WO2016043127A1 - 切削インサート及びその製造方法 - Google Patents

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WO2016043127A1
WO2016043127A1 PCT/JP2015/075777 JP2015075777W WO2016043127A1 WO 2016043127 A1 WO2016043127 A1 WO 2016043127A1 JP 2015075777 W JP2015075777 W JP 2015075777W WO 2016043127 A1 WO2016043127 A1 WO 2016043127A1
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cutting
nose
cutting edge
negative land
width
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PCT/JP2015/075777
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English (en)
French (fr)
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久木野 暁
健太朗 千原
原田 高志
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住友電気工業株式会社
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    • B23B27/141Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness
    • B23B27/145Specially shaped plate-like cutting inserts, i.e. length greater or equal to width, width greater than or equal to thickness characterised by having a special shape
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    • B23B2226/125Boron nitride cubic [CBN]
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    • B23B2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/18Ceramic

Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert having a cutting edge made of any one of a cBN-based sintered body (sintered body containing cubic boron nitride as a main component), ceramics, and cermet. Stable life in high-speed and high-efficiency cutting such as cutting of steel and iron group metal materials, and excellent surface properties by suppressing so-called chattering (vibration) of the tool during cutting and generation of a work-affected layer
  • the present invention relates to a cutting insert capable of obtaining a machined surface and a manufacturing method for industrially manufacturing the cutting insert with high mass productivity.
  • any of cBN-based sintered bodies, ceramics, and cermets (hereinafter abbreviated as hard sintered bodies) on the surfaces involved in cutting
  • hard sintered bodies any of cBN-based sintered bodies, ceramics, and cermets (hereinafter abbreviated as hard sintered bodies) on the surfaces involved in cutting
  • the thing using the blade tool material comprised by the is known (for example, refer the following patent document 1).
  • High-hardness cutting tool materials made of hard sintered bodies are difficult to form with high accuracy, so for those where the surface roughness of the processed surface is important, the flank face is ground and sintered after grinding. A method has been adopted in which the accuracy of the shape of the cutting edge transferred to the cutting material is increased.
  • Cutting inserts that use this hard sintered body are mainly made by joining a small piece of cutting tool material made of hard sintered body to the corner of the base metal made of cemented carbide or cermet in consideration of economic effects. However, there are some which are composed entirely of hard sintered bodies.
  • the cutting insert with a hard sintered body applied to the surface involved in cutting is chip shearing, intermittent cutting, interrupted when the object to be processed (work material) is a hard material difficult to cut such as heat-resistant alloy or hardened steel. Because cutting unavoidable vibration, impact tipping and chipping are likely to occur, a negative land (Chamfer, also see Patent Document 1) is provided along the cutting edge ridgeline as a measure for strengthening the cutting edge. Things have been done.
  • the edge of the edge of the blade is further subjected to honing treatment.
  • Cutting inserts for finishing with a hard sintered body applied to the surface involved in cutting are mounted on a surface grinder and all are ground with a single grindstone, and the rake face is the same as the top surface of the insert. It is common to finish it so that it is the same.
  • Such a cutting insert is disclosed in, for example, Patent Document 2 below. It is also described in catalogs disclosed on the Internet by tool manufacturers (for example, Sumitomo Electric Hardmetal, Tungaloy, Mitsubishi Materials, Sandvik, etc.).
  • the upper surface and the bottom surface of the base metal are ground first, and then the upper surface of the small sintered piece is Joined so that it protrudes above the top surface of the base metal, then only the small piece is ground to form a rake face, and then further grinding completes the nose radius and flank surface attached to the side surface and small piece of the base metal
  • a method is also conceivable.
  • Cutting inserts that apply a hard sintered body (either cBN, ceramics, or cermet) to the surfaces involved in cutting have the following advantages, so cutting using this type of cutting insert is useful for grinding. Instead, it tends to be used frequently in recent years.
  • a hard sintered body either cBN, ceramics, or cermet
  • Inserts using a hard sintered body used for finish cutting of difficult-to-cut materials depending on the angle of the negative land attached to the cutting edge, depending on the hardness and components of the difficult-to-cut material, the shape of the workpiece to be processed, and the required dimensional accuracy Is set.
  • the width of the negative land is widened, and depending on the cutting application, the edge of the cutting edge is further honed to further strengthen the cutting edge.
  • the negative land is formed by grinding the rake face parallel to the bottom face of the insert and then processing the outer periphery by grinding to form the insert side face, the nose radius portion, and the flank face.
  • the grinding surface tilted at a specific angle of the grinding wheel rotating with the axis perpendicular to the bottom surface (or rake surface) of the insert as a fulcrum is applied to the cutting edge ridge, and along the nose R portion while rotating the grinding wheel Are formed by a method of parallel movement.
  • the formed negative land has a uniform width parallel to the cutting edge ridge line, and the crossing angle of each part in the longitudinal direction with respect to the rake face is also uniform.
  • the workpiece W (work material) machining portion of FIG. 22 has a low-rigidity portion 21 that is thin and prone to vibration and chatter during cutting, and a large thickness that requires high-efficiency cutting with high feed.
  • the highly rigid portion 22 is mixed.
  • fitting portion 23 has a fitting portion 23 having a strict outer diameter dimensional accuracy at the machining portion of the workpiece W, and a necking portion (a fitting outer diameter and an end face such as a flange intersect with each other) that imposes a high load on the cutting tool.
  • necking portion a fitting outer diameter and an end face such as a flange intersect with each other
  • oil hole 25 there is an oil hole 25 in which the thinning portion of the position 24 and the cutting form are intermittently cut.
  • the cutting edge shape with a positive rake angle on the rake face and a narrow negative land width can reduce the back force component of the cutting resistance. It is valid.
  • the conventional negative edge for reinforcing a blade edge that is parallel to the cutting edge ridge line and has a constant width can only cope with either a request to narrow the width of the negative land or a request to increase the width.
  • the present invention provides a cutting insert in which a hard sintered body is applied to a part involved in cutting, which exhibits a stable life in cutting of an iron group-based difficult-to-cut material, and so-called chatter and machining alteration of the tool during cutting. It is possible to produce a machined surface with excellent surface properties by suppressing the generation of layers, and to manufacture the cutting insert with high productivity while ensuring excellent quality by devising the method of blank grinding The purpose is to.
  • the cutting insert according to one aspect of the present invention includes a flank, a nose radius portion, and a positive rake using a cutting tool material made of any of a cBN-based sintered body, ceramics, and cermet on a surface involved in cutting.
  • the apex angle ⁇ of the nose R portion is 30 ° or more and 95 ° or less
  • the rake angle ⁇ at the bisecting section position of the apex angle of the nose R portion is 1 ° or more and 10 ° or less
  • the ridge line where the unequal width negative land intersects the rake face and the ridge line where the unequal width negative land intersects the front flank are non-parallel in plan view and at least the apex of the nose radius cutting edge ( The width of the unequal width negative land is from the apex of the nose R section cutting edge to the nose R section cutting edge on one side of the boundary between the nose R section cutting edge and the apex angle bisector in plan view.
  • the width of the unequal width negative land in plan view at the apex of the nose radius cutting edge is W1, and the nose radius cutting edge is connected to the linear cutting edge.
  • the width of the unequal negative land in plan view is W2, where W1 is 0.04 mm or more and 0.2 mm or less, and the ratio of W1 to W2 is 1.5 or more. .
  • the apex angle of the nose R portion referred to here is equal to the angle between the two sides including the nose R in a plan view on the side involved in cutting of the cutting insert.
  • the width W1 of the negative land is a width along the bisector of the apex angle of the nose R portion, and the negative land width W2 at both ends of the cutting edge of the nose R portion is the negative land of the nose R portion of the unequal negative land.
  • the manufacturing method of the cutting insert concerning one mode of the present invention is a material before grinding (cBN-based firing) in which a blade material composed of any one of a cBN-based sintered body, ceramics, and cermet is used on the surface involved in cutting.
  • a tool made of either a knot, ceramics, or cermet only, or a tool that is brazed to a cemented carbide (hereinafter abbreviated as blank material) can be controlled.
  • the tool is sandwiched and held in the thickness direction by a chuck of a grinding machine, and in this state, the cutting tool material is pressed against the end surface of the rotating grindstone of the grinding machine to grind the cutting tool material to the cutting tool material.
  • Form flank, negative land, and rake face by Grinding of the rake face at that time is performed by inclining the grinding surface of the grindstone in the direction in which a positive rake angle is given with respect to the upper surface of the cutting tool material, The above process is performed without changing the posture and position of the chuck without releasing the holding of the blank material by the chuck.
  • the cutting insert of the present invention exhibits excellent fracture resistance in high-speed, high-efficiency cutting of iron group-based difficult-to-cut materials and iron group-based metal materials, and exhibits a stable life.
  • so-called chattering of the tool at the time of cutting and generation of a work-affected layer are suppressed, and a machined surface having excellent surface properties can be obtained.
  • a cutting insert in which a hard sintered body is applied to a part involved in cutting can be manufactured with high productivity by using a grinder having an automatic processing function while ensuring excellent quality. Can do.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4.
  • It is a front view of the nose R part of FIG. It is an expanded sectional view which shows a part of FIG.
  • FIG. 5 is a top view which shows the other example of the cutting insert concerning 1 aspect of this invention.
  • It is a side view of the cutting insert of FIG. It is a perspective view of the cutting insert of FIG.
  • the cutting insert according to one aspect of the present invention is a flank, in which a cutting tool material composed of any one of a cBN-based sintered body, ceramics, and cermet excellent in wear resistance and toughness is used for cutting.
  • a cutting insert having a nose radius portion, a rake face having a positive rake angle, a cutting edge formed by a crossing ridge of the rake face and the flank face, and a negative land of unequal width along the cutting edge.
  • cBN-based sintered body a known sintered body containing 10% to 99.9% of cBN (cubic boron nitride) by volume can be employed.
  • Such a cutting insert is such that the radius of the nose R portion is set to 0.4 mm or more and 2.4 mm or less, and the apex angle ⁇ of the nose R portion is set to 30 ° or more and 95 ° or less. Also, the rake angle ⁇ at the bisecting section position of the apex angle of the nose R portion is set to 1 ° or more and 10 ° or less.
  • the radius of the nose radius portion is defined by the ISO standard.
  • the standard value is set in increments of 0.2 mm from 0.4 mm to 2.4 mm. Among them, 0.8 mm, 1.2 mm, or 1.6 mm has a good balance between cutting resistance and cutting edge strength. It is preferable.
  • the apex angle ⁇ of the nose R portion is also a numerical value defined by the ISO standard. Among the standard values, any of 35 °, 55 °, 60 °, 80 °, and 90 ° is a balance between cutting resistance and cutting edge strength. Is good and preferable.
  • the rake angle ⁇ at the bisecting section position of the apex angle of the heel nose R portion is not preferably 1 ° or less, or 10 ° or more.
  • the preferable range of the rake angle ⁇ is 1 ° to 7 °, more preferably 1 ° to 3 °.
  • the negative land is a chamfer in which the ridge line where the negative land intersects the rake face and the ridge line where the negative land intersects the flank face are non-parallel in plan view.
  • the width of the negative land is cut straight from the apex of the nose radius cutting edge.
  • the width of the negative land in a plan view at the apex of the nose R portion cutting edge is W1 and the width of the negative land in a plan view at both ends of the nose R portion cutting blade is W2, and W1 is gradually reduced toward the position connected to the blade.
  • the width is 0.04 mm or more and 0.2 mm or less, and the ratio of W1 to W2 is 1.5 or more and 400 or less, preferably 2 or more and 200 or less, more preferably 2 or more and 60 or less. Make the negative land.
  • the feed force component of the cutting resistance acts strongly on the side cutting edge portion 27 (also see FIG. 24), and if the feed force component is high, chipping or chipping occurs on the side cutting edge.
  • the width of the negative land narrow on the front cutting edge side and wide on the side cutting edge side, the component of back force applied to the front cutting edge part can be reduced and at the same time the side cutting edge part can be strengthened.
  • the width W1 of the negative land at the apex of the cutting edge of the nose R portion is 0 in order to suppress the occurrence of chatter due to an increase in cutting resistance while improving the edge strength of the side cutting edge that is highly loaded due to the feed component force and is liable to be damaged. 0.04 mm to 0.2 mm.
  • the negative land width W2 is set to 0.15 mm or less so as to suppress the vibration component due to the increase in cutting resistance and the work-affected layer and to prevent chatter, so that the back force component of the cutting resistance can be kept low.
  • W2 is set to 1 in order to improve the fracture resistance against the feed component force component at the side cutting edge, reduce the back component force at the front cutting edge, reduce the work-affected layer, and prevent chatter.
  • W1 is 1.5 or more, preferably 2 or more and 200 or less.
  • Such a cutting insert may have a coating layer made of carbide, nitride, boride, or oxide of Ti, Al, Si, Cr, and Zr. It can be expected to further improve the adhesion resistance or wear resistance.
  • the manufacturing method is a grinding machine chuck that can control the position and orientation of the blank material used on the surface where the cutting tool material composed of cBN-based sintered body, ceramics, or cermet is involved in cutting.
  • the cutting tool material is pressed against the end face of the grindstone rotating on the grinding machine to form a relief surface, a negative land, and a rake face by grinding on the cutting tool material, Grinding of the rake face at that time is performed by inclining the grinding surface of the grindstone in a direction in which a positive rake angle is given with respect to the upper surface of the cutting tool material with the cutting tool material as a substantial grinding object.
