JP2007175788A - スローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

【課題】旋削加工における切屑処理性の向上ならびに耐熱亀裂性の向上をはかったスローアウェイチップを提供する。
【解決手段】多角形板状をなし、すくい面１１と逃げ面４ａとの交差稜線に切刃６を形成し、少なくとも１つのノーズ部５に、前記すくい面１１から上方へ起立し且つ該ノーズ部５の先端Ｄに向けて突出した起立壁面２２をもつブレーカ突起２０を形成してなるスローアウェイチップ１において、少なくとも前記起立壁面２２の全周又は一部に接続するすくい面１１を、切刃６から内方に向かって延び且つポジのすくい角α１をもつ第１すくい面１２ａと、この第１すくい面１２ａに続いて内方に向かって延び且つ前記起立壁面２２に連なる第２すくい面１２ｂとにより構成し、前記第２すくい面１２ｂのすくい角α２を前記第１すくい面１２ａのすくい角α１よりも大きくし、且つ、前記すくい角α１に対して３０°を超えない大きさとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、スローアウェイチップに関し、特に、切屑処理性を改善するとともに、耐熱亀裂性の改善をはかったスローアウェイチップに関する。

従来、この種の従来スローアウェイチップとしては、例えば図６に示すものがある。この図に示すスローアウェイチップ１は、多角形板状をなし、そのすくい面上には、中央ボス面４を残存させるようにしてランド２および全周ブレーカ溝３が形成され、しかもそのノーズ部分５の二等分線方向のブレーカ溝内には、ブレーカ突起７が形成されるようにしたものである。そして、前記ブレーカ突起７は、そのノーズ部分５側には、ランド２に続く下りの傾斜面８に対して段状に凹んだ上面視で略半円状を呈する少なくとも１つの凹部６が形成されるようにしたことを特徴とするものである（例えば、特許文献１参照）。

他の従来スローアウェイチップとしては、例えば図７に示すものがある。この図に示すスローアウェイチップは、切刃稜６に沿って形成される幅狭のランド２を介してチップブレーカ３が備えられるようにしたスローアウェイチップ１であり、前記ランド２は、コーナ半径部分では、２段の角度θ１、θ２で変化するポジランド４ａ、４ｂが形成され、しかもこのポジランド４ａ、４ｂからネガランド５が形成され、しかもこのポジランド４ａ、４ｂからネガランド５へ移行する部分では、角度および幅が順次ネガランド５の角度および幅に近づくように変化しているものである（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−２９４９１１号公報 実開平４−１７００４号公報

特許文献１に記載のスローアウェイチップ１においては、凹部６が切屑接触面積を小さくし熱の発生を少なくする効果がある。しかしながら、凹部６をノーズ部分５の切刃にわたって該切刃に接近させてしまうと、該切刃の強度が低下してしまい欠損が生じてしまうおそれがあった。凹部６を逆にノーズ部分５の切刃から遠ざけてしまうと、上記の効果が小さくなるほか、切屑処理性に悪影響を及ぼすおそれがあった。

