JP5109485B2 - Throw-away insert for turning - Google Patents
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Description
本発明は、切削工具の切刃として用いられるスローアウェイチップに関し、特に長尺のシャフトの旋削加工に好適なスローアウェイチップに関する。 The present invention relates to a throw-away tip used as a cutting blade of a cutting tool, and particularly to a throw-away tip suitable for turning a long shaft.
旋削加工において、シャフトのような多種多様な形状をもつ長尺の被削材を丸棒素材から削り出し成形する場合、切込みの変動が大きくなる。また、長尺ゆえに十分な被削材剛性を有していない。したがって、一時的に高切込みとなったとき切屑詰まりを起因とした被削材のびびりが生じて加工精度や加工面粗度の悪化が引き起こされてしまう。このような問題を解決するため、すくい面のコーナ部から勝手方向に横切刃に沿って延びる凹状のブレーカ溝が形成されたスローアウェイチップが用いられている(例えば、特許文献1参照)。 In a turning process, when a long work material having various shapes such as a shaft is cut out from a round bar material and formed, the variation in cutting becomes large. Moreover, since it is long, it does not have sufficient work material rigidity. Therefore, when the cutting depth is temporarily high, chattering of the work material due to chip clogging occurs, resulting in deterioration of machining accuracy and machined surface roughness. In order to solve such a problem, a throw-away tip is used in which a concave breaker groove extending from the corner portion of the rake face along the transverse cutting edge in the arbitrary direction is formed (see, for example, Patent Document 1).
あるいは、高切込みにおける切屑処理性を重視したチップブレーカをもつ旋削用スローアウェイチップが用いられる。この種の旋削用スローアウェイチップとして、例えば多角形平板状のチップ本体の多角形面にすくい面を形成し、この多角形面の辺稜部にそのコーナ部からそれぞれ延びる一対の切刃を形成し、このコーナ部の2等分線上に凸球面状のブレーカ突起を形成したものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されたスローアウェイチップにおいては、切削抵抗を軽減し高切込み高送り条件での切屑詰まりを抑制する反面、切屑が伸びやすく、特に低切込み低送り条件の旋削加工では、切屑がシャフトや旋削工具に伸び絡むため、切屑を除去するため加工の中断を強いられたり、加工面の面粗度の悪化を引き起こしたりするおそれがあった。特許文献2に記載されたスローアウェイチップにおいては、高送り高送り条件での切屑処理性は良好であるが、切削抵抗の軽減効果が小さく、低切込み低送り条件では特許文献1と同様の問題があった。このスローアウェイチップにおいて、低切込み低送りにおける切屑処理性を高めるため、ブレーカ突起をコーナ部の2等分線方向でコーナの先端に接近させた場合、高切込み高送り条件では切屑詰まりにより被削材にびびりを生じさせてしまうため加工精度や加工面の面粗度が悪化するおそれがあった。
However, in the throw-away tip described in Patent Document 1, while cutting resistance is reduced and chip clogging is suppressed under high cutting and high feed conditions, chips are easy to extend, especially in turning with low cutting and low feeding conditions, Since the chips stretch around the shaft and the turning tool, there is a possibility that the machining may be interrupted to remove the chips, or the surface roughness of the processed surface may be deteriorated. In the throw-away tip described in
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、その目的は、切屑処理性および加工精度に優れ、特に長尺のシャフトの旋削加工に好適な旋削用スローアウェイチップを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a turning throw-away tip that is excellent in chip disposal and machining accuracy, and is particularly suitable for turning a long shaft. .
