WO2017038929A1 - 切削工具用チップの製造方法 - Google Patents
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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- B23C—MILLING
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- B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
- B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
Definitions
- This aspect relates to a method for manufacturing a chip that constitutes a blade portion of a cutting tool.
- a so-called insert (throw away tip) which is mounted on an insert type (blade tip exchange type) cutting tool to constitute a blade part.
- a cutting tool tip is generally formed by pressing a mixture of a raw material powder made of a relatively hard material and a raw material powder serving as a binder phase component of the hard raw material powder with a mold, and thereafter It is formed by firing.
- Patent Document 1 proposes forming a raw material by injection molding instead of pressing.
- the gate for injecting the raw material into the cavity of the mold is opened at a position corresponding to the side surface of the cutting tool tip.
- a method for manufacturing a cutting tool tip includes a forming step of forming a molded body to be a cutting tool tip by injecting a raw material into a forming die, and in the forming step, The raw material is injected into the mold from a gate located inside a portion corresponding to the intersecting ridge line portion between the main surface and the outer peripheral surface.
- FIGS. 7A to 7D are schematic views for explaining the injection molding procedure of FIG. Sectional drawing corresponding to FIG. 3 which shows the shaping
- FIG. 12A is a perspective view showing a cutting tool tip according to the second embodiment
- FIG. 12B is a cross-sectional view showing a mold for the cutting tool tip of FIG. 12A
- FIG. 13C is a plan view showing a part of the mold shown in FIG. 13A is a perspective view showing a cutting tool tip according to the third embodiment
- FIG. 13B is a cross-sectional view showing a mold for the cutting tool tip of FIG. 13A
- FIG. FIG. 14C is a plan view showing a part of the mold shown in FIG.
- FIG. 14A is a perspective view showing a cutting tool tip according to the fourth embodiment
- FIG. 14B is a cross-sectional view showing a mold for the cutting tool tip of FIG. 14A
- FIG. FIG. 15C is a plan view showing a part of the mold shown in FIG. 15 (a) and 15 (b) are a plan view and a perspective view showing an example of the shape of the runner according to the gate of FIG. 11, and
- FIG. 15 (c) is another example of the shape of the runner according to the gate of FIG.
- FIG. 16 (a) to 16 (i) are schematic views for explaining the operation of the runner of FIG. 15 (a).
- FIG. 17A is a perspective view showing a modification of the cutting tool tip in FIG. 16H
- FIG. 17A is a perspective view showing a modification of the cutting tool tip in FIG. 16H
- FIG. 16H is a modification of the cutting tool tip in FIG. 16H
- FIG. 16H is a modification of the cutting tool tip in FIG.
- 17B is a partially enlarged view showing a modification of the cutting tool tip in FIG. Plan view.
- 19 (a) to 19 (d) are schematic views for explaining an example of a method for forming the mounting hole in FIG.
- the blade portion is used as a term indicating a relatively small portion (for example, a part of an insert) including a rake face, a flank face, and a cutting edge.
- the cutting edge is used as a term indicating a ridge line between a rake face and a flank face.
- the actual cutting blade is not a line microscopically as the term “cutting blade roundness” exists, and the cutting blade has an area or a volume as long as it is.
- the rake face and flank face mainly refer to the rake face and flank face closest to the cutting edge. Note that the flank may or may not include a so-called margin.
- FIG. 1 is a perspective view showing an insert-type cutting tool 1 according to the first embodiment.
- the cutting tool 1 is a substantially shaft-shaped member that is attached to and detached from a holder 3 (shank) attached to a machine tool and a tip end side (left side of the paper) of the holder 3 and actually contacts a work piece. And one or more (three in the example of FIG. 1) chips 5 for cutting the work.
- the cutting tool 1 is an end mill, and is capable of cutting a workpiece on the tip surface and the outer peripheral surface of the tip by being rotated about an axis.
- the mounting of the chip 5 to the holder 3 is performed, for example, by screwing the screw 7 inserted through the chip 5 into a female screw portion (not shown) hidden in the chip 5.
- the holder 3 is formed with, for example, a recess 3r composed of a plurality of surfaces with which a plurality of surfaces (for example, one main surface and two side surfaces) of the chip 5 abut.
- the chip 5 is positioned by contacting the surface of the recess 3r.
- FIG. 2 is a perspective view showing the chip 5.
- 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
- an orthogonal coordinate system xyz defined fixedly with respect to the chip 5 is attached.
- directions may be described with reference to this coordinate system.
- Any direction of the chip 5 may be a vertical direction or a horizontal direction, and the dimension in the z-axis direction may be relatively large.
- the z-axis direction is referred to as a vertical direction or a thickness direction. is there.
- the chip 5 is simply referred to as a plan view, it refers to viewing in the z-axis direction.
- the chip 5 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, for example, and has a pair of main surfaces 9 (upper and lower surfaces) and four side surfaces 11 connecting the pair of main surfaces 9. In addition, all the side surfaces 11 whole may be called the outer peripheral surface 12.
- the dimensions of the chip 5 may be set as appropriate.
- the side surface 11 positioned on the long side in plan view is, for example, generally bulging outward as a whole.
- the side surface 11 located on the short side in the plan view is generally recessed, for example, so that the center side in the thickness direction is lowest as a whole. Note that these shapes may be appropriately set from various viewpoints such as securing strength and securing a flank.
- the tip 5 has, for example, a long-side blade portion 13L and a short-side blade portion 13S (hereinafter simply referred to as “blade portion 13”, which are not distinguished from each other) that are directly involved in the cutting of the work material. ing. These blade portions 13 are located at corners (that is, intersecting ridge lines) between the main surface 9 and the side surface 11. The long edge part 13L and the short edge part 13S are connected with corners 21 (nose) at the corners of the long side and the short side in plan view.
- the combination of the long side blade portion 13L and the short side blade portion 13S is provided, for example, on each of the pair of main surfaces 9 and on each of the main surfaces 9 at two corner portions located on one diagonal line. Yes.
- the diagonal line provided with the blade part 13 on the one main surface 9 side intersects with the diagonal line provided with the blade part 13 on the other main surface 9 side.
- the tip 5 can be used (four times can be used) by rotating the tip 5 by 180 ° around the z-axis and / or by rotating 180 ° around the x-axis. .
- Each blade portion 13 includes a rake face 15 that is a main body for cutting, a flank face 17 that is escaped to avoid unnecessary contact with the finished cutting surface, and a rake face 15 that is a portion where the rake face 15 is connected to the flank face 17. And a blade 19.
- the blade portion 13 is formed, for example, so as to protrude in the thickness direction (z-axis direction) with respect to the center side of the main surface 9.
- the rake face 15 is continuous to the center side of the main surface 9 and is formed to rise in the thickness direction from the main surface 9 on the center side.
- the flank 17 is continuous with the side surface 11 and extends beyond the central main surface 9 in the thickness direction.
- the cutting edge 19 has a height from the center side of the main surface 9 that is higher toward the corner 21 side.
- the presence / absence of the rake face 15 and the flank face 17 with respect to the thickness direction (z-axis direction), the inclination direction, and the inclination angle may be appropriately set.
- the tip 5 since the blade portion 13 protrudes from the main surface 9, the tip 5 includes the base portion 23 having the main surface 9 and the side surface 11, and the blade portion 13 protruding from the base portion 23. May be perceived as having Further, since the blade portion 13 protrudes from the main surface 9, in the present embodiment, it may be considered that the cutting blade 19 is formed on at least one of the upper end portion and the lower end portion of the outer peripheral surface 12.
- the chip 5 has a through hole.
- the through hole is an attachment hole 25 through which, for example, the screw 7 is inserted.
- the mounting hole 25 has a receiving portion 27 that receives the screw head 7 b of the screw 7 and engages the screw head 7 b, and an insertion portion 29 through which the male screw portion 7 a of the screw 7 is inserted. is doing.
- the receiving portion 27 is provided on both main surface sides, and the insertion portion 29 is provided therebetween.
- the receiving portion 27 extends while being reduced in diameter from the main surface 9 side to the insertion portion 29 side.
- the insertion portion 29 is a portion having the smallest diameter in the attachment hole 25.
- the maximum diameter of the receiving portion 27 is equal to or larger than the diameter of the screw head 7b. Further, the diameter of the insertion portion 29 (minimum diameter of the receiving portion 27) is smaller than the diameter of the screw head 7b and larger than the diameter of the male screw portion 7a.
- FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the chip 5.
- FIG. 5A to FIG. 5E are schematic diagrams for explaining the outline of the procedure of the manufacturing method of the chip 5. The manufacturing method proceeds in order from FIG. 5 (a) to FIG. 5 (e).
- the raw material 31 of the chip 5 is prepared as indicated by reference numeral S301 in FIG. 4 and as shown in FIG. Specifically, for example, a relatively hard raw material powder that is a main component, a raw material powder that is a binder phase component of the hard raw material powder, fluidity is imparted to these raw material powders, and the molded body 35 is shaped. Mixing of organic substances such as a binder for imparting is performed.
- the raw material powder includes tungsten carbide as a main component, cobalt as a binder component, tantalum carbide and titanium carbide.
- the binder or a role similar to the binder include paraffin or an appropriate type of resin.
- the tip 5 is not limited to a cemented carbide, and is, for example, a diamond sintered body, a CBN (Cubic Boron Nitride) sintered body, a high-speed tool steel formed by ceramic, cermet, or powder metallurgy in a narrow sense. Powder high speed).
- the raw material 31 of the chip 5 is injected and filled into the molding die 33. That is, the process indicated by reference numeral S302 in FIG. 4 is a molding process for forming a molded body to be a cutting tool chip.
- the shape in the mold 33 is substantially the same as that of the chip 5. Therefore, when the injected raw material 31 is solidified in the molding die 33, a molded body 35 (FIG. 5C) having a shape substantially similar to that of the chip 5 is formed.
- an unnecessary portion as the chip 5 is removed from the molded body 35 taken out from the molding die 33.
- the unnecessary portion is, for example, a portion solidified by a so-called sprue and runner (described later).
- the removal may be performed by an appropriate method, for example, by cutting with a cutter 37.
- the molded body 35 is fired (a heat treatment step is performed).
- a sintered body 39 (FIG. 5E) to be the chip 5 is formed.
- the binder added to impart fluidity to the raw material 31 evaporates or burns and is removed from the sintered body 39.
- the cutting edge of the sintered body 39 is ground or polished (honed) to adjust the roundness of the cutting edge.
- the chip 5 is obtained. Honing is performed, for example, by sandblasting as illustrated in FIG.
- FIG. 6 is a flowchart showing a molding process by injection indicated by S302 in FIG. 7 (a) to 7 (d) are schematic diagrams for explaining the injection molding procedure of FIG. 5 (b). Injection molding proceeds in order from FIG. 7 (a) to FIG. 7 (d).
- the mold 33 composed of a plurality of divided molds (41: 41A to 41C) is closed.
- the split type here includes, for example, a core or a slide core in addition to a fixed type and a movable type.
- the injection is performed by the injection device (in a narrow sense) as indicated by reference numeral S402 in FIG. 6 and as shown in FIG. 7 (c).
- the raw material 31 in the sleeve 43 (cylinder) communicating with the molding die 33 is pushed into the molding die 33 by the plunger 45 in the sleeve 43.
