JP5357096B2 - スローアウェイチップ、切削工具 - Google Patents

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Description

本発明は、被削材の切削に用いられるスローアウェイチップ、及びそのスローアウェイチップを備えた切削工具に関するものである。
従来より、自動旋盤の切削ホルダに取り付けられるスローアウェイチップとして、様々な形状のものが提案されている(例えば特許文献1〜6参照)。一般的なスローアウェイチップは、例えば、厚さ方向から見て複数の辺を有する略平板状をなし、切削ホルダへの搭載面となる着座面と、着座面の反対側に位置するすくい面と、着座面及びすくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備えている。そして、すくい面と逃げ面との境界部分には切刃部が形成されている。また、複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、切刃部の一部を構成するノーズ部となっている。なお、上記のスローアウェイチップは、切削ホルダに取り付けられた状態で用いられ、被削材を切削するようになっている。このとき、被削材から切屑が発生し、発生した切屑は、切刃部に沿って導かれつつ排出される。
なお、特許文献1では、切刃部の端縁からすくい面に向かって延びる部位にランド部を形成して切刃部の強度を高めることにより、重切削を行う場合でもスローアウェイチップの工具寿命を確保できるようにする技術が提案されている。特許文献2では、ノーズ部に第1突起を設けるとともに、ノーズ部から離れた位置に第2突起を設け、切屑を第1突起や第2突起に接触させてカールさせながら排出させる技術が提案されている。特許文献3では、ノーズ部に低突起を設けて切屑の排出方向を制御することにより、軟質材料からなる被削材の表面が傷付くことを防止する技術が提案されている。特許文献4では、すくい面を凹状に湾曲させることにより、切屑をスムーズに排出させるとともに切削抵抗を低減させる技術が提案されている。
特開2000−126908号公報(図1など) 特開平2−139104号公報(第1図,第2図など) 実開平7−3904号公報(図2など) 特開2003−103407号公報(図1など)
ところが、特許文献1に記載の従来技術では、ランド部によって切刃部の強度を高めることができる反面、切刃部と被削材との接触面積が大きくなるため、切削抵抗が大きくなってしまうという問題がある。また、特許文献2,3に記載の従来技術では、切屑が突起(第1,第2突起、低突起)に接触することにより、切削抵抗が大きくなる可能性がある。以上の結果、切削時にチップ本体から被削材に加わる力が大きくなるため、被削材に撓みや振動が発生し、被削材から形成される製品の寸法精度が低下してしまう可能性がある。
また、特許文献4に記載の従来技術では、すくい面の湾曲に伴って切刃部も湾曲しているため、被削材から発生した切屑は、切刃部に案内されるのに伴ってカールするようになる。その結果、切屑が不安定なカール形状(図9参照)となって切削ホルダや被削材に巻き付きやすくなるため、切屑の巻き付きが原因で作業を停止する頻度が高くなり、生産効率が低下するという問題がある。なお、被削材がアルミニウム合金等の比較的軟質な材料である場合には、切屑は巻き付かずに折れる可能性が高いために、上記の問題が生じにくい。ところが、被削材がステンレス鋼等の延性材料である場合には、切屑を分断させることが物理的に困難であるため、切屑の巻き付きに起因する上記の問題が生じやすくなる。
しかも、切削条件(切削速度、切込量、送り量など)が少し変化しただけであっても、切削抵抗が増加したり、切屑が不安定なカール形状になる可能性があるため、スローアウェイチップの汎用性が低く、使いにくいという問題がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、第1の目的は、切削条件に殆ど関係なく、切刃部の強度を確保しつつ、切削抵抗を低減させることができるスローアウェイチップを提供することにある。また、第2の目的は、切削条件に殆ど関係なく、被削材から発生した切屑の切削ホルダやチップ本体への巻き付きを防止することができるスローアウェイチップを提供することにある。さらに、第3の目的は、上記のスローアウェイチップを備えた好適な切削工具を提供することにある。