  • the above process is performed without changing the posture and position of the chuck without releasing the holding of the blank material by the chuck. Grinding of the rake face is preferably performed after processing the flank face and negative land.
  • the phrase “substantially grind the cutting tool material” means that the grinding area of the rake face is a part of the base metal if the width is sufficiently small to prevent flattening without adverse effects of co-machining. There is no problem with this, and a part of the base metal to be ground in such a situation is not considered as a grinding region. Used in that sense.
  • the cutting insert 1 shown in FIGS. 1 to 7 is configured by joining a small piece of cutting tool material 4 to an acute corner portion of a base metal 2 having a rhombus shape in plan view.
  • the base metal 2 is made of cemented carbide or cermet.
  • the sharp corner portion of the base metal 2 is formed with a seat 3 in which a part of the upper surface is partially depressed, and a cutting tool material 4 having a nose R portion 5 is joined thereto by brazing or the like. ing.
  • the scissors blade material 4 is formed of any one of a cBN-based sintered body, ceramics, and cermet containing 10% to 99.9% of cBN (cubic boron nitride) by volume.
  • the cutting tool material 4 includes a ground flank 6, a ground rake face 7, a cutting edge 8 constituted by a ridge line at a position where the flank 6 and the rake face 7 intersect, and the cutting edge 8.
  • the negative lands 9 having unequal widths are formed.
  • the scissors cutting edge 8 is composed of a curved cutting edge ridge line 8a of the nose R portion and a straight cutting edge ridge line 8b connected to both ends of the nose R portion cutting edge.
  • the negative land 9 is ground in the same manner as the flank 6, and as shown in FIG. 4, the width in plan view is maximum at the apex P of the nose R portion cutting edge 8 a, and from there , The width gradually decreases toward the first point Q1 and the second point Q2 in FIG.
  • the first point Q1 and the second point Q2 are joints between the cutting edge ridge line 8a of the nose R section of the unequal width negative edge along the cutting edge ridge line 8a of the nose R section and the straight cutting edge ridge line 8b, respectively. It is a point representing the position.
  • the cutting edge ridge line 8a has an R shape with a bending radius of 2.4 mm or less in plan view.
  • the cutting edge ridge line 8b is a cutting edge that is a straight line in plan view. In addition, the straight line said here does not point out only a strict straight cutting edge.
  • the cutting edge ridge line 8 b is suitable for the rough surface as the front cutting edge.
  • a blade having such a shape is regarded as a straight line because it has a function similar to that of a straight blade that achieves a degree.
  • the width W1 in the perpendicular direction of the negative land 9 in plan view from the apex P at the apex P of the cutting edge ridge line 8a of the heel nose R portion is set to 0.04 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the width W2 of the negative land 9 at both ends of the cutting edge of the nose R portion is 0. .0005 mm or more and 0.15 mm or less, and the ratio of W1 to W2 is set to 1.5 or more and 400 or less, preferably 2 or more and 200 or less, more preferably 2 or more and 60 or less.
  • the illustrated unequal width negative land 9 forms a spare negative land 9A (a negative land including a region indicated by a chain line in FIG. 3) having a large and constant width after the flank 6 is machined, and then a cutting tool.
  • the flat top surface of the material 4 is ground to produce a rake face 7 having a positive rake angle.
  • the rake angle ⁇ at the bisecting section position of the apex angle of the nose R portion 5 shown in FIG. 5 is set to 1 ° or more and 10 ° or less.
  • the rake angle ⁇ is preferably in the range of 1 ° to 7 °, and a more preferred 1 ° to 3 ° is selected for the exemplary cutting insert.
  • the inclination angle ⁇ of the negative land 9 shown in FIG. 21 is a negative land angle in a vertical section with respect to the cutting edge ridgelines 8a and 8b, and is set to about 10 ° to 45 °.
  • the cutting insert according to one embodiment of the present invention may have a coating layer 28 as shown in FIG.
  • the coating layer 28 is preferably made of a carbide, nitride, boride, or oxide of Ti, Al, Si, Cr, and Zr because of excellent adhesion resistance or wear resistance.
  • the cutting insert for applying such a coating layer may be entirely made of the same cutting tool material.
  • FIGS. 1-10 An example of a blank material to be finished by grinding is shown in FIGS.
  • the blank 1A in FIG. 12 is for a rhombus cutting insert in which the above-described small blade material 4 is joined to a seat 3 of an acute corner portion on the upper surface 2a of a base 2 made of cemented carbide or ceramic.
  • the blank material 1A in FIG. 13 is for a triangular cutting insert in which the above-described small blade material 4 is joined to the corner seat 3 of the upper surface 2a of the base metal 2 made of cemented carbide or ceramic.
  • a cutting insert manufactured by grinding these blanks may be one in which a small blade material 4 is provided only at one corner.
  • Cutting inserts having shapes different from those illustrated, for example, rhombuses having different corner angles, polygonal cutting inserts having four or more corners, and cutting tools for the negative and upper corners of the base metal Further, a cutting insert in which the base metal and the blade material are integrally formed of the same material are also applicable to the manufacturing method of the present invention.
  • the base metal 2 has a joint surface 2d perpendicular to the bisector CL of the cutting edge side corner portion, and receives the cutting back partial pressure at the joint surface 2d.
  • finish grinding applied to the blank 1A is not related to the shape of the cutting insert and is common, the following explanation is an example of the finish grinding of the blank 1A (for rhombus cutting insert) shown in FIG. I will give it.
  • grinding is performed using a grinding machine having a chuck capable of controlling the position and orientation.
  • the NC grinder has a chuck 11 as shown in FIG. 14 in which numerical control of the position and orientation is performed, and a grindstone 12 that rotates at a fixed position.
  • Blank material 1A is carried into and out of this grinding machine, and blank material 1A is transferred to chuck 11 using a robot hand (not shown) whose position is controlled.
  • the grindstone 12 shown in the drawing is a cup grindstone, but grinding with a disc-shaped grindstone is also possible.
  • a fine one having a fineness of # 600 or more is suitable.
  • the grinding machine used for the evaluation of the method of the present invention is the four-axis control shown in FIGS. 15 and 16, that is, the chuck movement in the X-axis and Y-axis directions, the rotation around the axis O of the chuck 11 and the figure. It has 15 b-axis direction rotation functions (does not move in the Z-axis direction), and grinding with the manufacturing method of the present invention can be carried out without any problems with a grinder with its 4-axis control function. .
  • the chuck 11 has plug gauges 11a and 11a capable of exchanging a pair of opposed sizes, and the blank material 1A carried by the robot hand into a fixed position using the plug gauge corresponding to the model number of the cutting insert to be processed.
  • the blank metal base 2 is sandwiched in the thickness direction, and the upper surface and the bottom surface are held as position references.
  • the blade material 4 joined to the corner portion of the base metal 2 is pressed against the end surface of the rotating grindstone 12, and the nose R portion 5 described above is pressed against the blade material 4.
  • the flank 6, negative land 9 and rake face 7 are ground and applied.
  • the grinding of the rake face 7 at that time is preferably performed after the flank face 6 and the spare negative land have been processed. Moreover, it is more preferable to carry out the cutting tool material 4 as a substantial grinding object.
  • the spare negative land is a land having a width that is greater than or equal to the maximum width of the negative land 9 to be installed and has a constant width, and is formed by a ridge line at a position where the flank 6 and the rake face 7 intersect. It is formed in advance along the cutting edge 8.
  • the flank 6 is ground by pressing the outer periphery of the blank 1A gripped by the chuck 11 against the end face of the grindstone 12 and rotating the chuck 11 around the axis O in this state. You can do this by pressing the outer periphery of the blank 1A gripped by the chuck 11 against the end face of the grindstone 12 and rotating the chuck 11 around the axis O in this state. You can do this by
  • the axis O of the chuck 11 is tilted with respect to the rotation axis of the grindstone, and in this state, the ridge line portion where the upper surface and the side surface of the blade material 4 intersect each other is brought into contact with the end surface of the grindstone 12.
  • the chuck 11 is moved along the ridge line portion.
  • the above steps are performed without changing the posture and position of the chuck 11 without releasing the holding of the blank material 1A by the chuck 11.
  • the negative land 9 is a straight cutting edge ridge line from the apex P of the nose R section cutting edge on one side (the side used as the front cutting edge) bordering on the apex P (see FIG. 4) of the cutting edge ridge line 8a of the nose R section.
  • the width gradually decreases toward the 8b side, and on the other side bordering on the apex of the cutting edge of the nose R portion, the width can be wide in the entire region (see FIGS. 8 to 10).
  • the side used as a horizontal cutting edge is strengthened on the whole.
  • the cutting edge shape described here meets that requirement.
  • this cutting edge shape forms a spare negative land 9 ⁇ / b> A having a shape in which the width gradually increases on the straight cutting edge side as compared with the nose R portion side on the side used as the horizontal cutting edge.
  • the axis O of the chuck 11 is tilted, and in this state, the portion forming the spare negative land 9A is brought into contact with the end face of the grindstone 12, and the chuck 11 is moved to move the contact point in the longitudinal direction of the cutting edge.
  • a spare negative land can be given by moving it.
  • a cutting insert that includes a base metal 2 and a small piece of the blade material 4 joined to the base metal so that the upper surface of the base metal and the upper surface of the blade material are flush with each other.
  • the base 2 is connected to a spare negative land on the side that is used as a side cutting edge, as the distance from the cutting edge corner portion increases.
  • a chamfered portion 10 having an unequal width that gradually increases in width may be formed.
  • the chamfered portion 10 at this time has a chamfered width in the direction perpendicular to the side surface 2c in a plan view at the end opposite to the corner portion involved in the cutting of the side surface 2c of the base metal 2 (see FIG. 8).
  • M2 also see FIG. 8
  • the ratio of M1 to M2 is set to 1.2 or more and 100 or less. Good.
  • a spare negative land (a negative land whose width gradually increases on the side away from the nose R portion) on the side of the blade material 4 that is pressed against the end face of the rotating grindstone 12 by pressing the blank material 1A gripped by the chuck 11 and becomes a horizontal cutting edge of the cutting tool material 4;
  • the chamfered portion 10 of the ridge line portion of the base metal 2 connected to the base metal 2 is processed simultaneously.
  • a spare negative land having a shape in which the width gradually increases on the straight cutting blade side than the nose R portion side is used as the horizontal cutting blade of the cutting tool material 4. It is possible to process the base metal on the side to be used without co-cutting.
  • the negative land 9 can be ground and applied after grinding the rake face without attaching a preliminary negative land, as described above, variations in negative land shape, chipping suppression after negative land grinding, core height From the viewpoint of improving accuracy, it is preferable that the flank 6 is ground first, then a spare negative land is ground and attached, and finally the rake face 7 is ground.
  • the shape of the unequal-width negative land is controlled while suppressing variations in the core height h (see FIG. 7) that correlate with minute chipping generated at the cutting edge and the dimensional accuracy of the processed part. can do.
  • the grinding wheel 12 comes into contact with a part of the surface to be processed and its contact area changes.
  • the end face of the grindstone hits the entire grinding area in parallel. This is thought to be effective in suppressing chipping.
  • the flank 6 is ground by pressing the flank 6 of the blank 1 ⁇ / b> A gripped by the chuck 11 against the end face of the grindstone 12, and rotating the chuck 11 around its axis O to the machining area. To fluctuate.
  • an abrasive bar 13 perpendicular to the insert thickness direction is formed on the flank 6.
  • the abrasive bar perpendicular to the insert thickness direction mentioned here does not only refer to a completely perpendicular direction, but is slightly inclined with respect to the line perpendicular to the tool thickness direction within a range that does not impair economic efficiency and workability. Includes directional abrasives.
  • flank and rake surfaces are vertical. It is also permissible to create a slanted abrasive streak within the range where the effect can be obtained.
  • flank 6 of the blade material 4 is flush with the side surface of the base metal 2, the side surface of the base metal 2 is also ground at the same time, but the small piece of the blade material 4 is not so thick. This processing does not cause a sag that cannot be ignored on the flank. If the flank 6 protrudes from the side surface of the base metal 2, only the flank 6 is processed in this step.
  • the rake face 7 is ground.
  • the processing is performed without changing the blank material 1A by the chuck 11.
  • the chuck 11 holding the blank 1A is rotated in the b-axis direction of FIG. 16 and the upper surface of the blade material 4 is pressed against the end surface of the grindstone 12 as shown in FIG.
  • the blank material 1A is pressed against the grindstone 12, if only the cutting tool material 4 is ground, the two types of materials having different hardness do not co-cut, and the grinding area is reduced, and dressing is appropriately performed. A polished surface with good sharpness can be used. In addition to this, the finished cutting insert has a good appearance.
  • a part of the base metal 2 may be ground together with the upper surface of the blade material as long as the width does not cause the adverse effects of co-machining. If the edge of the grinding surface enters the base metal 2 side by about 2 mm, for example, the adverse effect of co-machining does not occur.
  • the grinding of the rake face 7 is performed so that the polishing bar 13 is formed in a direction perpendicular to the bisector CL of the corner portion where the cutting tool material 4 of the cutting insert is provided.
  • the grindstone 12 having a radius of about 50 mm to 300 mm is generally used. If a grindstone having a radius of 300 mm is used now, the polishing bar 13 is a line having a radius close to 300 mm. The cutting insert is not so large, so it looks like a straight line.
  • flank 6 and the rake face 7 When both the flank 6 and the rake face 7 are ground on the end face of the same grindstone, the flank 6 and the rake face 7 have a surface roughness ratio close to 1.