- the plunger 45 may be a piston or a screw.
- the injection speed may be set as appropriate, and appropriate shift control may be performed.
- the gas in the mold 33 is appropriately discharged to the outside of the mold 33.
- the raw material 31 is injected from the gate 53 located inside the wall surface of the molding die 33 corresponding to the outer peripheral surface 12 of the chip 5, and the raw material 31 spreads from the inner side to the outer side.
- the gas in the mold 33 is discharged.
- FIG. 7C schematically shows a state in which the gas is discharged by a vent (not shown) by an arrow y1.
- gas is discharged from all joints. However, it is not necessary to discharge from all seams.
- the injection molding is performed from the (narrow sense) injection step to the pressure increase (pressure increase) step.
- the pressure of the raw material 31 in the mold 33 is increased to a predetermined pressure (final pressure) by the pressure applied by the plunger 45. Thereafter, the final pressure is maintained (pressure holding step).
- the raw material 31 filled in the molding die 33 is solidified by receiving heat from the plunger 45 and depriving the molding die 33 of heat.
- the mold 33 is opened by a mold clamping device (not shown).
- the molded body 35 remains in one of the plurality of split dies 41 and is pushed out from the split dies 41 by pins (not shown).
- a mold release agent is applied to the mold 33, the next molding cycle is started.
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing the mold 33.
- FIG. 9 is a plan view of the mold 33. All of these show the mold 33 in a closed state.
- the molding die 33 is constituted by, for example, a mold. As shown in FIG. 8, the space formed in the closed mold 33 includes a cavity 47 that forms a portion to be the chip 5, and a runner for causing the raw material 31 to flow into the cavity 47 from the outside of the mold 33. 49 and sprue 51. Further, the mold 33 has a gate 53 that is an opening for connecting the runner 49 and the cavity 47.
- the shape and dimensions of the cavity 47 are basically the same shape and dimensions as the chip 5. (However, shrinkage due to firing is considered.) That is, the mold 33 has surfaces corresponding to the main surface 9, the side surface 11, the blade portion 13, and the like of the chip 5.
- the surface of the mold 33 corresponding to the main surface 9 of the chip 5 is referred to as a bottom surface, and the surface corresponding to the side surface 11 (or the outer peripheral surface 12) is also referred to as a wall surface.
- the molding die 33 since the blade portion 13 protrudes from the main surface 9, the molding die 33 has a recess 47 r that retreats from the surface corresponding to the main surface 9.
- the gate 53 is located, for example, in a region surrounded by a portion of the mold 33 corresponding to the intersecting ridge line portion between the main surface 9 of the chip 5 and the outer peripheral surface 12 (side surface 11).
- the gate 53 is located, for example, in a region of the mold 33 surrounded by a position corresponding to the plurality of cutting blades 19. More specifically, for example, the gate 53 opens at an attachment hole forming surface (or a through hole forming surface) 33 a corresponding to the inner surface of the attachment hole 25 of the mold 33.
- the gate 53 is configured as a so-called ring gate, for example, and is open over 360 ° around the z-axis.
- the raw material 31 supplied to the runner 49 flows from the center side of the cavity 47 to the outer peripheral side via the gate 53. In other words, it flows from the mounting hole 25 to the plurality of cutting blades 19.
- the gate 53 is opened at a position corresponding to the insertion portion 29 of the mounting hole 25 on the mounting hole forming surface 33a, for example.
- the molding die 33 has a protrusion 41p whose surface is a part above or below the attachment hole forming surface 33a, and the protrusion 41p has the shape of the receiving part 27. Correspondingly, it protrudes from the surface corresponding to the main surface 9 of the mold 33 with a reduced diameter, and the gate 53 is located on the tip side of the protrusion 41p.
- the width of the gate 53 in the thickness direction (z-axis direction) of the chip 5 may be set as appropriate.
- the width of the gate 53 in the thickness direction is equal to the size of the insertion portion 29 in the thickness direction.
- the width in the thickness direction of the gate 53 is, for example, constant in the circumferential direction (over 360 °).
- the gate 53 may correspond to a part of the inner surface of the insertion portion 29 (for example, a part on the center side in the thickness direction).
- the runner 49 is a disc-shaped flow path, for example, corresponding to the gate 53 being a ring gate as described above.
- the size of the runner 49 in the thickness direction (z-axis direction) may be different from that of the gate 53 or may be the same.
- the sprue 51 communicates with the runner 49 and opens on the outer surface of the molding die 33.
- the sprue 51 extends, for example, in the thickness direction (z-axis direction), and is formed in a tapered shape so that the outer side of the mold 33 is reduced in diameter.
- the molding die 33 is divided into, for example, the top, bottom, left and right with respect to the cavity 47, and has a total of four split dies 41. That is, the mold 33 includes a first main surface split mold 41A that constitutes one main surface 9 side of the chip 5, a second main surface split mold 41B that constitutes the other main surface 9 side of the chip 5, and a chip. 5 and two side surface split molds 41 ⁇ / b> C constituting the outer peripheral side.
- the sprue 51 described above is provided, for example, in the first main surface split mold 41A.
- the runner 49 is configured, for example, between the first main surface split mold 41A and the second main surface split mold 41B.
- the first main surface split mold 41A and the side split mold 41C are divided, for example, along a ridge line 47a corresponding to the cutting edge 19 in the cavity 47, and a mating surface 47b that is a boundary (boundary portion) between them is It is connected to the ridgeline 47a.
- the recessed part 47r for forming the blade part 13 is retracted toward the mating surface 47b (boundary part).
- the mating surface 47b of the first main surface split mold 41A or the second main surface split mold 41B and the side split mold 41C intersects the surface corresponding to the rake face 15 and the surface corresponding to the flank face 17.
- the two virtual surfaces VS (FIG. 8) extended to the side (the ridge line 47a side corresponding to the cutting edge 19) are considered, they are located between the two virtual surfaces VS (excluding the position matching the virtual surface VS). is doing.
- the mating surface 47b is located in the range of an angle that is half the angle formed by the two virtual surfaces VS, which is located at the center of the two virtual surfaces VS. More preferably, the mating surface 47b is located at the center of the two virtual surfaces VS.
- the two side surface split molds 41C are divided, for example, at the center of the short side in a plan view, and the mating surface outside both the cavities 47 is connected to the center of the short side.
- the two side surface split molds 41C may be divided at other positions (for example, the center of the long side or the corner between the short side and the long side).
- the mating surfaces (47a and the like) are basically surfaces on which the split molds 41 come into contact with each other, and ideally there is no gap between the mating surfaces of both split molds 41. However, a relatively small gap may be generated on the cavity 47 side due to wear. In addition, a relatively small gap may be intentionally formed for various purposes.
- the method for manufacturing the cutting tool tip 5 is a forming step (in which a molded body 35 to be the tip 5 is formed by injecting the raw material 31 into the forming die 33 ( FIG. 5 (b)).
- the raw material 31 is fed into the molding die 33 from the gate 53 located in a region surrounded by a portion (ridge line 47a) corresponding to the intersecting ridge line portion of the main surface 9 of the chip 5 and the outer peripheral surface 12 (side surface 11). inject. That is, in the molding step, the raw material 31 is injected into the molding die 33 from the gate 53 located in the region surrounded by the wall surface of the molding die 33 corresponding to the outer peripheral surface 12 of the chip 5.
- the molding accuracy of the intersecting ridge line portion in the injection molding is improved. Specifically, for example, it is as follows.
- the raw material 31 is solidified while applying a relatively high pressure to the raw material 31.
- the raw material 31 is further pushed in.
- the amount of deviation of the solidified raw material 31 with respect to the molding die 33 increases as the distance from the gate 53 increases.
- the gate 53 is positioned in a region surrounded by the cross ridge line portion as in the present embodiment, the cross ridge line portion is located at a position relatively far from the gate 53. The risk of lowering the molding accuracy of the part is reduced.
- the manufacturing method of the cutting tool tip 5 is a manufacturing method of the tip 5 having a plurality of cutting edges 19 on the outer peripheral side when viewed in the thickness direction (z-axis direction), and in the mold 33.
- a molding step (FIG. 5B) for forming a molded body 35 to be the chip 5 by injecting the raw material 31 into the chip 5 is provided.
- the raw material 31 is placed in the molding die 33 from the gate 53 located in a region surrounded by portions (ridge lines 47a) corresponding to the plurality of cutting edges 19 when the molding die 33 is viewed in the direction corresponding to the thickness direction. inject.
- the molding accuracy of the plurality of cutting blades 19 in the injection molding is improved.
- it is as follows.
- the raw material 31 is solidified while applying a relatively high pressure to the raw material 31.
- the raw material 31 is further pushed in.
- the amount of deviation of the solidified raw material 31 with respect to the molding die 33 increases as the distance from the gate 53 increases.
- the gate 53 is positioned in a region surrounded by the plurality of cutting blades 19 as in the present embodiment, the plurality of cutting blades 19 are positioned relatively far from the gate 53. The risk of a decrease in the molding accuracy of the cutting blade 19 is reduced.
- the gate 53 is located on the through hole forming surface (mounting hole forming surface 33a) of the mold 33 corresponding to the inner surface of the through hole (mounting hole 25) of the chip 5.
- the gate 53 is positioned in the mounting hole 25 that is generally positioned at the center (graphic gravity center) of the chip 5 in plan view, and the effect of improving the molding accuracy of the cutting blade 19 described above is increased. Further, for example, even if a trace from which an unnecessary portion (portion formed by the runner 49) is removed from a portion that becomes the chip 5 of the molded body 35, the trace is located in the mounting hole 25. The influence of the marks on the function of the chip 5 is reduced. For example, if the removal trace is located on the main surface 9 or the side surface 11, the chip 5 may not be positioned on the holder 3 with high accuracy due to the undulation of the removal trace, but such a fear is reduced.
- the gate 53 is continuously provided in the circumferential direction of the mounting hole forming surface 33a.
- the raw material 31 is injected from the gate 53 toward the entire circumference of the wall surface of the mold 33.
- the raw material 31 spreads over 360 °, and the possibility that a weld line formed when the raw material 31 joins is reduced. That is, the quality of the chip 5 is improved.
- the method for manufacturing the cutting tool tip 5 penetrates the cutting edge 19 positioned on the outer peripheral side with respect to the pair of main surfaces 9 and the pair of main surfaces 9.
- a method of manufacturing the chip 5 having the mounting hole 25, which includes a molding step (FIG. 5B) for forming the molded body 35 to be the chip 5 by injecting the raw material 31 into the molding die 33. ing.
- the raw material 31 is injected into the molding die 33 from the gate 53 that opens at the mounting hole forming surface 33 a corresponding to the inner surface of the mounting hole 25 of the chip 5 of the molding die 33.
- the mounting hole 25 is generally located at the furthest position from the outer peripheral surface 12 (the cutting edge 19), so the gate 53 is farthest from the cutting edge 19, and the forming accuracy of the cutting edge 19 in the injection molding. Will improve. Further, for example, even if a trace from which an unnecessary portion is removed from the molded body 35 remains at the position of the gate 53, the influence on the function of the chip 5 is small.
