JP5453702B2 - 刃先交換式チップ及びスローアウェイ式カッタ - Google Patents

Description

この発明は、切削工具の切れ刃として利用する刃先交換式チップ、詳しくは、焼結されたチップであって、焼結時の焼結皿による支持安定性を高めた刃先交換式チップとそれを用いたスローアウェイ式カッタに関する。

フライスカッタ用刃先交換式チップの従来例として、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。また、焼結時の反り、歪の抑制策を施した刃先交換式チップが下記特許文献２，３に開示されている。

特開平０８−５７７０９号公報 特開平０９−６６４０５号公報 特公平１−３８６０２号公報

特許文献１に開示された刃先交換式チップは、上下面を共にすくい面として利用する両面使用型であって、上下面の中央部に刃先よりも位置を高くした平面の保持面（使用時にチップ座の座底面に着座させる面であり、中央陸部などとも称される）を有している。

この特許文献１の刃先交換式チップは、粉末の成形体を、カーボンなどで形成された耐熱性焼結皿に上下面の一方を下にして載せ、この状態で焼結皿と共に焼結炉に導入して焼結する方法が採られている。ところが、保持面を焼結皿で直接支えるこの方法では、焼結皿に対する接触部と非接触部の加熱条件に差が生じて焼結時にチップに反りが生じやすく、焼結皿との反応で生じる異物が保持面に付着することもある。

それが原因で使用時の着座安定性が悪くなると、切削加工時に刃振れなどの問題が起こる。そこで、切削性能に悪影響が出ないようにするために、焼結後に保持面を仕上げ研摩して精度を確保しているが、この方法は、工程増によるチップのコスト上昇が避けられない。

これに対し、特許文献２のチップは、上下面に３個以上の突起を均等配置にして設けており、その突起を焼結皿で受けて焼結を行なう。この方法によれば、焼結時に保持面が焼結皿の支持面から浮き上がる。そのために、チップの表面のほぼ全域が平均的に加熱されて焼結時の反りが抑制されるが、チップの上下面に設ける突起が支持面に対して点接触する微小な半球状突起であるので、焼結皿による支持安定性を高めるのが難しい。

また、フライス用チップの中には、上面と下面を共通の面として構成して両面の使用を可能にし、なおかつ、切れ刃の位置を保持面の位置よりも高くしたものがある。この形態のチップは、特許文献２の突起を設けると、切れ刃よりも保持面が落ち込んでいる分突起の高さを高くする必要があり、突起の強度確保が難しくなる。

加えて、保持面上に突起が設置されることになるため、カッタボディに形成されるチップ座を突起との干渉が回避される特殊形状の座にする必要があり、チップ座の加工性の悪化なども避けられなくなる。

さらに、特許文献３に開示されたチップは、コーナ部にチップの厚み方向に突出する平坦部を形成し、平坦部間の上下面の稜線部を凹状の傾斜面となしており、焼結時のチップを平坦部で支えることができる。しかしながら、このチップは、コーナ部を平坦にしたことでコーナ部の切れ刃に正のすくい角を付与したり、チップブレーカを付けたりすることができず、切削機能が犠牲になる。

この発明は、チップの切削機能を犠牲にすることなく上面または下面を下にして焼結皿に載せたときにチップのほぼ全域を焼結皿から浮かせることを可能にして焼結時の反りや歪を支持用の突起を設けずに抑制可能となすことを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、上下面と側面の交差稜で形成される切れ刃を有し、さらに、その切れ刃よりも位置の低いフラットな保持面を上下面の中央部に有して前記切れ刃から保持面へはすくい面が形成された、基本形状が多角形の焼結された刃先交換式チップを、
前記上下面の切れ刃に、隣り合うコーナの一方から他方に至る主切れ刃と、その主切れ刃よりも位置を高くしてチップの各コーナ部に配置されるサラエ刃が含まれており、
前記主切れ刃に側面に対して鈍角をなすネガランドが、前記サラエ刃に側面に対して９０°の角度で交わるフラットランドがそれぞれ付与され、そのネガランド及びフラットランドに前記すくい面が連なるものにした。

