JP2016064466A - Holder, cutting tool and method for manufacturing cut product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホルダ、切削工具及び切削加工物の製造方法に関する。 The present invention relates to a holder, a cutting tool, and a method for manufacturing a cut workpiece.
金属などの被削材の切削加工に用いられる切削工具として、特許文献1〜3の切削工具が知られている。特許文献1〜3に記載の切削工具は、いずれも筒形状の被削材の内径を加工する際に用いられ、ホルダと、ホルダの先端に装着された切削インサート(インサート)とを有している。特に、引用文献2及び3に記載の切削工具は、いずれも溝入れ加工をする際に用いられる工具である。
As cutting tools used for cutting work materials such as metal, the cutting tools of
筒形状の被削材が筒底を有している場合においては、切屑は、切削工具の先端側から後端側に向かって流れ、筒形状の被削材における後端側に位置する開口部分から外部に排出される。 When the cylindrical work material has a cylinder bottom, the chips flow from the front end side to the rear end side of the cutting tool, and the opening is located on the rear end side of the cylindrical work material. Is discharged to the outside.
ホルダの外径が大きい程、ホルダの剛性が高められる。そのため、内径加工においてはホルダの外径を大きくして、被削材の内径に出来るだけ近い大きさにすることが考えられている。しかしながら、ホルダの外径を大きくする程、ホルダと被削材との間のスペースが狭くなるため、切屑が詰まり易くなる。特に、特許文献2及び3に記載された切削工具を用いて溝入れ加工を行う場合には、特許文献1に記載された切削工具を用いて内径加工を行う場合と比較して、切屑の幅が大きくなり易いため切屑が詰まり易い。
The larger the outer diameter of the holder, the higher the rigidity of the holder. Therefore, in the inner diameter machining, it is considered to increase the outer diameter of the holder so that it is as close as possible to the inner diameter of the work material. However, as the outer diameter of the holder is increased, the space between the holder and the work material is narrowed, so that chips are easily clogged. In particular, when grooving is performed using the cutting tools described in
特許文献2及び3に記載された切削工具におけるホルダは、いずれも上顎部よりも後端側に位置する部分の外周が上顎部よりも側方に突出している。そのため、ホルダの外径を大きくすると、上顎部の上方を通過して切屑を排出させる際に、この上顎部よりも後端側に位置する部分で切屑が詰まる可能性があった。
As for the holder in the cutting tool described in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、溝入れ加工においても安定して切屑を排出できるホルダを提供するものである。 This invention is made | formed in view of said subject, and provides the holder which can discharge | emit chips stably also in a grooving process.
本発明の一態様に基づくホルダは、中心軸の後端側に位置するシャンク部と、該シャンク部よりも先端側に位置して、切刃を有する切削インサートが装着されるヘッド部とを備えた棒形状である。前記ヘッド部は、先端に位置して互いに対向する上顎部及び下顎部と、前記上顎部及び前記下顎部の間に位置して、前記中心軸に直交する方向の一方の側面側から前記切刃が突出するように前記切削インサートが装着されるインサートポケットと、前記上顎部の上面における前記一方の側面側の端部から他方の側面側に向かって延び、前記他方の側面側に向かうにしたがって、上方に傾斜する平坦な第1壁面と、該第1壁面よりも後端側であって、前記一方の側面側に位置して、前記第1壁面から後端側に向かって延びる凹形状の第2壁面とを有している。そして、該第2壁面は、前記第1壁面を含む仮
想平面よりも前記中心軸に向かって窪んでいる。
The holder based on 1 aspect of this invention is equipped with the shank part located in the rear-end side of a center axis | shaft, and the head part which is located in the front end side rather than this shank part and in which the cutting insert which has a cutting blade is mounted | worn. It is a stick shape. The head portion is located between the upper jaw portion and the lower jaw portion that are located at the tip and face each other, and is located between the upper jaw portion and the lower jaw portion, and the cutting blade from one side in a direction perpendicular to the central axis An insert pocket to which the cutting insert is mounted so as to protrude from the end of the one side surface on the upper surface of the upper jaw portion, and extends toward the other side surface, and toward the other side surface, A flat first wall surface inclined upward, and a concave first wall located on the one side surface side and extending from the first wall surface toward the rear end side with respect to the first wall surface. 2 wall surfaces. The second wall surface is recessed toward the central axis with respect to a virtual plane including the first wall surface.
