JP4336183B2

JP4336183B2 - スローアウェイチップおよびそれを用いた切削工具

Info

Publication number: JP4336183B2
Application number: JP2003370209A
Authority: JP
Inventors: 祐一津田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: JP2004188585A

Description

本発明は、各種部品加工用として用いられるスローアウェイチップおよびそれを用いた切削工具に関する。

従来、各種部品加工用切削工具としては、図１３に示すようなホルダの先端部にスローアウェイチップを取付自在に装着したスローアウェイ型や、図１４に示すようなホルダの先端部に切刃部をロー付け固着したロー付け型等が用いられてきた。

これらのうち、ロー付け型は切刃部のロー付け作業に手間を要し、しかもコストが高くつくため、現在ではスローアウェイ型が多く用いられている。ただし図１３のようなスローアウェイ型は、その構造上、最小加工径には限界があるため、一般的には自動車部品等の大径加工用として用いられ、ＯＡ機器用部品、電子部品等の小径加工用には、図１５に示すようなスリーブタイプのホルダへの取付部となる棒状基部と先端に切刃を備えた突出部とが一体的に形成されたスローアウェイチップや、図１６に示すようなホルダへの取付部となる平板状基部と先端に切刃を備えた突出部とが一体的に形成されたスローアウェイチップが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特に後者のスローアウェイチップにおいては、平板状基部でホルダに装着されるためチップの拘束力が大きくてビビリ振動を発生し難いことに加えて、刃先位置の繰り返し精度が高いため、厳しい加工精度が要求される前述したようなＯＡ機器用部品、電子部品等の精密加工に多用されている。
特開平１１−２７７３０９号公報

しかしながら、図１６、１７に示すような従来のスローアウェイチップでは、加工初期の段階では被削材の仕上げ面粗度が安定せずに比較的大きい値を示し、加工を繰り返し行うにつれて徐々に表面粗さが安定してきて比較的小さい値で落ち着いてくるという傾向にあった。図１８に示すように、加工初期の段階では被削材の仕上げ面粗度が悪く、つまり加工段差ｄ_２が大きく、結果として不良品を多く出してしまうという不具合があった。

本発明は上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、加工初期の段階から良好な被削材仕上げ面粗度が得られ、被削材の良品率を高められることに加え、チップの長寿命化を実現できるようなスローアウェイチップを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明者は上記不具合について検討を重ねた結果、加工を繰り返し行うにつれて徐々に表面粗さが安定してきて比較的小さい値で落ち着くという現象に関しては、加工前には比較的小さなノーズＲ形状であった切刃が繰り返し加工を行うことによって徐々に摩耗し直線状に近い比較的大きなＲ形状となり、該摩耗部分が加工面のサラエを行う役割を果たしていることを知見した。

すなわち、請求項１のスローアウェイチップは、ホルダ固定用基部と、突出部とを一体的に形成してなり、前記突出部の先端部位には、先端切刃と該先端切刃に連続したすくい面とを形成し、さらに前記先端切刃の少なくとも一部を突出部の周面より横方に張り出させてなるスローアウェイチップにおいて、前記突出部の周面より横方に張り出させた部分の前記すくい面と逃げ面との交叉稜線には前記先端切刃に連続して、曲率半径の異なる複数の略円弧状切刃と、前記略円弧状切刃と前記突出部周面とをつなぐ後側逃げ部とが配置されており、前記先端切刃に連続する第１略円弧状切刃の曲率半径より前記第１略円弧状切刃に連続する第２略円弧状切刃の曲率半径が大きく、且つ該第２略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は前記第１略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さいことを特徴としている。

