JP2623991B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、台金の角部にダイヤモ
ンド等の超高硬度焼結体の切刃部材を配したスローアウ
ェイチップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスローアウェイチップ
（以下、チップと略称する。）は、切屑の排出性を良好
にするため、チップブレーカの表面あらさを極めて良好
に仕上げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のチ
ップにおいては、チップブレーカによって切屑が渦巻き
状にカールしにくいという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記欠点を解決するた
め、種々の実験を繰り返した結果、チップの切刃部分に
超高硬度焼結体を使用した場合には、切れ味が向上して
切削抵抗が低下する点では優れた性能が得られるもの
の、チップブレーカの表面あらさが極めて小さく形成さ
れているために切屑が該チップブレーカ上を極めて円滑
に流れてしまい、このため切屑がチップブレーカ上でカ
ールすることなく排出してしまう、即ちカールしにくく
なるという知見を得た。

【０００５】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
であって、切屑の流れに抵抗を与えることにより切屑を
カールしやすくしたものである。

【０００６】すなわち、本発明は、多角形に形成された
台金の複数の角部の上面側に切刃部材を設けてなり、前
記切刃部材は、超硬合金等の高硬度焼結体と、ダイヤモ
ンドや立方晶窒化硼素等を主成分として焼結される超高
硬度焼結体とを層状に形成したものであって、前記超高
硬度焼結体を前記台金の上面に露出させた状態で該台金
にろう付けされており、少なくとも前記超高硬度焼結体
の上面に、表面あらさが０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下の
チップブレーカを形成し、しかもこれらチップブレーカ
を、台金の各角部に応じて２種以上の異なる形状のもの
を配置したものである。ここで、チップブレーカの表面
あらさを０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下に設定しているの
は、０．５Ｓ未満では、該チップブレーカ上を摺動する
切屑の摺動抵抗が小さくなって、切屑がカールしにくく
なるためであり、１０．０Ｓを越えた場合では、切屑の
摺動抵抗が大きくなって該切屑の排出性が悪化してしま
うからである。なお、チップブレーカの幅については切
削条件に応じて適宜変更して良いが、チップブレーカの
表面粗さを上記範囲に設定することによる効果を一層確
実に発揮させるには、超高硬度焼結体上の切刃に沿う部
分における幅を１．０mm〜３．０mmの範囲に設定するこ
とが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明においては、チップブレーカの表面あら
さを０．５Ｓ以上に形成しているので、切屑がチップブ
レーカから十分な摺動抵抗を受けてカールするようにな
る。その一方、表面粗さを１０．０Ｓ以内に制限してい
るので、過剰な切削抵抗によって切屑排出性が劣化する
おそれもない。また、複数の角部の上面側に切刃部材を
設けているから、複数回の切削が可能である。

【０００８】

【実施例】以下、図１ないし図３を参照して本発明の第
１実施例を説明する。

【０００９】図１及び図２において符号１は本実施例に
係るチップの台金である。この台金１は、鋼や超硬合金
等を素材として全体を三角形平板状に形成してなるもの
で、三つの角部の上面側にはそれぞれ切刃部材２が固着
される切欠き１ａが当該台金１の上方及び側方に開口さ
せて形成されている。

【００１０】切刃部材２は、タングステンカーバイト
（ＷＣ）を主成分とする超硬合金からなる高硬度焼結体
３と、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）等を主
成分とする超高硬度焼結体４とを層状に形成したもので
ある。この切刃部材２はその超高硬度焼結体４の上面が
台金１の上面側に面一に露出するように、すなわち切欠
き１ａの底面側から台金１の上面側に向かって、順次、
高硬度焼結体３、超高硬度焼結体４が位置するように切
欠き１ａに挿入されてろう付け固着されている。そし
て、各切刃部材２の稜線部のうち、台金１の各角部の一
方の側に連なる稜線部には切刃Ｅが形成され、さらに、
台金１の上面には上記切刃Ｅに沿って超高硬度焼結体４
から台金１の上面まで延びる第１、第２のチップブレー
カ５、６が形成されている。