  • the precision of the core height h (see FIG. 7, the height from the seating surface on which the cutting insert is supported to the processing point) can be greatly increased by grinding the rake face in a situation where the base metal is not cut together.
  • the tolerance of the core height H was kept within ⁇ 10 ⁇ m, the negative land inclination angle ⁇ was 15 ° or less, and the negative land width was 0.00.
  • the illustrated method as described above, it is possible to manufacture a cutting insert with high core accuracy, which eliminates the need for trial cutting for adjusting the core height even when a mass-produced cutting insert is used. Thus, a great benefit is provided to those who use the cutting insert.
  • the illustrated method is a simple method using a general peripheral polishing equipment, and the processing method is not limited as long as it has this effect.
  • the core accuracy of the cutting insert is high, the dimensional accuracy of the workpiece to be processed increases.
  • the shape accuracy of the nose radius part and the inscribed circle size, especially the unequal width negative land provided at the edge of the edge of the edge is improved, the variation of the edge position and cutting resistance between cutting inserts will be reduced, and finishing cutting of difficult-to-cut materials will be possible.
  • a stable tool life is exhibited, a machining surface with a stable machining quality and an excellent surface property can be obtained.
  • the edge of the blade edge can be subjected to a round honing process that enhances the effect of strengthening the edge of the blade edge as required (14 in FIG. 11 is a round honing surface).
  • the width of the round honing surface 14 is preferably about 0.03 mm to 0.3 mm, more preferably about 0.0005 mm to 0.06 mm, since the reduction of sharpness due to excessive blunting is suppressed.
  • the blade material is a mixture of cBN powder and TiN and Al binder powder mixed with a ball mill, and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultrahigh pressure device, and cBN particles having an average particle diameter of 1 ⁇ m Sintering by cBN comprising 60% by volume of Ti and the balance being Ti compound mainly composed of TiN and Al or Al compound such as Si nitride, boride and oxide, and a small amount of W or Co compound Using the body.
  • a blank material in which a small piece of cutting tool material is brazed and bonded to a carbide base metal for ISO model number CNGA120404 is automatically ground on the nose R portion, the insert side surface, and the flank surface by automatic grinding with a subsequent grinding machine.
  • the outer shape of the flank on the two sides including the nose R is ground and adjusted by adjusting the angle at which it is pressed against the grindstone, and the apex angle is 30 ° to 90 ° and the insert shape is 0 °.
  • cutting was performed by mounting cutting inserts having the shape of ISO model number CNGA120404 on the holders having the cutting geometry described in the examples at the time of mounting.
  • the bottom and top surfaces are cut together with the cutting tool material with a surface grinder before automatic grinding of the nose radius, insert side and flank by automatic grinding.
  • the thickness was adjusted to 80 mm.
  • a blank material having a thickness of 4.80 mm made of a hard sintered body made of the same material as the blade material was also prepared.
  • the cutting inserts of No. 1 to No. 6 are machined on the outer periphery by automatic grinding to form the insert side, nose radius and flank, and then released from the chuck and then rotated at a specific angle of the grinding wheel that rotates.
  • a slanted grinding surface is applied to the edge of the cutting edge, and a negative land is formed at a constant angle while rotating the fulcrum shaft.
  • the rake angle is 0 °.
  • the cutting edge of the nose R section is straight from the apex of the cutting edge of the nose R section. It is a conventional product that has a constant width without gradually decreasing toward the position connected to.
  • the No. 20 cutting insert is processed to the outer periphery in the same way as the No. 1 to No. 6 cutting inserts, and then the negative land is manually cut from the apex of the nose R section cutting edge to the straight cutting edge.
  • the nose R portion has a negative land having a constant W1 width without being gradually reduced toward the position connected to, and has a negative land formed stepwise from the position connected to the straight cutting edge to a constant width W2. .
  • the cutting inserts of No. 7 to No. 8 are ground on the rake face parallel to the bottom face of the insert with a surface grinder, then sandwiched with a chuck in the thickness direction of the insert, and the outer periphery is ground to insert side face, nose radius Then, the flank is formed, and then the holding by the chuck is released. Then, the insert is tilted and attached to the surface grinder to grind the rake face, and finally, the grinding surface inclined at a specific angle of the rotating grinding wheel is cut.
  • the cutting insert No. 25 is the same as the cutting inserts No. 7 to No. 8, but after the rake face is processed, the blade edge is subjected to honing with a brush honing machine without forming a negative land.
  • the cutting inserts of No. 9 to No. 19, No. 21 to No. 24, and No. 26 to No. 53 do not unravel the holding state of the blank material by the chuck even after the outer peripheral machining. Thereafter, the preliminary negative lands are ground, and thereafter, the rake face is ground, and the production method is No. 9 to No. 19, No. 21 to No. 23, No. 27 to No. 34, No. Nos. 37 to 39 and Nos. 41 to 53 have the tool shape of the present invention.
  • the cutting inserts of No. 25 and No. 42 to No. 45 are formed by forming a round honing of 0.0005 ⁇ m in plan view on the cutting edge with a brush honing machine after peripheral machining, negative land machining, and rake face machining. is there.
  • the cutting inserts No. 46 to No. 49 are formed by forming a round honing of 0.02 ⁇ m in plan view on the cutting edge with a brush honing machine after peripheral machining, negative land machining, and rake face machining.
  • the cutting inserts of No. 50 to No. 53 were used to process the rake face without grinding the negative land without releasing the holding state of the blank material by the chuck after the outer peripheral machining, and then using a brush honing machine, the nose R A round honing of 0.03 to 0.06 ⁇ m in a plan view is formed on the cutting edge by pressing a brush from the flank side of the part.
  • Example 2- It is brazed and joined to a carbide base metal for ISO model number CNGA120404, which is applied to the surface of the corner part involved in the base metal cutting, as shown in Sample No. 61 to No. 72 in Table 2.
  • the blank is adjusted by adjusting the angle at which the outer periphery forming the two flank surfaces including the nose R is pressed against the grindstone, and the apex angle is 80 °.
  • An insert shape with a clearance angle of 7 ° was created, and cutting was performed by mounting a cutting insert of ISO model number CNGA120404 on the holder having the cutting geometry described in the example when mounted.
  • the blade material is a mixture of TiC powder, ZrC powder, Al 2 O 3 powder and binder powder made of TiN and Al mixed by a ball mill and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultrahigh pressure device.
  • ZrC, TiC, and Al 2 O 3 powders each having an average particle size of 1 ⁇ m are contained in a volume ratio of 20% each, and the balance is Ti compound mainly composed of TiN and Al or Si nitride, boride, oxide.
  • the ceramics which consist of Al compounds, such as these, and a trace amount W and Co compound were used.
  • the cutting inserts of No. 61 to No. 63 were ground with a surface grinder parallel to the bottom of the insert, and then the outer periphery was processed by automatic grinding to form the insert side, nose radius, and flank.
  • the nose radius is 0 ° when the rake angle is 0 °.
  • the rake angle is 0 ° after the holding by the chuck is released and the ground surface inclined by a specific angle of the rotating grinding wheel is applied to the cutting edge ridge and the fulcrum shaft is rotated. It is a conventional product having a constant width without gradually decreasing from the apex of the part cutting edge toward the position where the nose R part cutting edge is connected to the straight cutting edge.
  • the cutting inserts of No.64 to No.66 are manufactured by grinding the preliminary negative lands after grinding the rim surface without unraveling the holding state of the blank material by the chuck after the peripheral machining.
  • the tool shape of the present invention having a negative land that is produced by the method and gradually decreases from the apex of the nose R toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • the cutting insert of No. 67 to No. 72 and the outer periphery are processed with the manufacturing method in which the spare negative land is ground without releasing the holding state of the blank material by the chuck, and then the rake face is ground.
  • a negative land is formed in which the nose radius cutting edge gradually decreases from the apex toward the position where the nose radius cutting edge is connected to the cutting edge in a straight line. After that, only one of the cutting edges on the one side is cut from the apex of the nose radius cutting edge. It has the tool shape of the present invention in which a negative land having a constant width is formed without gradually decreasing toward the position where the blade is linearly connected to the cutting blade.
  • the cutting inserts No. 70 to No. 72 were formed with a round honing of 0.005 mm in plan view by a brush honing machine after the negative land was formed.
  • cBN powder, TiC powder, ZrC powder, Al 2 O 3 powder, and a binder powder composed of TiN and Al were mixed by a ball mill, and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultrahigh pressure apparatus.
  • a cBN powder having an average particle diameter of 1 ⁇ m is contained 59% by volume
  • ZrC, TiC, and Al 2 O 3 powders are contained 7% by volume
  • the balance is Ti compound mainly composed of TiN and Al.
  • ceramics made of Al compounds such as Si nitrides, borides, oxides, and trace amounts of W and Co compounds were used.
  • the cutting inserts of No. 71 to No. 73 were ground with a surface grinder parallel to the bottom of the insert, and then the outer periphery was processed by automatic grinding to form the insert side, nose radius and flank.
  • the nose radius is 0 ° when the rake angle is 0 °.
  • the rake angle is 0 ° after the holding by the chuck is released and the ground surface inclined by a specific angle of the rotating grinding wheel is applied to the cutting edge ridge and the fulcrum shaft is rotated. It is a conventional product having a constant width without gradually decreasing from the apex of the part cutting edge toward the position where the nose R part cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • the cutting inserts of No. 74 to No. 76 are manufactured by grinding the preliminary negative land after grinding the rake face after the outer peripheral machining without unraveling the holding state of the blank material by the chuck.
  • the tool shape of the present invention having a negative land that is produced by the method and gradually decreases from the apex of the nose R toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • a negative land is formed in which the nose radius cutting edge gradually decreases from the apex toward the position where it is connected to the cutting edge in a straight line, and then the nose radius cutting is performed only on the cutting edge on one side by manual processing with a hand grinder (trade name: Luther). It has the tool shape of the present invention in which a negative land having a constant width is formed without gradually decreasing from the apex of the blade toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • the cutting insert of No. 80 to No. 87 and the peripheral cutting edge side after the outer peripheral machining do not release the holding state of the blank material by the chuck.
  • the nose R section cutting edge is straight from the apex of the nose R on the cutting edge side that becomes the front cutting edge.
  • Each cutting insert was evaluated by cutting the following work material under the following conditions in a state where the cutting insert was mounted on a tool holder having the following cutting geometry.
  • Work material Heat treatment material of JIS model number: NCF718 (AMS5662)-Cutting conditions
  • Work material hardness HRc43-44
  • Cutting speed V 300mm / min
  • Cutting depth d 0.25 mm
  • Feed amount f 0.2mm / rev
  • Coolant Available (wet cutting) Machining mode: Continuous machining
  • the blade material is a mixture of cBN powder and TiN and Al binder powder mixed with a ball mill, and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultrahigh pressure device, and cBN particles having an average particle diameter of 1 ⁇ m Sintering by cBN comprising 60% by volume of Ti and the balance being Ti compound mainly composed of TiN and Al or Al compound such as Si nitride, boride and oxide, and a small amount of W or Co compound Using the body.
  • Cutting inserts other than No. 131 are a blank material in which a small piece of cutting tool material is brazed and joined to a carbide base metal for ISO model number DNGA150404, and then the nose R portion, the side surface of the insert, and the relief by automatic grinding by a grinding machine. The surface was automatically ground into an insert shape.
  • Blank materials other than No. 131 were co-ground with a surface grinder together with a cutting tool material on the bottom and top surfaces before peripheral machining by automatic grinding of the nose radius, insert side and flank 4.90 mm It adjusted so that it might have thickness.
  • No. 131 is a 4.90 mm thick blank made of a hard sintered body made of the same material as the cutting tool material.
  • the cutting inserts No. 105 to No. 109 adjust the angle at which the outer periphery that forms the two flank surfaces including the nose R is pressed against the grindstone during automatic grinding, and the apex angle is 30 ° to 90 °.
  • An insert shape with a clearance angle of 0 ° was produced.
  • cutting was performed by attaching cutting inserts having the shape of ISO model number DNGA150404 to holders having cutting geometries described in the examples when mounting.
  • the cutting inserts of No. 91 to No. 96 are ground on the rake face parallel to the bottom face of the insert with a surface grinder, and then sandwiched with a chuck in the thickness direction, and the outer periphery is processed by automatic grinding to insert side face, nose radius Forming the flank and flank, and then cutting the grinding surface tilted at a specific angle of the rotating grinding wheel with the axis perpendicular to the bottom surface of the insert (or rake face) as a fulcrum without releasing the holding by the chuck
  • a negative land is formed at a fixed angle while rotating the fulcrum shaft, and the rake angle is 0 °.
  • the nose R portion cutting edge is connected to the straight cutting edge from the apex of the nose R portion cutting edge. It is a conventional product whose width is constant without gradually decreasing.
  • the cutting insert of No. 110 is processed to the outer periphery in the same manner as the cutting inserts of No. 91 to No. 96, and then the following negative land, that is, the cutting edge of the nose R section is linearly cut from the apex of the cutting edge of the nose R section.
  • a negative land that is not gradually reduced toward the position connected to the blade, has a constant width W1 in the nose R portion, and is stepped from the position connected to the straight cutting edge to a constant width W2 is manually attached. It is a thing.
  • the cutting inserts of No. 97 and No. 98 are ground on the rake face parallel to the bottom surface of the insert with a surface grinder, and then sandwiched with a chuck in the thickness direction of the insert to grind the outer periphery to insert side, nose radius Then, the flank is formed, and then the holding by the chuck is released. Then, the insert is tilted and attached to the surface grinder to grind the rake face, and finally, the grinding surface inclined at a specific angle of the rotating grinding wheel is cut.
