WO2017187693A1 - 切削工具 - Google Patents

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泰幸 金田
邦茂 田中
彰太 竹村
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住友電工ハードメタル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cutting tool.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-088957 filed on Apr. 27, 2016, which is a Japanese patent application. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a machining method for a workpiece. According to this method, the cutting edge is arranged to be inclined with respect to the feeding direction and is fed in a direction crossing the rotation axis of the rotating workpiece.
  • the surface of the workpiece can be processed so that the surface of the workpiece becomes smooth, and processing with high efficiency becomes possible.
  • the cutting tool is a cutting tool for cutting a rotationally symmetric surface of a rotating workpiece.
  • the cutting process includes a step of sending the cutting tool in a direction inclined with respect to the rotation axis of the rotationally symmetric surface while bringing the cutting tool into contact with the rotationally symmetric surface.
  • the point that contacts the rotationally symmetric surface of the cutting tool moves as the cutting tool is sent.
  • the cutting tool includes a rake face, a flank face, and a cutting edge that connects the rake face and the flank face.
  • the shape of the cutting edge viewed from the flank includes at least one arc, and the radius of curvature of the arc is not less than 100 mm and not more than 500 mm.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cutting tool according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a right side view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a cutting process (hard skiving process) using the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the cutting process shown in FIG.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the cutting edge during cutting of the work.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the effect of the side clearance angle of the cutting edge.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a first example of the cutting edge processing.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a second example of the cutting edge processing.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a third example of the cutting edge
  • An object of the present disclosure is to provide a cutting tool suitable for cutting a rotationally symmetric surface of a rotating workpiece.
  • a cutting tool is a cutting tool for cutting a rotationally symmetric surface of a rotating workpiece.
  • the cutting process includes a step of sending the cutting tool in a direction inclined with respect to the rotation axis of the rotationally symmetric surface while bringing the cutting tool into contact with the rotationally symmetric surface.
  • the point that contacts the rotationally symmetric surface of the cutting tool moves as the cutting tool is sent.
  • the cutting tool includes a rake face, a flank face, and a cutting edge that connects the rake face and the flank face.
  • the shape of the cutting edge viewed from the flank includes at least one arc, and the radius of curvature of the arc is not less than 100 mm and not more than 500 mm.
  • the point that contacts the rotationally symmetric surface of the cutting tool moves as the cutting tool is sent. That is, the entire cutting edge is used for cutting a rotationally symmetric surface. Thereby, the surface roughness of the rotationally symmetric surface can be reduced.
  • the shape of the cutting edge viewed from the flank includes an arc, cutting resistance can be reduced.
  • the radius of curvature of the arc is 100 mm or more and 500 mm or less, the wear amount of the flank can be reduced. Therefore, the life of the cutting tool can be extended.
  • the length of the cutting edge is 12 mm or more and 50 mm or less.
  • the wedge angle of the cutting tool formed by the rake face and the flank face is 65 ° or more and 90 ° or less.
  • cutting resistance can be reduced.
  • a larger force is applied to the cutting edge in order to bite the cutting edge into the workpiece.
  • the wedge angle is within the above range, the possibility that the cutting edge is damaged (for example, a defect occurs in a part of the cutting edge) can be further reduced.
  • the cutting edge is a part of a sintered body containing cubic boron nitride.
  • the cutting edge is formed of a material having sufficient hardness for stable processing. Therefore, it is possible to cut a workpiece made of a material having high hardness, and to prolong the life of the cutting tool.
  • the cutting edge when viewed from the flank face, has a tapered shape toward the back surface opposite to the rake face.
  • a clearance angle is also formed on the side of the cutting edge.
  • the cutting edge includes a first end and a second end on the side opposite to the first end. including.
  • Each of the first end and the second end has a radius of curvature that is smaller than the radius of curvature of the cutting edge.
  • the cutting edge has a rounded honing portion.
  • the honing amount of the honing portion with respect to the rake face is 0.001 mm or more and 0.030 mm or less.
  • the cutting edge has a negative land portion.
  • the angle formed by the negative land portion with respect to the flank is 0 ° or more and 35 ° or less.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cutting tool according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a right side view of the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • a cutting tool 10 according to an embodiment of the present invention has a rake face 1, a flank face 2, and a cutting edge 3.
  • the cutting edge 3 corresponds to a portion where the rake face 1 and the flank 2 intersect. In other words, the cutting edge 3 corresponds to a portion formed by connecting the rake face 1 and the flank face 2.
  • the cutting edge 3 may be a ridge line connecting the rake face 1 and the flank face 2. Such a cutting edge can be called a “sharp edge”.
  • a honing part a negative land part
  • a combination of a honing part and a negative land part are a rake face 1 and a flank face 2. May be formed on the surface connecting the two (ie, the cutting edge 3). Specific examples of the honing part and the negative land part will be described later.
  • the cutting tool 10 includes a base material 11, a hard sintered body 12, and a joining member 13.
  • the base material 11 includes at least a part of the rake face 1 and at least a part of the flank face 2. Further, the substrate 11 includes a back surface 4 located on the opposite side of the rake surface 1.
  • the hard sintered body 12 is a sintered body containing cubic boron nitride (hereinafter also referred to as “cBN”).
