JP2011020250A - Cutting edge replaceable cutting tool for machining blade root groove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばタービンブレード翼等の翼根溝加工用の刃先交換式切削工具に関する。特に、最小径が10mm以下となる場合に使用することができる小径サイズの翼根溝加工用刃先交換式切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting edge exchangeable cutting tool for blade root groove machining such as a turbine blade blade. In particular, the present invention relates to a blade diameter grooving cutting edge exchangeable cutting tool that can be used when the minimum diameter is 10 mm or less.
タービンブレード翼根溝加工に使用される回転切削工具が、特許文献1から3に開示されている。特許文献1、2に記載のものはクリスマスツリー形状のタービンブレード翼根溝加工に使用される刃先交換式の回転切削工具であり、特許文献1には荒加工用、特許文献2には、複数のインサートで構成された仕上げ加工用の回転工具が提案されている。また、特許文献3には、仕上げ加工方法が提案され、これに使用する回転工具が図1、2に図示されている。
しかしながら、従来においては、特に、中仕上げから仕上げ加工を行なうにあたり、小径サイズの翼根溝加工用刃先交換式切削工具を使用する場合に、切削抵抗が顕著に高くなるために小径部分の耐折損性の欠如が問題となっていた。 However, in the past, when using a small-diameter-sized blade root grooving cutting tool, especially when performing finishing from intermediate finishing, the cutting resistance is remarkably increased, so that the resistance to breakage of the small-diameter portion is reduced. The lack of sex was a problem.
従って、本発明の目的は、中仕上げから仕上げ加工を行なう翼根溝加工用刃先交換式切削工具(特に小径サイズのもの)において、耐折損性を改善し切削抵抗の低抵抗化をはかり、信頼性の高い翼根溝加工用刃先交換式切削工具を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to improve the breakage resistance and reduce the cutting resistance in a blade-cut groove cutting tool for blade root groove machining (especially for small-diameter size) that performs finishing from intermediate finishing to reliability. An object of the present invention is to provide a cutting edge exchangeable cutting tool for blade root groove processing with high performance.
本発明は、工具先端にWC基超硬合金製のインサートを着脱自在に装着した翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具において、該インサートの切刃稜線は、該回転切削工具の先端から軸方向後端側に向かって工具径が滑らかに増大する拡径部と、該拡径部から軸方向後端側に向かって工具径が滑らかに減少する縮径部を有し、該拡径部における工具径の最大値をD2、該縮径部における工具径の最小値をD1、としたとき、該D1値と該D2値とは、D1<D2の関係であり、該インサートの厚さは、該回転切削工具の半径方向の外周側から内周側に向かって減少し、該拡径部における半径方向すくい角(度)をRrとしたとき、Rr>0であり、該回転切削工具は溝形状インサート座を有することを特徴とする翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具である。
本発明によれば、耐折損性を改善した翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を提供することが出来る。The present invention relates to a blade tip grooving cutting edge replaceable rotary cutting tool in which an insert made of a WC-base cemented carbide is detachably attached to the tip of a tool, and the cutting edge ridge line of the insert is pivoted from the tip of the rotary cutting tool. A diameter-enlarged portion in which the tool diameter increases smoothly toward the rear end side in the direction, and a diameter-reduced portion in which the tool diameter decreases smoothly from the diameter-enlarged portion toward the rear end side in the axial direction. When the maximum value of the tool diameter at D2 is D2 and the minimum value of the tool diameter at the reduced diameter portion is D1, the D1 value and the D2 value have a relationship of D1 <D2, and the thickness of the insert is Rr> 0, when Rr is a rake angle (degree) in the radial direction of the diameter-enlarged portion that decreases from the outer circumferential side to the inner circumferential side of the rotary cutting tool, and the rotary cutting tool is Cutting edge exchangeable rotary cutting for blade root groove processing, characterized by having a groove-shaped insert seat It is a tool.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the blade-tip-groove cutting type exchange cutting tool for blade root groove processing which improved breakage resistance can be provided.