- the protrusion 41 p having at least a part of the attachment hole forming surface 33 a as a surface has a gate 53 extending from a surface corresponding to one main surface 9 of the pair of main surfaces 9. It protrudes while reducing its diameter to the side. Therefore, even if a trace from which an unnecessary portion is removed from the molded body 35 remains at the position of the gate 53, the influence of the trace on the fixation of the chip 5 by the screw 7 is reduced.
- the mold 33 has a portion for forming the cutting edge 19 at the corner between the surface corresponding to the main surface 9 and the surface corresponding to the outer peripheral surface 12. Therefore, the effect of improving the forming accuracy of the cutting blade 19 due to the separation of the cutting blade 19 from the gate 53 is increased.
- the molding die 33 has portions for forming the cutting edges 19 located at the corners of the main surface 9 and the outer peripheral surface 12 with respect to both main surfaces 9 of the chip 5.
- the molding die 33 has protrusions 41 p that protrude from the surface corresponding to the main surface 9 toward the gate 53 side while reducing the diameter of both the main surfaces 9 of the chip 5.
- the gate 53 is separated from the cutting edge 19 provided on both main surfaces 9 side, and the accuracy of the cutting edge 19 on both main surfaces 9 is improved.
- the shape of the cavity 47 from the gate 53 to the outer peripheral side is gradually increased vertically (z-axis direction) in the vertical cross section as shown in FIG. It becomes the reverse taper shape which spreads. That is, when viewed in the flow direction of the raw material 31, the change in the cross-sectional area of the flow path becomes gradual. As a result, the flow of the raw material 31 becomes smooth and the molding accuracy is improved.
- the side surface 11 located on the long side in plan view swells outward as a whole. This contributes to equalizing the distance from the gate 53 located on the center side in the thickness direction to the side surface 11 in the thickness direction.
- FIG. 10 is a schematic perspective view showing the gate 53 according to the first modification.
- the first modification 53 is basically different from the embodiment only in the shape of the gate 53.
- the shape of the runner 49 may be different in accordance with the difference in the shape of the gate 53.
- the gate 53 opens at a position corresponding to the insertion portion 29 in the mounting hole forming surface 33a that forms the inner surface of the mounting hole 25, as in the above embodiment.
- the width of the gate 53 in the thickness direction (z-axis direction) is not constant in the circumferential direction, but varies depending on the position in the circumferential direction.
- the change of the width of the gate 53 in the circumferential direction may be set as appropriate.
- the width of the gate 53 is widened at a position where the distance to the side of the chip 5 in plan view is relatively long.
- the gate 53 includes a first portion 53a and a second portion 53b that are different from each other in the circumferential direction, and the second portion 53b is an outer peripheral surface of the chip 5 of the mold 33 rather than the first portion 53a.
- the distance L to the surface corresponding to (for example, the shortest distance) is long, and the width in the direction corresponding to the thickness direction is larger than that of the first portion 53a.
- the change in the width of the gate 53 may be continuous or stepwise. When the change is gradual, the width may be two types or three or more types. In the illustrated example, there are two types of widths of the gate 53.
- the gate 53 is positioned on the long side in the plan view and on the short side in the plan view. And a second portion 53b.
- the gate 53 provided as a ring gate on the attachment hole forming surface 33a has a width in a direction corresponding to the thickness direction depending on a position in the circumferential direction. Therefore, for example, the flow of the raw material 31 can be optimized by appropriately adjusting the width of the gate 53 according to the shape of the chip 5, the position of the cutting edge 19, and the like.
- the width of the portion (second portion 53b) having a relatively long distance to the side in a plan view by relatively increasing the width of the portion (second portion 53b) having a relatively long distance to the side in a plan view, the time when the raw material 31 reaches the side far from the gate 53 and the near side are reached.
- the time difference from the time can be reduced.
- the possibility that a weld line is generated in the outer peripheral portion of the chip 5 can be reduced.
- the possibility that a weld line is generated on the cutting edge 19 provided on the outer peripheral side of the chip 5 can be reduced.
- FIG. 11 is a schematic perspective view showing a gate 53 according to a second modification.
- the second modification 53 is basically different from the embodiment only in the shape of the gate 53.
- the shape of the runner 49 may be different in accordance with the difference in the shape of the gate 53.
- the gate 53 opens at a position corresponding to the insertion portion 29 in the mounting hole forming surface 33a that forms the inner surface of the mounting hole 25, as in the above embodiment.
- the gates 53 are not provided one round continuously in the circumferential direction, but are distributed at a plurality of positions in the circumferential direction. That is, the gate 53 has a plurality of openings 53c arranged in the circumferential direction. The raw material 31 is partially injected from the gate 53 into the entire circumference of the wall surface of the mold 33.
- the circumferential positions (ranges) of the plurality of openings 53c may be set as appropriate.
- the plurality of openings 53c are provided in positions where the distance to the side of the chip 5 in a plan view is relatively long in the attachment hole forming surface 33a. That is, the plurality of openings 53c have a longer distance L to the surface corresponding to the outer peripheral surface of the chip 5 of the mold 33 than the region between the plurality of openings 53c.
- the gate 53 provided on the attachment hole forming surface 33a has a plurality of openings 53c arranged in the circumferential direction. Therefore, for example, the position and number of the plurality of openings 53c can be appropriately set according to the shape of the chip 5, the position of the cutting edge 19, and the like, and the flow of the raw material 31 can be optimized.
- the opening 53c at a position where the distance to the side in plan view is relatively long, the time difference between the time when the raw material 31 reaches the side far from the gate 53 and the time when it reaches the near side is reduced. Can do.
- FIG.15 (a) is a top view which shows the 1st example of a shape of the runner 50 which supplies the raw material 31 to the gate 53 which concerns on the 2nd modification mentioned above.
- FIG.15 (b) is a perspective view which shows the runner 50 of Fig.15 (a).
- the sprue 51 is the same as the sprue 51 shown in the embodiment, for example. That is, the sprue 51 extends in the thickness direction (z-axis direction), and is formed in a tapered shape so that the outer side of the mold 33 is reduced in diameter.
- the flow path above the insertion portion 29 (the flow path above the disk-shaped runner 49) is regarded as the sprue 51.
- the sprue 51 is assumed to be a portion extending to the inside of the insertion portion 29 in the thickness direction. The sprue 51 may not be tapered in the insertion portion 29.
- the number of runners 50 is the same as the number of openings 53c of the gate 53 (two in the illustrated example).
- the runner 50 extends, for example, from the sprue 51 to the opening 53c in a straight line with a substantially constant cross-sectional area (area in the yz cross section).
- the sprue 51 is located at the inner center of the mounting hole forming surface 33a, and the two runners 50 are directed from the center side of the cavity 47 toward the short side (that is, the side where the distance L is relatively long), and It extends to the opposite side.
- the shape and dimensions of the cross section (yz cross section) of the runner 50 may be set as appropriate.
- the shape of the cross section of the runner 50 is a rectangle in the illustrated example.
- FIG. 15C is a plan view showing a second shape example of the runner 54 that supplies the raw material 31 to the gate 53 according to the second modification.
- the sprue 52 is rectangular in plan view.
- the runner 54 that supplies the raw material 31 to the opening 53c may be fan-shaped.
- the runner 50 is a straight line having a certain width as shown in FIG. 15A because of a preferable action described later with reference to FIG.
- FIGS. 16A to 16I are schematic views for explaining the operation of the runner 50 according to the first shape example.
- 16 (a) to 16 (c) are schematic plan views for explaining the flow of the raw material 31 when the gate 53 is a ring gate as in the embodiment.
- FIG. 16A shows a state before the raw material 31 flows from the gate 53 to the cavity 47 yet.
- FIG. 16B when the raw material 31 starts to flow from the gate 53 into the cavity 47, the raw material 31 spreads in almost all directions almost uniformly because the gate 53 is a ring gate. Then, as shown in FIG. 16C, the raw material 31 reaches the long side of the cavity 47 where the distance L to the gate 53 is short. Thereafter, although not particularly illustrated, the raw material 31 reaches the short side of the cavity 47 and is further filled into the cavity 47.
- the gate 53 is a ring gate. is there.
- FIG. 16 (d) shows a state before the raw material 31 flows into the cavity 47 from the opening 53 c of the gate 53.
- FIG. 16 (e) when the raw material 31 starts to flow from the gate 53 into the cavity 47, the raw material 31 flows in a substantially straight line and reaches the short side of the cavity 47.
- FIG. 16F the raw material 31 spreads toward the long side.
- FIG. 16G the raw material 31 reaches the short side and the short side of the long side and is substantially filled on both sides in the longitudinal direction of the cavity 47.
- the raw materials 31 that are substantially filled on both sides in the longitudinal direction merge at the central side in the longitudinal direction, and the entire raw material 31 is filled into the cavity 47.
- the raw material 31 reaches the short side of the cavity 47 first.
- the bias of the shrinkage amount at the time of molding and / or firing of the raw material 31 due to the raw material 31 reaching the long side first is reduced.
- a weld line WL is formed on the center side in the longitudinal direction of the chip 5.
- the weld line WL has a protrusion with a slight height (for example, about 40 ⁇ m).
- the protrusion generated by the weld line WL is combined with the burr. May be removed.
- FIG. 17A is a perspective view showing a modification of the chip 5 in FIG.
- FIG. 17B is a partially enlarged plan view showing a modification of the chip 5 in FIG.
- the side surface 11 of the chip 5 has a weld line.
- region where WL arises may be sufficient.
- the groove 11a may be open to the pair of main surfaces 9 (upper and lower surfaces) or may be separated from the pair of main surfaces 9 (upper and lower surfaces).
- the depth of the groove 11a is preferably deeper than the height of the weld line WL (projection).
- FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a gate 53 according to a third modification.
- the shape of the gate 53 of the embodiment will be described as an example.
- the third modification may be applied to the shape of the gate 53 of the first or second modification.
- the cross section of the chip 5 is shown, and the cross section of the mold 33 is shown by a dotted line.
- the width of the gate 53 of the mold 33 in the thickness direction is larger than the thickness of the insertion portion 29.
- the gate 53 has the position of the insertion portion 29 at the center in the thickness direction, and the edge in the thickness direction is located at a midway height in the receiving portion 27. That is, the width in the thickness direction of the gate 53 is larger than the thickness of the insertion portion 29 and smaller than the thickness of the mounting hole 25. It is possible to make the width of the gate 53 equal to the thickness of the mounting hole 25.
- the raw material 31 can be rapidly injected into the cavity 47 as compared with the case where the width of the gate 53 is equal to or less than the thickness of the insertion portion 29.
- FIG. 19A to FIG. 19D are schematic cross-sectional views showing an example of a method for forming the receiving portion 27.
- the raw material 31 is injected into the cavity 47 through the gate 53 whose width is larger than that of the insertion portion 29.
- a molded body 35 (FIG. 19B) is formed in which a part of the receiving portion 27 on the insertion portion 29 (not formed in FIG. 19A) side is buried in an unnecessary portion.
- the step drill 38 is used to determine which side of the molded body 35 is in the thickness direction (in the example shown, the portion corresponding to the sprue 51). From the opposite side or from the side corresponding to the sprue 51), through-holes are formed in the molded body 35 and unnecessary portions are removed.
- the step drill 38 has, for example, a small diameter portion 38a and a large diameter portion 38b having a diameter larger than that of the small diameter portion 38a.
