JP5040589B2

JP5040589B2 - スローアウェイチップおよびこれを用いたスローアウェイ式切削工具

Info

Publication number: JP5040589B2
Application number: JP2007281045A
Authority: JP
Inventors: 賢吾和田
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP2009107051A

Description

本発明は、スローアウェイチップおよびこれを用いたスローアウェイ式切削工具に関する。

従来、切削によって工作物から分離して流出する切りくずを適当な小片に破断させることを目的として、チップブレーカと称されるすくい面上に溝形、障壁などの障害物を形成したスローアウェイチップが知られているが、このようなチップブレーカを逃げ面上にも形成したものはほとんど見らなかった。
他の目的で逃げ面上に溝形などを形成したスローアウェイチップとしては、円弧状断面をもつ複数条の切欠き溝が、各側面にチップ締結孔の軸方向に沿って相互に平行して形成されたスローアウェイチップが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭５２−９３９８４号公報（第１図、第２図）

しかしながら、上記特許文献１の発明では、いわゆるニックのように切削によって発生する切りくずを分断するための手段として、切欠き溝を設けることにより切刃稜の一部を切欠いたものであるため、切れ刃強度が落ちるという問題がある。また、通常、発生した切りくずは切れ刃と平行方向に流出するところ、切れ刃と垂直方向に切欠き溝を設けているので流出した切りくずがこの切欠き溝に入り込むことは考えにくい。仮に、流出した切りくずが切欠き溝に入り込んだとしても円弧状の面に当たって滑ってしまうため、この切欠き溝によっては切りくずを拘束することはできない。したがって、流出した切りくずを小片に破断させることができないという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、切屑処理性の向上を図ることができ、仕上げ面品位および工具寿命に優れたスローアウェイチップおよびこれを用いたスローアウェイ式切削工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、略平板状をなし、この上面に形成されたすくい面と、このすくい面と交差する外周面に形成された逃げ面と、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部に形成された切れ刃とを有するスローアウェイチップであって、前記逃げ面に外周方向に延びるように形成された切りくずを破断させるためのブレーカ溝を備え、該ブレーカ溝が少なくとも１つの逃げ面に垂直な垂線に対して傾斜する傾斜面を備えることを特徴とするスローアウェイチップを提供する。

ここで、「ブレーカ溝」とは、切削によって工作物から分離して流出する切りくずを適当な小片に破断させることを目的として設けた溝形の障害物を意味するものである。

本発明によれば、切削に伴ってスローウェイチップの外周方向に延び出た切りくずが、ブレーカ溝に入り込み、傾斜面に衝突して拘束され、カールさせられて折損することになる。その結果、切りくずが繋がり易い工作物を旋削加工する場合であっても、流出した切りくずはブレーカ溝によって細かく分断されるので、切屑処理性に優れ、切削中に切りくずが絡みつく等して起る切りくず障害を防止することができる。これにより、仕上げ面粗さの悪化、刃部の損傷等を防止でき、優れた仕上げ面品位および工具寿命を得ることができる。

上記発明においては、前記ブレーカ溝が少なくとも１対の互いに対向する傾斜面を備えることとしてもよい。
また、上記発明においては、ブレーカ溝の長手方向に直交する断面形状が略台形状であることとしてもよい。
このように構成することで、ブレーカ溝に入り込んだ切りくずが、一方の傾斜面に突き当たった後にこれに対向する傾斜面に突き当たることにより拘束されやすく、速やかにカールさせられて折損することになる。

また、本発明においては、前記ブレーカ溝が１つの逃げ面に複数設けられるとともに、該複数のブレーカ溝がチップ本体の表裏を反転させたときに同形状となるように配設されてなることとしてもよい。
このようにブレーカ溝を複数設けることで、切りくずを確実に拘束することができ、切屑処理性が向上する。また、ブレーカ溝を上下対称の形状となるように構成することで、チップ本体の上下稜線部に切れ刃が形成されたネガティブチップに適用することができる。この場合、スローアウェイチップの表裏を切れ刃として使用することができるので非常に経済的である。

また、本発明においては、複数のブレーカ溝が交差状に配設されてなることとしてもよい。
このように構成することで、逃げ面におけるブレーカ溝が形成されていない部分の面積を維持しつつ、ブレーカ溝の増大を図ることができる。そのため、スローアウェイチップの剛性を低下させることなく、切屑処理性の向上を図ることができる。

