WO2021192629A1 - 回転切削工具 - Google Patents

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WO2021192629A1
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cutting edge
cutting tool
rotary cutting
tool
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Inventor
剛 川端
収一 川野
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株式会社アライドマテリアル
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    • B23B27/18Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
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Definitions

  • the present invention relates to a rotary cutting tool.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-050718, which is a Japanese patent application filed on March 23, 2020. All the contents of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-106334
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-44135
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-165108
  • a rotary cutting tool having a base metal and a cutting edge tip provided on the base metal is provided with at least one first groove on the rake face of the cutting edge tip, and the first groove is provided with respect to the rotation axis.
  • the tip of the first groove is provided on the front cutting edge or the corner chamfer cutting edge, and the rear end of the first groove is provided on the inner side of the outer peripheral cutting edge.
  • the unevenness of the outer peripheral cutting edge is 30 ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is a front view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a rear view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a right side view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a left side view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a bottom view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a portion surrounded by VIII in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing a portion surrounded by IX in FIG. 7.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a portion surrounded by VIII in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing a portion surrounded by IX in FIG. 7.
  • FIG. 8 is an
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a portion surrounded by XI in FIG.
  • FIG. 12 is a front view of the rotary cutting tool according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a front view of the rotary cutting tool according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a front view of the rotary cutting tool according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a front view of the rotary cutting tool according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the groove.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the groove.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the groove.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the cross-sectional shape of the groove.
  • FIG. 20 is a front view of the rotary cutting tool according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a front view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a rear view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a right side view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a left side view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a bottom view of the rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view of a rotary cutting tool according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a portion surrounded by VIII in FIG.
  • the rotary cutting tool 1 includes a base metal 2 and a cutting edge tip 10 provided on the base metal 2. At least one first groove 11, 12, 13, 14 is provided on the rake face 100 of the cutting edge tip 10, and the first groove 11, 12, 13, 14 has a portion inclined with respect to the rotation shaft 9.
  • the tips 11a, 12a, 13a, 14a of the first grooves 11, 12, 13, 14 are provided on the front cutting edge 110.
  • the rear ends 11b, 12b, 13b, 14b of the first grooves 11, 12, 13, 14 are provided inside the outer peripheral cutting edge 120, and the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less.
  • the unevenness is measured as follows. (1) Using a tool microscope, set the tool on the sample table so that the portion of the outer peripheral cutting edge 120 can be seen from the direction perpendicular to the rake face 100 at a magnification of 30 times. Rotate the sample table while maintaining the optical axis of the tool microscope perpendicular to the rake face 100, align the cutting edge ridge line with the reference line of the scale provided on the lens of the tool microscope, and fix the rotation axis of the sample table. do.
  • the unevenness referred to here is chipping (chip of the ridgeline) generated in the ridgeline portion of the outer peripheral cutting edge, peeling on the rake face side near the ridgeline, and unevenness due to the formation of a groove up to the outer peripheral cutting edge portion. ..
  • the width direction of the chips is divided and the chip width can be reduced.
  • Chips can be shortened by such a dividing action. This action is less likely to occur as the distance from the front cutting edge 110 to the first grooves 11, 12, 13, and 14 becomes longer.
  • the front cutting edge 110 acts on the tips 11a, 12a, 13a and 14a of the first grooves 11, 12, 13 and 14.
  • the portion may be provided on the inner peripheral side (the side closer to the rotating shaft 9) as much as possible.
  • the positions of the tips 11a, 12a, 13a, 14a of the first grooves 11, 12, 13, 14 vary depending on the processing conditions and the type of the material to be processed. As a result, the width of the chips generated on the inner peripheral side of the tips 11a, 12a, 13a, 14a of the first grooves 11, 12, 13, 14 becomes smaller, and even if there is no diagonal groove behind the front cutting edge 110.
  • the chip length of the front cutting edge 110 near the outer circumference is longer than that near the inner circumference, and the generated chips are fan-shaped. Moreover, since this chip is fan-shaped with a small radius, it is easy to curl and break.
  • the chips generated on the outer peripheral side of the tips 11a, 12a, 13a, 14a are finely divided by the dividing action of the first grooves 11, 12, 13, 14.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the portion surrounded by IX in FIG. 7.
  • the rear ends 11b, 12b, 13b, 14b of the first grooves 11, 12, 13, 14 do not reach the outer peripheral cutting edge 120.
  • the rear ends 15b and 16b in the other grooves 15 and 16 have not reached the outer peripheral cutting edge 120. Therefore, the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 can be set to 30 ⁇ m or less. If the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is large, the uneven shape is transferred to the inner surface of the hole of the workpiece, so that the processing accuracy is lowered.
  • the tips 15a and 16a of the grooves 15 and 16 have not reached the front cutting edge 110.
  • the end face shapes of the rear ends 11b, 12b, 13b, 14b of the first grooves 11, 12, 13, 14 are rectangular, and the direction of the face (direction orthogonal to the normal of the end face) is parallel to the front cutting edge 110. It may be.
  • the base metal 2 and the cutting edge tip 10 constitute the rake face 100.
  • a flute 3 is provided on the base metal 2.
  • the flute 3 is defined by the walls 301 and 302.
  • the wall surfaces 301 and 302 are configured to extend along the length direction of the base metal 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a portion surrounded by XI in FIG.
  • the cutting edge tip 10 is embedded in the base metal 2.
  • First grooves 13, 14 and grooves 15, 16 are formed on the rake face 100, which is the surface of the cutting edge tip 10.
  • the first grooves 13, 14 and the grooves 15, 16 are rectangular.