- the tip end portion 38c of the large diameter portion 38b can form a surface inclined at a predetermined angle.
- a through-hole having a diameter equivalent to that of the small-diameter portion 38a (hole serving as the insertion portion 29) is formed, and one side in the thickness direction is formed.
- a part of the inclined surface on the insertion portion 29 side of the receiving portion 27 is formed by the distal end portion 38c.
- the shaped body 35 is cut from the opposite side by the step drill 38. Thereby, a part of inclined surface by the side of the insertion part 29 is formed by the front-end
- the inclined surface of the receiving portion 27 formed by the tip portion 38 c has an inclination angle equivalent to the inclined surface of the receiving portion 27 formed by the inner surface of the mold 33.
- the step drill 38 only a part of the receiving portion 27 is formed by the step drill 38, but as can be understood from FIG. 19C, if the diameter of the large diameter portion 38b is increased, the entire receiving portion 27 is formed.
- the molded body 35 is cut from one side in the thickness direction, the small diameter portion 38a penetrates the molded body 35.
- a concave portion is formed by cutting, and the concave portions formed on both sides are connected.
- a through hole may be formed for the first time.
- the step drill 38 for cutting from one side and the step drill 38 for cutting from the other side may be separate.
- the removal of the unnecessary portion may be after firing, and this is the same when the step drill 38 is used.
- the chip 5 that is rectangular in a plan view and that constitutes an end mill is taken as an example.
- the effective gate position and division surface position of the first embodiment can be applied to other various cutting tool tips. Below, some are illustrated.
- FIG. 12A is a perspective view showing a cutting tool tip 205 according to the second embodiment.
- the chip 205 is a substantially triangular chip in plan view, and is used, for example, as a bite chip.
- the tip 205 has a pair of main surfaces 209 and three side surfaces 211, and three blade portions 213 are formed at corners of one of the pair of main surfaces 209 and the three side surfaces 211. ing. Three blade portions 213 may be formed at the corners of the other main surface 209 and the three side surfaces 211.
- the blade portion 213 includes, for example, a rake face 215 made of a land parallel to the main surface 209, a flank 217 constituted by the side surface 211, and a cutting edge 219 which is an intersection of these.
- the chip 205 has a mounting hole 225.
- FIG. 12B is a cross-sectional view of a molding die 233 for forming a molded body to be the chip 205, and corresponds to the XIIb-XIIb line in FIG.
- FIG. 12C is a plan view showing a part of the mold 233 (side split mold 241C).
- a cavity 247 corresponding to the chip 205 and a runner 249 communicating with the cavity 247 are formed.
- the gate 253 that connects the cavity 247 and the runner 249 is provided in a ring shape in a region corresponding to the insertion portion of the mounting hole forming surface 233a that forms the inner surface of the mounting hole 225, for example, as in the first embodiment. ing.
- the molding die 233 is divided along the ridge line 247a corresponding to the cutting edge 219, and the first main surface dividing die 241A, the second main surface dividing die 241B, and the three side surfaces are divided.
- a split mold 241C is provided.
- the two virtual surfaces are a surface parallel to the thickness direction and a surface orthogonal to the thickness direction, and the mating surface 247b extends in a direction inclined thereto.
- FIG. 13A is a perspective view showing a cutting tool tip 305 according to the third embodiment.
- the chip 305 is a substantially hexagonal chip in a plan view, and is used, for example, as a face milling chip.
- the chip 305 has a pair of main surfaces 309 and six side surfaces 311, and twelve blade portions 313 are formed at corners of the pair of main surfaces 309 and the six side surfaces 311. Yes.
- the hexagon has a 120 ° rotationally symmetric shape, and three corners at 120 ° rotationally symmetric positions are smaller than the other three corners. Two cutting edges 319 connected by a corner 321 located at a relatively small corner are used simultaneously.
- the rake surface 315 is continuous from the main surface 309 and extends so as to rise from the main surface 309, the flank 317 is continuous from the side surface 311 and extends beyond the main surface 309, and the cutting edge 319 is It is at a position higher than the surface 309.
- the chip 305 has a mounting hole 325.
- FIG. 13B is a cross-sectional view of a molding die 333 for forming a molded body to be the chip 305, and corresponds to the line XIIIb-XIIIb in FIG.
- FIG. 13C is a plan view showing a part of the molding die 333 (side split mold 341C).
- a cavity 347 corresponding to the chip 305 and a runner 349 communicating with the cavity 347 are formed.
- the gate 353 that connects the cavity 347 and the runner 349 is provided in a ring shape in a region corresponding to the insertion portion of the mounting hole forming surface 333a that forms the inner surface of the mounting hole 325, for example, as in the first embodiment. ing.
- the molding die 333 is divided along a ridge line 347a corresponding to the cutting edge 319, and the first main surface dividing die 341A, the second main surface dividing die 341B, and the three side surfaces are divided.
- a split mold 341C is provided.
- the two virtual surfaces are a surface that is inclined in the thickness direction extending the surface corresponding to the rake surface 315 and a surface parallel to the thickness direction extending the surface corresponding to the flank 317.
- the mating surface 347b is an inclined surface having a smaller inclination with respect to the thickness direction than the surface corresponding to the rake face 315.
- FIG. 14A is a perspective view showing a cutting tool tip 405 according to the fourth embodiment.
- the cutting edge is located at the corner between the main surface and the outer peripheral surface, whereas in the tip 405, the cutting edge is located on the outer peripheral surface.