本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具は、タービンブレード翼根溝加工用として好適である。特に実用性のニーズに応えるために、中仕上げから仕上げ加工を行なう小径サイズのものとして、D1値の下限値は8mm程度とするのが好ましく、8≦D1≦10とするのがより好ましい。 The blade tip exchange type rotary cutting tool for blade root groove processing of the present invention is suitable for turbine blade blade root groove processing. In particular, in order to meet the practical needs, the lower limit value of the D1 value is preferably about 8 mm, more preferably 8 ≦ D1 ≦ 10, for a small-diameter size from intermediate finishing to finishing.
本発明によれば、中仕上げから仕上げ加工までを行なう、特に小径サイズの翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具として、顕著に耐折損性を改善した翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を提供することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, the blade tip grooved cutting edge exchange type rotary cutting tool which has markedly improved breakage resistance, particularly as a blade diameter groove cutting edge exchange type rotary cutting tool which performs from intermediate finishing to finishing processing. Tools can be provided.
図1は、本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を用いて、中仕上げから仕上げ加工までを行なう工程を模式的に説明する図である。
例えば、クリスマスツリー形状のタービンブレード翼根溝における最小径が10mm以下となる場合の加工には、図1に示すように、第1の工程及び第2の工程による粗加工、第3の工程及び第4の工程による中仕上げ加工、並びに、第5の工程及び第6の工程による仕上げ加工のように、複数の工程に分割して行なわれる。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating steps from intermediate finishing to finishing using the blade root groove cutting type rotary cutting tool for blade root groove processing of the present invention.
For example, in the processing when the minimum diameter of the Christmas tree-shaped turbine blade blade root groove is 10 mm or less, as shown in FIG. 1, rough processing by the first step and the second step, the third step, The process is divided into a plurality of processes, such as the intermediate finishing process by the fourth process and the finishing processes by the fifth process and the sixth process.
第1工程の粗加工は、例えばラフィング切刃を有した粗加工用テーパーエンドミルを使用して行なわれ、溝断面が略V字形の形状となるように形成される。特に、最終形状であるクリスマスツリー形状の翼根溝における最小径が10mm以下の場合、クリスマスツリー形状に近似した粗切削加工用の総形フライス工具を使用することは、工具小径部における工具折損を招くことから、不適当である。第2工程の粗加工では例えばラフィング切刃を有した粗加工用エンドミルを使用し最小径部の溝を形成する。 The rough machining in the first step is performed using, for example, a taper end mill for rough machining having a luffing cutting edge, and the groove cross section is formed into a substantially V-shaped shape. In particular, if the minimum diameter of the final shape of the Christmas tree-shaped blade root groove is 10 mm or less, using a total milling tool for rough cutting that approximates the Christmas tree shape will reduce tool breakage at the small diameter part of the tool. It is inappropriate because it invites you. In the roughing process in the second step, for example, a roughing end mill having a roughing cutting edge is used to form a groove having a minimum diameter portion.
第3工程の中仕上げ加工では、クリスマスツリー形状をした翼根溝における溝径の大きな部分の加工が行なわれる。第4工程の中仕上げ加工では、クリスマスツリー形状をした翼根溝における溝径の小さな部分の加工が行なわれる。特に、この第3工程の中仕上げ加工では、加工しろが切刃長さにわたって不均一になるため、切刃の負担を軽減するための切削抵抗低減化の対策と、溝径の小さな部分の加工を行なうため工具径の小さい部分における耐折損性の改善が必要である。そこで、本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を使用することによって、上記第3工程の中仕上げ加工を問題なくクリアすることができるのである。 In the third finishing process, a portion having a large groove diameter in the blade root groove having a Christmas tree shape is processed. In the fourth finishing process, a portion having a small groove diameter in the blade root groove having a Christmas tree shape is processed. In particular, in the intermediate finishing of the third step, the machining margin becomes uneven over the length of the cutting edge, so measures for reducing cutting resistance to reduce the burden on the cutting edge and machining of parts with a small groove diameter Therefore, it is necessary to improve the breakage resistance in a portion having a small tool diameter. Therefore, by using the blade-tip-grooving rotary cutting tool for blade root groove processing according to the present invention, the intermediate finishing of the third step can be cleared without any problem.
