JP6038594B2 - 突っ切り加工用工具 - Google Patents

Description

この発明は、突っ切り加工に利用する工具、より詳しくは、前切れ刃角の付された切れ刃を備えていながら切屑の流出が工具長手方向（反突っ切り方向）にコントロールされるようにした突っ切り加工用工具に関する。

周知の突っ切り加工用工具として、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。
その特許文献１に記載された突っ切り加工用工具は、切れ刃に前切れ刃角の付与された勝手付の切削インサートであって、前切れ刃角の影響によって切削インサートに加わる切削反力の偏りを、切れ刃を傾けることによって補正するようにしている。

なお、前切れ刃角の付与された突っ切り加工用工具は、前切れ刃角０°の工具を用いてなされる突っ切り加工で問題となるワークのいわゆるへそ残り対策として有効な工具であることが知られている。

前切れ刃角０°の工具を用いてなされる突っ切り加工ではワークの一部がまだ切り残されている状態のときにワークがちぎれるように分断されて切り落とされる側の加工面の中心にへそ（未加工の凸部）が残り易い。これに対し、前切れ刃角の付与された突っ切り加工用工具は、最先端のコーナによる切削を後退した側のコーナによる切削に先行させることでワークが分断される前にへそとして残る箇所を切断することができ、へそ残りを小さくすることができる。

特許第２７６８９３９号公報

前切れ刃角の付与された突っ切り加工用工具は、上述したようにワークのへそ残り対策として有効なものであるが、切れ刃が突っ切り方向と垂直な線に対して傾斜しているため、切屑がワークの加工済みの面に向けて流出する難点がある。

突っ切り加工や溝入れ加工で加工時に生成される切屑は、通常、切れ刃に対して垂直な方向に流出する。そのため、前切れ刃角の付与された突っ切り用工具による加工では、切屑が切れ刃の最先端側コーナによって加工され加工された側の面に向って流出し、加工済みの面（ワークの一部が切り落とされる前の溝面）を傷付ける問題が発生しやすい。

この発明は、前切れ刃角の付された切れ刃を備える突っ切り加工用工具を改善の対象にして、加工面の切屑による傷つきの懸念を減少させるために、切屑の流出が工具長手方向にコントロールされるようにする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、切れ刃に前切れ刃角の付された突っ切り加工用工具を以下の通りに構成した。即ち、上面の形状が幅方向中心基準で左右非対称をなし、工具の最先端に位置する第１コーナ側のすくい面のすくい角をθｂ、第１コーナよりも突っ切り方向に後退した位置にある第２コーナ側のすくい面のすくい角をθｃとしたとき、θｂ＞θｃが成立するものにした。なお、ここで言うすくい角は、工具軸と平行な線に沿った断面におけるすくい角０°のすくい面からの角度である（以下も同様）。

かかる突っ切り加工用工具は、第１コーナ側にある第１ブレーカ突起の幅をＦＬ１、第２コーナ側にある第２ブレーカ突起の幅をＦＬ２としたとき、ＦＬ１＜ＦＬ２が併せて成立するものにするとよりよい効果を期待できて好ましい。

また、前記第１コーナ側のすくい角θｂと第２コーナ側のすくい角θｃについて２°以上の角度差をつけると角度差による矯正効果が明確に現われて好ましい。

このほか、上面の形状を、工具の幅方向中央部におけるすくい面のすくい角θａを、前記第１コーナ側のすくい角θｂ及び第２コーナ側のすくい角θｃよりも大に設定し、さらに、すくい面の工具軸方向後方にブレーカ突起を配置した形状にするのも好ましい。

この発明の突っ切り加工用工具は、上面形状を幅方向中心基準で左右非対称にすることで第１コーナ側と第２コーナ側における切屑の流出速度に差を生じさせ、その流出速度の差を利用して切屑の流出方向を矯正する。