  • the first grooves 11, 12, 13, 14 have portions inclined with respect to the rotary shaft 9, and the first grooves 11, 12, 13 , 14 tips 11a, 12a, 13a, 14a are provided on the front cutting edge 110, so that chips are easily separated. Further, the rear ends 11b, 12b, 13b, 14b of the first grooves 11, 12, 13, 14 are provided inside the outer peripheral cutting edge 120, and the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less.
  • the holes in the work piece can be smoothed.
  • FIG. 12 is a front view of the rotary cutting tool according to the second embodiment.
  • the first groove 11 is provided inward.
  • the inward direction means that the first groove 11 is inclined so as to approach the rotation axis 9 as the distance from the front cutting edge 110 increases.
  • outward means inward means that the first groove 11 is inclined so as to move away from the rotating shaft 9 as it moves away from the front cutting edge 110.
  • the tip 11a of the first groove 11 is provided on the front cutting edge 110.
  • the rear end 11b of the first groove 11 has not reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less.
  • the tip 11a of the first groove 11 on the outer peripheral side of the front cutting edge 110 as much as possible.
  • the width of the chips generated on the outer peripheral side of the tip 11a of the first groove 11 becomes smaller.
  • small chips tend to break while curling, so that the length direction also tends to be small.
  • the length direction of the chips tends to be small.
  • the length of the chips tends to be shortened due to contact with the machined surface, but since the chips have a small width, the contact force with the machined surface is small and the machined surface is not damaged.
  • the chips generated on the inner peripheral side of the tip 11a are finely divided based on the reason that the width of the chips generated on the inner peripheral side described in the first embodiment becomes smaller.
  • the chips generated in the portion of the front cutting edge 110 on the inner peripheral side of the tip 11a of the first groove 11 flows gently on the rake face 100 while gently curling, and is divided when it comes into contact with the groove 11.
  • the chips that are not sufficiently curled and not divided will flow along the groove 11 when they come into contact with the groove 11, and will move toward the rear end 11b of the groove 11.
  • the rake face 100 and the wall surface 301 intersecting the extending direction of the groove 11 indicated by the line 311 are provided near the rear end 11b of the groove 11, the chips come into contact with the wall surface 301 and the radius of curling becomes large. Since it becomes smaller, the effect of facilitating the fragmentation of chips can be obtained.
  • the curl radius is usually about 5 mm even if it is small, and in many cases it is about 10 mm or 20 mm. Therefore, if the distance between the rear end 11b of the groove 11 and the wall surface 301 is 5 mm or less, the above effect can be sufficiently obtained. Be done.
  • FIG. 13 is a front view of the rotary cutting tool according to the third embodiment.
  • the rotary cutting tool 1 of the first embodiment is different from the rotary cutting tool 1 according to the first embodiment in that only one first groove 11 is provided.
  • the tip 11a of the first groove 11 is provided on the front cutting edge 110.
  • the rear end 11b of the first groove 11 has not reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less. Since only one first groove 11 is provided, the effect of the groove is smaller than that of the rotary cutting tool 1 of the first embodiment, but it is easier to manufacture.
  • FIG. 14 is a front view of the rotary cutting tool according to the fourth embodiment.
  • the first groove 11 extends outward and the second groove 212 extends inward. That is, it differs from the rotary cutting tool 1 of the first and second embodiments in that the extending direction of the first groove 11 and the second groove 212 is different.
  • Both the tips 11a and 212a have reached the front cutting edge 110.
  • neither the rear end 11b nor 212b has reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • the tips 11a and 212a of the first groove 11 and the second groove 212 are provided on the front cutting edge 110 and have a shape that is open in the longitudinal direction.
  • the rear ends 11b and 12b of the first groove 11 and the second groove 212 do not reach the outer peripheral cutting edge 120, and are closed in the longitudinal direction.
  • the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less.
  • FIG. 15 is a front view of the rotary cutting tool according to the fifth embodiment.
  • the two first grooves 11 and 13 are directed inward, and the one second groove 212 is directed outward.
  • the tip 15a of the groove 15 has not reached the front cutting edge 110. All rear ends 11b, 212b, 13b, 15b have not reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • the tips 11a and 13a of the first grooves 11 and 13 and the tips 212a of the second groove 212 are provided on the front cutting edge 110.
  • the rear ends 11b, 13b of the first grooves 11 and 13 and the rear end 212b of the second groove 212 have not reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • the unevenness of the outer peripheral cutting edge 120 is 30 ⁇ m or less.
  • the cross-sectional shape of the first groove 11 is V-shaped.
  • the side surface 11d of the groove 11 is angled with respect to the rake face 100.
  • the groove 11 may be composed of a side surface 11d perpendicular to the rake face 100 and a bottom surface 11e parallel to the rake face 100.
  • a tapered surface 11f may be provided near the entrance of the groove 11, and a side surface 11d and a bottom surface 11e similar to those in FIG. 17 may be provided.
  • This shape is hereinafter referred to as a V-shaped bottom surface.
  • the groove 11 may be formed in an arc shape. The cross-sectional shape of these grooves 11 is adopted in each embodiment.
  • the cross-sectional shape of the first groove 11 may be V-shaped, rectangular, or a combination of V-shaped and rectangular, or circular.
  • FIG. 20 is a front view of the rotary cutting tool according to the sixth embodiment.
  • the corner chamfer cutting edge 130 is provided between the front cutting edge 110 and the outer peripheral cutting edge 120, and the corner chamfer cutting edge 130 is provided.
  • the tip 11a of the first groove 11 is provided.
  • the rear end 11b of the groove 11 has not reached the outer peripheral cutting edge 120.
