JPWO2014006718A1

JPWO2014006718A1 - 切削工具の製造方法およびこれを用いた切削工具

Info

Publication number: JPWO2014006718A1
Application number: JP2013504032A
Authority: JP
Inventors: 計司田中; 弘光石倉
Original assignee: CLOVERTEC CORPORATION
Current assignee: CLOVERTEC CORPORATION
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2016-06-02
Also published as: WO2014006718A1

Abstract

【課題】従来の一体型突切りバイトとスローアウェイ式の突切りバイトやチップソーにおけるそれぞれの長所のみを得ると同時にそれぞれの短所を解消することができるようにする。【解決手段】金属製本体としての台金２と、台金２に取り付けられたチップ３とを有する突切りバイトやチップソー等の切削工具の製造方法であって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後のチップ表面にＰＶＤやＣＶＤ等による成膜コーティング６を施し、該成膜コーティング後のチップ３を前記台金２にロウ付け等によって一体に溶接する。【選択図】図１

Description

本発明は、仕上げ加工後のチップをシャンクやバイトホルダー等の台金に容易に固定することを特徴とする切削工具の製造方法およびこれを用いた切削工具に関する。

図６および図７に示すように、従来、切削工具の一種である突切りバイト２１としては、その台金（シャンク）２２の先端部２２ａにおける台座２２ｂにチップ２３をロウ付け等した一体型のものが知られており、該突切りバイト２１は、台金２２の台座２２ｂに、焼結成形したチップ２３をロウ付けした後、該チップ２３を成形研磨したものである。

また、図８に示すように、前記一体型の突切りバイト２１と同様の突切りバイトについて、更に成形研磨後における台金３２の先端部分３２ａにＰＶＤやＣＶＤ等の成膜コーティング２６を施した突切りバイト３１も知られている。

更に、図９および図１０に示すように、台金４２の先端部分４２ａに取付部材４７等を介して、予め成形研磨後にＰＶＤやＣＶＤ等の成膜コーティング４６を施して最終仕上げを行ったチップ４３をネジ嵌合や凹凸嵌合によって着脱自在に取り付けたスローアウェイ式の突切りバイト４１も知られている。

更に、図１１〜図１３に示すように、円板状の台金５２の外周に一定間隔をあけて鋸刃５３が突設され、各鋸刃５３の前側先端部分にチップ嵌め込み用の凹所５４および該凹所５４に連なる切欠部５５ａ・５５ｂが形成され、これら切欠部５５ａ・５５ｂを介して前記凹所５４にチップ５６を着脱自在に嵌め込んだスローアウェイ式のチップソー５１も知られている。

特開２００１−２２５２０９特開２００４−２５５４８９

前記一体型の突切りバイト２１の場合、製造コストが低廉であるものの、前述した通り、台金（シャンク）２２にチップ２３を一体に固着してから該チップ２３を成形研磨する関係で、図７に示すように、前記チップ２３に対して切断性能を高めるための複雑で細かな成形研磨が行えず、切削抵抗の大きい形状となり、そのため切断寿命が短いという欠点があった。またこの欠点を解消するために、成形研磨後にＰＶＤやＣＶＤ等のコーティングを施した突切りバイト３１の場合、ワークに対する切断寿命はある程度延びるものの、コーティング処理に多大な手間とコストがかかるという新たな問題が生じた。

一方、前記スローアウェイ式の突切りバイト４１の場合、予めチップ４３単体に成形研磨およびコーティングを施すことから、図１０に示すように、チップ４３に対して切断性能を高めるための複雑で細かな成形研磨を行い、且つコーティングを施すことができるため、ワークに対する切断寿命が長いという利点がある。しかし、台金（シャンク）４２に、チップ４３を着脱自在に取付けるための取付け構造を組み込む必要があることから、台金４２部分の加工コストが高くなる上、ワークの切断作業中に台金４２におけるチップ４３取付部分が破損し易く、破損した場合には高価な当該突切りバイト４１自体を廃棄してしまうか、或いは使用を続けるために修理した場合でもその修理費が高額になるという欠点があった。