切屑の流出速度は、すくい角が大きい側、或いは、先端両側のブレーカ突起の幅が狭い側で速くなる。すくい角が大きい側や先端両側のブレーカ突起の幅が狭い側は、すくい角が小さい側やブレーカ突起の幅が広い側に比べて切屑の擦過抵抗が小さく抑えられるからである。

これにより、切れ刃の第１コーナ側に向おうとする切屑の流れが矯正され、切屑が工具の軸方向を指向するようになる。そのために、加工済みの面に向って切屑が流出することが抑制される。

また、工具の軸方向に向って流れる切屑は、すくい面の後方にブレーカ突起を配置することでそのブレーカ突起を利用して良好にカールさせて分断することができる。その分断処理によって切屑が長く延び出すことが抑制され、切屑の排出が安定する。そのために、生成された切屑が加工済みの面に突き当たることが減少し、加工済みの面が切屑によって傷つけられる不具合が減少する。

この発明の突っ切り加工用工具の一例を示す平面図 図１の突っ切り加工用工具の側面図 図１の突っ切り加工用工具の正面図 図１の突っ切り加工用工具の要部の拡大正面断面図 図１の突っ切り加工用工具の先端側の上面の詳細を示す斜視図 図５の線Ａ（点線）に沿った断面と、線Ｂ（実線）に沿った断面と、線Ｃ（一点鎖線）に沿った断面を重ねた図 図１の突っ切り加工用工具の先端の拡大平面図 図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図 図７のＥ−Ｅ線に沿った断面図 図７のＦ−Ｆ線に沿った断面図

以下、添付図面の図１〜図１０に基づいて、この発明の突っ切り加工用工具の実施の形態を説明する。例示の突っ切り加工用工具１は、ホルダ（図示せず）に着脱自在に装着して使用する刃先交換式切削インサートとして構成されたものである。その工具１の軸方向両端には、切れ刃２が設けられている。その工具１の軸方向両端の切れ刃２と、切削に関与する部分の上面３の形状はほぼ同一であるので、以下の説明は一端側の構成についてのみ行う。

上面３には、すくい面４と各々が傾斜角３０°のブレーカ面を有する第１〜第３のブレーカ突起５〜７が設けられている。

図示の突っ切り加工用工具１は、前掲の特許文献１が開示しているようなホルダ、即ち、工具の上面３のＶ溝８（図１、図３、図４、図６参照）とＶ字嵌合する上顎と、工具の下面のＶ溝９（図３参照）とＶ字嵌合する下顎を有し、その上顎と下顎間に突っ切り加工用工具１を挿入してボルト等により上顎部から圧力をかけて保持するタイプのホルダに装着して使用される。

この突っ切り加工用工具１の切れ刃２には図１、図７に示した前切れ刃角κが付されており、その切れ刃２の一端の第１コーナｃ１が工具の最先端に位置し、他端の第２コーナｃ２は、第１コーナｃ１から工具軸方向に後退した位置にある。

切れ刃２は、各部の高さ位置が同じになっている。その切れ刃に沿って上面３にすくい面４が設けられ、さらに、第１コーナｃ１側と第２コーナｃ２側の各側面に沿って上面に第１ブレーカ突起５と第２ブレーカ突起６がそれぞれ設けられ、なおかつ、すくい面４の工具軸方向後方に小突起と斜面を組み合わせた第３ブレーカ突起７が設けられている。

すくい面４は、第１ブレーカ突起５と第２ブレーカ突起６間にある部分が切れ刃２の位置から下方に落ち込んでいる。例示の工具については、図８に示すように、その落ち込み量ｄの最大部が第２コーナｃ２側に偏っている。

また、すくい面４の切れ刃２の位置から落ち込んだ領域のすくい角は、第１コーナ側のすくい角θｂ、第２コーナ側のすくい角θｃ（図６、図１０参照）に関し、θｂ＞θｃが成立する値に設定されている。

