JP3923678B2 - 切削チップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、６０°よりも小さなノーズ部を有する倣い旋削加工用の割出可能なスローアウェイチップ（以下、切削チップと記載する）に関する。この切削チップは、上面と下面およびこれらを結合する側面を含み全体として概ね菱形を呈し、側面と上面との間の交線の少なくとも一部が、少なくとも１つの主切刃、副切刃、および主切刃と副切刃の間の湾曲コーナとを形成する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の倣い旋削加工では多くの切削チップが用いられている。この種の切削チップでは、そのノーズ部の角度が６０°より小い角度、平均的には５５°となっており、これにより様々な適用が可能となる。ノーズ部の角度が５５°の種々の切削チップが市販されているが、そうした長斜方形、菱形、正三角形の切削チップが本願発明の対象となる。
【０００３】
倣い旋削加工では、特徴および経済性に関して以下の特性が望ましい。
(1) 良好な切屑のコントロール、つまり、切屑の望ましい案内と破断。
(2) 切削力を受けたときに切削チップが移動しないこと。
(3) 内面倣いを実施する際３０°の角度を以て係合できること。
【０００４】
ある材料つまり薄物のワークにおいて、非定常加工で、かつ、低切削力にて金属の内倣い旋削加工を行う場合には、切削チップはポジティブ形状が望ましい。同時に近時の工作機械の倣い旋削加工用切削チップには、ワークの加工面が可能な限り良好になることが望まれている。切削速度を高めたり、すくい角を中立またはポジティブにすることにより改善可能な場合がある。然しながら、設定角度の調節に対する敏感性の問題が残っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の問題を解消または緩和する新規の割出可能な倣い旋削加工用切削チップを提供することを目的としている。この切削チップは、送りを著しく高めながら、既述した望ましい全ての特性を同時に達成可能である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上面、下面、上面と下面を連結する側面を含み、前記側面と上面との間の交線が少なくとも１つの主切刃、副切刃、および、コーナ切刃を形成する、ノーズ部の角度が６０°よりも小さな角度を有する菱形の倣い旋削加工用割出可能な切削チップにおいて、長軸が、対設された鈍角のコーナ間に延びる短軸に対して鋭角に延びており、切削チップの鋭角のコーナが非対称形状に湾曲しており、この湾曲面が複数の円弧部分から成り、この複数の円弧部分と前記上面との交線が異なる半径の複数の切刃部を形成しており、隣接する円弧の半径が常に異なっていることを特徴とする切削チップを要旨とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１から図３に、本発明による倣い旋削加工用切削チップ１０を示す。切削チップ１０は概ね菱形を呈し、６０°よりも小さな角度のノーズ部を有している。切削チップ１０は一般的に超硬合金(cemented carbide)から形成されるが、他のセラミック材料から形成してもよい。このチップ１０は、互いに平行な２つの平坦な上下面１１、１２を具備している。上下面１１、１２は、該上下面を連結する複数の側面に対して垂直をなす。図２を参照すると、前記複数の側面のうち３つの側面１３、１４、１５が図示されている。第１の対の切刃１７、１８がコーナに向けて収斂するように設けられ、かつ、第２の対の切刃１９、２０が反対側のコーナに向けて収斂するように設けられており、これらの対をなす切刃は、該切削チップの平面図に関して平行に設けられた切刃部２１、２２により互いに離間している。然しながら、該切削チップは、直線的な切刃部２１、２２に代えて凸形に湾曲した側面を設けてもよい。また、該切削チップは、側面が上面１１に鋭角に交差するポジティブ形とすることもできる。第１の対の切刃１７、１８は、第２の対の切刃１９、２０に対して各々所定の鈍角を以て交差するように、鋭角のコーナに向けて延設されている。