そして上記課題を解決するための手段(手段1)としては、平面視多角形の略平板状をなし、切削ホルダに搭載される着座面と、前記着座面の反対側に位置するすくい面と、前記着座面及び前記すくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備え、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分に切刃部が形成されたスローアウェイチップであって、前記チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有し、前記複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、前記切刃部の一部を構成するノーズ部であり、前記切刃部において前記ノーズ部に含まれる領域では、前記切刃部の端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記端縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第1面によって構成され、前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面と、前記第1面の外周縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第2面とを含む複数の面によって構成され、前記第1面と前記着座面とがなす角度が、20°よりも大きい角度に設定されるとともに、前記第2面と前記着座面とがなす角度が、前記第1面と前記着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定されることを特徴とするスローアウェイチップがある。
従って、手段1のスローアウェイチップによると、切刃部の第1面とチップ本体の着座面とがなす角度が、20°よりも大きい角度に設定されている。その結果、第1面と着座面とがなす角度を20°以下にする場合に比べて切刃部が鋭利になるため、切刃部の切れ味を良くすることができる。よって、切削時における切削抵抗が低減され、スローアウェイチップを被削材に強く押し付けなくても切削が可能となるため、チップ本体から被削材に加わる力を小さくすることができる。ゆえに、切削時において被削材に撓みや振動が発生しにくくなるため、被削材から形成される製品の寸法精度が向上する。しかも、切刃部の第2面と着座面とがなす角度が、第1面と着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定され、第1面と第2面とが段差を介して接続されている。このため、第1面と着座面とがなす角度を20°よりも大きい角度に設定することで切刃部が鋭利になったとしても、第2面と着座面とがなす角度を上記のように設定することで切刃部の底部が肉厚になるため、切刃部を補強することができる。従って、切削条件に殆ど関係なく、切刃部の強度を確保しつつ、切削抵抗を低減させることができる。特に、切込量をチップ本体の辺の長さの2分の1までとする際に有効である。
さらに、切刃部の端縁は、頂点側からチップ本体中央部側に行くに従って着座面に徐々に近付く部位を有していることが好ましい。このようにすれば、切屑がチップ本体中央部側に案内されやすくなる。
このように、手段1のスローアウェイチップでは、切削条件に殆ど関係なく、被削材から発生する切屑が安定したカール形状となるため、切屑が切削ホルダや被削材に巻き付きにくくなる。その結果、切屑の巻き付きに起因する作業停止を防止することができる。
ここで、チップ本体の材料は特に限定されないが、例えば超硬合金やサーメットなどを用いて形成されることが好ましい。超硬合金及びサーメットは、粉末冶金的な手法で製造される強度及び靭性がともに優れた焼結合金であり、高い強度が要求されるチップ本体に好適な材料だからである。この場合、チップ本体は、原料粉末の成形(プレス成形または射出成形)によって得た粉末成形体を焼成することにより形成される。
また、チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有する平面視多角形の略平板状をなしている。平面視多角形状としては、例えば、平面視略矩形状、平面視略菱形状、平面視略平行四辺形状、平面視略三角形状、平面視略五角形状などを挙げることができる。ここで、「平面視略多角形状」とは、平面視で完全な多角形状のみをいうのではなく、角部が面取りされた形状や、辺の一部が曲線となっている形状も含むものとする。
なお、切刃部の第2面と着座面とがなす角度は、第1面と着座面とがなす角度よりも3°以上15°以下だけ小さく設定されることが好ましく、5°以上10°以下だけ小さく設定されることがより好ましい。仮に、第2面と着座面とがなす角度と第1面と着座面とがなす角度との差が3°未満になると、切刃部の底部がさほど肉厚にならないため、切刃部を十分に補強できなくなる。一方、第2面と着座面とがなす角度と第1面と着座面とがなす角度との差が15°よりも大きくなると、切屑を曲げて折ろうとする強い力が掛かるため、切削抵抗が上昇する。ゆえに、カール形状に悪影響を及ぼしてしまい、安定した切屑排出ができなくなる。
また、切刃部においてノーズ部よりもチップ本体中央部寄りの領域では、端縁からすくい面に向かって延びる部位が、第1面及び第2面の2つの面からなっていてもよいし、第1面及び第2面を含む3つ以上の面からなっていてもよいが、第1面及び第2面の2つの面からなることが好ましい。仮に、端縁からすくい面に向かって延びる部位が第1面及び第2面を含む3つ以上の面からなっていても、第1面及び第2面の2つの面からなる場合に比べて、切刃部の強度が向上する訳ではない。むしろ、面の数が多くなるため、端縁からすくい面に向かって延びる部位の形成が面倒になる。
