JP2677712B2

JP2677712B2 - 切削工具

Info

Publication number: JP2677712B2
Application number: JP3001555A
Authority: JP
Inventors: 田洋鹿
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1997-11-17
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JPH0671504A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は切削工具に係り、特に従
来のスロアウェイチップの刃先を切り欠いて、送り方向
に傾斜した前切れ刃とすくい面とを設けて高送りにおい
ても平滑な仕上げ面粗さを形成できるようにした切削工
具に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に旋盤を使って円柱状の被削物の外
周を切削するときに、バイトが用いられる。このバイト
のうち、使い捨ての超硬チップをバイトシャンクに対し
てしっかり締付けたものとしてスロアウェイバイトが知
られている。チップの形状には種々のものが用意され、
外周を切削するときには通常三角形のチップが用いられ
る（例えば特開昭５４−１２４３８１号、特開昭５５−
５５３１３号、特開昭５５−５５３１４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
切削工具はいずれもチップのすくい面を凸曲面としたも
のであり、フライス盤やエンドミルドリルに対しての実
施例に限定されており、旋削において送りを高めたり、
仕上面の粗さを向上させるというものではない。

【０００４】また、刃先角や前切れ刃角その他の角度や
形状も切削性を考慮して設定されていない。

【０００５】そこで、本発明の目的は従来の技術の有す
る問題点を解消し、コンパクトでかつ従来のチップと互
換性を保持して高送りにおいても良好な仕上面粗さを生
成し、切りくず処理性にも優れた切削工具を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は平面形状が正ｎ角形（ｎ：３以上の整数）を
なしかつ互いに平行な上面および下面を有するチップの
少なくとも一の尖端を、該チップ上面との間に所定の傾
角で切欠いて上記正ｎ角形の一辺長の１／２以下の長さ
の直線あるいは凸曲線あるいは凹曲線をもって構成され
るワークの被削面とほぼ平行な前切れ刃と前逃げ面とを
形成するとともに、上記前切れ刃とチップのノーズコー
ナとの交点から直線あるいは凹曲線で切欠いて前切れ刃
との刃先角がほぼ直角乃至は僅かに鈍角をなす横切れ刃
を形成し、これによりすくい面が上記横切れ刃と前切れ
刃の両辺の後方に送り方向に向かって下降傾斜するよう
に構成したことを特徴とするものである。

【０００７】なお、上記構成のうち、望ましい態様は以
下の通りである。上記切削工具は、切込み角が９０°以
下で、刃先角が９０°以上で、前切れ刃角がほぼ０°と
なるようにホルダに取着されたことを特徴とするもので
ある。上記切削工具は前切れ刃がホルダの軸とほぼ直交
する垂直面内に位置するようにホルダあるいはフライス
工具のボデーの取付座の傾斜分を補正してチップを切り
欠き、上記傾斜分だけ傾斜した逃げ面が構成された前切
れ刃を設けたことを特徴とするものである。上記切削工
具は前切れ刃がホルダの軸とほぼ直交する垂直面内に位
置するようにホルダあるいはフライス工具のボデーの取
付座の傾斜分を補正してチップをチップの外に円弧中心
を有する曲率半径の大きな凹曲線あるいは凸曲線で切り
欠き、上記傾斜分だけ傾斜した凹曲面あるいは凸曲面か
らなる逃げ面が構成された前切れ刃を設けたことを特徴
とするものである。上記すくい面は凹曲面あるいは凸曲
面からなることを特徴とするものである。

