JP6465367B2

JP6465367B2 - 切削工具

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Publication number: JP6465367B2
Application number: JP2016573146A
Authority: JP
Inventors: クリシュトフツァイナー，; 阿部　誠; 阿部　　誠
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: WO2015198361A1; US20170144229A1; US10040126B2; EP3157698A1; EP3157698B1; JP2017518893A; CN106573314A; CN106573314B

Description

この発明は、負のすくい角を有する切削工具インサートを有する切削工具ならびにすくい面および２つの逃げ面を有する切削工具インサートを有する切削工具に関し、すくい面は２つの逃げ面のうちの第１の逃げ面と切刃を規定し、第２の逃げ面は切削工具の中心軸に関して、０°よりも大きな角度だけ傾けられる。さらに、この発明はそれぞれの切削工具を製造する方法に関する。

ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）材料から形成される切刃を有する、金属加工物などのような硬質材料を加工するための中ぐり工具が、技術分野において公知である。たとえば、いくつかの公知の切削工具は、カーバイド材料のシャンクにろう付けされるｃＢＮブランクを有する。特に、窒化ホウ素は魅力的な材料であり、なぜならば、それは、ダイヤモンドを除いて、比較的高い耐摩耗性を有し、特に、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）は、ダイヤモンドよりもさらに大きい化学的および熱的安定性を示しながら、ダイヤモンドに次いで２番目に硬質の材料であるからである。高い耐摩耗性および欠陥抵抗は、正確かつ再現性のよい加工のための硬質材料において小さな内径を有する穿孔を加工する際に特に望ましい。高い脆性を有するにもかかわらず、ｃＢＮは非常に高価でもある。さらに、その高い硬度のために、例えば金属材料と比較して、ｃＢＮは容易に加工することができない。

図１は、切削工具インサート１１０およびシャンク本体１２０を有する公知の切削工具１００を概略的に示す。切削工具インサート１１０は、図１において破線によって示されるような焼結体構成物を形成するためにともに焼結された、基材１１１および刃部１１３によって形成される。切削工具インサート１１０はろう付けによってシャンク本体１２０に固定される。通常、切削工具インサート１１０は、必要とされる高価な材料のため、ダイヤモンド焼結体およびｃＢＮ焼結体として割当てられ、特に、切削工具インサート１１０において優れた耐摩耗性を提供するために、刃部１１３のみが、通常はｃＢＮから形成される。

切削工具インサート１１０は、切刃を間に規定するすくい面１１２および第１の逃げ面１１４をさらに有する。動作中、すくい面１１２に対する第１の逃げ面１１４の傾斜が、切削工具インサートと加工物（図示せず）表面（図示せず）との間にクリアランスを提供しながら、切刃に供給される加工物の材料が切削工具インサート１１０のすくい面１１２に沿って削れ、したがって、切刃を除く切削工具の部分は加工物と接していない。すくい面１１２は、シャンク本体１２０上において形成されたすくい面１２２のため、シャンク本体１２０へと延在する。シャンク本体１２０のすくい面１２２は、すくい面と加工物との間のクリアランス（すくい面上のクリアランスは「すくい面上のチップポケット」としばしば呼ばれる）がチップを受けて切刃から遠ざかるように案内するのに十分であるように湾曲した曲面を表す。

切削工具インサート１１０の第１の逃げ面に近接して、切削工具インサート１１０の第２の逃げ面１１６が位置され、第２の逃げ面１１６はシャンク本体１２０の逃げ面１２４へと延在する。

切削工具インサート１１０のすくい面１１２はシャンク本体１２０の中心軸Ａ１に整列する。したがって、すくい面１１２および中心軸Ａ１は切削工具インサート１１０に沿って一致し、一致する構成は、従来、「０°を有するすくい面」と呼ばれる。

図１に関して論じられるような切削工具は、文献ＪＰ１０１２８６０３Ａから公知である。

ＪＰ１０１２８６０３Ａ

図１において示される切削工具１００などのような、従来の切削工具では、切削工具インサートのすくい面およびシャンク本体の正確な形成は所望されるほど厳密ではない。さらに、第１の逃げ面の下のチップポケットは非常に小さく、非常に小さな内径を有する穴を加工するときに必要なように十分な材料を受けないかもしれない。公知の切削工具の切削チップ放出特性は非常に小さい内径を有する穴の十分に厳密な加工を可能にしない。

この発明は先行技術の上述の問題を解決するためになされた。
この発明の１つの局面においては、切削工具が提供され、この切削工具は、切削工具インサートを備え、切削工具インサートは、ｃＢＮ材料の先端部分を有し、ｃＢＮ材料の先端部分内には切刃が形成され、切削工具インサートはさらに、先端部分とともに焼結された構成物を形成するベース部分を有し、切削工具はさらに、切削工具インサートを切削工具のシャンクと結合する本体部分を備え、切削工具インサートは、切刃を規定するすくい面および第１の逃げ面を有し、すくい面は本体部分の中心軸に平行である軸に対して負のすくい角を有する。この局面の切削工具は、負のすくい角のため、保護された切刃を有する。

ここにおけるいくつかの特別な例示的実施の形態においては、切削工具インサートは、さらに、切刃およびさらなる縁部が共通の頂点を有さないように、第１の逃げ面とともにさらなる縁部を規定する第２の逃げ面を備えてもよく、第２の逃げ面は、本体部分の中心軸に平行な軸に関して０°よりも大きな角度だけ傾けられる。

