JP4147751B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬合金等のチップ本体に、ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体よりなる切刃部材が取り付けられて切刃が設けられ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】
この種の、ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体によって切刃部分が形成されたスローアウェイチップとしては、例えば図５に示すようなものが一般的に知られている。すなわち、この図５に示すスローアウェイチップでは、超硬合金等の硬質材料よりなる略正方形平板状のチップ本体１の方形をなす上面がすくい面２とされ、このすくい面２のコーナ部Ｃがチップ本体１の厚さ方向に沿った断面においてＬ字状に切り欠かれることにより、このコーナ部Ｃには、すくい面２から一段後退するとともに該コーナ部Ｃに交差したチップ本体１の側面３に開口する凹所４が形成されている。なお、このチップ本体１のすくい面２の中央部からは、当該スローアウェイチップをスローアウェイ式切削工具のチップ取付座に取り付けるための取付孔１ａが上記厚さ方向に向けてチップ本体１の下面５に達するように貫設されている。
【０００３】
そして、上記凹所４には、ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体よりなるやはり平板状の切刃部材６がろう付け等により接合されて取り付けられており、この切刃部材６の上記すくい面２に連なる上面の上記コーナ部Ｃに臨む辺稜部に切刃６ａが形成されている。ここで、この切刃部材６は、その厚さが凹所４の上記厚さ方向の深さと略等しく、該凹所４に取り付けられた状態でその上記上面がチップ本体１のすくい面２と面一に連なって該すくい面２の一部を構成する一方、この厚さ方向視に見た切刃部材６の平面形状および寸法は、凹所４の底面の同方向視の形状と略等しく、かつ僅かに大きな寸法となるように形成されており、従ってこの切刃部材６の側面６ｂはチップ本体１の上記側面３，３から外側に一段突出させられ、上記上面の辺稜部に形成される上記切刃６ａもすくい面２の辺稜部２ａから一回り外側に突出させられることとなる。さらに、これらチップ本体１と切刃部材６の側面３，６ｂはともに上記すくい面２に直交するように形成されており、このうち切刃６ａに連なって逃げ面とされる切刃部材６の側面６ｂが該すくい面２に直交することにより、この側面６ｂはその逃げ角がいわゆるネガとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来のスローアウェイチップにおいては、こうして切刃部材６の平面寸法が凹所４の底面の寸法よりも大きくされて切刃部材６の側面６ｂがチップ本体１の側面３から外側に突出させられていることにより、この切刃部材６の下面の外側辺稜部６ｃもチップ本体１の側面３から外側にはみ出すこととなるため、切刃部材６は、この下面の外側辺稜部６ｃの下方にチップ本体１が存在しない、いわゆるオーバーハング状態となって、該外側辺稜部６ｃがチップ本体１に支持されない状態となってしまう。ところが、この切刃部材６の下面の外側辺稜部６ｃは、切削時に大きな負荷が下方に向けて作用する上記切刃６ａの直下に位置する部分であるため、そのような部分において切刃部材６がオーバーハング状態となってチップ本体１に支持されていないと、過大な負荷が作用した場合には切刃部材６の取付強度を確保できずにこの切刃部材６の脱落を生じたりするおそれがあった。