【００１１】第１のチップブレーカ５は、切刃Ｅに沿っ
て一定の幅ｍに形成され、第２のチップブレーカ６は、
切刃Ｅに沿って幅ｍが角部側から徐々に幅狭に形成され
ている。そして、両者とも台金１の各角部からチップの
中心側へ離間するに従って漸次台金１の下面側へ直線的
に後退する傾斜面５ａ、６ａと、この傾斜面５ａ、６ａ
の後端から台金１の上面に向かって曲率半径Ｒの円弧を
描きつつ立ち上がる湾曲壁面５ｂ、６ｂとを有してなる
もので、それぞれの表面粗さは全面に渡って０．５Ｓ〜
１０．０Ｓの範囲内に設定されている。

【００１２】ここで、上記ブレーカ幅ｍは切削速度や切
刃Ｅの切込み深さ等の切削条件に応じて適宜変更され得
るものであるが、なるべくは１．０mm〜３．０mmの範囲
に設定することが好ましい。ブレーカ幅ｍが１．０mmに
満たない場合には切屑とチップブレーカ５、６との接触
長さが不足するために切屑に十分な摺動抵抗が作用しな
くなって切屑がカールしにくくなるおそれがあり、他
方、ブレーカ幅ｍが３．０mmを越える場合にはチップブ
レーカ５、６内で切屑が長く延び過ぎるために切屑のカ
ールする方向が安定せず、切屑の絡み付きを招くなどか
えって切屑排出性が劣化するおそれが生じるからであ
る。なお、上述した湾曲壁面５ｂ、６ｂの曲率半径Ｒ
や、台金１の上面に対するチップブレーカ５、６の傾斜
面５ａ、６ａの傾斜角（以下、チップすくい角と称す
る。）θは、上記ブレーカ幅ｍと同様に切削条件等に応
じて適宜変更して良いが、曲率半径Ｒを０．４mm〜１．
５mm、傾斜角θを１０゜ 〜３０゜ に設定することが好ま
しい。ちなみに図示の例では曲率半径Ｒが０．８mmに、
傾斜角θが１５゜ に設定されている。なお、第２のチッ
プブレーカ６のように切刃Ｅに対して斜めに延びるブレ
ーカを形成する場合の幅ｍについては、超高硬度焼結体
４上の切刃Ｅに沿う部分の幅が上述した１．０mm〜３．
０mmの範囲にあれば良い。

【００１３】次に、上記のように構成されたチップの製
造手順について説明する。

【００１４】まず、切刃部材２は、高硬度焼結体３およ
び超高硬度焼結体４を同時に焼結する過程で両者を化学
結合させ、これによって図３に示すようなある程度の広
がりを持つ部材を形成し、この部材から三角形状に切り
出して形成する。そして、この三角形状の切刃部材２
を、その超高硬度焼結体４の上面を台金１の上面にほぼ
一致させて該台金１の切欠１ａにろう付けした後、チッ
プの上下面および周面を研摩する。その後、チップブレ
ーカ５、６を放電加工または研摩により形成する。この
際、放電加工と研摩のいずれを選択するかについては、
チップブレーカ５、６の表面粗さが０．５Ｓ〜１０．０
Ｓの範囲に収まる限りいずれを選択しても良く、例えば
放電加工のみで上記の表面粗さが容易に得られる場合に
はチップブレーカ５、６の表面に重ねて研摩を施す必要
はない。

【００１５】しかして、以上のように形成されたチップ
においては、チップブレーカ５、６の表面粗さが０．５
Ｓよりも粗くなっているから切屑に十分な摺動抵抗が与
えられる。従って、切刃Ｅで生成された切屑がチップブ
レーカ５、６の傾斜面５ａ、６ａに沿って成長して湾曲
壁面５ｂ、６ｂまで確実に案内され、さらには湾曲壁面
５ｂ、６ｂに沿って一定方向へ確実にカールすることと
なる。その一方、本実施例ではチップブレーカ５、６の
表面粗さが１０．０Ｓ以内に制限されているから、切屑
に過度な切削抵抗が作用して切屑の円滑なカールが阻害
されるおそれもなく、さらには切屑の過剰な摩擦熱によ
って摩耗が促進されてチップの寿命が損なわれるおそれ
もない。しかも、本実施例ではブレーカ幅ｍが１．０mm
〜３．０mmの範囲に設定されているから、チップブレー
カ５、６の表面粗さを上記範囲に制限したことによる切
屑排出性の改善効果が一層確実に発揮されることとな
る。さらにまた、本実施例のチップでは台金１の３つの
角部に２種類のチップブレーカ５、６を形成しているか
ら、切削に関与する角部を変更するだけで荒削りや仕上
げ削り等の種々の切削を行うことができる。従って、た
とえば荒削りから仕上げ削りに移る場合にも、他のスロ
ーアウェイチップに取り替える必要が無いから、切削作
業の能率を向上させることができる。

