JP3638603B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式のチップ、特にスローアウェイチップに関する。
背景技術
旋削バイト又はフライス工具において使用されるスローアウェイチップ（Wendeschneidplatte）の切刃は多種の異なる摩耗にさらされる。摩耗形式の１つとして、切刃を起点として逃げ面の材料が徐々に切除されるということが挙げられる。この場合これによって、時間の経過に伴って顕著に認められる摩耗マークが次第に逃げ面全体に亘って広がるようになる。摩耗した逃げ面範囲では逃げ角はマイナスであり、それ故、逃げ面の摩耗が進行するにつれて所要の切削力及び送り力が増大する。摩耗マークが、切刃を起点として測定して、ほぼ0.3mm乃至0.5mmである所定の値に達すると、スローアウェイチップは摩滅したものとみなされかつ新たなスローアウェイチップに交換される。
工作物と係合して工具の切刃の耐用寿命が終わるまで進む距離は、通常耐用距離と呼ばれる。この耐用距離は基本的に同じ材料状態の場合、刃物角が拡大されることによって、改善される。それ故これによって、切刃は多量の材料を有しひいては、摩耗限界に達するまで長く耐える。いずれにせよ、拡大した刃物角に基づき逃げ角及び／又はすくい角に不都合な影響が及ぼされ、これによって、切削力及び／又は送り力が増大する。これらのことは望まれない。それ故、切刃幾何学形状は常に、一方は切削力及び送り力と他方は耐用距離との妥協により設計される。
発明の開示
本発明の課題は従来技術から出発して、同じ切刃幾何学形状において長い耐用距離が得られるような、チップを提供することにある。
前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の構成によって解決された。
本発明によるチップにおいては切刃に続く側壁範囲全体が逃げ面を形成するのではなく、切刃と側壁内に設けられた引込み区分との間に位置する部分のみが逃げ面を形成する。この措置によって、逃げ面の摩耗は、切刃に対して垂直方向で見て、切刃と引込み区分との間の範囲に制限される。従って、送り力は、引込み区分なしのチップに比較して、著しく長い耐用距離に亘って所定の最大限界内で維持される。それというのも、まず引込み区分によって規定された条片の材料が切除されかつ次いで、引込み区分なしの通常のチップの摩耗に際して生じ得るような材料が使用されるからである。更に、広い限界内で引込み区分の深さを選択することによって難なく耐用距離を可変に延長することができる。この場合、引込み区分の深さの増大に伴って、過度の張出し量に基づき切刃の安定性に不都合な影響が及ぼされる。いずれにせよ、小さな切削力で加工する仕上げ削りの場合特に、大きな切屑厚さに基づき切刃に対して垂直方向で大きな切削力を生ぜしめる荒仕上げ加工に比較して、大きな張出し量が可能にされる。チップの使用範囲に応じて、引込み区分は切刃に対してほぼ平行に延びることができるか又は引込み区分によって規定された条片の幅を切刃に沿って変えることができる。
特に、チップが硬質材料から形成される場合には、背面側まで案内された、引込み区分に隣接する側壁範囲と逃げ面との間の移行範囲が斜めに形成されていると、有利である。これによって、破壊を生ぜしめるエッジのシャープな移行部が申し分なく回避される。
有利には、切刃に対して垂直方向で測定して、逃げ面の幅は、最大の所望の摩耗マーク幅にほぼ等しいかもしくは傾斜した移行面の場合これよりも多少小さい。これによって、移行面切除中でも不都合に大きな送り力を生じめる必要はない。数値で表すと、このことは、逃げ面の幅が、矢張り切刃に対して垂直方向で測定して、ほぼ0.1mm乃至1mmであることを意味する。これに対して引込み区分の深さはチップの使用範囲に応じて変えられかつ有利には少なくとも0.05mmの大きさである。この場合、引込み区分の深さは、移行面に位置する逃げ面縁部が平面に対して有する間隔とみなされ、この平面は側壁を移行面を起点として上面の方向に延長、つまり、側壁から仮想面への移行個所において連続的な、即ち、屈曲部なしのもしくは接線方向の移行部を形成するように、延長された平面である。
