JP5055869B2 - スローアウェイ式回転工具 - Google Patents
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Description
面取りコーナと被加工物との接触部では、前述のように大きい摩擦力を含む切削抵抗、および、その切削抵抗にともなう高温、高圧のもとで切屑の凝着が発生するため、塑性流動層の表面にうねりやむしれが発生し表面粗さが悪化するが、面取りコーナの内周側に連なる副切刃の稜線を、前記中心軸線方向で面取りコーナの最先端と等しいか又は先端側にわずかに突出させたことから、該副切刃が面取りコーナに続いて塑性流動層と接触することにより前記のうねりやむしれを除去するため、被加工物の表面を平滑化し表面粗さの悪化を防止する。したがって、被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止し、かつ、表面粗さが悪化することを防止することができる。
請求項3記載のスローアウェイ式回転工具によれば、前記副切刃の稜線に沿って、該稜線を前記中心軸線に略直交する直線状又は先端側に凸の円弧状とし、かつ、面取りコーナの内周側に連なる副切刃を、該副切刃の稜線に沿って該スローアウェイ式回転工具の刃当り送り以上の長さとしたことから、前記面取りコーナによって形成した塑性流動層の表面の表面粗さをきわめて良好にする。また、1つのスローアウェイチップに面取りコーナと、該スローアウェイ式回転工具の中心軸線方向で前記面取りコーナの最先端と等しいか又はわずかに先端側に位置する副切刃を設けたことから、1つのスローアウェイチップにより鋳巣の補修、加工面のうねり、むしれおよび表面粗さの改善を行うことができ、効率的な加工が可能となる。
図1は本発明の実施形態に係るスローアウェイ式カッタを示す図であり、図1の(a)は上面図であり、図1の(b)は正面図である。図2は図1の(a)における面取部のA矢視拡大図である。図3は図1に示すスローアウェイ式カッタに装着されるスローアウェイチップを示す図であり、図3の(a)は上面図であり、図3の(b)は図3の(a)におけるS1−S1線断面図である。
図1では一部省略しているが、工具本体2の先端外周部には、周方向に沿って5つの切屑ポケットおよび該切屑ポケットの工具回転方向K後方側にチップ取付溝がそれぞれ切欠き形成され、その反対側の基端部側の端面には、図示しない工作機械の主軸に直接又はアーバ等を介して取り付けられる取付面3が形成されている。
面取りコーナ23bは、その稜線と工具本体2の中心軸線CLに直交する平面とのなす角度、いわゆる切込み角βが0°を超えかつ45°以下の範囲に設定されている。さらに、面取りコーナ23bに連なるすくい面21のうち該面取りコーナ23bの稜線に連なる領域には、面取部24が設けられている。この面取部24は、刃先に向かうにつれすくい面21よりも工具回転方向K後方側に傾斜し、図2に図示するように面取りコーナの稜線に平行な方向からみたとき、工具回転方向Kの法線Pとのなす角度で定義されるすくい角α1が−20°〜−75°の範囲に設定されている。このすくい角α1は、刃先に向かうにつれ面取部24のすくい面が工具回転方向K後方側に傾斜するものを負と定義する。
副切刃23aは、その稜線が直線状とされ、中心軸線CL方向で面取りコーナの最先端と等しいか又は先端側にわずかに突出するように形成されている。
主切刃23cは、その稜線が直線状とされ、面取りコーナ23bよりも切込み角が大きくなるように形成されている。
副切刃23aおよび主切刃23cの各稜線には、チッピングや欠損を防止すること、および所望の加工面の表面粗さを得ることに配慮して、被加工物の材質や切削条件に適応する形状のホーニングが設けられてもかまわない。
面取りコーナ23bと被加工物との接触部では、上述のように大きい摩擦力を含む切削抵抗、および、その切削抵抗にともなう高温、高圧のもとで切屑の凝着が発生するため、塑性流動層の表面にうねりやむしれが発生し表面粗さが悪化するが、面取りコーナ23bの内周側に連なる副切刃23aの稜線を、中心軸線CL方向で面取りコーナ23bの最先端と等しいか又は先端側にわずかに突出させたことから、該副切刃23aが面取りコーナ23bに続いて塑性流動層と接触することにより前記のうねりやむしれを除去するため、被加工物の表面を平滑化し表面粗さの悪化を防止する。したがって、被加工物の表面に開口した鋳巣を補修するとともに、被加工物の表面のうねりやむしれを防止しかつ表面粗さが悪化することを防止することができる。
