JP7250720B2 - Cutting tools and cutting methods - Google Patents
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Description
本発明は、被削材の切削加工で使用する、インサートを有する切削工具および切削方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cutting tool having an insert and a cutting method for use in cutting a work material.
従来から、鉄鋼材料の加工には、正面フライス用インサート等による切削加工が用いられている。このようなインサートで鉄鋼材料を切削加工すると、切れ刃のチッピング(欠損)が生じる場合がある。特に、高負荷が生じる高硬度鉄鋼材料の粗加工へ適用した場合には、切れ刃にかかる応力が増大するため、切れ刃のチッピング(欠損)が激しくなり、インサート寿命が短いといった問題が生じる。 2. Description of the Related Art Conventionally, cutting using inserts for face milling or the like has been used for processing steel materials. Cutting a steel material with such an insert may cause chipping of the cutting edge. In particular, when applied to rough machining of high-hardness steel materials that generate high loads, the stress applied to the cutting edge increases, causing severe chipping of the cutting edge and shortening the life of the insert.
インサートの欠損を防止する技術としては、例えば、特許文献1や特許文献2に提案されたものがある。特許文献1の技術は、鋳物粗削り用のフライスチップの刃先角を70°以上80°以下にすることでびびり振動を抑制して刃先の欠損を防ぐものである。また、特許文献2の技術は、フライスインサートの四隅のすくい角を負にし、四隅以外はすくい角を正にすることで切削抵抗の増大を抑えつつ切れ刃の欠損を防止しようとするものである。 Techniques for preventing chipping of inserts have been proposed, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2. The technique of Patent Document 1 suppresses chatter vibration and prevents breakage of the cutting edge by setting the cutting edge angle of a milling tip for rough cutting of castings to 70° or more and 80° or less. In addition, the technique of Patent Document 2 is intended to prevent chipping of the cutting edge while suppressing an increase in cutting resistance by making the rake angle of the four corners of the milling insert negative and making the rake angle other than the four corners positive. .
しかしながら、特許文献1の技術では、比較的硬度の小さい鋳物の粗削りに使用されるため、刃先角が70°以上80°以下で、びびり振動は抑えられるものの、鉄鋼材料の切削加工、特に、高硬度鉄鋼材料の粗加工のような高負荷が生じる切削加工では、チッピングによる刃先の欠損を防止することは困難である。 However, the technique of Patent Document 1 is used for rough cutting of castings with relatively low hardness. It is difficult to prevent cutting edges from chipping due to high loads such as rough machining of hard steel materials.
また、特許文献2の技術は精密加工の技術であり、この技術を鉄鋼材料、特に高硬度鉄鋼材料の粗加工に適用すると、四隅以外の切れ刃中ほどにて大きな荷重がかかることで切れ刃のチッピングを生じ、切れ刃中ほどから欠損を起こしてしまう。 In addition, the technique of Patent Document 2 is a precision machining technique, and when this technique is applied to rough machining of steel materials, especially high-hardness steel materials, a large load is applied to the middle of the cutting edge other than the four corners. Chipping occurs, and chipping occurs from the middle of the cutting edge.
したがって、本発明の課題は、鉄鋼材料からなる被削材の切削加工、特に、高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工に適用する際に、インサートの切れ刃全体に生じるチッピングによる欠損を抑制することができ、インサートの寿命が長い切削工具および切削方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to prevent chipping caused by chipping on the entire cutting edge of an insert when applied to cutting a work material made of a steel material, particularly rough machining of a work material made of a high-hardness steel material. To provide a cutting tool and a cutting method capable of suppressing friction and having a long insert life.
上記課題を解決するため、本発明は以下の(1)~(11)を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (11).