その一方で、このような超高硬度焼結体よりなる切刃部材６に形成される切刃６ａは、当該切刃部材６をチップ本体１に取り付けた後にその側面６ｂを研磨することによって所定の精度に仕上げるものであるため、上述のようにこの側面６ｂの逃げ角がネガとなる場合において、上記オーバーハング状態を解消するためにこの切刃部材６の側面６ｂとチップ本体３の側面３とを面一にしようとすると、上記研磨の際には切刃部材６とチップ本体１との異なる材質部分を共削りしなければならなくなって、加工性の悪化を招くという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、このような超高硬度焼結体よりなる切刃部材が取り付けられたスローアウェイチップにおいて、チップ製造時の研磨の際の加工性を悪化させることなく、切刃部材の取付強度の向上を図ることが可能なスローアウェイチップを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、チップ本体のすくい面とされる上面の辺稜部に形成された凹所に、逃げ面とされる側面の逃げ角がネガとされた超高硬度焼結体よりなる切刃部材が、その切刃を上記辺稜部から突出させて取り付けられたスローアウェイチップにおいて、上記切刃部材の下面と上記凹所の底面との外側辺稜部を互いに略一致させるとともに、この凹所の底面の外側辺稜部から上記チップ本体の下面側に向けて、該チップ本体の側面を下面側に向かうに従いチップ本体内側に後退するように傾斜させたことを特徴とする。従って、このようなスローアウェイチップによれば、切刃部材とチップ本体との外側辺稜部が互いに一致させられていて、切刃部材の下面全体が凹所の底面によって支持されているため、切刃部材がオーバーハング状態となることがなくなって取付強度の向上を図ることができる一方、この外側辺稜部の下側ではチップ本体側面が後退傾斜していて、切刃部材の逃げ角がネガとされた側面に対して逃げているため、切刃を形成する際にこの切刃部材の側面を研磨してもチップ本体の側面に干渉することはない。
【０００７】
ここで、この凹所底面の外側辺稜部より下側の後退傾斜した上記チップ本体の側面の傾斜角は１°〜５°の範囲内とされるのが望ましく、この傾斜角が１°を下回るほど小さいと、このチップ本体の側面と切刃部材の側面とが面一に近くなって研磨の際に干渉が生じるおそれがある一方、上記傾斜角が５°を上回るほど大きいと、この後退傾斜したチップ本体の側面によって凹所底面の外側辺稜部下側に形成される切刃部材の支持部の肉厚が小さくなり、取付強度が損なわれるおそれが生じる。また、同じ理由から、上記切刃部材の切刃の上記チップ本体上面辺稜部からの突出量は０．１mm〜１mmの範囲内とされるのが望ましく、この突出量が０．１mmを下回るほど小さいと、やはりチップ本体の後退傾斜した側面と切刃部材の逃げ角がネガとされた側面とが面一に近くなるおそれがある一方、逆にこの突出量が１mmを上回るほど大きく、従って切刃部材の下面外側辺稜部およびこれと一致させられたチップ本体の凹所底面の外側辺稜部の突出量も大きくなると、上記傾斜角も大きくならざるを得ずにやはり切刃部材の取付強度が損なわれるおそれがある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、それぞれ本発明の第１〜第４の実施形態を示すものであり、互いに共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。これらの実施形態においても、チップ本体１１は超硬合金等の硬質材料により略正方形平板状に形成されており、その方形をなす上面がすくい面１２とされていて、このすくい面１２のコーナ部Ｃに、該すくい面１２に直交するチップ本体１１の厚さ方向に沿った断面がＬ字状をなし、すくい面１２から一段後退するとともに、該コーナ部Ｃに交差するチップ本体１１の側面１３に開口する凹所１４が形成されている。また、このチップ本体１１の上記すくい面１２中央部から着座面とされる下面１５にかけては、当該スローアウェイチップのスローアウェイ式切削工具への取り付け用の取付孔１１ａが貫設されている。
【０００９】