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
請求項1に係る発明は、多角形板状をなし、対向する多角形面の少なくともいずれか一方にすくい面が形成され、前記多角形面間に延びる側面に逃げ面が形成され、これらすくい面と逃げ面との交差稜線に切刃が形成されてなる旋削用スローアウェイチップにおいて、すくい面となる多角形面に直交する方向からみて、前記多角形面のコーナ部には、このコーナからそれぞれ延びる横切刃および前切刃が形成され、前記すくい面には、前記横切刃から内側に向かって凹状をなし該横切刃に沿って延びるブレーカ溝が、前記コーナ又は前記前切刃を突き抜けかつ前記コーナの2等分線と交差して形成され、前記ブレーカ溝表面から隆起する少なくとも1つのブレーカ突起が、前記2等分線より前記前切刃寄りに形成されていることを特徴とする旋削用スローアウェイチップである。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The invention according to claim 1 has a polygonal plate shape, a rake face is formed on at least one of the opposing polygon faces, and a flank face is formed on a side surface extending between the polygon faces. In the throw-away insert for turning, in which a cutting edge is formed at the intersection ridge line between the flank and the flank, the corners of the polygonal surface are respectively connected to the corners of the polygonal surface as viewed from the direction perpendicular to the polygonal surface as the rake face. A horizontal cutting edge and a front cutting edge extending are formed, and a breaker groove extending inwardly from the horizontal cutting edge is formed on the rake face so as to extend from the corner cutting edge or the front cutting edge. At least one breaker protrusion that protrudes and intersects with the bisector of the corner and protrudes from the surface of the breaker groove is formed closer to the front cutting edge than the bisector. Do It is a throw-away tip for cutting.
請求項1に係る発明によれば、横切刃に沿って延びる凹状のブレーカ溝がコーナ又は前切刃を突き抜けかつコーナの2等分線と交差して形成されることから、特に高切込み高送り条件において、横切刃から生成する切屑がブレーカ溝内で強制的にカールすることなく円滑に流れるため、切削抵抗の増大が防止される。そのため、比較的剛性の低い長尺のシャフトを高切込み旋削加工した際において、びびりが抑制され優れた加工精度が実現される。 According to the first aspect of the invention, since the concave breaker groove extending along the horizontal cutting edge penetrates the corner or the front cutting edge and intersects with the bisector of the corner, a particularly high cutting height is obtained. Under the feed conditions, the chips generated from the side cutting edges smoothly flow without forcibly curling in the breaker groove, so that an increase in cutting resistance is prevented. Therefore, when a long shaft with relatively low rigidity is subjected to high-cut turning, chatter is suppressed and excellent machining accuracy is realized.
さらに、ブレーカ溝の表面から隆起するブレーカ突起がコーナの2等分線より前切刃寄りに形成されていることから、低切込み低送り条件において、主にコーナから生成する切屑が前記ブレーカ突起に拘束されて細かくカールする。そのため、すくい面のコーナ部から勝手方向に横切刃に沿って延びる凹状のブレーカ溝をもつ従来のスローアウェイチップやコーナの2等分線上にブレーカ突起を設けた従来のスローアウェイチップにくらべ、切屑が被削材又は旋削工具に伸び絡むことが防止され、優れた切屑処理性が実現される。 Furthermore, since the breaker protrusions that protrude from the surface of the breaker groove are formed closer to the front cutting edge than the bisector of the corner, chips generated mainly from the corners in the low cutting and low feed conditions are formed on the breaker protrusion. It is restrained and curls finely. Therefore, compared to the conventional throwaway tip having a concave breaker groove extending along the horizontal cutting edge from the corner portion of the rake face and the conventional throwaway tip having the breaker projection on the bisector of the corner, It is prevented that the chips are stretched and entangled with the work material or the turning tool, and excellent chip disposal is realized.