【００１６】なお、上記実施例においては、超硬合金か
らなる高硬度焼結体３を示したが、たとえばサーメット
等の他の焼結合金を用いてもよい。ただし、超硬合金の
ようにろう付けによって台金に確実に固定することが可
能で、かつ超高硬度焼結体と確実に化学結合することの
できる材料を選択する必要がある。

【００１７】また、チップブレーカ５、６の断面形状と
しては、図２に示すように傾斜面５ａ、６ａと湾曲壁面
５ｂ、６ｂとを備えたものに限らず、図４に示すように
チップの上面と平行な平坦面５ｃ、６ｃと湾曲壁面５
ｂ、６ｂとから構成されたものであっても良い。また、
これら傾斜面５ａ、６ａや平坦面５ｃ、６ｃを設けるこ
となく、全体を湾曲面で構成しても良い。さらに、第１
実施例では第１のチプブレーカ５を二つ、第２のチップ
ブレーカ６を一つ設けているが、図５に示すように第１
のチップブレーカ５を一つ、第２のチップブレーカ６を
二つ設けてもよい。しかも、これら第１、第２のチップ
ブレーカ５、６は図６に示すように切刃部材２上にのみ
形成したものであっても良い。

【００１８】次に、図７及び図８を参照して本発明の第
２実施例を説明する。ただし、図１に示すチップと共通
する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。

【００１９】これらの図に示す切刃部材１１は、超硬合
金等からなる高硬度焼結体１２と、ダイヤモンドや立方
晶窒化硼素等を主成分として焼結される超高硬度焼結体
１３とを層状に形成したもので、前記超高硬度焼結体１
３が台金１の周面を向くように、すなわちチップの各角
部から当該チップの中心側へ向かうに従って、順次、超
高硬度焼結体１３、高硬度焼結体１２が台金１の上面に
露出する向きで切欠き１ａに挿入されてろう付け固着さ
れている。そして、各切刃部材１１の稜線部のうち、台
金１の各角部の一方の側に連なる稜線部には切刃Ｅが形
成され、さらに、台金１の上面には上記切刃Ｅに沿って
超高硬度焼結体１３から高硬度焼結体１２まで延びる第
１、第２のチップブレーカ１４、１５が形成されてい
る。

【００２０】ここで、第１のチップブレーカ１４は、切
刃Ｅに沿って一定の幅ｍに形成され、第２のチップブレ
ーカ１５は、切刃Ｅに沿って幅ｍが角部側から徐々に幅
狭に形成されている。そして、これらチップブレーカ１
４、１５の表面粗さは第１実施例と同様に０．５Ｓ〜１
０．０Ｓの範囲とされ、また、各々のブレーカ幅ｍは
１．０mm〜３．０mmの範囲とされている。

【００２１】しかして、このように構成されたチップに
よれば、ブレーカ表面の粗さを上記第１実施例と同様の
範囲に設定しているから切屑を効率良くカールさせて切
屑排出性を向上させることができる。また、２種類のチ
ップブレーカ１４、１５が設けられているから、例えば
荒加工と仕上げ加工等種類の異なる切削加工を効率良く
行い得る。しかも、台金１の角部にのみ高価な超高硬度
焼結体１３を配置しているから、該チップのコストの低
減を図ることができる。なお、このようなチップでも図
９に示すようにチップブレーカ１４、１５を台金上面と
平行に形成する等の変形が可能であることは勿論であ
る。

【００２２】次に、図１０及び図１１を参照して本発明
の第３実施例を説明する。ただし上述した第１、第２実
施例と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説
明を省略する。

【００２３】図１０及び図１１に示すチップが図７およ
び図８に示すチップと異なる点は、主に切刃部材２１の
形状が異なる点である。すなわち、切刃部材２１は、高
硬度焼結体１２および超高硬度焼結体１３を同時に焼結
する過程で両者が化学結合されたある広がりを有する部
材から切り出して得たものであり、台金１の上面側から
の平面視において三角形のテーパ状に形成され（図１０
参照）、台金１の周面側からの側面視において長方形状
に形成されている。そして、この切刃部材２１も、その
先端側にのみ超高硬度焼結体１３が配置されている点で
上記第２実施例に示すチップと共通しているが、超高硬
度焼結体１３と高硬度焼結体１２との接合面の向きが台
金１の角部に連なる二つの稜線部のうちの一方に沿う方
向へ向けられることにより、台金１の平面視における超
高硬度焼結体１３の長手方向が切刃Ｅの延在方向とほぼ
一致せしめられている点で第２実施例と異なっている。