ここで、この凹所１４の上記コーナ部Ｃ側を向く壁面は、上記厚さ方向に沿ってすくい面１２に直交するように形成されるとともに、該厚さ方向から見た平面視には、このコーナ部Ｃの突端と上記取付孔１１ａの中心とを結ぶ該コーナ部Ｃの二等分線に直交する方向に延びており、従って凹所１４の上記厚さ方向を向く底面は、上記平面視において上記壁面側を底辺とする直角二等辺三角形状を呈することとなる。ただし、チップ本体１１の隣接する側面１３…同士の交差稜線部は、上下面１１，１５に平行な断面において１／４円弧状をなすようにされており、従ってこの凹所１４の底面がなす直角二等辺三角形も、上記底辺に対向して一対の二等辺同士が直交するコーナ部Ｃ側の角部が、これら一対の二等辺に滑らかに接する１／４円弧状に形成されることとなる。なお、この凹所１４の底面は、上記厚さ方向に直交するように、すなわちすくい面１２および下面１５に平行となるように形成されている。
【００１０】
そして、これら第１〜第４の実施形態では、この凹所１４の底面がなす直角二等辺三角形の一対の二等辺と１／４円弧状をなすその上記角部とが該底面の外側辺稜部１４ａとされ、この外側稜線部１４ａは、上記平面視において、上記コーナ部Ｃに向かって延びるすくい面１２の辺稜部１２ａよりもチップ本体１１の外側に一段突出するようにされており、これに伴い、この外側辺稜部１４ａの下方に連なる部分のチップ本体１１の側面１３ａ部分も、上記辺稜部１２ａに連なる側面１３から外側に突出し、かつチップ本体１１の下面１５に向かうに従いチップ本体１１の内側に向かって後退するように傾斜させられている。言い換えれば、チップ本体１１の側面１３のうち、上記コーナ部Ｃに交差する部分の側面１３ａは、すくい面１２側すなわち上側に向けて、辺稜部１２ａを介してすくい面１２に直交する上記側面１３部分に対し漸次突出するように傾斜させられて凹所１４の上記外側辺稜部１４ａに連なっているのであり、この傾斜した側面１３ａが上記厚さ方向に対してなす傾斜角θは、第１〜第４の実施形態で共通して１°〜５°の範囲とされるとともに、上記平面視において外側辺稜部１４ａが辺稜部１２ａに対してなす突出量ｅも各実地形態で共通して０．１mm〜１mmの範囲内とされている。
【００１１】
ここで、図１に示す第１の実施形態では、上記側面１３ａが、上記外側辺稜部１４ａからチップ本体１１の下面１５との間において全体的に下面１５側に向けて後退傾斜するように形成されており、これに対して図２に示す第２の実施形態では、この側面１３ａが、上記外側辺稜部１４ａからチップ本体１１の厚さ方向の途中、より具体的にはチップ本体１１の厚さの略１／２の位置までの間で下面１５側に向けて後退傾斜させられていて、これよりも下側の下面１５に至る部分は辺稜部１２ａに直交する側面１３部分と面一にされている。なお、このように側面１３ａが側面１３から外側に突出して傾斜させられることにより、両側面１３，１３ａ間には、上記厚さ方向下面１５側に向けて漸次幅狭となって細長く延びる三角形状の段差面１３ｂが、両側面１３，１３ａに鋭角に交差するように形成されることとなる。
【００１２】
一方、図３、４に示す第３、第４の実施形態では、上記コーナ部Ｃにおいてチップ本体１１のすくい面１２側の部分が上記二等分線方向に一定の幅で一段外側に突出するように形成され、この突出したコーナ部Ｃに上記凹所１４が形成されており、この凹所１４の底部の上記外側辺稜部１４ａから下方の側面１３ａが、第３の実施形態では下面１５との間で全体的に、また第４の実施形態ではチップ本体１１の厚さ方向の途中までの間で、下面１５側に向かうに従いチップ本体１１の内側に後退傾斜させられている。従って、これら第３、第４の実施形態では、両側面１３，１３ａの間に、上記厚さ方向下面１５側に向けて漸次幅狭となって細長く延びる三角形状の段差面１３ｂが、両側面１３，１３ａに鈍角に交差するように形成されるとともに、この段差面１３ｂのすくい面１２側には、側面１３と凹所１４の上記壁面との間に、側面１３および段差面１３ｂに対して鈍角に交差するとともに上記壁面とすくい面１２には直交する段差面１３ｃが形成されることとなる。
【００１３】
