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【発明の名称】 スローアウェイチップ
【発明者】 【氏名】西田 博行

【要約】 【課題】工具本体への着座性に優れるとともに切削性能の悪化がスローアウェイチップを提供することを目的とする。

【構成】略多角形平板状をなし、対向する多角形面の辺稜部に切刃を形成したスローアウェイチップ1において、各多角形面の中央部に設けられた少なくとも1つのボス面5と、前記ボス面5と前記切刃との間に設けられたブレーカ溝6と、切刃に沿って該切刃から内方に向かって延びるランド面3a、4aと、が備えられ、前記多角形面の少なくとも1つのコーナ部では、コーナ切刃2におけるランド面の幅L1よりも前記コーナ切刃2からそれぞれ延びる一対の直線切刃におけるランド面の幅L2が大きく設定され、且つ前記コーナ切刃2におけるコーナ先端と前記ボス面との距離L3よりも直線切刃とボス面との距離L4が小さく設定される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
略多角形平板状をなし、対向する多角形面の辺稜部に切刃を形成したスローアウェイチップにおいて、
各多角形面の中央部に設けられた少なくとも1つのボス面と、
前記ボス面と前記切刃との間に設けられたブレーカ溝と、
前記切刃に沿って該切刃から内方に向かって延びるランド面と、が備えられ、
前記多角形面の少なくとも1つのコーナ部では、コーナ切刃におけるランド面の幅L1よりも前記コーナ切刃からそれぞれ延びる一対の直線切刃におけるランド面の幅L2が大きく設定され、
且つ前記コーナ切刃におけるコーナ先端と前記ボス面との距離L3よりも前記直線切刃と前記ボス面との距離L4が小さく設定されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項2】
前記コーナ切刃と前記直線切刃との境界部には、切刃に沿う方向で所定の長さを有する変移部が形成され、
該変移部のランド面の幅は、前記コーナ切刃側の端部における幅L1から前記直線切刃側の端部における幅L2へ連続的に変化していることを特徴とする請求項1記載のスローアウェイチップ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、切削加工に用いられるスローアウェイチップに関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、旋削加工において、被削材の材質によらず粗加工を行う場合には、切込み、送りが増大するにつれ、切刃には大きな負荷がかかる。その結果、切刃の強度不足や過負荷により発生する振動で切刃欠損を生じる場合がある。したがって、粗加工を行う場合には、スローアウェイチップの工具本体への着座性を高めることが重要である。着座性を高めた従来スローアウェイチップとして、以下に説明するものが提案されている。
例えば特許文献1に記載されたスローアウェイチップは、板状をなし、その板厚方向の両側(すくい面側)にて切削加工が可能な様に、刃先2a,2bが形成され、刃先2を構成するランド部4がスローアウェイチップ1の板厚方向の両すくい面に、略四角環状に形成され、ランド部4の内側には、モールドブレーカであるチップブレーカ5が、全周にわたり略四角環状に設けられ、チップブレーカ5の内側には、座り部7が設けられたものである。前記ランド部4は、刃先2の先端側のチャンファリング部8と中心側のストレート部9とから構成され、特に、ストレート部9の板厚方向の表面と座り部7の板厚方向の表面とが同一平面となる様に設定されている。
例えば特許文献2に記載されたスローアウェイチップは、両主面の周縁部にランド面4を、該ランド面4から内側に凹部をはさんで中央面7を設けるとともに、中央面7からランド面4に向かって伸びる少なくとも1つ以上の突起部8を設け、かつ、前記ランド面の高さを少なくとも前記突起部8の頂面の高さと同じとしたものである。
【特許文献1】特開平11−277307号公報(図2)