【０００８】コーナの丸み半径中心を通るホルダの軸と
平行な直線上に円弧中心を有し、上記コーナの丸みに滑
らかにつながるような円弧状の凸曲線状に前切れ刃を設
けたことを特徴とするものである。上記前切れ刃は送り
方向への傾き角と直交する方向に前切れ刃に沿って逃げ
角を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】ここで上述の切削工具によるワーク加工の切削
機構を説明すると、まずこの切削工具はを行う場合に図
２に示したように前切れ刃がワークの被削面とほぼ平行
となるようにホルダ先端にクランプされるようになって
いる。そしてこの前切れ刃の主切削により旋削等が行
え、また前切れ刃が送り方向に向かって下方に傾斜して
いるので、ワークの芯高Ｘは上記前切れ刃上の上端Ａ″
を通る水平線Ｘmaxと下端Ａ′を通る水平線Ｘmin の間
を自由にとることができ、上記ワーク芯高Ｘが前切れ刃
の下端Ａ′と一致する場合には図３に示したように前切
れ刃と横切れ刃の両切れ刃によりワークの段差部の切削
を行えるようになっている。

【００１０】さらに、上記前切れ刃はワーク１回転当た
りの送りに対して切削幅ｗに近い値の送り幅を確保する
ことができ、このとき発生する幅広の切りくずは、図４
に示したように上記前切れ刃と横切れ刃との後方に形成
された送り方向に下降傾斜したすくい面上を擦過するよ
うになっている。そしてこの切りくずは傾斜したすくい
面によりロール状にカールされ、ワークから離れるよう
にして送り方向Ｓに流出する。

【００１１】したがって、本発明による切削工具は従来
形状のチップを素材として利用でき、また、従来のホル
ダにもそのまま装着でき、従来のチップよりも高い送り
量で良好な仕上面粗さを得ることができ、さらに、あら
ゆる形状の切りくずもワークの仕上げ面から離れるよう
に、すなわち上記すくい面に設定された勾配により送り
方向に向かってカールしながら流出するように強制的に
決定されるため、切りくずの擦過によりワークの仕上面
が劣化することを防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明による切削工具の一実施例を添付
図面を参照して説明する。

【００１３】図１（ａ）は本発明のチップ１の平面図で
あり、基本形状である三角形１′の各頂点Ａ，Ｂ，Ｃに
幅ｗの直線部を設けて前切れ刃２とし、長辺と短辺とで
交互に構成された略六角形をなしている。図１（ｂ）〜
（ｅ）は各側面形状を示したものである。各図から明ら
かなように上記チップ１は上面と下面とが平行な一定の
厚みを有する形状となっている。このとき上記略六角形
は頂角が９０°以上の６つの頂点から構成されており、
小さい方の頂角（ε：本実施例ではε＝９０°）の３頂
点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′を挟んで前切れ刃２と横切れ刃３と
が形成されている。このうち前切れ刃２は頂点Ａ′，
Ｂ′，Ｃ′に向って角度θをなすように傾斜しており、
この前切れ刃２と横切れ刃３とを含むように傾斜したす
くい面４が形成されている。上記傾斜角度θの値は、θ
＝２０〜７０°の間に設定されており、傾斜切削の効果
が比較的明瞭に表われるようになっている。また、上記
３頂点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′の位置には半径ｒの丸コーナが
形成されている。このコーナは必ずしも必要ではなく、
尖った角や角面取りであってもよい。このとき、切欠き
部の辺長ｌは基の正ｎ角形の１辺長さＬの１／２以下、
すなわちｌ≦Ｌ／２として基の正ｎ角形の輪郭と接する
部分を各辺に残し、ホルダに取付けて切削に使用する場
合でも強固にホルダのチップ取付座に安定して固定でき
るようになっている。

【００１４】また、ここで上述の頂角の一実施例の値を
示すと、大きい方の頂角φはφ＝１５０°、上記前切れ
刃２と横切れ刃３との挟角で刃先を構成する方の頂角ε
はε＝９０°である。したがって、基の三角形の場合の
刃先角ε₀のε₀＝６０°よりも高い強度が発揮でき
る。本発明におけるチップの頂角間の関係は９０°≦ε
＜φに設定されている。