このように形成された各実施形態の凹所１４には、ダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体よりなる切刃部材１６が取り付けられている。この切刃部材１６は、上記平面視における寸法・形状が、同平面視において凹所１４の底面がなす上記直角二等辺三角形と合同とされ、またその厚さが上記凹所１４の深さ（凹所１４の上記壁面の上記厚さ方向の高さ）と略等しくされた平板状のものであって、コーナ部Ｃ側に臨む上記直角二等辺三角形の直角角部も凹所１４の底面と等しい半径の１／４円弧状に形成されており、この切刃部材１６の上面の外側辺稜部、すなわちこの上面がなす上記直角二等辺三角形の一対の二等辺部分と上記１／４円弧部分とに切刃１６ａが形成されるとともに、この切刃１６ａに連なって逃げ面とされる切刃部材１６の側面１６ｂは、上記上面に対して直交するように形成されて逃げ角がネガとされている。従って、凹所１４の底面に密着させられるこの切刃部材１６の下面は、上面と合同、すなわち上記凹所１４の底面と合同な略直角二等辺三角形状に形成されることとなり、当該切刃部材１６は、この下面の外側辺稜部１６ｃ、つまりこの下面がなす上記直角二等辺三角形の一対の二等辺部分と１／４円弧部分とを、凹所１４の底面の上記外側辺稜部１４ａに一致させて該凹所１４に取り付けられる。
【００１４】
なお、このようにダイヤモンド焼結体やＣＢＮ焼結体等の超高硬度焼結体よりなる切刃部材１６を超硬合金等のチップ本体１１に取り付けるには、活性ろう材等のろう材によるろう付けによって接合して取り付ければよい。また、こうして凹所１４に取り付けられた切刃部材１６は、該切刃部材１６の厚さが凹所１４の深さと略等しくされていることから、その上面がチップ本体１１のすくい面１２に面一に連なって該すくい面１２の一部をなしている。さらに、この切刃部材１６は、図１、２に示す第１、第２の実施形態では、その上記直角二等辺三角形の底辺部分に位置する側面の両端部が、凹所１４の上記壁面からはみ出して上記段差面１３ｂに面一に連なる段差面１６ｄをなし、この段差面１６ｄが側面１６ｂとチップ本体１１の側面１３とに段差面１３ｂと同じく鋭角に交差させられる一方、図３、４に示す第３、第４の実施形態では、切刃部材１６の上記直角二等辺三角形の底辺部分に位置する側面が全面的に凹所１４の壁面に密着接合されて、側面１６ｂは上記段差面１３ｃに鈍角に交差させられることとなる。従って、これら第１〜第４の実施形態ではいずれも、上記切刃１６ａは、平面視における上記凹所１４底面の外側辺稜部１４ａと同じく、すくい面１２の上記辺稜部１２ａに対して一段外側に突出させられることとなり、その突出量ｅも上記外側辺稜部１４ａの突出量ｅと等しく、かつ０．１mm〜１mmの範囲内とされる。
【００１５】
従って、このように構成された第１〜第４の実施形態のスローアウェイチップにおいては、こうして切刃部材１６を凹所１４に取り付けた後に側面１６ｂを研磨して切刃１６ａを所定の精度に形成する場合でも、この切刃部材１６の下面の外側辺稜部１６ｃと凹所１４底面の外側辺稜部１４ａとが一致させられ、しかもこの外側辺稜部１４ａよりも下方でチップ本体１１の側面１３ａが内側に後退傾斜しているので、研磨砥石がこの側面１３ａに干渉して超硬合金等のチップ本体１１を切刃部材１６とともに共削りしたりすることがなく、このため超高硬度焼結体製の切刃部材１６のみに対応した研磨を施せばよいので、この共削り等による加工性の悪化を防ぐことが可能となる。そして、その一方で、この切刃部材１６は、その下面の外側辺稜部１６ｃが凹所１４底面の外側辺稜部１４ａと一致して、上記厚さ方向に向けて全面的にこの凹所１４の底面に密着して支持されることとなるので、該切刃部材１６の上面の外側辺稜部に形成された切刃１６ａに上記厚さ方向に作用する切削負荷に対し、切刃部材１６を高い強度で取り付け、保持することが可能となり、過大な切削負荷が作用した場合でも切刃部材１６が脱落したりするのを防いでチップ寿命の延長を図り、かつ安定した円滑な切削を促すことができる。
【００１６】