この刃先交換式チップの前記ネガランドのネガランド角αは、−５°〜−３０°（−５°＜α＜−３０°）が適している。

前記主切れ刃は、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の両端から長手方向中央に向って漸増する方向に傾斜した刃が好ましい。ただし、その刃は一端から他端側に向って同一方向に傾斜する刃にしてもよい。

また、前記サラエ刃は、チップの平面視においてチップのコーナ角の２等分線に対して直交する直線の切れ刃又は直線に近似した曲線の切れ刃として構成されることがある。この発明のチップのサラエ刃もそのように構成されたものが好ましい。

この発明は、上述したこの発明の刃先交換式チップを、カッタボディの先端外周に形成されたチップ座に着脱自在に装着して構成されるスローアウェイ式カッタも併せて提供する。

この発明の刃先交換式チップは、サラエ刃に付与したフラットランドがチップの上面の中で最も位置の高くなった場所（チップの下面側では最も位置の低くなった場所）にある。サラエ刃は２箇所以上存在するチップの各コーナ部に設けてあり、従って、各サラエ刃のフラットランドを支持面にして焼結時のチップを支持することができる。

このときの支持は、下面の中で最も位置の低いサラエ刃のフラットランドを焼結皿で支えるので、切れ刃に取り囲まれた下側の保持面が焼結皿から浮き上がる。そのために、焼結時にチップの表面のほぼ全域が平均的に加熱され、焼結時の反りや歪が抑制される。

このように、この発明では、サラエ刃の位置を上面側では最も高く（下面側では最も低く）し、そのサラエ刃に沿って設けるランドをフラットランドとすることで、焼結時のチップの支持をそのフラットランドで行えるようにしたので、保持面の位置が切れ刃よりも低いチップの焼結時の変形、歪の抑制を上下面に突起を設けずに行うことができ、突起設置に伴う突起の強度確保の問題や、カッタボディに形成されるチップ座の加工性悪化の問題が起こらない。

また、サラエ刃に付与したフラットランドを焼結時のチップ支持面として使用するので、主切れ刃に正のすくい角を付与することや主切れ刃とサラエ刃に沿ってブレーカ溝を形成することが可能であり、切れ刃の切削機能を犠牲にすることがない。

さらに、フラットランドは焼結皿に面接触し、しかも上下面の最外周に位置するため、そのフラットランドによるチップの支持が、上記特許文献２の突起による支持に比べて安定し、焼結時の変形、歪の抑制効果がより高まる。

なお、上記において好ましいとした構成の作用、効果は発明を実施するための形態の項で説明する。

この発明の刃先交換式チップの一例を示す斜視図 図１の刃先交換式チップの平面図 図１の刃先交換式チップの側面図 図２のIV−IV線に沿った位置の拡大断面図 図２のＶ−Ｖ線に沿った位置の拡大断面図 この発明の刃先交換式チップを使用したスローアウェイ式カッタの一例を示す部分破断側面図 主切れ刃を一端から他端に向って同一方向に傾斜させた刃先交換式チップの側面図

以下、添付図面の図１〜図６に基づいて、この発明の刃先交換式チップとスローアウェイ式カッタの実施の形態を説明する。図１〜図５に示した刃先交換式チップ１（以下では単にチップと言う）は、正方形を基本形状とする正面フライスカッタ用のチップであって、焼結して製造されており、上面２と下面３の４コーナをそれぞれ切削に利用する。

上面２と下面３は共通の面として構成されており、全体を裏返すと上面が下面になり、下面が上面になる。それらの面の中央部に、カッタボディに形成されたチップ座の座底面で支持するフラットな保持面５が形成されている。中央の取り付け穴６を取り巻くように設けられたその保持面５は、切れ刃７よりも高さが低くなっている。