また、切刃部においてノーズ部よりもチップ本体中央部寄りの領域は、第1面の幅寸法が、(複数の辺に接する内接円の直径寸法の2%以上10%以下の大きさ)±(内接円の直径寸法の1%の大きさ)に設定された部位を有していることが好ましい。なお、第1面の幅寸法のバラツキが上記の規定よりも大きくなると、被削材の狭い箇所を切削する際には切刃部が機能しにくくなり、被削材の広い箇所を切削する際には切刃部の強度が不足する可能性がある。また、第1面の幅寸法が小さすぎる場合、切刃部が鋭利であったとしても、切削抵抗をあまり低減できなくなってしまう。
それに対して、切刃部においてノーズ部よりもチップ本体中央部寄りの領域は、第2面の幅寸法が、頂点から離間するに従って徐々に大きくなる部位を有していることが好ましい。このようにすれば、第2面によって切刃部を確実に補強することができる。
また、すくい面においてノーズ部を構成する領域は、隆起部を有しないことが好ましい。このようにすれば、切屑が隆起部に接触することに起因した切削抵抗の増加を防止することができる。また、切屑が、すくい面においてノーズ部を構成する領域に強く当たることがなくなるため、すくい面においてノーズ部を構成する領域に対する切屑の溶着を防ぐことができる。ゆえに、切屑をカールさせながら確実に排出させることができる。
さらに、切刃部の端縁が頂点側からチップ本体中央部側に行くに従って着座面に徐々に近付く部位を有し、かつ、すくい面においてノーズ部を構成する領域が隆起部を有しない場合には、切屑がチップ本体に接触することに起因した切削抵抗の増加を確実に防止することができる。特に、切刃部の端縁は、頂点側からチップ本体中央部側に行くに従って着座面に曲線的に近付く部位を有することが好ましい。このようにすれば、ノーズ部の先端の着座面からの高さを強度低下を招かない程度に設定することができる。
上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては、上記手段1に記載のスローアウェイチップを備えたことを特徴とする切削工具がある。
従って、手段2の切削工具によると、切刃部の第1面とチップ本体の着座面とがなす角度を、20°よりも大きい角度に設定するとともに、切刃部の第2面と着座面とがなす角度を、第1面と着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定するなどしたスローアウェイチップを用いることにより、被削材の切削に好適な切削工具を得ることができる。
本実施形態の切削ホルダを示す平面図。 スローアウェイチップを示す斜視図。 スローアウェイチップを示す平面図。 スローアウェイチップを示す部分拡大平面図。 図3のA−A線断面図。 図4のB−B線断面図。 図4のC−C線断面図。 安定したカール形状の切屑の写真を示す説明図。 不安定なカール形状の切屑の写真を示す説明図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1に示される切削ホルダ11は、切削工具である自動旋盤(図示略)に取り付けた状態で、回転している被削材W1を切削するようになっている。なお、本実施形態の被削材W1は、ステンレス鋼からなっている。また、切削ホルダ11は、上下方向(図1に示すX方向)及び水平方向(図1に示すY方向)に移動可能となっている。切削ホルダ11は、角棒状をなし、先端部12の一側面(図1では前面)にスローアウェイチップ20を備えている。詳述すると、スローアウェイチップ20は、先端部12に形成された取付凹部13内に収容されている。そして、後述するネジ挿通孔27(図2,図3参照)にネジ28を挿通し、挿通したネジ28を取付凹部13の底部に設けられたネジ孔(図示略)に螺着させることにより、スローアウェイチップ20が切削ホルダ11に固定される。
図2〜図5に示されるように、スローアウェイチップ20を構成するチップ本体21は、超硬合金等の硬質材料を用いて形成され、平面視略菱形の略平板状をなしている。また、チップ本体21は、厚さ方向から見て4つの辺22,23,24,25を有している。さらに、チップ本体21は、1つの着座面31(図5では下面)、1つのすくい面32(図5では上面)、及び、4つの逃げ面33,34,35,36(図3では周面)を有している。着座面31は、切削ホルダ11に搭載される面(具体的には、取付凹部13の底面に接触する平坦面)である。すくい面32は、着座面31の反対側に位置するとともに、着座面31と平行に配置された面である。各逃げ面33〜36は、着座面31及びすくい面32に交差する面である。なお、逃げ面33と逃げ面34とがなす角度θ1(図3参照)、及び、逃げ面35と逃げ面36とがなす角度θ2(図3参照)は、本実施形態において125°に設定されている。また、逃げ面34と逃げ面35とがなす角度θ3(図3参照)、及び、逃げ面36と逃げ面33とがなす角度θ4(図3参照)は、本実施形態において55°に設定されている。なお、角度θ3,θ4は鋭角であることが好ましい。