【０００８】
図３に、２つの側面１５、１６が鋭角のコーナに向けてどのように延設されているかが図示されている。図４に示すように、該切削チップがクランプされた位置にあるとき、切刃１７が主切刃を、そして切刃１８が副切刃を形成する。主切刃１７に連結された切刃部２１、主切刃１７および副切刃１８が工具ホルダ２３の支持面の外側に配置され、これらの切刃がワークＡと係合可能となる。主切刃１７および副切刃１８および切刃部２１に沿って充分な逃げ角が形成されるように、前記切削チップは、工具ホルダ２３の中心軸線Ｏ（図５）に関して角度調節しなければならない。こうして切刃部２１は、９０°の外倣い旋削加工を行うとき、つまり、例えば図５の切削面Ｓw1を矢印Ｐ1 で示す方向に旋削加工するとき、長い切刃１７、１８、１９、２０を用いる必要がない効果的な外倣い切刃として作用する。こうして、従来技術では問題となる、９０°の外倣い旋削加工の際に発生する切屑の破断と案内が良好に行われる。
【０００９】
前記切削チップは、均一の幅のランド２４が切刃の全周に沿って設けられている。該ランドは、切削チップの切刃面に対して概ね垂直となっている。前記ランドは全ての切刃を含む面に平行な１つの面内において前記切削チップに沿って延設されている。ランド２４は切刃を補強する。ランド２４は、主切刃および副切刃に沿って切削チップ向かって斜め下方に傾斜した斜面２５、２６に接続している。アウトフェィシング用の切刃部２１、２２と同じ高さにおいて、ランド２４から切削チップの中心方向に所定の距離の位置に、ランド２４から突出した半円形の第１の膨出部２７、２８が設けられており、該膨出部２７、２８の傾斜した側壁が切屑破断壁（ブレーカ）として作用する。
【００１０】
このようにして、外倣い加工における切屑の破断と案内が更に改善される。また、鋭角のコーナから内方へ所定距離のコーナ領域には、概ね楔形の第２の膨出部３１、３２が設けられており、その側壁３３、３４が切屑破断壁（ブレーカ）として作用する。斜面２５、２６と第２の膨出部３１、３２の側壁３３、３４の間には凹所３５が形成されている。凹所３５の底面はランド２４を含む平面に対して面平行となっている。切削チップの中心には中心穴３６が形成されており、該中心穴に切削チップを対応する工具ホルダ２３にクランプするための適当なタップまたは中心ネジ（図示せず）が挿通される。
【００１１】
図４を参照すると、切削チップは工具ホルダ２３にクランプされており、長手方向の切削加工に用いられている。図４においてワークＡに対する加工方向が矢印Ｐにて指示されている。
図５を参照すると、面Ｓw0に沿った内倣い旋削加工が矢印Ｐ0 にて指示され、面Ｓw1に沿った外倣い旋削加工が矢印Ｐ1 にて指示されている。つまり、ワークＡの中心軸線に向かう倣い旋削加工が内倣い旋削加工であり、中心軸線から離反する方向に向かう倣い旋削加工が外倣い旋削加工である。そして、中心軸線に対して垂直な面ＳW1に沿って矢印Ｐ1 の方向に加工する場合が９０°の外倣い旋削加工である。
【００１２】