また、このような種々の問題は前述したスローアウェイ式のチップソー５１においても同様であり、図１３に示すように、チップ５６の前面５６ａおよび後面５６ｂに鋸刃５３の凹所５４に嵌め込むための嵌合部５７ａ・５７ｂが形成され、そのためチップ５６自体の形状が複雑となり、且つ該チップ５６と嵌合するための凹所５４や切欠部５５ａ・５５ｂの形状も複雑となっていた。

本発明の目的は、前述した従来の一体型突切りバイトとスローアウェイ式突切りバイト等のそれぞれの長所のみを得ると同時にそれぞれの短所を解消することができる切削工具の製造方法およびこれを用いた切削工具を提供することにある。

これまで、切削工具の分野では、焼結成形したチップを成形研磨し、更に表面にＰＶＤやＣＶＤ等による成膜コーティングを施した所謂、仕上げ加工済の完成品たるチップを台金（シャンク）にロウ付け等によって一体に溶接した場合、その熱影響によって前記コーティング被膜が劣化すると同時に台金とチップとの接合の際の寸法精度が十分に確保されないといった固定観念があった。

しかしながら、本発明の発明者は、前記のような固定観念にとらわれることなく、鋭意試験研究を重ねた結果、後述するような優れた効果を奏する本発明を完成させたものである。

すなわち、本願の請求項１に係る発明は、金属製本体と、金属製本体に取り付けられたチップとを有する切削工具の製造方法であって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後のチップ表面にＰＶＤやＣＶＤ等による成膜コーティングを施し、該成膜コーティング後のチップを前記金属製本体にロウ付け等によって一体に溶接することを特徴とする切削工具の製造方法である。

本願の請求項２に係る発明は、前記請求項１記載の製造方法を用いた突切りバイトであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としてのシャンクに一体に溶接したことを特徴とするものである。

本願の請求項３に係る発明は、前記請求項１記載の製造方法を用いたチップソーであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としての円板状台金に一体に溶接したことを特徴とするものである。

更に、本願の請求項４に係る発明は、前記請求項２記載の突切りバイトについて、チップを超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼で構成したものである。

また、本願の請求項５に係る発明は、前記請求項３記載のチップソーについて、チップを超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼で構成したものである。

なお、前記金属製本体、シャンクおよび台金の構成材料としては、炭素鋼や合金鋼等、種々の鋼材が用いられる。

本願の請求項１に係る発明の製造方法は、切削工具を構成する金属製本体に、予め成形研磨がなされ、更に成膜コーティングが施された所謂、仕上げ加工済の完成度の高いチップを一体に溶接することを技術的特徴とするものであるため、従来のスローアウェイ式切削工具に比べて安価に製造でき、しかも前記スローアウェイ式切削工具と同様の切断性能が得られ、しかも従来のスローアウェイ式切削工具のような使用中の破損の問題も生じないことから、製造コストと切断性能の両面で優れた切削工具を得ることができる。

また、本願の請求項２に係る突切りバイト並びに請求項３に係るチップソーによれば、前述した本発明の効果がより顕著に得られる。特に、チップソーについては、その多数の鋸刃に、成膜コーティングされたチップを直接ロウ付けすれば良いため、従来のスローアウェイ式チップソーに比べて製造コストの大幅な削減が可能となり、しかも同程度の優れた切削性能と高寿命が実現される。

本発明の実施形態に係る突切りバイトであって、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。同実施形態の突切りバイトにおけるチップの拡大図であって、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が平面図である。本発明の他の実施形態に係るチップソーの側面図である。同実施形態のチップソーにおける鋸刃部分の拡大側面図である。同実施形態のチップソーにおけるチップの拡大図であって、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図である。成形研磨前のチップを台金にロウ付けした従来の突切りバイトであって、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。図６の従来例におけるチップ部分の拡大図であって、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図である。台金へのチップのロウ付け後にコーティングを施した従来の突切りバイトであって、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。従来例であるスローアウェイ式突切りバイトであって、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。図９の従来例におけるチップの拡大図であって、（ａ）が側面側斜視図、（ｂ）が平面側斜視図、（ｃ）が正面側斜視図である。従来のスローアウェイ式チップソーの側面図である。図１１に示したチップソーにおける鋸刃部分の拡大側面図である。同従来例のチップソーにおけるチップの拡大図であって、（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が平面図である。