図2〜図5に示されるように、チップ本体21の中央部には、すくい面32から突出する突出部26が設けられている。また、チップ本体21の中央部には、チップ本体21を厚さ方向に貫通するとともに、突出部26の先端面(図5では上面)及び着座面31にて開口するネジ挿通孔27が設けられている。そして、すくい面32と各逃げ面33〜36との境界部分には、それぞれ切刃部40が形成されている。また、各辺22〜25のうち2つの辺23,24が交わる頂点P1を含む部位は、切刃部40の一部を構成するノーズ部42であり、2つの辺22,25が交わる頂点P2を含む部位は、同じく切刃部40の一部を構成するノーズ部43である。なお、頂点P1,P2は、突出部26の先端面よりもやや低くなっている。また、切刃部40の端縁41は、頂点P1側(または頂点P2側)からチップ本体21の中央部側に行くに従って着座面31に徐々に近付く部位B1を有している。即ち、部位B1は、頂点P1,P2から離間するに従って端縁41が徐々に低くなる部位である。さらに、チップ本体21は、ネジ挿通孔27の中心軸線に対して点対称となっている。このため、一方のノーズ部42側にある切刃部40が磨耗した際に、スローアウェイチップ20を180°回転させてから再度切削ホルダ11に固定すれば、他方のノーズ部43側にある切刃部40を使用することができる。
ところで、切削ホルダ11を用いて被削材W1の切削を行う際には、被削材W1から発生した切屑W2(図1参照)を起因とした問題が生じることがある。即ち、排出した切屑W2が長くなると、切屑W2が切削ホルダ11や被削材W1に巻き付いてしまうため、作業を停止する頻度が高くなり、生産効率が低下するという問題がある。よって従来では、切屑W2を小さくカールさせて分断するために、すくい面32においてノーズ部42,43を構成する領域に隆起部(いわゆるブレーカ)を形成することがある。
しかしながら、切屑W2が隆起部に接触することによって、切屑W2の排出速度が低下して排出抵抗が大きくなるため、結果として被削材W1を切削する際の切削抵抗も増加してしまう。また、切削速度を高速(例えば80m/min)にするとともに、切削深さ(切込量)を大きく(例えば3.0mm)にした場合には、切刃部40と隆起部との間に切屑W2の溶着が発生するため、切屑W2を安定的にカール、分断させることができない。そこで本実施形態では、すくい面32においてノーズ部42,43を構成する領域を、排出抵抗を大きくするような隆起部を有しない領域としている。
次に、ノーズ部42側にある切刃部40の構造について説明する。なお、ノーズ部43側にある切刃部40の構造は、ノーズ部42側にある切刃部40の構造と同一であるため、詳細な説明を省略する。
図4,図6に示されるように、切刃部40においてノーズ部42に含まれる領域R1では、端縁41からすくい面32に向かって延びる部位が1つの面(本実施形態では第1面44)によって構成されている。なお、領域R1は、頂点P1からの距離が1mm以内となる領域である。第1面44は、端縁41に沿って延びる帯状の面である。第1面44において領域R1内に位置する部位は、端縁41(逃げ面35の外周縁)に接するとともにすくい面32の外周縁に接している。また、第1面44において領域R1内に位置する部位は、頂点P1から離間するに従って幅寸法が徐々に大きくなる部位である。
図4,図7に示されるように、切刃部40においてノーズ部42よりもチップ本体21の中央部寄りの領域R2では、端縁41からすくい面32に向かって延びる部位が、第1面44及び第2面45の2つの面からなっている。なお、領域R2は、頂点P1からの距離が1mmを超える領域である。第1面44において領域R2内に位置する部位は、端縁41に接するとともに第2面45の外周縁に接している。第2面45は、端縁41に沿って延びる帯状の面であり、第1面44の外周縁に接するとともにすくい面32の外周縁に接している。また、領域R2は、第1面44の幅寸法が、略一定の大きさに設定された部位B2を有している。詳述すると、部位B2における第1面44の幅寸法は、(各辺22〜25に接する内接円A1(図3参照)の直径寸法L1の4%の大きさ)±(内接円A1の直径寸法L1の1%の大きさ)に設定されている。なお本実施形態では、直径寸法L1が9.525mmに設定されているため、部位B2における第1面44の幅寸法は、0.29mm以上0.48mm以下(=9.525×0.04±9.525×0.01)となる。さらに、領域R2は、第2面45の幅寸法が、頂点P1から離間するに従って徐々に大きくなる部位B3を有している。