表1および図5からわかるように前記すくい角α1を−20°〜−75°の範囲に設定しかつ前記切込み角βを1°〜45°の範囲に設定した場合、被加工物の表面に鋳巣が開口することなく表面粗さも非常に良好であった。一方、面取部のない比較工具ならびに面取部のすくい角および切込み角が本発明外の工具では、鋳巣が開口する結果となった。これは本実施形態に係るスローアウェイ式カッタによれば、副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去されても鋳巣が表面に開口しない程度に塑性流動層が充分な深さにわたって形成されるためである。
面取部のすくい角α1を−20°よりも正側に設定した場合、充分に大きい摩擦力を含む切削抵抗が発生しないため塑性流動層が形成されずに鋳巣を補修できないか、あるいは、塑性流動層が充分な深さにわたって形成されずに副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去された後、鋳巣が表面に開口してしまうため、被加工物の表面に鋳巣が開口し補修することができなかった。また、面取部のすくい角α1を−75°よりも負側に設定した場合、過大な切削抵抗が作用するとともに面取りコーナ23bと被加工物との接触部が過度の高温、高圧となるため面取りコーナ23bの切刃摩耗を早め工具寿命が短くなる問題があった。
面取りコーナの切込み角βを45°よりも大きくした場合、塑性流動層が形成されずに鋳巣を補修できないか、あるいは、塑性流動層が充分な深さにわたって形成されないため、副切刃23aによって塑性流動層の表面が切削除去された後に鋳巣が表面に開口してしまった。また、面取りコーナの切込み角βを0°よりも大きくしなければ、該面取りコーナ23bにおける切込みが0になるため、塑性流動層が形成されず鋳巣を補修することができなかった。
図2の(b)に図示するように面取りコーナ23bにおける面取部24は、該面取部24に直交する方向からみて、面取りコーナ23bの稜線に対して直角方向の幅Wを0.03mm以上とすれば、該面取部24と被加工物との接触部の面積が充分確保され、鋳巣の補修が確実なものとなる。しかし、前記幅Wが大きくなると切削抵抗の増大や切屑排出性能の悪化を招くおそれがあるので、該スローアウェイチップ100の厚さ寸法の30%以下、特に20%以下とするのが望ましい。
1つのスローアウェイチップ100に面取りコーナ23bと、副切刃23aとを備えたことから、1つのスローアウェイチップ100によって鋳巣を補修することができるとともに、加工面のうねりやむしれの防止しかつ表面粗さが悪化することを防止することができるので、非常に経済的であり、本実施形態のようにスローアウェイ式カッタ1に複数のスローアウェイチップ100を設けた場合、送りを高めることができるためきわめて効率的な加工が可能となる。
図4の(a)〜(c)は、図2に対応する図であり、本発明の他の実施形態における面取部を示す図である。これらの図に図示するように本実施形態では、面取部24が先端側かつ工具回転方向K前方側に向かって凸の曲面で形成されている。図4の(a)に図示した面取部24は、すくい面21および逃げ面22の双方に接線状になめらかにつながる断面円弧状をなすものである。図4の(b)に図示した面取部24は、すくい角α1が−20°〜−75°の範囲に設定された弦をもち、すくい面21および逃げ面22に切り取られた断面円弧状をなすものである。図4の(c)に図示した面取部24は、逃げ面22に接線状に滑らかにつながる断面円弧と、この円弧よりも曲率半径が大きくかつすくい面21に切り取られた断面円弧とを連続的に組み合わせた断面曲線状をなすものである。該曲線において、すくい面21と逃げ面22との各接続端部を結んだ直線と、工具回転方向Kの法線Pとのなす角度は−20°〜−75°の範囲に設定されている。このように面取部24は、その断面形状が単一の円弧、複数の円弧、または、1以上の円弧と1以上の直線とからなる曲面状であってもかまわない。さらに、図4の(a)〜(c)において、面取部を構成する断面円弧の曲率半径を0.05mm以上に設定し、前記円弧の弦に直交する方向からみて、面取部24のすくい面21側端部から逃げ面22側端部までの幅Wを0.03mm以上とすれば、該面取部24と被加工物との接触部の面積が充分確保され、鋳巣の補修が確実なものとなる。しかし、前記幅Wが大きくなると切削抵抗の増大や切屑排出性能の悪化を招くおそれがあるので、該スローアウェイチップ100の厚さ寸法の30%以下、特に20%以下とするのが望ましい。
スローアウェイ式カッタに前記仕上げ加工用スローアウェイチップのみを装着した場合には、主切刃が分担する切込みを確保できないため加工用途が仕上げ加工に限定されるが、少なくとも主切刃を備えた粗加工用スローアウェイチップとともに装着した場合には、粗および仕上げ加工を同時に行うことが可能となる。ここで、仕上げ加工用スローアウェイチップが最終的な加工面を形成することにより鋳巣を補修することに配慮して、仕上げ加工用スローアウェイチップが粗加工用スローアウェイチップより先端側に若干突出するように配設されているのが望ましい。このとき、仕上げ加工用スローアウェイチップを先端側に突出させるのに、微調整部材40がきわめて有効となる。
また、本発明のスローアウェイ式回転工具は、前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、開示した複数の構成要素を適宜削除、変更することが可能である。また、各実施形態に開示した構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
2 工具本体
100 スローアウェイチップ
10 チップ本体
20 切刃部材
21 すくい面
22 逃げ面
23a 副切刃
23b 面取りコーナ
23c 主切刃
24 面取部
30 楔部材
40 微調整部材
α1 面取部のすくい角
α2 面取りコーナにおけるすくい角
β 面取りコーナの切込み角
K 工具回転方向
Claims (6)
- 中心軸線まわりに回転される工具本体の先端外周部に、少なくとも1つのスローアウェイチップを着脱可能に装着したスローアウェイ式回転工具において、前記スローアウェイチップの切れ刃は副切刃と、該副切れ刃に連なる面取りコーナと、該面取りコーナに連なる主切刃と、を備え、前記面取りコーナと前記スローアウェイチップのすくい面とは面取部を介して接続し、前記副切れ刃が前記中心軸線に対して略直交し、前記面取りコーナの切込み角が0°よりも大きく45°以下であり、前記面取部が前記工具本体の回転方向前方に向かって凸な曲面であることを特徴とするスローアウェイ式回転工具。
- 前記主切れ刃の切込み角が前記面取りコーナの切込み角よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイ式回転工具。
- 前記面取部と前記すくい面との境界が延びる方向に垂直な断面で該面取り部を見たとき、該面取り部の断面形状がすくい面および逃げ面に滑らかにつながる曲線形状であ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式回転工具。
- 前記面取部と前記すくい面との境界が延びる方向に垂直な断面で該面取り部を見たとき、該面取部の断面形状が円弧形状になっており、且つその円弧の弦と前記工具本体の回転方向の法線とがなす角度が−75°以上−20°以下の範囲であ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式回転工具。
- 前記面取部と前記すくい面との境界が延びる方向に垂直な断面で該面取り部を見たとき、該面取部の断面形状が前記逃げ面に滑らかにつながる第1曲線と、該第1曲線および前記すくい面につながり且つ前記第1曲線よりも曲率が大きい第2曲線と、を備える形状であることを特徴とする請求項1または2記載のスローアウェイ式回転工具。
- 前記第1曲線と前記逃げ面との第1接続部と、前記第2曲線と前記すくい面との第2接続部と、を結んだ仮想線が、前記工具本体の回転方向の法線とでなす角度が−75°以上−20以下の範囲であることを特徴とする請求項5記載のスローアウェイ式回転工具。
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