上記態様の切削インサートにおいては、第2壁面が上記のように窪んだ形状であることから、切屑が第1壁面及び第2壁面の上を通って後端側へ流れ易くなる。そのため、安定して切屑を外部に排出できる。 In the cutting insert of the said aspect, since a 2nd wall surface is the shape depressed as mentioned above, it becomes easy to flow a chip | tip over the 1st wall surface and the 2nd wall surface to the rear end side. Therefore, chips can be discharged to the outside stably.
以下、一実施形態の切削工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明の切削工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。 Hereinafter, the cutting tool of one embodiment is explained in detail using a drawing. However, in the drawings referred to below, for convenience of explanation, among the constituent members of the embodiment, only the main members necessary for explaining the present invention are shown in a simplified manner. Therefore, the cutting tool of the present invention can include arbitrary components not shown in each of the drawings to be referred to. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
図1は、一実施形態の切削工具1を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す切削工具1に領域A1を拡大した斜視図である。図2では、切削工具1の先端部分を拡大して示している。図3は、図1に示す切削工具1の上面図である。ここで上面図とは、切削工具1が備える切削インサート5(以下、単にインサート5とも言う)における上面を正視する方向からの図であることを意味している。図4は、図3に示す切削工具1に領域A2を拡大した斜視図である。図5〜8は、それぞれ図1に示す切削工具1を側面視した側面図である。図9〜11は、図1に示す切削工具1の断面図である。
本実施形態の切削工具1は、ホルダ3と、切削インサート5とを備えている。ホルダ3は、第1中心軸O1に沿って延びる棒形状であり、シャンク部7とヘッド部9とを備えている。シャンク部7は、第1中心軸O1に沿って延びる棒形状のホルダ3における後端側に位置している。ヘッド部9は、シャンク部7よりも先端側に位置している。シャンク部7は、工作機械における回転するスピンドル等(不図示)の形状に応じて設計される部位であり、スピンドル等によって把持される。ヘッド部9は、インサート5を保持する部分であり、インサート5が装着されるインサートポケット11(以下、単にポケット11ともいう)を有している。
The
なお、図1などにおいて、第1中心軸O1を二点鎖線にて示している。本実施形態におけるホルダ3は、棒形状の具体的な構成として、概ね円柱形状となっている。ホルダ3の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの材質の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
In FIG. 1 and the like, the first central axis O1 is indicated by a two-dot chain line. The
インサート5は、ホルダ3の第1中心軸O1に対して直交する方向に沿って延びる棒形状であって、ホルダ3のポケット11に装着されている。このとき、第1中心軸O1に対して直交する方向に沿って延びるインサート5の中心軸を第2中心軸O2とする。本実施形態におけるインサート5は、棒形状の具体的な構成として、概ね四角柱形状となっている。そのため、インサート5の上面及び下面は、図7に示すように側面視した場合において第2中心軸O2に沿って延びている。
The
インサート5を構成する部材の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)の粉末を加えて焼結して生成されるWC−Co、WC−Coに炭化チタン(TiC)を添加したWC−TiC−Co、あるいはWC−TiC−Coに炭化タンタル(TaC)を添加したWC−TiC−TaC−Coがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン(TiC)、又は窒化チタン(TiN)などのチタン化合物を主成分とした焼結複合材料が挙げられる。