なお図6,図7に示されるように、逃げ面35と第1面44とがなす角度θ5は、本実施形態において58°に設定されている。よって、角度θ5は、被削材W1を切削しやすい鋭角となる。また、第1面44とすくい面32(及び着座面31)とがなす角度θ6は、本実施形態において25°に設定されている。さらに、第2面45とすくい面32(及び着座面31)とがなす角度θ7は、本実施形態において20°に設定されている。即ち、角度θ7は、角度θ6よりも5°小さく設定されている。なお、領域R2内において、第1面44と第2面45とがなす角度θ8は、175°(=(180°−θ6)+θ7)である。
次に、スローアウェイチップ20の使用方法を説明する。
まず、スローアウェイチップ20を切削ホルダ11に固定する。次に、被削材W1をX方向に移動させることにより、頂点P1を被削材W1の外周面に接触させる。さらに、切削ホルダ11をY方向に移動させ、回転軸C1を中心として回転する被削材W1の外周面にスローアウェイチップ20を押し付けることにより、被削材W1の外周部分を切削する(図1参照)。その結果、被削材W1から切屑W2が分離する。その後、分離した切屑W2は、切刃部40側に移動して、第1面44や第2面45に接触する。このとき、切屑W2は、第1面44や第2面45からの力を受けてカールし、排出される。
次に、スローアウェイチップの評価方法及びその結果を説明する。
まず、測定用サンプルを次のように準備した。本実施形態と同じスローアウェイチップ20を準備し、これを実施例とした。また、切刃部の端縁からすくい面に向かって延びる部位を1つの傾斜面のみによって構成したスローアウェイチップを準備し、これを比較例1〜3とした。具体的に言うと、傾斜面とすくい面(及び着座面)とがなす角度(スクイ角)を15°に設定したスローアウェイチップを準備し、これを比較例1とした。また、傾斜面とすくい面とがなす角度を20°に設定したスローアウェイチップを準備し、これを比較例2とした。さらに、傾斜面とすくい面とがなす角度を25°に設定したスローアウェイチップを準備し、これを比較例3とした。
次に、各測定用サンプル(実施例、比較例1〜3)を用いて被削材を切削した。具体的には、切削速度Vcを一定(80m/min)に設定した状態で、切込量ap(mm)を0.5mm、1.0mm、2.0mm、3.0mmに変更したり、送り量f(mm/rev)を0.03mm/rev、0.05mm/rev、0.08mm/revに変更したりしながら、被削材を切削した。そして、被削材から発生した切屑の形状が、安定したカール形状(図8参照)であるか、不安定なカール形状(図9参照)であるかを確認した。以下、実施例において切屑の形状を確認した結果を表1に併せて示す。また、比較例1〜3において切屑の形状を確認した結果を、表2〜4にそれぞれ示す。なお、切屑が安定したカール形状である場合は「○」と表示し、切屑が不安定なカール形状である場合は「×」と表示した。ここで、「不安定なカール形状」とは、切屑のカールが不規則になって絡んだ状態をいう。
その結果、比較例1(表2参照)では、切込量apが0.5mmであって送り量fが0.03mm/revである場合に、切屑が不安定なカール形状(×)となった。また、切込量apが3.0mmである場合は、送り量fが0.03mm/revまたは0.05mm/revであるときに、切屑が不安定なカール形状となった。さらに、切込量apが1.0mm及び2.0mmである場合は、送り量fの大きさに関係なく、切屑が不安定なカール形状となった。
また、比較例2(表3参照)では、切込量apが0.5mmまたは1.0mmであって、送り量fが0.03mm/revである場合に、切屑が不安定なカール形状となった。
一方、実施例(表1参照)及び比較例3(表4参照)では、全ての場合において、切屑が安定したカール形状(○)となった。ゆえに、切刃部の端縁からすくい面に向かって延びる部位の少なくとも一部において、傾斜面とすくい面(及び着座面)とがなす角度を25°に設定すれば、切削ホルダや被削材に対する切屑の巻き付きを防止できることが証明された。
しかしながら、比較例3では、被削材の切削が進むにつれて、切刃部に強度不足による欠損が発生した。一方、実施例では、被削材の切削を長時間行ったとしても、切刃部に何ら欠損は生じなかった。ゆえに、切刃部の端縁からすくい面に向かって延びる部位を、第1面44及び第2面45の2つの面で構成し、第1面44とすくい面32とがなす角度θ6を25°に設定するとともに、第2面45とすくい面32とがなす角度θ7を20°に設定すれば、切刃部の強度低下を解消しつつ、安定したカール形状の切屑を得ることができる。
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態のスローアウェイチップ20では、切刃部40の第1面44とチップ本体21のすくい面32(及び着座面31)とがなす角度θ6が、20°よりも大きい角度である25°に設定されている。しかも本実施形態では、逃げ面35と第1面44とがなす角度θ5が鋭角(58°)に設定されている。よって、角度θ6を20°以下にする場合に比べて切刃部40が鋭利になるため、切刃部40の切れ味を良くすることができる。その結果、切削時における切削抵抗が低減され、スローアウェイチップ20を被削材W1の外周面に強く押し付けなくても切削が可能となるため、チップ本体21から被削材W1に加わる力を小さくすることができる。ゆえに、切削時において被削材W1に撓みや振動が発生しにくくなるため、被削材W1から形成される製品の寸法精度が向上する。