  • the cutting insert of No. 115 is the same as the cutting inserts of No. 97 and No. 98, but after machining up to the rake face, the cutting edge is subjected to honing with a brush honing machine without forming a negative land. .
  • the cutting inserts of No. 99 to No. 109, No. 111 to No. 114, and No. 116 to No. 143 all do not release the holding state of the blank material by the chuck even after the outer peripheral machining. Then, the preliminary negative land was ground and then the rake face was ground. No. 99 to No. 109, No. 111 to No. 113, No. 117 to No. 124, No. 127 to No. 129 and No. 131 to No. 143 have the tool shape of the present invention.
  • the cutting inserts of No. 115 and No. 132 to No. 135 are formed by forming a round honing of 0.0005 ⁇ m in plan view on the cutting edge with a brush honing machine after peripheral machining, negative land machining, and rake face machining. is there.
  • the cutting inserts No. 136 to No. 139 are formed by forming a round honing of 0.02 ⁇ m in plan view on the cutting edge with a brush honing machine after peripheral processing, negative land processing, and rake face processing.
  • the cutting inserts of No. 140 to No. 143 are processed with a brush honing machine after machining the rake face without unraveling the holding state of the blank material by the chuck and without grinding the negative land.
  • a round honing of 0.02 to 0.06 ⁇ m in a plan view is formed on the cutting edge by pressing a brush from the flank side of the R portion.
  • Carbide base metal for ISO model number CNGA120404 which is applied to the surface of the corner part involved in the cutting of the base metal with several kinds of hard sintered body blade materials of different shapes shown in samples No. 151 to No. 165 in Table 5
  • the nose R part, the insert side surface, and the flank surface are automatically ground by using an automatic grinding machine, and the cutting inserts of CNGA120408, CNGA120204, and CNGA120416 are manufactured as prototypes under the following conditions. Cutting evaluation was performed.
  • the blade material is a mixture of cBN powder and a binder powder made of TiN and Al mixed with a ball mill and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultra-high pressure device, and has an average particle size of 0.5 ⁇ m.
  • cBN particles containing 65% by volume of cBN particles, the balance being a Ti compound mainly composed of TiN and an Al compound such as Al or Si nitride, boride or oxide, and a small amount of W or Co compound.
  • a sintered body was used.
  • the rake face is ground with a surface grinder parallel to the bottom face of the insert, and then the outer periphery is processed by automatic grinding to form the insert side face, the nose radius part, and the flank face. Unclamping the chuck, and then applying the grinding surface inclined at a specific angle of the rotating grinding wheel to the edge of the cutting edge and rotating the fulcrum shaft to form a negative land at a constant angle.
  • the cutting inserts of No. 154 to No. 156 and No. 163 to No. 165 are all ground after cutting the preliminary negative land without releasing the holding state of the blank material by the chuck after the outer peripheral machining. After that, it is produced by a manufacturing method for grinding a rake face, and has the tool shape of the present invention having a negative land that gradually decreases from the apex of the nose R toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • a negative land is formed in which the nose radius cutting edge gradually decreases from the apex to the position where the nose radius cutting edge is connected to the cutting edge in a straight line.
  • a negative land having a constant width is formed without gradually decreasing toward the position where the cutting edge is linearly connected to the cutting edge, and has the tool shape of the present invention.
  • the blade material is cBN powder, a binder powder composed of TiN and Al mixed with a ball mill, and sintered under conditions of 5 GPa and 1500 ° C. using an ultrahigh pressure device, and cBN having an average particle size of 0.5 ⁇ m
  • a ceramic comprising a Ti compound containing 62% by volume of the powder and the balance being TiN as a main component and Al, or an Al compound such as a nitride, boride or oxide of Si, and a trace amount of W or Co compound.
  • the cutting inserts of No. 171 to No. 173 were ground with a surface grinder parallel to the bottom of the insert with a surface grinder, and then the outer periphery was processed by automatic grinding to form the insert side, nose radius and flank. Unclamping the chuck, and then applying the grinding surface inclined at a specific angle of the rotating grinding wheel to the edge of the cutting edge and rotating the fulcrum shaft to form a negative land at a constant angle.
  • the cutting inserts of No. 174 to No. 176 are all manufactured after grinding the preliminary negative land and then grinding the rake face without unraveling the holding state of the blank material by the chuck after the peripheral machining.
  • the tool shape of the present invention having a negative land that is produced by the method and gradually decreases from the apex of the nose R toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • the cutting insert of the nose R was manufactured by grinding the spare negative land without unraveling the holding state of the blank material by the chuck, and then grinding the rake face. From the apex, the nose R section cutting edge forms a negative land that gradually decreases toward the position where it is connected to the cutting edge in a straight line, and then manually processed by a hand grinder (trade name: Luther), the nose R section only on the cutting edge on one side A negative land is formed in which the width of the nose R portion cutting edge is straight from the apex of the cutting edge to the position where it is connected to the cutting edge in a straight line (the negative land on the other side goes straight to the position where it connects to the cutting edge. And the width is gradually reduced).
  • the cutting inserts of No. 180 to No. 196 also did not release the holding state of the blank material by the chuck even after the outer peripheral machining, and after that, similarly to No. 80 to No. 87 of Example 3 (Table 3)
  • a preliminary negative land having a constant width is formed on the blade side, and on the side used as a side cutting edge, a preliminary negative land having a shape in which the width gradually increases on the straight cutting edge side as compared with the nose R portion side is ground, and then the scooping is performed.
  • the tool shape of the present invention has a negative land that is constant or gradually increases from the apex of the nose R toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • the cutting inserts of No. 188 to No. 190 were manufactured in the same manner as No. 159 to No. 162 of Example 5 and then the cutting edge of the cutting edge was 0.002 mm in plan view using a brush honing machine. A round honing was formed.
  • the cutting inserts of No. 191 to No. 193 are provided with a hard sintered blade material on a cemented carbide base whose ground and rake surfaces have been ground in advance, with the upper surface of the blade material positioned above the upper surface of the base metal.
  • the blank material that has been projected and brazed and joined is processed by automatic grinding to form the insert side surface, nose radius part, and flank surface.
  • a preliminary negative land having a constant width is formed, and on the side used as a side cutting edge, a preliminary negative land having a shape in which the width gradually increases on the straight cutting edge side than the nose R portion side is ground, After that, in the manufacturing method of grinding the rake face, on the side of the cutting edge that is the front cutting edge, there is a negative land that gradually decreases from the apex of the nose R toward the position where the cutting edge of the nose R section is linearly connected to the cutting edge.
  • the tool shape of the present invention has a negative land that is constant or gradually increases toward the position where the nose R portion cutting edge is linearly connected to the cutting edge.
