JPH079206A - 電着チップおよびスローアウェイ式カッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砥粒の先端の揃った電着チップと、このチッ
プを適用したコンビネーション形のスローアウェイ式カ
ッタを提供する。 【構成】 スローアウェイチップの切れ刃部にダイヤモ
ンドやＣＢＮなどの超砥粒を電着固定させた電着チップ
の電着部分に研削加工を付加して、砥粒の凹凸を平坦に
ならしたチップとする。前記チップをコンビネーション
形のスローアウェイ式カッタの仕上刃チップに組込む。
荒刃チップには例えば超高圧焼結体チップを使用する。
仕上刃チップは荒刃チップと同数以上の刃数とする。こ
のカッタにより鋳鉄やアルミニウムなどの材料の高速加
工ができ、かつ送りマークのない優れた仕上面を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、刃先部分に超砥粒を電
着固定した電着チップおよびスローアウェイ式カッタに
関するものであって、特に仕上面の良好なる高速切削加
工が可能となるようなされたものである。

【０００２】

【従来の技術】耐摩耗性を高める目的で、エンドミルの
ような切削工具の切れ刃部にＣＢＮやダイヤモンドなど
の砥粒を電着固定する処理は従来から行われている。こ
の電着処理は、特にエンドミルのように切れ刃長さの長
い切削工具、あるいは切れ刃が曲線状であったりねじれ
ていたりする切削工具には、製作が比較的容易で、経済
的であるために有効な方法である。

【０００３】スローアウェイチップの場合には、通常、
切れ刃が直線状であり、使用領域が仕上切削〜軽切削に
限定されるために、ＣＢＮやダイヤモンドなどの超高圧
焼結体チップを超硬合金などの基台にロウ付け固定する
方法がとられることが多い。しかし、切れ刃長さを長く
する必要のある場合や超高圧焼結体チップを取付けるス
ペースを確保するのが困難な形状の場合などには電着チ
ップが有効となる。

【０００４】一方、鋳鉄やアルミニウム合金などを切削
加工する場合、良好な仕上面を高速加工で得ることはな
かなか容易ではなく、特別な技術が考案されている。そ
の従来技術の一つに、荒刃チップと仕上刃チップとで構
成されるコンビネーション形のスローアウェイ式カッタ
が挙げられる。

【０００５】このカッタの仕上刃チップは、切れ刃長さ
を直線または大きな円弧状に長くとった形状にするのが
一般的である。この仕上刃チップをスローアウェイ式カ
ッタに多数組込まれた荒刃のうちの１枚〜数枚と置換す
ることによりさらい刃としての役割をもたせて、コンビ
ネーション形として構成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】超高圧焼結体チップ
は、超硬合金などの基台に設けた取付け座面にロウ付け
され、砥石により仕上げ研削されてチップとして製品化
される。しかしながら、超高圧焼結体チップは研削が困
難で複雑な形状にあまり適さないこと、基台の取付け座
面のスペースを確保する必要があること、焼結できるチ
ップの大きさに限界があるために切れ刃長さの長い形状
に適用できないなどの制約もある。

【０００７】電着チップは以上のような問題を解決する
ものであるが、電着チップの問題点の一つは、その切れ
刃稜が砥粒の集積により形成されているために、研削し
た焼結体チップに比較し、微視的に見たときの凹凸が大
きく加工面の粗さが粗くなるということである。図４
は、このときの電着チップの表面状態をモデル化した説
明図である。

【０００８】ところで、前記のようなコンビネーション
形のスローアウェイ式カッタでは、荒刃チップよりわず
かにカッタの正面側に突出して組込まれた仕上刃チップ
により加工面が創成される。仕上刃チップには、超硬合
金、サーメット、セラミックスなどの超硬質材料のほ
か、高速切削には超高圧焼結体チップも使われる。

【０００９】これらの仕上刃チップを組込んで加工した
あとには、切くずの溶着や構成刃先、切れ刃の損傷、切
削条件などに起因する送りマークや仕上面あらさ低下が
観察されることが多い。仕上刃チップをできるかぎり多
くすることにより、送りマークを少なくすることはでき
るが、超高圧焼結体チップは製品として高価であるため
にあまり実用的であるとはいえない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような問
題を解決するためになされたもので、電着部分の砥粒の
凹凸をなくし、研削チップに近い表面状態のチップを提
供することを目的としている。また、マシニングセンタ
など通常は切削加工専用の工作機械を使用し、鋳鉄やア
ルミニウム合金などの切削において、研削加工に匹敵す
るような仕上面の良好なる高速切削加工を実現させるス
ローアウェイ式カッタおよびチップを提供することを目
的としている。