しかも、切刃部40の第2面45と着座面31とがなす角度θ7が、角度θ6よりも3°以上小さい20°に設定され、第1面44と第2面45とが段差を介して接続されている。このため、角度θ6を25°に設定することで切刃部40が鋭利になったとしても、角度θ7を20°に設定することで切刃部40の底部が肉厚になるため、切刃部40を補強することができる。従って、切削条件に殆ど関係なく、切刃部40の強度を確保しつつ、切削抵抗を低減させることができる。
(2)本実施形態では、角度θ6を25°に設定するとともに、角度θ7を20°に設定することにより、切削条件に殆ど関係なく、被削材W1から発生する切屑W2が安定したカール形状(図8参照)となるため、切屑W2が切削ホルダ11や被削材W1に巻き付きにくくなる。その結果、切屑W2の巻き付きに起因する作業停止を防止することができる。
(3)被削材W1に対する切込量(即ち、被削材W1に対するスローアウェイチップ20の食い込み量)が例えば1mm未満である場合、発生する切屑W2の幅が小さいため、ノーズ部42の頂点P1近傍での切屑W2の移動速度と、頂点P1から最も離れた位置での切屑W2の移動速度との差が小さい。このため、カールした切屑W2を安定して得ることは、切屑W2の移動方向等に影響されやすいために困難である。そこで本実施形態では、頂点P1からの距離が1mm以内となる領域R1において、切刃部40の端縁41からすくい面32に向かって延びる部位を第1面44のみによって構成し、第1面44と着座面31とがなす角度θ6を20°よりも大きい角度である25°に設定している。この場合、切屑W2は、すくい面32→第1面44の順番に案内されるのに伴って変形するため、切屑W2を確実にカールさせることができる。
一方、被削材W1に対する切込量が例えば1mmを超えると、発生する切屑W2の幅が大きくなるため、頂点P1近傍での切屑W2の移動速度と、頂点P1から最も離れた位置での切屑W2の移動速度との差が大きくなる。このため、切屑W2は、移動するのに伴って自然とカールし始める。ゆえに、頂点P1からの距離が1mmを超える領域R2においては、切屑W2をカールさせることよりも、切削抵抗の低減を図ることが好ましい。そこで本実施形態では、領域R2において、端縁41からすくい面32に向かって延びる部位を第1面44及び第2面45によって構成し、第2面45と着座面31とがなす角度θ7を20°に設定している。この場合、切屑W2は、すくい面32→第2面45→第1面44の順番に案内されるのに伴って変形するため、切屑W2を少しずつカールするようになる。即ち、切刃部40の傾斜面の角度変化が緩やかになることによって、切削時における急激な負荷の上昇を抑えることができるため、切削抵抗の低減を実現しやすくなる。
(4)特開平8−52604号公報には、ノーズ部の所定部位から両側に広がる壁を設けることにより、軽切削(切込量や送り量が小さい切削)の際に発生する薄い切屑をスローアウェイチップ(切削用インサート)から遠ざけるようにして確実に排出する技術が記載されている。しかしながら、重切削(切込量や送り量が大きい切削)を行う際においては、発生する切屑が肉厚で曲がりにくいため、壁に接触しにくい。この場合、壁の機能を十分に発揮させることができないため、切屑を確実に排出させることが困難である。一方、本実施形態では、軽切削であっても重切削であっても、切屑W2は第1面44や第2面45に案内されて排出されるため、切屑W2を確実に排出させることができる。
(5)特開2000−153401号公報には、ノーズ部から離間するに従って切刃部を低くすることにより、切削抵抗を低減させるとともに、チップ本体の上面に凹部や凸部を形成することにより、切屑をカールさせる技術が記載されている。しかしながら、切削深さ(切込量)の大小によって、切屑は凹部及び凸部のどちらかに接触する。即ち、切込量に応じて切屑の形状が大きく変わってしまうため、安定した切屑の排出を行うことが困難である。一方、本実施形態では、軽切削であっても重切削であっても、切屑W2は、略同じ向きの傾斜面(第1面44や第2面45)に案内されてカールするため、切込量に応じて切屑W2の形状が大きく変わることはない。よって、安定した切屑W2の排出を行うことができる。
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、チップ本体21が、平面視略菱形の略平板状をなしていた。しかし、チップ本体21は、平面視略平行四辺形、平面視略三角形、平面視略五角形の略平板状などの他の形状であってもよい。
・上記実施形態の領域R2では、端縁41からすくい面32に向かって延びる部位が、第1面44及び第2面45の2つの面からなっていたが、第1面44及び第2面45を含む3つ以上の面からなっていてもよい。
