JP4593731B2

JP4593731B2 - スローアウェイチップ

Info

Publication number: JP4593731B2
Application number: JP2000195091A
Authority: JP
Inventors: 琢也石田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: JP2002011606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属加工に用いられるスローアウェイチップに関するもので、特に、ボーリング加工等の仕上げに好適に用いられる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】
上記スローアウェイチップとして、実公平７−４０９０号に記載される考案のスローアウェイチップの如く、ブレーカ壁に凹部を設けることにより、切屑の排出性を高め、同時に、切削抵抗を低減しようとしたものが開発され、実用化されている。
【０００３】
図６乃至図８は、このような従来のスローアウェイチップを示すものである。
【０００４】
図６に示すように、このスローアウェイチップ３０は、そのコーナー部９に、すくい面４を中央陸部５から段落ちさせ、すくい面４と中央陸部５との間に斜めのブレーカ壁７を生じさせ、さらに上記すくい面４は、陸部５の面と平行な基準線Ｓ（図７）に対して、チップ厚み方向にθ３°傾けてあるスローアウェイチップを前提にしたものである。
【０００５】
そして、このスローアウェイチップ３０のすくい面４と陸部５の双方にまたがる位置には楕円球凹部６１が設けられている。この楕円球凹部６１は、楕円の軸芯Ｔ（長軸）がスローアウェイチップ３０の厚み方向に前記θ３°よりも大きく傾くようにしたものであり、且つ、図８に示すように、すくい面４を掘り下げる深さを有している。
【０００６】
かかる従来のスローアウェイチップ３０の構成によれば、すくい面４を通過した切屑が楕円球凹部内６１に進入してこの凹部６１の曲面壁６２で歪みを受け、カールする。このとき、凹部６１の曲面壁６２が円弧面であること、この曲面壁６２が本来のブレーカ壁よりも切刃から遠く離れた位置であるので、切削抵抗を低減することができる。
【０００７】
さらに、上記スローアウェイチップ３０は、楕円球凹部６１の長軸Ｔの傾きθ４°をすくい面４の傾きθ３°よりも大きくしたことにより、切刃角θ５°を大きく保って、切刃の強度を低下させないようにするとともに、全体として斜面下方に大きく傾いた楕円球凹部６１の作用でもって切屑を強制的に誘導されて流出させることを狙いとしたものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、切屑のカールが一定せず不安定であったり、切屑の排出方向が不安定であったりして、切屑の絡みつきや、切屑が仕上げ面に損傷を与えてしまうことなどがあった。
【０００９】
その原因としては、まず、上記従来のスローアウェイチップ３０は、前記ブレーカ壁7とすくい面4との境界線までの距離d1を小さくした側の直線切刃に平行で且つ前記ノーズアール部3の先端と交わる直線における前記ノーズアール部3の先端から前記ブレーカ壁7とすくい面4との境界線までの距離d1が1.15〜1.5ｍｍ程度と比較的大きく設定されていた。そのため、曲面壁６２の切屑が当たる位置が不安定で、その結果、切屑のカール径が不安定となったり、切屑の排出方向が不安定となり易い。
【００１０】
また、上記従来のスローアウェイチップにおいて、すくい面の傾きよりも楕円球凹部の長軸の傾きを大きくした構成が切屑を斜面下方に強制的に誘導する作用を発揮していない。そのうえ、すくい面の傾きθ３が７°程度と小さいので、切屑を斜面下方に誘導することができておらず、切屑の排出方向が不安定となり易い。
【００１１】
さらに、上記楕円球凹部は、切屑の排出側での切屑カールの保持性が弱く、カール径が不安定に大きくなる傾向がある。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題点を克服し、切屑が一定の径でカールされて形成され絡みつきが無く（安定した切屑の処理性）、切屑の排出方向が安定するとともに、切削抵抗を抑制すること目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載のスローアウェイチップは、コーナー部の先端に、すくい面と逃げ面との稜線部位に形成されノーズアール部で交わる２つの直線切刃と、２つの直線切刃の一方側である第１直線切刃の側で前記ノーズアール部の先端から前記すくい面との境界線までの距離が他方側である第２直線切刃の側における前記距離より小さくなるように前記境界線を前記２つの直線切刃に対し傾けたブレーカ壁とを備え、前記ブレーカ壁に切屑排出方向における後方に大きく窪んだ凹部を形成し、該凹部の上稜線のうち前記第１直線切刃に近接する部位に直線部分を備え、該直線部分は前記第１直線切刃から離れるにつれて前記境界線に対して後方側に傾斜していることを特徴とする。