互いに角度を成して延びる多数の切刃において同時に材料を切除するチップの場合には、全ての切刃がほぼ同時に摩耗することが、即ち、同じ耐用距離を有することが所望されるので、切刃に続いて条片を規定する引込み区分がほぼチップ（スローアウェイチップ）の周方向全体に亘って設けられると、有利である。更に、例えば工具基体内でのチップ固定の理由から有利である場合には、前記引込み区分をチップに形成された全ての切刃の若干の切刃においてのみ設けると、有利である。
いわゆる円形ひいては円錐台状のチップを使用した場合でも側壁の本発明の構成によって著しい利点が得られる。
当然、引込み区分を有する側壁の本発明の構成では、チップ幾何学形状に関連して、チップにおいて一般的な全ての逃げ角が可能にされる。即ち、逃げ角は、チップに関連して０゜の大きさであってよく、これによって、中立チップが得られるか又は逃げ角をプラスに、即ち、０゜よりも大きくすることができる。更に、基本的には、本発明によるチップにおいてはマイナスの逃げ角を有する逃げ面を設けることができ、これによって、本発明によるチップの場合、送り力は耐用距離全体に亘ってほぼコンスタントに維持されかつ使用開始時に位置する区分において後での加工中におけるよりも著しく小さくなることはない。
同様に、本発明によるチップの場合、逃げ面の逃げ角を切刃に沿って、つまり側壁に沿って連続的に又は断続的に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
次ぎに図示の実施例につき本発明を説明する。この場合、第１図は、スローアウェイチップの斜視図、第２図は、第１図II−II線に沿ったスローアウェイチップの断面図、第３図は、逃げ面の範囲で進行する摩耗状態を示した、第２図に相応する図、第４図は、本発明による円形のスローアウェイチップの斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図及び第２図では、ほぼ角錐台状の形状を有する四角形のスローアウェイチップ１が図示されている。スローアウェイチップ１は平らな底面２及び底面から間隔を置いて位置する上面３を有している。底面２と上面３との間には、対を成して互いに平行に延びる全体として４つの側面5,6から成る側壁４が設けられている。このような対の配置形式に基づき長い側面５には、第１図で見て反対側に位置する相応の点対称的な側面が対応し、並びに、側面６には同様の側面が対応する。側面5,6はそれぞれ丸み成形されたコーナ７において互いに隣接している。
中央でスローアウェイチップ１を介して固定孔８が延びていて、この固定孔内には、チップシートにおいてスローアウェイチップを取り付けるために固定ねじが挿入される。
側面5,6から上面３への移行部には切刃９が形成されていて、この切刃は側面5,6範囲で主切刃をかつ丸み成形されたコーナ７の範囲で副切刃を成す。
側面の構成は第２図で図示されている。本発明の主要部を明らかにするために、第２図では第１図に比して拡大図が図示されている。
側面５もしくは６は底面２を起点とする直線的な区分11を有していて、この区分は屈曲部12において移行面13に移行している。移行面13は屈曲部14に達していて、この屈曲部14からは別の面15が切刃９まで案内されている。前記面15は切刃９のために逃げ面を成す。
図面から明らかなように、逃げ面15は側面区分11の仮想延長面から突出している。換言すれば、側面5,6は屈曲部12,14と移行面13とによって形成された引込み区分を有しているので、側面区分11の鎖線16で図示された仮想延長面上に屈曲部12の上側で条片17が形成される。
移行面13に相応する引込み区分は切刃９に対してほぼ平行に延びていて、かつ、切刃９から、引込み区分が始まる屈曲部14まで延びる逃げ面15の幅（二重矢印18で図示）は、それぞれ所望の加工質、切削力及び送り力並びに使用される材料に関連して、従来技術による、つまり引込み区分なしに製作されたスローアウェイチップの逃げ面における摩耗マークの幅にほぼ相応している。ミリメータで表すと、このことは0.05mm乃至1mmの幅を意味する。
屈曲部12において側面区分11に連続的に継続する直線又は面16と屈曲部14との間隔として測定した、引込み区分の深さ（第２図で符号19で図示）は、所望の耐用距離改善及び堅守すべき強度に基づき得られる。引込み区分の深さ19は0.03mm乃至1.5mm、有利には0.05mmと0.5mm乃至0.9mmとの間である。
