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【発明の名称】 旋削工具
【発明者】 【氏名】吉葉 大助

【要約】 【課題】鋳物からなる被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止しかつ表面粗さが悪化することを防止する旋削工具を提供することを目的とする。

【構成】旋削工具1の先端部上面に備えられた切刃は、該旋削工具1の送り方向fに略平行に延びる副切刃23aと、この副切刃23aに交差しかつ前記送り方向fに交差する横切刃23bとを備え、横切刃23bの切込み角βを0°よりも大きくかつ45°以下の範囲に設定し、横切刃23bに連なるすくい面21のうち該横切刃23bの稜線の近傍領域には、刃先に向かうにつれすくい面21よりも切削方向K後方側に傾斜しかつ横切刃23b方向でみたすくい角α1が−20°〜−75°の範囲に設定された面取部24を設け、副切刃23aの稜線を前記送り方向fに略直交する方向で横切刃23bの最先端と等しいかまたは先端側にわずかに突出させた。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
略丸棒状または略角棒状をなす工具本体の先端部上面に切刃を備えた旋削工具において、
前記切刃は、該旋削工具の送り方向に略平行な方向に延びる副切刃と、
この副切刃に交差しかつ前記送り方向に交差する横切刃と、を備え、
前記横切刃の切込み角を、0°よりも大きくかつ45°以下の範囲に設定し、
前記横切刃に連なるすくい面のうち該横切刃の稜線の近傍領域には、刃先に向かうにつれ前記すくい面よりも切削方向後方側に傾斜しかつ前記横切刃方向でみたすくい角が−20°〜−75°の範囲に設定された面取部、
もしくは、刃先に向かうにつれ前記すくい面よりも切削方向後方側に傾斜しかつ先端側に向かって凸の曲面で形成された面取部を設け、
前記副切刃の稜線を前記送り方向に略直交する方向で前記横切刃の最先端と等しいかまたは先端側にわずかに突出させたことを特徴とする旋削工具。
【請求項2】
前記副切刃の稜線を、直線状または該稜線に沿って外側に向かって凸の円弧状とし、かつ、該稜線に沿う方向の長さを該旋削工具の送りよりも大きく設定したことを特徴とする請求項1記載の旋削工具。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、旋削工具に関し、特に、鋳物からなる被加工物の表面に開口した鋳巣を補修する旋削工具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋳物の平面に形成された鋳巣を補修する補修装置として、特開2004−202562号公報に記載された補修装置がある。この補修装置は、鋳物の平面に形成された鋳巣をフライスカッタ30に取り付けた補修工具で補修する補修装置であって、軸線回りに回転及び軸直角方向に移動する円柱状のフライスカッタ30と、薄い矩形板状で側面12、端面11及び下面22を持ち、端面視で側面12と直角な平面に対して45から80度を成すすくい面13及び平面視で側面12に対して5から10度を成す横切れ面17が側面12に形成され、すくい面13が回転方向前方で、横切れ面17が移動方向前方となるようにフライスカッタ30に取り付けられた、少なくとも1つの補修工具10と、から成る。この補修装置において、フライスカッタ30を回転させつつ移動させると、回転移動するすくい面13及び移動する横切れ面17が鋳巣の周辺の材料を塑性流動させるというものである(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2004−202562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に記載された補修装置では、補修工具10のすくい面13は、材料を該補修工具の回転方向に塑性流動させる拘束面として機能し、側面に対して45°から10°をなすため、塑性流動に際して前記すくい面および鋳物の平面に過大な摩擦力が作用し鋳物の平面のうねりやむしれ等が大きくあらわれ、表面粗さが悪化するおそれがあった。
【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、鋳物からなる被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止しかつ表面粗さが悪化することを防止する旋削工具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、略丸棒状または略角棒状をなす工具本体の先端部上面に切刃を備えた旋削工具において、前記切刃は、該旋削工具の送り方向に略平行な方向に延びる副切刃と、この副切刃に交差しかつ前記送り方向に交差する横切刃と、を備え、前記横切刃の切込み角を、0°よりも大きくかつ45°以下の範囲に設定し、前記横切刃に連なるすくい面のうち該横切刃の稜線の近傍領域には、刃先に向かうにつれ前記すくい面よりも切削方向後方側に傾斜しかつ前記横切刃方向でみたすくい角が−20°〜−75°の範囲に設定された面取部、もしくは、刃先に向かうにつれ前記すくい面よりも切削方向後方側に傾斜しかつ先端側に向かって凸の曲面で形成された面取部を設け、前記副切刃の稜線を前記送り方向に略直交する方向で前記横切刃の最先端と等しいかまたは先端側にわずかに突出させたことを特徴とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1において、前記副切刃の稜線を、直線状または該稜線に沿って外側に向かって凸の円弧状とし、かつ、該稜線に沿う方向の長さを該旋削工具の送りよりも大きく設定したことを特徴とする。
【0007】
前記請求項1記載の発明によれば、横切刃における面取部の前記横切刃方向でみたすくい角を−20°〜−75°の範囲に設定するか、または、横切刃における面取部を先端側に向かって凸の曲面で形成したことにより、大きな負のすくい角が付与された横切刃と被加工物との接触部においては、大きい摩擦力を含む切削抵抗の発生にともなって高温、高圧となり被加工物の表面からある程度の深さにわたって塑性流動層が形成されるため、該塑性流動層が被加工物の表面に開口した鋳巣の開口部を塞ぎ補修する。面取部24のすくい角を−20°より正側にした場合、充分に大きい摩擦力を含む切削抵抗が発生しないため塑性流動層を形成することができないおそれがあり、前記すくい角を−75°より負側にした場合、過大な切削抵抗が作用し前記接触部が過度の高温、高圧となるため横切刃の切刃摩耗を早め工具寿命が短くなるおそれがある。
横切刃と被加工物との接触部では、前述のとおり大きい摩擦力を含む切削抵抗、および、その切削抵抗にともなう高温、高圧のもとで切屑の凝着が発生するため、塑性流動層の表面にうねりやむしれが発生し表面粗さが悪化するが、該旋削工具の送り方向で横切刃の後方側に連なる副切刃の稜線を、前記送り方向に略直交する方向で横切刃の最先端と等しいかまたは先端側にわずかに突出させたことから、該副切刃が横切刃に続いて塑性流動層と接触することにより前記うねりやむしれを除去するため、被加工物の表面を平滑化し表面粗さの悪化を防止する。したがって、被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止し、かつ、表面粗さが悪化することを防止することができる。
【0008】
横切刃の切込み角は、塑性流動層の深さに影響を及ぼし、45°を超える場合には塑性流動層を充分な深さにわたって形成することができない。そのため、塑性流動層が副切刃によって除去されてしまい、一旦塞がれた鋳巣が再び被加工物の表面に開口してしまうおそれがある。横切刃の切込み角を45°以下に設定することによって、塑性流動層を充分な深さにわたって形成することができ鋳巣の補修が確実に行える。
【0009】
さらに、横切刃から生成する切屑は、面取部から続くすくい面側へ流れた後、前記すくい面の切削方向前方側に確保された大きな空間へ排出されるため、切屑詰まりのない優れた切屑処理性能が実現する。
【0010】
請求項2記載の発明によれば、前記副切刃の稜線を、直線状または該稜線に沿って外側に向かって凸の円弧状とし、かつ、前記稜線に沿う方向の長さを該旋削工具の送りよりも大きく設定したことから、前記横切刃によって形成した塑性流動層の表面の表面粗さをきわめて良好にする。また、前記送り方向に略直交する方向で前記横切刃の最先端と等しいかまたはわずかに先端側に位置する副切刃を一体的に設けたことから、1つの切刃により鋳巣の補修、加工面のうねり、むしれおよび表面粗さの改善を行うことができ、効率的な加工が可能となる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止しかつ表面粗さが悪化することを防止するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に、本発明の旋削工具の一実施形態に係るバイトについて、図1および図2を参照しながら説明する。図1は本バイトの切削状態を示す平面図である。図2は図1におけるB矢視拡大図である。
【0013】
図1に図示するように鋼等からなる工具本体2の先端部上面には、該工具本体2の先端面および一側面から突出する切刃23を備えた、超硬合金、サーメット、セラミックス、ダイヤモンドまたは窒化硼素を含有する超高圧焼結体等の硬質材料からなる切刃部材20が固着されている。切刃部材20は、ろう付け、溶接等の接合方法により固着されている。なお、本実施形態のバイト1を、切刃部材20に代えてスローアウェイチップを工具本体2に備えた固定手段により着脱可能に装着する態様としてもかまわない。
切刃部材20の上面にはすくい面21が形成され、該すくい面21と交差する側面には逃げ面22が形成され、これらすくい面21と逃げ面22とが交差する辺稜部に切刃23が形成されている。切刃23は、該バイト1の送りf方向に略平行な方向に延びる副切刃23aと、この副切刃23aの前記送りf方向前方側に連なる横切刃23bと、を備えている。