第5工程の仕上げ加工では、クリスマスツリー形状をした翼根溝における溝径の大きな部分の加工が行なわれる。第6工程の仕上げ加工では、クリスマスツリー形状をした翼根溝における溝径の小さな部分の加工が行なわれる。この仕上げ加工における加工しろは、切刃長さにわたってほぼ均一になるように設定され、切刃の負担が均等になるように設定されている。上記第5工程の仕上げ加工においても本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を使用することができる。 In the finishing process of the fifth step, a part having a large groove diameter in the blade root groove having a Christmas tree shape is processed. In the finishing process of the sixth step, a part having a small groove diameter in the blade root groove having a Christmas tree shape is processed. The machining margin in this finishing process is set so as to be substantially uniform over the length of the cutting edge, and is set so that the burden on the cutting edge is even. Also in the finishing process of the fifth step, the blade edge groove cutting edge type rotary cutting tool of the present invention can be used.
ここで、第2、3工程の中仕上げ加工、及び、第4、5工程の仕上げ加工を、夫々の溝径によって2工程に分割する理由は、工程を分割することによって溝径の大きな部分と小さな部分とで適切な切削条件を選択して高能率な切削が可能となるからである。
従って、高能率な切削条件を採用することにより、切削時間を短縮することができる。この切削時間の短縮は、工具交換等に要する時間を相殺する以上の効果を有する。Here, the reason for dividing the second and third process intermediate finishing processes and the fourth and fifth process finishing processes into two processes according to the respective groove diameters is to divide the processes into parts having a larger groove diameter. This is because high-efficiency cutting can be performed by selecting appropriate cutting conditions for a small portion.
Therefore, the cutting time can be shortened by adopting highly efficient cutting conditions. This shortening of the cutting time has an effect more than offsetting the time required for tool change or the like.
上記で述べたように、本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を用いて行なわれるクリスマスツリー形状をした溝形状における最も径の小さい箇所の加工では、耐折損性を改善した回転切削工具を用いることが重要である。この理由は、特にタービンローター翼根溝加工等に使用される回転切削工具では、工具径が最小径となる部位で折損し易い傾向があり、工具折損は高額な工作物をスクラップにしかねない重大な事故につながるからである。そこで、翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具の高剛性化をはかり、耐折損性を改善する必要がある。 As described above, in the processing of the smallest diameter portion in the Christmas tree-shaped groove shape, which is performed by using the blade-tip-growing rotary cutting tool for blade root groove processing of the present invention, rotation with improved breakage resistance is achieved. It is important to use a cutting tool. The reason for this is that, especially in rotary cutting tools used for turbine rotor blade root groove processing, etc., there is a tendency for the tool diameter to be easily broken at the part where the tool diameter is the minimum diameter. This leads to a serious accident. Therefore, it is necessary to improve the breakage resistance by increasing the rigidity of the blade-cutting-type rotary cutting tool for blade root groove machining.
本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具は、縮径部のインサート座を溝形状に形成することと、インサートすくい面を傾斜平面とし工具本体剛性を低下させることなく半径方向すくい角を正の値に設定し切削抵抗低減を可能にする構造を採用したことにより、耐折損性を従来に比べて顕著に改善したものである。以下図面により、本発明の構成を詳しく説明する。 The blade-tip-grooving rotary cutting tool for blade root grooving of the present invention has a reduced-diameter insert seat formed into a groove shape, and a rake angle in the radial direction without decreasing the tool body rigidity by using an insert rake face as an inclined plane. By adopting a structure that allows the cutting force to be reduced by setting to a positive value, the breakage resistance is remarkably improved as compared with the conventional one. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2から図6と図8は、いずれも、上記インサートを1つ取付けた刃先交換式回転切削工具の本発明例1を示す図である。なお、本発明の回転切削工具として、上記インサートを2つ以上取付けた構成としても良い。ここで図2は本発明例1の斜視図である。図3は本発明例1の工具先端部分の拡大図を示す。図4は図3の右側面図を示す。図5は図4の回転工具本体を示す。図6は本発明例1の縮径部における軸直角断面図を示す。図7は従来例3の縮径部における軸直角断面図を示す。図8は本発明例1の拡径部における軸直角断面図を示す。
図2に示すように、工具本体1にクランプねじ2を介して着脱自在にインサート3が固定され、本発明の切削工具が構成される。インサート3の切刃稜線は、該回転切削工具の先端から軸方向後端側に向かって工具径が滑らかに増大する拡径部と、該拡径部から軸方向後端側に向かって工具径が滑らかに減少する縮径部を有するように形成した。