  • the cutting edge is formed of a material having sufficient hardness for stable processing. Therefore, it is possible to cut a workpiece made of a material having high hardness, and to prolong the life of the cutting tool.
  • the hard sintered body 12 may be a sintered body containing, for example, cBN, Al 2 O 3 and a Zr compound.
  • the hard sintered body 12 forms the cutting edge 3, at least a part of the rake face 1, and at least a part of the flank face 2.
  • the joining member 13 is a member that joins the hard sintered body 12 to the base material 11.
  • the shape of the cutting edge 3 when viewed from the flank 2 is an arc.
  • the radius of curvature R of the arc is not less than 100 mm and not more than 500 mm. In one embodiment, the radius of curvature R is 150 mm.
  • the shape of the cutting edge 3 when viewed from the flank 2 is a single arc.
  • the cutting edge 3 may have a shape in which a plurality of arcs are combined.
  • the cutting edge 3 has a length L.
  • the length L is not less than 12 mm and not more than 50 mm. In one embodiment, the length L is in the range of 15-20 mm.
  • the cutting edge 3 has a corner portion 5 at a first end and a second end opposite to the first end.
  • the corner portion 5 is rounded.
  • the curvature radius Rc of the corner portion 5 is smaller than the curvature radius R of the cutting edge 3 (Rc ⁇ R).
  • the cutting edge 3 has a clearance angle ⁇ a on its side.
  • the shape of the cutting edge seen from the flank 2 is a tapered shape from the rake face 1 to the back face 4.
  • the clearance angle ⁇ a is 41 °.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing cutting using the cutting tool according to the embodiment of the present invention.
  • the work material 50 rotates around the rotation axis 51.
  • the cutting tool 10 is attached to a holder (not shown) and pressed against the rotationally symmetric surface 52 of the work material 50.
  • the cutting tool 10 moves on the rotationally symmetric surface 52 along the track 21. Thereby, the cutting edge 3 processes the rotationally symmetric surface 52.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the cutting process shown in FIG. Referring to FIGS. 5 and 6, at the start of cutting, cutting edge 3 contacts rotationally symmetric surface 52 at the position of one end 3a. By sending the cutting tool 10, the position (point P) of the cutting edge 3 in contact with the rotationally symmetric surface 52 moves from the end 3 a along the cutting edge 3. At the end of cutting, the point P of the cutting edge 3 is located at the other end 3 b of the cutting edge 3.
  • the individual regions of the cutting edge 3 from the end 3a to the end 3b sequentially come into contact with the surface to be processed (rotationally symmetric surface 52).
  • the surface of the work 50 can be processed so that the surface of the work 50 becomes smooth, and processing with high efficiency becomes possible. Further, since the entire cutting edge is used, the wear amount of the flank can be reduced. Therefore, the life of the cutting tool can be extended.
  • the contact resistance of the cutting edge 3 and the surface roughness of the work piece 50 after processing are related to each other.
  • the contact resistance that contacts the work piece 50 increases.
  • the radius of curvature of the cutting edge 3 is in the range of 100 mm to 500 mm. Thereby, the surface of the work piece 50 can be smoothly processed while suppressing an increase in the contact resistance of the cutting edge 3.
  • the surface of the work piece 50 is cut using the entire cutting edge 3.
  • the cutting edge 3 is short, the surface of the workpiece 50 is cut substantially using the same area of the cutting edge 3.
  • the surface roughness may increase.
  • a thread-like groove is formed on the rotationally symmetric surface 52.
  • the amount of wear on the flank tends to increase.
  • the cutting edge 3 is too long, depending on the size of the work piece 50, an area of the cutting edge 3 that does not participate in cutting occurs. Therefore, the entire cutting edge 3 cannot be used effectively.
  • the length of the cutting edge 3 is in the range of 12 mm to 50 mm. Therefore, it is possible to realize cutting that effectively uses the entire cutting edge 3.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the cutting edge during cutting of the work piece.
  • wedge angle ⁇ b is an angle formed between rake face 1 and flank face 2. The smaller the wedge angle ⁇ b, the smaller the cutting edge resistance.
  • the cutting tool 10 when the work piece 50 is made of a material having high hardness such as hardened steel, the cutting tool 10 must be strongly pressed along the direction 22 in order to cause the cutting edge 3 to bite into the work piece 50.
  • the wedge angle ⁇ b is small, chipping of the cutting edge tends to occur.
  • the wedge angle ⁇ b is in the range of 65 ° to 90 °. Thereby, it is possible to reduce the possibility of chipping of the cutting edge while reducing the cutting resistance.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the effect of the side clearance angle ⁇ a of the cutting edge 3.
  • the end 3 a corner portion 5
  • processing by the end 3a of the cutting edge 3 is possible.
  • the surface of the workpiece 50 is cut by the end 3b of the cutting edge 3. Cutting using the entire cutting edge 3 is possible by the clearance angle ⁇ a.
  • the cutting edge 3 has a corner portion 5.
  • the radius of curvature of the corner portion 5 is smaller than the radius of curvature of the cutting edge 3 (see FIG. 2). Thereby, the chipping of the cutting edge 3 can be suppressed. Alternatively, it is possible to reduce the surface roughness of the work piece 50 after processing.