請求項2に係る発明は、前記ブレーカ溝内には、前記横切刃から内側へ延びるポジのすくい角をもつ傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の旋削用スローアウェイチップである。
請求項2に係る発明によれば、横切刃から内側へ延びるポジのすくい角をもつ傾斜面により切削抵抗が低減するとともにブレーカ溝内の切屑の流れが円滑となるため、長尺のシャフトの高切込み加工において、びびりがさらに抑制され、特に加工精度の向上がはかられる。
The invention according to
According to the invention according to
請求項3に係る発明は、前記ブレーカ突起が凸球面状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の旋削用スローアウェイチップである。
請求項3に係る発明によれば、凸球面状に形成したブレーカ突起により該ブレーカ突起の表面と切屑との接触面積が限定的に狭くなるので、切屑のブレーカ突起への衝突による被削材への負荷および切屑詰まりが軽減するため、びびりがさらに抑制され、加工精度のさらなる向上が実現する。
The invention according to
According to the invention according to
請求項4に係る発明は、前記コーナおよび前記横切刃が、前記コーナの先端を最高位とし、これより遠ざかるにつれ漸次低位となるように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の旋削用スローアウェイチップである。
請求項4に係る発明によれば、コーナおよび横切刃に沿う方向で下り傾斜となっていることから、特に高切込みにおける切削抵抗の低減がはかられる。
The invention according to claim 4 is characterized in that the corner and the side cutting edge are formed so as to be inclined so that the tip of the corner is at the highest position and gradually becomes lower as it is further away from the corner. It is a throw-away tip for turning of any one of 1-3.
According to the invention which concerns on Claim 4, since it becomes a downward slope in the direction along a corner and a horizontal cutting edge, reduction of the cutting resistance especially in high cutting can be achieved.
本発明によれば、シャフトの旋削加工において、高切込み時では切削抵抗の増大および切屑詰まりを防止し、低切込み時では優れた切屑処理性が実現される。そのため、特に長尺のシャフトの旋削加工では、切屑処理性および加工精度の向上がはかられる。 According to the present invention, in shaft turning, an increase in cutting resistance and chip clogging can be prevented at high cutting depth, and excellent chip disposal can be achieved at low cutting depth. Therefore, especially in the turning of a long shaft, the chip disposal and the processing accuracy can be improved.
本発明を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明を適用した旋削用スローアウェイチップを説明する図面であり、(a)はコーナ部の拡大正面図であり、(b)はコーナ部拡大平面図であり、(c)は(a)におけるS1−S1線断面図である。図2の(a)および(b)は、ブレーカ突起の他の態様を示すコーナ部の拡大平面図である。図3は、本発明を適用した他の実施形態のコーナ部斜視図である。図4は、従来スローアウェイチップのコーナ部斜視図である。図5は、他の従来スローアウェイチップのコーナ部斜視図である。 Embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a drawing for explaining a throw-away tip for turning to which the present invention is applied, wherein (a) is an enlarged front view of a corner portion, (b) is an enlarged plan view of a corner portion, and (c) is a drawing. It is the S1-S1 sectional view taken on the line in (a). FIGS. 2A and 2B are enlarged plan views of a corner portion showing another aspect of the breaker protrusion. FIG. 3 is a perspective view of a corner portion according to another embodiment to which the present invention is applied. FIG. 4 is a perspective view of a corner portion of a conventional throw-away tip. FIG. 5 is a perspective view of a corner portion of another conventional throw-away tip.
本実施形態に係る旋削用スローアウェイチップは、全体形状を図示していないが、頂角が55°の略菱形板状をなすチップ本体1の対向する一対の菱形面の少なくともいずれか一方がすくい面3とされるとともに他方が着座面とされ、一対の菱形面間に延びる各側面が逃げ面とされ、これらすくい面と逃げ面との交差稜線が切刃とされてなる(図1参照)。 The throw-away tip for turning according to the present embodiment is not shown in its entire shape, but at least one of a pair of opposing rhombus surfaces of the tip body 1 having a substantially rhomboid plate shape with an apex angle of 55 ° is scooped. The other side is a seating surface, and the side surface extending between the pair of rhombus surfaces is a flank surface, and the ridge line between the rake surface and the flank surface is a cutting edge (see FIG. 1). .