図3、図4に示すように、インサート3の該拡径部における工具径の最大値をD2、該縮径部における工具径の最小値をD1、としたとき、該D1値と該D2値とは、D1<D2の関係となるように形成した。本発明の工具のD1値は10mm程度、好ましくは10mm以下の小径工具である。図5に示すように、縮径部から工具の回転軸方向工具後端に向かって溝形状インサート座6を有する。
また図6に示すように、縮径部5のインサート厚さT(mm)は、工具半径方向の外周側から内周側に向かって減少するように形成した。図5、6に、溝形状インサート座6の溝長さLと溝幅Wを示した。インサート3を工具本体1に装着したときに、図6に示す縮径部5及び、図8に示す拡径部4のRr値は、Rr>0となるように形成した。FIGS. 2 to 6 and FIG. 8 are views showing Example 1 of the present invention of the blade-tip-exchange-type rotary cutting tool to which one insert is attached. In addition, it is good also as a structure which attached two or more said inserts as a rotary cutting tool of this invention. FIG. 2 is a perspective view of Example 1 of the present invention. FIG. 3 shows an enlarged view of the tool tip portion of Example 1 of the present invention. FIG. 4 shows a right side view of FIG. FIG. 5 shows the rotary tool body of FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the reduced diameter portion of Example 1 of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the reduced diameter portion of Conventional Example 3. FIG. 8 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the enlarged diameter portion of Example 1 of the present invention.
As shown in FIG. 2, an
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the maximum value of the tool diameter in the enlarged diameter portion of the
Further, as shown in FIG. 6, the insert thickness T (mm) of the reduced
本発明例1では縮径部近傍に溝形状インサート座を形成することで縮径部の断面積を増すことにより剛性を確保できるようにした。
その剛性を評価するために、3次元CADにより、D1値を10mm、D2値を17mm、D2値をとる位置での外周刃におけるインサート厚さをT1、最内周側のインサート厚さをT2としたとき、T1値を2.5mm、T2値を1.5mmとした。溝形状インサート座の溝幅Wは、2.7mm、溝長さLは、工具回転軸の先端方向に向かって、工具径が最小値のD1値をとる位置から工具径がD2となるまでの距離とした。これを本発明例1のモデル形状とし作成した。一方、従来例3のモデル形状は基本的に本発明例1に準拠させたが、溝形状インサート座を持たないものとした。これらのモデル形状を用いて有限要素法解析ソフトウェアにて荷重900Nとしてミーゼス相当応力を計算した。その計算結果、本発明例1における縮径部の応力値は400MPa、従来例3は538MPaとなり本発明例1の方が、約25%応力値が低減されることが分かった。更に図9に示す計算結果の様に、溝形状インサート座の長さL値を1mmずつ工具先端方向に長く形成して応力値を計算したが、応力値が収斂する結果が得られ、溝形状インサート座は縮径部までで十分なことが分かった。工具本体を形成する材料として、引っ張り強度が2GPa以上の合金材料を使用することが望ましい。In Example 1 of the present invention, a groove-shaped insert seat is formed in the vicinity of the reduced diameter portion to increase the cross-sectional area of the reduced diameter portion, thereby ensuring rigidity.
In order to evaluate the rigidity, D1 value is 10 mm, D2 value is 17 mm, and the insert thickness at the outer peripheral blade at the position where D2 value is taken is T1, and the innermost insert thickness is T2. The T1 value was 2.5 mm and the T2 value was 1.5 mm. The groove width W of the groove-shaped insert seat is 2.7 mm, and the groove length L is from the position where the tool diameter reaches the minimum D1 value toward the tip end of the tool rotation axis until the tool diameter becomes D2. The distance. This was created as the model shape of Example 1 of the present invention. On the other hand, the model shape of Conventional Example 3 basically conforms to Example 1 of the present invention, but has no groove-shaped insert seat. Using these model shapes, the Mises equivalent stress was calculated with a load of 900 N using finite element method analysis software. As a result of the calculation, the stress value of the reduced diameter portion in Example 1 of the present invention was 400 MPa, and that of Conventional Example 3 was 538 MPa. It was found that the stress value of Example 1 was reduced by about 25%. Furthermore, as shown in the calculation results shown in FIG. 9, the stress value was calculated by forming the length L value of the groove-shaped insert seat long in the tool tip direction by 1 mm, but the stress value was converged. It has been found that the insert seat is sufficient up to the reduced diameter portion. As a material for forming the tool body, it is desirable to use an alloy material having a tensile strength of 2 GPa or more.