【００２４】また、台金１および切刃部材２１には、そ
れらの上面に第１、第２のチップブレーカ２２、２３が
形成されている。これらチップブレーカ２２、２３は上
述した図７及び図８に示す第２実施例のチップと同様に
放電加工あるいは研摩によって加工されてなるもので、
第１のチップブレーカ２２は、切刃Ｅに沿って一定の幅
ｍに形成され、第２のチップブレーカ１５は、切刃Ｅに
沿って幅ｍが角部側から徐々に幅狭に形成されている。
そして、これらチップブレーカ２２、２３の表面粗さは
第１、第２実施例と同様に０．５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲
に設定され、またブレーカ幅ｍは１．０mm〜３．０mmの
範囲に設定されている。さらに、チップブレーカ２２、
２３の傾斜角θも１０゜ 〜３０゜ の範囲とされている。

【００２５】上記のように構成されたチップにおいて
は、表面あらさ０．５Ｓ〜１０．０Ｓの２種類のチップ
ブレーカ２２、２３が設けられているので、上述した第
１、第２実施例と同様の効果が得られる他、超高硬度焼
結体１３の長手方向が切刃Ｅの延在方向と一致している
ので、超高硬度焼結体１３の使用量を増加させることな
く、該超高硬度焼結体１３上に形成される切刃Ｅの長さ
を大きく設定できる。

【００２６】なお、図１０及び図１１に示すチップで
は、超高硬度焼結体１３に形成された切刃Ｅが台金１の
平面視において各角部の左方に位置しているが、例えば
図１２及び図１３に示すように切刃部材２１を超高硬度
焼結体１３が各角部の右方を向くように装着し、かつ第
１、第２のチップブレーカ２２、２３を逆方向に形成す
ればいわゆる勝手違いのチップが得られることは勿論で
ある。

【００２７】また、上記第１ないし第３実施例ではいず
れもチップを三角形平板状に形成しているが、本発明は
これに限るものではなく種々変形が可能である。例えば
図１４に示すように、正方形平板状をなす台金３０の４
つの角部に切刃部材２がその超高硬度焼結体４を台金３
０の上面に露出させてろう付けされ、この台金３０の上
面側に第１、第２のチップブレーカ５、６が形成された
ものでも良い。他にも図１５（ａ）、（ｂ）に示すよう
に菱形状の台金４０の対向する一対の角部に切刃部材２
が装着されて第１、第２のチップブレーカ５、６が形成
されたものでも良い。なお、図１５（ａ）は台金４０の
頂角φが５５゜ の場合を示し、同図（ｂ）は頂角φが３
５゜ の場合である。

【００２８】次に、本発明について特にブレーカ幅の大
小が切屑のカールに及ぼす影響を明らかにするために幾
つかの実験例を行ったので説明する。図１２及び図１３
に示す構成のチップ５０を、図１５に示すようにバイト
ホルダ５１の先端部に装着し、この状態で旋盤のチャッ
ク５２に把持された被削材Ｗの内径加工を行って切屑が
カールする状況を観察した。この際、実験例１〜３とし
てブレーカ幅ｍが１．０mm、１．７mm、３．０mmの３種
類のチップを用意してそれぞれ切削試験を行った。ま
た、比較例１〜３としてチップブレーカが無いもの及び
ブレーカ幅が０．８mm、３．５mmのものの３種類のチッ
プを製作して同一条件で切削試験を行った。それぞれの
結果を表１に列記する。なお、表中「○」で示す部分は
切屑が逐次カールして排出された場合を表し、同様に
「△」は切屑が真直ぐ延びてしまう場合が散見されるも
のの概ね良好にカールした場合を、「×」は切屑がほと
んどカールしなかった場合を表す。なお、切削条件は下
記に示す通りであり、また、チップのチップすくい角θ
は１５゜とした。 （切削条件） ・切削速度 ……４００、８００m／min.の２段階 ・一回転当りの送り量 ……０．０８mm／rev. ・切込み深さ（ｄ：図１０参照）……０．１８mm ・被削材材質 ……アルミニウム Ａ１０５０相当品（ＪＩＳ Ｈ４０００） ・切削液 ……水溶性切削剤