- the above-described gate or division surface can be applied. Specifically, it is as follows.
- the chip 405 is a roughly triangular chip in plan view, and is used, for example, as a chip for a grooving tool.
- the tip 405 generally has a pair of main surfaces 409 and three side surfaces 411 (outer peripheral surface 412), and has three blade portions 413 at corners of the three side surfaces 411.
- the blade portion 413 includes, for example, a concave rake face 415 formed on the corner side of one side face 411, a relief face 417 formed by chamfering another side face 411 continuous with the rake face 415, and a rake face. And a cutting edge 419 located at the intersection of 415 and flank 417. The cutting edge 419 extends in the thickness direction of the tip 405.
- the chip 405 has a mounting hole 425.
- FIG. 14B is a cross-sectional view of a molding die 433 for forming a molded body to be the chip 405, and corresponds to the XIVb-XIVb line in FIG.
- FIG. 14C is a plan view showing a part of the molding die 433 (side split mold 441C).
- a cavity 447 corresponding to the chip 405 and a runner 449 communicating with the cavity 447 are formed.
- the gate 453 that connects the cavity 447 and the runner 449 is provided in a ring shape in a region corresponding to the insertion portion of the mounting hole forming surface 433a that forms the inner surface of the mounting hole 425, for example, as in the first embodiment. ing.
- the mold 433 is divided along a ridge line 447a (FIG. 14C) corresponding to the cutting edge 419, as in the other embodiments, and the first main surface split mold 441A, the second main surface split mold 441B, and There are three side surface split molds 441C.
- the mating surface 447 b between the side surface split molds 441 ⁇ / b> C becomes a rake surface 415.
- the corresponding surface and the surface corresponding to the flank 417 are positioned between two virtual surfaces (not shown) obtained by extending these intersections.
- the gate may not be located on the inner surface of the mounting hole (the surface of the mold corresponding to the inner surface).
- the gate may be located in a region surrounded by a plurality of cutting edges on the main surface of the chip.
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Abstract
切削工具用チップの製造方法は、成形型内に原料を注入することによってチップとなる成形体を形成する成形工程を有している。成形工程では、チップの主面と外周面との交差稜線部に対応する部分の内側に位置するゲートから成形型内に原料を注入する。
Description
本態様は、切削工具の刃部を構成するチップの製造方法に関する。
インサート式(刃先交換式)切削工具に装着されて刃部を構成する、いわゆるインサート(スローアウェイチップ)が知られている。このような切削工具用チップは、一般に、比較的硬質の材料からなる原料粉末と、この硬質の原料粉末の結合相成分となる原料粉末とを混合したものを型によってプレスして成形し、その後、焼成することによって形成されている。
特開平4-283009号公報(特許文献1)では、プレスに代えて、射出成形によって原料を成形することを提案している。なお、特許文献1では、成形型のキャビティに原料を射出するためのゲートが切削工具用チップの側面に対応する位置に開口している。
切削工具用チップが所望の特性を発揮するためには、例えば切刃(切れ刃)が設けられる主面と外周面との交差稜線部が高精度に形成されていることが重要である。一方、射出成形の成形精度は、成形型内において一様ではない。特許文献1では、このような事情は考慮されていない。
従って、射出成形における交差稜線部の成形精度を向上させることができる切削工具用チップの製造方法が提供されることが望まれる。
一態様に係る切削工具用チップの製造方法は、成形型内に原料を注入することによって切削工具用チップとなる成形体を形成する成形工程を有し、前記成形工程では、前記切削工具チップの主面と外周面との交差稜線部に対応する部分の内側に位置するゲートから前記成形型内に前記原料を注入する。
(用語の使い方)
切削工具に関する用語には、慣習的に多義的なものがある。以下の説明においては、そのような用語を基本的に以下のように用いるものとする。
切削工具に関する用語には、慣習的に多義的なものがある。以下の説明においては、そのような用語を基本的に以下のように用いるものとする。
刃部は、すくい面、逃げ面及び切刃からなる比較的小さい部分(例えばインサートの一部)を指す用語として用いられる。切刃は、すくい面と逃げ面との稜線を指す用語として用いられる。ただし、実際の切刃は、切刃の丸みという用語があるように、微視的には線ではなく、その限りで、切刃は、面積乃至は体積を有している。
すくい面及び逃げ面は、主として、切刃に最も近いすくい面及び逃げ面を指すものとする。なお、逃げ面は、いわゆるマージンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
<第1実施形態>
(切削工具の構成)
図1は、第1実施形態に係るインサート式の切削工具1を示す斜視図である。
(切削工具の構成)
図1は、第1実施形態に係るインサート式の切削工具1を示す斜視図である。
切削工具1は、概略軸状の部材であり、工作機械に取り付けられるホルダ3(シャンク)と、ホルダ3の先端側(紙面左側)の部分に着脱され、被削物に当接して実際に被削物を切削する1以上(図1の例では3つ)のチップ5とを有している。図示の例では、切削工具1はエンドミルであり、軸回りに回転されることによって、先端面及び先端の外周面において被削物を切削可能である。
チップ5のホルダ3に対する装着は、例えば、チップ5に挿通されたねじ7がホルダ3に形成された雌ねじ部(チップ5に隠れて不図示)に螺合することによってなされる。ホルダ3には、例えば、チップ5の複数の面(例えば1主面及び2側面)が当接する複数の面からなる凹部3rが形成されている。チップ5は、この凹部3rの面に当接することによって位置決めされている。
(チップの構成)
図2は、チップ5を示す斜視図である。図3は、図2のIII-III線における断面図である。
図2は、チップ5を示す斜視図である。図3は、図2のIII-III線における断面図である。
図2及び図3等においては、チップ5に対して固定して定義した直交座標系xyzを付している。以下の説明では、この座標系を参照して方向を説明することがある。チップ5は、いずれの方向が鉛直方向乃至は水平方向とされてもよく、また、z軸方向の寸法が比較的大きくされてもよいが、z軸方向を上下方向又は厚さ方向ということがある。また、チップ5について単に平面視という場合、z軸方向に見ることを指すものとする。
チップ5は、例えば、概略直方体状に形成されており、1対の主面9(上下面)と、当該1対の主面9をつなぐ4つの側面11とを有している。なお、全ての側面11全体を外周面12ということがある。チップ5の寸法は適宜に設定されてよい。
平面視における長辺に位置する側面11は、例えば、全体として概ね外側に膨らんでいる。一方、平面視における短辺に位置する側面11は、例えば、全体として概ね、厚さ方向の中央側が最も低くなるように凹んでいる。なお、これらの形状は、強度確保や逃げ面の確保等の種々の観点から適宜に設定されてよい。
(刃部の構成)
チップ5は、例えば、被削材の切削に直接にあずかる長辺刃部13L及び短辺刃部13S(以下、単に「刃部13」といい、両者を区別しないことがある。)を有している。これら刃部13は、主面9と側面11との角部(すなわち、交差稜線部)に位置している。長辺刃部13L及び短辺刃部13Sは、平面視における長辺と短辺との角部をコーナ21(ノーズ)としてつながっている。
チップ5は、例えば、被削材の切削に直接にあずかる長辺刃部13L及び短辺刃部13S(以下、単に「刃部13」といい、両者を区別しないことがある。)を有している。これら刃部13は、主面9と側面11との角部(すなわち、交差稜線部)に位置している。長辺刃部13L及び短辺刃部13Sは、平面視における長辺と短辺との角部をコーナ21(ノーズ)としてつながっている。
長辺刃部13L及び短辺刃部13Sの組み合わせは、例えば、1対の主面9それぞれに設けられるとともに、各主面9において、一の対角線上に位置する2つの角部に設けられている。平面視において、一方の主面9側の刃部13が設けられた対角線と、他方の主面9側の刃部13が設けられた対角線とは交差している。
従って、チップ5は、z軸回りに180°回転させ、及び/又は、x軸回りに180°回転させることによって、4組の刃部13を使用できる(4回使用できる)ようになっている。
各刃部13は、切削を営む主体となるすくい面15と、切削仕上げ面との不必要な接触をさけるために逃がした逃げ面17と、すくい面15が逃げ面17につながる部分である切刃19とを有している。
刃部13は、例えば、主面9の中央側に対して厚さ方向(z軸方向)に突出するように形成されている。具体的には、例えば、すくい面15は、主面9の中央側に連続しており、中央側の主面9から厚さ方向に立ち上がるように形成されている。また、例えば、逃げ面17は、側面11に連続しており、中央側の主面9を厚さ方向に超えて延びている。また、例えば、切刃19は、コーナ21側ほど主面9の中央側からの高さが高くなっている。
図3のような縦断面において、すくい面15及び逃げ面17の、厚さ方向(z軸方向)に対する傾斜の有無、傾斜方向及び傾斜角は適宜に設定されてよい。
上記のように、本実施形態においては、刃部13は、主面9から突出しているから、チップ5は、主面9及び側面11を有する基部23と、基部23から突出する刃部13とを有していると捉えられてもよい。また、刃部13が主面9から突出していることから、本実施形態においては、外周面12の上端部および下端部の少なくとも一方に切刃19が形成されていると捉えられてもよい。
(取付孔の構成)
チップ5は、貫通孔を有している。貫通孔は、例えばねじ7が挿通される取付孔25である。図3に示すように、取付孔25は、ねじ7のねじ頭7bを収容するとともにねじ頭7bが係合する受け部27と、ねじ7の雄ねじ部7aが挿通される挿入部29とを有している。受け部27は、両主面側に設けられており、挿入部29は、その間に設けられている。
チップ5は、貫通孔を有している。貫通孔は、例えばねじ7が挿通される取付孔25である。図3に示すように、取付孔25は、ねじ7のねじ頭7bを収容するとともにねじ頭7bが係合する受け部27と、ねじ7の雄ねじ部7aが挿通される挿入部29とを有している。受け部27は、両主面側に設けられており、挿入部29は、その間に設けられている。
受け部27は、主面9側から挿入部29側へ縮径しつつ延びている。そして、挿入部29は、取付孔25において最も径が小さい部分となっている。受け部27の最大径は、ねじ頭7bの径以上である。また、挿入部29の径(受け部27の最小径)は、ねじ頭7bの径よりも小さく、かつ雄ねじ部7aの径よりも大きい。
(チップの製造方法)
図4は、チップ5の製造方法を示すフローチャートである。図5(a)~図5(e)は、チップ5の製造方法の手順の概要を説明するための模式図である。製造方法は、図5(a)から図5(e)へ順に進行する。
図4は、チップ5の製造方法を示すフローチャートである。図5(a)~図5(e)は、チップ5の製造方法の手順の概要を説明するための模式図である。製造方法は、図5(a)から図5(e)へ順に進行する。
まず、図4において符号S301で示すとともに、図5(a)に示すように、チップ5の原料31を準備する。具体的には、例えば、主成分となる比較的硬質の原料粉末、この硬質の原料粉末の結合相成分となる原料粉末、これらの原料粉末に流動性を付与し成形体35に保形性を付与するためのバインダ等の有機物の混合などを行う。