・上記実施形態では、領域R1が、頂点P1からの距離が1mm以内となる領域となっていたが、領域R1の範囲を適宜変更してもよい。
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1)平面視多角形の略平板状をなし、切削ホルダに搭載される着座面と、前記着座面の反対側に位置するすくい面と、前記着座面及び前記すくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備え、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分に切刃部が形成されたスローアウェイチップであって、前記チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有し、前記複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、前記切刃部の一部を構成するノーズ部であり、前記切刃部において前記ノーズ部に含まれる領域では、前記切刃部の端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記端縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第1面によって構成され、前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面と、前記第1面の外周縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第2面とを含む複数の面によって構成され、前記第1面の幅寸法が、略一定の大きさに設定され、かつ0.5mm以上に設定された部位を有し、前記第1面と前記着座面とがなす角度が、20°よりも大きい角度に設定されるとともに、前記第2面と前記着座面とがなす角度が、前記第1面と前記着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定されることを特徴とするスローアウェイチップ。
(2)平面視多角形の略平板状をなし、切削ホルダに搭載される着座面と、前記着座面の反対側に位置するすくい面と、前記着座面及び前記すくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備え、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分に切刃部が形成されたスローアウェイチップであって、前記チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有し、前記複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、前記切刃部の一部を構成するノーズ部であり、前記切刃部において前記ノーズ部に含まれる領域では、前記切刃部の端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記端縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第1面によって構成され、前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面と、前記第1面の外周縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第2面とを含む複数の面によって構成され、前記第1面と前記着座面とがなす角度が、20°よりも大きくかつ25°以下に設定されるとともに、前記第2面と前記着座面とがなす角度が、15°よりも大きくかつ20°以下に設定されることを特徴とするスローアウェイチップ。
(3)平面視多角形の略平板状をなし、切削ホルダに搭載される着座面と、前記着座面の反対側に位置するすくい面と、前記着座面及び前記すくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備え、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分に切刃部が形成されたスローアウェイチップであって、前記チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有し、前記複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、前記切刃部の一部を構成するノーズ部であり、前記切刃部において前記ノーズ部に含まれる領域では、前記切刃部の端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記端縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