JP4906690B2

JP4906690B2 - スローアウェイチップ

Info

Publication number: JP4906690B2
Application number: JP2007308867A
Authority: JP
Inventors: 琢也石田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2008062384A

Description

本発明は、鋳鉄や鉄鋼の切削に用いるスローアウェイタイプの切削チップに関するものである。

従来、鋳鉄や鉄鋼の切削ではスローアウェイタイプの切削チップが用いられており、中には、切りくずによるすくい面の損傷を防止する目的でチップのすくい面にチップブレーカを形成したものや、切削抵抗大による切刃の損傷等を防ぐためにすくい面外周部の切刃近傍にランドを設けたもの等、チップのすくい面形状に変化を持たせたチップが知られている。

ここで、チップブレーカおよびランドを形成した両面使いのスローアウェイチップでは、一般的にチップを裏返して用いる際に、切刃部がホルダー側着座面と接触して欠損することを防止するため、図４のようにランド面２５の高さをすくい面中央部２７(すわり面)の高さよりも低くなるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

ただし、上記従来のスローアウェイチップでは、特に衝撃が大きい切削条件で加工すると、チップの固定（すわり）に最も影響を与えるすくい面の周縁部、特にチップコーナー部の高さがすくい面中央部の高さよりも低いことから、ホルダー取付時にチップ下面（すわり面）に位置する切刃部とホルダー側着座面との間にうきが生じてしまう結果、チップのすわりが安定せず、切削時にチップが振動し、チップ下面に位置する切刃部がホルダー側着座面に断続的に衝突して欠損（裏欠け）したり、切削時のチップのビビリ振動によって切削に関与する切刃にチッピングが発生する等の不具合が生じていた。

そこで、ランドと、該ランドとの相似形状からなる中央面とを設けた、いわゆる全周ブレーカにおいて、ランドと中央面の高さを同じにしてチップのすわりを安定させ、切削時のチップの振動を抑制して切刃の損傷を防止しようとするスローアウェイチップも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平８−３９３０６号公報特開平１１−２７７３０７号公報

しかしながら、この全周ブレーカタイプのスローアウェイチップにおいても、最初の切削時に刃先の欠損やクレータ摩耗によってすくい面のランドが損傷してしまうと、そのチップを裏返して使用した際にチップのすわりに最も影響を与えるコーナー部のランドが損傷しているので設置面とならなくなるため、すわりの安定性が低下してしまい、切削中のチップの振動による切刃の損傷や加工面の悪化等の問題点が十分に改善されなかった。

また、主面の１辺のランド面が長いので剛性が不十分となり、たわみ易くなるため、特に衝撃が大きい切削条件で加工した場合、ランド面のたわみにより微振動が発生し、切刃の損傷が生じる等の不具合もあった。

特に主面の１辺の長さが比較的長い菱形形状をなすスローアウェイチップにおいて、その現象が顕著に表れた。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、加工時のすわり安定性に優れるとともに、切刃が損傷しにくく、且つ平滑な加工面が得られるスローアウェイチップを提供することにある。

本発明者は、上記の問題について検討した結果、スローアウェイチップの主面の周縁部にランド面を設けるとともに、スローアウェイチップの中央面から前記ランドに向かって伸びる少なくとも１つ以上の突起を設け、かつ、前記突起部とランド面とを連結させた連結部を、切削を行うノーズに対する位置が異なるとともに連結部分の幅が異なるよう少なくとも２種類設けることによって、加工時のすわり安定性が向上するとともに、前記ランド面を補強することができ、切削によるランド面の微振動の発生を抑制して切削に関与する切刃の欠損を防止でき、平滑な仕上げ面が得られることを知見した。

すなわち、本発明のスローアウェイチップは、略平板状をなし、切削を行うノーズを含む鋭角な角部と辺部とからなる菱形形状をなす２つの主面がすくい面と着座面を、側面が逃げ面をなし、前記両主面と前記逃げ面の交差稜線に切刃を有し、ホルダに装着して用い
られる両面使用可能なスローアウェイチップにおいて、前記両主面の周縁部に形成されたランド面と、前記両主面の中央部に形成された中央面と、前記ランド面と前記中央面との間に形成された凹部と、を有し、前記中央面は、上面視において前記ランド面に向かって伸びる少なくとも１つ以上の突起部と、前記突起部の少なくとも１つと前記ランド面の辺部とを部分的に連結する連結部と、を有し、前記連結部は、前記鋭角な角部に近接する順に第一連結部と第二連結部の２つの連結部を少なくとも有しており、前記ホルダに載置する際に、着座面となる主面の前記ランド面と前記連結部とが前記ホルダへの設置面となる。

