JP5082457B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

本発明は、仕上げ面の向上に好適なスローアウェイチップに関するものである。

スローアウェイチップのすくい面に直交する方向からみて、切刃に凹部を形成したものとして、次のような従来スローアウェイチップがある。
第１の従来スローアウェイチップは、該スローアウェイチップの送り方向に見て、主切刃の背後に追加の第２切刃が設けられたものである。すくい面に直交する方向からみて、切削コーナにおける主切刃と第２切刃との間には、内側に引っ込む凹部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

第２の従来スローアウェイチップは、正多角形板状をなし、そのコーナ部に２山状に荒削り用の先行刃および仕上げ削り用の後行刃がそれぞれ形成されたものであり、先行刃と後行刃との間に凹部が形成されている（例えば、特許文献２参照）。

第３の従来スローアウェイチップは、多角形平板状をなすチップ本体の前記多角形面がすくい面とされ、このすくい面の角部に円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃の一端部に連なる前記すくい面の辺稜部には、主切刃が形成される一方、前記コーナ刃の他端部における前記コーナ刃の接線に対し上記すくい面の内側に凹む凹部が前記他端部に隣接して形成されたものである（例えば、特許文献３参照）。
特開平１−１９９７０２号公報（第２図） 特開昭６１−１０９６０４号公報（第１図） 特開２００３−２７５９１９号公報（図９）

特許文献１及び特許文献２に記載されたスローアウェイチップは、送り方向に見て、主切刃（先行刃）の背後に第２切刃（後行刃）を設けることによって、同時に粗加工と仕上加工を行うことができるものである。
特許文献３に記載されたスローアウェイチップは、その主切刃が先端に突出するとともにコーナ刃が外周側に突出してこのコーナ刃の接線が軸線方向後端側に向かうに従い切削工具内周側に傾斜するように切削工具本体に配設されることにより、コーナ刃の後端側におけるすくい面の辺稜部やチップ本体の側面と加工面との間隔を大きく確保することができ、その間隔部に切屑が噛み込まれて仕上げ面精度を損ったりスローアウェイチップに損傷を生じたりするのを防止して、高品位の加工面を安定して形成することができる、というものである。
しかしながら、これら従来スローアウェイチップを、例えば外周面旋削加工及び端面旋削加工に用いた場合、外周面旋削における主切刃が端面旋削では前切刃となる一方で、端面旋削における主切刃が外周面旋削では前切刃となるため、外周面旋削を行ったときに主切刃の切込み境界部に局部的に発生する境界損傷が、その後の端面旋削の仕上げ面に転写し仕上げ面粗さを悪化させるおそれがあった。

本発明は、以上の問題を解決するためになされたもので、相違する２方向に選択的に交互に送られて切削する際において、いずれの送り方向においても良好な仕上げ面粗さを得ることができるスローアウェイチップを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、多角形平板状をなすスローアウェイチップにおいて、すくい面に直交する方向からみて、コーナ刃の両側には凹部が形成され、且つ該凹部は前記コーナ刃から離れるにしたがってスローアウェイチップの中心側に向かって漸次引っ込む傾斜面と、該凹部に隣接して形成される切れ刃に接続する接続面と、を含んで構成され、すくい面に直交する方向からみて、前記接続面に接続する切れ刃は直線状であって、且つ前記コーナ刃は該切れ刃の延長線よりもスローアウェイチップの中心側にあるスローアウェイチップである。

本発明によれば、スローアウェイチップが一対の凹部のうちいずれか一方の凹部に隣接するさらい刃とほぼ平行な方向に送られるとき、他方の凹部が主切刃の一部として作用する。このとき、切込み境界における局部的な境界損傷は前記他方の凹部に発生する。その後、スローアウェイチップが前記他方の凹部に隣接するさらい刃にほぼ平行な方向に送られるとき、前記他方の凹部の送り方向後方側に隣接し、かつ前記送り方向に直交する方向でチップ本体の外側へ最も突出して形成されたさらい刃が、先行して切削する前記他方の凹部による加工面を削り取り、送り方向に平行かつ平滑な仕上げ面を形成するため、前記他方の凹部に発生した境界損傷が仕上げ面に転写されることがなく、良好な仕上げ面粗さが得られる。したがって、請求項１に係る発明は、一対に形成されたさらい刃にそれぞれ平行であって、互いに相違する２方向に選択的に交互に送られて切削する際において、いずれの送り方向においても良好な仕上げ面粗さを得ることができ、境界損傷による仕上げ面粗さへの悪影響を防止して良好な仕上げ面粗さを長期にわたって維持することができる。