(1)被削材の切削加工で使用する切削工具であって、
すくい面と逃げ面を有し、かつ前記すくい面と前記逃げ面で形成される稜線からなる切れ刃を有するインサートが、前記被削材表面と前記切れ刃とのなす角である切込角をもってカッターボディに装着されてなり、
前記インサートは、切削加工中に前記切れ刃の刃先にかかる応力が所定値以下になるように、前記切込角に応じて、前記すくい面と前記逃げ面とで形成される刃先角が設定されることを特徴とする切削工具。
(1) A cutting tool used for cutting a work material,
An insert having a rake face and a flank face and a cutting edge consisting of a ridgeline formed by the rake face and the flank face has an entering angle that is the angle formed by the surface of the work material and the cutting edge. Attached to the cutter body,
The insert has a tip angle formed by the rake face and the flank face according to the cutting angle so that the stress applied to the tip of the cutting edge during cutting is less than or equal to a predetermined value. A cutting tool characterized by:
(2)前記インサートは、前記刃先角が80°以上105°未満であり、前記切込角が45°以上90°未満となるように前記カッターボディに装着されることを特徴とする(1)に記載の切削工具。 (2) The insert is attached to the cutter body so that the included angle is 80° or more and less than 105° and the cutting angle is 45° or more and less than 90° (1) The cutting tool described in .
(3)前記インサートは、アキシャルレーキが10°以上35°以下となるように前記カッターボディに装着されることを特徴とする(1)または(2)に記載の切削工具。 (3) The cutting tool according to (1) or (2), wherein the insert is attached to the cutter body so that the axial rake is 10° or more and 35° or less.
(4)前記インサートは、破壊靱性が20MPa・m1/2以下の低靱性素材からなることを特徴とする(1)から(3)のいずれかに記載の切削工具。 (4) The cutting tool according to any one of (1) to (3), wherein the insert is made of a low toughness material having a fracture toughness of 20 MPa·m 1/2 or less.
(5)ビッカース硬さHV250以上の鉄鋼材料からなる被削材に適用されることを特徴とする(1)から(4)のいずれかに記載の切削工具。 (5) The cutting tool according to any one of (1) to (4), which is applied to a work material made of a steel material having a Vickers hardness of HV250 or more.
(6)被削材を切削工具により切削加工する切削方法であって、
すくい面と逃げ面を有し、かつ前記すくい面と前記逃げ面で形成される稜線からなる切れ刃を有するインサートを、前記被削材表面と前記切れ刃とのなす角である切込角をもってカッターボディに装着した切削工具を用いて切削加工を行い、
切削加工中に前記インサートの前記切れ刃の刃先にかかる応力が所定値以下になるように、前記切込角に応じて、前記インサートの前記すくい面と前記逃げ面とで形成される刃先角を設定することを特徴とする切削方法。
(6) A cutting method for cutting a work material with a cutting tool,
An insert having a rake face and a flank face and a cutting edge consisting of a ridgeline formed by the rake face and the flank face, with an entering angle that is the angle between the surface of the work material and the cutting edge Cutting is performed using a cutting tool attached to the cutter body,
The cutting edge angle formed by the rake face and the flank face of the insert is adjusted according to the cutting angle so that the stress applied to the cutting edge of the cutting edge of the insert during cutting is less than or equal to a predetermined value. A cutting method characterized by setting
(7)前記インサートとして前記刃先角が80°以上105°未満のものを用い、前記インサートを前記切込角が45°以上90°未満となるように前記カッターボディに装着することを特徴とする(6)に記載の切削方法。 (7) The insert has a cutting edge angle of 80° or more and less than 105°, and the insert is mounted on the cutter body so that the cutting angle is 45° or more and less than 90°. The cutting method according to (6).
(8)前記インサートとしてアキシャルレーキが10°以上35°以下となるように前記カッターボディに装着することを特徴とする(6)または(7)に記載の切削方法。 (8) The cutting method according to (6) or (7), wherein the insert is attached to the cutter body so that the axial rake of the insert is 10° or more and 35° or less.
(9)前記インサートとして、破壊靱性が20MPa・m1/2以下の低靱性素材からなるものを前記カッターボディに装着することを特徴とする(6)から(8)のいずれかに記載の切削方法。 (9) The cutting according to any one of (6) to (8), wherein the insert is made of a low-toughness material having a fracture toughness of 20 MPa·m 1/2 or less and is attached to the cutter body. Method.