  • the shape of the cutting edge 3 is not limited to the sharp edge shape. Specifically, the cutting edge 3 may be chamfered. Below, the example of a process of the cutting blade 3 is shown.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a first example of processing of the cutting edge 3.
  • the cutting edge 3 may be subjected to honing. That is, the cutting edge 3 has a rounded portion (honing portion 3c).
  • H is the honing amount of the honing portion 3c with the rake face 1 as a reference. In this embodiment, the honing amount H is 0.001 mm or more and 0.030 mm or less.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a second example of the processing of the cutting edge 3.
  • the cutting edge 3 may be subjected to negative land processing. That is, the cutting edge 3 has a negative land portion 3d.
  • the negative land angle ⁇ n is an angle formed by the negative land portion 3d with respect to the flank 2. In this embodiment, the negative land angle ⁇ n is not less than 0 ° and not more than 35 °.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a third example of the processing of the cutting edge 3.
  • the cutting edge 3 may be subjected to negative land processing in addition to honing processing. That is, the cutting edge 3 may have a honing portion 3c and a negative land portion 3d.
  • the cutting resistance of the cutting tool with sample number 1A was small. However, regarding the finished surface roughness, the finished surface roughness Rz exceeded 3 ⁇ m. On the other hand, in the cutting tools of sample numbers 1F and 1G, the finished surface roughness Rz was 3 ⁇ m or less. However, the cutting resistance was 300N or more. In the cutting tool of sample number 1G, the cutting edge was damaged.
  • the above results indicate that the cutting resistance can be reduced when the shape of the cutting edge is an arc.
  • the curvature radius R of the cutting edge is too small, the finished surface becomes rough.
  • the curvature radius of the cutting edge is preferably 100 mm or more and 500 mm or less.
  • the cutting resistance was low in each of the cutting tools of sample numbers 2A and 2B. However, in the cutting tool of sample number 2A, the amount of wear on the flank face was 50 ⁇ m or more. In the cutting tool of sample number 2B, the wear amount of the flank was 30 ⁇ m or more.
  • the amount of wear on the flank was smaller than that of the cutting tools of sample numbers 2A and 2B.
  • the cutting resistance a resistance exceeding 300 N was generated.
  • both the cutting resistance and the amount of wear on the flank surface were good.
  • the above results indicate that a small cutting resistance can be obtained with a cutting tool having a cutting edge length of 50 mm or less. Furthermore, the above-described results show that the amount of wear on the flank is smaller in a cutting tool having a cutting edge length of 10 mm or more than in a cutting tool having a cutting edge length of 3 mm or 5 mm.
  • the length of the cutting edge was preferably 10 mm or more and 50 mm or less.
  • the cutting resistance was the smallest, but a defect occurred.
  • the cutting resistance was 300 N or less, and the occurrence of defects was suppressed.
  • the wedge angle of the cutting tool is preferably in the range of 65 ° or more and 90 ° or less in order to obtain good cutting performance.
  • the cutting tool of Sample No. 4A was a cutting tool whose blade edge was not subjected to honing treatment, that is, a cutting tool having a sharp edge. Although the cutting tool of sample number 4A had a smaller cutting resistance than the cutting tools of other sample numbers, defects occurred. On the other hand, in the cutting tool of sample number 4G, no chipping occurred, but the cutting resistance was 250 N or more. For each of the cutting tools of Sample Nos. 4B to 4F, both cutting resistance and fracture resistance were good.
  • the amount of honing that can achieve both reduction in cutting resistance and excellent fracture resistance is in the range of 0.001 mm to 0.030 mm.
  • Cutting force exceeding 370 N was generated with the cutting tool of sample number 5E.
  • the negative land angle was 35 ° or less.
  • the cutting resistance was larger as the negative angle was larger.
  • the cutting resistance was less than 350N.
  • the negative land angle is preferably 0 ° or more and 35 ° or less in that the cutting resistance can be suppressed.