Examples of the material of the member constituting the
インサート5を構成する上記の部材の表面は、化学蒸着(CVD)法又は物理蒸着(PVD)法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)又はアルミナ(Al2O3)などが挙げられる。
The surface of the member constituting the
切削インサート5は、ホルダ3の第1中心軸O1に対して直交する方向、言い換えれば第2中心軸O2に沿って延びる棒形状であって切刃13を有している。切刃13は概ね第1中心軸O1に沿った方向に向かって延びている。第2中心軸O2における一方の側面側から切刃13がホルダ3よりも外方に突出するように、インサート5はホルダ3に装着される。
The cutting
第2中心軸O2に沿った方向における一方の側面側は、図3においては下側を意味しており、図7においては右側を意味している。また、第2中心軸O2に沿った方向における他方の側面側は、図3においては上側を意味しており、図7においては左側を意味している。そのため、切刃13は、図3においてホルダ3よりも下側に位置しており、図7においてホルダ3よりも右側に位置している。
One side surface in the direction along the second central axis O2 means the lower side in FIG. 3, and the right side in FIG. Further, the other side surface in the direction along the second central axis O2 means the upper side in FIG. 3, and the left side in FIG. Therefore, the
ホルダ3におけるヘッド部9は、上記のポケット11と、上顎部15と、下顎部17と、第1壁面19と、第2壁面21とを有している。上顎部15及び下顎部17は、ヘッド部9の先端に位置しており、互いに対向している。図7に示すように、上顎部15はインサート5に対して上側に位置しており、下顎部17はインサート5に対して下側に位置している。ポケット11は、上顎部15及び下顎部17の間に位置している。インサート5が第2中心軸O2に沿った方向に延びる棒形状であることから、ポケット11、上顎部15及び下顎部17もまた、第2中心軸O2に沿った方向に延びている。
The
第1壁面19は上顎部15の上面に位置している。第1壁面19は、上顎部15の上面における一方の側面側の端部から他方の側面側に向かって延びる平坦な面領域である。第1壁面19は、一方の側面側から他方の側面側に向かうにしたがって、上方に傾斜している。例えば、図7に示すように、第1壁面19は、一方の側面側である右側から、他方の
側面側である左側に向かうに従って上方に向かって傾斜している。図8においてθにて示す第1壁面19の第2中心軸O2に対する傾斜角度は、10〜50°程度に設定される。なお、図7に示すように、インサート5の上面及び下面が第2中心軸O2に平行に延びていることから、ホルダとしては、インサート5の上面又は下面に接触する面に対して第1壁面19のなす角度がθとなる。
The
インサート5の切刃13で切削された切屑は、インサート5の上面を通り、上顎部15の上面の上を通過する。このとき、上記の傾斜した第1壁面19が上顎部15の上面に形成されていることによって、一方の側面側から他方の側面側に向かって進む切屑が流れるスペースが広く確保される。
Chips cut by the
本実施形態におけるヘッド部9は、第1壁面19よりも後端側であって、一方の側面側に位置して、第1壁面19から後端側に向かって延びる凹形状の第2壁面21を有している。このとき、第2壁面21は、少なくとも一部が第1壁面19を含む仮想平面Sよりも第1中心軸O1に向かって窪んでいる。
The
具体的には、本実施形態における第2壁面21は、外周よりも中央が窪んだ凹形状であり、第1壁面19を含むように仮想平面Sを設定した場合において、第2壁面21の少なくとも一部が、この仮想平面Sよりも第1中心軸O1に近くなるように位置している。例えば、第2壁面21における仮想平面Sよりも第1中心軸O1に近くなるように位置する領域を、図10において左上から右下に向かって延びるハッチングにて示す。図10においては、第2壁面21における斜線にて示す領域が、仮想平面S(図10,11においては2点鎖線にて示されている)よりも第1中心軸O1が位置する左下側に位置している。
Specifically, the
切屑は、切刃13で円筒形の被削材の内周面が切削されることによって、一方の側面側から他方の側面側に向かって一旦進む。その後、切屑は、冷却液(クーラント)とともに、ホルダ3の後端側へ進み、外部に排出される。このとき、ホルダ3の外径と被削材の内径との差が小さいことから、切屑がホルダ3の後端側へと排出されるスペースが十分に確保されない場合が生じる。切削加工し始める段階においては、ホルダ3におけるインサート5が取り付けられる先端部分と被削材との間のスペースが特に狭いため、切屑が十分に排出されなくなる可能性がある。