底面２によって規定された平面の垂線に対する角度として測定した、逃げ面15の逃げ角は、従来のスローアウェイチップの場合のように測定されかつスローアウェイチップの使用範囲及びそれぞれ切削加工すべき材料に応じて調整される。
第２図ではスローアウェイチップ１が図示されており、この場合、逃げ角は０゜である、即ち、スローアウェイチップ１はプラスの逃げ角を得るために適当にマイマスに据え付けられねばならない。
第１図から明らかなように、引込み区分はほぼ切刃９の輪郭に従っており、即ち、逃げ面15は至る所で同じ幅を有しているが、図示とは異なって、逃げ面15の幅を切刃に沿って変化させかつ例えば側面６の範囲で測定５の範囲とは異なる幅を与えることもできる。更に、逃げ面15は必ずしも平らである必要はなく、むしろ逃げ面15の逃げ角は切刃に沿って異なっていてもよい。このことは特にシャンクタイプフライスにおいて使用する場合に有利である。
更に、切刃９を直線的な切刃として形成するのではなく、上面３の構成に相応して程度の差こそあれ反らせて形成することができる。この場合にも、条片17を使用することができる。
スローアウェイチップの上面は公知の形式で形成されかつ図面では一例として慣用の構成を図示しているに過ぎない。この場合、切刃９を起点として平らな面取り面21が配置され、この面取り面はほぼ0.1mm乃至0.2mmの間隔を置いて凹所22に移行している。凹所22は上面３の内向き方向で平面23に接合し、この平面内には貫通した固定孔８が設けられている。面取り面21は凹所22と共働して公知の形式で切屑を生成するすくい面を成す。
本発明による逃げ面幾何学形状の作用形式を以下に第３図に基づいて説明する。
切削加工のために本発明によるスローアウェイチップを使用した場合に工具側の丸め成形部を除いてまず角張った切刃が切除もしくは研磨された場合には、まず鎖線24で図示されているような輪郭が得られる。この場合、面24と面取り面21との間の交線は実際に作用する切刃9'を成すのに対して、下端では摩耗によって得られた面24は屈曲部14の上側で本来の逃げ面15に移行する。
更に摩耗が進行するにつれて面24はスローアウェイチップの中心点の方向に移る。別の鎖線25によって、この際生ずるチップ幾何学形状の瞬間的な状態が示されている。摩耗によって生ずる逃げ面に相応するこの鎖線25は、上端で図示の面取り面21のほぼ中央に達しかつ下端で丁度屈曲部14まで達している。換言すれば、鎖線25によって示された摩耗マークはほぼ、従来のスローアウェイチップにおいて摩耗限界に達するような大きさであり、それ故、従来ではこの時点以降送り力が過度に上昇する。それというのも、摩耗マークは側面区分11の傾斜もしくは本来の逃げ面15の逃げ角に相応して中立チップの場合一層迅速に増大するからである。しかしながら本発明の場合には該当しない。それというのも、引込み区分は屈曲部14から始まり、ひいては、摩耗が鎖線25からチップ中央の方向にひいては鎖線26の方向に移った場合にのみ、摩耗マークは移行面13の傾斜に相応して引き続き拡大するに過ぎないからである。工作物と係合する面は鎖線26に相応して鎖線25からほぼ、鎖線24と鎖線25との間の間隔に相応するのと全く同様の距離隔てられるけれども、対応する側壁において生ずる摩耗マークは、鎖線25に相応する状態に比して差ほど幅広くなることはない。従ってこれに相応して、送り力も僅かばかり増大するに過ぎない。
同じようにスローアウェイチップ１は引き続き摩耗しかつスローアウェイチップ１と工作物との間の接触面は鎖線27にまで移る。この鎖線27の下端は依然として移行面13に交差する。
第３図の概略図から明らかなように、従来のスローアウェイチップにおいてはほぼ、スローアウェイチップが鎖線25まで切除された場合に、耐用寿命に達する。これに対して、引込み区分によってひいては条片17を備えた本発明のスローアウェイチップの場合には、著しく長い耐用寿命ひいては耐用距離が得られる。それ故、スローアウェイチップ１は難なく鎖線25に相応する摩耗マークを越えるまで使用できる。それというのも、側面5,6の摩耗マークの幅は依然として利用者によって予め意図された範囲内に維持されるからである。更に一層スローアウェイチップ内向きに移った鎖線27に対して平行に延びる面（この面は屈曲部12において側面区分11内に移行する）が生ずるまで、スローアウェイチップの摩耗が進行した場合に初めて、本発明によるスローアウェイチップは消耗する。それというのも、これ以降発明のスローアウェイチップは、鎖線25に相応する摩耗が生じた場合に既に消耗する従来のスローアウェイチップのように、挙動するからである。