また、前記突起部は、前記ノーズに向かって伸びるとともに前記凹部を介して前記ランド面と離間する第一突起部を有していることが望ましい。

さらに、前記突起部は、前記主面の辺部に向かって伸びるとともに前記凹部を介して前記ランド面と離間する第二突起部をさらに有していることが望ましい。

また、前記ホルダに載置する際に、着座面となる主面の前記突起部が前記ホルダへの設置面となることが望ましい。

以上詳述したとおり、本発明に係るスローアウェイチップでは、スローアウェイチップの主面の周縁部にランド面を設けるとともに、このランド面に向かって伸びる少なくとも１つ以上の突起部を有する中央面を設け、かつ、前記突起部の少なくとも1つと前記スローアウェイチップの辺部の前記ランド面とが連結した連結部を、切削を行うノーズに対する位置が異なるとともに連結部分の幅が異なるよう少なくとも２種類することで、チップのすわり安定性が向上し、前記ランド面の剛性が高められるので、前記ランド面の微振動の発生を防止して切削に関与する切刃の欠損を防止でき、かつ、平滑な仕上げ面が得られる。

本発明の切削スローアウェイチップ１(以下単にチップ１と呼ぶ)について、図１の平面図および図２の断面拡大図（（ａ）Ａ−Ａ断面、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面）を用いて説明する。

図1によれば、チップ1は略平板状をなし、すくい面および着座面を形成する角部１０（切削を行う角部１０をノーズ１２と呼ぶ）と辺部１１からなる多角形状の主面２と側面に逃げ面３を有し、逃げ面３と主面２との交差稜線に切刃４を有する。さらに、主面２の周縁部に着座面と厚み方向に平行で、かつ平坦なランド面５を有する。また、図２（ａ）によれば、チップ１の主面２の中央部に着座面と厚み方向に平行で、かつ平坦な中央面７を有するとともに、ランド面５と中央面７の間にブレーカとして機能する凹部６を設ける。

本発明によれば、中央面７にランド面５へ向かって伸びる１つ以上の突起部８を設けるとともに、図１および図２に示すように、ランド面５と突起部８との連結部を設けることを大きな特徴とする。そして、本実施形態における連結部９は、図１に示すように、ノーズ１２に近接する順に第一連結部９Ａと第二連結部９Ｂの２つの連結部９を少なくとも有しており、第二連結部９Ｂの幅が第一連結部９Ａの幅よりも大きいことを特徴とする。このような構成により、連結部９によってランド面５を補強し、剛性を上げられることに加えて、すくい面中央部から同一面上に連続した突起部８によりチップのすわり安定性が向上するので、切削の衝撃によるランド面の微振動の発生を抑制することができ、ランド面５の切刃４のチッピングや欠損の発生を防ぐことができる。

ここで、本実施形態における連結部９は、図２（ｂ）に示すようなフラットな面であり、突起部８と同じ高さである。さらに、中央面７とランド面５を全周領域に亘って連結させてランド面５を補強するのではなく、中央面７の一部分である突起部８とランド面５を連結することでランド面５と突起部８が連結しない部分を設けることができ、主面２の辺部１１の切れ味が連結部９によって低下することを抑制し、辺部１１の切刃部における切れ味を維持する効果ももつ。

さらに、チップ１を載置する際に着座面となる主面２の少なくとも突起部８および連結部９が設置面となることでチップ１のすわりが安定し、チップ1のうきやビビリ振動を抑え、チップ１の損傷を防止できる。ここで、よりチップ１のすわりを安定させるため、中央面７、ランド面５、突起部８および連結部９をともに設置面とすることが好ましい。

また、Ｓタイプの正方形をなすチップやＴタイプの三角形をなすチップは、チップ中心から各コーナーまでの距離が等しいので焼成時の変形が少なくすわり安定性が良いが、ノーズ１２の角度が８０°以下の菱形をなすチップは、チップ中心から各コーナーまでの距離が異なるので焼成時の変形が生じ易くすわり安定性が悪いため、前述した切刃損傷等の不具合を生じやすい。特にノーズ１２の角度が５５°のＤタイプの全周ブレーカのチップでは、前述のとおり、すわり安定性が悪いことに加えて、主面２の辺の長さａが長いため、ランド面５の剛性が不十分となって、ランド面５に微振動が発生し易い。そのため、主面２が菱形形状である場合に本発明の効果が特に発揮され易いため、主面２が菱形形状、特に頂角が５５°以下の菱形形状であることが望ましい。

さらに、ランド面５の幅をｂとすると、０．２≦ｂ≦０．５ｍｍとすることが切刃の強度、およびランド面５の安定性を高めて裏欠けに対する強度を高めるとともに、切りくずの排出性の向上や切削抵抗の増大防止により欠損およびチッピングを防止する点で望ましい。

また、チップ１の切れ味の低下や切削抵抗を増大させることを防ぐためにチップ１の１辺の長さをａ、ノーズ１２から連結部９までの距離をｃとすると、０．２５ａ≦ｃ≦０．７５ａであることが望ましい。