【特許文献2】特開2004−98251号公報(図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、特許文献1に記載されたスローアウェイチップでは、板厚方向の片側の切れ刃を使用すると、ストレート部9が摩耗し座り部7と同一平面を保てなくなることから、裏側の切刃を使用する際には、ホルダーと前記ストレート部9との間に隙間が生じてしまうため、スローアウェイチップがガタ付いて、切削を受け持つ切刃及びホルダー側の切刃が破損するおそれがあった。また、ストレート部9は、座り部7と同一平面となる様に設定された、いわゆるネガランドに限定されてしまうため、切削性能等を考慮したストレート部9の形状設計が困難であるといった問題があった。
特許文献2に記載されたスローアウェイチップでは、上述の問題と同様にランド面4がネガランド面に限定されることに加え、中央面4からランド面4に向かって突起部8を伸ばしている(ランドとボス面がつながっている)ため、直線切れ刃を使用した場合、前記突起部8に切屑が強く衝突し切削抵抗が増大するといった問題があった。
【0004】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、工具本体への着座性に優れるとともに切削性能の悪化がスローアウェイチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した課題を解決するために、請求項1記載の発明は、略多角形平板状をなし、対向する多角形面の辺稜部に切刃を形成したスローアウェイチップにおいて、各多角形面の中央部に設けられた少なくとも1つのボス面と、前記ボス面と前記切刃との間に設けられたブレーカ溝と、前記切刃に沿って該切刃から内方に向かって延びるランド面と、が備えられ、前記多角形面の少なくとも1つのコーナ部では、コーナ切刃におけるランド面の幅L1よりも前記コーナ切刃からそれぞれ延びる一対の直線切刃におけるランド面の幅L2が大きく設定され、且つ前記コーナ切刃におけるコーナ先端と前記ボス面との距離L3よりも前記直線切刃と前記ボス面との距離L4が小さく設定されていることを特徴とするスローアウェイチップである。
本発明のスローアウェイチップによれば、切削抵抗や仕上げ面の表面粗さへの影響が大きいコーナ切刃の切れ味を損なうことなく、比較的負荷の高い直線切刃の刃先強度を高めることができる。
ランド面の幅を大きくした直線切刃では、コーナ切刃にくらべ切屑厚みが大きくなるとともにカール半径が小さくなるため、ボス面が切屑の直撃を受けることなく前記直線切刃に近接した位置に配置可能となる。したがって、該スローアウェイチップは、工具本体へ装着されたとき、工具本体側の直線切刃に近接したボス面で支持されるため着座性に優れる。特に直線切刃が切削を受け持つ粗加工において、ガタ付くことがなく前記直線切刃が欠損することを防止することができる。
また、上述のとおり、ボス面に、切屑の直撃による損傷が及びにくいことから、対向する多角形面の一方の面を使用した後、この一方の面を工具本体側に着座させ他方の面を使用する際において、優れた着座性を維持することができる。しかも、切削抵抗の増大及び切屑処理性の悪化といった切削性能への悪影響も生じない。
以上のとおり、ボス面に切屑が直撃することなく、直線切刃に近接した位置にボス面を配置することができるので、切刃及びランド面をボス面と同一高さとしなくても優れた着座性を実現でき、ランド面の形状面の制約も少なくなるため、切削性能が悪化するおそれがない。
【0006】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の発明において、前記コーナ切刃と前記直線切刃との境界部には、切刃に沿う方向で所定の長さを有する変移部が形成され、該変移部のランド面の幅は、前記コーナ切刃側の端部における幅L1から前記直線切刃側の端部における幅L2へ連続的に変化していることを特徴とする。
このようにコーナ切刃と直線切刃との境界部に、切刃に沿う方向で所定の長さを有する変移部を設けた場合、前記境界部におけるランド面の幅の変化が緩やかになるため、切刃の損傷が生じやすくなることを防止する。
【発明の効果】
【0007】
本発明のスローアウェイチップによれば、切削抵抗や仕上げ面の表面粗さへの影響が大きいコーナ切刃の切れ味を損なうことなく、比較的負荷の高い直線切刃の刃先強度を高めることができる。