この発明のさらなる局面においては、切削工具が提供され、この切削工具は、切削工具インサートを備え、切削工具インサートは、ｃＢＮ材料の先端部分を有し、ｃＢＮ材料の先端部分内には切刃が形成され、切削工具インサートはさらに、先端部分とともに焼結された構成物を形成するベース部分を有し、切削工具はさらに、切削工具インサートを切削工具のシャンクと結合する本体部分を備え、切削工具インサートは、切刃を規定するすくい面および第１の逃げ面と、切刃およびさらなる縁部が共通の頂点を有さないように、第１の逃げ面とともにさらなる縁部を規定する第２の逃げ面とを有し、第２の逃げ面は、本体部分の中心軸に平行な軸に関して０°よりも大きな角度だけ傾けられる。この局面においては、第２の逃げ面において提供されるようなチップポケットは公知の切削工具の逃げ面上におけるチップポケットよりも大きく、したがって、この局面において提供される切削工具は改善されたチップ放出特性を有する。

この発明の別の局面においては、切削工具を製造する方法が提供され、この方法は、本体部分を設けることと、切削工具インサート部分を設けることと、切削工具インサート部分と本体部分とを共通の界面で接続するためのろう付けプロセスを実行することと、切削工具インサート部分においてすくい面を形成するための研削プロセスを実行することとを備え、すくい面は本体部分の中心軸に平行である軸に対して負のすくい角を有し、この方法はさらに、切削工具インサート部分において切刃を形成することを備える。

ここにおけるいくつかの特別な例示的実施の形態においては、切刃を形成することは、第１の逃げ面を切削工具インサート部分において形成することを備えてもよく、第１の逃げ面とすくい面とは切刃を規定し、この方法はさらに、切削工具インサート部分においてさらなる縁部を規定する第２の逃げ面を形成することを備えてもよく、切刃とさらなる縁部とは共通の頂点を有さず、第２の逃げ面は、本体部分の中心軸に平行な軸に関して０°よりも大きな角度だけ傾けられる。

この発明の別の局面においては、切削工具を製造する方法が提供され、この方法は、本体部分を設けることと、切削工具インサート部分を設けることと、切削工具インサート部分と本体部分とを共通の界面で接続するためのろう付けプロセスを実行することと、切削工具インサート部分において切刃を形成することを切削工具インサート部分においてすくい面を形成するための研削プロセスを実行することおよび第１の逃げ面を形成するためのさらなる研削プロセスを実行することによって行なうこととを備え、第１の逃げ面とすくい面とは切刃を規定し、この方法はさらに、切刃およびさらなる縁部が共通の頂点を有さないように、第１の逃げ面とともにさらなる縁部を規定する第２の逃げ面を形成することを備え、第２の逃げ面は、本体部分の中心軸に平行な軸に関して０°よりも大きな角度だけ傾けられる。

この発明の別の局面においては、中ぐり工具が提供されてもよく、中ぐり工具は、シャンクと上記切削工具とを備え、シャンクは本体部分との接触界面を形成する際に切削工具に結合される。

前述の局面の利点は、切削工具インサートの第２の逃げ面上においてより大きなチップポケットを提供することである。

前述の局面の利点は、切削工具インサートの第２の逃げ面上におけるチップポケットの増大を、切削工具インサートと切削工具インサートを切削工具のシャンクと結合する本体部分との間の界面を低減することなく行なうことである。

前述の局面の利点は、特に、小さな直径を有する穴の加工における使用のために意図された切削工具インサートのための切刃のより容易な製造を可能にすることである。

前述の局面の利点は、保護された切刃のため、改善された摩耗特性および切削特性を有する切削工具を提供することである。

この発明の上記ならびに他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面との関連で考慮すると、この発明の以下の詳細な記載からより明らかになる。

従来の切削工具を概略的に示す。この開示において用いられるすくい角に関する異なる規約を概略的に示す。この開示において用いられるすくい角に関する異なる規約を概略的に示す。この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明の他の例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明のさらなる例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明のさらなる例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明のさらなる例示的実施の形態に従う切削工具を概略的に示す。この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を製造する方法を概略的に示す。この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を製造する方法を概略的に示す。この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を製造する方法を概略的に示す。この発明の他の例示的実施の形態に従う方法を概略的に示す。この発明の他の例示的実施の形態に従う方法を概略的に示す。この発明の他の例示的実施の形態に従う方法を概略的に示す。

図２および図３に関して、この明細書の全体にわたって用いられる表現「すくい角」が規定される。図２は、さらなる加工のために加工物１３１の表面と接触する切削工具１３０’を示す。切削工具１３０’はすくい面１３２’および第１の逃げ面１３４’を有し、それらは、切削工具１３０’と加工物１３１との間の接触頂点として図２において示される切刃を規定する。さらに、チップポケットが第１の逃げ面１３４’と加工物１３１の表面との間において形成されるように、切削工具１３０’は第１の逃げ面１３４’と接触して第２の逃げ面１３６’を有する。線１４０’は、切刃において加工物１３１の表面と接触する切削工具１３０’の中心軸（図示せず）に平行な軸を示す。すくい角は、すくい面１３２’と軸１４０’とによって包囲された角度１４２’によって規定される。すくい角１４２’の向きは、さらに、軸１４０’の角度１４２’分の反時計回りが、軸１４０’をすくい面１３２’に回転させ、すくい角１４２’を負であるように規定するように規定され、つまり、図２において示されるようなすくい角１４２’は、「負のすくい角」と呼ばれる。したがって、負のすくい角は、この記載の全体にわたって、図２において例示に従って向き付けられ、かつ上に説明されるように、理解される。