  • Example 1 As a matter common to each embodiment, in order to manufacture the tools of the examples and the comparative examples, a diamond sintered body (hereinafter referred to as PCD) obtained by sintering diamond having an average particle diameter of 5 ⁇ m is used as a shaft-shaped base metal. In order to braze and form cutting edges at the tip and outer circumference of the PCD, blade polishing was performed with a # 1500 diamond grindstone. Then, for those forming a groove on the rake face of the PCD, a groove was formed on the rake face of the PCD using a high-power pulsed YAG laser whose light-collecting property was enhanced by a galvanometer mirror.
  • PCD diamond sintered body
  • one having a groove up to the outer peripheral cutting edge (tool number 1-b), one without the first groove (tool number 101), and one having a groove parallel to the outer peripheral cutting edge (tool number 102) are also manufactured. bottom.
  • the shapes, orientations, dimensions, etc. of the first and second grooves are shown in Table 1.
  • outward 45 ° means that the first groove extends and forms an angle of 45 ° with respect to the rotation axis 9 as shown in FIG.
  • the angles described in the "groove orientation” column all refer to the angles formed with respect to the rotating shaft 9.
  • the “groove intermittent length W0” refers to the length along the radial direction of the portion where the ridgeline of the front cutting edge 110 of the tip 11a is lost by forming the groove 11 as shown in FIG.
  • the position where the first groove on the outermost periphery intersects the front cutting edge measured from the outer peripheral cutting edge 120 is 0.3 mm for tool numbers 1 to 1-b in Table 1, and 0 for tool number 1-c. .3 mm, tool number 2 is 0.3 mm, tool number 3 is 0.3 mm, and tool number 102 is 0.3 mm.
  • the position where the second groove on the outermost circumference intersects with the front cutting edge measured from the outer peripheral cutting edge 120 is 0.3 mm in the tool number 2 in Table 1.
  • Evaluation A The width and length of the chips (5 mm or less) are both small, and there are no scratches on the machined surface.
  • Evaluation B The length of the chips is a little large (5 to 10 mm), but there are no scratches on the machined surface.
  • Evaluation C Scratches on the machined surface, or no scratches but long chips of 10 mm or more and extremely high possibility of scratches, or no scratches but chip length Even if the width is shortened, the width direction is not divided and remains wide.
  • the tool number 101 without the first groove had the same chip width as the removal allowance, the chip length was 16 mm, did not curl, and had no effect of chip division. From the above results, it is considered that the effect of chip fragmentation is not due to the processing conditions but due to the difference in the shape of the first groove.
  • Example 2 ⁇ Difference in angle of the first groove> In this example, the effect of the angle of the first groove on the fragmentation of chips was tested.
  • the number of the first groove was set to one while the tool shape of Example 1 was used as the basis.
  • a tool parallel to the rotation axis (0 °) and a tool with the angle of the first groove changed in the range of 3 ° to 87 ° were manufactured.
  • the shape, orientation, dimensions, etc. of the first groove are shown in Table 3.
  • the tip of each first groove intersects the front cutting edge.
  • the tool numbers 103, 11, 12, 13, and 14 in Table 3 are 1 mm
  • the tool number 15 is 1.5 mm
  • the tool number 16 is 2 mm.
  • the cross-sectional shape of the first groove is the shape shown in FIG. 18, and the width W of the first groove is 0.17 mm.
  • width WO of the intermittent portion of the front cutting edge formed by the intersection of the first groove with the front cutting edge differs depending on the angle of the first groove, but can be calculated by calculation.
  • cutting was performed under the following conditions, and the chip dispersibility was evaluated.
  • the cutting conditions are as follows.
  • Machined hole Pilot hole diameter 5 mm, depth 25 mm Finish this hole to 10 mm. Therefore, the allowance is 2.5 mm for one piece of meat.
  • the tool with tool number 16 at an angle of 87 ° had the effect of cutting chips, but there was a situation in which chatter occurred a little when machining near the bottom of the hole. It is considered that this is because the dimension of W is very large, such as 3.25 mm or more, and the cutting resistance of this portion is increased, causing chattering.
  • the first groove preferably has an angle of 5 ° or more and 85 ° or less with respect to the rotation axis.
  • the tool shape was based on the tool shape of tool number 1 of Example 1, and a tool with a different depth of the first groove was manufactured.
  • the shape, orientation, dimensions, etc. of the first groove are shown in Table 5.
  • the first groove width W and the interval S of the first groove are the same as those of the tool number 1, and the position where the first groove on the outermost circumference intersects the front cutting edge is set to a position 0.3 mm from the outer peripheral portion.
  • the position on the inner peripheral side of the first groove was set to a position 2.5 mm from the outer peripheral portion, and the number of the first grooves was set to 3 for all tools.
  • the chips were curled and finely divided.
  • the depth of the first groove is preferably 0.01 mm or more and 0.8 mm or less.
  • the tool shape was based on the shape of tool number 1 of Example 1, and the width of the first groove was different between 0.01 mm and 0.50 mm.
  • the shape, orientation, dimensions, etc. of the first groove are shown in Table 7.
  • the first groove depth D and the first groove interval S are the same as those of the tool of tool number 1.
  • the position where the first groove on the outermost circumference intersects the front cutting edge was set to a position 0.3 mm from the outer peripheral portion.
  • the tool number 34 is the same as the tool number 1 manufactured in the first embodiment. Since the outermost peripheral portion of the first groove is located 2.5 mm from the outer peripheral portion, the number of the first grooves differs depending on the width of the first groove.
  • the shape of the tool number 1 of Example 1 was used as the basic shape, and the tools having different intervals of the first grooves were manufactured.