切れ刃７は、コーナ間に位置する主切れ刃７ａとコーナ部に配置されたサラエ刃（副切れ刃）７ｂとで構成されている。主切れ刃７ａは、チップ１の平面視では直線をなし（図２参照）、チップ１の側面視では、サラエ刃７ｂよりもその位置が低くなる刃として構成されている。これにより、サラエ刃７ｂの位置が上面２の中で最も高く（下面３の中で最も低く）なる。

これ等の刃のうち、主切れ刃７ａには、刃先強化用のネガランド８が付与され、また、サラエ刃７ｂには、焼結時のチップを支持する機能と刃先の強化機能を併せ持つフラットランド９が付与されている。

さらに、主切れ刃７ａに付されたネガランド８と保持面５との間、及びサラエ刃７ｂに付されたフラットランド９と保持面５との間に、側面４に対して鋭角をなす方向に傾斜したすくい面１０がネガランド８及びフラットランド９に連なって設けられている。そのすくい面１０は、切れ刃７のすくい角を正にして切れ味を向上させ、切屑の流出も円滑にする。

ネガランド８は、側面４に対して鈍角に交わるランドである。このネガランド８の図５に示したネガランド角αは、負の角度が小さくなるにつれて切れ刃の切れ味がよくなる一方、切れ刃の強度が低下する。従って、切れ味と刃先強化能のバランスを考えた場合、−５°〜−３０°程度が適当である。

フラットランド９は、側面４に対して９０°の角度で交わるランドである（図４参照）。このフラットランド９を付与したサラエ刃７ｂが上面２の最上部（下面３の最下部）に位置しており、各コーナ部のサラエ刃７ｂのフラットランド９が全てチップの厚み方向と直交する面であるため、各コーナ部のフラットランド９を支持面にしてチップ１を上下面２，３が焼結皿の支持面ｓｆ（図３参照）と平行になる状態に焼結皿で支持することができる。

そのフラットランド９による支持がなされた状態では、図３に示すように、主切れ刃７ａやフラットランド９の内側にある下側の保持面５が焼結皿の支持面ｓｆから浮き上がる。そのために、焼結時にチップ１の表面のほぼ全域が平均的に加熱され、不均一加熱によるチップの反りや歪が抑制される。

この発明のチップは、フラットランド９が焼結皿に面接触する。そのために、前掲の特許文献２の突起に比べて支持安定性が高まり、このことも、焼結時の変形、歪の抑制に有効に寄与し、保持面５の着座安定性を、その面の研摩仕上げをせずに高めるのに役立つ。

なお、主切れ刃７ａの位置をサラエ刃７ｂよりも低くすることで、フラットランド９でチップを支えたときに、焼結皿とチップの下側の保持面との間にできる隙間を外部に開放させることができる。

例示のチップ１は、その目的を達成するために、主切れ刃７ａを、その刃の両端から長手方向中央に向って次第に位置が低くなる方向（チップ厚み方向の落ち込み量が漸増する方向）に傾斜させており、主切れ刃７ａとサラエ刃７ｂとの境界部や主切れ刃の長手途中に強度低下などの原因になる段差を生じさせずに済む。ただし、主切れ刃７ａの形状はこれに限定されるものではなく、図７に示すように、その刃の一端から他端側に向って刃の位置が全体的に次第に低くなる方向に傾斜した形状であってもよい。

また、サラエ刃７ｂに付与したフラットランド９を焼結時のチップ支持面として使用するので、主切れ刃７ａとサラエ刃７ｂに正のすくい角を付与することやそれらの刃に沿ってブレーカ溝を形成することが可能であり、切れ刃の切削機能を犠牲にすることがない。

サラエ刃７ｂは、加工精度の面ではチップの平面視において直線をなす切れ刃が好ましい。また、その刃をコーナ角の２等分線ＣＬを基準にして対称形状をなす刃にすればチップの勝手違いをなくして右回転させるカッタと左回転させるカッタの両方に同じチップを使用することができるが、これらのことは必須の要件にはならない。