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Abstract

本発明の一態様に係る切削工具は、回転している工作物の回転対称面の切削加工のための切削工具である。切削加工は、回転対称面に切削工具を接触させながら、回転対称面の回転軸線に対して傾斜した方向に切削工具を送る工程を含む。切削工具を送る工程において、切削工具の回転対称面に接触する点が、切削工具が送られるにつれて移動する。切削工具は、すくい面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面とをつなぐ切れ刃とを備える。逃げ面から見た切れ刃の形状は、少なくとも１つの円弧を含み、円弧の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。

Description

切削工具
　本発明は、切削工具に関する。本出願は、２０１６年４月２７日に出願した日本特許出願である特願２０１６－０８８９５７号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　国際公開第２００１／０４３９０２号（特許文献１）は、工作物の加工方法を開示する。この方法によれば、切れ刃は、送り方向に対して傾斜して配置されて、回転している工作物の回転軸線を横断する方向に送られる。この加工方法により、工作物の表面が滑らかとなるように工作物の表面を加工できるとともに、高能率での加工が可能になる。
国際公開第２００１／０４３９０２号
　本発明の一態様に係る切削工具は、回転している工作物の回転対称面の切削加工のための切削工具である。切削加工は、回転対称面に切削工具を接触させながら、回転対称面の回転軸線に対して傾斜した方向に切削工具を送る工程を含む。切削工具を送る工程において、切削工具の回転対称面に接触する点が、切削工具が送られるにつれて移動する。切削工具は、すくい面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面とをつなぐ切れ刃とを備える。逃げ面から見た切れ刃の形状は、少なくとも１つの円弧を含み、円弧の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。
図１は、本発明の実施の形態に係る切削工具の斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る切削工具の上面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る切削工具の正面図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る切削工具の右側面図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る切削工具を用いた切削加工（ハードスカイビング加工）を示した概略図である。 図６は、図５に示された切削加工の模式的に示した模式図である。 図７は、被削物の切削加工時における切れ刃の部分拡大図である。 図８は、切れ刃の側方の逃げ角による効果を説明するための模式図である。 図９は、切れ刃の処理の第１の例を示した模式図である。 図１０は、切れ刃の処理の第２の例を示した模式図である。 図１１は、切れ刃の処理の第３の例を示した模式図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　国際公開第２００１／０４３９０２号は、上記の切削加工にとって好適な切削工具を具体的に開示していない。
　本開示の目的は、回転している工作物の回転対称面の切削加工に好適な切削工具を提供することである。
　[本発明の実施形態の説明]
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）　本発明の一態様に係る切削工具は、回転している工作物の回転対称面の切削加工のための切削工具である。切削加工は、回転対称面に切削工具を接触させながら、回転対称面の回転軸線に対して傾斜した方向に切削工具を送る工程を含む。切削工具を送る工程において、切削工具の回転対称面に接触する点が、切削工具が送られるにつれて移動する。切削工具は、すくい面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面とをつなぐ切れ刃とを備える。逃げ面から見た切れ刃の形状は、少なくとも１つの円弧を含み、円弧の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。
　上記によれば、回転している工作物の回転対称面の切削加工に好適な切削工具を提供することができる。切削工具を送る工程において、切削工具の回転対称面に接触する点が、切削工具が送られるにつれて移動する。すなわち切れ刃の全体が回転対称面の切削加工に用いられる。これにより、回転対称面の面粗さを小さくすることができる。逃げ面から見た切れ刃の形状が円弧を含むことによって、切削抵抗を小さくすることができる。一方で、その円弧の曲率半径が、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であるので、逃げ面の摩耗量を少なくすることができる。したがって、切削工具の寿命を長くすることができる。
　（２）　好ましくは、（１）に記載の切削工具において、切れ刃の長さは、１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。
　上記によれば、切れ刃の全体を使用した回転対称面の切削加工が可能になる。したがって、逃げ面の摩耗量を少なくすることができる。これにより、切削工具の寿命を長くすることができる。切れ刃が短い場合には、回転対称面に接触する切削工具の点の位置は、切削加工の間、ほとんど変化しない。このような切削（ポイント切削）の場合、逃げ面の摩耗量が大きくなりやすい。一方で、切れ刃が長い場合には、切削加工の間に、切削工具の回転対称面に接触する切削工具の点の位置を切れ刃に沿って移動させることができる。しかし、切れ刃における未使用の部分が生じやすい。したがって上記構成によれば、切れ刃を効率よく使用することができる。