図1の(a)および(b)からわかるようにすくい面3となる菱形面のコーナ部2には、平面視円弧状をなすコーナ5aからそれぞれ延びる直線状の横切刃5bおよび前切刃5cが形成されている。さらに、すくい面3には、横切刃5bから内側に向かって凹状をなし該横切刃5bに沿って延びるブレーカ溝6が形成されている。図1の(c)に図示するように、このブレーカ溝6は、横切刃5bに直交する断面で、横切刃から内側に向かって順に下り傾斜面6a、平坦面6b、上り傾斜面6cが形成された凹状をなし、平面視でコーナ5a又は前切刃5cを突き抜け、かつコーナの2等分線Bと交差して形成されている。
As can be seen from FIGS. 1A and 1B, the diamond-
さらに、すくい面3には、少なくとも1つのブレーカ突起7がブレーカ溝6の表面から隆起して形成されている。平面視において、このブレーカ突起7は、その中心がコーナの2等分線Bより前切刃5c寄りの位置にあるように形成されている(図1の(a)および(b)参照)。
Furthermore, at least one
以上の構成を有する旋削用スローアウェイチップは、例えばバイトホルダ(図示しない)の所定の位置に固定手段を利用して固定されて被削材の旋削加工に用いられる。本スローアウェイチップにおいて、送り方向前方側に配置されて主に切削を担う横切刃5bから生成する切屑は、ブレーカ溝6内を流れ、自発的にカールするか、上り傾斜面6cに接触してカールする。ここで、ブレーカ溝6がコーナ5a又は前切刃5cに突き抜け、かつコーナの2等分線Bと交差して形成されていることから、ブレーカ溝6の切刃直交断面でみたブレーカ幅Wおよびブレーカ溝6の容積が十分に確保される。そのため、例えばシャフトの旋削加工における一時的な高切込み高送り条件においても、切屑がブレーカ溝6内で詰まることなく円滑に排出されるため、切削抵抗の増大が防止され、比較的剛性の低い長尺のシャフトを旋削加工した場合であってもびびりの発生が抑制され、優れた加工精度が実現される。
The turning throw-away tip having the above configuration is fixed to a predetermined position of, for example, a bite holder (not shown) by using a fixing means and used for turning a work material. In the present throw-away tip, chips generated from the
さらに、該スローアウェイチップの平面視において、ブレーカ溝6内には、このブレーカ溝6の表面から隆起するブレーカ突起7が、その中心がコーナの2等分線Bより前切刃5c寄りの位置にあるように形成されている。すなわち、前記ブレーカ突起7は、コーナの2等分線Bを基準として非対称的に形成され、横切刃5bからブレーカ突起7の中心までの距離が前切刃5cから前記中心までの距離より大きくなるように配置されている。そのため、低切込み低送り条件において、主にコーナ5aから生成しコーナ5aのほぼ法線方向に流れる切屑は、このブレーカ突起7に確実に拘束されて、規則性のあるカール状に変形させられ一定方向に流出させられるか、又は細かく分断させられる。このようにブレーカ突起7が切屑処理性の向上に大きく寄与する結果、切屑が被削材やバイトホルダ等に伸び絡むことがなく、加工面への切屑擦過による面粗度の悪化、切屑の除去作業による加工能率の低下といった問題が解消される。
Further, in a plan view of the throw-away tip, a
一方、高切込み高送り条件においては、切屑の流れる方向が横切刃5bに直角な方向に近づくため、前記ブレーカ突起7が切屑を拘束する作用は小さくなることに加え、ブレーカ溝の上り傾斜面6cが前記ブレーカ突起7より横切刃5bから遠距離に配置されているので、切屑をカール状に変形させる際に被削材およびスローアウェイチップへ作用する力が大幅に軽減し、切屑詰まりや被削材のびびりが防止されるため、優れた加工精度と良好な面粗度が得られる。上記効果をさらに高めることに配慮して、前記ブレーカ突起7の最高点を前記ブレーカ溝の上り傾斜面6cの最高点より低位とするのが望ましい。
On the other hand, in the high cutting and high feed conditions, the chip flow direction approaches a direction perpendicular to the