また、スローアウェイチップが一対の凹部のうちいずれか一方の凹部に隣接するさらい刃にほぼ平行な方向に送られる際において、前記一方の凹部の底が、前記送り方向に対して該送り方向後方側にいくにしたがってチップ本体の内方側へ漸次引っ込むように形成されていることから、凹部の底と加工面との接触する長さが最小化し、切削抵抗の増大を防止することができる。

以下に、本発明を適用したスローアウェイチップに係る第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るスローアウェイチップの斜視図である。図２は、図１に示すスローアウェイチップのコーナ部拡大平面図である。図３は、図１に示すスローアウェイチップをバイトホルダに載置した斜視図である。図４は、図１に示すスローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。図５は、従来のスローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。図６は、図１に示すスローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。図７は、本発明を適用した他の実施形態に係るスローアウェイチップの斜視図である。

本実施形態に係るスローアウェイチップ１は、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料からなり、図１に図示するようにチップ本体１０が略菱形板状をなし、少なくとも一方の菱形面がすくい面１１とされ、この菱形面に交差する周面が逃げ面１２とされ、逃げ面１２となる周面がすくい面１１となる菱形面と直角に交差したネガチップである。図２に図示するように、菱形面に直交する方向からみて、この菱形面の鋭角（８０°）をなすコーナ部３０には、円弧状のコーナ刃３１が形成され、このコーナ部３０の２等分線Ｂを挟んだ両側には、コーナ刃３１の両端部３１ａ、３１ｂにそれぞれ接続しかつ前記両端部３１ａ、３１ｂの接線よりチップ本体１０の内側に凹んだ一対の凹部４０が形成され、これら凹部４０Ａ、４０Ｂには、このスローアウェイチップ１の送り方向Ｆａ、Ｆｂにほぼ平行な方向に延びるさらい刃５０Ａ、５０Ｂが各凹部４０Ａ、４０Ｂの前記送り方向Ｆａ、Ｆｂ後方側に隣接して形成される。ここで、各凹部４０Ａ、４０Ｂは、対応するさらい刃５０Ａ、５０Ｂの接線よりチップ本体１０の内側に凹んで形成される。このスローアウェイチップは、対向する菱形面をすくい面１１として選択的に使用可能とするため、各凹部４０Ａ、４０Ｂおよび各さらい刃５０Ａ、５０Ｂは、該スローアウェイチップを厚さ方向に２等分する平面を基準として対称的に形成される。
図２において、各さらい刃５０Ａ、５０Ｂは、直線状に形成されているが、さらい刃５０Ａ、５０Ｂの中央部がチップ本体１０の外側にわずかに突出した凸の曲線状に形成されてもよい。本実施形態では、このスローアウェイチップ１の送り方向は、コーナ部３０の２等分線Ｂを基準にして両側に向かい、かつ互いのなす角度が９０°であることを想定しており、各さらい刃５０Ａ、５０Ｂは、各送り方向に平行な方向に延在するか、又は送り方向より１°以内の角度だけ傾いた方向に延在しているのが好ましく、さらい刃５０Ａ、５０Ｂ同士のなす角度が８８°〜９０°の範囲にあるように形成されている。
なお、上述した構成は、図１に図示したスローアウェイチップ１では、１つの鋭角コーナ部３０のみに形成されているが、対角線上にある一対の鋭角コーナ部あるいは４つのコーナ部全てに形成されてもよい。

図３に図示するようにスローアウェイチップ１は、合金鋼等からなる略角棒状のバイトホルダ１００の先端部上面に切欠き形成されたチップ座１１０に、すくい面１１となる一方の菱形面を上方に向けるとともに対向する他方の菱形面をチップ座１１０の底面に着座させて載置され、菱形面の中央を厚さ方向に貫通して形成された取付穴１３を介して、バイトホルダ１００に備えられた偏心ピン、傾動ピン、Ｌ型レバー等の公知のクランプ手段を利用して着脱自在に装着されている（図示せず）。さらに、スローアウェイチップ１は、すくい面１１となる菱形面の一方のコーナ部３０をバイトホルダ１００の先端面および一側面から突出するとともに、すくい面１１に直交する方向からみて、前記一方のコーナ部３０における一対のさらい刃５０Ａ、５０Ｂがバイトホルダ１００の２つの送り方向Ｆａ、Ｆｂにそれぞれ平行な方向、又は送り方向後方側がチップ本体１０の内側に０°より大きく１°以下の角度で傾斜するように配置される。

