JP4745641B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、被切削部材にＴ溝を形成ための切削工具に関する。

旋削加工で狭隘なＴ溝を加工するとき、Ｌ型のステッキバイトで加工するが、加工が進行するにつれて、溝底部付近の領域が広がってくると、切りくずがこの領域に溜まってしまい溝から外部に排出できなくなる。この溜まった切りくずにより、低剛性の工具が折損したり、ワークを損傷してしまうこともある。

従来では、チップブレーカなどにより切りくずを切断し、切りくずの長さ、排出工法を制御している。

また、特許文献１記載の溝入れバイトは、切刃と、切刃が設けられるバイト本体との間に隙間を形成し、この隙間から切りくずを排出している。

特開平１０−２９６５０４号公報

狭隘なＴ溝を加工する場合、使用する刃の刃幅が数ｍｍ程度と小さく、チップブレーカの効果はほとんど期待できない。また、特許文献１記載の溝入れバイトは、機構が複雑であり、バイトが大きくなってしまうので、狭隘なＴ溝を加工するには適切ではない。

本発明の目的は、切りくずが加工溝内に滞留することを防止し、工具およびワークの損傷を防止する切削工具を提供することである。

本発明は、被切削部材にＴ溝を形成するための切削工具であって、
切れ刃近傍に、すでに加工した領域と、現在加工している領域との間を仕切る仕切り手段を設け、
前記仕切り手段は、平板状の壁部材であり、前記壁部材の切れ刃側の壁面部に、切りくずの排出方向を制御する溝を設けることを特徴とする切削工具である。

また本発明は、前記壁部材は、主切れ刃の稜線に平行で、前記主切れ刃の反対側のシャンク側面に設けることを特徴とする。

また本発明は、前記壁部材の幅は、６０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることを特徴とする。

また本発明は、前記壁部材の高さは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また本発明は、前記壁部材の主切れ刃からの距離は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また本発明は、前記壁部材は、切りくずの排出方向を制御するために傾斜して設けることを特徴とする。

本発明によれば、被切削部材にＴ溝を形成ための切削工具であり、切れ刃近傍に、すでに加工した領域と、現在加工している領域との間を仕切る仕切り手段を設ける。

Ｔ溝加工においては、すでに加工され広がった領域に切りくずが滞留して排出が非常に困難となり、工具およびワークの損傷が発生してしまう。

これに対し本発明は、仕切り手段により、加工済みの領域と、現在加工している領域との間を仕切るので、切りくずが加工済み領域に滞留することを防ぎ、工具およびワークの損傷を防止することができる。
また、仕切り手段が、平板状の壁部材であり、主切れ刃の稜線に平行で、前記主切れ刃の反対側のシャンク側面に設けることにより、単純な構造で、切削工具の大きさを大きく変えることなく仕切り手段を実現することができる。さらに、前記壁部材の切れ刃側の壁面部に、切りくずの排出方向を制御する溝を設けることにより、切りくずの排出性をさらに向上させることができる。

また本発明によれば、前記壁部材の幅は、６０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の範囲が好ましく、１００ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。幅が６０ｍｍより短いと、切りくずが加工済み領域に流入してしまい、２００ｍｍより長いと、溝内部での切削工具の移動が困難となる。

また本発明によれば、前記壁部材の高さは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲が好ましく、３０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。高さが２５ｍｍより低いと、切りくずが加工済み領域に流入してしまい、５０ｍｍより高いと、溝内部での切削工具の移動が困難となる。

また本発明によれば、前記壁部材の主切れ刃からの距離は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲が好ましく、２５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。距離が２０ｍｍより短いと、切りくずの排出性が悪化してしまい、３０ｍｍより長いと、主切れ刃が被切削物に接する切削点と壁部材との間に切りくずが滞留してしまう。

また本発明によれば、前記壁部材は、切りくずの排出方向を制御するために傾斜して設ける。
これにより、切りくずの排出性をさらに向上させることができる。

図１は、本発明の前提となる第１の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す外観図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は上面図である。Ｔ溝切削バイト１は、円柱形状の被切削部材を旋回させながらその外周部にＴ溝を形成するために使用される切削工具である。なお、以下では工具系基準方式に基づく３軸、主運動方向の軸（ｖ軸）、送り運動方向の軸（ｆ軸）、切込み運動方向の軸（ｐ軸）を用いて説明する。