また、本発明は、上記いずれかのスローアウェイチップを着脱可能に装着してなるスローアウェイ式切削工具を提供する。

本発明によれば、切りくずが繋がり易い工作物を旋削加工する場合であっても、スローウェイチップの外周方向に延び出た切りくずがブレーカ溝によって破断されるので、切りくずが工作物に絡みついて加工面を傷つけたり、スローアウェイチップとシートや工具本体との間に噛み込まれてスローアウェイ式切削工具の刃部が損傷することを防止できる。また、切削加工中の切りくず障害に原因する、作業者のケガ等の事故を防止できる。したがって、高精度の仕上げ面品位および作業の安全性を確保できる。また、絡みついた切りくずを除去するために工作機械の稼働を止めて切削作業を中断する必要がないため、加工効率が向上する。

本発明のスローアウェイチップおよびこれを用いたスローアウェイ式切削工具によれば、切屑処理性の向上を図ることができ、優れた仕上げ面品位および工具寿命を得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係るスローアウェイチップについて、図１を参照して説明する。
本実施形態に係るスローアウェイチップ１は、超硬合金、サーメット、セラミックス等から構成され、図１(ａ)に示されるように、略四角形の平板状をなし、上下面にすくい面２が形成され、このすくい面２と交差する各側面に逃げ面３が形成されるとともに、これらすくい面２と逃げ面３とがなす各交差稜線部に切れ刃４が形成されたネガティブチップからなる。

各逃げ面３には、図１(ｂ)に示されるように、６本の切りくずを破断させるためのブレーカ溝５が外周方向に延びるように、切れ刃４に対し斜めに形成されており、これらのブレーカ溝５は２本ずつクロスするような交差状に配設されている。
各ブレーカ溝５は、逃げ面３側から見た形状が略長方形をなすとともに、図１(ｃ)に示されるように、長手方向に直交する断面形状が上底よりも下底が短い略台形状をなし、逃げ面に平行な底面５ｂと、該底面５ｂに垂直な深さｄ方向に対して互いに相反する方向に傾斜する１対の傾斜面５ａ，５ａとを備えている。

また、各ブレーカ溝５は、切れ刃強度維持の観点から切れ刃４に対し所定間隔ｈ１を置いて設けられている。所定間隔ｈ１としては、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内で設定されることが好ましく、有利には１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲内で設定されることが好ましい。０．５ｍｍより小さいと切れ刃強度が低下するおそれがあり、２．０ｍｍより大きいと期待するような効果が得られないおそれがあるからである。
各ブレーカ溝５の深さｄとしては、チップ剛性維持の観点から０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲内で設定されることが好ましく、有利には０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲内で設定されることが好ましい。０．３ｍｍより小さいと期待するような効果が得られず、１．０ｍｍより大きいとチップ自体の剛性が劣化するおそれがあるからである。

各ブレーカ溝５に備えられる傾斜面５ａの傾斜角度αとしては、切りくずの拘束力向上の観点から、スローアウェイチップ１の逃げ面３に垂直な垂線に対して１０°以上９０°以下の範囲内で設定されることが好ましく、有利にはその下限を３０°とすることが好ましい。９０°より大きいと期待するような効果が得られず、１０°より小さいとブレーカ溝の中ですくい面上より流出した切りくずが滑ってしまい期待するような効果が得られないからである。

このように構成された本実施形態に係るスローアウェイチップ１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るスローアウェイチップ１によれば、切削に伴ってスローウェイチップ１の外周方向に延び出た切りくずが、ブレーカ溝５に入り込み、一方の傾斜面５ａに突き当たった後、もう一方の傾斜面５ａに突き当たることにより、速やかにカールさせられて折損することになる。つまり、逃げ面３に設けられたブレーカ溝５が、切削によって工作物から分離して流出する切りくずを適当な小片に破断させる、いわゆるチップブレーカとして機能する。したがって、切屑処理性に優れ、長く延び出た切りくずが絡みつく等して起る切りくず障害による仕上げ面粗さの悪化、刃部の損傷等を防止できる。その結果、優れた仕上げ面品位および工具寿命を得ることができる。
例えば、自動車の下回り部品などで多く使用される熱間圧延軟鋼板（ＪＩＳＧ３１３１において規定されるＳＰＨＣ）などの切りくずが繋がり易い工作物を旋削加工する場合においても、流出した切りくずをブレーカ溝５によって細かく分断することができ、切屑処理性に優れる点で有用である。

この場合において、すくい面２にチップブレーカ（図示せず）が設けられていることが好ましい。チップブレーカとブレーカ溝５の双方を有することにより、切削に伴い発生した切りくずは、すくい面２上に形成されたチップブレーカに当たって逃げ面３方向へ湾曲させられた後、逃げ面３上に形成されたブレーカ溝５に入り込み、傾斜面５ａ，５ａに突き当たって拘束され、速やかにカールさせられて折損することになる。これにより、切りくず処理性が向上する。
また、従来、チップブレーカによって湾曲させられるものの、逃げ面３に当たって滑ってしまい、分断されずに長く延びてしまっていた切りくずも、ブレーカ溝５により確実に小片に破断されることになる。