かかる構成によれば、前記第１略円弧状切刃は前記第２略円弧状切刃に対して略円弧状の曲率が小さいことにより、前記第１略円弧状切刃で被削材へ切り込むときの切削抵抗を軽減できる。また前記第２略円弧状切刃は前記第１略円弧状切刃に対して略円弧状の曲率が大きいことにより、前記第２略円弧状切刃で被削材の加工面を仕上げる際に、被削材の加工部断面における送り目によって生じる段差が小さくなるのでより平滑に、つまり仕上げ面粗度が小さくなるので、加工初期の段階から被削材の仕上げ面粗度を小さい値で安定させることが出来る。ここで加工初期の段階から被削材の仕上げ面粗度が良好な値で安定するということは加工される被削材の良品率が向上するということであり、チップ１個で加工できる良品が増えるということから、結果としてチップの寿命が向上することとなる。また被削材の仕上げ加工を行う前記第２略円弧状切刃の逃げ面の表面形状が被削材の加工仕上げ面に転写されるので、前記第２略円弧状切刃の逃げ面における算術平均粗さ（Ｒａ）を前記第１略円弧状切刃の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さくすることにより転写する側の表面粗さが改善され、結果として転写される側である被削材の仕上げ面粗度を小さく出来る。

また、請求項２のスローアウェイチップは、前記第２略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴としている。

かかる構成によれば、前記被削材の仕上げ面には、前記第２略円弧状切刃の逃げ面の表面形状がそのまま転写されるので、上述のとおり規定することにより、仕上げ面粗度を良好にすることが出来る。

また、請求項３のスローアウェイチップは、前記第２略円弧状切刃の両端部は、前記第1略円弧状切刃側の端部より前記後側逃げ部側の端部が前記突出部に近くなるよう配置されていることを特徴としている。

かかる構成によれば、前記第２略円弧状切刃の配置を上述のとおり行うことにより、前記第２略円弧状切刃及びその逃げ面のみを被削材の仕上げ面にあて、前記後側逃げ部が該被削材の仕上げ面にあたることを防ぐので、被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことが出来る。

また、請求項４のスローアウェイチップは内径加工用であることを特徴としており、最大加工径に制限がある小径の内径加工においても上述した構成により切込み時の切削抵抗を軽減できるとともに被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことができる。

また、請求項５の切削工具は、上述したスローアウェイチップを装着することにより、切込み時の切削抵抗が小さく、被削材の仕上げ面粗度が良好となるような切削が可能となる。

また、請求項６のスローアウェイチップは、ホルダ固定用基部と、突出部とを一体的に形成してなり、前記突出部の先端部位には、先端切刃と該先端切刃に連続したすくい面とを形成し、さらに前記先端切刃の少なくとも一部を突出部の周面より横方に張り出させてなるスローアウェイチップにおいて、前記突出部の周面より横方に張り出させた部分の前記すくい面と逃げ面との交叉稜線には前記先端切刃に連続して、略円弧状切刃と、直線状切刃と、該直線状切刃と前記突出部周面とをつなぐ後側逃げ部とが配置されており、前記直線状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は前記略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さいことを特徴としている。

かかる構成によれば、前記略円弧状切刃で被削材に切り込み、前記直線状切刃で被削材の加工表面を仕上げる際に、被削材の加工部断面における送り目によって生じる仕上げ面の段差が小さくなるのでより平滑に、つまり仕上げ面粗度が小さくなるので、加工初期の段階から被削材の仕上げ面粗度を小さい値で安定させることが出来る。
また被削材の仕上げ加工を行う前記直線状切刃の逃げ面の表面形状が被削材の加工仕上げ面に転写されるので、前記直線状切刃の逃げ面における算術平均粗さ（Ｒａ）を前記略円弧状切刃の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さくすることにより転写する側の表面粗さが改善されるので、結果として転写される側である被削材の仕上げ面粗度を小さく出来る。

また、請求項７のスローアウェイチップは、前記直線状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴としている。

かかる構成によれば、前記被削材の仕上げ面には、前記直線状切刃部の逃げ面の表面形状がそのまま転写されるので、上述のとおり規定することにより、仕上げ面粗度を良好にすることが出来る。

また、請求項８のスローアウェイチップは、前記直線状切刃の両端部は、前記略円弧状切刃側の端部より前記後側逃げ部側の端部が前記突出部に近くなるよう配置されていることを特徴としている。

かかる構成によれば、前記直線状切刃の配置を上述のとおり行うことにより、前記直線状切刃及びその逃げ面のみを被削材の仕上げ面にあて、前記後側逃げ部が該被削材の仕上げ面にあたることを防ぐので、被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことが出来る。