　（３）　好ましくは、（１）または（２）に記載の切削工具において、すくい面と逃げ面とがなす切削工具のくさび角は、６５°以上９０°以下である。
　上記によれば、切削抵抗を小さくすることができる。硬度の高い材質からなる工作物の切削加工の場合には、工作物に切れ刃を食い込ませるために、切れ刃には、より大きな力が印加される。くさび角が上記の範囲内にあることにより、切れ刃が損傷する（たとえば切れ刃の一部に欠損が生じる）可能性をより小さくすることができる。
　（４）　好ましくは、（１）から（３）のいずれかに記載の切削工具において、切れ刃は、立方晶窒化硼素を含む焼結体の一部である。
　上記によれば、安定加工に充分な硬度を有する材料によって切れ刃が形成される。したがって硬度の高い材料からなる工作物の切削加工が可能になるとともに、切削工具の寿命を長くすることができる。
　（５）　好ましくは、（１）から（４）のいずれかに記載の切削工具において、逃げ面から見たときに、切れ刃は、すくい面と反対側の背面に向かう先細り形状を有する。
　上記によれば、切れ刃の側方にも逃げ角が形成される。これにより、回転対称面の切削加工時に、切れ刃の一方の端部から切れ刃の他方の端部までの切れ刃全体を使用することができる。
　（６）　好ましくは、（１）から（５）のいずれかに記載の切削工具において、切れ刃は、第１の端部と、第１の端部の反対側にある第２の端部とを含む。第１の端部および第２の端部の各々は、切れ刃の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する。
　上記によれば、回転対称面の切削加工時に、切れ刃の第１の端部または切れ刃の第２の端部において欠損が生じる可能性を低減することができる。
　（７）　好ましくは、（１）から（６）のいずれかに記載の切削工具において、切れ刃は、丸み付けられたホーニング部を有する。すくい面を基準としたホーニング部のホーニング量は、０．００１ｍｍ以上０．０３０ｍｍ以下である。
　上記によれば、切削抵抗が大きくなるのを抑えながら、切れ刃の強度を保持することができる。
　（８）　好ましくは、（１）から（７）のいずれかに記載の切削工具において、切れ刃は、ネガランド部を有する。逃げ面に対してネガランド部がなす角度は、０°以上３５°以下である。
　上記によれば、切削抵抗が大きくなるのを抑えることができる。
　[本発明の実施形態の詳細]
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。なお、説明を分かりやすくするために、図面において、発明の構成要素の一部のみが示される場合がある。
　図１は、本発明の実施の形態に係る切削工具の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る切削工具の上面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る切削工具の正面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る切削工具の右側面図である。
　図１～図４を参照して、本発明の実施形態に係る切削工具１０は、すくい面１と、逃げ面２と、切れ刃３とを有する。
　切れ刃３は、すくい面１と、逃げ面２とが交差する部分に対応する。言い換えると、切れ刃３は、すくい面１と、逃げ面２とが繋がることによって形成された部分に対応する。
　切れ刃３は、すくい面１と、逃げ面２とをつなぐ稜線であってもよい。このような切れ刃を「シャープエッジ」と呼ぶことができる。あるいは、切れ刃３の加工によって、ホーニング部、あるいは、ネガランド部、または、ホーニング部とネガランド部との組合わせ、からなる群より選択される１以上の部位が、すくい面１と逃げ面２とを繋ぐ面（すなわち切れ刃３）に形成されてもよい。ホーニング部およびネガランド部の具体例は後述する。
　切削工具１０は、基材１１と、硬質焼結体１２と、接合部材１３とを含む。基材１１は、すくい面１の少なくとも一部、および、逃げ面２の少なくとも一部を含む。さらに、基材１１は、すくい面１の反対側に位置する背面４を含む。
　硬質焼結体１２は、立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」とも記す）を含む焼結体である。安定加工に充分な硬度を有する材料によって切れ刃が形成される。したがって硬度の高い材料からなる工作物の切削加工が可能になるとともに、切削工具の寿命を長くすることができる。硬質焼結体１２は、たとえばｃＢＮと、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒ化合物等とを含んだ焼結体であってもよい。硬質焼結体１２によって、切れ刃３、すくい面１の少なくとも一部、および、逃げ面２の少なくとも一部が形成される。接合部材１３は、硬質焼結体１２を基材１１に接合する部材である。
　図２に典型的に示されるように、逃げ面２から見た場合の切れ刃３の形状は円弧である。円弧の曲率半径Ｒは、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である。一実施形態では、曲率半径Ｒは、１５０ｍｍである。
　図２～図４に示された１つの実施の形態では、逃げ面２から見た場合の切れ刃３の形状は単数の円弧である。しかしながら切れ刃３は、複数の円弧を組み合わせた形状を有してもよい。
　切れ刃３は、長さＬを有する。一実施形態では、長さＬは、１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。一実施形態では、長さＬは１５～２０ｍｍの範囲内にある。
[規則91に基づく訂正 10.07.2017]　
　切れ刃３は、第１の端部、および、第１の端部と反対側の第２の端部に、コーナー部５を有する。コーナー部５には丸みがつけられる。コーナー部５の曲率半径Ｒｃは、切れ刃３の曲率半径Ｒよりも小さい（Ｒｃ＜Ｒ）。これにより、切れ刃３は、その側方に逃げ角θａを有する。言い換えると、逃げ面２から見た切れ刃の形状は、すくい面１から背面４に向かう先細りの形状である。一実施形態では、逃げ角θａは、４１°である。