さらに、１つの逃げ面３に複数のブレーカ溝５が設けられているので、切りくずが確実にブレーカ溝５に当たって拘束されることになり、切屑処理性が向上する。しかも、複数のブレーカ溝５は交差状に配列され、逃げ面３におけるブレーカ溝５が形成されていない部分の面積はある程度確保されているので、スローアウェイチップ１の剛性が低下することもない。
また、ブレーカ溝５は上下対称の形状となるように構成されているので、スローアウェイチップ１を上下反転して使用しても、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態においては、略長方形のブレーカ溝５を切れ刃４に対し斜めに形成し、６本のブレーカ溝５が２本ずつクロスするような交差状に配設したが、ブレーカ溝５の個数、配置、形状等はこれに限定されるものでなく、他の任意の個数、配置、形状等とすることができる。
例えば、図２(ａ)(ｂ)に示されるように、３本のブレーカ溝５を切れ刃４に対して平行に同間隔で形成したり、異なる幅や長さのブレーカ溝５を同間隔で配置したり、異なる間隔で配置したりしてもよい。
また、図３(ａ)に示されるように、２本のブレーカ溝５からなる×印状や、＊印状、千鳥状等としてもよい。
また、図３(ｂ)に示されるように、大きさ形の異なる略三角形のブレーカ溝５を４つ設けることにしてもよい。
また、図３(ｃ)〜(ｅ)に示されるように、ブレーカ溝５を単数としたり、ブレーカ溝５に互いに対向する傾斜面５ａ，５ａを２対以上設けたり、円弧状の傾斜面５ａを備えることにしてもよい。

また、本実施形態においては、ブレーカ溝５の長手方向に直交する断面形状を下底が上底よりも短い略台形状としたが、これに代えて、平行四辺形、五角形、六角形等、他の任意の形状とすることができる。また、本実施形態においては、ブレーカ溝５に、逃げ面に平行な底面５ｂと、該底面５ｂに垂直な深さｄ方向に対して互いに相反する方向に傾斜する１対の傾斜面５ａ，５ａとを備えることとしたが、これに限定されるものではなく、少なくとも逃げ面に垂直な垂線に対して傾斜する傾斜面５ａを１つ備えるものであればよい。例えば、図４(ａ)に示されるように、ブレーカ溝５の断面形状を互いに相反する方向に傾斜する一対の傾斜面５ａ，５ａからなる略Ｖ字形状としてもよい。また、図４(ｂ)に示されるように、一対の互いに平行な傾斜面５ａ，５ａと円弧状の底面５ｂを有する略Ｕ字状にしてもよい。

また、本実施形態においては、スローアウェイチップ１を略四角形の平板状としたが、これに代えて円形、三角形、菱形等の他の任意の形状とすることができる。また、ネガティブチップに代えて、ポジティブチップにしてもよい。ポジティブチップとした場合には、ブレーカ溝がチップ本体の表裏を反転させたときに同形状となるよな上下対称の形状とする必要はない。

次に、本発明の一実施形態に係るスローアウェイバイト１０について、図５を参照して説明する。
本実施形態に係るスローアウェイバイト１０は、鋼材等から構成され、図５に示されるように、旋盤等に取り付けられて固定される略直方体をなすバイト本体と、該バイト本体の先端部に形成されたスローアウェイチップ１を着座させるためのチップ取付座と、チップ取付座に着脱可能に取り付けられる上述したスローアウェイチップ１とを備える。
そして、チップ取付座にスローアウェイチップ１を載置し、スローアウェイチップ１の中央部に貫通形成された取付穴に、押え金の先端部に形成された突起部を係合させた状態で、締付ボルトを押え金に貫通形成されたボルト穴に挿入することにより、押え金との係合による引き込み作用と押え金によるチップ上面からの押圧作用とによって、スローアウェイチップ１がバイト本体に固着されるように構成されている。

このように構成された本実施形態に係るスローアウェイバイト１０の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るスローアウェイバイト１０によれば、切りくずが繋がり易い工作物を旋削加工する場合であっても、長く延びた切りくずがブレーカ溝によって破断されるので、切りくずがバイト本体や工作物に絡みついて加工面を傷つけたり、スローアウェイチップと工具本体との間に噛み込まれた切りくずにより刃部が損傷したりすることを防止できる。また、バイト本体や工作物に絡まった切りくずを手作業で取り除くことによって作業者が負傷をする等の切削加工中の切りくず障害に原因する事故を防止することができる。したがって、高精度の仕上げ面品位および作業の安全性を確保できる。また、絡みついた切りくずを除去するために工作機械の稼働を止めて切削作業を中断する必要がないため、加工効率が向上する。