【００１５】図２は上記チップ１をホルダ２００の先端
部分に着脱可能に取付けた状態を示しており、上記ホル
ダ２００の先端部２１０には上記チップ１の前切れ刃２
の幅ｗとほぼ等しい幅ｗ′の平坦面が形成されている。
前切れ刃２と横切れ刃３のノーズコーナＡ′の位置は、
ワークの回転中心の芯高Ｘに合致されている。これによ
り円筒形ワークの段差部も加工できるようになってい
る。また、上記芯高Ｘは傾斜した前切れ刃２の上端Ａ″
を通る水平線Ｘmax と下端Ａ′を通る水平線Ｘmin の間
であれば良好な切削を行うことができる。さらにこのチ
ップ１は中央の穴５をホルダ２００のピン２２０に差し
込んだ状態で六角穴付ボルト２３０を回すことによりホ
ルダ２００の先端のチップ取付座２４０に固定保持され
るようになっている。なお、上述の固定機構は公知の技
術であり、図２には図示していないがコーナＡ′には
０．４〜１．２mm程度の丸コーナが形成されている。

【００１６】図３は上記チップ１をホルダ２００に取付
け、ワーク３００の外周を切削している状態を示してお
り、幅ｗの前切れ刃２は前切れ刃角が０°をなし、ワー
ク３００の外周と平行に位置しており、ホルダの軸Ｙに
対して直交している。

【００１７】このとき、刃先角は頂角εと等しく、ε＝
９０°であり、かつ切込み角κもκ＝９０°であるた
め、段差部分３１０も正確に加工できる。すなわち、切
削時の本チップの形状と角度との関係において、本チッ
プは切込み角κがκ≦９０°で、刃先角εがε≧９０°
で、前切れ刃角が０°で、加工面と平行で幅広でかつ傾
斜した前切れ刃とそれに続く切込み角よりも小さな角度
αの逃げ面１０となるように構成されている。

【００１８】次に上述のように構成された本発明による
切削工具の作用について説明する。

【００１９】図３において、前切れ刃２はθ＝２０〜７
０°だけ水平面に対して下方に傾斜しており、コーナ
Ａ′に近づくほど切れ刃が下降するので、有効すくい角
が大きくなる。この有効すくい角は実際の切削中の切れ
味を表わす角度で、この有効すくい角が大きいと、従来
の工具では十分に切削できない耐熱合金などの難削材で
も良好に切削することができる。また、切りくずが切れ
刃の傾斜方向へ強制的に流されるため、加工面を損傷す
ることもなく、断続切削の衝撃抵抗も切れ刃の傾斜によ
って緩和され、刃先角εもε≧９０°と大きいため、切
れ刃のチッピングも生じなくなる。また本発明のチップ
は正ｎ角形の輪郭に接する部分を有しながら、その中に
収まるように構成されているので従来通りの正ｎ角形の
チップを一部修正加工することで容易に製造することが
でき、従来のホルダのチップ取付座にそのまま取付けて
切削に使用することができる。

【００２０】図３においてホルダ２００の軸Ｙに直交
し、ワーク３００の外周に平行な前切れ刃２は幅ｗを有
しており、ワーク１回転当たりの送りはその幅ｗに近い
値の送り幅を確保できる。また、仕上面の粗さも前切れ
刃形状のため平滑性を確保できる。さらに、幅の広い前
切れ刃２に続く辺には切込み角κよりも小さな角度αの
逃げ面１０が形成されており、切れ刃以外の部分がワー
クと接触することを回避するとともに、切削抵抗が集中
する前切れ刃２を補強する役目も果たしている。

【００２１】図４は本発明のチップ１をホルダ２００に
取付けワーク３００の外周を削って切りくず３２０を生
成している状態を示した斜視図であり、前切れ刃２で主
に生成された幅広の切りくず３２０が、傾斜したすくい
面４のためにカールして送り方向Ｓに流出する状態を示
している。