  • the shape, orientation, dimensions, etc. of the first groove are shown in Table 9.
  • the first groove depth D and the first groove width W are the same as the tool number 1.
  • the position where the first groove on the outermost circumference intersects the front cutting edge was set to a position 0.3 mm from the outer peripheral portion.
  • the first groove spacing S was different between 0.10 mm and 2.00 mm.
  • the tool number 44 is the same as the tool number 1 of the first embodiment.
  • the number of the first grooves differs depending on the interval between the first grooves.
  • the chips were curled and fragmented, resulting in small chips. Even with the tool with the first groove spacing of 0.10 mm of tool number 42, since the front cutting edge had a shape close to a comb shape, slight welding of chips was observed, but since the welding was small, the chips were curled. The effect of dividing was not reduced.
  • the rotary cutting tool can be suitably used for a drill or a reamer used for drilling fitting holes for aluminum alloys and non-ferrous metals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

回転切削工具は、台金と、台金に設けられた切れ刃チップとを備える。切れ刃チップのすくい面に少なくとも一つの第1の溝が設けられ、第1の溝は回転軸に対して傾斜した部分を有しており、第1の溝の先端は前切れ刃に設けられている。第1の溝の後端は外周切れ刃よりも内側に設けられており、外周切れ刃の凹凸が30μm以下である。

Description

回転切削工具
 この発明は、回転切削工具に関するものである。本出願は、2020年3月23日に出願した日本特許出願である特願2020-050718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。
 従来、回転切削工具は、たとえば、特開2012-106334号公報(特許文献1)、実開昭58-44135号公報(特許文献2)および実開昭60-165108号公報(特許文献3)に開示されている。
特開2012-106334号公報 実開昭58-44135号公報 実開昭60-165108号公報
 台金と、台金に設けられた切れ刃チップとを備えた回転切削工具には、切れ刃チップのすくい面に少なくとも一つの第1の溝が設けられ、第1の溝は回転軸に対して傾斜した部分を有しており、第1の溝の先端は前切れ刃またはコーナー面取り切れ刃に設けられており、第1の溝の後端は外周切れ刃よりも内側に設けられており、外周切れ刃の凹凸が30μm以下である。
図1は、実施の形態1に従った回転切削工具の正面図である。 図2は、実施の形態1に従った回転切削工具の背面図である。 図3は、実施の形態1に従った回転切削工具の右側面図である。 図4は、実施の形態1に従った回転切削工具の左側面図である。 図5は、実施の形態1に従った回転切削工具の平面図である。 図6は、実施の形態1に従った回転切削工具の底面図である。 図7は、実施の形態1に従った回転切削工具の斜視図である。 図8は、図5中のVIIIで囲んだ部分を拡大して示す図である。 図9は、図7中のIXで囲んだ部分を拡大して示す図である。 図10は、図5中のX-X線に沿った断面図である。 図11は、図10中のXIで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図12は、実施の形態2に従った回転切削工具の正面図である。 図13は、実施の形態3に従った回転切削工具の正面図である。 図14は、実施の形態4に従った回転切削工具の正面図である。 図15は、実施の形態5に従った回転切削工具の正面図である。 図16は、溝の断面形状の一例を示す図である。 図17は、溝の断面形状の一例を示す図である。 図18は、溝の断面形状の一例を示す図である。 図19は、溝の断面形状の一例を示す図である。 図20は、実施の形態6に従った回転切削工具の正面図である。
 [本開示が解決しようとする課題]
 従来の回転切削工具では、切り屑を分断することが困難であるという問題があった。
 [本開示の効果]
 切り屑を分断することが可能な回転切削工具を提供することができる。
 [本開示の実施形態の説明]
 最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、実施の形態1に従った回転切削工具の正面図である。図2は、実施の形態1に従った回転切削工具の背面図である。図3は、実施の形態1に従った回転切削工具の右側面図である。図4は、実施の形態1に従った回転切削工具の左側面図である。図5は、実施の形態1に従った回転切削工具の平面図である。図6は、実施の形態1に従った回転切削工具の底面図である。図7は、実施の形態1に従った回転切削工具の斜視図である。図8は、図5中のVIIIで囲んだ部分を拡大して示す図である。