The chip once advances from one side surface side to the other side surface side by cutting the inner peripheral surface of the cylindrical work material with the
本実施形態のホルダ3においては、ヘッド部9が上記の第2壁面21を有していることによって、第1壁面19の上を通過し、第2壁面21の上へと切屑が流れ易くなる。すなわち、切屑が、第1壁面19及び第2壁面21の上を通ってホルダ3の後端側へと流れ易くなる。そのため、安定して切屑を外部に排出し易くなる。
In the
本実施形態における第2壁面21は、凹曲面形状となっている。このように曲面形状であることによって、切屑が安定して第2壁面21の上を流れ易くなる。
The
本実施形態における第2壁面21は、後端側から先端側に向かうにしたがって下方に傾斜するとともに、他方の側面側から一方の側面側に向かうにしたがって下方に傾斜している。具体的には、図5、6に示すようにホルダ3を側面視した場合において、第2壁面21における先端側の端部(図5,6における左側の端部)が後端側の端部(図5,6における右側の端部)よりも下方に位置している。また、図11に示すように、ホルダ3を断面視した場合において、第2壁面21における一方の側面側の端部(図11における右側の端部)が他方の側面側の端部(図11における左側の端部)よりも下方に位置している。
The
ホルダ3を断面視した場合において、第2壁面21における一方の側面側の端部が他方
の側面側の端部よりも下方に位置していることから、切屑が一方の側面側へと流れ易い。被削材を切削し始める段階においては、ホルダ3におけるインサート5が取り付けられる部分よりも後端側に位置する部分において、一方の側面側と被削材との間にスペースが確保されている。そのため、この段階においては、ホルダ3における上記の後端側に位置する部分における一方の側面側と被削材との間に切屑を流すことができる。
When the
また、ホルダ3を側面視した場合において、第2壁面21における先端側の端部が後端側の端部よりも下方に位置していることから、切屑がホルダ3の上面側へと流れ易い。切削加工が進んだ段階においては、ホルダ3の上方にスペースが確保され易い。そのため、この段階においては、ホルダ3の上方に切屑を流すことができる。
Further, when the
このように、切削加工の段階に応じて、より切屑が排出され易い方向に切屑を排出することができるので、切削加工し始める段階から、切削加工が終わる段階の広い範囲で安定して切屑を外部に排出できる。 In this way, chips can be discharged in a direction in which chips are more likely to be discharged depending on the stage of cutting, so that chips can be stably removed over a wide range from the stage at which cutting starts to the stage at which cutting ends. Can be discharged to the outside.
また、本実施形態におけるヘッド部9は、一方の側面側であってポケット11よりも後端側に位置して、第2壁面21から下方に向かって延びる凹形状の第3壁面23をさらに有している。このような第3壁面23を有している場合には、第2壁面21における一方の側面側へと流れる切屑が第3壁面23へと流れ込ませることができる。そのため、切削加工が進み、ホルダ3の一方の側面側と被削材との間のスペースが狭くなった場合であっても、第3壁面23を通って切屑をホルダ3の下面側へと排出することができる。従って、切屑をより安定して外部に排出できる。
In addition, the
ホルダ3の内部には冷却液が流れる貫通孔が設けられており、先端側が第3壁面23において開口している。貫通孔における先端側の開口部25の位置は、特に第3壁面23に限定されるものではない。切削加工時においては、先端側の開口部25から冷却液が放出される。冷却液は、主に切刃13及び被削材を冷却するために用いられるが、切屑をホルダ3の後端側へと流すための役割も有している。
A through-hole through which the coolant flows is provided inside the
冷却液としては、例えば、油性形、不活性極圧形又は活性極圧形などの不水溶性油剤、あるいは、エマルジョン、ソリューブル又はソリューションなどの水溶性油剤からなり、被削材の材質に応じて適宜選択して用いられる。 The coolant is composed of, for example, a water-insoluble oil agent such as an oily type, an inert extreme pressure type or an active extreme pressure type, or a water-soluble oil agent such as an emulsion, a soluble or a solution, depending on the material of the work material. It is appropriately selected and used.