また、特許文献２に記載の従来スローアウェイチップ１は、コーナ半径部分に切屑を拘束するためのブレーカ突起が設けられていないため、該コーナ半径部分から生成される切屑がうまく処理できない問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、旋削加工における切屑処理性の向上ならびに耐熱亀裂性の向上をはかったスローアウェイチップを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、多角形板状をなし、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を形成し、その少なくとも１つのノーズ部に、前記すくい面から上方へ起立し且つ該ノーズ部の先端に向けて突出した起立壁面をもつブレーカ突起を形成してなるスローアウェイチップにおいて、少なくとも前記起立壁面の全周又は一部に接続するすくい面を、切刃から内方に向かって延び且つポジのすくい角をもつ第１すくい面と、この第１すくい面に続いて内方に向かって延び且つ前記起立壁面に連なる第２すくい面とにより構成し、前記第２すくい面のすくい角を前記第１すくい面のすくい角よりも大きくし、且つ、前記すくい角に対して３０°を超えない大きさとしたことを特徴とするスローアウェイチップである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１すくい面の切刃直角方向の幅を、該切刃に沿う方向で前記ノーズ部の先端から離れるにしたがい漸次大きくしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記ブレーカ突起の頂面を前記ノーズ部に形成した切刃よりも高位としたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、前記ブレーカ突起の起立壁面を、立ち上がり開始位置から上方且つ内方に向かって延びる第１起立壁面と、この第１起立壁面よりも急な勾配で該第１起立壁面に連なる第２起立壁面とにより構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明は、ポジのすくい角をもつ第１すくい面と、この第１すくい面に続いてさらにすくい角の大きい第２すくい面とからなる、いわゆる２段すくい面を、少なくともブレーカ突起の全周又は一部に連なるように形成したことから、切屑接触面積を小さくして切屑を拘束しブレーカ突起に確実に衝突させるため切屑処理性を向上させる。また、切屑接触面積が減少することにより、熱の発生を小さくし切削油剤を用いた間欠切削におけるチッピングや欠損の起因となる熱亀裂の発生・進行を抑制する効果を奏する。前記間欠切削とは、連続切削において切削と冷却を繰り返す切削を意味する。

請求項２に係る発明は、前記第１すくい面の切刃直角方向の幅が、該切刃に沿う方向で前記ノーズ部の先端から離れるにしたがい漸次大きくなるようにしたので、切込みが増大するにつれ切刃の強度が高くなり、切込み境界部のチッピングや欠損を防止することができる。

請求項３に係る発明は、前記ブレーカ突起の頂面がノーズ部に形成した切刃よりも高位とされているので、上方側に流れる切屑を確実にブレーカ突起に衝突させることができる。

請求項４に係る発明は、前記ブレーカ突起の起立壁面を、立ち上がり開始位置から上方且つ内方に向かって延びる第１起立壁面と、この第１起立壁面に続いてさらに急な勾配で立ち上がる第２起立壁面とから構成したことから、前記第1起立壁面によって十分にコントロールできずに上方へ流れていく切屑を、前記第２起立壁面によってコントロールすることができるので確実に切屑処理性を向上させる。

以上に述べた発明において、スローアウェイチップが超硬合金にくらべ靭性の低いサーメット、もしくはサーメットの表面にＰＶＤコーティング膜を被覆したものからなる場合には、熱亀裂の発生・進行を抑制する効果がきわめて大きくなる。しかも、サーメットは鉄基材料からなる被削材との親和性が低く、加工面の面粗さや外観の品位を向上させる。

次に、本発明を適用した第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態であるスローアウェイチップの平面図である。図２は図１に示すスローアウェイチップの正面図である。図３は図１に示すスローアウェイチップのノーズ部の拡大平面図である。図４は図３におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。

図１及び図２において、本スローアウェイチップ１は、菱形板状をなし、すくい面が形成された上面２及び下面３の周縁に切刃６が形成され、上下面２、３間に延びる周面４が逃げ面４ａとなっている。前記切刃６は、８０°コーナのノーズ部５に設けられた円弧切刃６ａと、この円弧切刃６ａからそれぞれ延びる一対の直線切刃６ｂとからなる。逃げ面４ａは、上下面２、３に直角に交差した、逃げ角が０°の、いわゆるネガの逃げ面となっている。スローアウェイチップ１の材質は、超硬合金、サーメット、セラミック等の硬質材料又はこれら硬質材料の表面にＰＶＤ又はＣＶＤコーティング膜を被覆したものの中から選ばれる。