(10)ビッカース硬さHV250以上の鉄鋼材料からなる被削材を切削加工することを特徴とする(6)から(9)のいずれかに記載の切削方法。 (10) The cutting method according to any one of (6) to (9), wherein a work material made of a steel material having a Vickers hardness of HV250 or more is cut.
(11)前記切削加工は、切削条件が一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上で行われることを特徴とする(6)から(10)のいずれかに記載の切削方法。 (11) The cutting method according to any one of (6) to (10), wherein the cutting is performed under cutting conditions of 0.25 mm or more per blade feed and 2 mm or more of cutting depth. .
本発明によれば、切込角に応じてインサートの刃先角を適切に設定して切れ刃の刃先にかかる応力を所定値以下に小さくするので、鉄鋼材料からなる被削材の切削加工、特に高負荷が生じる高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工に適用する場合において、切れ刃全体に生じるチッピングによる欠損を抑制することができ、インサートの寿命を長くすることができる。 According to the present invention, the cutting edge angle of the insert is appropriately set according to the cutting angle to reduce the stress applied to the cutting edge of the cutting edge to a predetermined value or less. When applied to rough machining of a work material made of a high-hardness steel material that generates a high load, it is possible to suppress fracture due to chipping that occurs on the entire cutting edge, and to extend the life of the insert.
以下、本発明について詳細に説明する。
インサートにおいては、すくい面と逃げ面で形成される稜線が切れ刃となり、この切れ刃により切削加工が行われる。すくい面はインサートにおいて切削を行う主面で、この面上を切りくずが摩擦しながら通過する。また逃げ面はインサートと加工面の接触を防ぐために逃がす面である。
The present invention will be described in detail below.
In the insert, the ridge line formed by the rake face and the flank face serves as a cutting edge, and cutting is performed by this cutting edge. The rake face is the main cutting surface of the insert, on which chips pass while rubbing against each other. A flank is a relief surface to prevent contact between the insert and the machined surface.
従来、切削加工は、鉄鋼材料の切削加工、特に高硬度鉄鋼材料の粗加工のような高負荷の切削加工には用いられておらず、引用文献1のような硬度の低い鋳物の粗加工や、引用文献2のような精密加工等、比較的応力の小さい用途に用いられていたに過ぎない。このため、特許文献1ではインサートの刃先角を70°以上80°未満にしてびびり振動を抑制することで、また、特許文献2では、インサートの四隅のすくい角を負にし、四隅以外はすくい角を正にすることで、切れ刃の欠損を防止できていた。しかし、鉄鋼材料の切削加工、特に、高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工では、インサートにおける切れ刃の刃先にかかる応力が精密加工等の場合よりも格段に大きく、特許文献2の手法では切れ刃全体にチッピングが生じて切れ刃の欠損に至ってしまうことがあることが判明した。 Conventionally, cutting has not been used for high-load cutting such as cutting of steel materials, especially rough machining of high-hardness steel materials. , and was used only for applications with relatively small stress, such as precision machining as in Cited Document 2. For this reason, in Patent Document 1, chatter vibration is suppressed by setting the cutting edge angle of the insert to 70° or more and less than 80°. By making positive, it was possible to prevent chipping of the cutting edge. However, in the cutting of steel materials, especially in rough machining of work materials made of high-hardness steel materials, the stress applied to the cutting edge of the cutting edge of the insert is much larger than in the case of precision machining, etc., and the method of Patent Document 2 However, it was found that chipping may occur on the entire cutting edge, leading to chipping of the cutting edge.