以下、具体的な実施例を挙げて、その効果について説明する。
スローアウェイチップとしてＪＩＳ B ４１２０において規定されるＣＮＭＧ１２０４０８-ＴＭ，Ｔ９０１５を用い、これをスローアウェイバイト（ＪＩＳＢ０１０７において規定されるＤＣＬＮＬ２５２５Ｍ１２）に装着して、切削速度(Ｖｃ)を１５０ｍ/ｍｉｎ、切込み深さ(ａｐ)を１．０ｍｍ、送り量(ｆ)を０．２ｍｍ/ｒｅｖに設定し、被削材としてクロムモリブデン鋼（ＪＩＳＧ４１０５において規定されるＳＣＭ４１５）を用いて切削試験を行い、その際の切屑処理状況を評価した。
１つの逃げ面３の切れ刃の垂直な垂線に対してに対して３０°傾斜するブレーカ溝が交差状に６本形成されたスローウェイチップを実施例１とした。
また、１つの逃げ面３に同形状のブレーカ溝５が切れ刃に対して平行に同間隔で３本形成されたスローウェイチップを実施例２とした。
比較例１および比較例２におけるブレーカ溝の幅は０．５ｍｍ、長さは１０．４ｍｍ、深さは０．５ｍｍであり、切れ刃４に対する所定間隔ｈ１は１．０ｍｍである。
そして、逃げ面にブレーカ溝を設けない点以外は実施例１および実施例２と同じスローアウェイチップを比較例とした。
実験結果を図６に示す。

実施例１では、図６(ａ)に示されるように、流出した切りくずは、逃げ面３に設けられたブレーカ溝５において拘束されて、細かく分断された。
また、実施例２においても、図６(ｂ)に示されるように、流出した切りくずは、逃げ面３に設けられたブレーカ溝５において拘束されて、細かく分断された。
これに対し、比較例では、図６(ｃ)に示されるように、流出した切りくずは、逃げ面３に接触するものの滑ってしまい、長く伸びて分断されなかった。

なお、本実施形態においては、チップ取付座上にシートを設け、該シート上にスローアウェイチップ１を載置することにしてもよい。この場合、長く延び出た切りくずがスローアウェイチップ１とシートとの間に噛み込まれて、スローアウェイバイト１０の刃部が損傷することがあるが、本実施形態によれば、ブレーカ溝によって切りくずが細かく分断されるので、そのような問題がない。
また、本実施形態においては、スローアウェイチップ１のクランプ方法として、押え金を用いてクランプする方式を採用したが、これに代えて、取付ねじを用いてクランプするねじ止め方式や、取付穴に嵌挿した偏心ピンや傾動ピンによりクランプする方式等を採用してもよい。
また、本実施形態においては、スローアウェイ式切削工具としてスローアウェイバイトを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、ろう付けバイト等の多種のスローアウェイ式切削工具に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るスローアウェイチップを示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は正面図、(ｃ)はブレーカ溝の長手方向に直交する断面形状を示す図である。図１のスローアウェイチップにおけるブレーカ溝の変形例を示す図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は正面図である。図１のスローアウェイチップにおけるブレーカ溝の他の変形例を示す図である。図１のスローアウェイチップにおけるブレーカ溝の長手方向に直交する断面形状の変形例を示す図である。本発明の一実施形態に係るスローアウェイバイトを示す斜視図である。切削に伴い発生する切りくずの状態を示す写真であり、(ａ)は実施例１、(ｂ)は実施例２、(ｃ)は比較例を示すものである。

符号の説明

１スローウェイチップ
２すくい面
３逃げ面
４切れ刃
５ブレーカ溝
５ａ傾斜面
１０スローアウェイバイト（スローアウェイ式切削工具）

Claims

略平板状をなし、この上面に形成されたすくい面と、このすくい面と交差する外周面に形成された逃げ面と、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部に形成された切れ刃とを有するスローアウェイチップであって、
前記逃げ面に外周方向に延びるように形成された切りくずを破断させるためのブレーカ溝を備え、
該ブレーカ溝が少なくとも１つの逃げ面に垂直な垂線に対して傾斜する傾斜面を備える
ことを特徴とするスローアウェイチップ。
前記ブレーカ溝が少なくとも１対の互いに対向する傾斜面を備える
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。
前記ブレーカ溝の長手方向に直交する断面形状が略台形状である
ことを特徴とする請求項２に記載のスローアウェイチップ。
前記ブレーカ溝が１つの逃げ面に複数設けられるとともに、該複数のブレーカ溝がチップ本体の表裏を反転させたときに同形状となるように配設されてなる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスローアウェイチップ。
前記複数のブレーカ溝が交差状に配設されてなる
ことを特徴とする請求項４に記載のスローアウェイチップ。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスローアウェイチップを着脱可能に装着してなるスローアウェイ式切削工具。