 図1から図8で示すように、実施の形態1に従った回転切削工具1は、台金2と、台金2に設けられた切れ刃チップ10とを備える。切れ刃チップ10のすくい面100に少なくとも一つの第1の溝11,12,13,14が設けられ、第1の溝11,12,13,14は回転軸9に対して傾斜した部分を有しており、第1の溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aは前切れ刃110に設けられている。第1の溝11,12,13,14の後端11b,12b,13b,14bは外周切れ刃120よりも内側に設けられており、外周切れ刃120の凹凸が30μm以下である。
 凹凸の測定は、以下のようにして行う。
 (1)工具顕微鏡を使い、倍率30倍で、外周切れ刃120の部分をすくい面100に垂直な方向から見えるように、試料台に工具をセットする。工具顕微鏡の光軸がすくい面100に垂直な状態を維持しながら試料台を回転させて、工具顕微鏡のレンズに設けられた目盛りの基準線に切れ刃稜線を合わせ、試料台の回転軸を固定する。
 (2)試料台を動かし、目盛りの基準線が凹凸の最も内周側の部分と接する位置へ移動させる。
 (3)上記(2)で試料台が移動した距離をデジタル測定器で読み取り、この距離を凹凸の大きさとする。なお、ここでいう凹凸は、外周切れ刃の稜線部分に生じたチッピング(稜線の欠け)、稜線付近のすくい面側の剥離および溝が外周切れ刃部分にまで形成されることによる凹凸などである。
 前切れ刃110の作用部分に溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aを設けることで、切屑の幅方向が分断され、切屑幅を小さくできる。
 前切れ刃110で生じた切屑が後方へ伸びても、前切れ刃110後方に斜め方向に延びる第1の溝11,12,13,14がある部分では、切屑の長さ方向が分断される。このような分断作用によって切り屑を短くできる。前切れ刃110から第1の溝11,12,13,14までの距離が長くなるとこの作用は起こりにくくなる。
 第1の溝11,12,13,14が図8のように外向きのものでは、第1の溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aを前切れ刃110の作用部分のできるだけ内周側(回転軸9に近い側)に設ければ良い。ただし、第1の溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aの位置は、加工条件や被加工材の種類により好ましい位置が変わる。これにより、第1の溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aより内周側で発生する切屑は幅が小さくなり、前切れ刃110後方に斜めの溝が無くても、幅の小さい切屑はカールしながら折れやすいので、長さ方向も小さくなりやすい。また、本開示の工具は回転工具切削なので、前切れ刃110の外周寄りの方が内周寄りよりも切屑長さが長くなり、生じる切屑は扇型になる。しかもこの切屑は半径の小さい扇型なのでカールしやすく折れやすい。一方、先端11a,12a,13a,14aより外周側で発生する切屑は第1の溝11,12,13,14による分断作用により切屑は細かく分断される。
 図9は、図7中のIXで囲んだ部分を拡大して示す図である。図8および図9で示すように、第1の溝11,12,13,14の後端11b、12b、13b、14bは外周切れ刃120に到達していない。さらに、その他の溝15,16においての後端15b,16bは外周切れ刃120に到達していない。そのため、外周切れ刃120の凹凸を30μm以下とすることができる。外周切れ刃120の凹凸が大きいと凹凸形状が被加工物の孔の内表面に転写されるため加工精度が低下する。溝15,16の先端15a,16aは前切れ刃110に到達していない。第1の溝11,12,13,14の後端11b、12b、13b、14bの端面形状は矩形であり、その面の方向(端面の法線と直交する方向)は前切れ刃110と平行であってもよい。
 台金2および切れ刃チップ10がすくい面100を構成している。台金2にはフルート3が設けられている。フルート3は壁面301,302によって規定されている。壁面301,302は、台金2の長さ方向に沿って延びるように構成されている。
 図10は、図5中のX-X線に沿った断面図である。図11は、図10中のXIで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図10および図11で示すように、台金2に切れ刃チップ10が埋め込まれている。切れ刃チップ10の表面であるすくい面100には第1の溝13,14および溝15,16が形成されている。第1の溝13,14および溝15,16は矩形である。
 以上のように構成された回転切削工具1においては、第1の溝11,12,13,14は回転軸9に対して傾斜した部分を有しており、第1の溝11,12,13,14の先端11a,12a,13a,14aは前切れ刃110に設けられているため切り屑が分断されやすくなる。さらに第1の溝11,12,13,14の後端11b,12b,13b,14bは外周切れ刃120よりも内側に設けられており、外周切れ刃120の凹凸が30μm以下であるため、被加工物の孔を平滑にすることができる。
 (実施の形態2)
 図12は、実施の形態2に従った回転切削工具の正面図である。図12で示すように、実施の形態2に従った回転切削工具1においては、第1の溝11は内向きに設けられている。内向きとは第1の溝11が前切れ刃110から遠ざかるにつれて回転軸9に近づくように傾斜していることをいう。これとは反対に外向きとは内向きとは第1の溝11が前切れ刃110から遠ざかるにつれて回転軸9から遠ざかるように傾斜していることをいう。
 第1の溝11の先端11aは前切れ刃110に設けられている。第1の溝11の後端11bは外周切れ刃120に到達していない。外周切れ刃120の凹凸は30μm以下である。
 このように、第1の溝11が内向きに延びるものでは、第1の溝11の先端11aを前切れ刃110のできるだけ外周側に設けることが好ましい。これにより、第1の溝11の先端11aより外周側で発生する切屑は幅が小さくなる。前切れ刃110後方に斜めの溝が無くても、幅の小さい切屑はカールしながら折れやすいので、長さ方向も小さくなりやすい。また、この切屑は内周側にカールして先端11aの内周側で発生する切屑と絡んで分断されるものもあるので、切屑の長さ方向が小さくなりやすい。外周側にカールした場合は、加工面に接触して切屑の長さが短くなりやすいが、幅の小さい切屑なので、加工面への接触力は小さく、加工面に傷を付けることもない。一方、先端11aより内周側で発生する切屑は実施の形態1で説明した内周側で発生する切屑の幅が小さくなる理由に基づいて、切屑は細かく分断される。