そこで、本発明者らは、被削材の切削加工を鉄鋼材料の切削加工、特に高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工に適用しても切れ刃のチッピングが生じ難いインサートを得るべく検討を重ねた。その結果、刃先角を大きくすると刃先強度は上昇し、刃先にかかる応力は低下するが、刃先角を大きくし過ぎると切削力が高くなり過ぎ、切削抵抗が大きくなってかえって刃先にかかる応力が大きくなること、および、切削抵抗は被削材表面と逃げ面とのなす角である切込角によって変化し、切込角に応じて刃先角を最適化して切削抵抗と刃先強度のバランスをとることにより切れ刃にかかる応力を低減でき、チッピングを抑制できることを見出した。また、切削抵抗は工具正面を半径方向から見た刃先稜線と軸のなす角であるアキシャルレーキによっても変化し、アキシャルレーキを最適化することでさらに切れ刃にかかる応力を低減でき、チッピングをさらに抑制できることを見出した。 Therefore, the present inventors have sought to obtain an insert that is less likely to cause chipping of the cutting edge even if the cutting of the work material is applied to the cutting of steel materials, especially to the rough machining of work materials made of high-hardness steel materials. I considered it. As a result, increasing the bevel angle increases the strength of the cutting edge and reduces the stress on the cutting edge. Also, the cutting resistance changes depending on the cutting angle, which is the angle between the surface of the work material and the flank, and the cutting edge angle is optimized according to the cutting angle to balance the cutting resistance and cutting edge strength. It was found that the stress applied to the cutting edge can be reduced and chipping can be suppressed. Cutting resistance also changes depending on the axial rake, which is the angle between the cutting edge ridge line and the axis when viewed from the front of the tool in the radial direction. I have found that it can be suppressed.
また、従来は、刃先角を大きくすると切削面が荒れるため、刃先角は75°程度であり、刃先角を大きくするという発想はなかったが、高硬度鉄鋼材料からなる被削材を粗加工する場合には、刃先角を大きくしても問題はなく、切込角が大きくなって切削抵抗が大きくなるにつれて、刃先角を大きく設定することができる。 Conventionally, since the cutting surface becomes rough when the cutting edge angle is increased, the cutting edge angle is about 75°, and there was no idea of increasing the cutting edge angle. In such a case, there is no problem even if the included angle is increased, and the included angle can be set larger as the cutting resistance increases as the cutting angle increases.
このため、本発明では、切削抵抗の指標である切込角に応じて、切れ刃の刃先にかかる応力が所定値以下になるように、切れ刃全体にわたる刃先角を設定する。具体的には、切れ刃の刃先にかかる応力が極小となる刃先角が存在し、刃先にかかる応力が極小値近傍の所定の値以下となるように刃先角が設定される。 Therefore, in the present invention, the cutting edge angle over the entire cutting edge is set so that the stress applied to the cutting edge of the cutting edge is less than or equal to a predetermined value according to the cutting angle, which is an index of cutting resistance. Specifically, there is a cutting edge angle at which the stress applied to the cutting edge of the cutting edge is minimal, and the cutting edge angle is set so that the stress applied to the cutting edge is equal to or less than a predetermined value near the minimum value.
このように、刃先角を適切に設定して切れ刃の刃先にかかる応力を所定値以下に小さくすることにより、切削加工を、鉄鋼材料からなる被削材の切削加工、特に、高負荷が生じる高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工に適用した際に、切れ刃全体に生じるチッピングによる欠損を抑制することができ、インサートの寿命を長くすることができる。 In this way, by appropriately setting the cutting edge angle and reducing the stress applied to the cutting edge of the cutting edge to a predetermined value or less, cutting can be performed on a work material made of steel material, especially when a high load is generated. When applied to rough machining of a work material made of a high-hardness steel material, it is possible to suppress fracture due to chipping that occurs on the entire cutting edge, and to extend the life of the insert.
このとき、応力の所定値としては、所定の切込角において、刃先にかかる応力の極小値よりも30%大きい値であることが好ましい。応力がこの値以下において、切れ刃のチッピングの発生を有効に抑制することができる。さらに、アキシャルレーキを最適化することで、さらなる切れ刃のチッピングを抑制し、インサートの寿命をより長くすることができる。 At this time, the predetermined value of the stress is preferably a value that is 30% larger than the minimum value of the stress applied to the cutting edge at the predetermined cutting angle. When the stress is below this value, chipping of the cutting edge can be effectively suppressed. Additionally, by optimizing the axial rake, further edge chipping can be prevented and insert life can be extended.