【００１１】まず、スローアウェイチップ材料として従
来から用いられている超硬合金、サーメット、セラミッ
クスなどの超硬質合金材料および超高圧焼結体チップに
変えて、チップの切れ刃部にＣＢＮやダイヤモンドなど
の超砥粒を電着固定し、さらに、その電着部分の表面に
は電着後に研削加工を施すことにより、電着された超砥
粒の微視的な凹凸をならして平坦にしたものである。

【００１２】また、フライス加工においては、この電着
チップの性能を十分に発揮させるために、スローアウェ
イ式カッタに組込まれた電着チップの半数以上を仕上刃
チップとし、それ以外のチップはその切れ刃部が超高圧
焼結体からなる荒刃チップに置換されるように構成した
ことを特徴とするコンビネーション形のスローアウェイ
式カッタとした。

【００１３】

【作用】本発明による電着チップでは、電着面に研削加
工を付加したことにより、砥粒の高さの揃った電着面を
形成し、精度の高いチップとすることができる。しかも
切れ刃部を超高圧焼結体としたチップに比較し、種々の
形状に対する適応性が高く、かつ経済的に製造すること
ができる。

【００１４】この電着チップをコンビネーション形のス
ローアウェイ式カッタの仕上刃チップに応用する。この
カッタは、切込み量の大きい荒加工は荒刃チップが行な
い、切込み量の小さい切削を仕上刃チップが行なうこと
により加工面を仕上げる。そのため、仕上刃チップは荒
刃チップよりカッタの正面側にわずかに突出して組込ま
れる。

【００１５】仕上刃チップによる切込み量の小さい切削
は、実際には刃先部分の微細な砥粒により研削に類似し
た加工となる。また、荒刃チップに比較して仕上刃チッ
プの数が多いので、カッタの送りマークが目立つことな
く、従来より良好な加工面が得られる。なお、仕上刃チ
ップは、荒刃チップによって創成された加工面を仕上げ
るのに十分な切れ刃長さをもち、直線又は曲率の小さな
円弧状の切れ刃形状となっている。

【００１６】本発明による電着チップがカッタ本体に組
込まれるようにしたスローアウェイ式カッタでは、コン
ビネーション形より一層研削加工に近い加工を行なうこ
とになる。加工時の切込み量は荒加工で４０〜５０μ
ｍ、中加工で２５〜３５μｍ、仕上加工で１０〜２０μ
ｍに設定することが望ましい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１は、図４に示した電着表面のモデル図
に対して本発明を適用したときの電着表面のモデル図で
ある。電着固定の方法は公知の方法と変るところはない
ので、一例として、ＣＢＮ砥粒の電着について以下に簡
単に説明する。

【００１９】硫酸ニッケルなどの電解液が入った電解液
槽の中に、超硬合金などからなる基台２を電解液中に浸
漬する。このとき、電着固定する必要のない部位には絶
縁部材を被覆しておく。しかる後、ニッケル棒を電解液
中に浸漬して電源の陽極に接続し、陰極には基台２を接
続する。所定の電圧を印加することにより、電解液中に
浮遊させたＣＢＮの砥粒１を非絶縁面に堆積させ、析出
したニッケル電着層３により電着固定する。

【００２０】電着層の厚さは砥粒の５０〜６０％とし、
砥粒径は荒加工用で８０〜１００μｍ、中加工用で５５
〜７５μｍ、仕上げ加工用で３５〜４５μｍを目安とす
る。このようにして製作した電着チップに対して、本発
明では電着後にダイヤモンド砥石による研削加工を施
し、砥粒１の先端４の凹凸を均一に揃えたものである。

【００２１】次に、図２は上記チップを適用したスロー
アウェイ式カッタ用チップの一例で、（イ）は平面図、
（ロ）は下側面図、（ハ）は右側面図である。電着チッ
プ５の切れ刃６は、超硬合金製基台２のすくい面の一部
と逃げ面の一部にＣＢＮの砥粒１が電着固定された表面
によって形成されている。切れ刃６を直線状とするほか
に、切削性能と仕上げ面とをバランスよく向上させる目
的で、すくい面側からみて、例えば半径が４００ｍｍ程
度の曲率の非常に小さな円弧状の曲線とすることは有効
な方法である。