【0014】
横切刃23bは、その稜線と該バイト1の軸線CLに直交する平面とのなす角度、いわゆる切込み角βが0°を超えかつ45°以下の範囲に設定されている。さらに、横切刃23bに連なるすくい面21のうち該横切刃23bの稜線の近傍領域には、面取部24が設けられている。この面取部24は、刃先に向かうにつれすくい面21よりも切削方向S後方側に傾斜し、図2に図示するように横切刃23b方向でみたとき、切削方向Sの法線とのなす角度で定義されるすくい角α1が−20°〜−75°の範囲に設定されている。このすくい角α1は、刃先に向かうにつれ面取部24のすくい面が切削方向S後方側に傾斜するものを負と定義する。
副切刃23aは、その稜線が直線状とされ、該バイト1の送りf方向に略直交する方向で横切刃23bの最先端と等しいかまたは先端側にわずかに突出するように形成されている。
第2の横切刃23cは、その稜線が直線状とされ、横切刃23bよりも切込み角が大きくなるように形成されていて、前記横切刃23bより大きい切込みがかかったときに切削を担うものである。
副切刃23aおよび第2の横切刃23cの各稜線には、チッピングや欠損を防止すること、および、所望の加工面の表面粗さを得ることに配慮して、被加工物の材質や切削条件に適応する形状のホーニングが設けられてもかまわない。
【0015】
以上の構成を備えたバイト1において、切刃部材20がダイヤモンドを含有する超高圧焼結体で製作されたものを用いて、鋳造アルミニウム合金AC2C−T6(JIS H5202)を旋削加工したときの試験結果について以下に説明する。切削条件は、切削速度Vc=1500m/min、切込みap=0.4mm、送り0.2mm/r、乾式切削とした。該バイト1の横切刃23bにおける面取部のすくい角α1および切込み角βを多種変化させたときの鋳巣の補修状況を表1に示す。図3は、表1中※1、※2で示した試験結果における実際の被加工物の表面状態および断面曲線を示す。
表1および図3からわかるように面取部におけるすくい角α1を−20°〜−75°の範囲に設定し、かつ、横切刃の切込み角βを1°〜45°の範囲に設定した場合、被加工物の表面に鋳巣が開口することなく表面粗さも非常に良好であった。一方、面取部のない比較工具ならびに面取部のすくい角および横切刃の切込み角が本発明外の旋削工具では、鋳巣が開口する結果となった。これは本実施形態に係るバイト1によれば、副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去されても鋳巣が表面に開口しない程度に塑性流動層が充分な深さにわたって形成されるためである。
面取部のすくい角α1を−20°よりも正側に設定した場合、充分に大きい摩擦力を含む切削抵抗が発生しないため塑性流動層が形成されずに鋳巣を補修できないか、あるいは、塑性流動層が充分な深さにわたって形成されずに副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去された後、鋳巣が表面に開口してしまうため、被加工物の表面に鋳巣が開口し補修することができなかった。また、面取部のすくい角α1を−75°よりも負側に設定した場合、過大な切削抵抗が作用するとともに横切刃23bと被加工物との接触部が過度の高温、高圧となるため横切刃23bの切刃摩耗を早め工具寿命が短くなる問題があった。
横切刃の切込み角βを45°よりも大きくした場合、塑性流動層が形成されずに鋳巣を補修できないか、あるいは、塑性流動層が充分な深さにわたって形成されないため、副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去された後に鋳巣が表面に開口してしまった。また、横切刃の切込み角βを0°よりも大きくしなければ、該横切刃23bにおける切込みが0になるため、塑性流動層が形成されず鋳巣を補修することができなかった。
図2に図示するように面取部24は、該面取部24に直交する方向からみて、横切刃23bの稜線に直角方向の幅Wを0.03mm以上とすれば、該面取部24と被加工物との接触部の面積が充分確保され、鋳巣の補修が確実なものとなる。しかし、前記幅Wが大きくなると切削抵抗の増大や切屑排出性能の悪化を招くおそれがあるので、3mm以下、特に2mm以下とするのが望ましい。
【0016】
【表1】


【0017】
被加工物が鋳鉄または鋳鋼等の鋳物からなる場合には、切刃寿命の点から切刃部材20の材質を超硬合金、サーメット、セラミックスまたは立方晶窒化硼素を含有した超高圧焼結体のいずれかとするのが望ましい。なお、切刃部材20を超硬合金、サーメット、セラミックスのいずれかとする場合には、チップ本体10と切刃部材20とを一体形成するのが製作容易性および経済性の点で好ましい。
【0018】