第1面によって構成され、前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面と、前記第1面の外周縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第2面とを含む複数の面によって構成され、前記第1面と前記着座面とがなす角度が、20°よりも大きい角度に設定されるとともに、前記第2面と前記着座面とがなす角度が、前記第1面と前記着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定され、切削速度を80m/min、切込量を0.5mm以上3.0mm以下、送り量を0.03mm/rev以上0.08mm/rev以下に設定した状態で、被削材の切削を行うことを特徴とするスローアウェイチップ。
11…切削ホルダ
20…スローアウェイチップ
21…チップ本体
22,23,24,25…辺
31…着座面
32…すくい面
33,34,35,36…逃げ面
40…切刃部
41…切刃部の端縁
42,43…ノーズ部
44…面としての第1面
45…面としての第2面
A1…内接円
B1…頂点側からチップ本体中央部側に行くに従って着座面に徐々に近付く部位
B2…第1面の幅寸法が(内接円の直径寸法の2%以上10%以下の大きさ)±(内接円の直径寸法の1%の大きさ)に設定された部位
B3…第2面の幅寸法が頂点から離間するに従って徐々に大きくなる部位
L1…直径寸法
P1,P2…頂点
R1…切刃部においてノーズ部に含まれる領域
R2…切刃部においてノーズ部よりもチップ本体中央部寄りの領域
θ6…第1面と着座面とがなす角度
θ7…第2面と着座面とがなす角度

Claims (7)

  1. 平面視多角形の略平板状をなし、切削ホルダに搭載される着座面と、前記着座面の反対側に位置するすくい面と、前記着座面及び前記すくい面に交差する複数の逃げ面とを有するチップ本体を備え、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分に切刃部が形成されたスローアウェイチップであって、
    前記チップ本体は、厚さ方向から見て複数の辺を有し、前記複数の辺のうち2つの辺が交わる頂点を含む部位は、前記切刃部の一部を構成するノーズ部であり、
    前記切刃部において前記ノーズ部に含まれる領域では、前記切刃部の端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記端縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第1面によって構成され、
    前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面と、前記第1面の外周縁に接するとともに前記端縁に沿って延びる帯状の第2面とを含む複数の面によって構成され、
    前記第1面と前記着座面とがなす角度が、20°よりも大きい角度に設定されるとともに、
    前記第2面と前記着座面とがなす角度が、前記第1面と前記着座面とがなす角度よりも3°以上小さく設定される
    ことを特徴とするスローアウェイチップ。
  2. 前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域では、前記端縁から前記すくい面に向かって延びる部位が、前記第1面及び前記第2面の2つの面からな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. 前記切刃部において前記ノーズ部よりも前記チップ本体中央部寄りの領域は、前記第1面の幅寸法が、(前記複数の辺に接する内接円の直径寸法の2%以上10%以下の大きさ)±(前記内接円の直径寸法の1%の大きさ)に設定された部位を有していることを特徴とする請求項1または2に記載のスローアウェイチップ。
  4. 前記第2面の幅寸法が、前記頂点から離間するに従って徐々に大きくなる部位を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスローアウェイチップ。
  5. 前記すくい面において前記ノーズ部を構成する領域は、隆起部を有しないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスローアウェイチップ。
  6. 前記切刃部の端縁は、前記頂点側から前記チップ本体中央部側に行くに従って前記着座面に徐々に近付く部位を有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のスローアウェイチップ。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のスローアウェイチップを備えたことを特徴とする切削工具。
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