また、請求項９のスローアウェイチップは内径加工用であることを特徴としており、最大加工径に制限がある小径の内径加工においても上述した構成により切込み時の切削抵抗を軽減できるとともに被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことができる。

また、請求項１０の切削工具は、上述したスローアウェイチップを装着することにより、切込み時の切削抵抗が小さく、被削材の仕上げ面粗度が良好となるような切削が可能となる。

本発明のスローアウェイチップによれば、先端切刃に連続する第１略円弧状切刃の曲率半径より前記第１略円弧状切刃に更に連続する第２略円弧状切刃のそれが大きいことにより、前記第１略円弧状切刃で被削材へ切り込むときの切削抵抗を軽減できるとともに、前記第２略円弧状切刃は前記第１略円弧状切刃に対して略円弧状の曲率が大きいことにより、前記第２略円弧状切刃で被削材の加工面を仕上げる際に、被削材の仕上げ面における送り目によって生じる段差が小さくなるのでより平滑に、つまり仕上げ面粗度が小さくなるので、加工初期の段階より被削材の仕上げ面粗度を小さい値で安定させることが出来る。
さらには被削材の仕上げ加工を行う前記第２略円弧状切刃の逃げ面の表面形状が被削材の加工仕上げ面に転写されるので、前記第２略円弧状切刃の逃げ面における算術平均粗さ（Ｒａ）を前記第１略円弧状切刃の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さくすることにより転写する側の表面粗さが改善され、結果として転写される側である被削材の仕上げ面粗度を小さく出来る。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１乃至図７は本発明の一実施例を示すものであり、図１は本実施例によるスローアウェイチップ１の平面図、図２は側面図、図３は図１のＡ部拡大図、図４は図１のＡ部拡大の側面図、図５は加工部断面概略図、図６は本実施例のスローアウェイチップ１をホルダに装着した状態のホルダ平面図、図７は逃げ面の表面形状が加工仕上げ面に転写されることを示す模式図である。

図１、２、６において、本実施例によるスローアウェイチップ１は、ホルダ固定用の平板状基部２に一体的に1つの側面３に沿って突出部４を突出させてなり、前記平板状基部２中央部には底面まで貫通したチップネジ止め用のネジ穴５が穿設されており、チップ固定用ネジ６によってホルダ７に装着される。

また、図１、２の前記突出部４の先端部位には被削材を加工すべく先端切刃８と該先端切刃８に連続したすくい面９とを形成し、さらに前記先端切刃８の一部を突出部４の周面より横方に突出させてなるスローアウェイチップ１において、本発明によれば、図３、４に示すように、前記突出部４の周面より横方に突出させた部分の前記すくい面９と逃げ面１０との交叉稜線には前記先端切刃８に連続して、曲率半径の異なる複数の略円弧状切刃１１、１２と、後側逃げ部１３とが配置されている。ここで図５に示すように、加工面と加工終端壁面との交叉部にぬすみ溝２４を加工することがあり、この様な加工は被削材の径方向に切刃をくい込ませる加工形態となるため、被削材との切刃部以外の干渉を防ぐために前記略円弧状切刃付近のみを前記突出部から横方に突出させたような形状となっている。

また前記先端切刃８に連続する第1略円弧状切刃１１が被削材に切り込み、前記第1略円弧状切刃１１に更に連続する第２略円弧状切刃１２が仕上げ加工用切刃として加工仕上げ面のサラエを行う。ここで、本発明によれば、前記第１略円弧状切刃１１の曲率半径より前記第２略円弧状切刃１２のそれが大きいことにより、図５で示すように被削材の加工部断面における送り目によって生じる仕上げ面１６の段差ｄ_１が小さくなるため、前記第２略円弧状切刃１２での加工仕上げ面がより平滑に、つまり仕上げ面粗度が小さくなるので、加工初期の段階から被削材の仕上げ面粗度を小さい値で安定させることが出来る。ここで加工初期の段階から被削材の仕上げ面粗度が良好な値で安定するということは、加工される被削材の良品率が向上するということであり、チップ１個で加工できる良品が増えるということから結果としてチップの寿命が向上することとなる。

