JP4189291B2

JP4189291B2 - 溝入れ加工用スローアウェイチップ

Info

Publication number: JP4189291B2
Application number: JP2003336277A
Authority: JP
Inventors: 洋二志村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005103655A

Description

本発明は、金属部品の溝入れ加工等の切削加工に用いられるスローアウェイチップに関する。

従来、金属部品の溝入れ加工等の切削加工に用いられるスローアウェイチップとして、特許文献１で開示されたようなすくい面上に複数の突起を設けたスローアウェイチップが知られている（図５参照。）。本スローアウェイチップにおいては、主切刃近傍のすくい面上に左右一対の突起が設けられており、該突起の作用によって平板状であった切屑の断面が概略Ｗ形状のように絞り込まれるように変形し、分断されることにより、良好な切屑排出性を示し、切屑は原則として主切刃からスローアウェイチップの後方向へ排出される構成となっている。しかしながら、スローアウェイチップの変形やホルダへの取付精度のばらつき等により、スローアウェイチップの主切刃が左右のいずれかに傾斜した状態でホルダに取り付けられた場合に、切屑が主切刃の左右のいずれかに偏って排出されてしまうという不具合が生じ、その排出方向は切削条件の変化によっても異なってくるなど、切屑の排出方向が一定せず不安定であることが多く、その結果として、切屑が被削材の表面に当り、製品が傷つくという問題があった。

このような問題を解決するために、特許文献２では、すくい面上の複数の突起を主切れ刃の左右いずれかの側に偏在させて、溝入れ加工において発生する切屑を特定の方向にコントロールして排出することができるスローアウェイチップが提案されている（図６参照。）。
特開平８−７１８０７号公報特開２０００−１７６７０８号公報

しかしながら、特許文献２で提案されたような主切刃の左右いずれかの側にのみ突起を偏在させたスローアウェイチップでは、溝入れ加工においては切屑の排出方向を一定方向のみに集中させることができるという効果を発揮できるものの、溝入れ加工に連続して横送りするトラバース加工においては横送り時の切刃となる二つの横切刃のうち、片方の横切刃側にしか突起が存在しないので、もう一方の突起のない横切刃側を使用してトラバース加工すると切屑が湾曲、切断されずに伸びてしまい、その結果として、切屑が被削材やホルダにからみつき、製品を傷つけたり、スローアウェイチップを損傷させるという問題があった。

また、主切刃の左右両側に、立ち上がり位置を互いにずらして突起を配置させたスローアウェイチップ（図７参照。）においても、主切刃から突起の立上がり位置が遠い方の横切刃を使用してのトラバース加工においては、切り込み量が小さいと切屑処理に突起が寄与しないために切屑が湾曲、切断されずに伸びてしまい、その結果として、切屑が被削材やホルダにからみつき、製品を傷つけたり、スローアウェイチップを損傷させるという前述したスローアウェイチップと同様の問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、トラバース加工を含む溝入れの切削加工において、切屑の排出方向がコントロールできかつ切屑処理が安定したスローアウェイチップを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のスローアウェイチップは、切刃突出部の先端正面側にある前逃げ面と上面側にあるすくい面との交差稜に主切刃を、前記切刃突出部の両側面側にある横逃げ面と前記すくい面との交差稜に横切刃を形成してなるスローアウェイチップであって、すくい面上の主切刃近傍でかつ横切刃近傍となる位置に少なくとも二つの互いに大きさの異なる突起が設けられているとともに、前記突起の主切刃側の立上り位置が主切刃から等距離にあることを特徴としている。かかる構成によれば、溝入れ加工において、主切刃にて生成される切屑が二つの大きさの異なる突起に当たり湾曲されるが、大突起からより強く力をうけるため、切屑が大突起側から小突起側へとスムーズに排出されるので切屑排出方向が一定に定まるとともに、溝入れ加工後のトラバース加工においても、大小いずれかの突起が横切れ刃近傍に且つ主切刃側の立上り位置が主切刃から等距離となるように設けられていることにより、トラバース方向にかかわりなく突起が切屑処理に寄与するので切屑が確実に湾曲、切断されて、切屑が被削材やホルダに絡みつくことがない。その結果、溝入れ加工およびトラバース加工において、切屑処理の不具合による製品の損傷やスローアウェイチップの損傷がない安定した加工を行うことができる。

また、前記すくい面において前記主切刃に連続して、ブレーカ溝が形成されており該ブレーカ溝のすくい角が一定であるとともに前記主切刃とブレーカ壁面との距離（ブレーカ幅）が大突起側から小突起側に向かうに従い大きくなることが、溝入れ加工時の切屑の排出方向を確実にコントロールし、より安定させることができるという点で望ましい。

また、前記ブレーカ溝におけるすくい角が、大突起側から小突起側に向かうに従い大きくなることが、溝入れ加工時の切屑の排出方向を確実にコントロールし、より安定させることができるという点で望ましい。