バイトホルダ１００は、その軸線ＣＬが略円柱状をなす被削材２００の軸線に対して直交するようにセットされ、スローアウェイチップ１の切刃が被削材２００の表面に接しつつ該バイトホルダ１００の軸線ＣＬと平行な送り方向Ｆａに送られる際には被削材２００の端面切削をし、一方、前記軸線ＣＬに直交する送り方向Ｆｂに送られる際には、被削材２００の外周面切削をする。図４に図示するようにバイトホルダ１００に装着されたスローアウェイチップ１は、前記送り方向Ｆａに送られて被削材２００の端面切削をするとき、この送り方向Ｆａにほぼ平行なさらい刃５０Ｂが仕上げ面を切削し、他方のさらい刃５０Ａに隣接する凹部４０Ａが主切刃の一部として先行して所定の切込みを切削する。一方、バイトホルダ１００に装着されたスローアウェイチップ１は、前記送り方向Ｆｂに送られて被削材２００の外周面切削をするとき、この送り方向Ｆｂにほぼ平行なさらい刃５０Ａが仕上げ面を切削し、他方のさらい刃５０Ｂに隣接する凹部４０Ｂが主切刃の一部として先行して所定の切込みを切削する。このように、本スローアウェイチップ１では、送り方向の変化に対応して、一対の凹部のうち送り方向前方側に位置する凹部が主切刃として作用するとともに、一対のさらい刃のうち前切刃側に位置するさらい刃が仕上げ面を形成する切刃として作用する。

図５の（ａ）および（ｂ）に図示するように、従来スローアウェイチップにおいて、スローアウェイチップがバイトホルダの軸線ＣＬに直交する方向（送り方向Ｆｂ）に送られるとき（被削材の外周面切削をするとき）、切込み境界における局部的な境界損傷６０が主切刃に発生する。その後、バイトホルダの軸線ＣＬに平行な方向（送り方向Ｆａ）に送られるとき（被削材の端面切削をするとき）、前記主切刃は、前切刃として仕上げ面を形成する際、境界損傷６０が仕上げ面に転写してしまうため、仕上げ面粗さを悪化させてしまう。これとは逆に、図５の（ｃ）および（ｄ）に図示するように、スローアウェイチップがバイトホルダの軸線ＣＬに平行な方向（送り方向Ｆａ）に送られるとき（被削材の端面切削をするとき）、切込み境界における局部的な境界損傷６０が主切刃に発生する。その後、バイトホルダの軸線ＣＬに直交する方向（送り方向Ｆｂ）に送られるとき（被削材の外周面切削をするとき）、前記主切刃は、前切刃として仕上げ面を形成する際、境界損傷６０が仕上げ面に転写してしまうため、仕上げ面粗さを悪化させてしまう。
これに対して、本実施形態に係るスローアウェイチップ１において、図４に図示するようにスローアウェイチップ１が送り方向Ｆｂに送られるとき（被削材の外周面切削をするとき）、切込み境界における局部的な境界損傷６０は、主切刃として作用する凹部４０Ｂに発生する。その後、送り方向Ｆａに送られるとき（被削材２００の端面切削をするとき）、前切刃側に位置する前記凹部４０Ｂに隣接しかつ送り方向Ｆａにほぼ平行なさらい刃５０Ｂが前記凹部４０Ｂによる加工面４１を削り取り、送り方向Ｆａに平行かつ平滑な仕上げ面を形成するため、前記凹部４０Ｂに発生した境界損傷６０が仕上げ面に転写されることを防止するため、良好な仕上げ面粗さが得られる。このとき、主切刃として作用する他方の凹部４０Ａにも境界損傷６０が発生するが、当初の送り方向Ｆｂに戻っても、前切刃側に位置する前記凹部４０Ａによる加工面が、前記凹部４０Ａに隣接するさらい刃５０Ａによって削り取られ、送り方向Ｆｂに平行かつ平滑な仕上げ面が形成されるため、前記凹部４０Ａに発生した境界損傷６０が仕上げ面に転写されることを防止するため、良好な仕上げ面粗さが得られる。
このように本実施形態に係るスローアウェイチップ１によれば、相違する２つの送り方向Ｆａ、Ｆｂに交互に送られて切削する際において、いずれの送り方向Ｆａ、Ｆｂにおいても良好な仕上げ面粗さを得ることができ、境界損傷６０による仕上げ面粗さへの悪影響を防止して良好な仕上げ面粗さを長期にわたって維持することができる。