【００２２】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図５は前切れ刃２を円弧状としたチップを示してお
り、この前切れ刃２はチップの外に中心ｃを有する曲率
半径Ｒの円弧の一部をなしている。同図（ａ）はその正
面図を示したもので、上記円弧の中心ｃはチップのノー
ズ半径ｒの中心ｃ′を通る直線ｍ上にあり、ノーズ半径
部と前切れ刃２とは点ｑで滑らかにつながっている。こ
のため良好な切削面の粗さを得られ、ワーク表面と刃先
の平行出しも容易となる。一方、同図（ｂ）は上記チッ
プの左側面図を示しており、すくい面４と横切れ刃３と
がともにコーナＡ′に向って下降傾斜している。このよ
うな形状は特に製造上、有利である。

【００２３】図６は本発明の他の実施例を示しており、
同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）〜（ｅ）は各側面図を
それぞれ示している。このチップは図６（ｂ）に示した
ように、前切れ刃２が鋭いくさび角を有するように構成
されており、このためより切れ味の良い切削性能を発揮
できる。なお、図中、上記くさび角を近似的にδで示し
てある。

【００２４】図７はチップの各頂点近傍に凹曲面のくぼ
み状のすくい面４を設けた例を示しており、同図（ａ）
は正面図、同図（ｂ）〜（ｅ）は各側面図を示してい
る。同図（ｂ）及び（ｄ）に示したように横切れ刃３、
前切れ刃２はともにコーナＡ′に向って凹曲線を描きな
がら下降している。このチップはδ，ηで近似的に示さ
れた両切れ刃のくさび角が小さくなるとともに、上記凹
曲線で構成された窪み状のすくい面４を有しているので
両切れ刃の切削性能が向上し、また切りくずがカールし
やすくなっている。また、前切れ刃２がホルダに取付け
られた状態でワークに対して凹曲線状の円弧状をなし、
円筒形ワークの外周を包み込むようにして切削できるの
で、仕上面粗さを平滑にすることができる。

【００２５】図８はすくい面４を曲率半径Ｒの凹曲面と
した他の実施例を示しており、このとき、上記前切れ刃
２はチップの厚み方向に凹状をなす曲線となる。

【００２６】図９は前切れ刃２を曲率半径Ｒの凹曲線状
のの円弧状としたもので、上記前切れ刃２の中点Ｐは最
も後退した位置にある。図１０は同チップの斜視図を示
したものである。

【００２７】一方、図１１は前切れ刃２を曲率半径Ｒの
凸曲線の円弧状としたもので、切れ刃の中点Ｐは最も突
出した位置にある。図１２はその斜視図である。この例
ではワークと前切れ刃との平行出しを容易にすることが
できる。

【００２８】図１３はすくい面４をチップ外に中心ｃを
有する曲率半径Ｒの上に凸状の曲面を上方に構成したチ
ップを示しており、ホルダに取付けられた状態では前切
れ刃２の中点Ｐが最も突出した凸曲線切れ刃となり、や
はり平行出しを容易にすることができ、すくい面４が凸
曲面となるため、強度が向上し、長寿命を見込める。

【００２９】図１４は四角形ＡＢＣＤを基本として４つ
の頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを長さｌで切欠いて略八角形と
し、この略八角形の頂角のうち、小さい方の頂点４箇所
に前切れ刃２が形成されている。この場合も基となる四
角形の輪郭内にチップの外郭が収まるようになってお
り、かつ個々の切欠き各辺の長さの半分以下とし、切欠
き以外の部分は基の四角形の輪郭に接するように構成さ
れている。このため上記チップは標準形状のチップにわ
ずかの修正を加えるだけで製造することができる。ま
た、安定して従来のホルダにそのまま装着することがで
きる。図１５はこのチップの斜視図を示したものであ
る。