また、具体的な数値としては、切込角が45°以上90°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上105°未満の範囲に設定されることが好ましい。また、本発明は切込角が60°以上75°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上100°以下の範囲、および切込角が75°以上90°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上90°以下の範囲が特に有効である。アキシャルレーキは、10°以上35°以下の範囲で有効であり、25°以上35°以下の範囲で特に効果的である。 As a specific numerical value, it is preferable that the included angle is set in the range of 80° or more and less than 105° over the entire cutting edge when the cutting angle is in the range of 45° or more and 90° or less. Further, in the present invention, the cutting angle is in the range of 60° or more and 75° or less, the included angle is in the range of 80° or more and 100° or less over the entire cutting edge, and the cutting angle is in the range of 75° or more and 90° or less, It is particularly effective if the included angle is in the range of 80° or more and 90° or less over the entire cutting edge. Axial rake is effective in the range of 10° or more and 35° or less, and is particularly effective in the range of 25° or more and 35° or less.
本発明は、ビッカース硬度HV250以上の鉄鋼材料からなる被削材に対して有効である。また、本発明は、HV300以上の鉄鋼材料からなる被削材に対して特に有効である。好適な用途としては、鋼スラブのスケール除去を挙げることができる。 The present invention is effective for work materials made of steel materials having a Vickers hardness of HV250 or more. Moreover, the present invention is particularly effective for work materials made of steel materials having a HV of 300 or higher. Suitable applications include descaling of steel slabs.
また、本発明は被削材の切削加工を、鉄鋼材料に適用することを可能にするものであるが、特に高負荷が生じる高硬度鉄鋼材料の粗加工に有効である。粗加工は、精密さが要求されない大まかな加工であり、スケール除去の場合はスケールさえ除去されればよく、送りおよび切込深さが大きい切削条件で行われる。本発明では、このような粗加工において、切削条件が一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上であっても切れ刃全体に生じるチッピングを抑制することができる。 In addition, the present invention makes it possible to apply the cutting of the work material to steel materials, and is particularly effective for rough machining of high-hardness steel materials that are subject to high loads. Rough machining is a rough machining that does not require precision. In the case of descaling, it is sufficient to remove the scale, and the cutting conditions are large feed and large depth of cut. In the present invention, in such rough machining, even if the cutting conditions are 0.25 mm or more per tooth feed and 2 mm or more depth of cut, chipping occurring on the entire cutting edge can be suppressed.
また、本発明では、インサートは、破壊靱性が20MPa・m1/2以下の低靱性素材であってもよい。このような低靱性素材であっても、切れ刃全体に生じるチッピングを抑制することができる。このような低靱性素材としては、超鋼合金(WC系材料)を挙げることができる。 Further, in the present invention, the insert may be a low toughness material with a fracture toughness of 20 MPa·m 1/2 or less. Even with such a low-toughness material, it is possible to suppress chipping that occurs on the entire cutting edge. A super steel alloy (WC-based material) can be given as such a low-toughness material.
本発明で用いるインサートとしては、正面フライス用インサート、円筒フライス用インサート、エンドミルを挙げることができる。 The inserts used in the present invention include inserts for face milling, inserts for cylindrical milling, and end mills.