さらに、連結部９の強度と切刃の切れ味を高める点で連結部９の幅をｄとしたとき、０.５ｍｍ≦ｄ≦ａ／３、好ましくは０．５ｍｍ≦ｄ≦ａ／５であることが望ましい。

（実施例）ＷＣ粉末に対してＣｏを１１重量％添加した混合粉末を、プレス成形で焼成後の形状が図１、３および表１に示す形状（型式、大きさ）となるように成形し、真空焼成した後、試料Ｎｏ.１〜４は焼結体の両主面の中央面およびランド面を研磨してほぼ同じ高さに調整した。なお、Ｎｏ．１〜８はノーズの角度θ＝５５°のひし形をなして連結部を有する形状（図１）である。また、試料Ｎｏ．５は図３（ａ）のようなブレーカを設けない従来の形状、Ｎｏ．６は図３（ｂ）のような突起部を持たない全周ブレーカでランド面と中央面とが同じ高さである形状、Ｎｏ．７，８は図３（ｃ）のような連結部を持たない形状をそれぞれなしている。

また、すべての試料にはランド面の周縁部にホーニング処理（刃先処理）を施した後、ＣＶＤ法によって焼結体表面にＴｉＣＮ−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＮからなる硬質膜を順にコーティングして試料Ｎｏ.１〜８のスローアウェイチップを作製した。

また、得られたチップを用いて以下の条件での切削試験を行い、チップが欠損に至るまでの切削時間、被削材の加工面状態の観察を行った。結果は表１に示した。切削条件切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ切込み：４ｍｍ送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ被削材：ＦＣ２５０４本溝つき切削状態：乾式また、表１の試料１〜８のチップ形状をＣタイプに替えた試料１’〜７’によって同様の切削試験を行った。結果は表２に示した。

表１および表２より、連結部の幅ｄを０．５〜ａ／３ｍｍ、ランド面の幅ｂを０．２〜０．５とし、突起部とランド面の高さを同じとした試料Ｎｏ．１〜４、試料Ｎｏ．１’〜４‘では切削寿命が３００秒以上と長く、また、裏欠けや切刃部分のチッピングも無く、優れた耐欠損性を示した。

また、被削材の加工面を観察した結果、一様に滑らかな加工面となっていた。

これに対して、ブレーカを設けなかった試料Ｎｏ．５、５’では、ビビリによって被削材の加工面が粗雑であった。

また、チップの載置面に裏欠けが発生していた。

また、試料Ｎｏ．６〜８、６’、７’では、早期に切刃の欠損が発生して耐欠損性が悪く、また、チッピングやビビリの発生によって加工面の面状態も悪くなった。

また、試料Ｎｏ．６、６’、８、７’では、チップの載置面に裏欠けが発生していた。

本発明のスローアウェイチップの例を示した概略平面図である。（ａ）図１のスローアウェイチップのＡ−Ａ間の概略拡大断面図である。（ｂ）図１のスローアウェイチップのＢ−Ｂ間の概略拡大断面図である。（ａ）ブレーカなしのスローアウェイチップの概略平面図である。（ｂ）一般的な全周ブレーカの概略平面図である。（ｃ）連結部なしの突起部付きスローアウェイチップの概略平面図である。従来のスローアウェイチップの要部拡大断面図である。

符号の説明

１：スローアウェイチップ
２：主面
３：逃げ面
４：切刃
５：ランド面
６：凹部
７：中央面
８：突起部
９：ランド面と突起部の連結部
９Ａ：第一連結部
９Ｂ：第二連結部
１０：角部
１１：辺部
１２：ノーズ
ａ：スローアウェイチップの１辺の長さ
ｂ：ランドの幅
ｃ：角部から連結部までの長さ
ｄ：連結部の幅
θ：ノーズの角度
２４：切刃
２５：ランド面
２７：中央面
ｈ：ランド面と中央面との高さの差

Claims

略平板状をなし、切削を行うノーズを含む鋭角な角部と辺部とからなる菱形形状をなす２つの主面がすくい面と着座面を、側面が逃げ面をなし、前記両主面と前記逃げ面の交差稜線に切刃を有し、ホルダに装着して用いられる両面使用可能なスローアウェイチップにおいて、
前記両主面の周縁部に形成されたランド面と、前記両主面の中央部に形成された中央面と、前記ランド面と前記中央面との間に形成された凹部と、を有し、
前記中央面は、上面視において前記ランド面に向かって伸びる少なくとも１つ以上の突起部と、前記突起部の少なくとも１つと前記ランド面の辺部とを部分的に連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、前記鋭角な角部に近接する順に第一連結部と第二連結部の２つの連結部を少なくとも有しており、
前記ホルダに載置する際に、着座面となる主面の前記ランド面と前記連結部とが前記ホルダへの設置面となることを特徴とするスローアウェイチップ。
前記突起部は、前記ノーズに向かって伸びるとともに前記凹部を介して前記ランド面と離間する第一突起部を有していることを特徴とする請求項１に記載のスローアウェイチップ。
前記突起部は、前記主面の辺部に向かって伸びるとともに前記凹部を介して前記ランド面と離間する第二突起部をさらに有していることを特徴とする請求項１または２に記載のスローアウェイチップ。
前記ホルダに載置する際に、着座面となる主面の前記突起部が前記ホルダへの設置面となることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスローアウェイチップ。