JP7226685B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具に関する。より特定的には、本発明は、スカイビング加工用の切削工具に関する。

例えば、特許文献１（特表２００３－５１６８６８号公報）には、スカイビング加工用の切削工具が記載されている。特許文献１に記載の切削工具は、直線状に延在する切れ刃を有している。

特許文献１に記載の切削工具を用いたスカイビング加工において、特許文献１に記載の切削工具は、その切れ刃が被削材の中心軸に対して傾斜して配置されるとともに、その切れ刃が被削材の中心軸を横断するように送られる。その結果、切削点が特許文献１に記載の切削工具の切れ刃上を順次移動しながら、被削材の切削加工が行われる。

特表２００３－５１６８６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削工具は、その切れ刃が被削材との接触を開始する際（食い付き時）又は被削材との接触を終了する際（抜け時）に、切削抵抗が変動する。その結果、特許文献１に記載の切削工具においては、その切れ刃の突発的な欠損に対する耐性に改善の余地がある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、突発的な切れ刃の欠損を抑制することが可能な切削工具を提供するものである。

本発明の一態様に係る切削工具は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線に形成される切れ刃とを備えている。切削工具は、平面視において、多角形形状を有している。切れ刃は、多角形形状の辺に沿って形成されている。切れ刃は、平面視において直線状に延在する第１部分と、第１部分の一方端に位置するとともに、平面視において第１部分に対して鈍角をなすように延在する第２部分とを有している。

本発明の一態様に係る切削工具によると、突発的な切れ刃の欠損を抑制することが可能となる。

切削工具１０の斜視図である。 切削工具１０の切れ刃３近傍における平面図である。 切削工具１０の第１部分３１及び第２部分３２が互いに連なっている部分における拡大平面図である。 切削工具１０の第１部分３１及び第３部分３３が互いに連なっている部分における拡大平面図である。 切削工具１０を用いたスカイビング加工の模式図である。 切削工具２０の切れ刃３近傍における平面図である。 切削工具３０の切れ刃３近傍における平面図である。 切削工具４０の切れ刃３近傍における平面図である。

［本発明の実施形態の説明］
まず、本発明の実施形態を列記して説明する。

（１）本発明の一実施形態に係る切削工具は、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線に形成される切れ刃とを備えている。切削工具は、平面視において、多角形形状を有している。切れ刃は、多角形形状の辺に沿って形成されている。切れ刃は、平面視において直線状に延在する第１部分と、第１部分の一方端に位置するとともに、平面視において第１部分に対して鈍角をなすように延在する第２部分とを有している。

上記（１）の切削工具において、第２部分は、第１部分の一方端に連なっているため、切れ刃が被削材に食い付く部分又は切れ刃が被削材から抜ける部分となる。また、上記（１）の切削工具において、第２部分は、第１部分に対して鈍角をなすように延在しているため、第１部分よりも被削材に対して相対的に後退した位置にある。すなわち、第２部分における切り込み量は、第１部分における切り込み量よりも、相対的に小さくなる。その結果、上記（１）の切削工具によると、被削材に食い付く際又は被削材から抜ける際に切れ刃に発生する切削抵抗の変動が緩和され、突発的な切れ刃の欠損を抑制することが可能となる。

（２）上記（１）の切削工具において、第２部分は、平面視において直線状に延在していてもよい。

（３）上記（２）の切削工具において、第１部分と第２部分とがなす角度は、１７９°より大きくてもよい。

上記（３）の切削工具によると、切れ刃と被削材との間の切削抵抗が第１部分から第２部分にかけてなだらかに変化するため、被削材に食い付く際又は被削材から抜ける際に切れ刃に発生する切削抵抗の変動がさらに緩和され、突発的な切れ刃の欠損をさらに抑制することが可能となる。

（４）上記（１）～（３）の切削工具において、切れ刃は、第１部分の他方端に位置するとともに、平面視において第１部分に対して鈍角をなすように延在する第３部分をさらに有していてもよい。

上記（４）の切削工具によると、第１部分の一方端に第２部分が連なっているとともに、第１部分の他方端に第３部分が連なっているため、被削材に食い付く際及び被削材から抜ける際に切れ刃に発生する切削抵抗の変動が緩和され、突発的な切れ刃の欠損をさらに抑制することが可能となる。