また前記第２略円弧状切刃１２に関して前記突出部４の軸芯方向に沿った幅ｗは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲にあることが望ましい。０．１ｍｍを超えると前記第２略円弧状切刃１２が被削材と接触する割合が増えるため、それに伴い切削抵抗が大きくなりビビリ振動を生じ易くなるので好ましくない。また０．０１ｍｍより小さい場合に上述のような効果を得るためには送りを０．００１ｍｍ／ｒｅｖ．のオーダーまで下げる必要性が生じ、加工効率が低下するので好ましくない。

また、図４に示すように第２略円弧状切刃１２の逃げ面１５の算術平均粗さ（Ｒａ）は前記第１略円弧状切刃１１の逃げ面１４のそれと同等もしくはそれよりも小さくなるように形成されている。これは図７に示すように前記被削材１７の仕上げ面には前記仕上げ加工用切刃となる前記第２略円弧状切刃１２の逃げ面１５の表面形状が転写されるので、前記第２略円弧状切刃部１２の逃げ面１５の表面粗さはより小さいことが仕上げ面粗度を高める上では重要である。特に前記第２略円弧状切刃１２の逃げ面１５の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることが好ましい。ちなみに図１４に示した従来のチップの逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．３μｍ〜０．４μｍの範囲にあり、これを前述のとおりに規定することにより被削材の仕上げ面粗度を半分以下の値に改善することが出来る。ここで被削材の仕上げ面粗度は仕上げ加工を行う前記第２略円弧状切刃１２の逃げ面１５の表面粗さに起因するため、切り込み部の切刃である前記第１略円弧状切刃部１１の逃げ面１４の表面粗さは仕上げ面１６の表面粗さには関係しない。なお、第２略円弧状切刃１２（交差稜線）から０．４ｍｍ以上離れた切削に関与しない逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は必ずしも第１略円弧状切刃１１の逃げ面１４のそれと同等もしくはそれよりも小さくなっていなくても仕上げ面粗度には影響しない。

また、図５に示すように、前記第２略円弧状切刃１２の両端部は、前記第1略円弧状切刃１１側の端部より前記後側逃げ部１３側の端部が前記突出部４に近くなるよう配置されている。これは、前記第２略円弧状切刃１２及びその逃げ面１５のみを被削材の仕上げ面１６にあて、後側逃げ部１３が該被削材の仕上げ面１６にあたることを防ぐので、被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことが出来る。

また図８には本発明の他の実施例として、直線切刃２２を仕上げ加工用切刃としたタイプの刃先拡大図を示している。加工部断面において送り目によって形成される仕上げ面の段差は、仕上げ加工用切刃を直線切刃２２で構成しても角度関係を適正な範囲に保つことによって小さく出来るため、前記第２略円弧状切刃１２と同様の効果を得ることが出来る。

また図９および図１０には本発明の他の実施例として、棒状基部２６を具備したスローアウェイチップの平面図を示している。棒状基部２６と一体的に形成された突出部４の先端には、上述した平板状基部２を具備したスローアウェイチップと同じ構成の切刃８を備えており、被削材の面粗度を良好に保つことが出来る。

さらに図１１および図１２には本発明の他の実施例として、引き加工用の切刃を備えたスローアウェイチップ２７、２８を示している。ホルダ固定用基部側に先端切刃８を、それに連続して第１略円弧状切刃１１（略円弧状切刃２１）、第２略円弧状切刃１２（直線状切刃２２）、後側逃げ部１３（２３）を配設することにより、引き加工においても被削材への切込みによる切削抵抗を軽減できるとともに被削材の仕上げ面粗度を良好に保つことができる
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは云うまでもない。

本発明のスローアウェイチップ(平板状基部タイプ)の平面図である。図１のスローアウェイチップの側面図である。図１のＡ部拡大図である。図１のＡ部拡大の側面図である。図１のスローアウェイチップでの加工部断面概略図である。本発明のスローアウェイチップをホルダ本体に固着したときのホルダ平面図である。本発明のスローアウェイチップの逃げ面の表面形状が加工仕上げ面に転写されることを示す模式図である。本発明の他の実施例における刃先拡大図である。本発明の他の実施例によるスローアウェイチップ(棒状基部タイプ)の平面図である。本発明の他の実施例によるスローアウェイチップ(棒状基部タイプ)の平面図である。本発明の他の実施例によるスローアウェイチップ(引き加工用平板状基部タイプ)の平面図である。本発明の他の実施例によるスローアウェイチップ(引き加工用棒状基部タイプ)の平面図である。従来のスローアウェイ型の内径加工用工具のホルダ平面図である。従来のロー付け型の内径加工用工具のホルダ平面図である。従来の一体型の内径加工用工具の要部断面図である。従来のスローアウェイ型のホルダ平面図である。図１６のＢ部拡大図である。従来のスローアウェイ型切削工具における加工部断面概略図である。