上下面２、３の周縁に沿って形成されたブレーカ溝１０は、切刃６に直交する断面で、該切刃６から内方且つ下方に向かって延びていてポジ（正）のすくい角をもつすくい面１１と、このすくい面１１に続いて上方へ立ち上がる起立壁面１３とを有し、中央部に形成されたボス面３０Ａにつながっている。図１に示すように、ボス面３０Ａは、上下面２、３を厚さ方向に貫通する中央部の円筒状をなす取付け穴５０の開口部５０ａの周囲を取り囲むように形成され、スローアウェイチップ１の厚さ方向で切刃６よりも０．２ｍｍ程度高位な平坦面となっており、本スローアウェイチップ１をバイト等の切削工具の工具本体に設けたチップ座（図示しない）に装着する際、前記チップ座の底面に当接する着座面として機能する。

図１及び図３に示すように、ノーズ部５の２等分線Ｂ方向のブレーカ溝１０内には、ブレーカ突起２０が形成されている。このブレーカ突起２０は、平面視、前記２等分線Ｂ方向に沿う方向で、ボス面３０Ａから間隔をあけて該ノーズ部５寄りに設けられた島状のボス面３０Ｂに連続し、該ノーズ部５の先端Ｄ（該ノーズ部５と前記２等分線Ｂとの交差部）に向かって突出していて、突出するにつれ幅が徐々に狭くなるような略三角形状を呈している。さらに、ブレーカ突起２０は、本スローアウェイチップ１の厚さ方向で前記ブレーカ溝１０に形成されたすくい面１１から起立して該ブレーカ突起２０の頂面２１に接続する起立壁面２２を有している。前記頂面２１はノーズ部５の円弧切刃６ａ及び直線切刃６ｂよりも高く、且つ、ボス面３０Ａ及び島状のボス面３０Ｂと同じ高さとなっており着座面として作用する。ノーズ部５及び該ノーズ部５に隣接した直線切刃６ｂを指向するブレーカ突起２０の起立壁面２２は、その切刃６に直交する断面の形状が、ノーズ部５の２等分線Ｂ方向で切断した断面である図４に示されるように、ブレーカ溝１０のすくい面１１から水平線Ｈに対して鋭角β１をなすように立ち上がる第１起立壁面２２ａと、この第１起立壁面よりも勾配が急で前記水平線Ｈに対して鋭角β２をなし頂面２１に接続する第２起立壁面２２ｂとから構成されている。前記第１起立壁面２２ａと前記第２起立壁面２２ｂとの交差稜線部Ｃ２は、ノーズ部５の円弧切刃６ａよりも前記厚さ方向で高位にあるのが好ましい。さらに、図３に示すように、ブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａの立ち上がり開始位置Ｃ１は、ノーズ部５の円弧切刃６ａの円弧中心よりも該ノーズ部５の先端Ｄ側に位置している。

図３及び図４において、ブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａのほぼ全周に接続するすくい面１１においては、切刃６から内方且つ下方に向かって延在する第１すくい面１２ａと、この第１すくい面１２ａに続いて内方且つ下方に向かって延在し且つ前記第１起立壁面２２ａに接続する第２すくい面１２ｂとからなる、いわゆる２段すくい面１２が形成されている。この２段すくい面１２は、図３に示すように、ノーズ部５の円弧切刃６ａ及び該ノーズ部５に近接した直線切刃６ｂから内方へ向かって延び、その第２すくい面１２ｂがブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａの周囲に隣接して該第１起立壁面２２ａの全周を取り囲むように略逆Ｕ字状を呈するように形成されている。図４の切刃６に直交する断面で示すように、水平線Ｈとすくい面とのなす角度で表されるすくい角に関して、第２すくい面１２ｂのすくい角α２は、第１すくい面１２ａのすくい角α１よりも大きく且つ前記すくい角α１に対して３０°を超えない大きさとなっている。さらに、第１すくい面１２ａは、そのすくい角α１及び切刃６直角方向の幅Ｗ１が各位置において等しくなるように形成されている。なお、ブレーカ溝１０のうち２段すくい面１２が形成されたノーズ部５を除いた直線切刃６ｂに連なるブレーカ溝１０のすくい面１２ｃは、前記第１すくい面１２ａのすくい角α１と等しいかもしくは小さいすくい角を付与された単一の傾斜面により形成されている（図示しない）。