図２からわかるようにすくい面１１に直交する方向でみて、該さらい刃５０Ａ、５０Ｂに直交する方向で、各さらい刃５０Ａ、５０Ｂは、コーナ刃３１の最先端よりチップ本体１０の外側に突出する高さＬ１が０より大きくなるように形成されているため、常に境界損傷の影響のない平滑な仕上げ面を形成する。さらに、各凹部４０Ａ、４０Ｂの底は、そのコーナ刃３１側端部からさらい刃５０Ａ、５０Ｂ側端部にいくにしたがってチップ本体１０の内側に漸次引っ込むように形成されている（図２において０＜Ｌ１＜Ｌ２の関係にある）ため、各凹部４０Ａ、４０Ｂが前切刃側に位置する切削加工において、加工面との接触長さが最小化し切削抵抗の増大を防止することができる。

仕上げ面を形成する工程について、スローアウェイチップ１が送り方向Ｆｂに送られて被削材２００の外周面切削をするときを例にして、図６を参照しながら説明する。スローアウェイチップ１は、被削材が１回転する間に１回の送り量ｆだけ送られる間、送られる前の点線で示した凹部４０Ａによる加工面４１の一部が送られた後の実線で示した凹部４０Ａの送り後方側に隣接するさらい刃５０Ａによって削り取られる。図示しないが、スローアウェイチップ１がさらにもう１回の送り量ｆだけ送られると、実線で示した凹部４０Ａによる加工面４１´がさらい刃５０Ａによって完全に削り取られ、送り方向にほぼ平行かつ平滑な仕上げ面が形成されるため、良好な仕上げ面粗さが得られる。この良好な仕上げ面粗さを安定して維持することに配慮して、さらい刃５０Ａの送り方向Ｆｂの長さ（図２におけるＬ４）が１回の送り量ｆより長く形成されるのが望ましい。また、凹部４０Ａの送り方向Ｆｂの長さ（図２におけるＬ３）が１回の送り量ｆより小さく、かつさらい刃５０Ａの送り方向Ｆｂの長さ（図２におけるＬ４）が１回の送り量ｆ以上であれば、このスローアウェイチップ１を１回の送り量だけ送ることによって、さらい刃５０Ａは、凹部４０Ａの加工面４１を１回の送り量ｆで完全に削り取ることができ、平滑な仕上げ面を形成することができる。

以上に説明した実施形態において、一対の凹部４０Ａ、４０Ｂは、スローアウェイチップ１の周面から凹むように形成されていたが、すくい面１１から逃げ面１２にかけて下方へ陥没するように形成されてもよい。すなわち、図７に図示するようにすくい面１１と逃げ面１２との交差稜線部に隣接した領域に、これらすくい面１１と逃げ面１２とをそれぞれ切欠く凹部４０Ａ、４０Ｂが形成されており、各凹部４０Ａ、４０Ｂは、先の実施形態と同様に、その一端部がコーナ刃３１の両端部３１ａ、３１ｂにそれぞれ接するとともに、その他端部がさらい刃５０Ａ、５０Ｂの一端部にそれぞれ接するように形成され、逃げ面１２に直交する方向からみたとき、逃げ面１２と各凹部４０Ａ、４０Ｂとの交差稜線は、切刃２０の稜線とほぼ平行な方向に延びるか又はコーナ刃３１から離れるにつれ下方に向かって漸次下り傾斜となるように形成されている。
スローアウェイチップ１は、逃げ角０°のネガチップであるため、所定の横逃げ角および前逃げ角を確保するようにバイトホルダ１００に対して傾けて装着されるため、このスローアウェイチップ１を切削方向（被削材が切刃に接する位置における接線方向）からみたとき、各凹部４０Ａ、４０Ｂと逃げ面１２との交差稜線部は、チップ本体１０の内側に向かって凹むことになり、既述した実施形態と同一の作用効果を奏する。スローアウェイチップがそれ自体に逃げ角を付与されたポジチップの場合にも、所定の横逃げ角および前逃げ角を確保するようにバイトホルダに装着されるため、各凹部４０Ａ、４０Ｂにおける前記交差稜線部がチップ本体１０の内側に向かって凹むことになり、既述した実施形態と同一の作用効果を奏する。