移行面13が底面２の垂線２に対して有する傾斜は、本発明ではできるだけ90゜付近に選ばれねばならない。しかしながら、このような移行面の製作は焼結された超硬スローアウェイチップの場合には困難であるので、移行面13が底面２に対して平行ではなく、鋭角を成して傾斜して延びていると、有利である。この場合、屈曲部12,14における破壊の危険を生ぜしめる移行部が回避される。
これに対して引込み区分19の深さは、所要の破壊強さに応じてのみ調整される。当然、条件17の張出しが多くなるほど、本発明のスローアウェイチップ１の耐用距離は従来のスローアウェイチップに比してより一層延長される。このために、条片17の張出し量ひいては深さを相応に考慮するために、場合によっては切刃９の範囲で破壞強さが減少される。
第２図では、側面区分11の延長面がスローアウェイチップ１の切刃９を通って延びるような実施例が図示されているけれども、上述の利点を得るためにこのような条件に限定されるのではない。従って、第２図で見て、延長面が切刃９の左右を通過する、スローアウェイチップの別のシート条件も可能である。
第４図から明らかなように、本発明による側面幾何学形状は円錐台状の円形のスローアウェイチップにも適用可能である。この場合、移行面13に相応して引込み区分によって制限された逃げ面15はスローアウェイチップの周方向全体に亘って切刃９に対して平行に延びるよう形成されている。側壁構成はその他の点では第１図乃至第３図による側壁構成に相応して形成される。

Claims (7)

1. 焼結方法で製作された、ほぼ円錐台状又は角錐台状の形状を有する硬質金属製のスローアウェイチップ（１）であって、ほぼ平らな底面（２）と、該底面（２）から間隔をおいて位置する平らな又は組織化された上面（３）と、側壁（４）と、少なくとも１つの切刃（９）とが設けられており、前記側壁（４）内に引込み区分が設けられており、該引込み区分が前記切刃（９）の経過に少なくともほぼ従って延びていてかつ前記切刃（９）を起点として隆起した条片（17）を形成しており、該条片（17）が逃げ面（15）を保持しており、
   −前記条片（17）に前記側壁（４）に移行する移行面（13）が所属しており、該移行面（13）が前記引込み区分の屈曲個所における破壊の惧れのある移行を回避するために前記底面（２）に対する垂線に対し鋭角を成して傾斜して延びており、
   −前記底面（２）に対し垂直な方向で測った前記逃げ面（15）の幅が前記移行面（13）を含めて、同じ方向で測った前記逃げ面（15）における許容摩耗マークの大きさにほぼ相応しており、
   −前記引込み区分が0.02mmと0.4mmとの間の深さを有しており、前記逃げ角の値が前記底面（２）に対する垂線と前記側壁（４）との間の角度よりも小さいことを特徴とする、スローアウェイチップ。
2. 前記切刃（９）から前記引込み区分が始まる前記屈曲部（14）まで延びる逃げ面（15）の幅（18）が0.05mmと1.0mmとの間である、請求項１記載のスローアウェイチップ。
3. 前記条片（17）が前記側壁（４）に沿って当該スローアウェイチップをほぼ完全に巡って案内されている、請求項１記載のスローアウェイチップ。
4. スローアウェイチップが３角形又は多角形のスローアウェイチップであり、該スローアウェイチップの副切刃にコーナが形成されており、前記副切刃の少なくとも１つに、前記条片（17）を規定する引込み区分が形成されている、請求項１記載のスローアウェイチップ。
5. 前記条片（17）の逃げ面（15）の逃げ角が０゜であるか又は０゜よりも大きいか又は０゜より小さい、請求項１記載のスローアウェイチップ。
6. 前記底面（２）と前記側壁（４）との間で測った角度の大きさが前記切刃（９）に沿って変化している、請求項１記載のスローアウェイチップ。
7. 前記逃げ面（15）の逃げ角が前記切刃（９）に沿って連続的に又は断続的に変えられている、請求項１記載のスローアウェイチップ。

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