JPH072284B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は切削工具に係り、特に平面形状が略正三角形で
各切刃が外側に膨出した円弧状であって、かつ切刃コー
ナ部の刃先角がほぼ90゜に設定されて送りを大きくして
も良好な仕上面が得られると共に、加工物の隅部の加工
も可能な汎用性の高い切削工具に関する。

（従来の技術） 一般に旋盤を使って円柱状の被削物の外周を切削すると
きに、バイトが用いられる。このバイトのうち、使い捨
ての超硬チップをバイトシャンクに対してしっかり締付
けたものとしてスロアウェイバイトが知られている。チ
ップの形状には種々のものが用意され、外周を切削する
ときには通常三角形のチップが用いられる（例えば特開
昭56−102412号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の三角形状のチップではチ
ップのノーズ半径に応じて送り量を小さく設定せねばな
らないために加工能率が低下していた。また加工物の直
角の隅部の加工も制限されていた。

また外周が円弧状の切れ刃を有するチップも、円弧であ
るが故に隅部の加工ができず、もっぱら曲面を加工する
用途に限定して用いられていた。

そこで本発明の目的は、上記従来技術によるチップが有
する問題点を解消し、円筒形加工物の内周と外周ばかり
か端面も、大きな送り量で良好な仕上面に加工できるよ
うに工夫した汎用性の高いチップを提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明による切削チップと
切削工具は次の条件を備えている。

ａ） 切削チップは平面形状がほぼ三角形の偏平な切削
チップで外周の３つの切れ刃辺は外側に向って膨出した
円弧状であること。

ｂ） 前切れ刃が被削面とほぼ平行な円弧状の曲線であ
ること。

ｃ） 横切れ刃は、前切れ刃に対してほぼ直交に延在し
た円弧状の曲線であること。

ｄ） 切削工具は刃先角が90度の前記チップを、切込み
角が90度となるように刃物ホルダに取付けられたこと。

（作 用） 上記構成上の特徴を備えた本発明の切削チップによれ
ば、大きな送り量の下で内外周と端面両方の良好な仕上
面粗さを得ることができ、かつ隅部まで精度良く加工す
ることができる。それ以外にも従来の円弧状切れ刃を有
する略三角形状チップと同様の用途にもそのまま適用で
きる。

（実施例） 以下本発明による切削工具の実施例を図面を参照して説
明する。

第１図乃至第５図は、本発明の一実施例によるスローア
ウェイチップを示している。

この実施例における切削チップ１はサーメットで構成さ
れ、第１図に示されるように、平面形状が弧状の３辺で
囲まれたほぼ正三角形状であって、チップ上面1aとチッ
プ下面1bとの距離が一様な厚さｔを有する偏平な切削チ
ップで側面には逃げ角γの傾斜を設けてある。このチッ
プは、中央部にシャンクに取付けるための取付孔２を有
しており、この取付孔２の中心Ｏに関して回転対称に３
個のノーズコーナ3A,3B,3Cを有している。このうちのノ
ーズコーナ3Aを例にとって切刃の構成を詳細に説明する
に、各切刃３は、刃先角εが90゜となるように円弧状の
各辺が設定されており、切れ刃の角度関係は前切れ刃４
の接線ｊとこの前切れ刃４の接線ｊとほぼ直交する接線
ｉを有する横切れ刃５とを有している。

すなわち、本実施例のチップは、円弧状の３辺で囲まれ
た略三角形状であり、その各頂点であるノーズコーナの
刃先角εは限りなく90゜に近づけ、各頂点では実質的に
90゜であるように構成したところに大きな特徴がある。

また、上記切削チップ１の平面形状を第１図を参照して
幾何学的に詳述すると、頂点A,B,Cをもつ２点鎖線で描
いた正三角形の一頂点Ａから中心線ａに沿って一定の距
離ｌだけ中心に寄った点Ｐをノーズコーナの先端とす
る。

このとき、横切れ刃である切刃辺５の先端Ｐ点での接線
ｉは前切れ刃である切刃辺４の先端Ｐ点での接線ｊと直
交している。換言すれば、横切れ刃５の先端での接線ｉ
の延長線上に前切れ刃４となる円弧状切れ刃の曲率半径
Ｒの中心C₁を設定する。同様に前切れ刃４の先端での接
線ｊの延長線上に横切れ刃５となる円弧状切れ刃の中心
C₂を設定する。このように構成すれば各頂点では前切れ
刃と横切れ刃の接線i,jとが直交することになる。