チップ5が超硬合金からなる場合を例にとると、原料粉末は、主成分としての炭化タングステンと、結合相成分としてのコバルトと、炭化タンタル及び炭化チタンとを含んでいる。バインダ又はバインダに類似する役割を果たすものとしては、例えば、パラフィン又は適宜な種類の樹脂を挙げることができる。なお、チップ5は、超硬合金に限定されず、例えば、ダイヤモンド焼結体、CBN(Cubic Boron Nitride)焼結体、狭義のセラミック、サーメット、又は、粉末冶金で形成される高速度工具鋼(粉末ハイス)であってもよい。
次に、図4において符号S302で示すとともに、図5(b)に示すように、成形型33内にチップ5の原料31を射出して充填する。すなわち、図4において符号S302で示す工程は、切削工具チップとなる成形体を形成する成形工程である。成形型33内の形状は、チップ5と概略同様の形状となっている。従って、射出された原料31が成形型33内で固化することによって、チップ5と概略同様の形状の成形体35(図5(c))が形成される。
次に、図4において符号S303で示すとともに、図5(c)に示すように、成形型33から取り出された成形体35のうち、チップ5として不要な部分を除去する。当該不要な部分は、例えば、いわゆるスプルー及びランナー(後述)にて固化した部分である。除去は、適宜な方法によってなされてよいが、例えば、カッター37による切断によってなされる。
次に、図4において符号S304で示すとともに、図5(d)に示すように、成形体35を焼成する(熱処理工程を行う。)。これにより、チップ5となる焼結体39(図5(e))が形成される。この際、原料31に流動性を付与するために加えられていたバインダは蒸発乃至は燃焼し、焼結体39から除去される。
その後、図4において符号S305で示すとともに、図5(e)に示すように、焼結体39の切刃の研削乃至は研磨(ホーニング)を行って、切刃の丸み等を調整する。これにより、チップ5が得られる。ホーニングは、例えば、図5(e)で例示しているように、サンドブラストによって行われる。
なお、上述の手順は、あくまで手順の一例の概略であり、適宜に変形されてよい。例えば、不要部分の除去(図5(c))は、焼成(図5(d))の後であってもよい。
(射出成形)
図6は、図4において符号S302で示した射出による成形工程を示すフローチャートである。図7(a)~図7(d)は、図5(b)の射出成形の手順を説明するための模式図である。射出成形は、図7(a)から図7(d)へ順に進行する。
図6は、図4において符号S302で示した射出による成形工程を示すフローチャートである。図7(a)~図7(d)は、図5(b)の射出成形の手順を説明するための模式図である。射出成形は、図7(a)から図7(d)へ順に進行する。
まず、図6において符号S401で示すとともに、図7(a)に示すように、複数の分割型(41:41A~41C)からなる成形型33の型閉じを行う。なお、ここでいう分割型は、例えば、固定型及び移動型の他、中子乃至はスライドコアを含む。
型閉じにより、図7(b)に示すように、複数の分割型41によって囲まれた空間が構成される。なお、このとき、成形型33内には、適宜な気体(例えば空気)が存在している。
型締め後、図6において符号S402で示すとともに、図7(c)に示すように、(狭義の)射出装置によって射出が行われる。具体的には、成形型33内に通じるスリーブ43(シリンダ)内の原料31が、スリーブ43内のプランジャ45によって成形型33内に押し出される。なお、プランジャ45は、ピストン状のものであってもよいし、スクリューであってもよい。射出速度は、適宜に設定されてよく、適宜な変速制御がなされてもよい。
原料31が成形型33内に射出されていく過程において、成形型33内の気体は適宜に成形型33の外部へ排出される。例えば、本実施形態においては、チップ5の外周面12に対応する成形型33の壁面の内側に位置するゲート53から原料31を注入し、原料31が内側から外側へ広がっていくことによって、成形型33内の気体が排出される。
図7(c)では、不図示のベントによって気体が排出される様子を矢印y1によって模式的に示している。なお、図7(c)では、全ての合わせ目から気体が排出されている。ただし、全ての合わせ目から排出される必要はない。
図6において符号S403で示すとともに、図7(d)に示すように、原料31が成形型33内に略充填されると、射出成形は、(狭義の)射出工程から昇圧(増圧)工程に移行する。すなわち、成形型33内の原料31の圧力は、プランジャ45によって付与される圧力によって所定の圧力(終圧)まで昇圧される。その後、その終圧が維持される(保圧工程)。成形型33内に充填された原料31は、プランジャ45から圧力を受けつつ、成形型33に熱を奪われて凝固する。
その後、不図示の型締装置によって成形型33の型開きが行われる。成形体35は、複数の分割型41のいずれかに残り、当該分割型41からは不図示のピンによって押し出される。そして、成形型33の洗浄、成形型33への離型剤の塗布などを経て、次の成形サイクルが開始される。
(成形型の構成)
図8は、成形型33を示す断面図である。図9は、成形型33の平面図である。これらは、いずれも成形型33を型閉状態で示している。
図8は、成形型33を示す断面図である。図9は、成形型33の平面図である。これらは、いずれも成形型33を型閉状態で示している。
成形型33は、例えば、金型によって構成されている。図8に示すように、型閉じされた成形型33に構成される空間は、チップ5となる部分を形成するキャビティ47と、キャビティ47へ成形型33の外部から原料31を流れ込ませるためのランナー49及びスプルー51とを含む。また、成形型33は、ランナー49とキャビティ47とを接続する開口であるゲート53を有している。
キャビティ47の形状及び寸法は、基本的に、チップ5と同一の形状及び寸法とされている。(但し、焼成による収縮は考慮されている。)すなわち、成形型33は、チップ5の主面9、側面11、刃部13等に対応する面を有している。本実施形態において、チップ5の主面9に対応する成形型33の面を底面といい、側面11(または外周面12)に対応する面を壁面ともいう。本実施形態では、刃部13は、主面9から突出していることから、成形型33は、主面9に対応する面から後退する凹部47rを有している。
ゲート53は、例えば、成形型33の、チップ5の主面9と外周面12(側面11)との交差稜線部に対応する部分によって囲まれた領域に位置している。複数の切刃19が交差稜線部に設けられる場合には、ゲート53は、例えば、成形型33の、複数の切刃19に対応する位置に囲まれた領域に位置している。より具体的には、例えば、ゲート53は、成形型33の、取付孔25の内面に対応する取付孔形成面(または貫通孔形成面)33aにて開口している。また、ゲート53は、例えば、いわゆるリングゲートとして構成されており、z軸回りの360°に亘って開口している。
従って、ランナー49に供給された原料31は、ゲート53を介して、キャビティ47の中央側から外周側へ流れていくことになる。換言すれば、取付孔25から複数の切刃19へ流れていくことになる。
さらに具体的には、ゲート53は、例えば、取付孔形成面33aのうち、取付孔25の挿入部29に対応する位置にて開口している。別の観点では、成形型33は、取付孔形成面33aの上方の一部又は下方の一部を表面とする突部41pを有しており、当該突部41pは、受け部27の形状に対応して、成形型33の主面9に対応する面から径を小さくしつつ突出しており、ゲート53は、その突部41pの先端側に位置している。
ゲート53の、チップ5の厚さ方向(z軸方向)の幅は、適宜に設定されてよい。図示の例では、ゲート53の厚さ方向の幅は、挿入部29の厚さ方向の大きさと同等とされている。また、ゲート53の厚さ方向の幅は、例えば、周方向に亘って(360°に亘って)一定である。なお、ゲート53は、挿入部29の内面の一部(例えば厚さ方向の中央側の一部)に対応するものであってもよい。
ランナー49は、例えば、上記のようにゲート53がリングゲートであることに対応して、円盤状の流路となっている。なお、ランナー49の厚さ方向(z軸方向)の大きさは、ゲート53と異なっていてもよいし、同一であってもよい。
スプルー51は、ランナー49に通じるとともに、成形型33の外表面にて開口している。スプルー51は、例えば、厚さ方向(z軸方向)に延びており、成形型33の外部側が縮径するようにテーパ状に形成されている。
成形型33は、例えば、キャビティ47に対して上下左右に分割されて、合計4つの分割型41を有している。すなわち、成形型33は、チップ5の一方の主面9側を構成する第1主面分割型41Aと、チップ5の他方の主面9側を構成する第2主面分割型41Bと、チップ5の外周側を構成する2つの側面分割型41Cとを含んでいる。上述したスプルー51は、例えば、第1主面分割型41Aに設けられている。ランナー49は、例えば、第1主面分割型41Aと第2主面分割型41Bとの間に構成される。
第1主面分割型41Aと側面分割型41Cとは、例えば、キャビティ47における切刃19に対応する稜線47aに沿って分割されており、両者の境界(境界部)である合わせ面47bは、稜線47aにつながっている。本実施形態では、刃部13は、主面9から突出していることから、刃部13を形成するための凹部47rは、合わせ面47b(境界部)に向かって後退している。
第1主面分割型41A又は第2主面分割型41Bと側面分割型41Cとの合わせ面47bは、例えば、すくい面15に対応する面と逃げ面17に対応する面とをこれらが交差する側(切刃19に対応する稜線47a側)に延長した2つの仮想面VS(図8)を考えたときに、2つの仮想面VSの間(仮想面VSに一致する位置は除く)に位置している。
より好適には、合わせ面47bは、2つの仮想面VSの中央に位置する、2つの仮想面VSがなす角度の半分の角度の範囲に収まっている。さらに好適には、合わせ面47bは、2つの仮想面VSの中央に位置している。
2つの側面分割型41Cは、例えば、平面視における短辺の中央にて分割されており、両者のキャビティ47外の合わせ面は、短辺中央につながっている。なお、2つの側面分割型41Cは、それ以外の位置(例えば長辺の中央または短辺と長辺の間の角)で分割されてもよい。
合わせ面(47a等)は、基本的には、分割型41同士が当接する面であり、理想的には、両分割型41の合わせ面間に隙間はない。ただし、摩耗によってキャビティ47側に比較的微小な隙間が生じていてもよい。また、種々の目的で、比較的微小な隙間が意図的に形成されていてもよい。
以上のとおり、第1の観点では、本実施形態に係る切削工具用チップ5の製造方法は、成形型33内に原料31を注入することによってチップ5となる成形体35を形成する成形工程(図5(b))を有している。成形工程では、チップ5の主面9と外周面12(側面11)との交差稜線部に対応する部分(稜線47a)によって囲まれた領域に位置するゲート53から成形型33内に原料31を注入する。すなわち、成形工程では、チップ5の外周面12に対応する成形型33の壁面によって囲まれた領域に位置するゲート53から成形型33内に原料31を注入する。
従って、例えば、射出成形における交差稜線部の成形精度が向上する。具体的には、例えば、以下のとおりである。射出成形においては、図7(d)を参照して説明したように、原料31に比較的高い圧力を付与しつつ原料31を凝固させる。その結果、原料31が凝固してその体積が縮小し、原料31と成形型33の内面との間に隙間が生じると、原料31はさらに押しこまれることになる。このとき、凝固した原料31の成形型33に対するずれ量は、ゲート53に近いほど大きく、ひいては、成形体35の成形精度は低下する。しかし、本実施形態のように、ゲート53を交差稜線部に囲まれた領域に位置させると、ゲート53から比較的遠い位置に交差稜線部が位置することになるから、上記のような交差稜線部の成形精度の低下のおそれが低減される。
また、本実施形態に係る切削工具用チップ5の製造方法は、厚み方向(z軸方向)に見て外周側に複数の切刃19を有するチップ5の製造方法であって、成形型33内に原料31を注入することによってチップ5となる成形体35を形成する成形工程(図5(b))を有している。成形工程では、厚み方向に対応する方向に成形型33を見て、複数の切刃19に対応する部分(稜線47a)によって囲まれた領域に位置するゲート53から成形型33内に原料31を注入する。
従って、例えば、射出成形における複数の切刃19の成形精度が向上する。具体的には、例えば、以下のとおりである。射出成形においては、図7(d)を参照して説明したように、原料31に比較的高い圧力を付与しつつ原料31を凝固させる。その結果、原料31が凝固してその体積が縮小し、原料31と成形型33の内面との間に隙間が生じると、原料31はさらに押しこまれることになる。このとき、凝固した原料31の成形型33に対するずれ量は、ゲート53に近いほど大きく、ひいては、成形体35の成形精度は低下する。しかし、本実施形態のように、ゲート53を複数の切刃19に囲まれた領域に位置させると、ゲート53から比較的遠い位置に複数の切刃19が位置することになるから、上記のような切刃19の成形精度の低下のおそれが低減される。
また、本実施形態では、ゲート53は、成形型33の、チップ5の貫通孔(取付孔25)の内面に対応する貫通孔形成面(取付孔形成面33a)に位置している。
従って、例えば、一般的に平面視におけるチップ5の中心(図形重心)に位置する取付孔25にゲート53が位置することになり、上述した切刃19の成形精度の向上の効果が増大する。また、例えば、成形体35のチップ5となる部分から不要部分(ランナー49にて形成された部分)を除去した跡が残ったとしても、当該跡は取付孔25内に位置することから、当該跡がチップ5の機能に及ぼす影響が低減される。例えば、除去の跡が主面9又は側面11に位置すると、除去の跡の起伏によって、チップ5が高精度にホルダ3に位置決めされないおそれがあるが、そのようなおそれが低減される。
また、本実施形態では、ゲート53は、取付孔形成面33aの周方向に連続して一周設けられている。原料31は、ゲート53から成形型33の壁面の一周全体に向けて注入される。
従って、例えば、原料31は360°に亘って広がっていくことになり、原料31が合流することによって形成されるウェルドラインが生じるおそれが低減される。すなわち、チップ5の品質が向上する。