本発明のスローアウェイチップによれば、溝入れ加工において、主切刃にて生成される切屑が二つの大きさの異なる突起に当たり湾曲されるが、大突起からより強く力をうけるため、切屑が大突起側から小突起側へとスムーズに排出されるので切屑排出方向が一定に定まるとともに、溝入れ加工後のトラバース加工においても、大小いずれかの突起が横切れ刃近傍に設けられていることにより、トラバース方向にかかわりなく突起が切屑処理に寄与するので切屑が確実に湾曲、切断されて、切屑が被削材やホルダに絡みつくことがない。その結果、溝入れ加工およびトラバース加工において、切屑処理の不具合による製品の損傷やスローアウェイチップの損傷がない安定した加工を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１乃至図４は、本発明の実施形態を示すものであり、図１の（ａ）は本発明の第一の実施形態によるスローアウェイチップ刃先部の平面図、（ｂ）は図１（ａ）の正面図、（ｃ）は図１（ａ）の側面図であり、図２の（ａ）は第二の実施形態によるスローアウェイチップ刃先部の平面図、（ｂ）は図２（ａ）の正面図、（ｃ）は図２（ａ）の側面図であり、図３の（ａ）は第三の実施形態によるスローアウェイチップ刃先部の平面図、（ｂ）は図３（ａ）の正面図、（ｃ）は図３（ａ）の側面図であり、図４の（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

まず図１において、本発明の第一の実施形態によるスローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）１ａは、切刃突出部１１の先端正面側にある前逃げ面２と上面側にあるすくい面３との交差稜に主切刃４を具備し、前記切刃突出部１１の両側面部にある横逃げ面５と前記すくい面３との交差稜に横切刃６を具備している。そして、前記すくい面３の前記主切刃４の近傍でかつ前記横切刃６の近傍となる位置、すなわち主切刃４と２つの横切刃６とが交わるそれぞれの角部に互いに大きさの異なる大突起７と小突起８が設けられている。このような構成のチップ１ａを用いて溝入れ加工を行うと、主切刃４で生成された切屑が大突起７側で大きく持ち上げられ、小突起８側にねじれるように湾曲し、カールする方向付けがなされるので、結果的に切屑排出方向が一方向に安定し、切屑が被削材やホルダに絡みつくことがない。

次に、溝入れ加工後のトラバース加工について説明する。ここで、大突起７及び小突起８の立上り位置は、ともに主切刃４から等距離ｄの位置にある。したがって、溝入れ加工後のトラバース加工において、横送りの方向が左右いずれであっても、切屑は同じ位置で突起により持ち上げられ湾曲、分断されうる。すなわち、切り込み量が一定（ｄ）の大きさ以上であれば、横切刃６で生成された切屑が左右いずれかの突起に当たり湾曲されるので、横送り方向にかかわりなく良好な切屑処理が得られることになる。

また、本発明の第二の実施形態によるチップ１ｂは、図２（ｃ）に示すように、すくい面３上にブレーカ溝９が一定のすくい角αで形成されている。そして、図２（ａ）に示すように、主切刃４とブレーカ壁面１０との距離（ブレーカ幅、ｗ）は大突起７側から小突起８側に向かうに従い大きくなっている。この構成により、主切刃４で生成された切屑が大突起７側で大きく持ち上げられ、小突起８側にねじれるように湾曲し、カールする方向付けがなされるが、切屑のねじれが不十分な状態ですくい面３後方に延びた場合に、大突起７側から小突起８側に向かうにつれて主切刃４との距離が大きくなるように形成されたブレーカ壁面１０に切屑が当たることにより、先に大突起７側のブレーカ壁面１０に当たるので、そこで切屑が持ち上げられ、切屑のねじれおよび一定方向への排出が促進される。

また、本発明の第三の実施形態によるチップ１ｃは、ブレーカ溝９におけるすくい角が、大突起７側から小突起８側に向かうに従い大きくなっている。つまり、図４に示すように、小突起８側の図３（ａ）のＡ−Ａ断面におけるすくい角をβ、大突起７側の図３（ａ）のＢ−Ｂ断面におけるすくい角をγとしたとき、β＞γの関係となっている。このとき、すくい角が小さくて切屑を詰まらせるようにして湾曲させるのでカール径を小さくすることができる大突起７側の方が、すくい面３による切屑の湾曲、切断効果は大きい。このすくい角が徐変するすくい面３と大突起７との相乗作用により、溝入れ加工における切屑の排出方向がより確実にコントロールできる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。例えば、大突起および小突起のサイズは、突起の高さ、幅、長さの少なくとも１つが異なるものであればよい。また、突起は３個以上設けたものでもよく、この場合、大突起および小突起以外の第３の突起は大突起と小突起との中間位置に存在していてもよく、または大突起および小突起の後方に並べたものであってもよい。