  • a spare negative land with a shape in which the width gradually increased on the straight cutting blade side than the nose R portion side was used as a horizontal cutting blade for the blade material Even if the base metal is not cut together on the side to be processed, or even if it is cut together, it can be produced with a slight amount of cutting.
  • Each cutting insert was evaluated by cutting the following work material under the following conditions in a state where the cutting insert was mounted on a tool holder having the following cutting geometry.
  • Work material hardness HRc43-44
  • Cutting speed V 300mm / min
  • Cutting depth d 0.2mm
  • Feed amount f 0.13mm / rev
  • Coolant Available (wet cutting) Machining form: Continuous machining of the outer circumference
  • the cutting insert of the present invention exhibits a stable life even when processing difficult-to-cut materials.
  • chatter during processing is suppressed, so that a processed surface with good properties and a few damaged layers can be obtained.

Abstract

切削に関与する表面に硬質焼結体の刃具材が用いられた切削インサートを、ノーズR部の半径が0.4mm以上、2.4mm以下、そのノーズR部の頂角αが50°以上、95°以下であり、ノーズR部の頂角の2等分断面位置でのすくい角βが1°以上、10°以下であり、刃先部に設けられるチャンファーは、不等幅のネガランドであり、かつ、少なくともノーズR部切れ刃の頂点を境にした片側ではそのネガランドの幅がノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減し、ノーズR部切れ刃の頂点でのネガランドの幅をW1、ノーズR部切れ刃の両端部おけるネガランドの幅をW2として、W1が0.04mm以上、0.2mm以下であり、なおかつ、W2に対するW1の比が1.5以上、である切削インサート。

Description

切削インサート及びその製造方法
  本発明は、cBN基焼結体(立方晶型窒化硼素を主成分とする焼結体)、セラミックス、サーメットのいずれかで切れ刃を構成した切削インサート、詳しくは、鉄族系高硬度難削材の切削や鉄族系金属材料などの高速、高能率切削において安定した寿命を発揮し、さらに、切削時の工具のいわゆるビビリ(振動)や加工変質層の生成が抑制されて表面性状に優れた加工面が得られる切削インサートと、その切削インサートを工業的に量産性良く製造するための製造方法に関する。
  交換や刃先コーナ部の入れ替えによって切れ刃を再生する刃先交換式切削インサートの周知技術として、切削に関与する表面にcBN基焼結体、セラミックス、サーメット(以降、硬質焼結体と略記)のいずれかで構成される刃具材を用いたものが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。
  硬質焼結体からなる高硬度の刃具材は、原料粉の高精度成形が難しいため、加工面の面粗度が重視されるものについては、逃げ面やすくい面を焼結後に研削して被削材に転写される刃先形状の精度を高める方法が採られている。
  その硬質焼結体を用いる切削インサートは、経済効果を考えて超硬合金やサーメット等で構成された台金のコーナ部に硬質焼結体からなる刃具材の小片を接合したものが主流をなしているが、全体を硬質焼結体で構成したものも存在する。
  この種切削インサートの従来品は、すくい面全体をインサート底面と平行に研削し、その後、逃げ面となる側面、ノーズR部、及び逃げ面を形成している。
  切削に関与する表面に硬質焼結体を適用したその切削インサートは、加工対象(被削材)が、耐熱合金や焼入れ鋼などの高硬度難削材である場合、切屑剪断、間歇切削、断続切削で不可避の振動、衝撃による刃先のチッピング、欠損を生じ易いことから、切れ刃の強化策として、刃先を鈍らせるネガランド(チャンファー。これも特許文献1参照)を切れ刃稜線に沿って設けることがなされている。
  また、切削用途に応じて、刃先稜線部に更にホーニング処理を施したものも使用されている。
  切削に関与する表面に硬質焼結体を適用した仕上げ加工用の切削インサートは、平面研削盤に多数個を装着し、全てを単一の砥石で研削してすくい面がインサートの上面と同一高さ(面一)になるように仕上げるのが一般的である。
  そのような切削インサートは、例えば、下記特許文献2などに開示されている。また、工具メーカ各社(例えば、住友電工ハードメタル社、タンガロイ社、三菱マテリアル社、サンドビック社など)がインターネットで開示しているカタログにも記載されている。
  なお、台金のコーナ部に硬質焼結体の小片を接合するタイプのものについては、台金の上面と底面を先に研削し、次いで、硬質焼結体の小片を、その小片の上面が台金の上面よりも上に飛び出す状態に接合し、その後に小片のみを研削してすくい面を形成し、その後の更なる研削で台金の側面や小片に付すノーズR部や逃げ面を仕上げる方法も考えられる。
特開2006-187813号公報 特開2011-045955号公報
  切削に関与する表面に硬質焼結体(cBN、セラミックス、サーメットのいずれか)を適用した切削インサートは、下記の如き利点があることから、この種の切削インサートを用いた切削加工が研削加工に代わって近年多用される傾向にある。
  利点1:高速度鋼や超硬合金では対応が困難であった焼入れ鋼や耐熱合金などの高硬度難削材の高精度加工が可能である。
  利点2:砥石と違って、複雑形状を有する製品、例えば、タービンディスク、ギヤ、シャフト部品などの倣い仕上げ加工が一つのインサートで可能である。
  難削材の仕上げ切削に利用される硬質焼結体を用いたインサートは、刃先に付すネガランドの角度が、難削材の硬さや構成成分、及び加工するワークの形状、要求寸法精度に応じて設定される。
  例えば、切れ刃の耐欠損性よりもワークの寸法精度を重視する場合には、ネガランドの幅を狭くして切削抵抗を低減し、逆に、切れ刃の耐欠損性を向上させたい場合には、ネガランドの幅を広くし、切削用途によっては、切れ刃稜線に更にホーニング処理を施して刃先をより強化したものが使用される。
  従来の切削インサートにおける上記ネガランドの形成は、すくい面をインサート底面と平行に研削した後、研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成する。
  その後、インサート底面(又はすくい面)に対して垂直な軸を支点にして回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、その研削砥石を回転させながらノーズR部に沿って平行移動させる方法で形成される。
  そのために、形成されるネガランドは切れ刃稜線と平行で均等な幅を持ち、すくい面に対する長手方向各部の交差角も均等になる。
  既述のタービンディスク、ギヤ、シャフト部品などの仕上げ切削では、例えば、図22及び図23に示すような部位の加工を一つの切削インサートで可能となすニーズがある。
  図22のワークW(被削材)加工部位には、肉厚が薄くて切削中に振動やビビリを生じやすい低剛性部21と、高送りでの高能率切削が要求される肉厚の大きな高剛性部22が混在する。
  また、図23のワークWの加工部位には、外径寸法精度の厳しい嵌め合い部23が有り、切削工具に対して高負荷がかかるネッキング部(嵌め合い外径とフランジなどの端面が交差する位置のぬすみ部)24や切削形態が断続切削になる油孔25などが存在する。
  図22の低剛性部21や図23の嵌め合い部23の切削では、すくい面に正のすくい角を付け、ネガランドの幅も狭くした刃先形状が切削抵抗の背分力成分の低減が図れて有効である。
  一方、図22の高剛性部22などで実施される高能率切削、或いは、図23のネッキング部24や油孔25などが設置された部位の切削では、切削抵抗の送り分力や衝撃力により切れ刃のチッピングや欠損を生じ易いため、ネガランドの幅を広くした刃先形状が有効である。
  しかしながら、切れ刃稜線に対して平行で幅の一定した従来の刃先強化用ネガランドでは、ネガランドの幅を狭くする要求と広くする要求のどちらかにしか対応できない。
  そのため、刃先形状の異なる複数の切削インサートを使い分ける面倒な加工法を採用せざるを得ない。また、インサートの交換によってワークに許容されない加工段差を生じると言った場合には、複数個の切削インサートの使い分けができないことから、総型砥石を用いるなど高コストの研削加工に頼っているのが現状である。
  そこで、本発明は、切削に関与する部位に硬質焼結体を適用した切削インサートを、鉄族系難削材などの切削において安定した寿命を発揮し、切削時の工具のいわゆるビビリや加工変質層の生成も抑制されて表面性状に優れた加工面が得られるようにすること、及び、その切削インサートを、ブランク研削の仕方を工夫して優れた品質を確保しながら量産性良く製造できるようにすることを目的とする。
  本発明の一態様にかかる切削インサートは、切削に関与する表面にcBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材が用いられた、逃げ面、ノーズR部、正のすくい角を有するすくい面、そのすくい面と逃げ面との間に配置される不等幅のネガランド(傾斜角が負のチャンファー)を有する切削インサートであって、  前記ノーズR部の半径が0.4mm以上、2.4mm以下、そのノーズR部の頂角αが30°以上、95°以下であり、
  前記ノーズR部の頂角の2等分断面位置でのすくい角βが1°以上、10°以下であり、
  前記不等幅のネガランドが前記すくい面と交差する稜線と、前記不等幅のネガランドが前逃げ面と交差する稜線は平面視で非平行であり、かつ、少なくともノーズR部切れ刃の頂点(平面視においてノーズR部切れ刃と頂角の2等分線が交わる位置)を境にした片側では前記不等幅のネガランドの幅が前記ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減し、前記ノーズR部切れ刃の頂点での平面視における前記不等幅のネガランドの幅をW1、前記ノーズR部切れ刃が前記直線切れ刃に繋がる位置における平面視での前記不等幅のネガランドの幅をW2として、W1が0.04mm以上、0.2mm以下であり、なおかつ、W2に対するW1の比が1.5以上となっているものである。
  なお、ここで言うノーズR部の頂角は、切削インサートの切削に関与する側の平面視におけるノーズRを含む2辺間の角度と等しい。
  上記ネガランドの幅W1は、ノーズR部の頂角の2等分線に沿った幅とし、ノーズR部切れ刃の両端部におけるネガランドの幅W2は、不等幅のネガランドのノーズR部のネガランドと逃げ面とが交差する稜線8aと直線部のネガランドと逃げ面とが交差する稜線8bの継ぎ目の点Q1,Q2からの垂線方向幅とする。
  本発明の一態様にかかる切削インサートの製造方法は、cBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材が切削に関与する表面に用いられた研削前の素材(cBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材のみからなるもの、或いは、刃具材が超硬合金に鑞付けされたもの。以降ブランク材と略記)を、位置と姿勢の制御が可能な研削盤のチャックで厚み方向に挟みつけて保持し、この状態で研削盤の回転する砥石の端面に前記刃具材を押しつけてその刃具材に、その刃具材を実質的な研削対象にして研削による逃げ面、ネガランド、及びすくい面を形成し、
  その際のすくい面の研削は、刃具材の上面に対して砥石の研削面を正のすくい角が付与される方向に傾けて行い、
  以上の工程を前記チャックの姿勢と位置を変化させることでチャックによるブランク材の保持を解かずに実施するものである。
  この発明の切削インサートによれば、鉄族系難削材の切削や鉄族系金属材料などの高速、高能率切削において優れた耐欠損性を示し、安定した寿命が発揮される。加えて、切削時の工具のいわゆるビビリや加工変質層の生成も抑制され、表面性状に優れた加工面が得られる。
  また、この発明の製造方法によれば、切削に関与する部位に硬質焼結体を適用した切削インサートを優れた品質を確保しながら自動加工機能を有する研削盤を使用して量産性良く製造できることができる。
本発明の一態様にかかる切削インサートの一例を示す平面図である。 図1の切削インサートの鋭角コーナの対角線に沿った断面図である。 図1の切削インサートのノーズR部の拡大斜視図である。 図1の切削インサートのノーズR部を誇張して示す拡大平面図である。 図4のV-V線に沿った断面図である。 図5のノーズR部の正面図である。 図2の一部を示す拡大断面図である。 本発明の一態様にかかる切削インサートの他の例を示す平面図である。 図8の切削インサートの側面図である。 図8の切削インサートの斜視図である。 刃具材の横切れ刃となる側の切れ刃稜線部に形成する予備のネガランドの他の例を示す側面図である。 本発明の一態様にかかる切削インサートのブランク材の一例を示す斜視図である。 本発明の一態様にかかる切削インサートのブランク材の他の例を示す斜視図である。 この発明の製造方法の実施に利用する研削盤の一例の要部を示す平面図である。 研削盤のチャックの動きを示す正面図である。 研削盤のチャックの動きを示す平面図である。 逃げ面の研摩筋を示す斜視図である。 すくい面の研削状態を示す図である。 すくい面の研摩筋を示す斜視図である。 すくい面の研削状態を示す正面図である。 刃先部のネガランドを示す拡大側面図である。 旋削加工での加工部位の一例を示す説明用の断面図である。 旋削加工での加工部位の他の例を示す説明用の断面図である。 前切れ刃部と横切れ刃部とワークの位置関係を示す模式図である。 本発明の一態様にかかる切削インサートに含ませた被覆層の断面図である。
[本発明の実施形態の説明]
  本発明の一態様にかかる切削インサートは、耐摩耗性、靭性に優れるcBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材が切削に関与する表面に用いられた、逃げ面、ノーズR部、正のすくい角を有するすくい面、そのすくい面と逃げ面との交差稜で形成される切れ刃及びその切れ刃に沿った不等幅のネガランドを有する切削インサートである。
  cBN基焼結体は、cBN(立方晶型窒化硼素)を体積比で10%~99.9%含む既知の焼結体を採用することができる。
  かかる切削インサートは、ノーズR部の半径が0.4mm以上、2.4mm以下、そのノーズR部の頂角αが30°以上、95°以下に設定されたものにする。また、ノーズR部の頂角の2等分断面位置でのすくい角βが1°以上、10°以下に設定されたものにする。
  ノーズR部の半径は、ISO規格で規定されている。規格値は、0.4mm~2.4mmまで0.2mmきざみで設定されているが、中でも、0.8mm、1.2mm、1.6mmのいずれかが、切削抵抗と刃先強度のバランスが良くて好ましい。
  ノーズR部の頂角αもISO規格で規定された数値であり、その規格値の中でも、35°、55°、60°、80°、90°のいずれかが、切削抵抗と刃先強度のバランスが良くて好ましい。
  ノーズR部の頂角の2等分断面位置でのすくい角βは、1°以下、或いは、10°以上は好ましくない。このすくい角βの好ましい範囲は、1°~7°、より好ましくは1°~3°であり、この範囲のすくい角設定によってビビリの抑制効果と刃先の耐欠損性向上の効果を両立させることができる。
  前記ネガランドは、ネガランドがすくい面と交差する稜線と、ネガランドが逃げ面と交差する稜線とが平面視で非平行なチャンファーである。また、そのネガランドの少なくともノーズR部切れ刃のネガランドが逃げ面と交差する稜線の頂点を境にした片側は、同ネガランドの幅がノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減し、ノーズR部切れ刃の頂点での平面視におけるネガランドの幅をW1、ノーズR部切れ刃の両端部における平面視でのネガランドの幅をW2として、W1が0.04mm以上、0.2mm以下、であり、なおかつ、W2に対するW1の比が1.5以上、400以下、好ましくは2以上、200以下、より好ましくは2以上、60以下である不等幅のネガランドにする。
  例えば、旋削加工では、切削インサートの前切れ刃部26(図24参照)に加わる切削抵抗の背分力成分が高いとビビリや加工変質層を生じ易く、そのビビリや加工変質層が加工された面の性状に影響を及ぼす。
  また、横切れ刃部27(同じく図24参照)には切削抵抗の送り分力成分が強く働き、その送り分力成分が高いと横切れ刃にチッピングや欠損が生じる。
  そのネガランドの幅を、前切れ刃部側では狭く、横切れ刃側では広くすることで前切れ刃部に加わる背分力成分を低減し、同時に横切れ刃部を強化することができる。
  これにより、加工中の切削工具ビビリ、加工変質層の生成が抑制されて加工面の性状、精度が向上し、さらに、横切れ刃のチッピングや欠損が減少して切削インサートの寿命が延びる。横切れ刃のチッピングや欠損は、切削工具が低振動になることによっても抑制される。
  ノーズR部切れ刃の頂点におけるネガランドの幅W1は、送り分力による負荷が高く、欠損を生じやすい横切れ刃の刃先強度を向上させながら切削抵抗の増加によるビビリの発生を抑制するために、0.04mm以上、0.2mm以下に設定した。
  また、ネガランドの幅W2は、切削抵抗の増加による振動や加工変質層を抑制するため、及びビビリ防止のために、0.15mm以下にして切削抵抗の背分力成分が低く抑えられるようにした。
  また、横切れ刃での送り分力成分に対する耐欠損性向上と、前切れ刃での背分力低減による振動、加工変質層の低減、及びビビリ防止効果をバランス良く発揮させるためにW2を1としたときの比率でW1は1.5以上、好ましくは2以上、200以下がよい。