【００１４】
本構成によれば、ノーズアール近傍から切屑が発生し、すくい面を通って短い直線切刃の側から凹部内に進入する。切屑は、この部分の曲面で確実にカールし、さらに、大きく窪んだ凹部の後方側に進んで、その広い曲面で切屑のカールが確実に維持される。したがって、切屑は、送り方向前方に順次、安定的に流れ出ていく。
【００１５】
このとき、ノーズアール部からブレーカ壁までの距離を小さく設定したことにより、切屑が凹部の曲面壁に当たる位置が安定し、その結果、前記凹部内での切屑処理性が安定する。
【００１６】
なお、ブレーカ壁の位置をノーズアール部に近づけると、通常は、切削抵抗が増し、ビビリ振動や、ノーズアール部の損傷などの問題が起こりやすくなるが、本スローアウェイチップでは、前述のように切屑処理性を向上させたことにより、切削抵抗を抑制することが可能である。
【００１７】
かかる特徴を有する本発明のスローアウェイチップの実施形態を、以下、図により詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１９】
図中、１はスローアウェイチップ、２０，２１はすくい面と逃げ面の交差稜で形成される直線切刃であり、隣接する直線切刃２０，２１が交わるコーナー部にはノーズアール部３が形成されている。４は陸部５から段落ちさせてチップの各コーナー部に設けたすくい面、６はこの面から立ち上がるブレーカ壁７に設けられた凹部である。
【００２０】
図１を参照して、ノーズアール部３の先端からすくい面4とブレーカ壁７との境界線（以下、立ち上がり境界線７１）までの長さは、前記直線切刃２０，２１のそれぞれの側で異なり、一方が長く、他方が短い構成であり、これと対応して、ブレーカ壁７と陸部５とが交わる稜線８および上記立ち上がり境界線７１は、短い直線切刃２０に対し、図１の平面視でα°の傾きを有している。
【００２１】
図２は、スローアウェイチップ１を略円柱状のホルダーＨに固定し、加工対象の貫通孔Ｗのボーリング加工を行う形態を示す。図２において、矢印Ａは送り方向であり、上記スローアウェイチップ１の使用コーナーにおいて、長い直線切刃２１が送り方向前方に配置されるとともに、短い直線切刃２０が送り方向後方に配置されている。切屑Ｃは、長い直線切刃２１の側の上側、すなわち、送り方向前方の上側に排出されるので、切屑Ｃが仕上げ面に損傷を与える恐れがない。
【００２２】
図３を参照して、前記ブレーカ壁７に設けた凹部６は、切屑排出方向における後方に大きく窪んだ形状となっている。仕上げ加工において、切込みが極めて小さいため切屑Ｃはノーズアール部３近傍から発生し、すくい面４を通って前記短い直線切刃２０の側から前記凹部６内に進入する。凹部６内に進入した切屑Ｃは、この部分（図中、符号Ｘで示す領域）の曲面壁で確実にカールし、さらに、大きく窪んだ凹部６の後方側（図中、符号Ｙで示す領域）に進んで、そのカールが確実に維持され、送り方向Ａ前方に順次流れ出ていく。
【００２３】
上記凹部６の形状としては、同図に示すような半滴状とすることができる。図３の平面視において、短い直線切刃２０に近接する凹部６の領域Ｘで、凹部６の上稜線７２は略直線状である。他方、長い直線切刃２１に近接する凹部６の領域Ｙで、凹部６の上稜線７２は湾曲している。
【００２４】
上記凹部６の上稜線７２における直線部分は、上記立ち上がり境界線７１に対し後方側に傾斜角β°でもって傾いている。この傾斜角β°としては、２５°〜３５°の範囲であることが好ましい。傾斜角β°が２５°未満の場合は、切屑のカールピッチが粗くなる為、切屑がかさばったり、加工硬化した切屑が発生し、ワーク仕上面を傷付ける傾向があり、他方、３５°を超えると、切屑Ｃのカール径が一定でなく切屑処理が不安定となる傾向がある。
【００２５】
他方、上記凹部６の上稜線７２の湾曲部分は、その曲率半径Ｒが０．２〜０．８ｍｍの範囲であることが好ましい。この曲率半径Ｒが０．２ｍｍ未満の場合あるいは曲率半径Ｒが０．８ｍｍよりも大きい場合のいずれも、切屑の流れが不安定となる傾向がある。
【００２６】
また、上記凹部６は、中央の窪み長Ｐ１に対し、凹部６の最大窪み長Ｐ２が、１．１〜１．４倍の範囲であることが好ましい。この比が１．１未満の場合、切屑Ｃのカールピッチが粗くなる傾向があり、他方、１．４以上の場合、カール径が一定でなく切屑処理が不安定となる傾向がある。