前記ブレーカ突起7は、主に低切込み低送り条件における切屑処理性に貢献するものであり、少なくとも1つ設けられていればよく、例えば図2の(a)に図示するように、例えば平面視楕円状を呈した2つのブレーカ突起7a、7bが、その中心がコーナの2等分線Bより前切刃5c寄りの位置にあるように設けられてもよい。この場合においても、先の実施形態と同様に、各ブレーカ突起7a、7bは、コーナの2等分線Bを基準として非対称的に形成され、横切刃5bから各ブレーカ突起7a、7bの中心までの距離が前切刃5cから前記中心までの距離より大きくなるように配置されている。さらに、図2の(b)に図示するように、補助ブレーカ突起8がコーナの先端Cから離間しかつコーナの2等分線Bより横切刃5b寄りの位置に設けられてもよい。この補助ブレーカ突起8を追加することは、高切込み高送り条件における切屑処理性の向上にきわめて有効となる。このように、従来の一般的な3次元ブレーカ付きスローアウェイチップでは、ブレーカ突起がコーナの2等分線上あるいは2等分線を基準として対称的な位置に設けられていたのに対し、本スローアウェイチップでは、ブレーカ突起7、7a、7bおよび補助ブレーカ突起8がコーナの2等分線Bを基準として非対称な位置に設けられるという特徴を有するため、低切込み条件および高切込み条件のいずれにも切屑処理性の向上が可能となる。
The
このスローアウェイチップにおいて、ブレーカ溝6内には、横切刃5bから内側へ延びるポジのすくい角をもつ下り傾斜面6aが形成されてもよい。この場合、図1の(c)に図示するように、前記下り傾斜面6aは、横切刃5bから直接又は水平方向に延びる平坦なランド面(図示しない)を介して内側かつ下方へ傾斜した平面状又は曲面状として形成されている。このように下り傾斜面6aを横切刃5bに連なって形成した場合には、このスローアウェイチップを装着した旋削工具のバックレーキが増加するため切削抵抗が軽減する。さらに、横切刃5bから生成する切屑の流れが促進されるため切屑処理性が向上する。
In this throw-away tip, in the
図1に図示するスローアウェイチップにおいて、ブレーカ突起7は、ブレーカ溝6の表面から凸球面状に隆起して形成されている。これは、凸球面状に形成したブレーカ突起の表面と切屑の剪断面との接触面積を限定的に狭くすることにより、前記接触による被削材への負荷および切屑詰まりを軽減させることに配慮したものである。その結果、被削材のびびりが抑制され、さらなる加工精度の向上が実現する。ブレーカ突起は、凸球面状に限らず、図2の(a)に例示したように平面視楕円状を呈した凸曲面状、図示しないが平面視多角形状を呈した凸多面状をなすものに変更可能である。
In the throw-away tip illustrated in FIG. 1, the
本スローアウェイチップにおいて、図1の(b)に図示するようにコーナ5aおよび横切刃5bが、コーナの先端Cを最高位とし、これより遠ざかるにつれ漸次低位となるように傾斜して形成されていることが望ましい。このような構成をもつスローアウェイチップを装着した旋削工具においては、切刃傾き角が増加し切削抵抗の主分力および背分力が低減するため、被削材のびびりを防止する効果が顕著となる。該スローアウェイチップを側面視した図1の(b)において、コーナ5aおよび横切刃5bは、下方に向かって凸曲線状に傾斜する態様となっているが、これに限らず、コーナ5aから遠ざかる方向で下り傾斜となっていれば、上方に向かって凸曲線状をなす態様(図示しない)あるいは直線状をなす態様(図示しない)としてもかまわない。
In this throw-away tip, as shown in FIG. 1B, the
次に、本発明を適用した旋削用スローアウェイチップおよび比較品である従来のスローアウェイチップを用いてシャフトを旋削加工したときの切屑処理性について説明する。 Next, the chip disposal when the shaft is turned using a throw-away tip for turning to which the present invention is applied and a conventional throw-away tip which is a comparative product will be described.