以上の構成を有するスローアウェイチップ１は、ブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａのほぼ全周に接続するすくい面を、すくい角α１をもつ第１すくい面１２ａと、このすくい角α１よりも大きいすくい角α２をもつ第２すくい面１２ｂとからなる２段すくい面１２としたことから、切屑接触面積を小さくして切屑を拘束しブレーカ突起２０に確実に衝突させるため切屑処理性を向上させる。第２すくい面１２ｂのすくい角α２を、第１すくい面１２ａのすくい角α１よりも大きくし、且つ前記すくい角α１に対して３０°を超えない大きさに設定したのは、切屑接触面積を小さくして切屑を拘束する作用を強めることと、切刃の刃先強度を低下させないことに配慮したものである。

また、切屑接触面積が小さくなることにより、熱の発生を小さくし切削油剤を用いた間欠切削等において、チッピングや欠損の起因となる熱亀裂の発生・進行を抑制する効果を奏する。特に、スローアウェイチップ１が耐熱亀裂性の低いサーメットもしくはサーメットの表面にＰＶＤコーティング膜を被覆したものからなる場合には、熱亀裂の発生が抑制され切刃寿命が大幅に延長する。そのうえ、サーメットからなるスローアウェイチップによって鉄基材料を切削したときの加工面は、該鉄基材料との親和性が低いことから、精度ならびに外観上の品位に優れた加工面となる。

２段すくい面１２を形成したノーズ部５の切刃６の各位置において、第１すくい面１２ａのすくい角α１及び切刃６直角方向の幅Ｗ１を等しくしたことから、切屑接触面積が均一になり、該ノーズ部５内で切込みが変動しても、優れた切屑処理性を維持することができる。前記幅Ｗ１の好ましい範囲は、０．０５ｍｍ以上且つ０．８ｍｍ以下の範囲であり、前記すくい角α１の好ましい範囲は、０°よりも大きく且つ３０°以下の範囲である。これは、前記幅Ｗ１が０．０５ｍｍ未満になると切刃６の刃先強度が低下して欠損が生じるおそれがあり、０．８ｍｍを超えると、切屑接触面積を小さくする作用が小さくなるため、所期の切屑処理性が得られないおそれがあるからである。また、前記すくい角α１が０°以下になると切削抵抗が増大し加工面の精度悪化やびびりを生じるおそれがあり、３０°を超えると切刃６の刃先強度が小さくなり欠損を生じるおそれがあるからである。

さらに、ブレーカ突起２０の頂面２１をノーズ部５の円弧切刃６ａ及び直線切刃６ｂよりも高位とし、且つ、ノーズ部５の２等分線Ｂ方向において、立ち上がり開始位置Ｃ１をノーズ部５の円弧切刃６ａの円弧中心よりも該ノーズ部５の先端Ｄ側に配置したことから、主にノーズ部５内で切削する仕上げ切削において発生する、幅及び厚みが小さく塑性変形し難い切屑を、ブレーカ突起２０の起立壁面２２に強く衝突させ強制的にカールさせるため、切屑処理性がいっそう向上する。しかし、切屑詰り等を防止することに配慮して、前記距離Ｌは０．１ｍｍ以上とすべきである。逆に切込み及び送りが大きい粗切削用のスローアウェイチップに適用する場合には、ブレーカ突起２０の起立壁面２２への切屑衝突による切削抵抗の増大を抑制することに配慮して、立ち上がり開始位置Ｃ１をノーズ部５の円弧切刃６ａの円弧中心よりも該スローアウェイチップの中心側に配置するのが好ましい。しかし、起立壁面２２がノーズ部５の先端Ｄから離れすぎて切屑処理性が損われないようにするため、前記距離Ｌは２ｍｍ以下にすべきである。