縮径部の応力値を下げる方法として切削抵抗を低減することが考えられる。一般に切削抵抗はRr値を正に大きくすれば低下する。例えば、インサートにブレーカー溝を設けてRr値を大きくすることが一般的に行われているが、翼根溝加工用工具では形状が複雑で高精度が要求されるために、精度を保ちつつ切り刃に沿ってブレーカー溝を形成することは困難である。
そこで本発明例1では、図8に示すように、工具切刃の拡径部におけるインサート厚さT1値が、半径方向外周側から内周側に向かって漸次減少し、最内周側でT2値となるように形成する。このような工夫をすることによって、本発明によれば、インサート取付部の工具断面厚さ(t値)を厚い状態に維持したまま工具剛性を確保し、Rr値を正とすることが可能となり切削抵抗を小さくすることができる。従って、縮径部における耐折損性を顕著に改善した翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を提供することができる。
一方、図7に示す様に、従来例3は一定厚みのインサートであるため、工具本体の剛性を確保しようとするとRr値は負の値となり、Rr値が正の値の工具より切削抵抗は大きくなってしまう。逆に、Rr値を正の値にしようとするとt値を厚く設定することができず工具本体の剛性が低下するため、特に縮径部における折損が生じやすくなる。更に、切れ刃の逃げ角も大きくなり刃先強度が低下してしまう。図7の従来例3の縮径部における最小径部断面図に示すように、インサート座はインサート3の底面輪郭形状に垂直に切削加工により形成される。このような従来例3の工具で翼根溝を加工すると、度々縮径部より折損する。これは切削抵抗による繰り返し荷重が原因の疲労破壊が発生するからである。It is conceivable to reduce the cutting resistance as a method of reducing the stress value of the reduced diameter portion. Generally, the cutting resistance decreases as the Rr value is increased positively. For example, it is a common practice to increase the Rr value by providing a breaker groove in the insert. However, since the shape of a blade root groove processing tool is complex and high accuracy is required, it must be cut while maintaining accuracy. It is difficult to form a breaker groove along the blade.
Therefore, in Example 1 of the present invention, as shown in FIG. 8, the insert thickness T1 value at the diameter-enlarged portion of the tool cutting blade gradually decreases from the outer peripheral side in the radial direction toward the inner peripheral side. It forms so that it may become a value. By devising such a technique, according to the present invention, it is possible to secure the tool rigidity while maintaining the tool cross-sectional thickness (t value) of the insert mounting portion in a thick state, and to make the Rr value positive. Cutting resistance can be reduced. Therefore, it is possible to provide a blade-cut-grooving blade type exchangeable rotary cutting tool with significantly improved breakage resistance in the reduced diameter portion.
On the other hand, as shown in FIG. 7, Conventional Example 3 is an insert with a constant thickness. Therefore, when trying to ensure the rigidity of the tool body, the Rr value becomes a negative value, and the cutting resistance is lower than that of a tool with a positive Rr value. It gets bigger. On the other hand, if the Rr value is set to a positive value, the t value cannot be set thick, and the rigidity of the tool body is lowered, so that breakage particularly occurs in the reduced diameter portion. Furthermore, the clearance angle of the cutting edge is increased, and the strength of the cutting edge is lowered. As shown in the sectional view of the minimum diameter portion of the reduced diameter portion of Conventional Example 3 in FIG. 7, the insert seat is formed by cutting perpendicular to the bottom surface contour shape of the
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、下記の実施例により本発明が限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by the following Example.