 また、前切れ刃110のうち第1の溝11の先端11aより内周側の部分で発生した切屑は、すくい面100上を緩やかにカールしながら流れ、溝11に接触すると分断される。あるいはカールが不十分で分断されない切屑は、溝11に接触すると溝11に沿って流れるようになり、溝11の後端11bのほうに向かう。このときに溝11の後端11b付近にすくい面100および線311で示される溝11の延びる方向と交差する壁面301が設けられていれば、切屑がこの壁面301に接触し、カールする半径が小さくなるため切屑が分断されやすくなる効果が得られる。
 なお、カールする半径は通常小さくても5mm程度になり、10mmまたは20mm程度になるものも多いので、溝11の後端11bと壁面301との間隔は5mm以下であれば十分上記の効果が得られる。
 (実施の形態3)
 図13は、実施の形態3に従った回転切削工具の正面図である。実施の形態1の回転切削工具1では第1の溝11が一つのみ設けられている点において、実施の形態1に従った回転切削工具1と異なる。第1の溝11の先端11aは前切れ刃110に設けられている。第1の溝11の後端11bは外周切れ刃120に到達していない。外周切れ刃120の凹凸は30μm以下である。一つの第1の溝11のみを設けるため、実施の形態1の回転切削工具1と比較して溝による効果は小さくなるものの、製造しやすくなる。
 (実施の形態4)
 図14は、実施の形態4に従った回転切削工具の正面図である。図14で示すように、実施の形態4に従った回転切削工具1では、第1の溝11が外向きに延び、第2の溝212が内向きに延びている。すなわち、第1の溝11と第2の溝212との延びる方向が異なっている点において、実施の形態1および2の回転切削工具1と異なる。先端11a,212aはいずれも前切れ刃110に到達している。これに対して後端11b、212bはいずれも外周切れ刃120に到達していない。
 第1の溝11および第2の溝212の先端11a,212aは前切れ刃110に設けられて長手方向に開放された形状とされている。第1の溝11,および第2の溝212の後端11b,12bは外周切れ刃120に到達しておらず、長手方向に閉じられた形状とされている。外周切れ刃120の凹凸は30μm以下である。内向きの第2の溝212と外向きの第1の溝11とを設けることで、内向きの溝および外向きの溝の両方の効果を奏することができる。
 さらに第1の溝11および第2の溝212が交差する部分において切屑が細かく分断されやすいという効果がある。
 (実施の形態5)
 図15は、実施の形態5に従った回転切削工具の正面図である。図15で示すように、実施の形態5に従った回転切削工具1では、2本の第1の溝11,13が内向き、1本の第2の溝212が外向きである。溝15の先端15aは前切れ刃110に到達していない。すべての後端11b,212b,13b,15bは外周切れ刃120に到達していない。
 第1の溝11,13の先端11a,13aおよび第2の溝212の先端212aは前切れ刃110に設けられている。第1の溝11,13の後端11b,13bおよび第2の溝212の後端212bは外周切れ刃120に到達していない。外周切れ刃120の凹凸は30μm以下である。
 図16から図19は、溝の断面形状の一例を示す図である。図16で示すように、第1の溝11の断面形状はV字状である。溝11の側面11dがすくい面100に対して角度をなしている。図17で示すように、溝11はすくい面100に対して垂直な側面11dと、すくい面100に対して平行な底面11eとにより構成されていてもよい。図18で示すように、図18で示すように、溝11の入口付近にテーパ面11fが設けられ、図17と同様の側面11dおよび底面11eが設けられてもよい。この形状を以下、V形底面付という。図19で示すように、溝11が円弧状に形成されていてもよい。これらの溝11の断面形状は各実施の形態において採用される。
 すなわち、第1の溝11の断面形状は、V形、矩形、またはV形および矩形を合体させた形状、円形のいずれであってもよい。
 (実施の形態6)
 図20は、実施の形態6に従った回転切削工具の正面図である。図20で示すように、実施の形態6に従った回転切削工具1では、前切れ刃110と外周切れ刃120との間にコーナー面取り切れ刃130が設けられており、コーナー面取り切れ刃130に第1の溝11の先端11aが設けられている。溝11の後端11bは外周切れ刃120に到達していない。
 (実施例1)
 各実施例に共通の事項として、実施例および比較例の工具を製作するために、平均粒子径5μmのダイヤモンドを焼結したダイヤモンド焼結体(以下、PCDと称する)を軸状の台金にろう付けし、PCDの先端および外周に切れ刃を形成するため、#1500のダイヤモンド砥石により刃付け研磨を行った。その後、PCDのすくい面上に溝を形成するものについては、ガルバノメーターミラーにより集光性を高めた高出力パルスYAGレーザーを用いて、PCDのすくい面上に溝を形成した。
 <第1および第2の溝形状と向きの違い>
 第1および第2の溝の有無および第1および第2の溝形状の違いが切り屑に及ぼす影響について調べた。工具の基本的な形状と第1および第2の溝の一例を図12から図14に、第1および第2の溝の断面形状の例を図16から図19に示す。
 比較例としては、溝が外周切れ刃まであるもの(工具番号1-b)、第1の溝の無いもの(工具番号101)、溝が外周切れ刃と平行なもの(工具番号102)も製作した。第1および第2の溝の形状、向き、寸法などについては、表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 「溝の向き」において「外向き45°」とは図13のように第1の溝が延びており回転軸9に対して45°の角度をなしていることをいう。「溝の向き」の欄において記載した角度はいずれも回転軸9に対してなす角度をいう。「溝断続長さW0」は、図12で示すように先端11aの前切れ刃110の稜線が溝11を形成することにより無くなった部分の半径方向に沿った長さをいう。