ランド面の幅を大きくした直線切刃では、コーナ切刃にくらべ切屑厚みが大きくなるとともにカール半径が小さくなるため、ボス面が切屑の直撃を受けることなく前記直線切刃に近接した位置に配置可能となる。したがって、該スローアウェイチップは、工具本体へ装着されたとき、工具本体側の直線切刃に近接したボス面で支持されるため着座性に優れる。特に直線切刃が切削を受け持つ粗加工において、ガタ付くことがなく前記直線切刃が欠損することを防止することができる。
また、上述のとおり、ボス面に、切屑の直撃による損傷が及びにくいことから、対向する多角形面の一方の面を使用した後、この一方の面を工具本体側に着座させ他方の面を使用する際において、優れた着座性を維持することができる。しかも、切削抵抗の増大及び切屑処理性の悪化といった切削性能への悪影響も生じない。
以上のとおり、ボス面に切屑が直撃することなく、直線切刃に近接した位置にボス面を配置することができるので、切刃及びランド面をボス面と同一高さとしなくても優れた着座性を実現でき、ランド面の形状面の制約も少なく、切削性能を悪化させないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下に、本発明の第1実施形態に係るスローアウェイチップついて、図1及び図2を参照しながら説明する。
図1は本スローアウェイチップの平面図である。図2は本スローアウェイチップの要部拡大平面図である。
図1及び図2に図示するように、本スローアウェイチップ1は、略菱形板状をなし、その対向する菱形面の対角線上、一対の80°コーナ部には、平面視円弧状をなすコーナ切刃2と、このコーナ切刃2からそれぞれ延びる一対の直線切刃3と、を備えた切刃が形成され、この切刃に連なる一対の菱形面及び該菱形面に略直交する周面には、すくい面及び逃げ面がそれぞれ形成されている。
菱形面の中央部にはほぼ平坦なボス面が設けられ、このボス面5と切刃の間には該切刃に沿って全周にわたってブレーカ溝6が設けられている。
ボス面5の中央部には、本スローアウェイチップを工具本体に装着するための略円筒状をなす取付け孔10が厚さ方向に貫通して形成されている。
スローアウェイチップ1の形状は、略菱形板状に限定されず略多角形板状であればよい。
【0009】
図2に図示するように、切刃には、該切刃から内側に向かって延びる平坦なランド面2a、3aが形成されている。ランド面2a、3aは内側に向かうにつれ下方に向かって傾斜するポジランド面又は上下面に平行に延びるネガランド面から適宜選択可能であり、本実施形態では6°のポジランド面となっている。さらに、直線切刃におけるランド面の幅L2は、コーナ切刃におけるランド面の幅L1よりも大きくなるように形成されている。
コーナ切刃2と直線切刃3との境界部には変移部4が設けられている。この変移部におけるランド面4aは、直線切刃及びコーナ切刃におけるランド面2a、3aと同じくポジランド面とされ、その幅は、コーナ切刃側端部における幅L1から直線切刃側端部における幅L2へ連続的に変化し、さらに切刃に沿う方向では、所定の長さを有するように形成されている。
【0010】
平面視において、ボス面5の輪郭形状は、4つのコーナ部の2等分線Bを基準としてほぼ対称形状とされ、直線切刃3では、該直線切刃3に沿ってほぼ平行で、前記変移部4に面する領域では、コーナ切刃2に近づくにつれ直線切刃3に対して漸次離間するように傾斜し、コーナ切刃2では、該コーナ切刃2に向かって突出するように形成されている。直線切刃とボス面との距離L4は、コーナ切刃2と前記2等分線Bが交差するコーナ先端Cと該コーナ切刃2に向かって突出するボス面5との距離L3よりも小さくなるように設定されている。なお、ボス面5は、全てのランド面2a、3a、4aのうち最も高位にあるものに対して等位又は高位にあり、該スローアウェイチップ1を図示しない工具本体に装着する際には、必ず前記工具本体に接地する着座面となる。
【0011】
以上の構成を有するスローアウェイチップ1によれば、切削抵抗や仕上げ面の表面粗さへの影響が大きいコーナ切刃2では、ランド面の幅L1が比較的小さく設定されているので、切れ味を損なうことなく、比較的負荷の高い直線切刃3では、ランド面の幅L2が比較的大きく設定されているので、刃先強度を高めることができる。
