JP4752427B2 - 旋削加工用スローアウェイチップ - Google Patents

Description

本発明は、旋削加工用スローアウェイチップに関し、特に、仕上げ面の面粗さを向上させる副切刃を設けたものに関する。

図８に例示したように、略円形板状をなすポジ形式のスローアウェイチップにおいて、円弧刃を構成する円形面の周縁部を切欠くように複数の副切刃を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３０１６０３号公報

しかしながら、切屑処理性の改善をはかるため円弧刃に沿って凹曲面状に凹んだブレーカ溝を設けると、前記円弧刃を切欠くように形成した副切刃においては、前記ブレーカ溝の壁面の一部が副切刃の逃げ面によって切欠かれ、当該副切刃の稜線が直線性を保てなくなるため、仕上げ面の面粗さが悪化するおそれがあった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、略円形板状をなすスローアウェイチップにおいて、切屑処理性を向上させるブレーカ溝を備えるとともに、副切刃によって切削した仕上げ面の面粗さを改善したスローアウェイチップを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、略円形板状をなし、着座面をなす下面に対向する上面の円形面の周縁に形成された円弧刃と、この円弧刃を切欠くように形成した少なくとも１つの副切刃とが形成され、さらに、これら副切刃及び円弧刃に連なる上面及び周面には、それぞれすくい面及び逃げ面が形成されてなる旋削加工用スローアウェイチップにおいて、前記すくい面となる上面には、副切刃、円弧刃のそれぞれに連なって、前記着座面側に向かって凹んだブレーカ溝が形成され、切刃に直交する断面で、副切刃に連なるブレーカ溝と円弧刃に連なるブレーカ溝は、断面形状が相違するとともに、副切刃は、上面に平行な方向からみて、円弧刃と等しい高さに形成され、且つ、上面に直交する方向からみて、単一の直線で構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、円弧刃及び副切刃に沿って設けられたブレーカ溝によって切屑の処理性が向上するとともに、副切刃の稜線が円弧刃の稜線と等しい高さに形成された単一の直線で構成されるため、仕上げ面の面粗さが改善される。

本発明において、仕上げ面の表面粗さをいっそう良好にすることに配慮して、前記副切刃の長さは、工具の回転当たりの送り以上とされているのが望ましい。

さらに、本発明において、円弧刃及び副切刃の強度を高め耐チッピング性や耐欠損性を向上させるために、前記副切刃及び前記円弧刃のそれぞれに平坦なランド面を介して前記ブレーカ溝が連なって形成されていることが望ましい。特に、前記ランド面の幅を前記副切刃にわたって一定とすれば、耐チッピング性や耐欠損性のばらつきが少ない安定した切刃寿命が得られるうえに切屑処理性も安定する。

さらに、本発明において、製造コストを低減すること、及び副切刃の直線性をいっそう向上させることに配慮して、少なくとも前記すくい面及び前記逃げ面がプレス焼成された焼結面で構成されていることが望ましい。

次に、本発明を適用した旋削加工用スローアウェイチップの実施形態について、図を参照しながら説明する。図１は本実施形態であるスローアウェイチップを上面に直交する方向からみた正面図である。図２は図１に示すスローアウェイチップの側面図である。図３は副切刃に直交する断面でみたブレーカ溝の拡大断面図である。図４は円弧刃に直交する断面でみたブレーカ溝の拡大断面図である。図５は図３に対応する図であり、ランド面を設けたブレーカ溝の拡大断面図である。図６は副切刃の拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図７は図１に示すスローアウェイチップを取付けたバイトホルダの正面図である。図８は図７に示すバイトホルダを先端側からみた側面図である。

図１及び図２において、スローアウェイチップ１は、略円形板状を基本形状として、例えば超硬合金、サーメット及びセラミックス等の硬質材料から構成されていて、その上面の円形面の周縁を円周方向に沿って略等間隔に切欠くように形成した５つの副切刃５Ａと、隣り合う副切刃５Ａに挟まれた前記周縁に形成した円弧刃５Ｂとからなる。本実施形態では、円弧刃５Ｂの曲率半径Ｒは８ｍｍになっている。この曲率半径は特に限定されないが、実用的には例えば４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲から選択される。副切刃５Ａを挟んで互いに交差する上面及び平坦な周面には、それぞれ副切刃すくい面２Ａ及び副切刃逃げ面４Ａが形成され、同様に、円弧刃５Ｂを挟んで互いに交差する上面及び円錐曲面状の周面には、それぞれ円弧刃すくい面２Ｂ及び円弧刃逃げ面４Ｂが形成されている。副切刃逃げ面４Ａ及び円弧刃逃げ面４Ｂの双方は上面から下面に行くにしたがって内側に向かって傾斜するポジの逃げ面となっている。副切刃逃げ面４Ａの逃げ角θａが円弧刃逃げ面４Ｂの逃げ角θｂよりも小さくなっていて、副切刃逃げ面４Ａは、着座面２に向かうにつれ徐々に狭くなっており、その下方側終端が着座面２の周縁から離間して形成されている。