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図1は、一実施形態に係る切削工具を示す図であり、(a)は断面図、(b)は正面図である。図1では切削工具として正面フライスを用いた場合を示す。図1に示すように、切削工具1は、カッターボディ10を有し、カッターボディ10は軸11を回転軸として回転可能に設けられている。カッターボディ10の先端外周部には、複数のインサート(フライスインサート)20(1つのみ図示)が、カッターボディ10の周方向に等間隔に着脱自在に取り付けられている。
Next, specific embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a cutting tool according to one embodiment, where (a) is a cross-sectional view and (b) is a front view. FIG. 1 shows a case where a face milling cutter is used as a cutting tool. As shown in FIG. 1, the cutting tool 1 has a
インサート20は、図2に示すように略矩形状であり、上述したように構成されている。図2の(a)は図1の断面図と同じ方向から見た図、(b)は図1の断面図のB方向から見た図、(c)は図1の断面図のC方向から見た図である。
The
インサート20の4つの辺が切れ刃23となっている。インサート20は、すくい面21と逃げ面22を有し、これらが交差する稜線が切れ刃23である。切れ刃23を挟んですくい面21と逃げ面22とのなす角が刃先角γである。また、被削材である鋼材(高硬度鉄鋼材料)の面24とインサート20の逃げ面22とがなす角が切込角αである。さらに、逃げ面22と仕上げ面(切削後の面)の接線25とのなす角度が逃げ角βである。
Four sides of the
このように構成される切削工具1においては、軸11を回転軸としてカッターボディ10を回転させることにより、図3に示すようにインサート20が回動して被削材である鋼材を切削加工する。このときの切込角α、逃げ角β、刃先角γ、アキシャルレーキδは、図3のD方向から見た図である図4(a)、E方向から見た図である図4(b)、F方向から見た図である図4(c)に示すようになる。工具正面を半径方向から見た切れ刃23と軸11のなす角がアキシャルレーキδである。切込角α、逃げ角β、刃先角γをわかりやすく示したのが図5である。また、アキシャルレーキδをわかりやすく示したのが図6である。アキシャルレーキδは、大きすぎるとインサート20が鋼材と接触し、小さすぎるとカッターボディ10に取り付けられないため、-30°以上35°以下の範囲とする。
In the cutting tool 1 configured as described above, by rotating the
インサート20は、切込角αに応じて、切れ刃23の刃先にかかる応力が刃先にチッピングが生じない値になるように刃先角γを設定する。このとき、刃先にかかる応力が極小値よりも30%大きくなるまでの範囲であることが好ましい。
The cutting edge angle γ of the
具体的な数値としては、切込角が45°以上90°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上105°未満の範囲に設定されることが好ましい。また、切込角が60°以上75°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上100°以下の範囲、および切込角が75°以上90°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上90°以下の範囲に設定されることが特に好ましい。アキシャルレーキは10°以上35°以下の範囲で有効であり、25°以上35°以下の範囲で特に効果的である。 As a specific numerical value, it is preferable that the included angle is set in the range of 80° or more and less than 105° over the entire cutting edge when the cutting angle is in the range of 45° or more and 90° or less. In addition, when the cutting angle is in the range of 60 ° or more and 75 ° or less, the cutting edge angle is in the range of 80 ° or more and 100 ° or less over the entire cutting edge, and when the cutting angle is in the range of 75 ° or more and 90 ° or less, the cutting edge angle is It is particularly preferable to set the angle in the range of 80° or more and 90° or less over the entire cutting edge. Axial rake is effective in the range of 10° or more and 35° or less, and is particularly effective in the range of 25° or more and 35° or less.
このようなインサート20を用いることにより、高負荷が生じるHV250以上、特にHV300以上の高硬度鉄鋼材料の粗加工に適用した場合にも、切れ刃全体に生じるチッピングによる欠損を抑制することができ、インサートの寿命を長くすることができる。
By using such an
また、インサート20は、破壊靱性が20MPa・m1/2以下の低靱性素材であってもよく、このような低靱性素材であっても切れ刃全体に生じるチッピングを抑制することができる。また、切削加工として高硬度鉄鋼材料の粗加工を行う場合に、粗加工の切削条件が、一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上であっても、切れ刃23全体に生じるチッピングを抑制することができる。
Moreover, the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内で種々変形することが可能である。例えば、上記実施の形態では、切削工具として正面フライスの例を示したが、これに限らず円筒フライスやエンドミル等の他の切削工具を用いることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, in the above embodiments, the face milling cutter is used as the cutting tool, but other cutting tools such as a cylindrical milling cutter and an end mill can be used.
また、鉄鋼材料の切削加工として、高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工である、スラブのスケール除去を例示したが、これに限るものではなく、他の高硬度鉄鋼材料からなる被削材の粗加工に適用でき、さらに、粗加工以外の切削加工にも適用できる。 In addition, as the cutting of steel materials, slab descaling, which is rough machining of work materials made of high-hardness steel materials, has been exemplified. It can be applied to rough machining of materials, and can also be applied to cutting other than rough machining.