さらに、ブレーカ突起２０の起立壁面２２を、第１起立壁面２２ａと、この第１起立壁面２２ａに続いて該第１起立壁面２２ａよりも勾配が急な第２起立壁面２２ｂとから構成したので、前記第１起立壁面２２ａによって十分にコントロールできずに上方へ流れていく切屑を、前記第２起立壁面２２ｂによってコントロールすることができるため切屑処理性が大幅に向上する。この効果を高め且つ確実に得ることに配慮して、前記第１起立壁面２２ａと前記第２起立壁面２２ｂとの交差稜線部Ｃ２はノーズ部５の円弧切刃６ａ及び直線切刃６ｂよりも高位となっている。

さらに、図２からわかるように、本実施形態のスローアウェイチップ１において、直線切刃６ｂの中央部分は、側面視で厚さ方向下方に向かって凹状に湾曲する傾斜切刃６ｃとなっている。この傾斜切刃６ｃのうち、ノーズ部５に近接した下り勾配をなす部位が２段すくい面１２に連なっていて、切屑をブレーカ突起２０に向かって流出さて起立壁面２２に衝突させる作用をさらに高めるため、切屑処理性をいっそう向上させる。しかも、傾斜切刃６ｃは、被削材を押すように作用する切削抵抗を小さくするため、加工面の精度を向上させ、びびり振動の発生を抑制する効果を奏する。

本実施形態のスローアウェイチップ１は、ノーズ部５が作用する仕上げ切削で発生する幅及び厚みの小さい処理困難な切屑を、うまく処理することを目的としたものであるため、２段すくい面１２を該ノーズ部５に限定して形成しているが、比較的切込みが大きくなる粗切削においては、２段すくい面１２がノーズ部５に隣接する直線切刃６ｂに沿って適宜延長して設けられる。

次に、第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。図５は第２の実施形態であるスローアウェイチップのノーズ部の拡大平面図である。なお、以下の説明において既述した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図５に示すように、本実施形態のスローアウェイチップ１は、２段すくい面１２がブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａの全周ではなく一部に接続している点で第１の実施形態と相違する。すなわち、２段すくい面１２は、円弧切刃６ａ及びその両端部における法線（図５の破線）で区画される領域を除き、前記円弧切刃６からそれぞれ延びる一対の直線切刃６ｂに連なるすくい面１１に限定して設けられていて、平面視においてノーズ部５の２等分線Ｂに対して対称をなす一対の第２すくい面１２ｂが閉じた溝状を呈するように形成されている。前記直線切刃６ｂから延びる２段すくい面１２は、第１の実施形態と同様にブレーカ突起２０の第１起立壁面２２ａに接続している。一方、円弧切刃６ａ及びその両端部における法線（図５の破線）で区画される領域に設けられたすくい面は、単一のすくい面１２ｃのみにより構成されており、さらに、前記単一のすくい面１２ｃのすくい角は、ポジ（正）のすくい角であるとともに、隣接する第１すくい面１２ａのすくい角α１と等しいかもしくは小さいすくい角に設定されている（図４の一点鎖線参照）。直線切刃６ｂ側に形成された２段すくい面１２と、円弧切刃６ａ側に形成された単一のすくい面１２ｃとをなめらかにつなぐため、円弧切刃６ａの両端部における法線（図５の破線）付近には、前記２段すくい面１２から前記単一のすくい面１２ｃへ徐々に変化する移行区間が設けられている。

以上の構成を有する第２の実施形態のスローアウェイチップ１においては、先の実施形態で述べたと同様に切屑処理性を向上させる効果や熱亀裂を抑制する効果に加え、切削時の負荷が大きくなる円弧切刃６ａの刃先強度が高くなり、該円弧切刃６ａのチッピングや欠損等の発生を抑制する効果が得られる。