図６の（ａ）において、副切刃５Ａと円弧刃５Ｂの交差部には、チッピングや欠損を生じにくくするため、双方に滑らかにつながる曲率半径Ｒ'の交差部円弧５Ｃが形成されている。副切刃５Ａの長さを確保する点で、この交差部円弧５Ｃの曲率半径Ｒ'を、前記円弧刃５Ｂを構成する円弧の曲率曲率Ｒよりも小さくすることが望ましい。さらに、交差部円弧５Ｃ形成するにあたっては、当該交差部円弧５Ｃに連なる逃げ面を研削するか、もしくは研削せずプレス焼成された焼結面で形成することができる。前者の場合、交差部円弧５Ｃを副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂのそれぞれに滑らかにつなぐため、これら交差部円弧５Ｃ、副切刃５Ａ、円弧刃５Ｂに連なるそれぞれの逃げ面を研削するのが望ましい。後者の場合、逃げ面を研削することなく交差部円弧５Ｃを副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂのそれぞれに滑らかにつなぐことができ、研削に要する時間とコストを削減できる。特に、すくい面となる上面全体並びに逃げ面となる周面全体をプレス焼成された焼結面で構成することが望ましい。そうすると、副切刃５Ａの直線性が確保されるうえに、プレス焼成後の一切の研削加工が不要になり製作時間及びコストを大幅に削減できる。

下面にはバイトホルダの工具本体１００に設けたチップ座１０３の底面に当接する着座面２が形成されている。また、上面の中央部には、上下面を貫通する取付け穴８が貫設されている。

さらに、副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂのそれぞれに連なるすくい面２には、着座面２側に向かって凹んだブレーカ溝６Ａ、６Ｂがそれぞれ形成されている。図３及び図４において、それぞれのブレーカ溝６Ａ、６Ｂはほぼ類似した断面形状を呈しており、当該ブレーカ溝６Ａ、６Ｂを構成する壁面は、切刃に直交する断面でみて、副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂのそれぞれに連なって内方且つ下方に向かって延びる円弧で形成された下り傾斜部６Ａａ、６Ｂａと、この下り傾斜部６Ａａ、６Ｂａに滑らかにつながって内方且つ上方に向かって立ち上がる上り傾斜部６Ａｂ、６Ｂｂとからなり、この上り傾斜部６Ａｂ、６Ｂｂの内方端は、切刃の稜線よりもｈ２だけ高くなるように形成された平坦なボス面７に交差している。例えば、前記ｈ２は０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定される。

以下に、本実施形態の特徴的な構成について説明する。既述のとおり切刃の全周にわたってブレーカ溝が形成された場合、円弧刃５Ｂを切欠くように形成した副切刃５Ａにおいては、前記ブレーカ溝６Ａの壁面の一部が副切刃逃げ面４Ａによって切欠かれるため、当該副切刃５Ａの稜線が直線性を保てず、仕上げ面の面粗さが悪化するおそれがある。あるいは、副切刃５ａとブレーカ溝６Ａがランド面９Ａを介して連なっている場合、当該ランド面９Ａの一部が副切刃逃げ面４Ａによって切欠かれるため、当該ランド面９Ａの幅Ｃａが均一もしくは所望の形態通りに画設できず、耐チッピング性や耐欠損性が悪化したり切屑処理性のばらつきが生じたりするおそれがある。

そのため、本実施形態では、副切刃５Ａの稜線を円弧刃５Ｂの稜線と等しい高さにして且つ単一の直線で形成することを実現するため、あるいは、副切刃５Ａに連なるランド面９Ａの幅Ｃａを当該副切刃５Ａにわたって一定にし、且つ円弧刃５Ｂに連なるランド面９Ｂの幅Ｃｂと等しくするため、副切刃５Ａ、円弧刃５Ｂにおけるそれぞれのブレーカ溝６Ａ、６Ｂの断面形状を相違させている。例えば本実施形態では、図３に示すように、副切刃５Ａが円弧刃５Ｂに対して内側に後退する後退量Ｂに対応して、当該副切刃５Ａに連なる下り傾斜部６Ａａを内側に後退させることによって実現している。なお、副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂにおける下り傾斜部６Ａａ、６Ｂａを構成する円弧の曲率半径Ｒａ、ならびに、上り傾斜部６Ａｂ、６Ｂｂを構成する円弧の曲率半径Ｒｂ、曲率中心の位置及びブレーカ溝の最深部の切刃からの深さｈ１は等しくしてあり、下り傾斜部６Ａａ及び上り傾斜部６Ａｂの双方は、それぞれを構成する断面円弧のつなぎ目の位置を変更することにより滑らかにつながっている。副切刃５Ａにおけるランド面９Ａの形態及び幅Ｃａを所望の仕様に変更することも、副切刃５Ａ、円弧刃５Ｂにおけるそれぞれのブレーカ溝６Ａ、６Ｂの断面形状を相違させる構成によって実現可能である。