本発明によれば、切削チップの平面１１、１２内の線分のうち最も長い線分を含む軸線Ｄ1 （以下、長軸と記載する：図３参照）は、切刃部２１、２２に対して鋭角の角度を以て延びている。つまり、切刃部２１、２２間に延びる短軸Ｄ2 に対して（９０°―α）の角度を以て延設されている。前述した鋭角のコーナは非対称形状を呈している。隣接する２つの側面１５、１６は、湾曲したノーズ部を形成している。ノーズ部３７に設けられたコーナ切刃は、異なる半径の複数の円弧部分から成り、隣接する各対の円弧部分は常に異なる半径を有している。側面１５に最も近い円弧部分は、上面１１との交線において半径Ｒ1 のコーナ切刃部３８を形成する。半径Ｒ1 は、コーナ切刃部３８に隣接するコーナ切刃部３９の半径Ｒ2 よりも大きな半径となっている。然しながら、半径Ｒ1 のコーナ切刃部３８は必須の構成ではない。コーナ切刃部３９に隣接するコーナ切刃部４０は、コーナ切刃部３９の半径Ｒ2 よりも大きな半径Ｒ3 を有している。コーナ切刃部４０に隣接するコーナ切刃部４１は、コーナ切刃部４０の半径Ｒ3 よりも実質的に小さな半径Ｒ4 を有している。コーナ切刃部４１に隣接するコーナ切刃部４２は、コーナ切刃部４１の半径Ｒ4 よりも実質的に大きな半径Ｒ5 を有している。然しながら、半径Ｒ5 、Ｒ3 は同じ値とすることもできる。コーナ切刃部４０、４２は、常に中心角が約９０°の相対位置にある。
【００１３】
コーナ切刃部３８、３９、４０は軸線Ｄ1 の一側に配置され、かつ、コーナ切刃部４２は軸線Ｄ1 の反対側に配置される。これは、軸線Ｄ１は常にコーナ切刃部４１を通過することを意味している。コーナ切刃部３８、３９は、図５に示すように内倣い旋削加工を実施している間は主切刃の一部を構成し、コーナ切刃部４２は副切刃の一部を構成する。図４に示すように軸方向Ｐに倣い旋削加工する間は、切刃１７が主切刃となり、切刃１８が副切刃となる。既述したように、ノーズ部のコーナ切刃の半径が異なっているために、半径が一定の切削チップと比較して本実施形態による切削チップでは、切削面の面粗度が改善される。更に、前記切削チップは、切削角を調節する必要がある場合に鈍感である（敏感ではない）。同時に従来の切削チップよりも送りを３０〜５０％高めることができる。
【００１４】
図７に示す実施形態では、切刃１７の一部を形成している既述の第３のコーナ切刃部４２が、半径Ｒ5 、Ｒ6 の２つのコーナ切刃部４２、４３から成る。半径Ｒ6 は半径Ｒ5 よりも常に小さくなっている。また、半径Ｒ6 は常に半径Ｒ4 よりも小さくなっている。この実施形態では、設定角度の調節に関してより鈍感となる。
【００１５】
切屑をよりよくコントロールするために、既述した半径Ｒ1 〜Ｒ6 の好ましい値は以下の通りである。
Ｒ1 ：０〜１２ｍｍ、好ましくは１〜８ｍｍ
Ｒ2 ：０〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜８ｍｍ
Ｒ3 ：０〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１２ｍｍ
Ｒ4 ：０．２〜３．２ｍｍ、好ましくは０．４〜２．４ｍｍ
Ｒ5 ：１．２〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ
Ｒ6 ：０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．２〜０．８ｍｍ
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による割出可能な倣い旋削加工用切削チップの平面図である。
【図２】図１の切削チップの側面図である。
【図３】図１、２の切削チップの斜視図である。
【図４】ワークを軸方向に切削加工している切削チップを示す図である。
【図５】内倣いおよび外倣い旋削加工を説明するための図である。
【図６】図１から図３の切削チップのコーナの拡大図である。
【図７】他の実施形態によるコーナの拡大図である。
【符号の説明】
１０…切削チップ
１１…上面
１２…下面
１３…側面
１４…側面
１５…側面
１７…主切刃
１８…副切刃
３８…コーナの切刃部
３９…コーナの切刃部
４０…コーナの切刃部
４１…コーナの切刃部
４２…コーナの切刃部

Claims (8)

1. 上面（１１）と、該上面にほぼ平行な平坦な下面（１２）と、これら上面と下面との間で延びる少なくとも二つの側面（１３、１５）とを具備する割出し可能な倣い旋削加工用の切削チップであって、