他方、図３は、加工物１３１の表面に配置された切削工具１３０を示し、切削工具１３０は、すくい面１３２、第１の逃げ面１３４および第２の逃げ面１３６を有する。ここにおいて、すくい角は、すくい面１３２と切削工具１３０の中心軸（図示せず）に平行でありかつ加工物１３１に垂直な面に平行である軸１４０との間において形成された角度１４２によって規定される。ここで、すくい角１４２分の軸１４０の時計回り回転は、軸１４０をすくい面１３２に回転させ、すくい角を正であるよう規定し、つまり、図３において示されるようなすくい角１４２は「正のすくい角」と呼ばれる。したがって、正のすくい角は、この記載の全体にわたって、図３において例示に従って向き付けられ、かつ上に説明されるように、理解される。

したがって、表現「負のすくい角」は、図２に関して上に与えられる説明に従って理解され、一方、表現「正のすくい角」は、図３に関して上に与えられる説明に従って理解される。加えて、すくい角１４２’および１４２がそれぞれ０になる場合において、つまり軸１４０’および１４０がそれぞれすくい面と同一になる場合において、すくい角は「０°のすくい角」と称される。この点において、図１において図示されるような切削工具１００は、０°のすくい角を有する。

この発明のいくつかの例示的実施の形態がここで、図４および図５に関して記載される。

図４は、切削工具インサート２１０および本体部分２２０を有する切削工具２００を概略的に図示し、本体部分２２０は、たとえば、カーバイドから形成されてもよく、切削工具インサート２１０を切削工具２００のシャンク（図示せず）と結合する。いくつかの例示的実施の形態において、切削工具インサート２１０は、ｃＢＮ材料から形成された先端部分およびカーバイド材料から形成されたベース部分の、焼結された構成物であり、両方とも、よりさらに詳しく以下に記載されるように、ともに焼結される。いくつかの代替的な例では、ベース部分はサーメットから形成されてもよい。

切削工具インサート２１０は、切刃２１６を規定するすくい面２１２および第１の逃げ面２１４を有する。第１の逃げ面２１４に近接して、第２の逃げ面２１８が形成され、第１の逃げ面２１４および第２の逃げ面２１８は、切刃２１６と共通の頂点を有さない別の縁部を規定する。ここで、表現「頂点を共通に有さない」とは、第１および第２の逃げ面２１４および２１８によって規定されたさらなる縁部と切刃２１６とは交差しないことを意味する。頂点を共通に有する縁部は、頂点において連結する近接する縁部であることが注目される。

本体部分２２０は、切削インサート工具のすくい面２１２に連結するすくい面２２２を有する。特別な例示的な例は、図４において図示されるように、すくい面２２２およびすくい面２１２が切削工具２００の平坦で滑らかなすくい表面を形成するように示す（図４の断面図において単一の直線として示される）。しかしながら、これは、この開示にいかなる限定ももたらさず、一般に、すくい面２１２および２２２は連結して縁部を形成して、切削工具インサートのすくい面２１２および本体部分２２０のすくい面２２２が、切削工具２００において形成された区別される面を表すようにしてもよい（図４の一致する修正物においてこぶを形成する２つの直線として示されるであろう）。

本体部分２２０は、切削工具２１０の第２の逃げ面２１８の本体部分２２０への滑らかな延在を表す逃げ面２２４をさらに有する（図４の断面図において単一の直線として示される）。しかしながら、これは、この開示にいかなる限定ももたらさず、代替的に、第２の逃げ面２１８および２２４は１列に連結して、２つの区別される逃げ面が切削工具２００において形成されるようにしてもよい（図４の一致する修正において、こぶを形成する２つの直線として示されるであろう）。

特別な例示的な例においては、図４において図示されるように、切削工具インサート２１０のすくい面２１２および本体部分２２０のすくい面２２２は、切削工具２００において滑らかなすくい面を形成する。代替的にまたは付加的に、第２の逃げ面２１８および逃げ面２２４は、切削工具２２０の滑らかな第２の逃げ面を形成する。したがって、切削工具２００のすくい面２１２および２２２は、切削工具インサート２１０および本体部分２２０において形成された平坦面である。さらに、切削工具２２０の第２の逃げ面２１８および２２４は、切削工具インサート２１０および本体部分２２０において形成された平坦面であってもよい。

図４において示されるように、切削工具２００のすくい面２１２および２２２は、本体部分２２０の中心軸（図示せず）に実質的に平行でありかつ切刃２１６と交差する本体部分２２０の軸Ａ２と、負のすくい角ＴＨＥＴＡ１を形成する。切削工具２００の第２の逃げ面２１８、２２４は、軸Ａ２と、第２の角度ＴＨＥＴＡ２を形成する。ここにおける特別な例示的な例では、負のすくい角ＴＨＥＴＡ１は５°から４０°までの範囲において絶対値を有する。ここにおける他の特別な例示的な例では、負のすくい角ＴＨＥＴＡ１は１０°から３０°までの範囲において絶対値を有する。負のすくい角ＴＨＥＴＡ１は切刃２１６の鮮鋭度と靱性とを均衡させるよう選択されてもよい。負のすくい角ＴＨＥＴＡ１は切刃２１６を保護し、十分なサイズのろう付け界面２２６が切削工具インサート２１０と本体部分２２０との間に達成される。したがって、切削工具２００の第２の逃げ面２１４、２１８上においてチップポケット容積を増大するために軸Ａ２に対して角度ＴＨＥＴＡ２分だけ傾けられる第２の逃げ面２１８、２２４を形成するにもかかわらず（よりさらに詳しく後述される）、ろう付け界面２２６は低減されない。ここにおける特別な例示的な例では、角度ＴＨＥＴＡ２は２５°から６０°までの範囲において絶対値を有する。したがって、切削工具２００の安定性は負のすくい角ＴＨＥＴＡ１によって増大される。