Ｔ溝切削バイト１は、シャンク２先端部分にチップ３および壁部材４が設けられる。またチップ３は、Ｔ溝を切削するために、その主切れ刃３ａの稜線がｐ軸方向と略平行となるように設けられる。

壁部材４は、平板形状であり、ｐ軸およびｆ軸に略平行に、主切れ刃３ａの反対側のシャンク側面に設けられる仕切り手段である。この壁部材４は、少なくともチップ３のすくい面からｖ軸方向に延びるように設けられる。

壁部材４の材質は、特に限定されないが、シャンク２と同じ材質であることが好ましい。また、シャンク２と同材質であれば、シャンク２と一体化して形成することができるが、シャンク２と着脱可能に構成してもよい。

図２は、旋削工程を示す概略図である。
Ｔ溝を形成するための円柱部材５を旋回させながら（図２（ａ））、突切りバイト６を用いて、円柱部材５の外周部に、半径方向に深さを持つ溝を形成する（図２（ｂ））。Ｔ溝切削バイト１を用いて、この溝の底部近傍の一方の内側面から、円柱部材５の中心軸方向外側に向かって旋削する（図２（ｃ））。最後にもう一方の内壁面から中心軸方向外側に向かって旋削する（図２（ｄ））。

以上の工程により、Ｔ溝を形成することができるが、特に、図２（ｄ）に示す工程において、図２（ｃ）に示す工程ですでに加工され広がった領域７に切りくずが滞留して排出が非常に困難となり、工具およびワークの損傷が発生してしまう。

Ｔ溝切削バイト１は、壁部材４を備えることにより、図２（ｄ）に示す工程において、壁部材４が加工済み領域７と、現在加工している領域８との間を仕切るので、切りくずが加工済み領域７に滞留することを防ぎ、工具およびワークの損傷を防止することができる。

さらに、切りくずは、送り運動方向に平行で、主切れ刃３ａから反対方向に流れるので、壁部材４を設けることで切りくずの流れを制御し、排出性を向上させることができる。

壁部材４による仕切り効果および排出効果は、壁部材４の幅Ｗ、高さＨおよび主切れ刃３ａからの距離Ｄによって影響される。

幅Ｗは、６０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の範囲が好ましく、１００ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。幅が６０ｍｍより短いと、切りくずが加工済み領域に流入してしまい、２００ｍｍより長いと、溝内部でのＴ溝切削バイト１の移動が困難となる。

高さＨは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下の範囲が好ましく、３０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。高さが２５ｍｍより低いと、切りくずが加工済み領域に流入してしまい、５０ｍｍより高いと、溝内部でのＴ溝切削バイト１の移動が困難となる。

距離Ｄは、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲が好ましく、２５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲が特に好ましい。距離が２０ｍｍより短いと、切りくずの排出性が悪化してしまい、３０ｍｍより長いと、主切れ刃３ａが被切削物に接する切削点と壁部材４との間に切りくずが滞留してしまう。

壁部材４の寸法などを上記のように設定することで、切りくずが加工済み領域７に滞留することを確実に防ぎ、工具およびワークの損傷を防止することができる。

図３は、本発明の前提となる第２の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、壁部材４を切込み運動方向に対して、主切れ刃３ａから反対方向に角度θだけ傾けて設けている。

壁部材４を上記のように傾けることで、切削時に発生する切りくずの排出方向をチップ３からシャンク２方向に制御し、溝から外部への排出性をさらに向上することができる。

角度θは、１°〜５°の範囲が好ましく、２°〜３°の範囲が特に好ましい。１°より小さい角度では十分に排出性を向上させることができず、５°より大きい角度では加工済み領域７に切りくずが流入する場合があり、また溝内部でのＴ溝切削バイト１の移動が困難となる。

図４は、本発明の前提となる第３の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、壁部材４を主運動方向に対して、主切れ刃３ａから反対方向に角度φだけ傾けて設けている。

壁部材４を上記のように傾けることで、切削時に発生する切りくずの排出方向を主運動方向に制御し、溝から外部への排出性をさらに向上することができる。

角度θは、１°〜５°の範囲が好ましく、２°〜３°の範囲が特に好ましい。１°より小さい角度では十分に排出性を向上させることができず、５°より大きい角度では加工済み領域７に切りくずが流入する場合があり、また溝内部でのＴ溝切削バイト１の移動が困難となる。