符号の説明

１：スローアウェイチップ（平板状基部タイプ）
２：平板状基部
３：側面
４：突出部
５：ネジ穴
６：チップ固定用ネジ
７：ホルダ本体
８、２０：先端切刃
９：すくい面
１０：逃げ面
１１：第１略円弧状切刃
１２：第２略円弧状切刃
１３、２３：後側逃げ部
１４：第１略円弧状切刃の逃げ面
１５：第２略円弧状切刃の逃げ面
１６：被削材の仕上げ面
１７：被削材
１８：摩耗面
１９：形状転写エッジ部
２１：略円弧状切刃
２２：直線状切刃
２４：ぬすみ溝
２５ａ、２５ｂ：スローアウェイチップ（棒状基部タイプ）
２６：棒状基部
２７：スローアウェイチップ(引き加工用平板状基部タイプ)
２８：スローアウェイチップ(引き加工用棒状基部タイプ)
３１：ホルダ本体
３２：スローアウェイチップ
３３：平板状基部
３４：突出部
３５：先端切刃
３６：略円弧状切刃
３７：後側逃げ部
３８：すくい面
３９：被削材
４０：ぬすみ溝
ｗ：第２略円弧状切刃の幅
ｄ１、ｄ２：被削材加工部断面における送り目によって生じる段差

Claims

ホルダ固定用基部と、突出部とを一体的に形成してなり、
前記突出部の先端部位には、先端切刃と該先端切刃に連続したすくい面とを形成し、さらに前記先端切刃の少なくとも一部を突出部の周面より横方に張り出させてなるスローアウェイチップにおいて、
前記突出部の周面より横方に張り出させた部分の前記すくい面と逃げ面との交叉稜線には前記先端切刃に連続して、曲率半径の異なる複数の略円弧状切刃と、前記略円弧状切刃と前記突出部周面とをつなぐ後側逃げ部とが配置されており、
前記先端切刃に連続する第１略円弧状切刃の曲率半径より前記第１略円弧状切刃に連続する第２略円弧状切刃の曲率半径が大きく、且つ
該第２略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は前記第１略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さいことを特徴とするスローアウェイチップ。
前記第２略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であ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。
前記第２略円弧状切刃の両端部は、前記第１略円弧状切刃側の端部より前記後側逃げ部側の端部が前記突出部に近くなるよう配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスローアウェイチップ。
前記スローアウェイチップは内径加工用であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスローアウェイチップ。
請求項１乃至４のいずれか記載のスローアウェイチップをホルダに装着してなる切削工具。
ホルダ固定用基部と、突出部とを一体的に形成してなり、
前記突出部の先端部位には、先端切刃と該先端切刃に連続したすくい面とを形成し、さらに前記先端切刃の少なくとも一部を突出部の周面より横方に張り出させてなるスローアウェイチップにおいて、
前記突出部の周面より横方に張り出させた部分の前記すくい面と逃げ面との交叉稜線には前記先端切刃に連続して、略円弧状切刃と、直線状切刃と、該直線状切刃と前記突出部周面とをつなぐ後側逃げ部とが配置されており、前記直線状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）は前記略円弧状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）よりも小さいことを特徴とするスローアウェイチップ。
前記直線状切刃の逃げ面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のスローアウェイチップ。
前記直線状切刃の両端部は、前記略円弧状切刃側の端部より前記後側逃げ部側の端部が前記突出部に近くなるよう配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載のスローアウェイチップ。
前記スローアウェイチップは内径加工用であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか記載のスローアウェイチップ。
請求項６乃至９のいずれか記載のスローアウェイチップをホルダに装着してなる切削工具。