図５に示すように、第１すくい面１２ａの切刃６直角方向の幅Ｗ１は、該切刃６に沿う方向でノーズ部５の先端Ｄから離れるにしたがって漸次大きくなるように形成されてもよい。その場合には、切込みが増大するにつれ切刃６の刃先強度が高くなり、切込み境界部におけるチッピングや欠損の発生が抑制されることとなる。図示しないが、第１すくい面１２ａのすくい角α１は、切刃６に沿う方向でノーズ部５の先端Ｄから離れるにしたがって漸次小さくなるように形成されてもよい。その場合にも同一効果が奏される。

本発明のスローアウェイチップは、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更及び追加が可能である。図示しないが、スローアウェイチップ１の外形は菱形板状以外の多角形板状のものであってもよく、逃げ角が０°よりも大きい、いわゆるポジのスローアウェイチップであってもよい。また、ブレーカ溝１０は、切刃６の全周にわたって設ける必要はなく、所望する範囲に限定して設けることが可能である。また、ブレーカ突起２０の起立壁面２２の構成については、単一の平面もしくは曲面からなる起立壁面により構成されたものでもよい。また、刃先を強化するため切刃６に沿って該切刃６稜線部に平面状もしくは曲面状の面取りからなるホーニングを追加したり、切刃６稜線部に該切刃６とすくい面１１との間に平坦なランド面を介在させたりしてもよい。

第１の実施形態であるスローアウェイチップの平面図である。 図１に示すスローアウェイチップの正面図である。 図１に示すスローアウェイチップのノーズ部近傍の拡大平面図である。 図３におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。 第２の実施形態であるスローアウェイチップのノーズ部近傍の拡大平面図である。 従来スローアウェイチップの平面図である。 他の従来スローアウェイチップを説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ
２ 上面
３ 下面
４ 周面
４ａ 逃げ面
５ ノーズ部
６ 切刃
６ａ 円弧切刃
６ｂ 直線切刃
１０ ブレーカ溝
１１ すくい面
１２ ２段すくい面
１２ａ 第１すくい面
１２ｂ 第２すくい面
１２ｃ 単一のすくい面
２０ ブレーカ突起
２１ ブレーカ突起の頂面
２２ ブレーカ突起の起立壁面
２２ａ 第１起立壁面
２２ｂ 第２起立壁面
３０Ａ、３０Ｂ ボス面
α１ 第１すくい面のすくい角
α２ 第２すくい面のすくい角
Ｗ１ 第１すくい面の切刃直角方向の幅
Ｂ ノーズ部の２等分線
Ｃ１ 起立壁面の立ち上がり位置
Ｃ２ 第１起立壁面と第２起立壁面との交差稜線部
Ｌ ノーズ部の先端から起立壁面の立ち上がり位置までの距離
Ｄ ノーズ部の先端

Claims (4)

1. 多角形板状をなし、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を形成し、その少なくとも１つのノーズ部に、前記すくい面から上方へ起立し且つ該ノーズ部の先端に向けて突出した起立壁面をもつブレーカ突起を形成してなるスローアウェイチップにおいて、
   少なくとも前記起立壁面の全周又は一部に接続するすくい面を、切刃から内方に向かって延び且つポジのすくい角をもつ第１すくい面と、この第１すくい面に続いて内方に向かって延び且つ前記起立壁面に連なる第２すくい面とにより構成し、前記第２すくい面のすくい角を前記第１すくい面のすくい角よりも大きくし、且つ、前記すくい角に対して３０°を超えない大きさとしたことを特徴とするスローアウェイチップ。
2. 前記第１すくい面の切刃直角方向の幅を、該切刃に沿う方向で前記ノーズ部の先端から離れるにしたがい漸次大きくした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。
3. 前記ブレーカ突起の頂面を前記ノーズ部に形成した切刃よりも高位としたことを特徴とする請求項１又は２記載のスローアウェイチップ。
4. 前記ブレーカ突起の起立壁面を、立ち上がり開始位置から上方且つ内方に向かって延びる第１起立壁面と、この第１起立壁面よりも急な勾配で該第１起立壁面に連なる第２起立壁面とにより構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のスローアウェイチップ。
   
   
   
   

Images