また刃先６には慣用のノーズ半径ｒを設けるのが一般的
であるが、ｒ＝０であっても良い。ノーズ半径ｒを設け
る場合にはノーズ半径分の補正量εだけ、チップの内側
寄りに曲率半径Ｒの中心Ｃをずらすと、精度よい直角隅
加工のできるチップとなる。

上述した切削チップ１をシャンク12にマウントした状態
を第６図乃至第８図を参照して説明する。

三角形状のチップ１はシャンク12の先端部に公知慣用の
手段でクランプ固定する。すなわち、皿ネジ14をチップ
１の取付孔２に貫通させシャンク12のチップ取付け座15
中央に設けたネジ孔（図示せず）に螺合固定する。実際
に切削するときには、第６図においてチップの刃先角ε
を頂点3Aの中線ａが２等分し、かつ切込み角ｋがほぼ90
゜となるようにセットされる。この位置で前切れ刃４の
接線ｊは被削物の軸線とほぼ平行に横切れ刃の接線ｉは
ほぼ垂直に位置している。

なお、Ｓは送り方向を示しており、加工物の軸線と平行
の方向の送りS₁の他、前記軸線と直交する方向の送りS₂
もとれる。

第７図および第８図において、シャンク12の前面と側面
はチップ１の前逃げ面９と横逃げ面10に合せて直線ある
いは曲線的に削り落され、前切れ刃４と横切れ刃５のみ
が被削物と接触するようになっており、コーナ部６の先
端が被削物の中心に位置している。また、シャンク12に
は、前逃げ角γ_１と横逃げ角γ_２が形成されている。

次に上記のように構成した本発明のチップと切削工具の
作用を説明する。

第９図は本発明のチップ１を着脱可能に先端部へ取付け
た刃物ホルダ12とからなる切削工具による切削状態の部
分平面図である。工具を軸Ｘ−Ｘと平行方向S₁に送って
円筒形加工物17は外周の段差部18も全く支障なしに直角
に加工することができる。これは基本的にチップの刃線
角εがほぼ90度であり、かつ前切れ刃角４が零度、横切
れ刃角ｋが90度となるようにシャンク12への切削チップ
１の取付角度を設定しているからである。

また同図において、切削点から離れる程、加工物と切れ
刃の隙間、すなわちすきま角δが曲線的に徐々に大きく
なっており、このため切りくずの流出のための空間が生
じるので切りくずの排出性が向上し、かつ切れ刃と加工
物の接触面積を減少させて切削抵抗を抑制してびびり振
動の発生を防止することができる。また、通常のノーズ
半径の小さなチップを用いる切削工具に比べて、仕上面
生成に関与する前切れ刃４の曲率半径が大きいため、高
い送りでも良好な仕上面粗さを得ることができる。

第10図は円筒形加工物17の端面19を加工している状態を
示す部分平面図である。第９図の場合とは90度異なる半
径方向S₂にシャンク12を送って、平坦面を仕上げてい
る。

この場合にもチップ１の45゜の中線ａに対して線対称形
であるため、刃物ホルダは第９図に示したままの取付状
態で、90度異なる部分の隅部切削が、高能率に行なわれ
ることを示している。第９図の場合と比較して、加工物
に対する前切れ刃と横切れ刃の位置関係が中心線ａに関
して対称に入れ替ったと考えることができ、切削点から
離れる程、大きくなるすきま角δや、その作用効果は第
９図の場合と同様である。なお、両図において、チップ
１のノーズコーナの各頂点６には微小なノーズ半径ｒを
設けている。

以上説明したように本発明の一実施例によれば以下のよ
うな多くの効果がある。

（ａ） 従来より大きな曲率半径の切れ刃で仕上面を生
成するため、大きな送り量でも面粗さが良好となる。

（ｂ） 切削点である切れ刃のノーズコーナの先端の刃
先角が90度であり、かつ頂点から中心線に関して対称形
として前切れ刃角と横切れ刃角の絶対値を等しくしたの
で、加工物の内径、外径のみならず90゜異なる方向の端
面の加工でも直角隅削りが可能となり、加工能率が向上
する他、汎用性に優れる。また同一チップで左右両勝手
方向への送りが可能となる。

（ｃ） 刃先角が90度でありながら刃先から離れる程、
前切れ刃と横切れ刃が加工物の加工面から曲線的に徐々
に遠がかるように構成したので、従来の刃先角が90度の
直線切れ刃の工具に比べ切れ刃と加工面の接触面積が少
ないため、切削抵抗が小さく、ビビリ振動が発生しにく
い。接触による摩擦熱も少ない。結果的に優れた仕上面
と寸法精度、表面品位を得ることができる。