  かかる切削インサートは、Ti,Al,Si,Cr,及びZrの炭化物、窒化物、硼化物、もしくは酸化物からなる被覆層を有するものであってもよい。それは、耐凝着性もしくは耐摩耗性の更なる向上が期待できる。
  次に、本発明の一態様にかかる切削インサートの製造方法について説明する。その製造方法は、cBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材が切削に関与する表面に用いられたブランク材を、位置と姿勢の制御が可能な研削盤のチャックで厚み方向に挟みつけて保持し、この状態で研削盤の回転する砥石の端面に前記刃具材を押しつけてその刃具材に研削により逃げ面、ネガランド、及びすくい面を形成し、
  その際のすくい面の研削は、刃具材を実質的な研削対象にして刃具材の上面に対して砥石の研削面を正のすくい角が付与される方向に傾けて行い、
  以上の工程を前記チャックの姿勢と位置を変化させることでチャックによるブランク材の保持を解かずに実施するものである。すくい面の研削は、逃げ面とネガランドを加工した後に行うと好ましい。
  なお、「刃具材を実質的な研削対象にして」の文言は、共削りの弊害がでなくて平坦度が出しやすい十分に小さい広さであればすくい面の研削領域が台金の一部にかかっても問題はなく、そのような状況で研削される台金の一部は研削領域と考えない。そのような意味で使用した。
  この製造方法によれば、逃げ面、ネガランド、すくい面の研削を、ブランク材を掴み直さずに行うため、ブランク材の持ち替えによる研削位置のずれが起こらない。また、すくい面の研削を実質的な研削が刃具材に対してなされるようにして最後に行うので、台金が共削りされる際の加工面のいわゆるダレ(ゆがみや形状の崩れ)も発生しない。
  そのために、切削抵抗の背分力成分と送り分力成分が低減される理想的な刃先形状を効率的に精度良く形成することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
  本発明の一態様にかかる切削インサートの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
  図1~図7に示した切削インサート1は、平面視形状が菱形をなす台金2の鋭角コーナ部に小片の刃具材4を接合して構成されている。
  この発明は、菱形以外の多角形切削インサートにも適用されるが、刃先形状に関する工夫は共通しているので、ここには菱形の切削インサートのみを例示する。なお、図4~図6は、刃先形状を理解し易くするために、ノーズR部の半径を大きくして表した。
  台金2は、超硬合金やサーメットなどからなる。この台金2の鋭角コーナ部には、上面の一部を部分的に落ち込ませた座3が形成されており、そこにノーズR部5を有する刃具材4が鑞付けするなどして接合されている。
  刃具材4は、cBN(立方晶型窒化硼素)を体積比で10%~99.9%含むcBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで形成されている。
  その刃具材4は、研削加工された逃げ面6、同じく研削加工されたすくい面7、逃げ面6とすくい面7が交差した位置の稜線で構成される切れ刃8、及びその切れ刃に沿って形成された不等幅のネガランド9を有している。
  切れ刃8は、ノーズR部の湾曲した切れ刃稜線8aとそのノーズR部切れ刃の両端に連なる直線切れ刃稜線8bとからなる。
  ネガランド9は、逃げ面6と同様に研削加工されたものであって、図4に示すように、平面視での幅がノーズR部切れ刃8aの頂点Pにおいて最大となっており、そこから、図4の第1の点Q1と第2の点Q2に向かってその幅が漸減している。
  第1の点Q1と第2の点Q2は、それぞれ、ノーズR部の切れ刃稜線8aに沿った不等幅のネガランドのノーズR部の切れ刃稜線8aと直線の切れ刃稜線8bの継ぎ目の位置を表す点である。切れ刃稜線8aは平面視で2.4mm以下の曲げ半径をもったR形状を有する。また、切れ刃稜線8bは平面視で直線となる切れ刃である。
  なお、ここで言う直線とは、厳密な直線の切れ刃のみを指すものではない。ノーズR部の切れ刃稜線8aの最大曲げ半径(2.4mm)の10倍(24mm)を超えるような大きな曲げ半径を有する曲線であれば、切れ刃稜線8bが前切れ刃として適正な面粗度を達成する直線刃と同様の機能を有するため、そのような形状の刃は直線とみなす。
  ノーズR部の切れ刃稜線8aの頂点Pにおける頂点Pからの平面視におけるネガランド9の垂線方向の幅W1は0.04mm以上、0.2mm以下に設定されている。
  また、そのネガランド9の、ノーズR部切れ刃の両端部における幅W2、即ち、前記第1の点Q1又は第2の点Q2におけるそれらの点からの平面視における垂線方向の幅W2は、0.0005mm以上、0.15mm以下に設定され、さらに、W2に対するW1の比が1.5以上、400以下、好ましくは2以上、200以下、より好ましくは2以上、60以下に設定されている。
  図示の不等幅のネガランド9は、逃げ面6を加工した後に幅が大きくて一定している予備のネガランド9A(図3の鎖線で示す領域が含まれたネガランド)を形成し、その後、刃具材4の平坦な上面を研削加工して正のすくい角を有するすくい面7が形成する方法で作り出している。
  正のすくい角のすくい面7を形成すると、予備のネガランドの一部が同時に除去され、その際の除去量が直線切れ刃8b側で大きくなる。そのために、一定幅の予備のネガランドが図示の不等幅形状のネガランド9に変化する。
  本発明の切削インサートは、図5に示したノーズR部5の頂角の2等分断面位置でのすくい角βが1°以上、10°以下に設定される。そのすくい角βは、1°~7°の範囲にあるのが好ましく、例示の切削インサートについては、より好ましい1°~3°が選択されている。
  また、ネガランド9の図21に示した傾斜角θは、切れ刃稜線8a、8bに対する垂直断面でのネガランド角であり、10°~45°程度に設定されている。
  本発明の一態様にかかる切削インサートは、図25に示すような被覆層28を有するものであってもよい。その被覆層28は、Ti,Al,Si,Cr,及びZrの炭化物、窒化物、硼化物、もしくは酸化物からなるものが耐凝着性もしくは耐摩耗性に優れて好ましい。
かかる被覆層を施す切削インサートは、全体が同一刃具材からなるもであってもよい。
  次に、この発明の一態様にかかる製造方法の具体例を説明する。まず、研削加工して仕上げるブランク材の一例を図12、図13に示す。
  図12のブランク材1Aは、超硬台金やセラミックスからなる台金2の上面2aの鋭角コーナ部の座3に既述の小片の刃具材4を接合した菱形切削インサート用である。
  また、図13のブランク材1Aは、超硬台金やセラミックスからなる台金2の上面2aの各コーナ部の座3に既述の小片の刃具材4を接合した三角形切削インサート用である。
  これ等のブランク材を研削して製造される切削インサートは、1つのコーナ部にのみ小片の刃具材4を設けたものも考えられる。
  また、例示のものとは形状の異なる切削インサート、例えば、コーナ角の異なる菱形やコーナ数が4、或いはそれ以上ある多角形の切削インサート、ネガティブ型で台金の上下面のコーナ部に刃具材を接合した切削インサート、さらには、台金と刃具材が同一材料で一体に形成された切削インサートなども本発明の製造方法の適用対象になる。
  台金2は、刃先側コーナ部の2等分線CLに対して垂直な接合面2dを有しており、その接合面2dで切削背分圧を受けるものになっている。
  なお、ブランク材1Aに施す仕上げ研削は、切削インサートの形状とは無関係で共通しているので、以下の説明は、図12に示したブランク材1A(菱形切削インサート用)の仕上げ研削を例に挙げて行う。
  この発明では、位置と姿勢の制御が可能なチャックを有する研削盤を使用して研削加工を行う。例えば、NC研削盤は、位置と姿勢の数値制御がなされる図14に示すようなチャック11と、定位置で回転する砥石12を有する。
  この研削盤に対するブランク材1Aの搬入・搬出と、チャック11に対するブランク材1Aの受け渡しは、位置制御がなされるロボットハンド(図示せず)などを用いて行われる。
  図示の砥石12はカップ砥石であるが、円盤状砥石による研削も可能である。その砥石12は、#600番以上のきめの細かなものが適している。
  この発明の方法の評価に使用した研削盤は、図15、図16に示す4軸制御、即ち、X軸、Y軸方向へのチャック移動、チャック11の軸心Oを中心にした回転及び図15のb軸方向回転の各機能(Z軸方向には動かない)を有するものであり、その4軸制御機能の研削盤でこの発明の製造方法での研削を問題なく実施することができた。
  チャック11は、対向一対のサイズ交換が可能な栓ゲージ11a,11aを有しており、加工する切削インサートの型番にあった栓ゲージを使用してロボットハンドが定位位置に搬入したブランク材1Aを、そのブランク材の台金2を厚み方向に挟みつけ、上面や底面を位置基準にして保持する。
  そして、チャック11の位置と姿勢を制御することで台金2のコーナ部に接合されている刃具材4を回転する砥石12の端面に押し付け、その刃具材4に既述のノーズR部5、逃げ面6、ネガランド9及びすくい面7を研削して付与する。
  その際のすくい面7の研削は、逃げ面6と予備のネガランドを加工した後に行うのがよい。また、刃具材4を実質的な研削対象にして行うとなお良い。
  予備のネガランドは、設置目的のネガランド9の最大部幅よりも幅が大きいか又は等しくてその幅が一定したランドにし、これを逃げ面6とすくい面7が交差した位置の稜線で形成される切れ刃8に沿って予め形成する。
  逃げ面6の研削は、図15のように、チャック11で掴んだブランク材1Aの逃げ面となす外周部を砥石12の端面に押しつけ、この状態でチャック11を軸心Oを中心にして回転させる方法で行える。
  その後、図16の鎖線のように、チャック11の軸心Oを砥石の回転軸に対して傾け、この状態で刃具材4の上面と側面が交差した稜線部を砥石12の端面に接触させ、チャック11を稜線部に沿って移動させる。その動作によって予備のネガランドを形成することができる。
  この後、チャック11によるブランク材1Aの保持を継続し、そのチャックの姿勢を変化させてすくい面7を研削する。
  すくい面7の研削は、砥石12の端面をすくい面に正のすくい角が付与される方向(刃具材4のコーナから離れた側の切り込み量が大きくなる方向)に傾けて刃具材4の平坦な上面4aに押し当てる。これにより、すくい面7の加工と同時に予備のネガランドの一部が上面4aの表層部と共に除去され、その際の除去量が直線の切れ刃稜線8b側で大きくなることで一定幅の予備のネガランドが不等幅形状のネガランド9に変化する。
  以上の工程をチャック11の姿勢と位置を変化させることでそのチャック11によるブランク材1Aの保持を解かずに実施する。
  ネガランド9は、ノーズR部の切れ刃稜線8aの頂点P(図4参照)を境にした片側(前切れ刃として使用される側)ではノーズR部切れ刃の頂点Pから直線の切れ刃稜線8b側に向かって幅が漸減し、ノーズR部切れ刃の頂点を境にした他の側ではその幅が全域において広い形状(図8~図10参照)となすこともできる。
  加工用途によっては、横切れ刃として使用する側は全域が平均的に強化されているものが望まれることがある。ここで述べた刃先形状はその要求に応えられる。
  この刃先形状は、横切れ刃として使用される側では図11に示すように、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランド9Aを形成する。
  図18に示すように、チャック11の軸心Oを傾け、この状態で予備のネガランド9Aを形成する部分を砥石12の端面に接触させ、チャック11を動かして接触点を切れ刃の長手方向に移動させていくことで予備のネガランドを付与することができる。
  台金2を含み、その台金に刃具材4の小片が台金の上面と刃具材の上面が面一になるように接合された切削インサートで横切れ刃となる側に直線切れ刃側で幅が漸増する予備のネガランドを付すものについては、図8~図10に示すように、台金2にも横切れ刃として使用される側の予備のネガランドに連ならせて刃先コーナ部から離反するにつれて幅が漸増する不等幅の面取り部10を形成するとよい。
  その方法で、刃具材4に形成する横切れ刃として使用される側の予備のネガランドの一部(直線切れ刃に沿った領域)と台金2に形成する面取り部10を共削りして付与することができる。台金2は刃具材4に比べると研削性に優れるため、研削コストには影響がでない。
  このときの面取り部10は、台金2の側面2cの切削に関与するコーナ部とは反対側の端部における平面視での前記側面2cに対する垂線方向の面取り幅をM1(図8参照)、切削に関与するコーナ部の端部における平面視での台金の側面に対する垂線方向の面取り幅をM2(同じく図8参照)として、M2に対するM1の比が1.2以上、100以下に設定するとよい。
  その条件を満足させると、すくい角βが1°以上、10°以下のすくい面を形成したときに、横切れ刃として使用される側の予備のネガランド一部が除去されて、全域においてその幅が一定又は前記直線切れ刃につながる第1の点に向かって漸増し、しかも、その幅が広いネガランド9が形成される。
  ここで言う「一定」は、予備のネガランドの大きさやすくい角βの設定値によっては幅が正確には一定にならない場合があるので、厳密な一定を意味するものではない。
  チャック11で掴んだブランク材1Aを回転する砥石12の端面に押しつけて刃具材4の横切れ刃となす側の稜線部の予備のネガランド(ノーズR部から離れた側で幅が漸増したネガランド)とそれに連なる台金2の稜線部の面取り部10を同時に加工する。
  その後、チャック11の姿勢を変え、ブランク材1Aを持ち変えずに砥石12の端面を刃具材4の上面4aに押しつけて正のすくい角のついたすくい面7を刃具材4に形成する。これにより、横切れ刃となす側は全域において広い幅が確保され、前切れ刃となす側ではノーズR部切れ刃の頂点から離れるに従って幅が漸減した形状のネガランドを形成することができる。
  台金2に対して刃具材4の小片を、その刃具材4の上面を台金2の上面よりも上側に突出させて接合するブランク材については、上面2aと底面2bを予め研削した台金2に刃具材4を接合し、次いで、刃具材4の上面のみを研削してすくい面7を形成し、その後の研削加工で台金の側面も含めてノーズR部5と逃げ面6を形成する方法も考えられる。
  刃具材4の上面が台金の上面よりも上側に突出したブランク材については、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランドを、刃具材4の横切れ刃として使用される側に台金を共削りせずに加工することができる。
  また、刃具材4の上面が台金2の上面よりも上に突出したブランク材については、刃具材4のみを研削して正のすくい角のついたすくい面を付与し、その後に台金の側面、ノーズR部を含む刃具材4の側面(逃げ面)、及びネガランド9を形成することも可能である。
  そのネガランド9は、予備のネガランドを付さずにすくい面の研削加工後に研削して付すことも可能であるが、上述したように、ネガランド形状のばらつきや、ネガランド研削後のチッピング抑制、芯高精度向上の観点からは、逃げ面6を先に研削し、その後、予備のネガランドを研削して付し、最後にすくい面7を研削するのが好ましい。
  かかる手順に基づいて仕上げを行うと、刃先部に発生する微小チッピングや加工部品の寸法精度と相関のある芯高h(図7参照)のバラツキを抑制しつつ、不等幅ネガランドの形状を制御することができる。
  逃げ面6の研削では、砥石12が加工する面の一部に接触してその接触域が変動していく。これに対し、すくい面7の研削では砥石の端面が研削領域の全域に平行に当る。このことがチッピングの抑制に有効に働くのではないかと考えられる。
  逃げ面6の研削は、図16に示すように、チャック11で掴んだブランク材1Aの逃げ面6を砥石12の端面に押しつけ、チャック11をその軸心Oを中心にして回転させながら加工領域を変動させていく。
  これにより、逃げ面6にインサート厚み方向と垂直な研摩筋13(図17参照)が形成される。ここで言うインサート厚み方向と垂直な研摩筋とは、完全に垂直な方向のみを指すのではなく、経済性や作業容易性を損なわない範囲で工具厚み方向と垂直な線に対して多少傾いた方向の研摩筋も含む。
  逃げ面、すくい面の研摩筋を垂直にする理由は量産時のコストが安くできるためである。作用効果の得られる範囲で斜めの研摩筋をつくることも許容される。
  このときに、刃具材4の逃げ面6が台金2の側面と面一になっていれば台金2の側面も同時に研削されるが、刃具材4の小片は厚みがさほど厚くないので、この加工で逃げ面に無視できないほどのダレが生じることはない。なお、逃げ面6が台金2の側面よりも突出していれば、この工程では逃げ面6のみが加工されることになる。
  次に、すくい面7を研削する。その加工は、チャック11によるブランク材1Aの持ち替えを行わずに実施する。ブランク材1Aを掴んだチャック11を図16のb軸方向に回転させ、図18に示すように、刃具材4の上面を砥石12の端面に押しつける。
  このとき、砥石12に対するブランク材1Aの押しつけは、刃具材4のみが研削されるようにすると、硬さの異なる2種の材料の共削りが起こらず、研削面積の小さくなって適宜ドレッシングを施した切れ味の良い砥面を使用することができる。これに加えて、仕上がった切削インサートが体裁のよいものになる。
  刃具材4の上面が台金2の上面よりも突出している場合には、刃具材4のみの研削がしやすい。
  ただし、共削りの弊害がでない広さであれば台金2の一部が刃具材の上面と一緒に研削されても構わない。研削面の縁が例えば、2mmぐらい台金2側に入り込む状況であれば、共削りの弊害は生じない。
  すくい面7の研削は、図19に示すように、切削インサートの刃具材4を設けたコーナ部の2等分線CLに対して垂直な方向に研摩筋13が形成されるように行う。
  回転する砥石の端面にすくい面を押しつけるとすくい面に形成される研摩筋は厳密には直線ではなく円弧状になる。そのために、「コーナ部の2等分線に対して垂直な方向研摩筋が形成される」とは、厳密な直線ではなく、直線に近い円弧状の研磨筋が形成されることを意味している。
  図20に示すように、コーナ部の2等分線CLが砥石12の回転中心から放射状に延びだす仮想直線上に置かれる姿勢にして研削を行えば、砥石12の回転中心を中心にした円弧状の研摩筋13がすくい面7に形成される。
  砥石12は、半径50mm~300mm程度のものが一般的に使用されており、今、半径300mmの砥石を使用したとすると、研摩筋13は300mm近くの半径をもつ筋となる。切削インサートはさほど大きくないので、直線に近い筋に見える。
  逃げ面6とすくい面7の研削を共に同一砥石の端面で行った場合、その逃げ面6とすくい面7は、面粗度の比が1に近いものになる。
  研削する前の台金2の上面2aと刃具材4の上面4aが面一であるブランク材1Aにすくい面7を研削して設けると、図5、図7のように、すくい面7の上端が台金の上面2a(ネガティブ型の切削インサートで上下面が同一構造になっているものは下面も上面と考える)から僅かに落ち込むことがあるが、それは特に問題にはならない。