【００２７】
図３を参照して、前記短い直線切刃２０に平行で且つ前記ノーズアール部３の先端から前記立ち上がり境界線までの距離ｄは０．３〜１．０ｍｍである。ブレーカ壁７の位置をこの程度にノーズアール部３に近づけることにより、切屑処理が安定する。すなわち、ノーズアール部３からブレーカ壁７までの距離を短くすることによって上記凹６部内の曲面壁へ切屑が当たる位置が安定し、その結果、安定した切屑処理が実現可能である。また、このようにブレーカ壁７の位置をノーズアール部３に近づけると、通常、切削抵抗が増し、ビビリ振動や、ノーズアール部の破損等の問題が起こりやすくなるものであるが、本スローアウェイチップ１は、上記凹部６による切屑処理の安定性および切屑排出方向の安定性の作用によって切屑がスムーズに排出される結果、切削抵抗を抑制できる。
【００２８】
なお、前記距離ｄが０．３ｍｍより短い場合、切削抵抗が過大となり、ビビリ振動等を起こしやすくなり、他方、１．０ｍｍを超えると、前記凹部６内の曲面壁に切屑が当たる位置が変わり易くなる。その結果、前述の上記凹部６の作用が発揮できずに、切屑が切れにくく、絡みやすくなってしまう
また、図１のＩ−Ｉ線部断面図である図４に示すように、すくい面４は、チップコーナー角の２等分線方向に正のすくい角θ１°を有している。さらに、図１のＩＩ−ＩＩ線部断面図である図５に示すように、すくい面４は前記立ち上がり境界線に平行な方向に正のすくい角θ２°を有し、これにより、前記短い直線切刃２０から長い直線切刃２１にかけて、すくい面４の高さ位置が漸減する構成となっている。
【００２９】
上記スローアウェイチップ１は、上記チップコーナー角の２等分線方向のすくい角θ１°により、切削抵抗を小さくすることができる。さらに、上記立ち上がり境界線７１に平行なすくい角θ２°によってすくい面４が短い直線切刃２０の側から長い直線切刃２１の側に下っているので、その方向へ切屑が流れることを促進する。これにより切屑の排出性を補強することが可能である。
【００３０】
前記立ち上がり境界線７１に平行な方向でのすくい角θ２°としては１２〜２０°の範囲が好ましい。このすくい角が１２°未満の場合、切屑が上に飛び散ったり、焼けた切屑が発生し易くなる傾向がある。他方、２０°を超える場合、切屑の流れが不安定になり、また、切刃に欠損が発生し易くなる傾向がある。
【００３１】
【実験例】
実験例１
図１乃至図５に示すスローアウェイチップ１において、前記短い直線切刃２０における前記ノーズアール部３の先端から前記立ち上がり境界線までの距離ｄ（ブレーカ幅）と立ち上がり境界線７１に平行な方向でのすくい角θ２°を変えて切削試験を行い、切屑処理性および仕上面の状態について観察・評価した。
【００３２】
上記切削実験の条件は次のとおりである：
周速Ｖ＝３００ｍ／ｍｉｎ
切込みｄ＝０．２５ｍｍ
送りｆ＝０．０６ｍｍ
被削材＝Ｓ５０Ｃ
乾式
表１に切削実験の結果を示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１から明らかなように、前記ブレーカ幅ｄが０．３〜１．０ｍｍのとき、総合的に良い結果が得られた。特に、０．４〜０．８ｍｍのときに非常に結果が良かった。これに対して、前記ブレーカ幅ｄが０．２ｍｍ、１．２ｍｍのときには、切屑の排出方向（切屑の流れ）がどの場合も不安定であった。
【００３５】
また、前記立ち上がり境界線７１に平行な方向でのすくい角θ２°については、すくい角が１２°〜２０°の場合、前記ブレーカ幅が０．３〜１．０ｍｍのときに、○：安定したカールの切屑が排出され、仕上面良好、◎：大変安定したカールの切屑が排出され、仕上面良好、という良い結果が得られた。特に15°、１７°の場合の結果が非常に優れていた。これに対して、前記すくい角θ２°が７°、１０°、２３°の場合は、いずれも切屑の流れが不安定となるか、或いは、切屑が細かく切れ過ぎたり焼けたりするなど切屑の処理性に難があった。
【００３６】
実験例２
図１乃至図５に示すスローアウェイチップにおいて、図３に示す領域Ｙにおける凹部の上稜線７２の曲率半径Ｒと領域Ｘにおける凹部の上稜線７２と立ち上がり境界線７１がなす傾斜角β°を変え、その切削試験を行い、切屑処理性および仕上面の状態について観察・評価した。切削条件は実験例１と同じである。
【００３７】
表２にその結果を示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
表１から明らかなように、前記曲率半径Ｒが０．２〜０．８ｍｍのとき、総合的に高い評価となった。特に、０．３〜０．６ｍｍのときに非常に結果が良かった。これに対して、前記曲率半径Ｒが０．１ｍｍ、１．０ｍｍのときには、切屑の流れがどの場合も不安定であった。