図6は、図3に図示する本発明を適用した旋削用スローアウェイチップ(発明品)を用いて旋削加工した際の切屑形状を示す図である。図7および図8は、図4に図示する比較品1および図5に図示する比較品2を用いて旋削加工した際の切屑形状をそれぞれ示す図である。これらの図において、横軸は送りf(mm/rev)であり、縦軸は切込みap(mm)である。また、太い線で囲んだ領域が実用可能な切屑処理性を得られた領域を示す。これらの図からわかるように発明品は、コーナの2等分線Bより前切刃5c寄りの位置でブレーカ溝6の表面から隆起するブレーカ突起7を設けたことにより、ap=0.5mmの低切込み条件において、比較品1および比較品2でみられた切屑の伸び絡みが改善され、低送り条件側へ実用可能な領域が広がるという結果となった。一方、高切込み条件では、比較品2が切屑詰まりを発生したのに対し、発明品は、切屑詰まりが生じにくいため実用可能領域が高送り条件側へ広がるという結果となった。
FIG. 6 is a view showing a chip shape when turning using the throw-away tip for turning (invention) to which the present invention shown in FIG. 3 is applied. FIGS. 7 and 8 are diagrams showing chip shapes when turned using the comparative product 1 shown in FIG. 4 and the
同じスローアウェイチップを用いて切削抵抗を測定した結果を図9に図示する。機械構造用炭素鋼S45C(JIS G 4051)からなるシャフトを被削材とし、切削速度Vc=200m/min、切込みap=2.0mm、送りf=0.3mm/revの条件で旋削加工を行った。図9は、この旋削加工における各スローアウェイチップの切削抵抗の平均値、最小値、最大値を示している。この図からわかるように発明品は、ブレーカ溝6及びブレーカ突起7および補助突起ブレーカ8の独特な構成により、図5に図示する比較品2にくらべ切削抵抗の大幅な低減効果が得られ、また図4に図示する比較品1にくらべ切削抵抗の増加を僅少に抑えつつ切屑処理性の大幅な改善がはかられた。
The result of measuring the cutting force using the same throw-away tip is shown in FIG. Using a shaft made of carbon steel for machine structure S45C (JIS G 4051) as a work material, turning is performed under the conditions of cutting speed Vc = 200 m / min, cutting ap = 2.0 mm, feed f = 0.3 mm / rev. It was. FIG. 9 shows the average value, minimum value, and maximum value of the cutting resistance of each throw-away tip in this turning process. As can be seen from this figure, the invention has a significantly reduced cutting resistance compared to the
1 チップ本体
2 コーナ部
3 すくい面
4 逃げ面
5a コーナ
5b 横切刃
5c 前切刃
6 ブレーカ溝
6a 下り傾斜面
6b 平坦面
6c 上り傾斜面
7、7a、7b ブレーカ突起
8 補助ブレーカ突起
B コーナの2等分線
C コーナの先端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
すくい面となる多角形面に直交する方向からみて、前記多角形面のコーナ部には、このコーナからそれぞれ延びる横切刃および前切刃が形成され、
前記すくい面には、前記横切刃から内側に向かって凹状をなし該横切刃に沿って延びるブレーカ溝が、前記コーナ又は前記前切刃を突き抜けかつ前記コーナの2等分線と交差して形成され、
前記ブレーカ溝表面から隆起する少なくとも1つのブレーカ突起が、前記2等分線より前記前切刃寄りに形成されており、
前記ブレーカ突起の高さは前記ブレーカ溝の高さよりも低く形成されていることを特徴とする旋削用スローアウェイチップ。 Forming a polygonal plate, a rake face is formed on at least one of the opposing polygon faces, a flank face is formed on the side surface extending between the polygon faces, and the ridge line between the rake face and the flank face In the throw-away insert for turning formed with a cutting edge,
When viewed from the direction perpendicular to the polygonal surface to be the rake face, a corner cutting edge and a front cutting edge respectively extending from the corner are formed in the corner portion of the polygonal surface,
In the rake face, a breaker groove that is concave inward from the side cutting edge and extends along the side cutting edge penetrates the corner or the front cutting edge and intersects the bisector of the corner. Formed,
At least one breaker protrusion protruding from the surface of the breaker groove is formed closer to the front cutting edge than the bisector ,
A throw-away tip for turning, wherein a height of the breaker protrusion is formed lower than a height of the breaker groove .
The corner and the side cutting edge are formed so as to be inclined so that the tip of the corner is at the highest position and gradually becomes lower as it is further away from the corner. A throw-away tip for turning as described in 1.
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