本実施形態におけるヘッド部9は、ポケット11よりも後端側に位置して、上顎部15から下顎部17にかけて設けられたネジ孔27をさらに有している。このネジ孔27には固定ネジ29が取り付けられている。この固定ネジ29を締めることによって、上顎部15と下顎部17とが互いに近づくので、インサート5が上顎部15及び下顎部17によって締めつけられる。これにより、インサート5がホルダ3に固定される。
The
なお、本実施形態の切削インサート5においては、固定ネジ29によってインサート5がホルダ3に固定されているが、このような形態に限られるものではない。例えば、周知のクランパー構造を用いてインサート5をホルダ3に固定しても何ら問題ない。
In addition, in the
本実施形態におけるヘッド部9は上記のネジ孔27を有しているが、このとき、第2壁面21がネジ孔27の第3中心軸O3よりも一方の側面側に位置している。例えば図4においては、第2壁面21が第3中心軸O3よりも下側に位置している。このようにネジ孔27及び第2壁面21が設けられている場合には、ネジ孔27に取り付けられる固定ネジ29に切屑が当たる可能性が低くなる。そのため、切屑によって固定ネジ29が損傷する可能性が小さくなる。
The
本実施形態において、第3中心軸O3は第1中心軸O1及び第2中心軸O2に対して直交するように位置している。 In the present embodiment, the third central axis O3 is positioned so as to be orthogonal to the first central axis O1 and the second central axis O2.
上記の通り、本実施形態のホルダ3は、後端側に位置するシャンク部7と、シャンク部7よりも先端側に位置して、切刃13を有するインサート5が装着されるヘッド部9とを備えた棒形状である。また、ヘッド部9は、先端に位置して互いに対向する上顎部15及び下顎部17と、上顎部15及び下顎部17の間に位置して、第1中心軸O1に直交する方向の一方の側面側から切刃13が突出するようにインサート5が装着されるポケット11と、上顎部15の上面における一方の側面側の端部から他方の側面側に向かって延び、他方の側面側に向かうにしたがって、上方に傾斜する平坦な第1壁面19と、第1壁面19よりも後端側であって、一方の側面側に位置して、第1壁面19から後端側に向かって延びる凹形状の第2壁面21とを有している。そして、第2壁面21は、少なくとも一部が第1壁面19を含む仮想平面Sよりも第1中心軸O1に向かって窪んでいる。また、本実施形態の切削工具1は、上記態様のホルダ3と、ポケット11に装着され切刃13を有するインサート5とを備えている。そのため、切削加工において安定して切屑を外部に排出できる。
As described above, the
次に、本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。 Next, the manufacturing method of the cut workpiece of one Embodiment of this invention is demonstrated using drawing.
切削加工物は、被削材101を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
(1)被削材101を回転させる工程と、
(2)回転している被削材101に上記実施形態に代表される切削工具1における切刃13を接触させる工程と、
(3)切削工具1を被削材101から離す工程と、
を備えている。
The cut workpiece is produced by cutting the
(1) rotating the
(2) contacting the
(3) a step of separating the
It has.