本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具は、工具に取付けられたインサートの厚さを、工具半径方向外周側から内周側に向かって減少させたものである。D1値は10mm、D2値は17mm、及び工具拡径部のインサート厚さT1値を2.5mm、T2値を1.5mmとした。工具本体は引っ張り強度1.29GPaの熱間ダイス鋼で作成した。
本発明例1におけるインサートの作成方法は、粉末冶金技術を用いて作成したJIS、P30相当の超硬合金製のインサートを機械加工によって切れ刃稜線を形成するものとした。本発明例1に装填したインサート数は1枚とし、Rr値は1°、逃げ角を15°に設定した。
ここでインサートを機械加工によって作成した理由は、中仕上げ加工から仕上げ加工時に要求される加工形状精度を満たすためである。例えば、Rr値が負の値の状態でインサート上面にブレーカー溝を設けRr値を正にする方法が考えられる。または、インサート製造時でのプレス成形時に金型にてブレーカー溝形状を付与する方法もある。しかし、これらの方法では加工形状精度を満たすことは困難だからである。
また、従来例3、4の工具として、インサート厚さ一定の平板状インサートを取付けた翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具を使用した。The blade edge groove type rotary cutting tool for blade root groove machining of the present invention is such that the thickness of the insert attached to the tool is decreased from the outer peripheral side in the tool radial direction toward the inner peripheral side. The D1 value was 10 mm, the D2 value was 17 mm, the insert thickness T1 value of the tool enlarged diameter portion was 2.5 mm, and the T2 value was 1.5 mm. The tool body was made of hot die steel with a tensile strength of 1.29 GPa.
The method for creating the insert in Example 1 of the present invention was to form a cutting edge ridge line by machining a cemented carbide insert equivalent to JIS, P30 created using powder metallurgy technology. The number of inserts loaded in Invention Example 1 was one, the Rr value was set to 1 °, and the clearance angle was set to 15 °.
Here, the reason why the insert is created by machining is to satisfy the machining shape accuracy required at the time of intermediate finishing to finishing. For example, a method in which a breaker groove is provided on the upper surface of the insert in a state where the Rr value is a negative value to make the Rr value positive can be considered. Alternatively, there is a method of providing a breaker groove shape with a mold during press molding during insert manufacturing. However, these methods are difficult to satisfy the machining shape accuracy.
In addition, as the tools of Conventional Examples 3 and 4, a blade cutting groove exchanging cutting tool for blade root grooving with a flat insert having a constant insert thickness was used.
上記で作成した回転切削工具を縦マシニングセンターに装着し、切削試験を行なった。切削試験に際しては、荒加工後の中仕上げ加工を想定して、事前にラフィングエンドミルを用いて幅9mm、深さ12mmの溝加工を施した被削材を準備した。評価は、切削長さを15mに設定したときの、工具折損の有無を評価した。試験途中に工具折損に至った場合は、その時点での切削長を評価値とした。また、切削動力計(KISTLER社9257A)により切削抵抗の測定を行った。
更に、切削試験中におけるビビリ振動やインサートのチッピングの状況についても観察を行なった。ビビリ振動については、下記の判定基準により判定を行なった。安定した切削音であるが切削面が安定切削状態に比べ粗い切削状態を、ビビリ振動が小、甲高い音を伴う切削状態を中、甲高い音と機械の振動を伴う切削状態を大として評価した。
ここで下記の切削条件は従来用いられているハイス製工具の約2倍の切削加工能率である。使用した工具形状、インサート形状と、実験結果を表1に示す。
(切削条件)
加工方法:事前に溝加工を施した被削材を用いた溝加工、乾式切削
被削材:SCM440、硬度HB310
主軸回転数:2250min−1
1刃当たりの送り量:0.01mm/刃
送り速度:22mm/mim
軸方向切込量:12.4mmThe rotary cutting tool created above was mounted on a vertical machining center and a cutting test was performed. At the time of the cutting test, assuming a medium finishing after rough machining, a work material that was previously subjected to a groove machining with a width of 9 mm and a depth of 12 mm using a roughing end mill was prepared. The evaluation evaluated the presence or absence of tool breakage when the cutting length was set to 15 m. When tool breakage occurred during the test, the cutting length at that time was taken as the evaluation value. Further, cutting resistance was measured with a cutting dynamometer (KISTLER 9257A).
Furthermore, the vibration of the chatter test and the chipping situation of the insert were also observed. The chatter vibration was determined according to the following criteria. The cutting state with a stable cutting sound but rough cutting surface compared to the stable cutting state was evaluated with the chatter vibration being small, the cutting state with a high-pitched sound in the middle, and the cutting state with a high-pitched sound and mechanical vibration as large.