  以上の研削は、チャック11によるブランク材1Aの保持状態を解かずにいわゆるワンチャックで実施する。
  これにより、ブランク材の持ち替えによる位置ずれが防止される。また、すくい面の研削を台金が共削りされない状況下で行うことによって芯高h(図7参照。切削インサートが支持される座面から加工点までの高さ)の精度も大きく高められる。
  また、すくい面の実質な研削が刃具材4に対して行われるようにすることでネガランド9の傾斜角θと前切れ刃側のネガランドの幅を従来品よりも小さくすることが可能になり、それにより、芯高精度の更なる向上や切れ味の向上を図ることが可能になる。
  #1400番のカップ砥石を使用して研削加工を行った試作切削インサートについては、芯高Hの公差を±10μm以下に収め、さらに、ネガランド傾斜角θ=15°以下、ネガランドの幅が0.1mm(100μm)での公差も±10μmに収めることができた。また、従来、不可能であった傾斜角θ=5°のネガランドの加工も可能であった。
  例示の方法によれば、上述したように、芯高精度の高い切削インサートを製造することができ、これにより、量産品の切削インサートを使用するときにも芯高調整のための試し削りが不要になり、切削インサートを使用する者にとって多大な恩恵がもたらされる。例示の方法は、一般的な外周研摩の設備を用いて簡単に作る方法であり、本作用効果をもつものなら加工法は限定されない。
  以上の説明は、逃げ面、すくい面の手順で研削することを例に挙げて行ったが、すくい面を先に研削し、その後に逃げ面を研削する手順でも従来品に比べると芯高精度やネガランドの精度が高まる。各研削加工をワンチャックで行うこと、及びすくい面の研削を実質的な研削対象が刃具材となるように行うことが有効に働くためである。
  切削インサートの芯高精度が高ければ加工するワークの寸法精度が高まる。また、ノーズR部や内接円寸法、特に刃先稜線部に設けられる不等幅ネガランドの形状精度が向上すると、切削インサート間の刃先位置や切削抵抗のバラツキが低減され、難削材の仕上げ切削において、安定した工具寿命が発揮され、加工品質も安定して表面性状に優れた加工面が得られる。
  なお、刃先エッジ部には、必要に応じて刃先エッジ部の強化の効果を高める丸ホーニング加工を施すことができる(図11の14が丸ホーニング面)。その丸ホーニング面14の幅は、0.03mm~0.3mm、より好ましくは0.0005mm~0.06mm程度が過剰鈍化による切れ味の低下が抑えられて好ましい。
  以下に、この発明のより詳細な実施例を挙げる。
―実施例1-
  表1の試料No.1~No.53に示す、硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用した切削インサートを試作し、下記の条件にて切削評価を行った。
  刃具材は、cBN粉末と、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径1μmのcBN粒子を体積比で60%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるcBN焼結体を用いた。
  この切削インサートは、刃具材の小片がISO型番CNGA120404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材を、その後の研削盤による自動研削でノーズR部、インサート側面、及び逃げ面を自動研削加工し、外周研削加工の際にノーズRを含む2辺の逃げ面をなす外周部を砥石に押し付ける角度を調整して研削し、頂角を30°~90°、逃げ角0°のインサート形状を作製した。頂角が80°以外のインサートについては、それぞれISO型番CNGA120404形状の切削インサートを装着時に実施例に記載の切削ジオメトリとなるホルダに装着して切削を行った。
  No.41以外のブランク材は、自動研削によるノーズR部、インサート側面、及び逃げ面の自動研削加工の前に、底面と上面を刃具材と一緒に平面研削盤にて共削りして4.80mmの厚みを持つように調整した。同様に、No.41では、全体が前記刃具材と同一材質の硬質焼結体からなる厚み4.80mmのブランク材も準備した。
  これらのブランク材について、研削工程の一部、もしくは全てをアガトン社製研削装置400COMBIで行って、表1の各種刃先形状を有する切削インサートに仕上げた。
  表1中のNo.1~No.14の切削インサートは、刃具材の小片を台金に鑞付け接合した後、ブランク材に研削加工を施して所望のインサート形状と各種刃先形状を得た。
  No.1~No.6の切削インサートは、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成したすくい角が0°の、ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定な幅を有する従来品である。
  No.20の切削インサートは、No.1~No.6の切削インサートと同様に外周迄を加工した後、ネガランドを手動で、ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減させずに、ノーズR部では一定のW1の幅のネガランドを有し、直線切れ刃に繋がる位置から一定のW2の幅に階段状に成形したネガランドを有するものである。
  No.7~No.8の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、インサートの厚み方向にチャックで挟みつけて外周を研削加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、平面研削盤にインサートを傾けて取り付けてすくい面を研削加工し、最後に、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成した従来品である。
  No.25の切削インサートは、No.7~No.8の切削インサートと同様にすくい面迄を加工した後、ネガランド形成せずにブラシホーニング機にて刃先にホーニング処理を施したものである。
  また、No.9~No.19、No.21~No.24、及びNo.26~No.53の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で作製され、No.9~No.19、No.21~No.23、No.27~No.34、No.37~No.39、及びNo.41~No.53は、本発明の工具形状を有するものである。
  No.25及びNo.42~No.45の切削インサートは、外周加工、ネガランド加工、及びすくい面加工の後に、ブラシホーニング機にて刃先に平面視で0.0005μmの丸ホーニングを形成したものである。
  No.46~No.49の切削インサートは、外周加工、ネガランド加工、及びすくい面加工の後に、ブラシホーニング機にて刃先に平面視で0.02μmの丸ホーニングを形成したものである。
  No.50~No.53の切削インサートは、外周加工後に、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、ネガランドを研削せずに、すくい面を加工し、その後ブラシホーニング機にて、ノーズR部の逃げ面側からブラシを押し付けつけることにより、刃先に平面視で0.03~0.06μmの丸ホーニングを形成したものである。
  これ等の切削インサートを下記の切削ジオメトリの工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-5°、横すくい角=-5°、前逃げ角=5°、横逃げ角=5°、前切刃角=5°、横切刃角=-5°
・被削材:JIS型番:SUJ2(ASTM52100)の熱処理材
・切削条件
  被削材硬度:HRc60~62
  切削速度V=150mm/min
  切り込みd=0.15mm
  送り量f=0.14mm/rev
  クーラント:なし
  加工形態:外周の連続加工
  この評価試験の結果を表1にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
-実施例2-
  表2の試料No.61~No.72に示す、硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用したISO型番CNGA120404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材を、研削盤による自動研削で外周加工をする際にノーズRを含む2辺の逃げ面をなす外周部を砥石に押し付ける角度を調整して研削し、頂角80°、
逃げ角7°のインサート形状を作成し、ISO型番CNGA120404の切削インサートを装着時に実施例に記載の切削ジオメトリとなるホルダに装着して切削を行った。
  刃具材は、TiC粉末、ZrC粉末、Al粉末と、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径1μmのZrC、TiC、Al粉末を体積比でそれぞれ20%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるセラミックスを用いた。
  No.61~No.63の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成したすくい角が0°の、ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線の切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定な幅を有する従来品である。
  No.64~No.66の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で作製され、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものである。
  No.67~No.72の切削インサートも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法でノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを形成し、その後リューターによる手動加工で、片側の切れ刃のみノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定の幅のネガランドを形成した、本発明の工具形状を有するものである。
  No.70~No.72の切削インサートは、ネガランド形成後に、ブラシホーニング機によって平面視で0.005mmの丸ホーニングを形成した。
  これ等の切削インサートを、下記切削ジオメトリの工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-5°、横すくい角=-5°、前逃げ角=5°、横逃げ角=5°、前切刃角=5°、横切刃角=-5°
・被削材:JIS型番:NCF718(AMS5662)の熱処理材
・切削条件
  被削材硬度:HRc43~44
  切削速度V=200mm/min
  切り込みd=0.25mm
  送り量f=0.2mm/rev
  クーラント:あり(湿式切削)
  加工形態:端面の連続加工
  この評価試験の結果を表2にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
-実施例3-
  形状の異なる数種類の硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用したISO型番DNGA150404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材に、その後の自動研削盤による自動研削でノーズR部、インサート側面、及び逃げ面を加工し、DNGA150408、DNGA150412、DNGA150416の試作切削インサート(表3の試料No.71~No.90)を得た。そして各切削インサートについて下記の切削条件にて評価を行った。
  刃具材は、cBN粉末、TiC粉末、ZrC粉末、Al粉末と、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径1μmのcBN粉末を体積比で59%、ZrC、TiC、Al粉末を体積比でそれぞれ7%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるセラミックスを用いた。
  No.71~No.73の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成したすくい角が0°の、ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定な幅を有する従来品である。
  No.74~No.76の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で作製され、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものである。
  No.77~No.79の切削インサートも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法でノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを形成し、その後、ハンドグラインダー(商品名:リューター)による手動加工で、片側の切れ刃のみノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定の幅のネガランドを形成した、本発明の工具形状を有するものである。
  No.80~No.87の切削インサートも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に横切れ刃として使用される側では、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で、前切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有し、横切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって一定もしくは漸増するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものである。
  いずれの切削インサートも、下記切削ジオメトリの工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-7°、横すくい角=-5°、前逃げ角=7°、横逃げ角=5°、前切刃角=32°、横切刃角=-3°
・被削材:JIS型番:NCF718(AMS5662)の熱処理材
・切削条件
  被削材硬度:HRc43~44
  切削速度V=300mm/min
  切り込みd=0.25mm
  送り量f=0.2mm/rev
  クーラント:あり(湿式切削)
  加工形態:外周の連続加工
  この評価試験の結果を表3にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
-実施例4-
  表4の試料No.91~No.143に示す、形状の異なる数種類の硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用した切削インサートを試作し、下記の条件にて切削評価を行った。
  刃具材は、cBN粉末と、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径1μmのcBN粒子を体積比で60%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるcBN焼結体を用いた。
  No.131を除く切削インサートは、刃具材の小片がISO型番DNGA150404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材を、その後の研削盤による自動研削でノーズR部、インサート側面、及び逃げ面を自動研削加工してインサート形状にした。
  No.131以外のブランク材は、ノーズR部、インサート側面、及び逃げ面の自動研削による外周加工の前に、底面と上面を刃具材と一緒に平面研削盤にて共削りして4.90mmの厚みを持つように調整した。No.131は、全体が刃具材と同一材質の硬質焼結体からなる厚み4.90mmのブランク材である。
  これらのブランク材について、研削工程の一部、もしくは全てをアガトン社製研削装置400COMBIで行って、表4の各種刃先形状を有する切削インサートに仕上げた。
  表4中のNo.91~No.104の切削インサートは、刃具材の小片を台金に鑞付け接合した後、ブランク材に研削加工を施して所望のインサート形状と各種刃先形状を得た。
  また、No.105~No.109の切削インサートは、自動研削の際に、ノーズRを含む2辺の逃げ面をなす外周部を砥石に押し付ける角度を調整し、頂角を30°~90°、逃げ角0°のインサート形状を作製した。頂角が55°以外のインサートについては、それぞれISO型番DNGA150404形状の切削インサートを装着時に実施例に記載の切削ジオメトリとなるホルダに装着して切削を行った。
  No.91~No.96の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、厚み方向にチャックで挟み付けて、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解かずに、インサート底面(又はすくい面)に対して垂直な軸を支点にして、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成した、すくい角が0°の、ネガランドはノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線の切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減せずに一定している従来品である。
  No.110の切削インサートは、No.91~No.96の切削インサートと同様に外周迄を加工した後、以下のネガランド、即ち、ノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減しておらず、ノーズR部では一定のW1の幅を有し、直線切れ刃に繋がる位置から一定のW2の幅に階段状に成形されたネガランドを手動で付したものである。
  No.97,No.98の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、インサートの厚み方向にチャックで挟みつけて外周を研削加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、平面研削盤にインサートを傾けて取り付けてすくい面を研削加工し、最後に、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成した従来品である。