　図５は、本発明の実施の形態に係る切削工具を用いた切削加工を示した概略図である。図５を参照して、被削材５０は、回転軸線５１を中心として回転する。切削工具１０は、図示しないホルダに取付けられて、被削材５０の回転対称面５２に押し付けられる。切削工具１０は、軌道２１に沿って、回転対称面５２上を移動する。これにより、切れ刃３が回転対称面５２を加工する。
　図６は、図５に示された切削加工の模式的に示した模式図である。図５および図６を参照して、切削開始時には、切れ刃３は、一方の端部３ａの位置において回転対称面５２に接触する。切削工具１０を送ることにより、回転対称面５２に接触する切れ刃３の位置（点Ｐ）は、切れ刃３に沿って端部３ａから移動する。切削終了時には、切れ刃３の点Ｐは、切れ刃３の他方の端部３ｂに位置する。
　端部３ａから端部３ｂまでの切れ刃３の個々の領域が、加工されるべき面（回転対称面５２）に順次接触する。この加工方法により、被削物５０の表面が滑らかとなるように被削物５０の表面を加工できるとともに、高能率での加工が可能になる。さらに、切れ刃の全体を使用するため、逃げ面の摩耗量を少なくすることができる。したがって切削工具の寿命を長くすることができる。
　上記の加工方法では、切れ刃３の接触抵抗と被削物５０の加工後の表面粗さとが相互に関係する。切れ刃３の形状が直線に近いほど、被削物５０の加工後の表面粗さは小さい。一方で、被削物５０に接触する接触抵抗が大きくなる。本発明の実施の形態では、切れ刃３の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲内にある。これにより、切れ刃３の接触抵抗が大きくなるのを抑えながら、被削物５０の表面を滑らかに加工することができる。
　さらに、上記の加工方法では、切れ刃３の全体を使用して被削物５０の表面が切削される。切れ刃３が短い場合、実質的には、切れ刃３の同じ領域を用いて被削物５０の表面が切削される。この場合には、面粗さが大きくなる可能性がある。一例では、回転対称面５２に、ねじ状の溝が形成される。さらに、逃げ面の摩耗量が大きくなりやすい。一方、切れ刃３が長すぎる場合、被削物５０の大きさによっては、切削に関与しない切れ刃３の領域が生じる。したがって切れ刃３の全体を有効に利用できない。
　本発明の実施の形態では、切れ刃３の長さは１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内である。したがって切れ刃３の全体を有効に使用した切削加工を実現することができる。
　図７は、被削物の切削加工時における切れ刃の部分拡大図である。図７を参照して、くさび角θｂは、すくい面１と、逃げ面２との間のなす角度である。くさび角θｂが小さいほど、刃先抵抗は小さい。
[規則91に基づく訂正 10.07.2017]　
　たとえば被削物５０が焼入れ鋼のように硬度の高い材質からなる場合、切れ刃３を被削物５０に食い込ませるために、切削工具１０を、方向２２に沿って強く押し付けなければならない。くさび角θｂが小さい場合には、切れ刃の欠損が生じやすい。本発明の実施の形態では、くさび角θｂは６５°以上９０°以下の範囲内にある。これにより、切削抵抗を小さくしながら、切れ刃の欠損が生じる可能性を小さくすることができる。
　図８は、切れ刃３の側方の逃げ角θａによる効果を説明するための模式図である。図８に示されるように、切削開始時には、切れ刃３の端部３ａ（コーナー部５）が被削物５０の表面に接する。切れ刃３の逃げ角θａによって、切れ刃３の端部３ａによる加工が可能となる。同様に、切削終了の直前には、切れ刃３の端部３ｂによって、被削物５０の表面が切削される。逃げ角θａにより、切れ刃３の全体を使用した切削加工が可能である。
　さらに、切れ刃３は、コーナー部５を有する。コーナー部５の曲率半径は、切れ刃３の曲率半径よりも小さい（図２を参照）。これにより、切れ刃３の欠けを抑制することができる。あるいは、被削物５０の加工後の表面の面粗さを小さくすることができる。
　切れ刃３の形状は、シャープエッジ形状に限定されるものではない。具体的には、切れ刃３には面取り加工が施されてもよい。以下に、切れ刃３の処理の例を示す。
　図９は、切れ刃３の処理の第１の例を示した模式図である。図９に示されるように、切れ刃３には、ホーニング加工が施されてもよい。すなわち、切れ刃３はは、丸みが付けられた部分（ホーニング部３ｃ）を有する。Ｈは、すくい面１を基準としたホーニング部３ｃのホーニング量である。この実施の形態では、ホーニング量Ｈは、０．００１ｍｍ以上０．０３０ｍｍ以下である。
　図１０は、切れ刃３の処理の第２の例を示した模式図である。図１０に示されるように、切れ刃３には、ネガランド加工が施されてもよい。すなわち、切れ刃３はネガランド部３ｄを有する。ネガランド角度θｎは、逃げ面２に対してネガランド部３ｄがなす角度である。この実施の形態では、ネガランド角度θｎは、０°以上３５°以下である。
　図１１は、切れ刃３の処理の第３の例を示した模式図である。図１１に示されるように、切れ刃３には、ホーニング加工に加えてネガランド加工が施されてもよい。すなわち切れ刃３はホーニング部３ｃとネガランド部３ｄとを有してもよい。
　[切削試験１]
　切れ刃の曲率半径が切削性能に及ぼす影響を調べた。以下の表１に記載した実施例および比較例の切削工具について、以下の切削条件に従って切削加工を行ない、仕上げ面粗さ、切削抵抗、および工具摩耗を評価した。その評価結果を表１に示す。この評価では、仕上げ面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が３．０μｍ以下であり、切削抵抗が２５０Ｎ以下であり、かつ、逃げ面の摩耗量については欠損が発生しなかった切削工具を良好と判断した。
　（切削条件）
被削材：傾斜角１１°を有する回転対称面、焼入れ鋼（ＳＣＭ４１５Ｈ）、ＨＲＣ６０
切削方法：回転対称斜面の切削
切削形態：乾式切削