（ｄ） 刃先で生成した切りくずは前述の切れ刃と加工
面の間隙から排出され、切りくず詰まりが生じない。切
削油剤を使用する場合には上記間隙の存在のため切削点
の近くまで油剤が届くため、冷却や潤滑の効果が大きく
作用し、工具寿命の延長や切削抵抗の低減の他切りくず
の折断にも有利である。

（ｅ） 切れ刃は刃先まで曲線で囲まれているため、切
れ刃強度か高い。

（ｆ） 幾何学的関係から、図式解法の他チップの内接
内径Ｄや切れ刃長ｌの既知の値から切れ刃の曲率半径Ｒ
の値を簡単に求めることができる。その逆も同様であ
る。従って設計、製造が容易である。

次に第11図乃至第28図を参照して本発明の他の実施例に
ついて説明する。

上記実施例においては、切削チップ１それ自体の側面に
逃げ角を付与したが、本発明はこれに限られず、チップ
自体の逃げ角γは零にしてチップの両面を使用できるよ
うにしても良い。しかしながら、この例では第11図乃至
第13図に示すように、刃物ホルダ12のチップ取付座に対
して逃げ角γ₁,γ_２をそれぞれ付与しておく必要があ
る。またγの値に応じて、わずかではあるが取付けたチ
ップの刃先角εの値が変化する。これはすくい角が負の
場合であるが、０゜以外の正の値とした場合でも同様の
結果となる。この場合の補正方法については後述する
が、通常の加工では問題とならない程度の角度誤差であ
る。

第14図乃至第18図に示した例は、チップ１のすくい面７
を掘り込んで前切れ刃と横切れ刃に、それぞれ横すくい
角βと上すくい角αを付与した例である。同図に示すチ
ップでは更に各刃先６にノーズ半径ｒの丸みを付与して
おり、この場合、前切れ刃４の曲率半径Ｒの中心C₁は、
横切れ刃５の接線ｉからノーズ半径ｒに相当する距離ｅ
だけチップの内側に入った仮想線ｉ′上に設定される。
横切れ刃５の曲率半径Ｒの中心C₂と残る１辺の曲率半径
Ｒの中心C₃（図示せず）の求め方も同様の手法で行な
う。このように円弧の中心Ｃをとれば、小さな曲率半径
のノーズ半径と大きな曲率半径の円弧切れ刃とが円滑に
連続するため切れ刃は滑らかなカーブとなる他切削時に
前切れ刃４のノーズの端Ｊが最も深く加工物に入るた
め、隅部の加工が正確に行なえる上、仕上面あらさも優
れる。

この例ではチップ自体には逃げ角がないネガチップであ
るためネガチップ用のホルダに取付けて使用するが、す
くい角α，βを適正に付与すれば、ホルダに取付けた状
態での実際の切削は正の値のすくい角で行なうことがで
きる。第11図に示したようなネガチップ使用の刃物ホル
ダ12は通常５度ないし６度程度の逃げ角γ₁,γ_２をもっ
ているのが普通であり、この場合、チップのαとβの値
はほぼ10〜15゜程度とされ、通常両者は同一の値に設定
すると、製造が容易である他、送りの方向によらず左右
どちらの勝手のチップとしても使用でき有利である。

また第14図において、すくい面７はその後縁が前切れ刃
４と横切れ刃５との間に二等辺三角形を形成するように
構成すると、１回の研削工程で加工できる上、かつ左右
両勝手用チップとなるので好都合である。また前切れ刃
と横切れ刃とが交叉する切れ刃のコーナ部６の高さがチ
ップ上面に一致するようにすれは加工物の軸心と同一高
さに前記コーナ部６が位置するため、隅加工を含め、高
精度な加工が可能となる。

第19図は第14図ないし第18図に示したチップ１を刃物ホ
ルダ12に取付けた状態を示す部分平面図である。前記チ
ップ１は公知慣用の手段、すなわちボルタ20で回動され
るピン14により刃物ホルダ12に締付け固定される。切込
み角ｋと刃先角εがほぼ90度となるように、かつ略三角
形チップの刃先６の中線ａが前記刃先角εを２分するよ
うに構成してあるのは前述の各実施例同様である。第21
図において、上すくい角αはα＋γ_１、第20図において
横すくい角β′はβ＋γ_２となる。γ₁,γ_２の値は通常
γ_１＝γ_２＝−６゜程度であり、これらの角度を考慮し
てα，βを定める必要がある。