以上の特徴的な構成を採用したことにより、副切刃５Ａの直線性が得られ、仕上げ面の面粗さが良好となる。しかも、副切刃５Ａの長さＬはスローアウェイチップ１を取付けたバイトホルダの回転当たりの送り量以上に設定してある。そのため、仕上げ面全体が副切刃５Ａによって切削されるため、いっそう面粗さが良好となる。なお、副切刃５Ａの直線部の長さＬの上限は、特に限定されないが、被削材との接触長さが長くなると切削抵抗の増大により工具あるいは被削材のビビリが発生するおそれがあることから、前記回転当たりの送り量の５倍以下とするのが望ましい。

例えば本実施形態では、副切刃５Ａと円弧刃５Ｂに連なるそれぞれのブレーカ溝６Ａ、６Ｂにおいて、下り傾斜部６Ａａ、６Ｂａを構成する円弧の曲率半径Ｒａ及び切刃近傍の（ランド面を含めた）断面形状がほぼ等しく形成され、切削性能への影響が大きいすくい角や切刃強度がほぼ等しことから、副切刃５Ａと円弧刃５Ｂとの間で切削性能の差異が小さくなるという効果が得られる。

副切刃５Ａに連なるブレーカ溝６Ａにおいては、下り傾斜部６Ａａを前記後退量Ｂだけ内側に後退させるにともなって、当該切刃５Ａに直交する方向の幅が円弧刃５Ｂにおけるそれよりも前記後退量Ｂだけ狭くなってしまうが、上り傾斜部６Ａｂの断面形状において、切屑が接触する立ち上がり形状が円弧刃５Ｂと等しく形成されているため、切屑の処理性は前記円弧刃５Ｂにくらべ全く遜色ない性能が得られる。

ブレーカ溝６Ａ、６Ｂをそれぞれ副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂに直接つなげずに、図５に示すように平坦なランド面９Ａ、９Ｂを介してつなぐことも可能である。この場合にも、副切刃５Ａにおけるブレーカ溝６Ａの断面形状を、円弧刃５Ｂにおけるブレーカ溝６Ｂの断面形状と相違させることにより、副切刃５Ａの稜線を円弧刃５Ｂの稜線と等しい高さにして且つ単一の直線で形成することはもちろん、これら副切刃５Ａに連なるランド面９Ａを円弧刃５Ｂに連なるランド面９Ｂと等しく、もしくは前記ランド面９Ｂと相違する所望の形態に画設することが可能となる。よって、副切刃５Ａに連なるランド面９Ａが当該副切刃５Ａを強化して耐欠損性を高める作用、切屑処理性を向上且つ安定させる作用を奏する。

さらに、少なくとも副切刃５Ａ及び円弧刃５Ｂに連なるすくい面２Ａ、２Ｂ及び逃げ面４Ａ、４Ｂはプレス焼成された焼結面で構成されるのが望ましい。そうすると、プレス焼成後の研削加工に要する時間及びコストが小さくなり経済的である。

次に、スローアウェイチップ１をバイトホルダの工具本体１００に取付ける方法について図を参照しながら説明する。図７及び図８において、工具本体１００は、略角棒状をなし、工具先端側に設けた頭部１０１と基端側に設けたシャンク部１０２とからなり、前記頭部１０１の先端部上面には、切欠き段部からなるチップ座１０３が形成されている。スローアウェイチップ１は、チップ座の底面１０３ａに着座面２を当接するとともに、当該スローアウェイチップ１に作用する切削抵抗の送り分力（送り方向の反対向きの分力）及び背分力（工具軸心ＣＬ方向基端側を向く分力）にそれぞれ交差するように形成されたチップ座の２つの拘束壁面１０３ｂに、それぞれ対応する副切刃逃げ面４Ａを当接して保持されている。そして、スローアウェイチップ１は、公知のクランプ機構であるレバーロック機構１０４を利用して取付け穴８の内壁面をチップ座の２つの拘束壁面１０３ｂに向かって押圧されるとともに、公知のクランプオン機構１０５を利用して上面をチップ座の底面１０３ａに向かって押圧されることによってチップ座１０３に着脱自在に取付けられている。