  No.115の切削インサートは、No.97,No.98の切削インサートと同様にすくい面迄を加工した後、ネガランドを形成せずにブラシホーニング機にて刃先にホーニング処理を施したものである。
  また、No.99~No.109、No.111~No.114、及びNo.116~No.143の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する方法で作製したものであり、No.99~No.109、No.111~No.113、No.117~No.124、No.127~No.129、及びNo.131~No.143は、本発明の工具形状を有するものである。
  No.115及びNo.132~No.135の切削インサートは、外周加工、ネガランド加工、及びすくい面加工の後に、ブラシホーニング機にて刃先に平面視で0.0005μmの丸ホーニングを形成したものである。
  No.136~No.139の切削インサートは、外周加工、ネガランド加工、及びすくい面加工の後に、ブラシホーニング機にて刃先に平面視で0.02μmの丸ホーニングを形成したものである。
  No.140~No.143の切削インサートは、外周加工後に、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、また、ネガランドを研削せずにすくい面を加工し、その後ブラシホーニング機にて、ノーズR部の逃げ面側からブラシを押し付けることにより、刃先に平面視で0.02~0.06μmの丸ホーニングを形成したものである。
  これ等の切削インサートを下記の切削ジオメトリとなるように工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-7°、横すくい角=-5°、前逃げ角=7°、横逃げ角=5°、前切刃角=32°、横切刃角=-3°
・被削材:JIS型番:SUJ2(ASTM52100)の熱処理材
・切削条件
被削材硬度:HRc58~60
切削速度V=200mm/min
切り込みd=0.2mm
送り量f=0.13mm/rev
クーラント:なし
加工形態:外周の連続加工
  この評価試験の結果を表4にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
-実施例5-
  表5の試料No.151~No.165に示す、形状の異なる数種類の硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用したISO型番CNGA120404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材について、ノーズR部、インサート側面、及び逃げ面を、自動研削盤を用いて自動研削加工してCNGA120408、CNGA120412、CNGA120416の切削インサートを試作し、下記の条件にて切削評価を行った。
  刃具材は、cBN粉末と、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径0.5μmのcBN粒子を体積比で65%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるcBN焼結体を用いた。
  No.151~No.153の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成した、すくい角が0°の、ネガランドはノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線の切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減せずに一定している従来品である。
  No.154~No.156、及びNo.163~No.165の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で作製され、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものであるが、No.163~No.165の切削インサートについては、外周加工時に、前切れ刃、及び横切れ刃に最大曲げ半径24mmの曲線切れ刃を有し、切れ刃の繋ぎ目Q1、及びQ2点にてノーズR部の切れ刃と繋がるように研削加工を実施した。
  No.157~No.162の切削インサートも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法でノーズR部の頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを形成し、その後リューターによる手動加工で、片側の切れ刃のみノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減せずに一定の幅のネガランドを形成したものであり、本発明の工具形状を有する。
  No.159~No.162の切削インサートは、ネガランド形成後に、ブラシホーニング機によって刃先に平面視で0.005mmの丸ホーニングを形成した。
  これ等の切削インサートを、下記切削ジオメトリとなるように工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-5°、横すくい角=-5°、前逃げ角=5°、横逃げ角=5°、前切刃角=5°、横切刃角=-5°
・被削材:JIS型番:NCF718(AMS5662)の熱処理材
・切削条件
被削材硬度:HRc43~44
切削速度V=200mm/min
切り込みd=0.2mm
送り量f=0.3mm/rev
クーラント:あり(湿式切削)
加工形態:端面の連続加工
  この評価試験の結果を表5にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
-実施例6-
  形状の異なる数種類の硬質焼結体の刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用したISO型番CNGA120404用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材に、その後の自動研削盤による自動研削でノーズR部、インサート側面、及び逃げ面を加工し、CNGA120408、CNGA120412、CNGA120416の試作切削インサート(表6の試料No.171~No.196)を得た。そして各切削インサートについて下記の切削条件にて評価を行った。
  刃具材は、cBN粉末、TiNとAlからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて5GPa,1500℃の条件で焼結したものであって、平均粒径0.5μmのcBN粉末を体積比で62%含有し、残部がTiNを主成分とするTi化合物とAl、もしくはSiの窒化物、硼化物、酸化物などのAl化合物、及び微量のWやCo化合物からなるセラミックスを用いた。
  No.171~No.173の切削インサートは、すくい面をインサート底面と平行に平面研削盤で研削した後、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、次いで、チャックによる保持を解き、その後、回転する研削砥石の特定角度傾けた研削面を切れ刃稜線部に当て、支点軸を回転させながら一定角度でネガランドを形成した、すくい角が0°の、ネガランドはノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線の切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減せずに一定している従来品である。
  No.174~No.176の切削インサートは、いずれも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに、その後に予備ネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で作製され、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものである。
  No.177~No.179の切削インサートも、外周加工後も、チャックによるブランク材の保持状態を解かずに予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法でノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを形成し、その後、ハンドグラインダー(商品名:リューター)による手動加工で、片側の切れ刃のみにノーズR部切れ刃の頂点からノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減せずに一定しているネガランドを形成した(他側のネガランドは直線に切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減している)、本発明の工具形状を有するものである。
  No.180~No.196の切削インサートも、外周加工後もチャックによるブランク材の保持状態を解かず、実施例3(表3)のNo.80~No.87と同様に、その後に前切れ刃側では一定幅の予備ネガランドを形成し、横切れ刃として使用される側では、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で、前切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有し、横切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって一定もしくは漸増するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものである。
  No.188~No.190の切削インサートは、実施例5のNo.159~No.162と同様に本発明のインサートを製作した後に、ブラシホーニング機を用いて刃先に平面視で0.002mmの丸ホーニングを形成した。
  No.191~No.193の切削インサートは、底面とすくい面を予め研削した超硬台金に対して硬質焼結体の刃具材を、その刃具材の上面を台金の上面よりも上側に突出させて鑞付け接合されたブランク材を、自動研削で外周を加工してインサート側面、ノーズR部、逃げ面を形成し、外周加工後もチャックによるブランク材の保持状態を解かずに、刃具材の前切れ刃側では、一定幅の予備ネガランドを形成し、横切れ刃として使用される側では、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランドを研削し、更にその後に、すくい面を研削する製造方法で、前切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって漸減するネガランドを有し、横切れ刃となる切れ刃側では、ノーズRの頂点から、ノーズR部切れ刃が直線に切れ刃に繋がる位置に向かって一定もしくは漸増するネガランドを有する本発明の工具形状を有するものにした。
  刃具材の上面が台金の上面よりも上側に突出したブランク材を用いたため、ノーズR部側よりも直線切れ刃側で幅が漸増する形状の予備のネガランドを、刃具材の横切れ刃として使用される側に台金を共削りしないか、共削りしたとしても僅かな共削りで作製することができる。
  No.194~No.196切削インサートは、No.188~No.190と同様に本発明のインサート形状を製作した後に、ブラシホーニング機を用いて刃先に平面視で0.002mmの丸ホーニングを形成し、その後、アークイオンプレーティング式のPVD装置により、厚み1μmのTiAlN膜を表面に被覆した。
  いずれの切削インサートも、下記切削ジオメトリの工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して評価した。
・切れ刃傾き角=-5°、横すくい角=-5°、前逃げ角=5°、横逃げ角=5°、前切刃角=5°、横切刃角=-5°
・被削材:JIS型番:NCF718(AMS5662)の熱処理材
・切削条件
被削材硬度:HRc43~44
切削速度V=300mm/min
切り込みd=0.2mm
送り量f=0.13mm/rev
クーラント:あり(湿式切削)
加工形態:外周の連続加工
  この評価試験の結果を表6にまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  上記評価試験の結果からわかるように、本発明の切削インサートによれば、難削材の加工においても安定した寿命が発揮される。また、加工時のビビリも抑制されるため、性状が良くて加工変質層も少ない加工面が得られる。
1          切削インサート
1A        ブランク材
2          台金
2a        上面
2b        底面
2c        側面
2d        接合面
3          座
4          刃具材
4a        上面
5          ノーズR部
6          逃げ面
7          すくい面
8          切れ刃
8a        ノーズR部の切れ刃稜線
8b        直線の切れ刃稜線
9          ネガランド
9A        予備のネガランド
10        面取り部
11        チャック
12        砥石
13        研摩筋
14        丸ホーニング面
21        低剛性部
22        高剛性部
23        嵌め合い部
24        ネッキング部
25        油孔
26        前切れ刃部
27        横切れ刃部
28        被覆層
P          ノーズ部切れ刃の頂点
Q1        第1の点
Q2        第2の点

Claims (11)

  1.   切削に関与する表面にcBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される刃具材が用いられた、逃げ面、ノーズR部、正のすくい角を有するすくい面、前記すくい面と前記逃げ面との間に配置される不等幅のネガランドを含む切削インサートであって、  前記ノーズR部の半径が0.4mm以上、2.4mm以下、前記ノーズR部の頂角αが30°以上、95°以下であり、
      前記ノーズR部の頂角の2等分断面位置でのすくい角βが1°以上、10°以下であり、
      前記不等幅のネガランドが前記すくい面と交差する稜線と、前記不等幅のネガランドが前記逃げ面と交差する稜線は、平面視で非平行であり、かつ、少なくともノーズR部切れ刃の頂点を境にした片側では前記不等幅のネガランドの幅が前記ノーズR部切れ刃の頂点から前記ノーズR部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減し、前記ノーズR部切れ刃の頂点での平面視における前記不等幅のネガランドの幅をW1、前記ノーズR部切れ刃が前記直線切れ刃に繋がる位置における平面視での前記不等幅のネガランドの幅をW2として、前記W1が0.04mm以上、0.2mm以下であり、かつ、前記W2に対する前記W1の比が1.5以上、である切削インサート。
  2.   前記刃具材が前記台金の切削に関与するコーナ部に一体的に保持され、前記刃具材に前記逃げ面、前記ノーズR部、前記切れ刃及び前記不等幅ネガランドが形成されている、請求項1に記載の切削インサート。
  3.   前記ノーズR部の半径は0.8mm、1.2mm、1.6mmのいずれかであり、
      前記ノーズR部の頂角αは35°、55°、60°、80°、90°のいずれかであり、
      前記すくい角βは1°以上、7°以下であり、
      前記W2に対する前記W1の比が1.5以上、200以下である請求項1または請求項2に記載の切削インサート。
  4.   前記W2に対する前記W1の比が2以上、60以下である請求項1~請求項3のいずれか1つに記載の切削インサート。
  5.   前記不等幅のネガランドは、前記ノーズR部切れ刃の頂点を境にした片側では前記ノーズR部切れ刃の頂点から前記直線切れ刃に繋がる位置に向かって幅が漸減し、前記ノーズR部切れ刃の頂点を境にした他の側ではその幅が一定又は前記直線切れ刃につながる位置に向かって漸増している請求項1~請求項4のいずれか1つに記載の切削インサート。
  6.   前記刃具材が前記台金の切削に関与する前記コーナ部に一体的に保持され、前記台金が前記コーナ部から離反するにつれて幅が漸増する不等幅の面取り部を有し、前記面取り部は前記幅の一定した側のネガランドに連なり、前記面取り部の前記コーナ部とは反対側の端部における平面視での前記台金の側面に対する垂線方向の面取り幅をM1、前記コーナ部の端部における平面視での前記側面に対する垂線方向の面取り幅をM2として、前記M2に対する前記M1の比が1.2以上、100以下に設定された請求項5に記載の切削インサート。
  7.   前記切れ刃に、0.03mm~0.3mm幅の丸ホーニング面を有する請求項1~請求項6のいずれか1つに記載の切削インサート。
  8.   Ti,Al,Si,Cr,及びZrの炭化物、窒化物、硼化物、もしくは酸化物からなる被覆層を有する請求項1~請求項7のいずれか1つに記載の切削インサート。 
  9.   請求項1~請求項8のいずれかに1つに記載の切削インサートの製造方法であって、cBN基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される前記刃具材が切削に関与する表面に用いられたブランク材を、位置と姿勢の制御が可能な研削盤のチャックで厚み方向に挟みつけて保持し、この状態で研削盤の回転する砥石の端面に前記刃具材を押しつけて前記刃具材に研削により前記逃げ面、前記不等幅のネガランド、及び前記すくい面を形成し、
      その際の前記すくい面の研削は、前記刃具材を実質的な研削対象にして前記刃具材の上面に対して砥石の研削面を正のすくい角が付与される方向に傾けて行い、
      以上の工程を前記チャックの姿勢と位置を変化させることで前記チャックによる前記ブランク材の保持を解かずに実施する切削インサートの製造方法。
  10.   前記すくい面の研削を、前記逃げ面及び幅の一定した予備のネガランドを研削した後に行い、そのすくい面の研削で前記予備のネガランドのノーズR部切れ刃の頂点を境にした少なくとも片側を前記不等幅のネガランドに変化させる請求項9に記載の切削インサートの製造方法。
  11.   前記逃げ面と前記すくい面の研削の際、前記逃げ面については前記逃げ面にインサートの厚み方向と垂直な方向に研摩筋が形成され、前記すくい面については、前記コーナ部の2等分線に対して垂直な方向に研摩筋が形成されるように行う請求項9又は請求項10に記載の切削インサートの製造方法。
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