一方、ランド面の幅L2が比較的大きく設定された直線切刃3では、コーナ切刃2にくらべ切屑厚みが大きくなるとともにカール径が小さくなるため、ボス面5は、切屑の直撃を受けることなく、直線切刃3に近接した位置に配置可能となる。したがって、既述のとおり、直線切刃とボス面との距離L4は、コーナ先端とボス面との距離L3よりも小さくなるように設定することができる。このような構成によれば、該スローアウェイチップ1は、工具本体に装着された際、工具本体側の直線切刃3に近接したボス面5で支持されるため着座性に優れる。特に直線切刃3が切削を受け持つ粗加工において、ガタ付くことがないため該直線切刃3がチッピングや欠損することを防止することができる。また、ボス面5に、切屑の直撃による損傷が及ばないようにしたことから、一方の菱形面を使用した後、この一方の菱形面を工具本体側に着座させ他方の菱形面を使用する際において、優れた着座性を維持することができる。しかも、切削抵抗の増大及び切屑処理性の悪化といった切削性能への悪影響も生じない。
【0012】
以下に、ランド面の幅と切屑厚み及び切屑のカール径との関係について、図3〜図5に示す実施例に基づいて説明する。図3は、本スローアウェイチップと同じ6°のポジランド面を備えたスローアウェイチップを用いて、切削速度Vc=250m/min、切込みap=2mm、3mm、送りf=0.15mm/rev〜0.4mm/revの切削条件で機械構造用炭素鋼S45Cを外周旋削したときの切屑形状を示す。また、図4の(a)は、切込みap=3mm、送りf=0.4mm/revの切削条件における切屑形状及び切屑のカール径を示す。なお、図3の切屑形状の下に記載した数値は切屑厚みの実測値である。
図3からわかるように、ランド面の幅が0.2mmから0.3mmに増加すると、全切削条件において切屑厚みが大きくなる。また、ランド面の幅が大きくなるのにともない切屑のカール径は、図4の(a)に示すように小さくなる。ランド面の幅の変化にともなう切屑のカール径の変化については、一部の切削条件のみを示しているが、その他の切削条件においても、ランド面の幅が大きくなるのにともない切屑のカール径が小さくなることが確認できた。さらに、切屑のカール径が小さくなる割合は、ランド面の幅が大きくなる割合の逆数(0.2mm/0.3mm)に概ね一致していた。
【0013】
また、ランド面の幅を0.3mmに固定して、ポジランド面とネガランド面との間で、切屑厚み及び切屑のカール径を比較した結果を図5及び図4の(b)に示す。図5は、6°のポジランド面を備えたスローアウェイチップとネガランド面を備えたスローアウェイチップを用いて、切削速度Vc=250m/min、切込みap=2mm、3mm、送りf=0.15mm/rev〜0.4mm/revの切削条件で機械構造用炭素鋼S45Cを外周旋削したときの切屑形状を示す。また、図4の(b)は、切込みap=3mm、送りf=0.4mm/revの切削条件における切屑形状及び切屑のカール径を示す。なお、図5の切屑形状の下に記載した数値は切屑厚みの実測値である。
図3からわかるように、ランド面が6°のポジランド面からネガランド面になると、全切削条件において切屑厚みが大きくなる。また、ポジランド面からネガランド面に変化するにともない切屑のカール径は、図4の(b)に示すように小さくなる。この切屑のカール径の変化については、一部の切削条件のみを示しているが、その他の切削条件においても、ポジランド面からネガランド面に変化するのにともない切屑のカール径が小さくなり、その小さくなる割合は、70%程度(60%〜80%の範囲)であった。
【0014】
以上の実施例から、本スローアウェイチップ1において、直線切刃3から発生する切屑のカール径がコーナ切刃2から発生する切屑のカール径に対して小さくなる割合は、前記直線切刃におけるランド面の幅L2がコーナ切刃におけるランド面の幅L1に対して大きくなる割合の逆数L1/L2にほぼ一致することがわかった。そのため、前記直線切刃とボス面との距離L4は、L3×L1/L2≦L4<3.0mm(L3:コーナ先端とボス面との距離)の関係を満たしていれば、コーナ切刃2から発生する切屑が該コーナ切刃2に面するボス面に直撃しないように、コーナ先端とボス面との距離L3が設定されることを前提条件として、直線切刃3から発生する切屑が該直線切刃に面するボス面5に直撃することが回避される。前記前提条件となるコーナ先端とボス面との距離L3は、0.5mm≦L3≦3.0mmの関係を満たすことが好ましい。これは、前記距離L3が0.5mm以上であれば、コーナ切刃2に面するボス面5が切屑の直撃を受けないので裏面使用時の着座性に優れ、切削抵抗の増大及び切屑処理性の悪化といった切削性能上の問題を生じることがないからであり、前記距離L3が3.0mm以下であれば、コーナ切刃2における着座性が悪化することが防止されるからである。