【００３０】図１６は図１４の変形例を示しており、図
１４のチップと実質的には等しい形状をなし、本実施例
のチップの斜視図は図１５に示したものと一致する。こ
の実施例の場合にも切欠きの辺長ｌは基の辺長さＬの１
／２以下とし、製造の容易さとホルダに固定した際の安
定性について配慮されている。

【００３１】図１７はホルダ２００に前記チップを取付
けてワーク３００の外周を切削中の状態を示しており、
このとき、前切れ刃２はワーク３００の回転軸Ｘと平行
であり、かつホルダ２００の軸Ｙと直交しており、高送
りでも平滑な仕上面を得ることができる。この四角形を
基本とするチップは三角形を基本とするチップに比べ
て、切れ刃の数が多く経済的であり、また刃先角εが大
きいため、刃先をより丈夫にすることができる。

【００３２】図１８は本発明のチップ１がホルダ２００
に取付けられた状態を真横から見た状態を概念的に示し
た部分側面説明図で、チップの先端部６は、前切れ刃２
が垂直線ｕと重なるように角度γで除去されている。す
なわち前切れ刃２はホルダの逃げ角γをあらかじめ考慮
して垂直になるように設けられている。このとき、ワー
クの回転軸の芯高の位置を水平線Ｘに前記前切れ刃２の
下端Ａ′を一致させるには、敷板７の厚みｔ₁、シム８
の厚みｔ₂、ホルダの高さｔ₃、チップの厚みｔ₄のい
ずれかを変えて調整することで比較的容易に実現でき
る。なお、図中符号９は旋盤などの刃物台の水平面を示
しており、このとき基本形を三角形とする上記チップで
はワークの段差部の加工も行える。

【００３３】図１９及び図２０は凸曲線の前切れ刃２
と、この前切れ刃２に沿った逃げを成形する場合の状態
を模式的に示した平面図である。このチップを成形する
際、まず、上記前切れ刃２は図１８で説明したようにホ
ルダにチップを取付けた時の傾きγ分を補正してほぼ垂
直となるように成形される。次に、傾斜したすくい面４
を成形する。これによって横切れ刃３と傾斜した直線状
の前切れ刃２とが形成される。さらに、傾斜した前切れ
刃２がほぼ水平になるように図１９に示したようにチッ
プの方を傾け、曲率半径Ｒの円弧の中心ｃを支点として
前記チップを左右に揺動させながら回転する砥石車に当
てて前切れ刃の弧を成形する。このとき、前切れ刃部分
を水平よりも逃げ角λ（図示せず）分だけ上方へ上げる
ように傾け、また切れ刃の中点Ｐが最も突出するように
曲率半径Ｒの円弧の中心ｃを定め、研削すると円弧状の
前切れ刃に沿って逃げ角が付与された切れ刃が成形でき
る。

【００３４】図２１は本発明の略三角形チップをフライ
ス工具のボデー２００に適用した例の部分断面図、図２
２は本発明の略四角形チップをフライス工具のボデー２
００に適用した例の部分断面図であり、ワーク３００に
対する角度関係や作用効果は前記旋削工具の場合と同様
である。

【００３５】以上の説明は旋削の場合を例にとったが、
フライス加工や中ぐりなど種々の加工に本発明のチップ
を使用することも可能である。なお、本実施例ではチッ
プの片面にのみ切れ刃を付けた例を説明したが、両面に
切れ刃を設けて経済性を向上させても良い。また、上記
チップは右勝手のものに限らず、左勝手用としても良
い。その場合は本説明とは対称に切欠きと切れ刃とを設
けるようにする。

【００３６】チップの製造は、上述した研削による方法
以外にプレス金型や電気応用加工など種々の方法を用い
ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば正ｎ
角形の標準形状のチップの尖端を切り欠いて送り方向に
下降傾斜した前切れ刃とすくい面とを形成したので、従
来のチップをそのまま素材として活用することができ、
かつ従来のホルダをそのまま使用して確実にチップを固
定することができ、製造が容易であり、切削性能が優れ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による切削工具の一実施例を示した説明
図。