次に、本発明の実施例について説明する。
ここでは、様々な刃先角を有する超硬合金製のインサートを正面フライスカッターボディに装着した切削工具を用いた。硬度がHV250以上の鉄鋼材料からなる被削材に対して、切削工具の切込角を変え、切削条件が一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上の切削実験を行った。切削実験よりそれぞれの切削工具の切削可能面積(インサート逃げ面の摩耗量が2mmに達したときの切削面積、またはインサートが欠損したときの切削面積)を求めた。その結果を図7に示す。図7は、切込角を15°、45°、60°、75°、90°とした際における、刃先角と切削面積比との関係を示すグラフである。なお、切削面積比は、刃先角75°のインサートを切込角15°のカッターボディに装着した切削工具の切削可能面積を1として求めた。
Next, examples of the present invention will be described.
Here, cutting tools were used in which cemented carbide inserts with various edge angles were attached to the face milling cutter body. A cutting experiment was performed on a work material made of steel material with a hardness of HV250 or higher, with cutting conditions of 0.25 mm or more per tooth feed and 2 mm or more depth of cut by changing the cutting angle of the cutting tool. . The cuttable area of each cutting tool (cutting area when the wear amount of the flank of the insert reaches 2 mm, or cutting area when the insert is chipped) was obtained from the cutting experiment. The results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the cutting edge angle and the cutting area ratio at cutting angles of 15°, 45°, 60°, 75°, and 90°. The cutting area ratio was obtained by setting the cuttable area of a cutting tool having an insert with a cutting edge angle of 75° to a cutter body with a cutting angle of 15° as 1.
この図から、特に切込角が60°以上75°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上100°以下の範囲で切削面積比が大きいことがわかる。また、切込角が75°以上90°以下の範囲において、刃先角が切れ刃全体にわたって80°以上90°以下の範囲で切削面積比が大きいことがわかる。 From this figure, it can be seen that the cutting area ratio is large when the included angle is in the range of 80° or more and 100° or less over the entire cutting edge, especially when the cutting angle is in the range of 60° or more and 75° or less. In addition, it can be seen that the cutting area ratio is large when the cutting angle is in the range of 75° or more and 90° or less and the cutting edge angle is in the range of 80° or more and 90° or less over the entire cutting edge.
次に、様々な刃先角を有する超硬合金製のインサートを用いて、硬度がHV250以上の鉄鋼材料からなる被削材に対して、切削条件が一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上の粗加工を行い、インサートに摩耗が生じた状態の切れ刃全体にわたる刃先角ごとの刃先に生じる引張応力を求めた。図8は、刃先角と刃先に生じる引張応力との関係を示す図である。 Next, using cemented carbide inserts with various cutting edge angles, a work material made of a steel material with a hardness of HV250 or higher is cut under cutting conditions of 0.25 mm per blade feed or more and a depth of cut. Rough machining was performed to a depth of 2 mm or more, and the tensile stress generated at the cutting edge for each cutting edge angle over the entire cutting edge in a state where the insert was worn was determined. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the cutting edge angle and the tensile stress generated at the cutting edge.
この図から、80°以上105°未満で刃先にかかる応力が極小値またはその近傍の値となり、チッピングが抑制できることがわかる。 From this figure, it can be seen that the stress applied to the cutting edge at an angle of 80° or more and less than 105° becomes a minimum value or a value in the vicinity thereof, and chipping can be suppressed.