直線切刃とボス面との距離L4は、既述の実施例から得られた知見に基づいて、前記前提条件であるコーナ先端とボス面との距離L3と、ランド面の幅の大きくなる割合の逆数であるL1/L2とを掛け合わせた値以上であれば、直線切刃3から発生する切屑が該直線切刃に面するボス面5に直撃することが回避される。さらに、本スローアウェイチップ1の所期の目的である優れた着座性を実現するため、直線切刃とボス面との距離L4は、3.0mm未満に設定されることが望ましい。
【0015】
既述の実施例によれば、直線切刃におけるランド面3aがネガランド面の場合、該直線切刃とボス面との距離L4は、L3×L1/L2×0.7≦L4<3.0mm(L3:コーナ先端とボス面との距離)の関係を満たしていれば、コーナ切刃2から発生する切屑が該コーナ切刃2に面するボス面に直撃しないように、コーナ先端とボス面との距離L3が設定されることを前提条件として、直線切刃3から発生する切屑が該直線切刃に面するボス面5に直撃することが回避される。前記前提条件となるコーナ先端とボス面との距離L3は、0.5mm≦L3≦3.0mmの関係を満たすことが好ましい。この理由は既述のとおりである。
直線切刃とボス面との距離L4は、既述の実施例から得られた知見に基づいて、前記前提条件であるコーナ先端とボス面との距離L3と、ランド面の幅の大きくなる割合の逆数であるL1/L2の70%とを掛け合わせた値以上であれば、直線切刃3から発生する切屑が該直線切刃に面するボス面5に直撃することが回避される。さらに、本スローアウェイチップ1の所期の目的である優れた着座性を実現するため、直線切刃とボス面との距離L4は、3.0mm未満に設定されることが望ましい。
【0016】
このように、本スローアウェイチップ1によれば、ランド面の幅L2が比較的大きく設定された直線切刃3では、コーナ切刃2にくらべ切屑厚みが大きくなるとともに切屑のカール径が小さくなるため、ボス面5は、切屑の直撃を受けることなく、直線切刃3に近接した位置に配置可能となる。したがって、直線切刃とボス面との距離L4は、コーナ先端とボス面との距離L3よりも小さくなるように設定することができる。このような構成によれば、該スローアウェイチップ1を工具本体に装着した際、工具本体側の直線切刃3に近接したボス面5で支持されるため優れた着座性を有する。特に直線切刃3が切削を受け持つ粗加工において、ガタ付くことがないため該直線切刃3がチッピングや欠損することを防止することができる。また、ボス面5に、切屑の直撃による損傷が及ばないようにしたことから、対向する菱形面の双方を使用する本スローアウェイチップでは、一方の菱形面を使用した後、この一方の菱形面を工具本体側に着座させ他方の菱形面を使用する際において、優れた着座性を維持することができる。さらに、切屑の直撃に起因する切削抵抗の増大及び切屑処理性の悪化といった切削性能への悪影響も生じない。しかも、コーナ切刃2にくらべ高い負荷がかかる直線切刃3の刃先強度も高められ、チッピングや欠損といった損傷を防止し切刃寿命の延長がはかられる。
【0017】
さらに、本スローアウェイチップ1において、コーナ切刃におけるランド面の幅L1が、0.05mm≦L1≦0.50mmの関係を満たすことが好ましい。これは、コーナ切刃におけるランド面の幅L1が0.05mm未満では刃先の強度不足によりチッピングや欠損が生じやすく、前記幅L1が0.50mmを超えるとブレーカ溝6内に付与されたすくい角の影響が小さくなり、切削抵抗を低減する効果が小さくなるからである。
【0018】