また、第2の観点では、本実施形態に係る切削工具用チップ5の製造方法は、1対の主面9に対して外周側に位置する切刃19と、1対の主面9を貫通する取付孔25とを有するチップ5の製造方法であって、成形型33内に原料31を注入することによってチップ5となる成形体35を形成する成形工程(図5(b))を有している。成形工程では、成形型33の、チップ5の取付孔25の内面に対応する取付孔形成面33aにて開口するゲート53から成形型33内に原料31を注入する。
従って、例えば、取付孔25は、一般に外周面12(切刃19)から最も離れた位置にあるから、ゲート53は、切刃19から最も離れることになり、射出成形における切刃19の成形精度が向上する。また、例えば、成形体35から不要部分を除去した跡がゲート53の位置に残っても、チップ5の機能に及ぼす影響は小さい。
また、本実施形態では、成形型33において、取付孔形成面33aの少なくとも一部を表面とする突部41pが1対の主面9のうちの一方の主面9に対応する面からゲート53側へ径を小さくしつつ突出している。そのため、成形体35から不要部分を除去した跡がゲート53の位置に残っても、当該跡がねじ7によるチップ5の固定に及ぼす影響が低減される。
また、本実施形態では、成形型33は、主面9に対応する面と外周面12に対応する面との角部に切刃19を形成する部分を有している。そのため、ゲート53から切刃19が離れることによる切刃19の成形精度の向上の効果が増大する。
また、本実施形態では、成形型33は、チップ5の両主面9について、主面9と外周面12との角部に位置する切刃19を形成する部分を有している。また、成形型33は、チップ5の両主面9について、主面9に対応する面からゲート53側へ径を小さくしつつ突出する突部41pを有している。
従って、例えば、ゲート53は、両主面9側に設けられた切刃19に対して距離が離れることになり、両主面9側の切刃19の精度が向上する。また、例えば、縮径する突部41pが上下に形成されると、キャビティ47の、ゲート53から外周側への形状は、図8のような縦断面において、上下(z軸方向)に徐々に広がる逆テーパ状となる。すなわち、原料31の流れ方向に見ると、流路断面の面積の変化は緩やかなものとなる。その結果、原料31の流れが円滑なものとなり、成形精度が向上する。
なお、本実施形態では、平面視における長辺に位置する側面11が全体として外側に膨らんでいる。これは、厚さ方向の中央側に位置するゲート53から側面11までの距離を厚さ方向において均等にすることに寄与している。
(第1変形例)
図10は、第1変形例に係るゲート53を示す模式的な斜視図である。なお、第1変形例53は、基本的にゲート53の形状のみが実施形態と相違する。ただし、ゲート53の形状の相違に合わせて、ランナー49の形状も相違してよい。
図10は、第1変形例に係るゲート53を示す模式的な斜視図である。なお、第1変形例53は、基本的にゲート53の形状のみが実施形態と相違する。ただし、ゲート53の形状の相違に合わせて、ランナー49の形状も相違してよい。
この変形例においても、上記の実施形態と同様に、ゲート53は、取付孔25の内面を形成する取付孔形成面33aのうち、挿入部29に対応する位置に開口している。ただし、ゲート53は、厚さ方向(z軸方向)の幅が周方向に一定ではなく、周方向の位置によって変化している。
ゲート53の幅の周方向に対する変化は、適宜に設定されてよい。例えば、ゲート53の幅は、平面視におけるチップ5の辺への距離が相対的に長い位置において広くされている。別の観点では、ゲート53は、周方向の位置が互いに異なる第1部分53a及び第2部分53bを有し、第2部分53bは、第1部分53aよりも成形型33のチップ5の外周面に対応する面までの距離L(例えば最短距離)が長く、かつ第1部分53aよりも厚み方向に対応する方向の幅が大きい。
ゲート53の幅の変化は、連続的なものであってもよいし、段階的なものであってもよい。変化が段階的なものである場合は、幅は、2種類であってもよいし、3種類以上であってもよい。図示の例では、ゲート53の幅の種類は、2種類とされており、ゲート53は、平面視における長辺側に位置している第1部分53aと、平面視における短辺側に位置している第2部分53bとを有している。
このように、取付孔形成面33aにリングゲートとして設けられたゲート53は、周方向の位置によって厚み方向に対応する方向の幅が異なる。従って、例えば、チップ5の形状、及び切刃19の位置等に応じて適宜にゲート53の幅を調整して、原料31の流れ等を好適化することができる。
例えば、平面視における辺に対する距離が相対的に長い部分(第2部分53b)の幅を相対的に大きくすることによって、原料31がゲート53から遠い辺に到達する時期と、近い辺に到達する時期との時間差を小さくすることができる。その結果、例えば、チップ5の外周部にウェルドラインが生じるおそれを低減できる。ひいては、チップ5の外周側に設けられる切刃19にウェルドラインが生じるおそれを低減できる。
(第2変形例)
図11は、第2変形例に係るゲート53を示す模式的な斜視図である。なお、第2変形例53は、基本的にゲート53の形状のみが実施形態と相違する。ただし、ゲート53の形状の相違に合わせて、ランナー49の形状も相違してよい。
図11は、第2変形例に係るゲート53を示す模式的な斜視図である。なお、第2変形例53は、基本的にゲート53の形状のみが実施形態と相違する。ただし、ゲート53の形状の相違に合わせて、ランナー49の形状も相違してよい。
この変形例においても、上記の実施形態と同様に、ゲート53は、取付孔25の内面を形成する取付孔形成面33aのうち、挿入部29に対応する位置に開口している。ただし、ゲート53は、周方向に連続して1周設けられるのではなく、周方向の複数位置に分散して設けられている。すなわち、ゲート53は、周方向に配列された複数の開口53cを有している。原料31は、ゲート53から成形型33の壁面の一周全体に対して部分的に注入される。
複数の開口53cの周方向の位置(範囲)は、適宜に設定されてよい。例えば、複数の開口53cは、取付孔形成面33aのうち、平面視におけるチップ5の辺への距離が相対的に長い位置において設けられている。すなわち、複数の開口53cは、複数の開口53c間の領域よりも成形型33のチップ5の外周面に対応する面までの距離Lが長い。
このように、取付孔形成面33aに設けられたゲート53は、周方向に配置された複数の開口53cを有している。従って、例えば、チップ5の形状、及び切刃19の位置等に応じて適宜に複数の開口53cの位置及び数を設定し、原料31の流れ等を好適化することができる。
例えば、平面視における辺に対する距離が相対的に長い位置に開口53cが設けられることによって、原料31がゲート53から遠い辺に到達する時期と、近い辺に到達する時期との時間差を小さくすることができる。
(第2変形例に係るランナーの形状例)
図15(a)は、上述した第2変形例に係るゲート53に原料31を供給するランナー50の第1形状例を示す平面図である。図15(b)は、図15(a)のランナー50を示す斜視図である。
図15(a)は、上述した第2変形例に係るゲート53に原料31を供給するランナー50の第1形状例を示す平面図である。図15(b)は、図15(a)のランナー50を示す斜視図である。
この第1形状例において、スプルー51は、例えば、実施形態に示したスプルー51と同様のものである。すなわち、スプルー51は、厚さ方向(z軸方向)に延びており、また、成形型33の外部側が縮径するようにテーパ状に形成されている。なお、実施形態の説明では、挿入部29よりも上方側の流路(円盤状のランナー49よりも上方側の流路)をスプルー51として捉えた。この第1形状例の説明においては、スプルー51は、厚さ方向において挿入部29の内側まで延びている部分であるものとする。スプルー51は、挿入部29内においてテーパ状となっていなくてもよい。
ランナー50は、ゲート53の開口53cの数と同数(図示の例では2つ)設けられている。また、ランナー50は、例えば、スプルー51から開口53cへ、概ね一定の断面積(yz断面における面積)で直線状に延びている。図示の例では、スプルー51が取付孔形成面33aの内側中央に位置し、2つのランナー50は、キャビティ47の中央側から短辺(すなわち距離Lが相対的に長い側)に向かって、かつ互いに逆側へ延びている。
ランナー50の横断面(yz断面)の形状及び寸法は、適宜に設定されてよい。例えば、ランナー50の横断面の形状は、図示の例では矩形である。
図15(c)は、第2変形例に係るゲート53に原料31を供給するランナー54の第2形状例を示す平面図である。なお、この第2形状例では、スプルー52を平面視において矩形としている。
この図に示すように、開口53cに原料31を供給するランナー54は、扇型であってもよい。ただし、後に図16(d)等を参照して説明する好ましい作用から、図15(a)のようにランナー50が一定の幅の直線状であることが望ましい。
(第2変形例に係るランナーの第1形状例による作用)
図16(a)~図16(i)は、第1形状例に係るランナー50の作用を説明するための模式図である。
図16(a)~図16(i)は、第1形状例に係るランナー50の作用を説明するための模式図である。
図16(a)~図16(c)は、実施形態のようにゲート53をリングゲートとした場合における原料31の流れを説明するための模式的な平面図である。
図16(a)は、まだ原料31がゲート53からキャビティ47へ流れ込む前の状態を示している。図16(b)に示すように、原料31がゲート53からキャビティ47へ流れ込み始めると、ゲート53はリングゲートであることから、原料31は、概ね均等に全方向へ広がって行く。そして、図16(c)に示すように、原料31は、ゲート53との距離Lが近いキャビティ47の長辺に到達する。その後、特に図示しないが、原料31は、キャビティ47の短辺まで到達し、さらには、キャビティ47に充填される。
以上のような原料31の流れによって、例えば、既に述べたように、原料31が合流することによるウェルドラインの形成が抑制される。
例えば、平面視におけるチップ5の形状が正方形である場合のように、平面視におけるゲート53からキャビティ47の各壁面までの距離が等しい場合には、ゲート53がリングゲートであることが特に有効である。
一方、例えば、平面視におけるチップ5の形状が長方形である場合のように、平面視におけるゲート53からキャビティ47の各壁面までの距離が等しくない場合には、図15(a)に示したように、短辺に向かって延びるランナー50及び短辺に向かって開口する開口53c(ゲート53)を設けた構成が有効となる。その理由としては、以下のものが挙げられる。
図15(a)に示したランナー50を設けた場合における原料31の流れは、図16(d)~図16(g)の平面図に示すようなものになる。
図16(d)は、まだ原料31がゲート53の開口53cからキャビティ47へ流れ込む前の状態を示している。図16(e)に示すように、原料31がゲート53からキャビティ47へ流れ込み始めると、原料31は、概ね直線状に流れ、キャビティ47の短辺に到達する。次に、図16(f)に示すように、原料31は長辺に向かって広がっていく。次に、図16(g)に示すように、原料31は、短辺及び長辺の短辺側に到達して、キャビティ47の長手方向両側に概ね充填される。その後、特に図示しないが、長手方向両側に概ね充填された原料31が長手方向中央側で合流し、キャビティ47全体に原料31が充填される。
従って、原料31は先にキャビティ47の短辺に到達する。その結果、原料31が長辺に先に到達することによる原料31の成形時及び/又は焼成時の収縮量の偏りが小さくなる。
なお、図16(g)から理解されるように、このような流れの場合においては、図16(h)の斜視図に示すように、チップ5の長手方向中央側にウェルドラインWLが生じることがある。図16(i)の、チップ5の側面11の一部拡大平面図に示すように、ウェルドラインWLは、若干の高さ(例えば40μm程度)の突起を生じる。
ウェルドラインWLによるチップ5の取り付け及び切削性能等への影響を抑える必要がある場合には、例えば、既に述べたバリを除去するための研磨において、ウェルドラインWLによって生じた突起を、バリと併せて除去してもよい。
図17(a)は、図16(h)のチップ5の変形例を示す斜視図である。また、図17(b)は、図16(i)のチップ5の変形例を示す一部拡大平面図である。
ウェルドラインWLによるチップ5の取り付け及び切削性能等への影響を安定して抑えるためには、例えば図17(a)及び図17(b)に示すように、チップ5における側面11が、ウェルドラインWLが生じる領域に溝部11aを有する構成であってもよい。
側面11が上記の溝部11aを有している場合には、上記の突起を研磨によって除去しなくても、この突起によるチップ5の取り付け及び切削性能等への影響を安定して抑えることが可能である。
溝部11aは、1対の主面9(上下面)に対して開口していてもよく、また、1対の主面9(上下面)から離れていてもよい。また、ウェルドラインWLによるチップ5の取り付け及び切削性能等への影響をより確実に抑えるためには、溝部11aの深さは、ウェルドラインWL(突起)の高さよりも深いことが好ましい。
(第3変形例)
図18は、第3変形例に係るゲート53を示す模式的な断面図である。なお、以下では、実施形態のゲート53の形状を例にとって説明するが、第1又は第2変形例のゲート53の形状に対して第3変形例が適用されてもよい。
図18は、第3変形例に係るゲート53を示す模式的な断面図である。なお、以下では、実施形態のゲート53の形状を例にとって説明するが、第1又は第2変形例のゲート53の形状に対して第3変形例が適用されてもよい。
この図では、チップ5の断面を示すとともに、成形型33の断面形状を点線で示している。この図に示されているように、成形型33のゲート53の厚さ方向(z軸方向)の幅は、挿入部29の厚さよりも厚くなっている。例えば、図示の例では、ゲート53は、挿入部29の位置を厚さ方向の中心としており、また、その厚さ方向の縁部は、受け部27の中途の高さに位置している。すなわち、ゲート53の厚さ方向の幅は、挿入部29の厚さよりも大きく、取付孔25の厚さ未満である。なお、ゲート53の幅を取付孔25の厚さと同等とすることも可能である。
このようなゲート53を設けると、例えば、ゲート53の幅が挿入部29の厚さ以下である場合に比較して、迅速に原料31をキャビティ47に注入することができる。