いくつかの例示的実施の形態においては、適切なサイズを有するろう付け界面２２６が与えられるように、負のすくい角ＴＨＥＴＡ１および角度ＴＨＥＴＡ２は適切に選択される。たとえば、本体部分２２０の最大直径などのような切削工具直径の少なくとも４０％の直径（図４の断面図において線２２６によって示される）によって与えられたサイズを有するろう付け界面２２６が形成されてもよい。有利なことに、軸Ａ２に対して角度ＴＨＥＴＡ２だけ傾けられる第２の逃げ面２１８、２２４の形成においては、図５に関してよりさらに詳しく以下に記載されるように、切削工具２００の逃げ面上のチップポケットは増大される。したがって、ここにおける特別な例示的な例では角度ＴＨＥＴＡは３５°から７０°までの範囲において絶対値を有する。

図５は、加工物２３０の表面２３２において形成される穴２３４の加工中の切削工具２００を示す。この発明のいくつかの特定の適用例においては、穴２３４は、１０ｍｍ以下または５ｍｍ以下の例示的直径などのような非常に小さい内径を有する穴を表してもよい。領域２４０は切削工具２００のすくい面２２２上におけるチップポケットを示し、一方で領域２５０は第２の逃げ面２１８および２２４上におけるチップポケットを示している。図５において示されるように、第２の逃げ面２１８および２２４上のチップポケット２５０は、工具中心軸に平行な第２の逃げ面を有する従来の切削工具と比較して、サイズがかなり増大される。このようにして、第２の逃げ面におけるチップ放出特性は、この発明によって提供される切削工具において相当改善される。

切削工具２００のすくい面２１２、２２２の側では、負のすくい角（図４におけるＴＨＥＴＡ１参照）は切削工具２００のすくい面２１２、２２２上におけるチップポケット２４０を劣化させず、したがって、保護された切刃が、切削工具２００のすくい面２１２および２２２におけるチップ放出特性に悪影響を及ぼさずに、負のすくい角によって達成され得る。したがって、切削工具２００は、従来の切削工具と比較して、改善されたチップ放出特性を示す。

図６はこの発明の代替的実施の形態に従う切削工具３００を示す。切削工具３００は、切削工具インサート３１０と、切削工具インサート３１０を切削工具３００のシャンク（図示せず）と結合する本体部分３２０とを有する。たとえば、切削工具インサート３１０は、ｃＢＮ材料から形成された先端部分およびカーバイド材料から形成されたベース部分の、焼結された構成物であり、図４および図５に関して上に記載されるような切削工具２００の切削工具インサート２１０の構成に類似する。

切削工具３００は、図４および図５に関して上に記載されるような切削工具２００のすくい面２２２、２１２に類似する、負のすくい角を有するすくい面３３２を有する。さらに、切削工具３００は、代替的にまたは付加的に、第１の逃げ面３３４の他に第２の逃げ面３３８を有してもよく、第２の逃げ面３３８は、図４および図５に関して上に記載されるような切削工具２００の第２の逃げ面２１８、２２４の構成と類似して、軸Ａ３に対して傾けられる。すくい面３３２および第１の逃げ面３３４は、切削工具３００の切刃３３６を規定する。

切削工具３００は、図４および図５に関して上に記載されるような切削工具２００のろう付け界面２２６と比較して、さらに増大されたろう付け界面３４０を有する。ろう付け界面３４０は、たとえば、図６において示されるような、本体部分３２０の凹状界面部分と、切削工具インサート３１０において形成された凸状界面部分とによって設けられてもよい。特に、切削工具インサート３１０の凸状界面部分および本体部分３２０の凹状界面部分は互いと一致するよう製造され、凸状界面部分は、ろう付けで、切削工具インサート３１０と本体部分との接続と同時に、安定したろう付け界面３４０を形成するよう、凹状界面部分によって受けられる。

図７から図９に関して、この発明のいくつかの例示的実施の形態が、よりさらに詳しく記載される。図７は、切削工具インサート４１０、本体部分４２０およびシャンク４３０を有する切削工具４００の側面断面図を概略的に示す。本体部分４２０およびシャンク４３０はともに結合され、共通の接触界面を有してもよい。接触界面は、たとえば、この開示に対するいかなる限定ももたらさずに、図７において示されるように、シャンクのテーパ状部分の始まりに位置してもよい。

図７において示される切削工具インサート４１０は、切削工具インサート４１０のすくい面４１２に近接して形成された切刃４１６を有する。本体部分４２０は切削工具インサート４１０のすくい面４１２に近接したすくい面４２２を有する。例示的実施の形態において、すくい面４１２および４２２は、図７において図示されるように切削工具４００の滑らかかつ平坦なすくい面４１２および４２２を形成してもよい。図４および図５に関して上に論じられるような切削工具２００に類似する構成が図７において示されるが、これは、この記載に対するいかなる限定ももたらさず、代替的に、図６に関して上に記載されるような切削工具３００に従う切削工具構成が代りに用いられてもよいことを、当業者であれば理解する。

切削工具４００は、切削工具４００に、シャンク４３０および本体部分４２０を通して延在して形成された冷媒穴４４０を有する。冷媒穴４４０の開口部４５０は、切削工具４００の中心軸（図示せず）に対する冷媒穴４４０の位置によって規定され、よりさらに詳しく以下に論じられるように、負のすくい角に依存する。冷媒穴４４０の開口部４５０は本体部分４２０に位置する。特別な例では、開口部４５０は本体部分４２０のすくい面４２２内に形成される。このようにして、冷媒手段（例えば冷媒液または冷媒ガス）の効率的な提供が、冷媒穴４４０および冷媒開口部４５０を介して、切削工具インサート４１０および切刃４１６に近い領域に、行なわれてもよい。