【００４０】
また、前記傾斜角β°については、２５°〜３５°の場合、前記曲率半径Ｒが０．2〜０．８ｍｍのときに、○：安定したカールの切屑が排出され、仕上面良好、◎：大変安定したカールの切屑が排出され、仕上面良好、という良い結果が得られた。特に２５°、３０°の場合の結果が非常に優れていた。これに対して、前記傾斜角β°が２０°、２３°、３８°、４０°の場合は、いずれも切屑の流れが不安定となるか、或いは、切屑が細かく切れ過ぎたり焼けたりするなど切屑の処理性に難があった。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コーナー部の先端に、すくい面と逃げ面との稜線部位に形成されノーズアール部で交わる２つの直線切刃と、２つの直線切刃の一方側である第１直線切刃の側で前記ノーズアール部の先端から前記すくい面との境界線までの距離が他方側である第２直線切刃の側における前記距離より小さくなるように前記境界線を前記２つの直線切刃に対し傾けたブレーカ壁とを備え、前記ブレーカ壁に切屑排出方向における後方に大きく窪んだ凹部を形成し、該凹部の上稜線のうち前記第１直線切刃に近接する部位に直線部分を備え、該直線部分は前記第１直線切刃から離れるにつれて前記境界線に対して後方側に傾斜していることにより、切屑が凹部の短い直線切刃の側で確実にカールし、さらに、凹部の後方側で切屑のカールが確実に維持され、送り方向前方に順次、安定的に流れ出ていく。
【００４２】
また、ノーズアール部からブレーカ壁までの距離を小さく設定しているので、凹部内の曲面壁に切屑が当たる位置が安定し、その結果、切屑処理性と切屑の排出方向が安定する。そして、これら切屑処理性および切屑の排出方向の安定性により、切削抵抗を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るスローアウェイチップの平面図である。
【図２】図１のスローアウェイチップを用いた、ボーリング加工の形態を示す説明図である。
【図３】図１のスローアウェイチップの要部を示す平面図である。
【図４】図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図５】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図６】従来のスローアウェイチップの平面図である。
【図７】図６のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図８】図６のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１，１０スローアウェイチップ
２０，２１直線切刃
３ノーズアール部
４すくい面
５陸部
６，６０凹部
７ブレーカ壁
８稜線

Claims

コーナー部の先端に、すくい面と逃げ面との稜線部位に形成されノーズアール部で交わる２つの直線切刃と、２つの直線切刃の一方側である第１直線切刃の側で前記ノーズアール部の先端から前記すくい面との境界線までの距離が他方側である第２直線切刃の側における前記距離より小さくなるように前記境界線を前記２つの直線切刃に対し傾けたブレーカ壁とを備え、
前記ブレーカ壁に切屑排出方向における後方に大きく窪んだ凹部を形成し、該凹部の上稜線のうち前記第１直線切刃に近接する部位に直線部分を備え、該直線部分は前記第１直線切刃から離れるにつれて前記境界線に対して後方側に傾斜していることを特徴とするスローアウェイチップ。
前記第１直線切刃に平行で且つ前記ノーズアール部の先端と交わる直線における前記距離が０．３〜１．０ｍｍ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。
前記凹部の最大窪み長がその中央の窪み長の１．１〜１．４倍であることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイチップ。
前記すくい面は、前記ノーズアール部の先端から前記ブレーカ壁と前記すくい面との境界線までの距離を小さくした側の直線切刃から他方の直線切刃にかけて、高さ位置が漸減する１２〜２０°の傾きを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
前記凹部の上稜線のうち前記第２直線切刃に近接する部位に湾曲部分を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
前記すくい面と前記ブレーカ壁との境界線は直線状であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のスローアウェイチップ。