スローアウェイチップ１は、その工具先端側に位置する副切刃５Ａを当該バイトホルダの送り方向（矢印Ｆ方向）に平行になるようにインデックスされチップ座１０３に取付けられる。そして、前記副切刃５Ａが仕上げ面を形成する切刃となり、前記副切刃５Ａの一端から前記送り方向（矢印Ｆ）に向かって延びる円弧刃５Ｂが横切刃として作用し、主に切削する切刃となる。切込み４ｍｍ程度以下であれば、円弧刃５Ｂの最大切込みにおける横切刃角が４５°程度以上となり、実質切取り厚みが小さく当該円弧刃５Ｂへの負荷が小さくおさえられるため、高送りが可能となり高能率な加工が実現する。同時に単一の直線で構成された副切刃５Ａが送り方向（矢印Ｆ）に対して正確に平行にインデックスされるため仕上げ面の面粗さがきわめて良好になる。

既述のとおりスローアウェイチップ１は、切削に関与しない２ヶ所の平坦な副切刃逃げ面４Ａを、対応するチップ座の拘束壁面１０３ｂにそれぞれ面接触して保持されているため、高送り加工において作用する切削抵抗に耐えうるほどの大きいクランプ強度及びクランプ精度が得られ、良好な仕上げ面の面粗さが維持できる。

本発明のスローアウェイチップは、以上の実施形態で説明した構成に限定されることはなく、副切刃逃げ面４Ａ及び円弧刃逃げ面４Ｂの逃げ角をネガ（０°）として、下面にも上面と同様の構成を設けてもよい。また、副切刃５Ａは１ヶ所以上であればよいが、副切刃５Ａの長さＬを確保するため８ヶ所以下とすべきである。また、ブレーカ溝についても、切屑処理性、切刃の耐欠損性等に配慮して所望の断面形状に適宜変更可能である。その他の構成についても本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、追加が可能であることは言うまでもない。

本実施形態であるスローアウェイチップを上面に直交する方向からみた正面図である。 図１に示すスローアウェイチップの側面図である。 副切刃に直交する断面でみたブレーカ溝の拡大断面図である。 円弧刃に直交する断面でみたブレーカ溝の拡大断面図である。 図３に対応する図であり、ランド面を備えたブレーカ溝の拡大断面図である。 副切刃の拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 図１に示すスローアウェイチップを取付けたバイトホルダの正面図である。 図７に示すバイトホルダを先端側からみた側面図である。 従来のスローアウェイチップを説明する図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ
２ すくい面
３ 着座面
４Ａ、４Ｂ 逃げ面
５Ａ 副切刃
５Ｂ 円弧刃
６Ａ 副切刃に連なるブレーカ溝
６Ｂ 円弧刃に連なるブレーカ溝
７ ボス面
８ 取付け穴
９Ａ 副切刃に連なるランド面
９Ｂ 円弧刃に連なるランド面
１００ バイトホルダの工具本体
１０１ バイトホルダの頭部
１０２ シャンク部
１０３ チップ座
１０３ａ チップ座の底面
１０３ｂ チップ座の拘束壁面
Ｌ 副切刃の直線部の長さ

Claims (5)

1. 略円形板状をなし、着座面をなす下面に対向する上面の円形面の周縁に形成された円弧刃と、この円弧刃を切欠くように形成した少なくとも１つの副切刃とが形成され、さらに、これら副切刃及び円弧刃に連なる上面及び周面には、それぞれすくい面及び逃げ面が形成されてなる旋削加工用スローアウェイチップにおいて、
   前記すくい面となる上面には、副切刃、円弧刃のそれぞれに連なって、前記着座面側に向かって凹んだブレーカ溝が形成され、
   切刃に直交する断面で、副切刃に連なるブレーカ溝と円弧刃に連なるブレーカ溝は、断面形状が相違するとともに、副切刃は、上面に平行な方向からみて、円弧刃と等しい高さに形成され、且つ、上面に直交する方向からみて、単一の直線で構成されていることを特徴とする旋削加工用スローアウェイチップ。
2. 前記副切刃の長さが工具の回転当たりの送り以上とされていることを特徴とする請求項１記載の旋削加工用スローアウェイチップ。
3. 前記副切刃及び前記円弧刃のそれぞれに平坦なランド面を介して前記ブレーカ溝が連なって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の旋削加工用スローアウェイチップ。
4. 前記副切刃における前記ランド面の幅が当該副切刃にわたって一定であることを特徴とする請求項３記載の旋削加工用スローアウェイチップ。
5. 少なくとも前記すくい面及び前記逃げ面がプレス焼成された焼結面で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の旋削加工用スローアウェイチップ。

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