そのサラエ刃７ｂは直線に近似した曲線の切れ刃であっても構わないし、コーナ角の２等分線ＣＬに対して非称形状をなす刃であっても構わない。

サラエ刃７ｂに付与したフラットランド９の幅ｗは、その幅ｗが大きくなるほど焼結時のチップの支持安定性が高まるが、そのフラットランドの幅ｗが過大になると、サラエ刃７ｂの切削機能に悪影響がでる虞があるので、０．５ｍｍ以下に設定するのが好ましい。

なお、基本形状が正方形のチップは片面で４コーナの使用が可能であり、経済性に優れるが、この発明は、基本形状が三角形のチップにも適用することができる。

図６は、この発明のチップ１を使用したスローアウェイ式カッタの一例である。例示のスローアウェイ式カッタ２０は正面フライスカッタであり、カッタボディ（本体）２１の先端外周にこの発明のチップ１を装着して構成されている。カッタボディ２１には、周方向に所定の間隔をあけてチップ座２２とそのチップ座２２に沿った切屑ポケット２３を設けてあり、カッタボディの先端外周に周方向に間隔をあけて形成された各チップ座２２に、それぞれチップ１がクランプねじ２４で固定して着脱自在に装着されている。

上の説明は、正面フライスカッタ用のチップを例に挙げて行ったが、例えば、三角形を基本形状とするチップの各コーナ部にサラエ刃７ｂを設けたチップは、旋削用としても使用することができる。

１ 刃先交換式チップ
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 保持面
６ 取り付け穴
７ 切れ刃
７ａ 主切れ刃
７ｂ サラエ刃
８ ネガランド
９ フラットランド
１０ すくい面
２０ スローアウェイ式カッタ
２１ カッタボディ
２２ チップ座
２３ 切屑ポケット
２４ クランプねじ
α ネガランド角
ｓｆ 焼結皿の支持面
ＣＬ コーナ角の２等分線
ｗ フラットランドの幅

Claims (6)

1. 上下面（２，３）と側面（４）の交差稜で形成される切れ刃（７）を有し、さらに、その切れ刃（７）よりも位置の低いフラットな保持面（５）を上下面（２、３）の中央部に有して前記切れ刃（７）から前記保持面（５）へはすくい面（１０）が形成された基本形状が多角形の焼結された刃先交換式チップであって、
   前記切れ刃（７）に、隣り合うコーナの一方から他方に至る主切れ刃（７ａ）と、その主切れ刃（７ａ）よりも位置を高くしてチップのコーナ部に配置されるサラエ刃（７ｂ）が含まれており、
   前記上下面の主切れ刃（７ａ）に、側面（４）に対して鈍角をなすネガランド（８）が、前記サラエ刃（７ｂ）に、側面（４）に対して９０°の角度で交わるフラットランド（９）がそれぞれ付与され、そのネガランド（８）及びフラットランド（９）に連なるように前記すくい面（１０）が形成された刃先交換式チップ。
2. 前記ネガランド（８）のネガランド角（α）が、−５°＜α＜−３０°の条件を満たすように設定された請求項１に記載の刃先交換式チップ。
3. 前記主切れ刃（７ａ）が、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の両端から長手方向中央に向って漸増する方向に傾斜している請求項１又は２に記載の刃先交換式チップ。
4. 前記主切れ刃（７ａ）が、その刃のチップ厚み方向落ち込み量がその刃の一端から他端に向って漸増する方向に傾斜している請求項１又は２に記載の刃先交換式チップ。
5. 前記サラエ刃（７ｂ）が、チップの平面視においてチップのコーナ角の２等分線（ＣＬ）に対して直交する直線の切れ刃又は直線に近似した曲線の切れ刃として構成された請求項１〜４のいずれかに記載の刃先交換式チップ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の刃先交換式チップ（１）を、カッタボディ（２１）の先端外周に形成されたチップ座（２２）に着脱自在に装着して構成されるスローアウェイ式カッタ。

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