（５）上記（４）の切削工具において、第３部分は、平面視において直線状に延在していてもよい。

（６）上記（５）の切削工具において、第１部分と第３部分とがなす角度は、１７９°より大きくてもよい。

上記（６）の切削工具によると、切れ刃と被削材との間の切削抵抗が、第１部分から第２部分にかけてなだらかに変化するとともに、第１部分から第３部分にかけてなだらかに変化するため、被削材に食い付く際及び被削材から抜ける際に切れ刃に発生する切削抵抗の変動がさらに緩和され、突発的な切れ刃の欠損をさらに抑制することが可能となる。

（７）上記（４）～（６）の切削工具において、第１部分の延在方向における第１部分の幅を第１部分の延在方向における切れ刃の幅で除した値は、０．７以上０．９９以下であってもよい。

［本発明の実施形態の詳細］
次に、本発明の実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る切削工具の構成）
実施形態に係る切削工具（以下においては、「切削工具１０」という）の構成を説明する。

切削工具１０は、スカイビング加工用の切削工具である。図１は、切削工具１０の斜視図である。図１に示されるように、切削工具１０は、すくい面１と、逃げ面２と、切れ刃３とを有している。逃げ面２は、すくい面１に連なっている。切れ刃３は、すくい面１と逃げ面２との稜線に形成されている。

切削工具１０は、平面視において、多角形形状を有している。ここで、「平面視」とは、切削工具１０をすくい面１に直交する方向から見た場合をいう。図１に示される例においては、切削工具１０は、平面視において三角形形状を有しているが、切削工具１０は、三角形形状以外の多角形形状（例えば、四角形、台形等）であってもよい。なお、この「多角形形状」は、完全な多角形形状である必要はなく、その辺、角に完全な多角形形状から逸脱する箇所（例えば、その辺に完全な直線でない部分が存在する、その角が丸まっているなど）存在していてもよい。切れ刃３は、この多角形形状の辺に沿って形成されている。なお、切れ刃３は、この多角形形状を構成する辺のうちの少なくとも１辺に形成されていればよい。

切削工具１０は、基材１１と、焼結体１２と、接合層１３とを有している。基材１１は、例えば、超硬合金で形成されている。基材１１は、頂面１１ａと、背面１１ｂと、側面１１ｃとを有している。頂面１１ａは、すくい面１の一部を構成している。背面１１ｂは、頂面１１ａの反対側の面である。側面１１ｃは、頂面１１ａ及び背面１１ｂに連なっている。側面１１ｃは、逃げ面２の一部を構成している。

頂面１１ａには、座面部１１ｄを有している。座面部１１ｄにある頂面１１ａと背面１１ｂとの距離は、座面部１１ｄ以外にある頂面１１ａと背面１１ｂとの距離よりも小さくなっている。すなわち、頂面１１ａには、座面部１１ｄにおいて、段差が形成されている。

焼結体１２は、硬質材料の焼結体により形成されている。この硬質材料は、例えば立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の焼結体である。焼結体１２は、座面部１１ｄ上に配置されている。焼結体１２は、座面部１１ｄとの間に配置された接合層１３により、基材１１に接合されている。

上記においては、切削工具１０が基材１１、焼結体１２及び接合層１３により構成される場合を例として示したが、切削工具１０は、基材１１のみで同様の形状とすることにより構成されてもよい。

図２は、切削工具１０の切れ刃３近傍における平面図である。図２に示されるように、切れ刃３は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３とを有している。

第１部分３１は、平面視において、直線状に延在（以下においては、第１部分３１の延在方向を、「延在方向ＤＲ」という）している。第１部分３１は、延在方向ＤＲにおいて、第１端３１ａと、第２端３１ｂとを有している。第２端３１ｂは、第１端３１ａの反対側の端である。

第２部分３２は、第１端３１ａにおいて、第１部分３１に連なっている。第２部分３２は、平面視において、直線状に延在している。平面視において、第１部分３１と第２部分３２とは、角度θ１をなしている。角度θ１は、鈍角（９０°を超えて１８０°未満）である。角度θ１は、１７９°を超えて１８０°未満であることが好ましい。

図３は、切削工具１０の第１部分３１及び第２部分３２が互いに連なっている部分における拡大平面図である。図３に示されるように、第１部分３１と第２部分３２とにより形成される角は、丸まっていてもよい。第１部分３１と第２部分３２とにより形成される角が丸まっている場合、角度θ１は、第１部分３１の延長線Ｌ１と第２部分３２の延長線Ｌ２とのなす角度として算出される。