一方、このようなゲート53を設けると、ゲート53が受け部27(傾斜面)にも重なっているから、受け部27の一部は、成形型33の内面によって形成されなくなる。従って、図5(c)を参照して説明した場合と異なり、不要部分の除去の際又は除去後に、受け部27の一部(傾斜面)を形成する必要がある。
図19(a)~図19(d)は、受け部27の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
まず、図19(a)に示すように、幅が挿入部29よりも大きくされたゲート53を介してキャビティ47へ原料31が注入される。これにより、受け部27の挿入部29(図19(a)では未形成)側の一部が不要部分に埋もれた成形体35(図19(b))が形成される。
次に、図19(b)及び図19(c)に示すように、段付きドリル38によって、成形体35の厚さ方向のいずれか一方側(図示の例ではスプルー51に対応する部分とは反対側であっても、スプルー51に対応する部分側からであってもよい。)から、成形体35に貫通孔を形成し、ひいては、不要部分を除去する。
段付きドリル38は、例えば、小径部38aと、小径部38aよりも径が大きい大径部38bとを有している。大径部38bの先端部38cは、所定の角度で傾斜した面を形成可能である。
従って、図19(c)及び図19(d)に示すように、小径部38aと同等の径を有する貫通孔(挿入部29となる孔)が形成されるとともに、厚さ方向の一方側の受け部27のうち、挿入部29側の傾斜面の一部が先端部38cによって形成される。
次に、図19(d)に示すように、上記とは反対側から、段付きドリル38によって成形体35を切削する。これにより、厚さ方向の他方側の受け部27のうち、挿入部29側の傾斜面の一部が先端部38cによって形成される。
なお、先端部38cによって形成される受け部27の傾斜面は、成形型33の内面によって形成される受け部27の傾斜面と同等の傾斜角であることが好ましい。図示の例では、受け部27の一部のみを段付きドリル38で形成したが、図19(c)から理解されるように、大径部38bの径を大きくすれば、受け部27の全体を段付きドリル38で形成可能である。図示の例では、成形体35を厚さ方向の一方側から切削したときに小径部38aが成形体35を貫通しているが、切削によって凹部を形成し、両側に形成された凹部が通じて初めて貫通孔が形成されてもよい。一方側から切削を行う段付きドリル38と、他方側から切削を行う段付きドリル38とは別個のものとされてもよい。
また、既に述べたように、不要部分の除去は、焼成の後であってもよく、このことは、段付きドリル38を用いる場合も同様である。
<他の実施形態>
第1実施形態では、平面視において長方形であり、エンドミルを構成するチップ5を例に挙げた。ただし、第1実施形態の効果的なゲートの位置及び分割面の位置等は、他の種々の切削工具用チップに対して適用可能である。以下では、そのいくつかを例示する。
第1実施形態では、平面視において長方形であり、エンドミルを構成するチップ5を例に挙げた。ただし、第1実施形態の効果的なゲートの位置及び分割面の位置等は、他の種々の切削工具用チップに対して適用可能である。以下では、そのいくつかを例示する。
<第2実施形態>
図12(a)は、第2実施形態に係る切削工具用チップ205を示す斜視図である。
図12(a)は、第2実施形態に係る切削工具用チップ205を示す斜視図である。
チップ205は、平面視において概略三角形のチップであり、例えば、バイトのチップとして用いられるものである。チップ205は、1対の主面209と、3つの側面211とを有しており、1対の主面209の一方と、3つの側面211との角部に3つの刃部213が構成されている。なお、他方の主面209と3つの側面211との角部にも3つの刃部213が構成されていてもよい。
刃部213は、例えば、主面209に平行なランドからなるすくい面215と、側面211により構成された逃げ面217と、これらの交差部である切刃219とから構成されている。チップ205は、取付孔225を有している。
図12(b)は、チップ205となる成形体を形成するための成形型233の断面図であり、図12(a)のXIIb-XIIb線に対応している。図12(c)は、成形型233の一部(側面分割型241C)を示す平面図である。
成形型233の内部には、チップ205に対応するキャビティ247と、キャビティ247に通じるランナー249とが形成されている。キャビティ247とランナー249とをつなぐゲート253は、例えば、第1実施形態と同様に、取付孔225の内面を形成する取付孔形成面233aの、挿入部に対応する領域に、リング状に設けられている。
また、成形型233は、例えば、第1実施形態と同様に、切刃219に対応する稜線247aに沿って分割され、第1主面分割型241A、第2主面分割型241B及び3つの側面分割型241Cを有している。具体的には、本実施形態では、2つの仮想面は、厚さ方向に平行な面及び厚さ方向に直交する面であり、合わせ面247bは、これらに傾斜した方向に延びている。
<第3実施形態>
図13(a)は、第3実施形態に係る切削工具用チップ305を示す斜視図である。
図13(a)は、第3実施形態に係る切削工具用チップ305を示す斜視図である。
チップ305は、平面視において概略6角形のチップであり、例えば、正面フライスのチップとして用いられるものである。チップ305は、1対の主面309と、6つの側面311とを有しており、1対の主面309と6個の側面311との角部に12個の刃部313が構成されている。
6角形は、120°回転対称の形状とされており、また、120°回転対称の位置にある3つの角が他の3つの角よりも小さくされている。その相対的に小さい角に位置するコーナ321によってつながる2つの切刃319が同時に使用される切刃である。
すくい面315は、主面309から連続するとともに主面309から立ち上がるように延びており、逃げ面317は、側面311から連続するとともに主面309を超えて延びており、切刃319は、主面309よりも高い位置にある。チップ305は、取付孔325を有している。
図13(b)は、チップ305となる成形体を形成するための成形型333の断面図であり、図13(a)のXIIIb-XIIIb線に対応している。図13(c)は、成形型333の一部(側面分割型341C)を示す平面図である。
成形型333の内部には、チップ305に対応するキャビティ347と、キャビティ347に通じるランナー349とが形成されている。キャビティ347とランナー349とをつなぐゲート353は、例えば、第1実施形態と同様に、取付孔325の内面を形成する取付孔形成面333aの、挿入部に対応する領域に、リング状に設けられている。
また、成形型333は、例えば、第1実施形態と同様に、切刃319に対応する稜線347aに沿って分割され、第1主面分割型341A、第2主面分割型341B及び3つの側面分割型341Cを有している。図示の例では、2つの仮想面は、すくい面315に対応する面を延長した、厚さ方向に傾斜した面、及び逃げ面317に対応する面を延長した厚さ方向に平行な面であり、合わせ面347bは、すくい面315に対応する面よりも厚さ方向に対する傾斜が小さい傾斜面である。
<第4実施形態>
図14(a)は、第4実施形態に係る切削工具用チップ405を示す斜視図である。
図14(a)は、第4実施形態に係る切削工具用チップ405を示す斜視図である。
上述した第1~第3実施形態は、主面と外周面との角部に切刃が位置していたのに対して、チップ405では、外周面に切刃が位置している。このような態様においても、既述のゲート又は分割面を適用可能である。具体的には、以下のとおりである。
チップ405は、平面視において概略3角形のチップであり、例えば、溝切り(突切り)バイトのチップとして用いられるものである。チップ405は、概略、1対の主面409と、3つの側面411(外周面412)とを有しており、3つの側面411同士の角部に3つの刃部413を有している。
刃部413は、例えば、一の側面411の角部側に形成された凹状のすくい面415と、このすくい面415に連続する他の側面411を面取りして形成した逃げ面417と、すくい面415と逃げ面417との交差部に位置する切刃419とを有している。切刃419は、チップ405の厚さ方向に延びている。チップ405は、取付孔425を有している。
図14(b)は、チップ405となる成形体を形成するための成形型433の断面図であり、図14(a)のXIVb-XIVb線に対応している。図14(c)は、成形型433の一部(側面分割型441C)を示す平面図である。
成形型433の内部には、チップ405に対応するキャビティ447と、キャビティ447に通じるランナー449とが形成されている。キャビティ447とランナー449とをつなぐゲート453は、例えば、第1実施形態と同様に、取付孔425の内面を形成する取付孔形成面433aの、挿入部に対応する領域に、リング状に設けられている。
成形型433は、他の実施形態と同様に、切刃419に対応する稜線447a(図14(c))に沿って分割され、第1主面分割型441A、第2主面分割型441B及び3つの側面分割型441Cを有している。ただし、他の実施形態とは異なり、図14(c)に示すように、主面409に沿った断面図(若しくは平面図)において、側面分割型441C同士の合わせ面447bが、すくい面415に対応する面と逃げ面417に対応する面とをこれらの交差部側に延長した2つの仮想面(不図示)の間に位置している。
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
ゲートは、取付孔の内面(当該内面に対応する成形型の面)に位置していなくてもよい。例えば、ゲートは、チップの主面のうち複数の切刃に囲まれた領域に位置してもよい。
1…切削工具、5…切削工具用チップ、9…主面、11…側面、12…外周面、19…切刃、25…取付孔、31…原料、33…成形型、33a…取付孔形成面、35…成形体、39…焼結体、41(41A~41C)…分割型、47…キャビティ、47a…稜線、47b…合わせ面(境界部)、47r…凹部、53…ゲート。
Claims (17)
- 成形型内に原料を注入することによって切削工具用チップとなる成形体を形成する成形工程を有し、
前記成形工程では、前記成形型の、前記切削工具チップの主面と外周面との交差稜線部に対応する部分の内側に位置するゲートから前記成形型内に前記原料を注入する
切削工具用チップの製造方法。 - 前記切削工具チップの前記交差稜線部に切刃が形成される
請求項1に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記成形型の、前記切削工具用チップの取付孔の内面に対応する取付孔形成面に位置している
請求項1又は2に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記取付孔形成面の周方向に連続して一周設けられている
請求項3に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記周方向の位置によって前記切削工具用チップの厚み方向に対応する方向の大きさが異なる
請求項4に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記周方向の位置が互いに異なる第1部分及び第2部分を有し、
前記第2部分は、前記第1部分よりも前記切削工具用チップの前記外周面に対応する前記成形型の壁面までの距離が長く、かつ前記第1部分よりも前記厚み方向に対応する方向に大きい
請求項5に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記取付孔形成面の周方向に配置された複数の開口を有している
請求項3~6のいずれか1つに記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートの複数の開口は、当該複数の開口間の領域よりも前記切削工具用チップの前記外周面に対応する前記成形型の壁面までの距離が長い
請求項7に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記成形型は、前記ゲートの複数の開口へ前記原料を供給するための複数のランナーを有しており、
前記複数のランナーは、前記取付孔形成面の内側から前記複数の開口へ一定の断面積で直線状に延びている
請求項7又は8に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記成形型において、前記取付孔形成面の少なくとも一部を表面とする突部が前記主面に対応する面から前記ゲート側へ径を小さくしつつ突出している
請求項3~9のいずれか1つに記載の切削工具用チップの製造方法。 - 成形型内に原料を注入することによって切削工具用チップとなる成形体を形成する成形工程を有し、
前記成形工程では、前記切削工具チップの外周面に対応する前記成形型の壁面の内側に位置するゲートから前記成形型内に前記原料を注入する
切削工具用チップの製造方法。 - 前記切削工具チップの前記外周面の上端部および下端部の少なくとも一方に切刃が形成される
請求項11に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記成形型のキャビティにおいて、前記切刃に対応する部分は、前記ゲートから最も離れた位置である
請求項12に記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記成形型の前記壁面の一周全体に向けて前記原料を注入する
請求項11~13のいずれか1つに記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記成形型の前記壁面の一周全体に対して部分的に前記原料を注入する
請求項11~14のいずれか1つに記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記成形型の、前記切削工具用チップの貫通孔の内面に対応する貫通孔形成面に位置している
請求項11~15のいずれか1つに記載の切削工具用チップの製造方法。 - 前記ゲートは、前記貫通孔形成面の周方向に配置された複数の開口を有し、
前記成形型は、前記ゲートの複数の開口へ前記原料を供給するための複数のランナーを有しており、
前記複数のランナーは、前記貫通孔形成面の内側から前記複数の開口へ一定の断面積で直線状に延びている
請求項16に記載の切削工具用チップの製造方法。
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