第１コーナｃ１側のすくい角θｂ、切れ刃中央部のすくい角θａ、第２コーナｃ２側のすくい角θｃは、θａ＞θｂ＞θｃの関係にある。これらのすくい角は、以下の範囲が適当であった。
θａ＝２０°〜４０°
θｂ＝１２°〜２４°
θｃ＝６°〜１８°

第１コーナｃ１側のすくい角θｂと第２コーナｃ２側のすくい角θｃの値は、刃幅方向に変動し得るが、すくい角θｂは、第１コーナｃ１側の切れ刃端部から、また、すくい角θｃは、第２コーナｃ２側の切れ刃２の端部からそれぞれ刃幅Ｗの２５％の位置における値で規定するのが望ましい。

すくい角θｂとθｃを切れ刃の端部、すなわちコーナ部の近くで規定すると、切りくず流出方向を強く矯正したい場合にθｂとθｃの差異が大となるようθｂを大きくすることにより、元々欠損が生じやすいコーナ近傍のすくい角を大きく設定することとなる。このため、刃先欠損の懸念が増大する。また規定箇所が刃幅の中央に寄り過ぎると、θｂとθｃの差異を大きくしても切屑の流れに対するすくい角の影響が小さくなるので、切り屑流出方向を矯正する効果が出にくい。このため、切れ刃２の端部から刃幅Ｗ（図１参照）の２５％の位置で規定するのが望ましい。

なお、例示の工具は、図１、図７に示した前切れ刃角κを５°、図６に示したすくい角θａを３０°、θｂを１８°、θｃを１２°に設定したが、θｂ、θｃの値は、前切れ刃角κの大きさや、第１、第２ブレーカ突起５、６の有無、大きさなどによってその適正値が変動する。前切れ刃角κは、ワークのへそ残り量の低減効果を考えると５°〜１５°程度が適当と考えられる。また、両側部（第１、第２ブレーカ突起５、６と切れ刃２との間）におけるすくい面４のすくい角は共に０°に設定したが、この角度も０°に限定されない。

第１ブレーカ突起５と第２ブレーカ突起６は、図８に示した幅｛すくい角０°のすくい面（ランド）と連なった先端部の幅｝ＦＬ１とＦＬ２を、ＦＬ１＜ＦＬ２に設定している。

このブレーカ幅の違いにより、第２コーナｃ２側では第１コーナｃ１側に比べて切屑の流出抵抗が大きくなる。これによっても流出する切屑の両側部に速度差が生じ（第２コーナｃ２側で流出速度が遅くなる）、その速度差がすくい角の違いによって生じる流出速度差と合算されて切屑流出方向の矯正効果がより高められる。

なお、図８における第１ブレーカ突起５の幅ＦＬ１、第２ブレーカ突起６の幅ＦＬ２、第１ブレーカ突起５側の斜面４ａの幅Ｗ１、第２ブレーカ突起６側の斜面４ｂの幅Ｗ３は０．１〜０．２Ｗ、斜面４ａと４ｂ間のすくい面の幅Ｗ２、斜面４ａの傾斜角α１、斜面４ｂの傾斜角α３、斜面４ａと４ｂ間のすくい面４の傾斜角α２は、以下の範囲が適当であった。傾斜角α１、α２、α３は切れ刃２と平行な線を基準にした角度である。

ＦＬ１＝０〜０．１Ｗ（Ｗは刃幅）
ＦＬ２＝０〜０．２Ｗ
Ｗ１＝０．１〜０．２Ｗ
Ｗ２＝０〜０．５Ｗ
Ｗ３＝０．１５〜０．３５Ｗ
α１＝１２°〜２４°
α２＝０°〜６°
α３＝１０°〜２０°

第３ブレーカ突起７は、すくい面４の工具軸方向後方に配置されている。切れ刃２からその第３ブレーカ突起７の傾斜角３０°の斜面の上端までの距離Ｌ（図９参照）は、例示の工具では１．８ｍｍに設定したが、これは一例に過ぎない。