上述した本発明の第一から第三の実施形態によるサンプルＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３を、表１に示す各種寸法で作製した。また、比較例として図５、図６、図７に示した従来のチップ形状を、サンプルＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６として同じく表１に示す各種寸法で作製した。なお、主切刃の刃幅は４ｍｍであり、表中、突起のサイズは、大突起の長さ＝１．０ｍｍ、幅＝０．８ｍｍ、高さ＝０．２ｍｍ、小突起の長さ＝０．６ｍｍ、幅＝０．４ｍｍ、高さ＝０．１ｍｍとした。

得られたサンプルチップについて、下記条件で外径溝入れ加工並びに外径トラバース加工を行い、切屑処理状態を比較した。

＜加工条件１＞
加工形態外径溝入れ加工
被削材ＳＣＭ４１５
切削速度Ｖ＝１５０ｍ／ｍｉｎ
送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削状態湿式
結果は表１に示した。

＜加工条件２＞
加工形態外径トラバース加工
被削材ＳＣＭ４１５
切削速度Ｖ＝１５０ｍ／ｍｉｎ
切り込み２．０ｍｍ
送り０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削状態湿式
結果は表１に示した。

表１の結果から明らかなように、本発明に従い、すくい面上の前記主切刃近傍でかつ前記２つの横切刃近傍となる２箇所に少なくとも互いに大きさの異なる大突起または小突起が設けられているとともに、前記突起の主切刃側の立上り位置が主切刃から等距離にあるような形状であるサンプルＮｏ．１では、溝入れ加工においては切屑排出方向が一定方向に安定して排出されたことに加えて、左右どちらの方向へのトラバース加工においても突起が切屑処理に寄与して切屑が湾曲、分断された。さらにすくい面に形成されたブレーカ溝のすくい角が一定であるとともに前記主切刃とブレーカ壁面との距離が大突起側から小突起側に向かうに従い大きくなるような形状であるサンプルＮｏ．２およびブレーカ溝におけるすくい角αが大突起側から小突起側に向かうに従い大きくなるような形状であるサンプルＮｏ．３では、溝入れ加工において切屑排出方向がより一定方向に定まりやすく良好であった。

これに対して、従来の主切刃の左右の位置に同じ大きさの突起を配した形状であるサンプルＮｏ．４では、トラバース加工では良好な切屑排出性を示すものの溝入れ加工において切屑の排出方向が定まらず不安定であった。また主切刃の左右の一方のみに突起を具備した形状であるサンプルＮｏ．５では、突起を具備しない方の横切刃を用いたトラバース加工で切屑が延び、切屑処理が悪かった。さらに主切刃の左右に突起を配するものの一方の突起の立上がり位置が主切刃から後退した位置にあるサンプルＮｏ．６でも、突起が主切刃から遠い位置にある方の横切刃を用いたトラバース加工で突起が切屑処理に寄与せず、切屑が延びてしまった。

本発明の第一の実施形態によるスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。本発明の第二の実施形態によるスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。本発明の第三の実施形態によるスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。（ａ）図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。従来のスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。従来の別のスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。従来の別のスローアウェイチップの（ａ）要部平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。

符号の説明

１ａスローアウェイチップ（第一の実施形態）
１ｂスローアウェイチップ（第二の実施形態）
１ｃスローアウェイチップ（第三の実施形態）
２前逃げ面
３すくい面
４主切刃
５横逃げ面
６横切刃
７大突起
８小突起
９ブレーカ溝
１０ブレーカ壁面
１１切刃突出部
２１ａ従来のスローアウェイチップ
２１ｂ従来の別のスローアウェイチップ
２１ｃ従来の別のスローアウェイチップ
２４主切刃
２６横切刃
２７大突起
２８小突起
ｄ主切刃と突起の立上がり位置との距離
ｗ、ｗ_Ｌ、ｗ_Ｒ主切刃とブレーカ壁面との距離（ブレーカ幅）
α、β、γ すくい角

Claims

切刃突出部の先端正面側の前逃げ面と上面側のすくい面との交差稜に主切刃を、前記切刃突出部の両側面側の横逃げ面と前記すくい面との交差稜それぞれに横切刃を形成してなるスローアウェイチップにおいて、すくい面上の前記主切刃近傍でかつ前記２つの横切刃近傍となる２箇所に少なくとも互いに大きさの異なる大突起と小突起が設けられているとともに、前記突起の主切刃側の立上り位置が主切刃から等距離にあることを特徴とするスローアウェイチップ。
前記すくい面において前記主切刃に連続してブレーカ溝が形成されており、該ブレーカ溝のすくい角が一定であるとともに、前記主切刃とブレーカ壁面との距離が大突起側から小突起側に向かうに従い大きくな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。
前記ブレーカ溝におけるすくい角が、大突起側から小突起側に向かうに従い大きくな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。