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ
工具の切り込み深さ：０．１ｍｍ
工具の送り速さ：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
（工具形状）
工具材質：平均粒径が約４μｍのｃＢＮ粒子を７０体積％含有する多結晶硬質焼結体
切れ刃形状：表１参照
刃先形状：Ｒホーニング（ホーニング量０．０１０ｍｍ）
切れ刃長さ：１５．８７５ｍｍ
工具逃げ角：０°
ホルダ取り付け時の逃げ角：１５°
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料番号１Ａの切削工具では、切削抵抗は小さかった。しかし仕上げ面粗さに関して、仕上げ面粗さＲｚが３μｍを上回った。一方、試料番号１Ｆ，１Ｇの切削工具では、仕上げ面粗さＲｚは３μｍ以下であった。しかし切削抵抗が３００Ｎ以上であった。試料番号１Ｇの切削工具では、切れ刃に欠損が発生した。
　試料番号１Ｂ～１Ｅの各々の切削工具については、仕上げ面粗さ、切削抵抗ともに良好であった。さらに、切れ刃には欠損が生じなかった。
　上述の結果は、切れ刃の形状が円弧であることによって切削抵抗を低減することができることを示す。しかし切れ刃の曲率半径Ｒが小さすぎる場合には、仕上げ面が粗くなる。表１に示されるように、切れ刃の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることが好ましいことが確認された。
　[切削試験２]
　切れ刃の長さが切削加工時における切削抵抗と工具摩耗とに与える影響を調べた。以下の表２に記載した実施例および比較例の切削工具について、以下の切削条件に従って切削加工を行ない、切削抵抗を評価した。その評価結果を表２に示す。この評価では、切削抵抗が３００Ｎ以下であり、逃げ面の摩耗量が３０μｍ以下である切削工具を良好と判断した。
　（切削条件）
被削材：傾斜角１１°を有する回転対称面、焼入れ鋼（Ｓ０５２）、ＨＲＣ６０
切削方法：回転対称斜面の切削
切削形態：湿式切削
切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ
工具の切り込み深さ：０．０５ｍｍ
工具の送り速さ：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
（工具形状）
工具材質：平均粒径が約２μｍのｃＢＮ粒子を５０体積％含有する多結晶硬質焼結体
切れ刃形状：円弧形状（切れ刃半径１５０ｍｍ）
刃先形状：Ｒホーニング（ホーニング量０．０１０ｍｍ）
切れ刃長さ：表２を参照
工具逃げ角：０°
ホルダ取り付け時の逃げ角：１５°
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　試料番号２Ａ，２Ｂの各々の切削工具では、切削抵抗は低かった。しかし試料番号２Ａの切削工具では、逃げ面の摩耗量が５０μｍ以上であった。試料番号２Ｂの切削工具では、逃げ面の摩耗量が３０μｍ以上であった。
　試料番号２Ｈの切削工具に関し、試料番号２Ａ，２Ｂの切削工具に比べて、逃げ面の摩耗量が小さかった。しかし、切削抵抗に関して、３００Ｎを超える抵抗が発生した。試料番号２Ｃ～２Ｇの各々の切削工具に関しては、切削抵抗、逃げ面の摩耗量はともに良好であった。
　上述の結果は、切れ刃の長さが５０mm以下の切削工具では小さい切削抵抗が得られることを示す。さらに、上述の結果は、切れ刃の長さが１０mm以上の切削工具では、切れ刃の長さが３ｍｍあるいは５ｍｍの切削工具に比べて、逃げ面の摩耗量が小さいことを示す。
　逃げ面の摩耗量が小さいほど、切削工具の寿命が長くなっていることを示す。表２に示されるように、切れ刃の長さに関しては１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の長さが好ましいことが確認された。
　[切削試験３]
　くさび角が切削性能に与える影響を調べた。以下の表３に記載した実施例および比較例の切削工具について、以下の切削条件に従って切削加工を行い、切削抵抗と欠損の有無について評価した。この評価では、切削抵抗が３００Ｎ以下であり、かつ欠損が発生しなかった切削工具を良好と判断した。
（切削条件）
被削材：円柱状の焼入れ鋼　（ＳＣＶ４２０Ｈ）、ＨＲＣ６０
切削方法：回転対称面の切削
切削形態：湿式切削
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ
工具の切り込み深さ：０．１５ｍｍ
工具の送り速さ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
（工具形状）
工具材質：平均粒径が約３μｍのｃＢＮ粒子を６５体積％含有する多結晶硬質焼結体
切れ刃形状：円弧形状（切れ刃半径１５０ｍｍ）
刃先形状：表５を参照
切れ刃長さ：１５．８７５ｍｍ
工具くさび角：表３を参照
ホルダ取り付け時の工具逃げ角：１５°
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　試料番号３Ｇの切削工具では、切削抵抗が最も小さい一方で、欠損が発生した。試料番号３Ａ～３Ｆの各々の切削工具では、切削抵抗は３００Ｎ以下であり、かつ欠損の発生が抑制された。
　上述の結果から、切削工具のくさび角が６５°以上９０°以下の範囲内であることが、良好な切削性能を得る上で好ましいことが確認された。
　[切削試験４]
　切削工具のホーニング量が切削加工時における切削抵抗に及ぼす影響を調べた。以下の表４に記載した実施例および比較例の切削工具について、以下の切削条件に従って切削加工を行い、切削抵抗と耐欠損性について評価した。この評価では切削抵抗が２５０Ｎ以下であり、かつ、欠損が発生しない切削工具を良好と判断した。
（切削条件）
被削材：傾斜角９°を有する回転対称面、焼入れ鋼（ＳＣＭ４１５Ｈ）、ＨＲＣ６０
切削方法：回転対称斜面の切削
切削形態：乾式切削
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ
工具の切り込み深さ：０．１ｍｍ