より具体的には、まず、図16に示すように、被削材101を軸O4の周りで回転させるとともに、被削材101に切削工具1を相対的に近付ける。次に、図17に示すように、切削工具1における切刃13を回転している被削材101に接触させて、被削材101を切削する。そして、図18に示すように、切削工具1を被削材101から相対的に遠ざける。
More specifically, first, as shown in FIG. 16, the
本実施形態においては、軸O4を固定するとともに被削材101を回転させた状態で切削工具1をX1方向に移動させることによって被削材101に近づけている。また、図17においては、回転している被削材101にインサートにおける切刃13を接触させることによって被削材101を切削している。また、図18においては、被削材101を回転させた状態で切削工具1をX2方向に移動させることによって遠ざけている。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、切削工具1を動かすことによって、切削工具1を被削材101に接触させる、あるいは、切削工具1を被削材101から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。
In the cutting in the manufacturing method of the present embodiment, the
例えば、(1)の工程において、被削材101を切削工具1に近づけてもよい。同様に、(3)の工程において、被削材101を切削工具1から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、被削材101を回転させた状態を維持して、被削材101の異なる箇所にインサートにおける切刃13を接触させる工程を繰り返せばよい。
For example, the
なお、被削材101の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、又
は非鉄金属などが挙げられる。
Note that typical examples of the material of the
1・・・切削工具
3・・・ホルダ
5・・・切削インサート(インサート)
7・・・シャンク部
9・・・ヘッド部
11・・・インサートポケット(ポケット)
13・・・切刃
15・・・上顎部
17・・・下顎部
19・・・第1壁面
21・・・第2壁面
23・・・第3壁面
25・・・開口部
27・・・ネジ孔
29・・・固定ネジ
101・・・被削材
DESCRIPTION OF
7 ...
13 ... Cutting
Claims (6)
該シャンク部よりも先端側に位置して、切刃を有する切削インサートが装着されるヘッド部とを備えた棒形状のホルダであって、
前記ヘッド部は、
先端に位置して互いに対向する上顎部及び下顎部と、
前記上顎部及び前記下顎部の間に位置して、前記中心軸に直交する方向の一方の側面側から前記切刃が突出するように前記切削インサートが装着されるインサートポケットと、
前記上顎部の上面における前記一方の側面側の端部から他方の側面側に向かって延び、前記他方の側面側に向かうにしたがって、上方に傾斜する平坦な第1壁面と、
該第1壁面よりも後端側であって、前記一方の側面側に位置して、前記第1壁面から後端側に向かって延びる凹形状の第2壁面とを有し、
該第2壁面は、少なくとも一部が前記第1壁面を含む仮想平面よりも前記中心軸に向かって窪んでいることを特徴とするホルダ。 A shank located on the rear end side of the central axis;
A rod-shaped holder provided with a head portion, which is located on the tip side of the shank portion, and to which a cutting insert having a cutting blade is attached,
The head portion is
An upper jaw part and a lower jaw part located at the tip and facing each other;
An insert pocket that is located between the upper jaw and the lower jaw and in which the cutting insert is mounted so that the cutting blade protrudes from one side surface in a direction orthogonal to the central axis;
A flat first wall surface that extends from an end of the one side surface on the upper surface of the upper jaw toward the other side surface, and inclines upward as it goes toward the other side surface;
A rear end side of the first wall surface, located on the one side surface side, and having a concave second wall surface extending from the first wall surface toward the rear end side;
The holder, wherein at least a part of the second wall surface is recessed toward the central axis with respect to a virtual plane including the first wall surface.
前記第2壁面は、前記ネジ孔の中心軸よりも前記一方の側面側に位置していることを特徴とする請求項1に記載のホルダ。 The head portion further has a screw hole provided from the upper jaw portion to the lower jaw portion located on the rear end side of the insert pocket,
2. The holder according to claim 1, wherein the second wall surface is located closer to the one side surface than a central axis of the screw hole.
前記ホルダの前記インサートポケットに装着された、切刃を有する切削インサートとを備えた切削工具。 The holder according to any one of claims 1 to 4,
A cutting tool comprising a cutting insert having a cutting edge mounted in the insert pocket of the holder.
回転している前記被削材に請求項5に記載の切削工具の前記切刃を接触させる工程と、
前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。 A step of rotating the work material;
Contacting the cutting blade of the cutting tool according to claim 5 with the rotating work material;
The manufacturing method of the cut workpiece provided with the process of separating the said cutting tool from the said workpiece.
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