次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）

図１および図２に示すように、突切りバイト１は、炭素鋼製の縦長板状台金（シャンク）２と、台金２の先端部２ａにロウ付けされた硬質チップ３とで構成されている。

硬質チップ３は、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼等で構成されており、図２に示すように、硬質チップ３の両側面５にはその先端部５ａから基部５ｂに向かって所定のラジアル角α１で傾斜が付され、また同硬質チップ３の両側面５における前部５ｃから後部５ｄに向かって所定のタンジェンシャル角α２で傾斜が付されている。また硬質チップ３の各角部には面取り４が形成されている。

そして、前記硬質チップ３は、焼結成形されたものであって、前述した形状に成形研磨した後、該成形研磨後のチップ表面にＰＶＤによる成膜コーティング６を施し、該成膜コーティング６の後の該チップ３を前記台金２の台座２ｂに一体にロウ付けしたものである。

また、図１に見られるように、本実施形態では、台金２の先端部２ａにロウ付けされたチップ３の周辺部分が薄肉部２ｃとなされている。

次に、本実施形態に係る突切りバイト１と前述した従来の突切りバイト２１・３１・４１（比較形態１〜３）をそれぞれ用いて、主に油井管として使用される１３Ｃｒ材製の外径１７７．８ｍｍ×厚み１０．３６ｍｍの鋼管を、周速＝９０ｍ／ｍｉｎ、送り速度＝０．２ｍｍ／ｒｅｖで切断した場合の試験結果について説明する。

（比較形態１）

図６に示すように、従来の突切りバイト２１は、より詳細に説明すると、図６（ａ）に示すように、前記実施形態と同様、工具鋼製の縦長板状の台金（シャンク）２２と、台金２２の先端部２２ａの台座２２ｂにロウ付けされた硬質チップ２３とで構成されているが、当該突切りバイト２１では、前記実施形態と異なり、台金２２の先端部２２ａの台座２２ｂに、焼結成形した硬質チップ２３を一体にロウ付けした後、該硬質チップ２３を図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような形状に切削研磨したものである。

（比較形態２）

また、従来の突切りバイト３１は、より詳細に説明すると、図８に示すように、前記突切りバイト２１について、更にＰＶＤによる成膜コーティング２６を施したものである。また前記突切りバイト２１・３１については、いずれも前記実施形態と同様、台金２２・３２の先端部２２ａ・３２ａにロウ付けされた硬質チップ２３・３３の周辺部分に薄肉部２２ｃ・３２ｂが形成されている。

（比較形態３）

図９に示すように、従来の突切りバイト４１は、より詳細には、側面から見て逆倒Ｌ字形の台金（シャンク）４２の先端部４２ａに硬質チップ４３を着脱自在に取り付けたスローアウェイ式のものであって、焼結成形したチップを図１０に示すような形状に成形研磨した後、表面にＰＶＤによる成膜コーティング４６を施したものである。なお、図中４７はチップ４３の係止部材であって、台金４２に固定するためのビス止め部４７ａを有する。

表１に実施形態１に係る突切りバイト１並びに従来の突切りバイト２１・３１・４１（比較形態１〜３）についての切断数（Ａｖ）、単価比率および切断コスト比率を比較して示す。なお、単価比率は前記スローアウェイ式突切りバイト４１（比較形態３）の製造単価を基準１００％としたものであり、また切断コスト比率は、スローアウェイ式突切りバイト４１（比較形態３）の製造単価に対する切断数を基準１００％としたものである。