図８は、切削工具４００上において、冷媒穴４４０（図７参照）に沿った方向における上面図を示す。たとえば、グリップ部分４６０が、すくい面４２２の向きを示して、シャンク４３０において形成されてもよい。

図９は切削工具４００’を断面図において示す。切削工具４００’は切削工具インサート４１０’および本体部分４２０’を有する。切削工具インサート４１０’は、切刃４１６’を規定する、負のすくい角を有するすくい面４１２’および第１の逃げ面４１４’を有する。さらに、切削工具インサート４１０’は、切削工具４００’を通って本体部分４２０’の中心軸（示せず）に平行に延在する軸４０５’に対して負でない角度だけ傾斜された第２の逃げ面４１８’を有する。破線４３０’によって示されるように、切削工具インサート４１０’および本体部分４２０’は、ろう付け界面４３０’によって結合される。図４および図５に関して上に論じられるような切削工具２００に類似する示された構成にもかかわらず、ここにおける代替的実施の形態においては、図６に関して上に論じられるような切削工具３００に類似する構成が、代りに用いられてもよい。

本体部分４２０’はすくい面４２２’および逃げ面４２４’を有する。図９において示されるように、すくい面４２２’はすくい面４１２’と共に切削工具４００’の滑らかかつ平坦なすくい面４１２’、４２２’を形成してもよい。代替的にまたは付加的に、図９において示されるように、本体部分４２０’の逃げ面４２４’は、切削工具インサート４１０’の第２の逃げ面４１８’ともに、切削工具４００’の第２の逃げ面４１８’、４２４’を形成してもよい。ここにおけるさらに代替的実施の形態においては、すくい面および／または逃げ面は上に論じられるように２つの別個の平坦面によって設けられてもよい。

冷媒穴４４０’は、本体部分４２０’内に形成されるように、切削工具４００’内に形成される。例示的実施の形態によれば、冷媒穴４４０’は軸４０５’に平行に本体部分４２０’を通って延在してもよい。冷媒穴４４０’の開口部４５０’は、切削工具４００’のすくい面４１２’、４２２’に形成されてもよい。いくつかの例示的実施の形態においては、冷媒穴４２０’は、本体部分４２０’のすくい面４２２’において形成され、切削工具インサート４１０’のすくい面には形成されない。当業者であれば、切削工具インサート４１０’の硬度のため、冷媒穴４４０’の開口部４５０’は、本体部分４２０’のすくい面４２２’においてのみ位置するかもしれず、切削工具インサート４１０’のすくい面４１２’へとは延在しないかもしれないことを十分に理解する。

切削工具４００’のすくい面４１２’、４２２’の負のすくい角に依って、図９において開口部の直径を示すダブル矢印４５１’によって示された開口部４５０’の面積は、図９において冷媒穴４４０’の直径を示すダブル矢印４５３’によって示されるように、冷媒穴４４０’の断面よりも大きい。特に、直径４５３’は、負のすくい角の絶対値の正弦×直径４５１’に等しい。負のすくい角を適切に選択する際、冷媒穴４４０’の開口部４５０’の所望のサイズが選択されてもよい。このようにして、切削装置４００’、特に切削工具インサート４１０’および本体部分４２０’の効率的な冷却が、達成されてもよい。特に、冷媒穴４４０’の開口部４５０’は本体部分４２０’において切刃４１６’に対する最小の距離で形成されてもよい。したがって、切削工具インサート４１０’に対する冷媒手段の直接的な供給が与えられてもよい。

軸４０５’に関する冷媒穴４４０’の相対的な横方向変位の調整において、切削工具インサート４１０’のすくい面４１２’内および本体部分４２０’のすくい面４２２’における開口の量が調整されてもよい。したがって、この発明の利点は、切削工具のすくい面と接触する冷媒穴を設けることである。負のすくい角を有するすくい面における冷媒穴の、より広い開口部のため、比較的大量の冷媒が切削工具インサートおよび本体部分に与えられ得る。

軸４０５’に対する冷媒穴の位置に依って、ある形状の開口部４５０’が得られてもよく、冷媒穴が軸４０５’に対してより上部の位置に配置される場合には、たとえば完全な「楕円形」形状などであってもよく、一方、冷媒穴が軸４０５’により近く、切削工具の中心軸（図示せず）に対して特により近い位置にある場合においては、不完全な楕円形状の開口部が得られ得ることがさらに注目される。

図１０〜図１２に関して、この発明のいくつかの例示的実施の形態に従う切削工具を製造する方法が記載される。

図１０は製造中の初期段階における切削工具５００を示し、切削工具インサート部分５１０は本体部分５２０と結合される。切削工具インサート部分５１０と本体部分５２０との結合は、ろう付けプロセスの実行によって達成される。たとえば、チタン、銀（主成分として）および銅をろう付け材料として用いて、ろう付けプロセスにおいて切削工具インサート部分５１０を本体部分５２０と接続するしてもよい。したがって、ろう付け界面５２２がろう付けプロセスにおいて形成される。

切削工具インサート部分は、ここにおいては、ｃＢＮ材料層５１１およびカーバイド材料層５１３の焼結複合体として与えられてもよい。焼結された構成物は、たとえば、ｃＢＮ材料層５１１をカーバイド材料層５１３上に配置して、ｃＢＮ材料層５１１およびカーバイド材料層５１３をともに焼結させるための焼結プロセスを実行して、５１０として表されるようなｃＢＮ／カーバイドブランク本体５１１、５１３を与えることによって、得られてもよい。ｃＢＮ／カーバイドブランク本体は、続いて切断して形状化した結果、切削工具インサート部分５１０を結果として生じてもよい。たとえば、円筒形のブランク本体がこのようにして形成されてもよい。