図５は、本発明に係る第４の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。
本実施形態では、壁部材４のチップ３側の壁面に、切りくずの流れを案内する案内溝９を設け、切りくずの排出方向を制御している。図６は、壁部材４の断面図であり、図５のＸ−Ｘ面で切断した場合の断面図である。案内溝９は、図６（ａ）のように、壁部材４の表面から壁部材４の厚みの１／２程度の深さの凹溝を設けてもよいし、図６（ｂ）のように、壁部材４の表面に間隔を空けて凸部を設けてもよい。

チップ３によって切削された切りくずは、切削点から壁部材４方向に伸び、壁部材４に接触したのち案内溝９に沿って排出されるので、切りくずの排出方向を確実に制御し、排出性を向上させることができる。

さらに、壁部材４によって制御された排出方向の延長上に、真空吸引機などを設けることで、効率よく切りくずを排出させることができる。

なお、上記の実施形態を複数組み合わせた構造であってもよい。たとえば、案内溝を設けた壁部材を切込み運動方向に対して、主切れ刃から反対方向に傾けた構造などであってもよい。

以下では、本発明の実施例について説明する。
Ｔ溝切削バイト１の主要な寸法パラメータである壁部材４の幅Ｗ、高さＨおよび主切れ刃３ａからの距離Ｄを種々変更して、壁部材４の効果に対する影響について検討した。
なお、実施例および比較例に共通する試験条件は、以下の通りである。

・被切削部材
材質：ＳＭＣ４３５
寸法：半径１００ｍｍ
・Ｔ溝切削バイト
材質：ＳＫＤ１１（シャンク）、超硬合金（チップ）、ＳＫＤ１１（壁部材）
寸法：掴み２５ｍｍ×２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ
・切削機械
名称：ＮＣ旋盤（マザック社製）
切削条件：周速１５０ｍ／ｍｉｎ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ
上記のような被切削部材の外周部にＴ溝を形成した。

（幅Ｗの検討）
壁部材の高さＨを３０ｍｍ、距離Ｄを２５ｍｍに固定し、幅Ｗを５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍに変化させた。
幅Ｗが５０ｍｍの場合、切りくずが加工済み領域に流入し、切りくずが滞留した。幅Ｗが１００ｍｍおよび１５０ｍｍの場合、切りくずは加工済み領域に流入することなく排出され、工具およびワークの損傷を防止することができた。

（高さＨの検討）
壁部材の幅Ｗを１００ｍｍ、距離Ｄを２５ｍｍに固定し、高さＨを２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍに変化させた。
高さｈが２０ｍｍの場合、切りくずが加工済み領域に流入し、切りくずが滞留した。高さＨが３０ｍｍおよび４０ｍｍの場合、切りくずは加工済み領域に流入することなく排出され、工具およびワークの損傷を防止することができた。

（距離Ｄの検討）
壁部材の高さＨを３０ｍｍ、幅Ｗを１００ｍｍに固定し、距離Ｄを１５ｍｍ、２５ｍｍ、３２ｍｍに変化させた。
幅Ｗが１５ｍｍの場合、切りくずの排出性が悪化し、３２ｍｍの場合、壁部材と被切削部材との間の空間に切りくずが滞留した。距離Ｄが２５ｍｍの場合、切りくずは加工済み領域に流入することなく排出され、工具およびワークの損傷を防止することができた。

本発明の前提となる第１の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す外観図である。 旋削工程を示す概略図である。 本発明の前提となる第２の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。 本発明の前提となる第３の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。 本発明に係る第４の実施形態であるＴ溝切削バイト１の構成を示す概略図である。 壁部材４の断面図である。

符号の説明

１ Ｔ溝切削バイト
２ シャンク
３ チップ
３ａ 主切れ刃
４ 壁部材
９ 案内溝

Claims (6)

1. 被切削部材にＴ溝を形成するための切削工具であって、
   切れ刃近傍に、すでに加工した領域と、現在加工している領域との間を仕切る仕切り手段を設け、
   前記仕切り手段は、平板状の壁部材であり、前記壁部材の切れ刃側の壁面部に、切りくずの排出方向を制御する溝を設けることを特徴とする切削工具。
2. 前記壁部材は、主切れ刃の稜線に平行で、前記主切れ刃の反対側のシャンク側面に設けることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
3. 前記壁部材の幅は、６０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
4. 前記壁部材の高さは、２５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
5. 前記壁部材の主切れ刃からの距離は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
6. 前記壁部材は、切りくずの排出方向を制御するために傾斜して設けることを特徴とする請求項１記載の切削工具。

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