表１の結果から明らかなように、単価比率については、従来のスローアウェイ式突切りバイト４１（比較形態３）を１００％とした場合に、従来の突切りバイト２１（比較形態１）が１５％、同じく従来の突切りバイト３１（比較形態２）が３０％であるのに、実施形態１に係る突切りバイト１は２５％であり、これは従来のスローアウェイ式突切りバイト４１（比較形態３）に比べて従来の突切りバイト２１・３１（比較形態１・２）が大幅に低い単価比率であり、また実施形態１の突切りバイト１も上記従来の突切りバイト２１（比較形態１）と同３１（比較形態２）の中間程度の低い単価コストである。一方、切断コスト比率を見ると、従来のスローアウェイ式突切りバイト４１（比較形態３）を１００％とした場合に、従来の突切りバイト２１（比較形態１）は１２０％、同じく従来の突切りバイト３１（比較形態２）は６０％であるのに対して、実施形態１に係る突切りバイト１は２８％と非常に低いものとなっている。

したがって、この表１に記載された結果を見れば、本発明に係る実施形態１の突切りバイト１は、製造コストが安く、しかも切断寿命が長いということが明確である。

（実施形態２）

図３〜図５に示すように、本実施形態は、本発明をチップソー６１に適用したものである。

すなわち、チップソー６１は、炭素工具鋼や合金工具鋼製の略円板状台金６２の外周に一定間隔をあけて鋸刃６３が突設され、鋸刃６３の先端部６３ａの一側には台座６４が形成され、該台座６４にチップ６５が一体にロウ付けされたものである。

そして、チップ６５は、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼製であって、前記突切りバイト１における硬質チップ３と同様、成形研磨後のチップ表面にＰＶＤによる成膜コーティング６６を施し、該成膜コーティング６６の後の該チップ６５を鋸刃６３の台座６４に一体にロウ付けしたものである。

図５に示すように、本実施形態におけるチップ６５は、図１３に示した従来のスローアウエイ式チップソー５１におけるチップ５６とは異なり、該チップ５６の嵌合部５７ａ・５７ｂのようなものは不要となり、全体として成形し易い形状であり、しかも前述した通り、成膜コーティング６６が施されているため、優れた切削性能が長く得られ、また製造コストも大幅に低廉することが可能となり、更に使用中の破損の問題も解消される。

本発明によれば、切断寿命が長く、しかも製造コストが低廉であり、更に破損の問題も生じない耐久性にも優れた突切りバイトやチップソー等の切削工具が容易に得られるため、この種切削加工の分野で幅広い利用が期待できる。

１突切りバイト
２台金
３硬質チップ
４面取り
５チップ側面
６成膜コーティング

すなわち、本願の請求項１に係る発明は、金属製本体と、金属製本体に取り付けられたチップとを有する切削工具の製造方法であって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後のチップ表面にＰＶＤやＣＶＤ等による成膜コーティングを施し、該成膜コーティング後のチップを前記金属製本体にロウ付けによって一体にすることを特徴とする金属用切削工具の製造方法である。

本願の請求項２に係る発明は、前記請求項１記載の製造方法を用いた金属用突切りバイトであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としてのシャンクに一体にロウ付けしたことを特徴とするものである。

本願の請求項３に係る発明は、前記請求項１記載の製造方法を用いた金属用チップソーであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としての円板状台金に一体にロウ付けしたことを特徴とするものである。

更に、本願の請求項４に係る発明は、前記請求項２記載の金属用突切りバイトについて、チップを超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼で構成したものである。

また、本願の請求項５に係る発明は、前記請求項３記載の金属用チップソーについて、チップを超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼で構成したものである。

Claims

金属製本体と、金属製本体に取り付けられたチップとを有する切削工具の製造方法であって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後のチップ表面にＰＶＤやＣＶＤ等による成膜コーティングを施し、該成膜コーティング後のチップを前記金属製本体にロウ付け等によって一体に溶接することを特徴とする、切削工具の製造方法。
請求項１記載の製造方法を用いた突切りバイトであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としてのシャンクに一体に溶接したことを特徴とする、突切りバイト。
請求項１記載の製造方法を用いたチップソーであって、焼結成形したチップを所望形状に成形研磨した後、該成形研磨後の表面に成膜コーティングを施してなるチップを、金属製本体としての円板状台金に一体に溶接したことを特徴とする、チップソー。
チップが、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼である請求項２記載の突切りバイト。
チップが、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼である請求項３記載のチップソー。