【表１】

【００２９】表１によれば、ブレーカ幅ｍが１．０mm〜
３．０mmの範囲に設定された実験例１〜３では、切削速
度が４００m／min.及び８００m／min.のいずれの場合で
も切屑を概ね良好にカールさせることができるのに対し
て、ブレーカ幅ｍが上記範囲を外れた比較例１〜３では
切屑をほとんどカールさせることができず、これにより
ブレーカ幅ｍの適正範囲が明らかとなった。なお、ここ
で行った切削試験はあくまでブレーカ幅の適正範囲を確
認するための試験であり、かかる範囲を外れた場合でも
ブレーカ表面粗さが０．５Ｓ〜１０．０Ｓの範囲に設定
されている限り従来のチップよりも切屑を効果的にカー
ルさせ得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、多角形
に形成された台金の複数の角部の上面側に切刃部材を設
けてなり、前記切刃部材は、超硬合金等の高硬度焼結体
と、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等を主成分として焼
結される超高硬度焼結体とを層状に形成したものであっ
て、前記超高硬度焼結体を前記台金の上面に露出させた
状態で該台金にろう付けされており、少なくとも前記超
高硬度焼結体の上面に、表面あらさが０．５Ｓ以上１
０．０Ｓ以下のチップブレーカが形成され、しかもチッ
プブレーカは各角部に応じて２種類以上の異なる形状の
ものが配置されたものであるから、切屑にチップブレー
カ表面から摺動抵抗を与えることができ、これによって
該切屑を渦巻き状にカールさせることができる。しか
も、チップブレーカとしては２種類以上の異なる形状の
ものが配置されているから、例えば荒加工と仕上げ加工
等、種類が異なる切削加工を角部の位置変更のみで行う
ことができ、従って、切削効率が高まる。また、チップ
ブレーカの幅を１．０mm〜３．０mmに規制した場合に
は、チップブレーカの表面粗さを上記範囲に設定したこ
とによる効果をより一層確実に発揮させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるチップの平面図で
ある。

【図２】図１のII方向からの矢視図である。

【図３】切刃部材を切り出す前の材料を示す斜視図であ
る。

【図４】第１実施例の変形例におけるチップの側面図で
ある。

【図５】第１実施例の他の変形例におけるチップの平面
図である。

【図６】第１実施例のさらに他の変形例におけるチップ
の平面図である。

【図７】第２実施例におけるチップの平面図である。

【図８】図７のVIII方向からの矢視図である。

【図９】図８の変形例を示す図である。

【図１０】本発明の第３実施例におけるチップの平面図
である。

【図１１】図１０のXI方向からの矢視図である。

【図１２】図１０に示すチップに対して勝手違いのチッ
プを示す平面図である。

【図１３】図１２のXIII方向からの矢視図である。

【図１４】全体を正方形状に形成した例におけるチップ
の平面図である。

【図１５】全体を菱形に形成した例におけるチップの平
面図である。

【図１６】図１２及び図１３に示すチップで被削材の内
径加工を行った際の状況を示す図である。

【符号の説明】

１，３０，４０ 台金 ２，１１，２１ 切刃部材 ３，１２ 高硬度焼結体 ４，１３ 超高硬度焼結体 ５，６，１４，１５，２２，２３ チップブレーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−24002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−271606（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多角形に形成された台金の複数の角部の
   上面側に切刃部材を設けてなり、前記切刃部材は、超硬
   合金等の高硬度焼結体と、ダイヤモンドや立方晶窒化硼
   素等を主成分として焼結される超高硬度焼結体とを層状
   に形成したものであって、前記超高硬度焼結体を前記台
   金の上面に露出させた状態で該台金にろう付けされてお
   り、少なくとも前記超高硬度焼結体の上面に、表面あら
   さが０．５Ｓ以上１０．０Ｓ以下のチップブレーカが形
   成され、しかも、これらチップブレーカは前記台金の各
   角部に応じて２種以上の異なる形状のものが配置されて
   いることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 【請求項２】 前記超高硬度焼結体上の切刃に沿う位置
   における前記チップブレーカの幅が１．０mm〜３．０mm
   の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載
   のスローアウェイチップ。