なお、以上の説明は、鋭角コーナｃ１切込み方向に見て右にある右勝手の工具を例に挙げて行ったが、説明を省略した左勝手の工具も基本構成は右勝手と同じである。

刃幅Ｗ＝２ｍｍ、前切れ刃角κ＝５°、すくい角θａ＝３０°、θｂ＝１８°、θｃ＝１２°、第１ブレーカ突起の先端幅ＦＬ１＝０．１２ｍｍ、第２ブレーカ突起の先端幅ＦＬ２＝０．２４ｍｍ、切れ刃から第３ブレーカ突起の第３ブレーカ突起斜面の上端までの距離＝１．８ｍｍの仕様の突っ切り加工用工具を試作して以下の条件で被削材の突っ切り加工を行った。
切削条件：切削速度Ｖｃ＝１００ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
被削材 ：ＳＣＭ４１５

この試験の結果、送りｆ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖでは切屑が工具軸方向に流れてブレーカ突起により良好にカール分断された。

また、送りｆを０．２０ｍｍ／ｒｅｖに代えての突っ切り加工でも切屑の流出方向が工具軸方向に矯正され、本願発明の構成が有効であることが確認された。

この発明の工具は、すくい面のすくい角のみを左右（第１コーナ側と第２コーナ側）で異ならせる構造と、第１ブレーカ突起と第２ブレーカ突起の幅のみを異ならせる構造を併用したものにすると、切屑の左右の流出速度により大きな差を生じさせることができる。

なお、以上の説明は、交換可能な切削インサートを例に挙げて説明したが、この発明は、切れ刃を有するチップを本体に固着した工具や切れ刃を本体に一体に形成する工具にも適用できる。また、その用途は、加工される溝の溝底が傾斜していることが許容される場合には、溝入れ加工にも利用でき、突っ切り加工に限定されない。

１ 突っ切り加工用工具
２ 切れ刃
３ 上面
４ すくい面
４ａ、４ｂ 斜面
５ 第１ブレーカ突起
６ 第２ブレーカ突起
７ 第３ブレーカ突起
８，９ Ｖ溝
ｃ１ 第１コーナ
ｃ２ 第２コーナ
κ 前切れ刃角
θａ 切れ刃中央部のすくい角
θｂ 第１コーナ側のすくい角
θｃ 第２コーナ側のすくい角
ＦＬ１ 第１ブレーカ突起の幅
ＦＬ２ 第２ブレーカ突起の幅
Ｌ 切れ刃から第３突起の斜面の上端までの距離
α１ 斜面４ａの傾斜角
α２ すくい面４の傾斜角
α３ 斜面４ｂの傾斜角
ｄ すくい面の切れ刃位置からの落ち込み量
Ｌ 切れ刃から第３ブレーカ突起の斜面の上端までの距離

Claims (3)

1. 切れ刃（２）に前切れ刃角（κ）の付された突っ切り加工用工具であって、上面（３）の形状が幅方向中心基準で左右非対称をなし、工具の最先端に位置する第１コーナ（ｃ１）側のすくい面（４）のすくい角をθｂ、第１コーナ（ｃ１）よりも突っ切り方向に後退した位置にある第２コーナ（ｃ２）側のすくい面（４）のすくい角をθｃとしたとき、θｂ＞θｃが成立する突っ切り加工用工具。
2. 工具の最先端に位置する第１コーナ（ｃ１）側の側面に沿って上面（３）に設ける第１ブレーカ突起（５）の幅をＦＬ１、第１コーナよりも工具軸方向に後退した位置にある第２コーナ（ｃ２）側の側面に沿って上面（３）に設ける第２ブレーカ突起（６）の幅をＦＬ２としたとき、ＦＬ１＜ＦＬ２が成立する請求項１に記載の突っ切り加工用工具。
3. 前記すくい面（４）の工具軸方向後方にブレーカ突起（７）を配置した請求項１又は２に記載の突っ切り加工用工具。

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