さらに、アキシャルレーキを-30°から30°まで10°ずつ増やして、超硬合金製のインサートを用いて、超硬合金製のインサートを正面フライスカッターボディに装着した切削工具を用いて切削実験を行った。ここでは、硬度がHV250以上の鉄鋼材料からなる被削材に対して、切削工具の切込角を変え、切削条件を一刃送り0.25mm/刃以上、切込深さ2mm以上とした。切削実験よりそれぞれの切削工具の切削可能面積(インサート逃げ面の摩耗量が2mmに達したときの切削面積、またはインサートが欠損したときの切削面積)を求めた。図9は、アキシャルレーキと切削面積比との関係を示すグラフである。なお、切削面積比は、アキシャルレーキ0°のときの切削可能面積を1として求めた。 Furthermore, cutting experiments were performed using a cutting tool in which the axial rake was increased by 10° from -30° to 30°, a cemented carbide insert was used, and the cemented carbide insert was attached to the face milling cutter body. gone. Here, the cutting angle of the cutting tool was changed and the cutting conditions were set to 0.25 mm or more per blade feed and 2 mm or more depth of cut for a work material made of steel material having a hardness of HV250 or more. The cuttable area of each cutting tool (cutting area when the wear amount of the flank of the insert reaches 2 mm, or cutting area when the insert is chipped) was obtained from the cutting experiment. FIG. 9 is a graph showing the relationship between axial rake and cutting area ratio. The cutting area ratio was obtained by setting the cuttable area to 1 when the axial rake was 0°.
この図から、アキシャルレーキが10°以上35°以下の範囲、特に25°以上35°以下の範囲で切削面積比が大きいことがわかる。 From this figure, it can be seen that the cutting area ratio is large when the axial rake is in the range of 10° or more and 35° or less, particularly in the range of 25° or more and 35° or less.
1 正面フライス(切削工具)
10 カッターボディ
11 軸
20 インサート
21 すくい面
22 逃げ面
23 切れ刃
24 鋼材(高硬度鉄鋼材料)の面
25 仕上げ面の接線
α 切込角
β 逃げ角
γ 刃先角
δ アキシャルレーキ
1 face mill (cutting tool)
10
Claims (9)
すくい面と逃げ面を有し、かつ前記すくい面と前記逃げ面で形成される稜線からなる切れ刃を有するインサートが、前記被削材表面と前記切れ刃とのなす角である切込角をもってカッターボディに装着されてなり、
前記インサートは、前記粗加工中に前記切れ刃の刃先にかかる応力が所定値以下になるように、前記切込角に応じて、前記すくい面と前記逃げ面とで形成される刃先角が設定されるとともに、前記刃先角が前記切れ刃全体にわたって80°以上105°未満、前記切込角が45°以上90°未満となるように前記カッターボディに装着されることを特徴とする切削工具。 A cutting tool used for rough machining of a work material made of high-hardness steel material,
An insert having a rake face and a flank face and a cutting edge consisting of a ridgeline formed by the rake face and the flank face has an entering angle that is the angle formed by the surface of the work material and the cutting edge. Attached to the cutter body,
The insert has an included angle formed by the rake face and the flank face according to the cutting angle so that the stress applied to the cutting edge of the cutting edge during the rough machining is less than or equal to a predetermined value. and is attached to the cutter body so that the included angle is 80° or more and less than 105° over the entire cutting edge , and the cutting angle is 45° or more and less than 90°.
すくい面と逃げ面を有し、かつ前記すくい面と前記逃げ面で形成される稜線からなる切れ刃を有するインサートを、前記被削材表面と前記切れ刃とのなす角である切込角をもってカッターボディに装着した切削工具を用いて粗加工を行い、
前記粗加工中に前記インサートの前記切れ刃の刃先にかかる応力が所定値以下になるように、前記切込角に応じて、前記インサートの前記すくい面と前記逃げ面とで形成される刃先角を設定するとともに、前記刃先角が前記切れ刃全体にわたって80°以上105°未満、前記切込角が45°以上90°未満となるように前記カッターボディに装着することを特徴とする切削方法。 A cutting method for roughing a work material made of a high-hardness steel material with a cutting tool,
An insert having a rake face and a flank face and a cutting edge consisting of a ridgeline formed by the rake face and the flank face, with an entering angle that is the angle between the surface of the work material and the cutting edge Rough machining is performed using a cutting tool attached to the cutter body,
An included angle formed by the rake face and the flank face of the insert according to the cutting angle so that the stress applied to the cutting edge of the cutting edge of the insert during the rough machining is equal to or less than a predetermined value. and mounting the blade on the cutter body so that the included angle is 80° or more and less than 105° over the entire cutting edge , and the cutting angle is 45° or more and less than 90°.
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