【００２２】図３は、前記電着チップ５をコンビネーシ
ョン形のスローアウェイ式カッタの仕上刃チップ７とし
て使用したもので、（イ）は正面図、（ロ）は側面図で
ある。仕上刃チップ７は、くさび９によりカッタ本体１
１に固定される。荒刃チップ８は、締付ねじ１０により
カッタ本体１１に固定される。カッタ本体１１の中心軸
方向には仕上刃チップ７を拘束する面がなく、自由にス
ライドが可能であるため、セッティングゲージなどを使
用して刃先基準で仕上刃チップ７を組込むことにより切
れ刃位置精度の高い組込みを行なうことができる。

【００２３】チップの配列は、荒刃チップ８の１枚に対
し仕上刃チップ７を１枚〜複数枚組合わせて１セットと
し、連続して数セット配置することにより全体の刃の配
列を構成している。仕上刃チップ７は荒刃チップ８より
カッタの正面側に突出させて組込んでいるので、１枚の
荒刃チップ８により創成された切削加工面を複数枚の仕
上刃チップ７があたかも研削するように切削し、しかも
一つ一つの砥粒の頭が揃っているので良好な加工面を得
ることができる。

【００２４】次に、前記コンビネーション形のスローア
ウェイ式カッタによる試験結果について紹介する。

【００２５】荒刃チップの切れ刃部の工具材料はＣＢＮ
焼結体、仕上刃チップの刃先部分の工具材料は本発明に
よるＣＢＮ砥粒の電着チップで、１セットの刃数は荒刃
チップ１枚に対し仕上刃チップ６枚である。ＣＢＮ電着
チップの粒度は１４０ないし１７０である。比較用とし
て用いた従来形のスローアウェイ式カッタは、対照的に
１セットの刃数が荒刃チップ６枚に対し仕上刃チップ１
枚で、荒刃チップは超硬合金、仕上刃チップの切れ刃部
はＣＢＮ焼結体とした。

【００２６】切削条件は次のとおりである。

【００２７】被削材 ＦＣ２３０（ＨＢ２２０） 切削速度 ８００ ｍ／ｍｉｎ 切込み ０．５ ｍｍ 湿式切削（水溶性切削油剤） 表１は、それぞれのカッタにて一定量の切削を行なった
のち、加工面外観と加工面あらさを調査した結果であ
る。本発明によるカッタで加工したときの仕上面は、送
りが大きくなるにしたがいあらさは悪くなるものの、全
体的に送りマークの目立たない良好な仕上面となった。
従来のカッタでは、送りの小さいときにはびびりによる
加工面の悪化がみられ、大きな送りでは加工部位により
網目状または縞目状の送りマークの残された仕上面とな
った。

【００２８】図５は、表１の結果を仕上面あらさＲｍａ
ｘに関して図示したものである。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電着
チップでは精度の高い電着チップが得られるとともに、
これをスローアウェイ式カッタに適用することにより、
アルミニウム合金や鋳鉄などの材料の高速切削加工にお
いて、びびりの少ない安定した切削と送りマークのない
優れた仕上面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電着チップの表面状態をモデル化
した説明図である。

【図２】本発明による電着チップの一実施例であり、図
２（イ）はすくい面を示す正面図、（ロ）と（ハ）はそ
れぞれ逃げ面を示す側面図である。

【図３】本発明によるスローアウェイ式カッタの一実施
例であり図３（イ）は正面図、（ロ）は側面図である。

【図４】従来の電着チップの表面状態をモデル化した説
明図である。

【図５】図３に示すスローアウェイ式カッタによる実用
例を示す図である。

【符号の説明】

１ 砥粒 ２ 基台 ３ 電着層 ５ 電着チップ ６ 切れ刃 ７ 仕上刃チップ ８ 荒刃チップ １１ カッタ本体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）やダイヤモン
   ドなどの砥粒を超硬合金などからなる基台の刃先部分に
   電着することにより製作される電着チップにおいて、電
   着のあと、前記電着部分の表面に研削加工を施したこと
   を特徴とする電着チップ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した電着チップが組込ま
   れたスローアウェイ式カッタにおいて、その電着チップ
   の半数以上を仕上刃チップとし、それ以外のチップはそ
   の切れ刃部が超高圧焼結体からなる荒刃チップに置換さ
   れるように構成されていることを特徴とするコンビネー
   ション形のスローアウェイ式カッタ。