さらに、直線切刃におけるランド面の幅L2が、L1+0.05mm≦L2≦L1+0.30mmの関係を満たすことが好ましい。これは、直線切刃におけるランド面の幅L2がコーナ切刃におけるランド面の幅L1に0.05mmを加えた幅より大きければ、該直線切刃から発生する切屑のカール径を小さくすることができ、該直線切刃にボス面5を近接させることができ、直線切刃におけるランド面の幅L2がコーナ切刃におけるランド面の幅L1に0.30mmを加えた幅より大きくなると切削抵抗が大きくなり、びびり、加工精度の悪化等の問題を生じるおそれがあるからである。
【0019】
さらに、コーナ切刃2と直線切刃3との境界部には、切刃に沿う方向で0.5mm以上の長さにわたって変移部4が形成され、該変移部のランド面4aの幅は、コーナ切刃側端部における幅L1から直線切刃側端部における幅L2へ連続的に変化していることが好ましい。これは、コーナ切刃2と直線切刃3との境界部において、ランド面4aの幅が急激に変化して、切刃の損傷が生じやすくなることを防止するためである。
【0020】
以上のとおり、本スローアウェイチップ1では、ボス面5に切屑が直撃することなく、直線切刃3に近接した位置に配置することができるので、優れた着座性を実現するうえに、切刃及びランド面2a、3a、4aをボス面5と同一高さにする、あるいはネガランドに限定するといったことがないため、切削性能が悪化することを防止することができる。
【0021】
本発明に係るスローアウェイチップにおいて、平面視におけるボス面形状は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。例えば、図6に図示するように、ボス面5の輪郭形状の一部が直線切刃3に近接していればよい。この場合、着座性に配慮して、各直線切刃3において、該直線切刃3方向に離間して少なくとも2箇所が近接していることが好ましい。前記2箇所が直線切刃3の中間点を挟んで両側に間隔をおいて振り分けられていることがさらに好ましい。
あるいは、複数のボス面5を別個に設けてもよい。例えば図7に図示するように、中央部に設けられた第1ボス面5aと、この第1ボス面5aから独立離間した島状をなし直線切刃3に近接した位置に設けられた第2ボス面5bとから構成されるものであってもよい。この場合にも、前記第2ボス面5bは、各直線切刃3において、該直線切刃3方向に離間して少なくとも2つ設けられるのが好ましい。少なくとも2つの第2ボス面5bが直線切刃3の中間点を挟んで両側に間隔をおいて振り分けられていることがさらに好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの平面図である。
【図2】同スローアウェイチップの要部拡大平面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの実施例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの実施例を示す図である。
【図5】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの実施例を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの変形例を示す平面図である。
【図7】本発明の実施形態に係るスローアウェイチップの他の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【0023】
1 スローアウェイチップ
2 コーナ切刃
2a コーナ切刃におけるランド面
3 直線切刃
3a 直線切刃におけるランド面
4 変移部
4a 変移部におけるランド面
5 ボス面
6 ブレーカ溝
B コーナ部の2等分線
C コーナ先端
L1 コーナにおけるランド面の幅
L2 直線切刃におけるランド面の幅
L3 コーナ先端とボス面との距離
L4 直線切刃とボス面との距離
【出願人】 【識別番号】000221144
【氏名又は名称】株式会社タンガロイ
【出願日】 平成18年6月21日(2006.6.21)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−837(P2008−837A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−171341(P2006−171341)