切削工具インサート部分５１０は、特別な例示的な例によれば、ｃＢＮ材料の頂部表面５１２と、本体部分５２０との接触ためのカーバイド材料の下側表面とを有する、円筒形状であってもよい。

ろう付け前に、切削工具インサート部分５１０は本体部分５２０上に配置されるが、これは、切削工具インサート部分５１０の頂部表面５１２および側面５１６は露出され、一方、切削工具インサート部分５１０の下側面は、本体部分５２０の面と接触し、ろう付けプロセスが完了した後、ろう付け界面５２２を与えるように、行なわれる。

ろう付けプロセスに続いて、第１の研削プロセス５３２を、切削工具５００に適用して、切削工具インサート部分５１０および本体部分５２０の材料を切削工具５００の側方表面の部分において除去する。いくつかの特別な例示的な例においては、研削プロセス５３２はホイール研削機を用いる研削プロセスであってもよく、それは、したがって、容易な研削プロセスを表す。

第１の研削プロセス５３２に続いて、第２の研削プロセス５３４が、先に研削された側方表面の反対側の切削工具５００の側で、切削工具５００に適用されてもよい。ここにおける特別な例示的な例においては、第２の研削プロセスは容易に研削プロセスを実行するために砥石車を使用して実行されてもよい。

代替的に、第２の研削プロセスは第１の研削プロセス前に実行されてもよい。
図１１は製造中の後の段階における、特に研削プロセス５３２および５３４が完了した後の、切削工具５００を示す。特に、第１の研削プロセス５３２は、切削工具インサート部分５１０’において形成される平坦なすくい面５１７、および本体部分５２０において形成される平坦なすくい面５２５を、結果として生じた。小さな直径の穴を加工するように構成された切削工具に関係する適用例においては、すくい面５１７および５２５は、切削工具５００の滑らかなすくい面５１７、５２５を形成する。第２の研削プロセス５３４の結果、平坦な逃げ面５１８が切削工具インサート部分５１０’において形成され、平坦な逃げ面５２７が本体部分５２０において形成される。小さな直径の穴において内径加工を実行するように構成された切削工具においては、逃げ面５１８および５２７は、切削工具５００の滑らかかつ平坦な逃げ面５１８、５２７を形成する。さらに、切削工具インサート部分５１０’の上側表面５１２は、低減された上側表面５１２’に効果的に低減され、一方、ろう付け界面５２２はろう付け界面５２３に低減される。上に説明されるように、ろう付け界面５２３は、第１および第２の研削プロセスにもかかわらず、切削工具５００に対して十分な安定性を与えるよう、依然として十分に大きい。当業者であれば、切削工具５００のすくい面５１７、５２５の負のすくい角および逃げ面５１８、５２７の適切な傾斜を適切に選択することにおいて、上に指摘されるように、ろう付け界面５２３の所望のサイズが得られることを十分に理解する。

研削プロセス５３２、５３４を完了した後、切削工具インサート部分５１０’は、前もって加工された先端部分（図１１における５１１’参照）およびベース本体５１３’を表す形状化された部分５１１’および５１３’を有する。

図１２は、製造中の、特に第３の研削プロセスが実行された後の、より進んだ段階における切削工具５００を示す。第３の研削プロセスの結果、第１の逃げ面５１５は先端部分５１３’の頂部表面５１２’（図１１参照）に形成され、第２の逃げ面５１８’は逃げ面５１８（図１１参照）に形成される。

追加加工ステップにおいて、図７〜図９に関して上に記載されたような冷媒穴が、切削工具５００に設けられてもよい。当業者であれば、第１および第２の研削プロセス５３２および５３４（上記の図１０参照）を実行する前において、ろう付けプロセスが実行された後に、冷媒穴（図示せず）が切削工具５００内に形成されてもよいことを十分に理解する。代替的に、冷媒穴が、本体部分５２０と切削工具インサート部分５１０とを結合する前に、つまりろう付けプロセスの前に本体部分５２０内に設けられてもよいことを理解する。当業者であれば、軸Ａ４に関する、および特定の負のすくい角の選択における冷媒穴の位置が、本体部分５２０（図１１参照）のすくい面５２５において形成されることになる冷媒穴の開口部のサイズおよび形状を決定することを理解する。

図１３〜図１５に関して、この発明のいくつかの他の例示的実施の形態に従う切削工具を製造する方法を記載する。

図１３は製造中の初期段階における切削工具６００を示し、切削工具インサート部分６１０は本体部分６２０と結合される。切削工具インサート部分６１０と本体部分６２０との結合は、ろう付けプロセスの実行によって達成される。たとえば、チタン、銀（主成分として）および銅をろう付け材料として用いて、ろう付けプロセスにおいて切削工具インサート部分６１０を本体部分６２０と接続するしてもよい。したがって、ろう付け界面６２２がろう付けプロセスにおいて形成される。