第３部分３３は、第２端３１ｂにおいて、第１部分３１に連なっている。第３部分３３は、平面視において、直線状に延在している。平面視において、第１部分３１と第３部分３３とは、角度θ２をなしている。角度θ２は、鈍角である。角度θ２は、１７９°を超えて１８０°未満であることが好ましい。

図４は、切削工具１０の第１部分３１及び第３部分３３が互いに連なっている部分における拡大平面図である。図４に示されるように、第１部分３１と第３部分３３とにより形成される角は、丸まっていてもよい。第１部分３１と第３部分３３とにより形成される角が丸まっている場合、角度θ２は、第１部分３１の延長線Ｌ１と第３部分３３の延長線Ｌ３とのなす角度として算出される。

図２に示されるように、第１部分３１は、延在方向ＤＲにおいて、幅Ｗ１を有している。切れ刃３は、延在方向ＤＲにおいて、幅Ｗ２を有している。幅Ｗ１を幅Ｗ２で除した値は、０．７以上０．９９以下であることが好ましい。

上記においては、切れ刃３が第２部分３２及び第３部分３３の双方を有しているものとして説明したが、切れ刃３は、第２部分３２及び第３部分３３のうちの少なくとも一方を有していればよい。

（実施形態に係る切削工具を用いたスカイビング加工）
実施形態に係る切削工具（切削工具１０）を用いたスカイビング加工を説明する。

図５は、切削工具１０を用いたスカイビング加工の模式図である。図５に示されるように、被削材Ｗは、中心軸Ａ周りに回転する。切削工具１０は、切れ刃３が中心軸Ａの方向に対して傾斜するように配置されている。切削工具１０は、切れ刃３が中心軸Ａを横切る方向に送られる。より具体的には、切削工具１０は、中心軸Ａに直交する方向又は中心軸Ａに対して傾斜する方向に沿って送られる。

その結果、切削開始時には、切れ刃３は第２部分３２側において被削材Ｗの外周面に接触する（切れ刃３と被削材Ｗとの接触点を切削点という）が、切削の進展に伴い、切削点が第１部分３１及び第３部分３３上に順次接触する。このように、スカイビング加工においては、切削点が切れ刃３上を順次移動していくために、摩耗が切れ刃３全体に分散される。図５のように切削工具１０を配置する場合には、切削点は第２部分３２側から第３部分３３側へと移動する（第２部分３２側において、被削材Ｗに食い付き、第３部分３３側において、被削材Ｗから抜ける）が、切削工具１０の配置を変えれば、切削点が第３部分３３側から第２部分３２側へと移動する（第３部分３３側において、被削材Ｗに食い付き、第２部分３２側において、被削材Ｗから抜ける）ようにできる。

（実施形態に係る切削工具の効果）
実施形態に係る切削工具（切削工具１０）の効果を説明する。

切削工具１０においては、切れ刃３が被削材Ｗに食い付く際（食い付き時）及び切れ刃３が被削材Ｗから抜ける際（抜け時）に、切れ刃３に相対的に大きな切削抵抗の変動が生じる。この切削抵抗の変動は、切れ刃３に突発的な欠損を生じさせる原因となる。

第２部分３２及び第３部分３３は、第１部分３１に対して鈍角をなすように直線状に延在しているため、第１部分３１よりも被削材Ｗに対して相対的に後退した位置にある。つまり、第２部分３２及び第３部分３３における切り込み量は、第１部分３１における切り込み量よりも相対的に小さくなる。上記のとおり、第２部分３２及び第３部分３３は、食い付き時及び抜け時に被削材Ｗに接触する切れ刃３の部分であるため、第２部分３２及び第３部分３３における切り込み量が相対的に小さくなることにより、食い付き時及び抜け時に切れ刃３に加わる切削抵抗の変動が緩和される。したがって、切削工具１０によると、切れ刃３に突発的な欠損を抑制することが可能となる。

切れ刃３が第２部分３２及び第３部分３３のいずれかを有していれば、食い付き時又は抜け時に切れ刃３に加わる切削抵抗の変動を緩和できる。そのため、切れ刃３が第２部分３２及び第３部分３３のいずれかを有していれば、切削工具１０は、切れ刃３に突発的な欠損を抑制することができる。