 外周切れ刃120から測定した、最外周の第1の溝が前切れ刃と交差する位置は、表1の工具番号1から1-bまででは、0.3mm、工具番号1-cでは、0.3mm、工具番号2では、0.3mm、工具番号3では、0.3mm、工具番号102では、0.3mmである。外周切れ刃120から測定した、最外周の第2の溝が前切れ刃と交差する位置は、表1の工具番号2では、0.3mmである。
 以上の工具を使い、以下の条件で切削加工を行い、切屑処理性を評価した。
 [切削条件]
 被削材:アルミニウム合金(A6061)
 加工孔:下孔直径5mm、深さ25mm
 この孔を直径10mmに仕上げる。従って、取り代は片肉で2.5mm。
 切削速度:200m/min
 送り量:0.2mm/rev
 この評価では、切り屑が長さ5mm以下のカール状で且つ幅が片肉取り代以下のものを良好と判断した。評価結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2の最終評価の「A」から「C」は以下の内容である。
 評価A:切屑の幅・長さ(5mm以下)とも小さくなり、加工面に傷なし。
 評価B:切屑の長さが少し大きい(5~10mm)が、加工面に傷はなし。
 評価C:加工面に傷が発生したもの、または、傷は発生しなかったが切屑が10mm以上と長く、傷の発生可能性が極めて高いもの、または、傷は発生しなかったが、切屑長さは短くなっても幅方向が分断されずに広いままのもの。
 なお、以下の表4,6,8,10でもこの評価は同じである。
 工具番号1、2の工具は、切り屑の幅は取り代よりも小さくなり、切り屑長さも3mmと短く分断されている。第1の溝の断面形状が半円の工具番号3の工具は、他の第1の溝形状に比べ、第1の溝幅に対して第1の溝深さが浅くなるため、切り屑幅を小さくすることができなかったと考えられる。また、同じ理由で切り屑の長さを短くする効果が、他の第1の溝形状に比べて小さかったが、カールさせる効果はあり、切屑長さは3mmと短くなっている。
 これに対し、第1の溝の無い工具番号101は、切り屑幅が取り代と同一で、切り屑長さは16mmでカールもせず、切屑分断の効果が無かった。以上の結果より、切り屑分断の効果は、加工条件によるものでなく第1の溝形状に差によるものであると考えられる。
 工具番号1-cの工具においては、すくい面100および溝11が延びる方向と交差する壁面301に切屑の擦れた痕が見られ、切屑分断に作用していることが確認された。このことから、前切れ刃110で生じた切屑は、溝11に沿って流れ、溝11の後端11b付近の壁面301に当たることで切屑が分断される効果がある。
 さらに、外周切れ刃の凹凸が30μmを超えると加工面に傷が発生し面粗さが低下した。
 (実施例2)
 <第1の溝の角度の違い>
 本実施例では、第1の溝の角度が切り屑の分断に及ぼす影響について試験を行った。
 第1の溝の角度の違いによる切り屑分断の差を確認するため、実施例1の工具形状を基本としつつ、第1の溝の本数は1本とした。
 第1の溝の角度を回転軸に対し、平行(0°)の工具および3°~87°の範囲で変更した工具を製作した。第1の溝の形状、向き、寸法などについては、表3に示す。いずれの第1の溝も先端は前切れ刃に交差している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 第1の溝が前切れ刃と交差する位置は、形状や製作上の制約があるため、工具により外周切れ刃から1.0mm、1.5mm、2.0mmの3種類の工具がある。具体的には、表3の工具番号103、11、12、13、14では1mm、工具番号15では1.5mm、工具番号16では2mmである。
 実施例1の工具番号1と同様、第1の溝断面形状は図18の形状で第1の溝の幅Wは0.17mmである。
 また第1の溝が前切れ刃と交わることによりできる前切れ刃の断続部分の幅WOは、第1の溝の角度により異なるが、計算により算出できる。
 以上の工具を使い、以下の条件で切削加工を行い、切屑処理性を評価した。
 [切削条件]
 切削条件は、以下の通りである。
 被削材:アルミニウム合金(A6061)
 加工孔:下孔直径5mm、深さ25mm
 この孔を10mmに仕上げる。従って、取り代は片肉で2.5mm。
 切削速度:200m/min
 送り量:0.2mm/rev
 この評価も実施例1と同様、切り屑が長さ5mm以下のカール状で且つ幅が片肉取り代以下のものを良好と判断した。但し、加工中のビビリなどの発生状況も考慮して判断した。この評価結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 工具番号11の角度3°の工具では、切り屑はカールしたものの長さがあまり短くならいため、最終評価をBとした。工具番号12~15の角度が5°~85°の工具では、切り屑幅、切り屑長さとも第1の溝による分断の効果が見られた。
 工具番号16の角度87°の工具は、切り屑分断の効果はあったが、孔の底付近を加工する際に少しビビリが発生する状況が見られた。これはWの寸法が3.25mm以上のような寸法と非常に大きくなり、この部分の切削抵抗が大きくなってビビリが発生したと考えられる。
 この結果から、第1の溝は回転軸に対して5°以上85°以下の角度を有することが好ましいことが分かった。
 (実施例3)
 <第1の溝の深さの違い>
 本実施例では第1の溝の深さが切り屑に及ぼす影響について調べた。
 工具形状は、実施例1の工具番号1の工具形状を基本形状とし、第1の溝の深さを変えた工具を製作した。第1の溝の形状、向き、寸法などについては、表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 第1の溝幅W、第1の溝の間隔Sは工具番号1と同じであり、最外周の第1の溝が前切れ刃と交差する位置は外周部から0.3mmの位置とした。
 また、第1の溝の内周側の位置は、外周部から2.5mmの位置とし、第1の溝の本数はすべて工具ともに3本とした。
 以上の工具を使い、以下の条件で切削加工を行い、切屑処理性を評価した。
 [切削条件]
 被削材:アルミニウム合金(A6061)
 加工孔:下孔直径5mm、深さ25mm
 この孔を10mmに仕上げる。従って、取り代は片肉で2.5mm。
 切削速度:200m/min
 送り量:0.2mm/rev