切削工具インサート部分６１０は、ここにおいては、ｃＢＮ材料層６１１およびカーバイド材料層６１３の焼結複合体として与えられてもよい。焼結された構成物は、たとえば、ｃＢＮ材料層６１１をカーバイド材料層６１３上に配置して、ｃＢＮ層６１１およびカーバイド層６１３を焼結させるための焼結プロセスを実行して、上記のブランク本体５１０と類似した円筒形のブランク本体などの、ｃＢＮ／カーバイドブランク本体を与えることによって、得られてもよい。後のプロセスにおいて、ｃＢＮ／カーバイドブランク本体を切断して形状化して、図１３において示されるような凸状形状化されたカーバイド材料層６１３を形成し、それによって、図１３に示されるような切削工具インサート部分６１０を結果として生じさせてもよい。たとえば、ｃＢＮ／カーバイドブランクを切削および研削して、たとえば図１３において参照番号６１３によって示されるようなくさび形のカーバイド層部分などのような凸面部分をカーバイド材料層において得てもよい。さらに、一致する凹面部分が、本体部分６２０の上側表面または下側表面の一方に形成されるが、これは、本体部分６２０の凹面部分６２６が切削工具インサート部分６１０の凸状カーバイド層部分６１３と一致するように行われる。たとえば、くさび形の凹状溝が本体部分６２０の上側表面内に形成されてもよい。

切削工具インサート部分６１０は、特別な例示的な例によれば、ｃＢＮ材料の頂部表面６１２と、本体部分６２０との接触ためのカーバイド材料の下側表面とを有する、円筒形状であってもよい。切削工具インサート部分６１０は本体部分６２０上に配置されるが、これは、切削工具インサート部分６１０の頂部表面６１２および側面６１６は露出され、一方、切削工具インサート部分６１０の下側面は、本体部分６２０の面と接触し、ろう付け界面６２２を与えることになるように、行なわれる。

ろう付けに続いて、第１の研削プロセス（図示せず）を、切削工具６００に適用して、切削工具インサート部分６１０および本体部分６２０の材料を切削工具６００の側方表面の部分において除去する。いくつかの特別な例示的な例においては、研削プロセスはホイール研削機を用いる研削プロセスであってもよく、それは、したがって、容易な研削プロセスを表す。

第１の研削プロセスに続いて、第２の研削プロセス（図示せず）が、先に研削された側方表面の反対側の切削工具６００の側で、切削工具６００に適用されてもよい。ここにおける特別な例示的な例においては、第２の研削プロセスは容易に研削プロセスを実行するために砥石車を使用して実行されてもよい。

代替的に、第２の研削プロセスは第１の研削プロセス前に実行されてもよい。
図１４は製造中の後の段階における、特に第１および第２の研削プロセスが完了した後の、切削工具６００を示す。特に、第１の研削プロセス６３２は、切削工具インサート部分６１０において形成される平坦なすくい面６１７、および本体部分６２０において形成される平坦なすくい面６２５を、結果として生じた。小さな直径の穴を加工するように構成された切削工具に対しては、すくい面６１７および６２５は、切削工具６００の滑らかなすくい面６１７、６２５を形成する。第２の研削プロセス６３４の結果、平坦な逃げ面６１８が切削工具インサート部分６１０’において形成され、平坦な逃げ面６２７が本体部分６２０において形成される。小さな直径の穴において内径加工を実行するように構成された切削工具においては、逃げ面６１８および６２７は、切削工具６００の滑らかかつ平坦な逃げ面６１８、６２７を形成する。さらに、切削工具インサート部分６１０’の上側表面６１４は、低減された上側表面６１４’に効果的に低減され、一方、ろう付け界面６２６はろう付け界面６３０に低減される。上に説明されたように、ろう付け界面６３０は、第１および第２の研削プロセスにもかかわらず、切削工具６００に対して十分な安定性を与えるよう、依然として十分に大きい。当業者であれば、切削工具６００のすくい面６１７、６２５の負のすくい角および逃げ面６１８、６２７の適切な傾斜を適切に選択することにおいて、ろう付け界面６２３の所望のサイズが得られることを十分に理解する。

図１５は、製造中の、特に第３の研削プロセスが実行された後の、より進んだ段階における切削工具６００を示す。第３の研削プロセスの結果、第１の逃げ面６１５は頂部表面６１４’（図１４参照）に形成され、第２の逃げ面６１８’は逃げ面６１８（図１４参照）に形成される。

追加加工ステップにおいて、図７〜図９に関して上に記載されたような冷媒穴が、切削工具６００に設けられてもよい。当業者であれば、第１および第２の研削プロセスを実行する前に、ろう付けプロセスが実行された後に、冷媒穴（図示せず）が切削工具６００内に形成されてもよいことを十分に理解する。代替的に、冷媒穴が、本体部分６２０と切削工具インサート部分６１０とを結合する前に、つまりろう付けプロセスの前に本体部分６２０内に設けられてもよい、当業者であれば、軸Ａ５に関する、および特定の負のすくい角の選択における冷媒穴の位置が、本体部分６２０（図１４参照）のすくい面６２５において形成されることになる冷媒穴の開口部のサイズおよび形状を決定することを理解する。

したがって、図１３から図１５に関して上に記載されるような方法の実行において、図６に関して上に論じられるような切削工具３００に類似する切削工具を製造してもよい。

当業者であれば、負のすくい角を有するすくい面および傾斜された逃げ面を設けることにおいて、逃げ面上のチップポケットを増大させ、その一方で、依然として、切削工具の直径の４０％を超えるろう付け界面を設けて、効率的な結合力が得られるようにしてもよいことを理解する。当業者であれば、すくい角および傾斜に依って、切削工具の直径の４０〜５０％のろう付け界面が得られ得ることを理解する。

この発明によれば、改善されたチップ放出特性および磨耗抵抗を有する切削工具が、負のすくい角を形成することおよび切削工具の中心軸に関して傾斜された逃げ面を形成することのうちの少なくとも１つによって、提供される。

この開示の例示的実施の形態に関して上に記載されるような切削工具は、中ぐり工具において用いられるいくつかの例示的適用例にあってもよい。代替的に、上に記載されるような切削工具はフライス装置または旋盤装置において用いられてもよい。