Here, the following cutting conditions are approximately twice the cutting efficiency of a conventionally used high speed tool. Table 1 shows the used tool shape, insert shape, and experimental results.
(Cutting conditions)
Machining method: grooving using work material that has been pre-grooved, dry cutting work material: SCM440, hardness HB310
Spindle speed: 2250 min -1
Feed amount per blade: 0.01 mm / blade feed speed: 22 mm / mim
Axial depth of cut: 12.4 mm
表1より、本発明例1は安定した切削状態を示し、切削長15mでのインサートは正常摩耗であり継続切削可能な状態であった。これは工具の縮径部において、溝形状インサート座を有していたために工具としての剛性が保たれたこと及び、インサート厚さを工具外周側から内周側に向かって漸減させRr値を正の値1°としたために、本発明例1の切削抵抗を従来例3の900Nから549Nへと39%低減出来たためである。
これに対し、比較例2の場合、実験結果は切削長15mでインサートに微小チッピングを生じており継続使用は不可能であった。
従来例3は厚さ一定のインサートをRr値が−5°であるが、ビビリ振動が大きく切削長3mで折損した。
従来例4は厚さ一定のインサートをRr値が1°で取付けた物である。従来例4では本発明例1のt値より30%小さかった。ビビリ振動は無かったが切削長5mで折損した。これは厚さ一定のインサートでRr値を正の値とすることでt値が薄くなりすぎてしまったことによるものである。
これらの結果より、工具本体に溝形状インサート座を設け、インサート厚さを工具外周側から内周側に向かって減少させてRr値を正の値にすることについての顕著な効果を確認できた。From Table 1, Example 1 of the present invention showed a stable cutting state, and the insert with a cutting length of 15 m was in a normal wear state and could be continuously cut. This is because the reduced diameter portion of the tool has a groove-shaped insert seat so that the rigidity as a tool is maintained, and the insert thickness is gradually decreased from the outer peripheral side to the inner peripheral side to correct the Rr value. This is because the cutting resistance of Example 1 of the present invention was reduced by 39% from 900 N of Conventional Example 3 to 549 N.
On the other hand, in the case of Comparative Example 2, the experimental result showed that the cutting length was 15 m and minute chipping occurred in the insert, and the continuous use was impossible.
Conventional Example 3 had a constant thickness Rr value of −5 °, but had large chatter vibration and was broken at a cutting length of 3 m.
Conventional Example 4 is an insert having a constant thickness and an Rr value of 1 °. In Conventional Example 4, the t value of Invention Example 1 was 30% smaller. Although there was no chatter vibration, it was broken at a cutting length of 5 m. This is because the t value becomes too thin by making the Rr value a positive value with an insert having a constant thickness.
From these results, it was confirmed that the tool body was provided with a groove-shaped insert seat and the insert thickness was decreased from the tool outer peripheral side toward the inner peripheral side to make the Rr value a positive value. .
本発明の翼根溝加工用刃先交換式回転切削工具は、中仕上げから仕上げ加工を行なう翼根溝加工に好適であり、耐折損性を改善し切削抵抗の低抵抗化をはかり、信頼性の高い翼根溝加工、特にタービン翼根溝加工を実現することができる。 The blade tip groove type rotary cutting tool for blade root groove processing according to the present invention is suitable for blade root groove processing from intermediate finishing to finishing, improving breakage resistance, reducing cutting resistance, and having high reliability. High blade root groove machining, particularly turbine blade root groove machining can be realized.
1:工具本体
2:クランプねじ
3:インサート
4:拡径部
5:縮径部
6:溝形状インサート座
D1:工具径
D2:工具径
T:インサート厚さ
t:インサート取付部の工具断面厚さ
Rr:半径方向すくい角
W:溝形状インサート座の溝幅
L:溝形状インサート座の長さ1: Tool body 2: Clamp screw 3: Insert 4: Expanded diameter part 5: Reduced diameter part 6: Groove-shaped insert seat D1: Tool diameter D2: Tool diameter T: Insert thickness t: Tool cross-sectional thickness of the insert mounting part Rr: Radial rake angle W: Groove width of groove-shaped insert seat L: Length of groove-shaped insert seat
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