 この評価も実施例1と同じである。評価結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 工具番号22から26の第1の溝深さ0.01mmから0.8mmの工具では、切屑がカールして細かく分断された。
 この結果から、第1の溝の深さは、0.01mm以上0.8mm以下が好ましいことが分かった。
 (実施例4)
 <第1の溝の幅の違い>
 本実施例では第1の溝幅Wの違いが切り屑に及ぼす影響について試験を行った。
 工具形状は、実施例1の工具番号1の形状を基本形状とし、第1の溝の幅が0.01mm~0.50mmの間で異なるものを製作した。第1の溝の形状、向き、寸法などについては、表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 第1の溝深さD、第1の溝の間隔Sは、工具番号1の工具と同じである。最外周の第1の溝が前切れ刃と交差する位置は、外周部から0.3mmの位置とした。
 工具番号34は、実施例1で製作した工具番号1と同一品である。
 第1の溝の最外周部分は外周部から2.5mmの位置としたので第1の溝の本数は第1の溝幅によって異なっている。
 以上の工具を使い、以下の条件で切削加工を行い、切屑処理性を評価した。
 [切削条件]
 被削材:アルミニウム合金(A6061)
 加工孔:下孔直径5mm、深さ25mm
 この孔を10mmに仕上げる。従って、取り代は片肉で2.5mm。
 切削速度:200m/min
 送り量:0.2mm/rev
 この評価も実施例1と同じである。評価結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 工具番号32~36の工具では、切屑がカールして分断され、小さい切屑が得られた。
 (実施例5)
 <第1の溝の間隔の違い>
 本実施例では第1の溝の間隔Sの違いが切り屑に及ぼす影響について試験を行った。
 工具形状は、実施例1の工具番号1の形状を基本形状とし、第1の溝の間隔が異なるものを製作した。第1の溝の形状、向き、寸法などについては、表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 第1の溝深さD、第1の溝幅Wは、工具番号1と同じである。最外周の第1の溝が前切れ刃と交差する位置は、外周部から0.3mmの位置とした。
 第1の溝間隔Sが0.10mm~2.00mmの間で異なるものを製作した。工具番号44は、実施例1の工具番号1と同一品である。
 第1の溝の最外周部は、外周部から2.5mmの位置としたため、第1の溝の本数は第1の溝間隔によって異なる。
 以上の工具を使い、以下の条件で切削加工を行い、切屑処理性を評価した。
 [切削条件]
 被削材:アルミニウム合金(A6061)
 加工孔:下孔直径5mm、深さ25mm
 この孔を10mmに仕上げる。従って、取り代は片肉で2.5mm。
 切削速度:200m/min
 送り量:0.2mm/rev
 この評価も実施例1と同じである。評価結果を表10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 工具番号43~45の工具では、切屑がカールして分断され、小さい切屑が得られた。
 工具番号42の第1の溝間隔0.10mmの工具でも、前切れ刃が櫛状に近い形状のため、僅かに切り屑の溶着が見られたが、溶着は少なかったため、切屑をカールさせて分断する効果が低下するほどではなかった。
 今回開示された実施の形態および実施例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。
 回転切削工具は、アルミニウム合金、非鉄金属の嵌合穴加工に用いるドリルまたは、リーマに好適に利用することができる。
 1 回転切削工具、2 台金、9 回転軸、10 切れ刃チップ、11,12,13,14 第1の溝、15,16 溝、11a,12a,13a,14a,15a,16a,212a 先端、11b,12b,13b,14b,15b,16b,212b 後端、11d 側面、11e 底面、11f テーパ面、100 すくい面、110 前切れ刃、120 外周切れ刃、130 コーナー面取り切れ刃、212 第2の溝、301,302 壁面、311 線。

Claims (9)

  1.  台金と、前記台金に設けられた切れ刃チップとを備えた回転切削工具であって、
     前記切れ刃チップのすくい面に少なくとも一つの第1の溝が設けられ、
     前記第1の溝は回転軸に対して傾斜した部分を有しており、
     前記第1の溝の先端は前切れ刃またはコーナー面取り切れ刃に設けられており、
     前記第1の溝の後端は外周切れ刃よりも内側に設けられており、前記外周切れ刃の凹凸が30μm以下である、回転切削工具。
  2.  前記第1の溝は直線状であり、前記回転軸に対して5°以上85°以下の角度を有する請求項1に記載の回転切削工具。
  3.  複数の前記第1の溝が設けられ、複数の前記第1の溝の間隔は0.1mm以上2mm以下である請求項1または2に記載の回転切削工具。
  4.  前記第1の溝の断面形状は、V形、矩形、またはV形および矩形を合体させた形状である請求項1から3のいずれかに記載の回転切削工具。
  5.  前記第1の溝の深さは、0.01mm以上0.8mm以下である請求項1から4のいずれかに記載の回転切削工具。
  6.  前記第1の溝の幅は、0.01mm以上0.5mm以下である請求項1から5のいずれかに記載の回転切削工具。
  7.  前記第1の溝の後端の端面形状は矩形であり、
     その面の方向は前記前切れ刃または前記コーナー面取り切れ刃と平行である請求項1から6のいずれかに記載の回転切削工具。
  8.  前記切れ刃チップの前記すくい面に少なくとも一つの第2の溝が設けられ、前記第2の溝の先端は前記前切れ刃または前記コーナー面取り切れ刃に設けられており、前記第2の溝の後端は外周よりも内側に設けられており、前記第1の溝と前記第2の溝とが交差している、請求項1から7のいずれか1項に記載の回転切削工具。
  9.  前記第1の溝は先端から後端に向かうにつれて内周側に向かうように傾斜しており、前記第1の溝の後端付近には、前記すくい面および前記第1の溝の延びる方向と交差する壁面が設けられている、請求項1から8のいずれか1項に記載の回転切削工具。
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