さらに、面取部24から続くすくい面21が前記面取部24に対して切削方向S後方側に傾けられていることから、すくい面21の切削方向S前方側には大きな空間が確保されることから、前記面取部24と接触する切屑は、前記面取部24から続くすくい面21側へ流れた後、前記空間へ排出されるため、切屑詰まりのない優れた切屑処理性能を実現する。前記すくい面21と切削方向Sの法線とのなす角度で定義されるすくい角α2を−15°より負側にするとすくい面21の切削方向S前方側に切屑を排出する空間を充分確保できないため切屑詰まりが生じやすく、前記すくい角α2を45°より正側にするとすくい面21と逃げ面22とのなす角度が小さくなるため、横切刃23bの刃先強度が低下しチッピングや欠損を生じるおそれがある。したがって、すくい面のすくい角α2は−15°〜+45°の範囲に設定されるのが望ましい。
【0019】
本バイト1において、副切刃23bの稜線を、直線状または該稜線に沿って外側に向かって凸の円弧状とし、かつ、該稜線に沿う方向の長さを該バイト1の送りfよりも大きく設定することが望ましい。その場合には、前記副切刃23aが横切刃23bによって形成された塑性流動層の表面を切削し平滑化するため、被加工物の表面粗さが良好となる。
なお、以上に説明した旋削工具は、被加工物の中心軸線に平行な方向に送られて該被加工物の外周面を旋削するものであるが、該被加工物の端面を旋削する際には、旋削工具は、前記中心軸線に対して直交する方向に送られることになる。この場合においても副切刃は該旋削工具の送り方向と平行な方向に延び、横切刃は前記送り方向と斜交し、その切込み角が0°よりも大きくかつ45°以下の範囲に設定される。
【0020】
面取部24の他の実施形態について図4を参照しながら以下に説明する。図4において先の実施形態と同一の構成は、同一符号を付し説明を省略する。
図4の(a)〜(c)は、図2に対応する図であり、本発明の他の実施形態における面取部を示す図である。これらの図に図示するように本実施形態では、面取部24が先端側に向かって凸の曲面で形成されている。図4の(a)に図示した面取部24は、すくい面21および逃げ面22の双方を接線状になめらかにつないだ断面円弧状をなすものである。図4の(b)に図示した面取部24は、すくい角α1が−20°〜−75°の範囲に設定された弦をもち、すくい面21および逃げ面22に切り取られた断面円弧状をなすものである。図4の(c)に図示した面取部24は、逃げ面22に接線状に滑らかにつながる1つの断面円弧と、この円弧よりも曲率半径が大きくかつすくい面21に切り取られる他の断面円弧とを連続的に組み合わせた断面曲線状をなすものである。該曲線において、すくい面21と逃げ面22との各接続端部を結んだ直線と、切削方向Sの法線とのなす角度は−20°〜−75°の範囲に設定されている。このように面取部24は、その断面形状が単一の円弧、複数の円弧、または、1以上の円弧と1以上の直線とからなる曲面状であってもかまわない。さらに、図4の(a)〜(c)において、面取部を構成する断面円弧の曲率半径を0.05mm以上に設定し、面取部24のすくい面21側端部から逃げ面22側端部までの幅Wを0.03mm以上とすれば、該面取部24と被加工物との接触部の面積が充分確保され、鋳巣の補修が確実なものとなる。
【0021】
本発明の旋削工具は、前記実施形態に開示された外周旋削加工に用いられる旋削工具に限定されるものではなく、例えば加工穴をくり広げるのに用いられる中ぐり工具にも適用可能である。また前記実施形態に開示した構成要素に限定されるものではなく、例えば開示した構成要素のいくつかを削除したり、実施形態ごとに開示された複数の構成要素を組合せたりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施形態に係るバイトの平面図である。
【図2】図1における面取部のA矢視拡大図である。
【図3】本発明の実施形態に係るバイトおよび比較工具を用いて加工した被加工物の加工表面における鋳巣の補修状況および断面曲線を示す。
【図4】(a)〜(c)は、図2に対応する図であり、面取部の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【0023】
1 バイト(旋削工具)
2 工具本体
20 切刃部材
21 すくい面
22 逃げ面
23a 副切刃
23b 横切刃
23c 第2の横切刃
24 面取部
α1 面取部のすくい角
α2 横切刃におけるすくい角
β 横切刃の切込み角
S 切削方向
【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7月21日(2006.7.21)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−23657(P2008−23657A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−199002(P2006−199002)