   二つの近接した側面間の遷移部はノーズ半径部分（１４）を有し、上記上面と上記側面との交線により切刃が画成され、これら切刃は第一の方向へ鋭角で互いに向かうように延びる第一の対の側方切刃（１７、１８）と、上記第一の方向と反対向きの第二の方向へ上記第一の対の側方切刃と同一の鋭角で互いに向かうように延びる第二の対の側方切刃とを具備し、当該切削チップはこれら側方切刃によりほぼ菱形の切削チップとなっており、上記上面とノーズ半径部分との交線により第一の対の側方切刃を相互に接続する第一湾曲コーナ切刃と第二の対の側方切刃を相互に接続する第二湾曲コーナ切刃とが画成され、上記ノーズ半径部分は上記鋭角を二等分する二等分線に対して非対称であり、上記コーナ切刃は二つ以上の切刃部に分割され、隣合う切刃部の半径は異なっており、第一の対の側方切刃のそれぞれは第二の対の側方切刃に対して鈍角となっている、切削チップにおいて、
   最も長い線分である第一軸線（Ｄ１）が上記第一の対の側方切刃の一方と第二の対の側方切刃の一方との間の鈍角を二等分する第二軸線（Ｄ２）と鋭角で交わり、上記第一湾曲コーナ切刃及び第二湾曲コーナ切刃のそれぞれは上記第二軸線（Ｄ２）に垂直に延びる第三軸線（Ｄ３）に対して非対称であり、上記第一湾曲コーナ切刃及び第二湾曲コーナ切刃のそれぞれは、上記第一軸線（Ｄ１）の第一の側に配置され且つ一定の第一の湾曲半径（Ｒ３）によって画成される第一湾曲切刃部（４０）と、上記第一軸線（Ｄ１）の第二の側に配置され且つ一定の第二の湾曲半径（Ｒ５）によって画成される第二湾曲切刃部（４２）と、上記第一軸線（Ｄ１）と交わると共に一定の第三の湾曲半径（Ｒ４）によって画成される第三湾曲切刃部（４１）と、上記第一軸線の第一の側に配置され且つ一定の第四及び第五の湾曲半径（Ｒ１、Ｒ２）によってそれぞれ画成される第四湾曲切刃部及び第五湾曲切刃部（３８、３９）とを具備し、上記第一湾曲切刃部（４０）は上記第四湾曲切刃部及び第五湾曲切刃部（３８、３９）よりも第一軸線側に配置されると共に上記第五湾曲切刃部（３９）は上記第四湾曲切刃部（３８）よりも第一軸線（Ｄ１）側に配置され、第二の湾曲半径（Ｒ５）は第三の湾曲半径（Ｒ４）よりも長く、第四の湾曲半径（Ｒ１）は第三の湾曲半径（Ｒ４）よりも長いことを特徴とする切削チップ。
2. 上記第三湾曲切刃部（４１）は当該切削チップの中心から最も離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載の切削チップ。
3. 上記第一湾曲切刃部と第二湾曲切刃部（４０、４２）とは９０度となっていることを特徴とする請求項１に記載の切削チップ。
4. 上記第四湾曲切刃部（３８）は一つの側方切刃に接続されると共に、上記第一湾曲切刃部に接続される第五湾曲切刃部（３９）よりも半径が大きいことを特徴とする請求項３に記載の切削チップ。
5. 当該切削チップは、側方切刃及び湾曲コーナ切刃の内側において当該切削チップの周縁周りで延びる補強ランド（２４）を有する、請求項１に記載の切削チップ。
6. 上記切刃の側面は上記上面及び下面（１１、１２）に対して垂直であり、各湾曲コーナ切刃の内側には切屑破断器を構成する膨出部（３１、３２）が設けられる、請求項１に記載の切削チップ。
7. 各膨出部（３１、３２）の幅は湾曲コーナ切刃に向かって細くなっており、当該切削チップを上方から見たときに楔形となる、請求項６に記載の切削チップ。
8. 上記第一軸線（Ｄ１）の第二の側に配置され且つ第二湾曲切刃部及び第三湾曲切刃部（４２、４１）と交わる中間コーナ切刃部（４３）をさらに有し、上記第一湾曲切刃部（４０）の半径（Ｒ３）は中間コーナ切刃部（４３）の半径（Ｒ６）よりも長い、請求項３に記載の切削チップ。

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