以上に説明した実施形態において、境界損傷が発生する各凹部４０Ａ、４０Ｂの底においては、比較的大きな負荷を受けることから、チッピングや欠損等を防止することに配慮して、凹部４０Ａ、４０Ｂの底とすくい面１１との交差部には曲面状又は平面状の面取形状からなるホーニング面が形成されるのが望ましい。すくい面１１の稜線部全体にわたってホーニング面が形成される場合には、凹部４０Ａ、４０Ｂの底におけるすくい面１１側の幅および逃げ面１２側の幅が他の部分よりも大きく形成されるのが望ましい。

以上に説明したバイトにおいて、送り方向は、バイトホルダの軸線方向及びこれに直交する方向に限定されるものではなく、スローアウェイチップのコーナ部における２等分線の両側を主切刃側及び前切刃側としたものであれば、２つの送り方向がなす角度が鋭角又は鈍角であってもかまわない。

本発明を適用したスローアウェイチップの外郭形状は、以上に説明した菱形板状に限定されず、三角形、正方形、長方形、平行四辺形、五角形、六角形等の略多角形板状をなすものであればよく、スローアウェイチップを用いた切削工具は、バイトに限定されるものではなく、正面フライス、エンドミル等の転削工具にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係るスローアウェイチップの斜視図である。 図１に示すスローアウェイチップのコーナ部における拡大平面図である。 図１に示すスローアウェイチップをバイトホルダに載置した斜視図である。 図１に示すスローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。 従来スローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。 図１に示すスローアウェイチップによる切削状況を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係るスローアウェイチップの斜視図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ
１０ チップ本体
２０ 切刃
３０ コーナ部
３１ コーナ刃
３１ａ、３１ｂ コーナ刃の端部
４０Ａ、４０Ｂ 凹部
５０Ａ、５０Ｂ さらい刃
６０ 境界損傷
１００ バイトホルダ
２００ 被削材

Claims (5)

1. 多角形平板状をなすスローアウェイチップにおいて、すくい面に直交する方向からみて、コーナ刃の両側には凹部が形成され、且つ該凹部は前記コーナ刃から離れるにしたがってスローアウェイチップの中心側に向かって漸次引っ込む傾斜面と、該凹部に隣接して形成される切れ刃に接続する接続面と、を含んで構成され、
   すくい面に直交する方向からみて、前記接続面に接続する切れ刃は直線状であって、且つ該切れ刃は前記コーナ刃よりも切込み量が増える方向に突出していることを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 前記接続面に接続する切れ刃がさらい刃であ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。
3. 前記接続面に接続する切れ刃が他の直線状の切れ刃と接続し、且つそれら２つの切れ刃はすくい面に直交する方向からみて、鈍角に交差す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。
4. 多角形平板状をなすスローアウェイチップにおいて、すくい面に直交する方向からみて、コーナ刃の両側には凹部が形成され、
   且つ該凹部は前記コーナ刃から離れるにしたがってスローアウェイチップの中心側に向かって漸次引っ込む傾斜面と、該凹部に隣接して形成される切れ刃に接続する接続面と、を含んで構成され、
   すくい面に直交する方向からみて、前記接続面に接続する切れ刃は凸の曲線状であって、且つ該凸の曲線状の切れ刃の頂部が前記コーナ刃よりも切込み量が増える方向に突出していることを特徴とするスローアウェイチップ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のスローアウェイチップを備え、バイトホルダの長手方向の軸線に対して平行に前記続面に接続する切れ刃が配置され、該切れ刃がさらい刃として機能することを特徴とする刃先交換式切削工具。

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