【図２】本発明による切削工具をホルダに取付けた状態
を示した部分斜視図。

【図３】本発明による切削工具を用いたワーク切削状態
を示した部分平面図。

【図４】切りくずの排出状態を示した斜視図。

【図５】本発明による切削工具の他の実施例を示した説
明図。

【図６】本発明による切削工具の他の実施例を示した説
明図。

【図７】本発明による切削工具の他の実施例を示した説
明図。

【図８】本発明による切削工具の他の実施例を示した斜
視図。

【図９】本発明による切削工具の他の実施例を示した平
面図。

【図１０】本発明による切削工具の他の実施例を示した
斜視図。

【図１１】本発明による切削工具の他の実施例を示した
平面図。

【図１２】本発明による切削工具の他の実施例を示した
斜視図。

【図１３】本発明による切削工具の他の実施例を示した
斜視図。

【図１４】本発明による切削工具の他の実施例を示した
平面図。

【図１５】本発明による切削工具の他の実施例を示した
斜視図。

【図１６】本発明による切削工具の他の実施例を示した
平面図。

【図１７】図１４乃至図１６に示した他の実施例による
ワーク切削状態を示した平面図。

【図１８】チップの前切れ刃を成形方法の一例を示した
模式図。

【図１９】チップの前切れ刃を成形方法の一例を示した
模式図。

【図２０】チップの前切れ刃を成形方法の一例を示した
模式図。

【図２１】本発明による切削工具をフライス工具に適用
した状態を示した部分断面図。

【図２２】本発明による切削工具をフライス工具に適用
した状態を示した部分断面図。

【符号の説明】

１チップ２前切れ刃３横切れ刃４すくい面５取付孔１０逃げ面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平面形状が正ｎ角形（ｎ：３以上の整数）
をなしかつ互いに平行な上面および下面を有するチップ
の少なくとも一の尖端を、チップ上面との間に所定の傾
角で切欠いて正ｎ角形の一辺長の１／２以下の長さの直
線あるいは凸曲線あるいは凹曲線をもって構成されるワ
ークの被削面とほぼ平行な前切れ刃と前逃げ面とを形成
するとともに、前切れ刃とチップのノーズコーナとの交
点から直線あるいは凹曲線で切欠いて前切れ刃との刃先
角がほぼ直角乃至は僅かに鈍角をなす横切れ刃を形成
し、すくい面を横切れ刃と前切れ刃の両辺の後方に送り
方向に向かって下降傾斜するように構成したことを特徴
とする切削工具。
【請求項２】チップを切込み角が９０°以下で、刃先角
が９０°以上で、前切れ刃角がほぼ０°となるようにホ
ルダに取着されたことを特徴とする請求項１に記載の切
削工具。
【請求項３】チップをホルダあるいはフライス工具のボ
デーの取付座の傾斜分を補正して切り欠き、傾斜分だけ
傾斜した逃げ面を構成した前切れ刃を設けたことを特徴
とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項４】チップをホルダあるいはフライス工具のボ
デーの取付座の傾斜分を補正してチップの外に円弧中心
を有する曲率半径の大きな凹曲線あるいは凸曲線で切り
欠き、傾斜分だけ傾斜した凹曲面あるいは凸曲面からな
る逃げ面を構成した前切れ刃を設けたことを特徴とする
請求項１に記載の切削工具。
【請求項５】すくい面は凹曲面あるいは凸曲面からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項６】コーナの丸み半径中心を通るホルダの軸と
平行な直線上に円弧中心を有し、コーナの丸みに滑らか
につながるような円弧状の凸曲線状に前切れ刃を設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項７】送り方向への傾き角と直交する方向に前切
れ刃に沿って逃げ角を設けたことを特徴とする請求項１
に記載の切削工具。