工具の送り速さ：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
（工具形状）
工具材質：平均粒径が約４μｍのｃＢＮ粒子を７０体積％含有する多結晶硬質焼結体
切れ刃形状：円弧形状（切れ刃半径１５０ｍｍ）
刃先形状：表４を参照
切れ刃長さ：１５．８７５ｍｍ
工具逃げ角：０°
ホルダ取り付け時の逃げ角：１５°
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　試料番号４Ａの切削工具は、刃先にホーニング処理が施されていない切削工具、すなわち、シャープエッジを有する切削工具であった。試料番号４Ａの切削工具は、他の試料番号の切削工具に比べて小さな切削抵抗を有するものの、欠損が発生した。一方、試料番号４Ｇの切削工具では、欠損が発生しなかったものの、切削抵抗が２５０Ｎ以上であった。試料番号４Ｂ～４Ｆの各々の切削工具については、切削抵抗および耐欠損性がともに良好であった。
　上述の結果から、切削抵抗の低減と優れた耐欠損性とを両立できるホーニング量は０．００１ｍｍ以上０．０３０ｍｍ以下の範囲内であることが確認できた。
　[切削試験５]
　切削工具のネガランド角度が切削加工時における切削抵抗に与える影響について調べた。以下の表５に記載した実施例および比較例の切削工具について、以下の切削条件に従って切削加工を行い、切削抵抗を評価した。この評価では切削抵抗が３５０Ｎ以下である切削工具を良好と判断した。
（切削条件）
被削材：円柱状の焼入れ鋼　（ＳＣＭ４１５Ｈ）、ＨＲＣ６０
切削方法：回転対称面の切削
切削形態：乾式切削
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ
工具の切り込み深さ：０．１５ｍｍ
工具の送り速さ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
（工具形状）
工具材質：平均粒径が約４μｍのｃＢＮ粒子を７０体積％含有する多結晶硬質焼結対
切れ刃形状：円弧形状（切れ刃半径２００ｍｍ）
刃先形状：表５を参照
切れ刃長さ：１５．８７５ｍｍ
工具逃げ角：０°
ホルダ取り付け時の逃げ角１５°
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　試料番号５Ｅの切削工具では、３７０Ｎを超える切削抵抗が発生した。一方、試料番号５Ａ～５Ｅの各々の切削工具では、ネガランド角度が３５°以下であった。試料番号５Ａ～５Ｅの切削工具の間では、ネガランド角度が大きいほど切削抵抗が大きかった。しかし、試料番号５Ａ～５Ｅのいずれの切削工具においても、切削抵抗は３５０Ｎ未満であった。
　上記の結果から、ネガランドの角度が０°以上３５°以下であることが、切削抵抗を抑制できる点で好ましいことが確認された。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態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。
１　すくい面、２　逃げ面、３　切れ刃、３ａ，３ｂ　端部（切れ刃）、３ｃ　ホーニング部、３ｄ　ネガランド部、４　背面、５　コーナー部、１０　切削工具、１１　基材、１２　硬質焼結体、１３　接合部材、２１　軌道、２２　方向、５０　被削材、５１　回転軸線、５２　回転対称面、Ｈ　ホーニング量、Ｌ　長さ、Ｐ　点、Ｒ，Ｒｃ　曲率半径。

Claims (8)

  1. 　回転している工作物の回転対称面の切削加工のための切削工具であって、前記切削加工は、前記回転対称面に前記切削工具を接触させながら、前記回転対称面の回転軸線に対して傾斜した方向に前記切削工具を送る工程を含み、
    　前記切削工具を送る工程において、前記切削工具の前記回転対称面に接触する点が、前記切削工具が送られるにつれて移動し、
    　前記切削工具は、
    　すくい面と、
    　逃げ面と、
    　前記すくい面と前記逃げ面とをつなぐ切れ刃とを備え、
    　前記逃げ面から見た前記切れ刃の形状は、少なくとも１つの円弧を含み、
    　前記円弧の曲率半径は、１００ｍｍ以上５００ｍｍ以下である、切削工具。
  2. 　前記切れ刃の長さは、１２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の切削工具。
  3. 　前記すくい面と前記逃げ面とがなす前記切削工具のくさび角は、６５°以上９０°以下である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
  4. 　前記切れ刃は、立方晶窒化硼素を含む焼結体の一部である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削工具。
  5. 　前記逃げ面から見たときに、前記切れ刃は、前記すくい面と反対側の背面に向かう先細り形状を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削工具。
  6. 　前記切れ刃は、
    　第１の端部と、
    　前記第１の端部の反対側にある第２の端部とを含み、
    　前記第１の端部および前記第２の端部の各々は、前記切れ刃の前記曲率半径よりも小さい曲率半径を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
  7. 　前記切れ刃は、丸み付けられたホーニング部を有し、
    　前記すくい面を基準とした前記ホーニング部のホーニング量は、０．００１ｍｍ以上０．０３０ｍｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削工具。
  8. 　前記切れ刃は、ネガランド部を有し、
    　前記逃げ面に対して前記ネガランド部がなす角度は、０°以上３５°以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
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