切削工具１０において角度θ１及び角度θ２が１７９°を超えて１８０°未満である場合には、切れ刃３と被削材Ｗとの間の切削抵抗が、第１部分３１から第２部分３２にかけてなだらかに変化するとともに、第１部分３１から第３部分３３にかけてなだらかに変化するため、食い付き時及び抜け時に切れ刃３に発生する切削抵抗の変動がさらに緩和され、突発的な切れ刃の欠損をさらに抑制することが可能となる。

（変形例）
以下に、第１変形例に係る切削工具（以下「切削工具２０」という）、第２変形例に係る切削工具（以下「切削工具３０」という）及び第３変形例に係る切削工具（以下「切削工具４０」という）を説明する。

図６は、切削工具２０の切れ刃３近傍における平面図である。図６に示されるように、切削工具２０の構成は、第２部分３２及び第３部分３３がそれぞれ複数の直線を連結することで構成されている点に関して、切削工具１０の構成と異なっている。なお、第２部分３２（第３部分３３）が複数の直線を連結することで構成されている場合、「第２部分３２（第３部分３３）が平面視において第１部分３１に対して鈍角をなすように延在している」とは、第２部分３２（第３部分３３）を構成する各々の直線と第１部分３１とがなす角度が鈍角になっていることをいう。

図７は、切削工具３０の切れ刃３近傍における平面図である。図８は、切削工具４０の切れ刃３近傍における平面図である。図７及び図８に示されるように、切削工具２０及び切削工具３０の構成は、第２部分３２及び第３部分３３が平面視において曲線状に延在している点に関して、切削工具１０の構成と異なっている。なお、第２部分３２（第３部分３３）が曲線状に延在している場合、「第２部分３２（第３部分３３）が平面視において第１部分３１に対して鈍角をなすように延在している」とは、第２部分３２（第３部分３３）を構成する曲線形状の接線と第１部分３１とがなす角度が鈍角になっていることをいう。

図７に示されるように、切削工具３０では、平面視において、第２部分３２及び第３部分３３が、それぞれ、単一の曲線で構成されている。図８に示されるように、切削工具４０では、平面視において、第２部分３２及び第３部分３３が、それぞれ、複数の曲線を連結することで構成されている。

切削工具２０、切削工具３０及び切削工具４０によると、第２部分３２及び第３部分３３における切り込み量が相対的に小さくなることにより、食い付き時及び抜け時に切れ刃３に加わる切削抵抗の変動が緩和されるため、切れ刃３に突発的な欠損を抑制することが可能となる。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ すくい面
２ 逃げ面
３ 切れ刃
１０，２０，３０，４０ 切削工具
１１ 基材
１１ａ 頂面
１１ｂ 背面
１１ｃ 側面
１１ｄ 座面部
１２ 焼結体
１３ 接合層
３１ 第１部分
３１ａ 第１端
３１ｂ 第２端
３２ 第２部分
３３ 第３部分
Ａ 中心軸
ＤＲ 延在方向
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 延長線
Ｗ 被削材
Ｗ１，Ｗ２ 幅

Claims (2)

1. スカイビング加工用の切削工具であって、
   すくい面と、
   前記すくい面に連なる逃げ面と、
   前記すくい面と前記逃げ面との稜線に形成される切れ刃とを備え、
   前記切削工具は、平面視において多角形形状を有しており、
   前記切れ刃は、前記多角形形状の辺に沿って形成されており、
   前記切れ刃は、平面視において直線状に延在する第１部分と、前記第１部分の一方端に位置するとともに、平面視において前記第１部分に対して鈍角をなすように延在する第２部分とを有しており、
   前記第２部分は、平面視において直線状に延在しており、
   前記第１部分及び前記第２部分が互いに連なっている部分は、平面視において、丸まっており、
   前記第１部分と前記第２部分とがなす角度は１７９°より大きく、
   前記切れ刃は、前記第１部分の他方端に位置するとともに、平面視において前記第１部
   分に対して鈍角をなすように延在する第３部分をさらに有しており、
   前記第３部分は、平面視において直線状に延在しており、
   前記第１部分と前記第３部分とがなす角度は１７９°より大きい、切削工具。
2. 前記第１部分の延在方向における前記第１部分の幅を前記第１部分の延在方向における
   前記切れ刃の幅で除した値は、０．７以上０．９９以下である、請求項１に記載の切削工具。

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