また、これらの実施形態においては、この後退傾斜した側面１３ａの上記傾斜角θが１°〜５°の範囲とされるとともに、すくい面１２の上記辺稜部１２ａからの上記切刃１６ａの突出量ｅが０．１mm〜１mmの範囲とされており、これにより、確実に上述の効果を奏功することが可能となる。すなわち、この傾斜角θが１°を下回るほど小さかったり、突出量ｅが０．１mmを下回るほど小さかったりすると、切刃部材１６の上記側面１６ｂとその下方に連なって後退傾斜する側面１３ａとが面一に近くなりすぎ、研磨の際に砥石がこの側面１３ａに干渉して共削りを起こしてしまうおそれがある一方、逆に傾斜角θが５°を上回るほど大きかったり、突出量ｅが１mmを上回るほど大きかったりすると、上述のようにして切刃部材１６の特に切刃１６ａの直下を支持する凹所１４底面の外側辺稜部１４ａ周辺部分のチップ本体１１の肉厚が小さくなり、過大な負荷にも十分抗し得るだけの取付強度を奏することができなくなるおそれが生じる。従って、これら傾斜角θや突出量ｅは、いずれも上記第１〜第４の実施形態の通りに設定されるのが望ましい。
【００１７】
さらに、これら第１〜第４の実施形態のうち、第１、第２の実施形態では、コーナ部Ｃにおいてチップ本体１１のすくい面１２側の部分が一段外側に突出するように形成された第３、第４の実施形態に比べ、チップ本体１１の成形が容易であるという利点を有する一方、こうしてコーナ部Ｃでチップ本体１１が突出させられた第３、第４の実施形態では、上述のように切刃部材１６の上記底辺側の側面が凹所１４の上記壁面に全体的に密着して接合されるため、さらに高い切刃部材１６の取付強度を得ることができる。また、後退傾斜した上記側面１３ａが上記外側辺稜部１４ａからチップ本体１１の下面１５にまで達するように形成された第１、第３の実施形態では、チップ本体１１において上述のように切刃部材１６の特に切刃１６ａ直下を支持する部分を上記厚さ方向に大きく確保することができるので、やはり切刃部材１６の取付強度を高くすることができる一方、この側面１３ａがチップ本体１１の厚さ方向の途中までとされた第２、第４の実施形態では、切刃１６ａの突出量ｅが小さくても傾斜角θは大きくすることができ、研磨の際の干渉をより確実に防止することが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、研磨によって切刃を所定の精度に形成する際のチップ本体への干渉を防いで、共削りによる加工性の悪化を防ぐことができるとともに、切刃部材を高い強度でチップ本体に取り付けることができ、過大な負荷が切刃に作用したりした場合でも切刃部材の脱落等を防いで、チップ寿命を延長することにより円滑かつ安定した切削を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図４】 本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。
【図５】 従来のスローアウェイチップを示す斜視図である。
【符号の説明】
１１ チップ本体
１２ すくい面
１２ａ すくい面１２の辺稜部
１３ チップ本体１１の側面
１３ａ 後退傾斜した側面
１４ 凹所
１４ａ 凹所１４の底面の外側辺稜部
１５ チップ本体１１の下面
１６ 切刃部材
１６ａ 切刃
１６ｂ 切刃部材１６の側面
１６ｃ 切刃部材１６の下面の外側辺稜部
Ｃ コーナ部
θ 傾斜平面１３ａの傾斜角
ｅ 切刃１６ａの辺稜部１２ａからの突出量

Claims (3)

1. チップ本体のすくい面とされる上面の辺稜部に形成された凹所に、逃げ面とされる側面の逃げ角がネガとされた超高硬度焼結体よりなる切刃部材が、その切刃を上記辺稜部から突出させて取り付けられたスローアウェイチップにおいて、上記切刃部材の下面と上記凹所の底面との外側辺稜部が互いに略一致させられるとともに、この凹所の底面の外側辺稜部から上記チップ本体の下面側に向けては、該チップ本体の側面が下面側に向かうに従いチップ本体内側に後退するように傾斜させられていることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 上記チップ本体の側面の傾斜角が１°〜５°の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
3. 上記切刃部材の切刃の上記チップ本体上面辺稜部からの突出量が０．１mm〜１mmの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスローアウェイチップ。

Images