当業者であれば、切刃と交差する中心軸を有する切削工具の提供において、切刃と交差しない中心軸を有する切削工具と比較してさらに安定され得る切削工具の特別な対称形状が提供されることを理解する。したがって、上に記載されるような切削工具は、中心軸が切刃と交差するように構成されたいくつかの特別な例示的実施の形態に従うものであってもよい。

この発明はさまざまな局面において切削工具を提供し、切削工具は切削工具インサートを備え、切削工具インサートは、ｃＢＮ材料の先端部分を有し、ｃＢＮ材料の先端部分内には切刃が形成され、切削工具インサートはさらに、先端部分とともに焼結された構成物を形成するベース部分を有し、切削工具はさらに、切削工具インサートを切削工具のシャンクと結合する本体部分を備え、切削工具インサートは、切刃を規定するすくい面および第１の逃げ面を有する。１つの局面において、すくい面は本体部分の中心軸に平行である軸に対して負のすくい角を有する。別の局面において、切刃およびさらなる縁部が共通の頂点を有さないように、第１の逃げ面とともにさらなる縁部を規定する第２の逃げ面が形成される。ここにおいて、第２の逃げ面は、本体部分の中心軸に平行な軸に関して０°よりも大きな角度だけ傾けられる。

１００，１３０’，２００，３００，４００，４００’，５００，６００切削工具、１１０，２１０，３１０，４１０，４１０’ 切削工具インサート、１１１基材、１１２，１２２，１３２’，２１２，２２２，３３２，４１２，４１２’，４２２，４２２’，５１７，５２５すくい面、１１３刃部、１１４，１３４，１３４’，２１４，３３４，４１４’，５１５，６１５第１の逃げ面、１１６，１３６，１３６’，２１８，２２４，３３８，４１８’，５１８’，６１８’ 第２の逃げ面、１２０シャンク本体、１２４，４１８’，４２４’ 逃げ面、１３１加工物、１４０’ 軸、１４２，１４２’ 角度、２１６，３３６，４１６，４１６’ 切刃、２２０，３２０，４２０，４２０’，５２０，６２０本体部分、２２６，３４０，４３０’，５２２，５２３，６２２，６２６，６３０ろう付け界面、２３２表面、２３４穴、２４０，２５０領域、４０５’ 軸、４３０シャンク、４４０，４４０’ 冷媒穴、４５０，４５０’ 開口部、４６０グリップ部分、５１０，５１０’，６１０，６１０’ 切削工具インサート部分、５１１，６１１ｃＢＮ材料層、５１１’，５１３’ 形状化された部分、５１２，５１２’，６１２頂部表面、５１３，６１３カーバイド材料層、５１３’ 先端部分、５１６，６１６側面、５１７，５２５，６１７，６２５平坦なすくい面、５１８、５２７，６１８、６２７平坦な逃げ面、６１４，６１４’ 上側表面、６２６凹面部分。

Claims

切削工具であって、
切削工具インサートを備え、前記切削工具インサートは、ｃＢＮ材料の先端部分を有し、前記ｃＢＮ材料の先端部分内には切刃が形成され、前記切削工具インサートはさらに、前記先端部分とともに焼結された構成物を形成するベース部分を有し、前記切削工具はさらに、
前記切削工具インサートの前記ベース部分において前記先端部分が位置する側と反対側を前記切削工具のシャンクと結合する本体部分を備え、
前記本体部分は、前記シャンクから前記切削工具インサートまで延在し、
前記切削工具インサートは、前記切刃を規定するすくい面および第１の逃げ面と、前記切刃およびさらなる縁部が共通の頂点を有さないように、前記第１の逃げ面とともに前記さらなる縁部を規定する第２の逃げ面とを有し、
前記第２の逃げ面と前記本体部分の延在する方向に沿った中心軸に平行でありかつ前記切刃と交差する軸との間の角度ＴＨＥＴＡ２が、２５°から６０°までの範囲にあり、
前記すくい面と前記本体部分の前記中心軸に平行な前記軸との間の角度ＴＨＥＴＡ１が、５°から４０°までの範囲にあり、
前記切削工具インサートの前記すくい面は、前記本体部分へと滑らかに延在して、前記本体部分においてすくい面を形成し、
前記切削工具インサートの前記第２の逃げ面は、前記本体部分へと滑らかに延在して、前記本体部分において第２の逃げ面を形成し、
前記切削工具インサートの前記すくい面と前記本体部分の前記すくい面とは同じ面を形成し、前記切削工具インサートの前記第２の逃げ面と前記本体部分の前記第２の逃げ面とは同じ面を形成する、切削工具。
前記すくい面と前記第２の逃げ面との間の角度ＴＨＥＴＡが、３５°から７０°までの範囲にある、請求項１に記載の切削工具。
前記切刃の長さは５ｍｍ未満である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
前記ベース部分および前記本体部分はカーバイド材料であり、ろう付けされた構成物を形成する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の切削工具。
前記本体部分は凹状界面部分を有し、前記ベース部分は前記凹状界面部分と一致する凸状界面部分を有し、前記凸状界面部分は前記凹状界面部分によって受けられるようにされる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の切削工具。
前記本体部分内に形成され、前記本体部分の軸に平行な方向に沿って前記本体部分を通って延在する冷媒穴をさらに備え、前記切削工具インサートの前記すくい面は、前記本体部分へと滑らかに延在して、前記本体部分においてすくい面を形成し、前記冷媒穴の開口部は前記本体部分の前記すくい面内にある、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
シャンクおよび前記シャンクに結合された請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の切削工具を備える、中ぐり工具。