いま、第22図（Ａ）に示す工具先端近傍の平面図におい
て、切込み角ｋと刃先角εが共に90度であるとする。こ
のとき、チップの中線ｙ−ｙに直交する方向から見た同
図（Ｂ）に示す正面図において、すくい角がφであると
すれば、すくい面７内で測った刃先角ε″（図示せず）
は何度であるか、を示す。幾何学的関係から、 tan（ε/2）＝tan（ε″/2）cosφ、すなわち、 （度）で得ることができる。ここでε＝90゜では ε″＝2tan^-1（cosφ）（度）で得られる。このように
ホルダに取付けて切削に使用する状態でのすくい角φを
もとに、前記チップ１の補正後の刃先角ε″を決めれ
ば、より高精度な直角隅加工が可能となる。

第23図乃至第27図に示した例はチップ各コーナ部の厚み
方向に半径ｒ′の丸み40を設けた例ですくい面を凸曲面
状に構成して切れ刃強度を更に向上させることができと
共に、ひびり振動を抑制することもできる。

なお、上述した実施例においては、チップの中心部に取
付穴が開口している例を説明したが、このような取付穴
は無くとも良い。

また、チップの材質としては高速度鋼、超硬、コーティ
ング、サーメット、セラミックスやダイヤモンド等が適
宜選択される。また、本発明のチップを使用した切削工
具は旋削バイトに限らず、フライスやボーリングにも適
用できる。

第28図はフライス工具に適用した例の部分断面図であ
り、加工物表面の直角肩削りが可能である。

また従来、円弧状切れ刃を有するチップを使用して大き
な送りで優れた仕上面粗さを得ていた切削工具にも適用
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、周囲が円弧状の略
三角形チップでありながら、各ノーズコーナの頂点の刃
先角を90゜としたため、加工物の内・外周のみでなく端
面についても直角隅削りが可能となり、また切り刃先端
から末端へ向って徐々に加工物と切れ刃が離れるため切
削抵抗が少なく、良好な切削ができる他、従来よりもは
るかに大きな曲率半径の刃先で仕上面を生成するため高
送りでも良好な仕上面粗さが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による切削チップを示した平
面図、第２図は同正面図、第３図は同背面図、第４図は
同右側面図、第５図は同左側面図、第６図は本発明によ
る切削チップをシャンクに取付けた状態を示した正面
図、第７図は同平面図、第８図は同左側面図、第９図と
第10図は本発明による切削工具を使って被削物の段部を
加工している状態を示した平面図、第11図は本発明によ
る切削チップをシャンクに取付けた状態を示した正面
図、第12図は同平面図、第13図は同左側面図、第14図は
本発明の一実施例による切削チップを示した平面図、第
15図は同正面図、第16図は同背面図、第17図は同右側面
図、第18図は同左側面図、第19図は本発明による切削チ
ップをシャンクに取付けた状態を示した正面図、第20図
は同平面図、第21図は同左側面図、第22図（Ａ）（Ｂ）
は刃先角の補正を示す説明図、第23図は本発明の他の実
施例による切削チップの平面図、第24図は同正面図、第
25図は同背面図、第26図は同右側面図、第27図は同左側
面図、第28図は本発明のチップを使用したフライス工具
の部分断面図である。 １……チップ、３……切れ刃、４……前切れ刃、 ５……横切れ刃、６……コーナ部、７……すくい面、 ８……後縁、９……前逃げ面、10……横逃げ面、 12……シャンク、40……丸み。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面形状がほぼ三角形状の偏平な切削チッ
   プにおいて、上記切削チップは、チップ上面またはチッ
   プ下面の少なくとも一方の側の面を画成する３つの切れ
   刃辺のそれぞれが曲率半径（Ｒ）をもって外側へ膨出し
   た円弧の一部によって構成され、隣り合った切れ刃に挟
   まれたノーズコーナ部には半径（ｒ）の曲線部が形成さ
   れ、このノーズコーナ部に連続する外周の円弧状の２つ
   の切れ刃辺と前記ノーズコーナ部の曲線との接点におけ
   る２つの接線が直交するように構成され、さらに、上記
   ノーズコーナ部の各頂点の高さがチップの上面と一致
   し、かつ各頂点から切れ刃辺の長さの1/2以下の範囲に
   チップの中線に直交する角度で両切れ刃に等しい角度の
   すくい角（α，β）を設けたことを特徴とする切削チッ
   プ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の切削チップを刃物ホルダ
   の先端に取り付け、前記切削チップの直交する切れ刃辺
   の一方を前切れ刃とし、他方を横切れ刃として用い、切
   り込み角を90度に設定したことを特徴とする切削工具。