JP5978536B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

この発明は、コーナチェンジの可能な切削インサートを工具ホルダに装着して構成される旋削用バイトなどの切削工具、詳しくは、使用可能なコーナ数が多くて経済性に優れ、また、加工時の切削抵抗が低減されることに加えて高剛性も確保される切削工具に関する。

周知の切削インサートの中に、５以上のコーナを有するものがある。例えば、下記特許文献１には、七角形の切削インサートが開示されている。

コーナチェンジが可能な切削インサートは、コーナ数が多いものほど１コーナ当りの単価が低くてコストメリットが高まる。ところが、例えば、旋削加工用のバイトに関しては、コーナ数が５以上ある正多角形切削インサートを使用したものは見当たらない。

特開２００８−２３６６０号公報

上述したように、切削インサートは、コーナ数が多いものほどコストメリットが高くて経済的である。ところが、例えば、正六角形の切削インサートを工具ホルダに装着したバイトを使用して被削材の外径旋削を行うと、切削抵抗が大きくなって加工の安定性が損なわれ、加工精度にも悪影響がでる。また、切削抵抗が大きくなるため、切削インサートの寿命も短縮される。

切削抵抗が大きくなる理由は、２つある。そのひとつは、図８に示すように、切削インサート２を、上面２ａや下面がすくい面となる姿勢（いわゆる平置き）にして使用する場合、コーナにノーズＲを付して切れ刃のコーナが尖鋭になることを回避する必要があり、そのノーズＲが切削抵抗を増大させる。

また、使用する切削インサートのコーナ数が多くなるほど、工具使用時の横切れ刃角（切込み角）κが小さくなるため、これによる切削抵抗の増加も生じる（理由の２つ目）。

この発明は、コーナチェンジの可能な切削インサートを採用した切削工具を、使用可能なコーナ数が多くて経済性に優れ、また、加工時の切削抵抗が低減されることに加えて高剛性も確保されるものにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、工具ホルダの先端に、コーナの数が５〜８の正多角形のネガティブ型の切削インサートを、外周面の隣り合う二面の片方が負のすくい角を有するすくい面、他方が前逃げ面、前記隣り合う二面間の稜線が前切れ刃角を有する前切れ刃、すくい面になる面と上下面の一方との間の稜線が横切れ刃となる状態に装着した。そして、その装着をコーナチェンジが可能な状態に行った。

なお、この発明の工具に採用する切削インサートは、ＣＢＮ焼結体やダイヤモンド焼結体などの硬質焼結体で形成されたものが好ましい。

使用する切削インサートには、外周面と上下面との間の稜線部や外周面の隣り合う面間の各稜線部に面取り又はホーニングによる強化処理を施すことができる。

この発明の切削工具は、五角形〜八角形の切削インサートを用いるので、使用可能なコーナ数が多くなる。前切れ刃角が生じる姿勢にして使用すると、角数の倍数のコーナ（上面側に偏った位置の各コーナと下面側に偏った位置の各コーナ）を使用することができ、そのために、コーナ単価が安くなり、経済効果が高まる。

また、切削インサートの外周面をすくい面にして使用すると、コーナにノーズＲを付す必要がなくなる。そのために、ノーズＲによる切削抵抗の増加が起こらない。

また、外周面をすくい面とすることで横切れ刃角（切込み角）を大きく確保することができる。例えば、前切れ刃角（副切込み角）を５°に設定すると横切れ刃角は角数に係わらず８５°になる。

平置きでは、コーナ角が１２０°の正六角形切削インサートを使用すると、前切れ刃角５°で横切れ刃角は５５°になる。また、コーナ角が１３５°の正八角形切削インサート使用時は、前切れ刃角５°で横切れ刃角は４０°になる。これに比べて横切れ刃角が著しく大きくなる。

これらの相乗効果で、切削抵抗の増加も抑制され、加工の安定性向上、加工精度の向上、切削インサートの寿命向上が図られる。

このほか、切削インサートを、外周面がすくい面となる縦置き配置にして使用するので、切削インサートの剛性も高まる。

この発明の切削工具の一例を示す斜視図である。 図１の切削工具の側面図である。 図１の切削工具の平面図である。 図１の切削工具の正面図である。 （ａ）〜（ｆ）切削インサートの具体的な形態を示す斜視図である。 図１の切削工具の使用状態を示す斜視図である。 図１の切削工具の使用状態を示す平面図である。 正六角形の切削インサートを平置きで使用する工具の横切れ刃角を示す図である。 （ａ）正八角形の切削インサートの一形態を示す平面図である。（ｂ）同上の切削インサートの斜視図である。 （ａ）正六角形を基本形として上下面の隣り合う辺の長さに長短を生じさせた切削インサートの上面を示す図である。（ｂ）同上の切削インサートの斜視図である。（ｃ）外周面の図（ａ）Ａ視方向図、である。（ｄ）外周面の図（ａ）Ｂ視方向図である。 （ａ）正六角形を基本形として上下面の隣り合う辺の長さに長短を生じさせ、さらに下面の短辺の位置を上面の長辺と対応する位置にずらした切削インサートの上面を示す図である。（ｂ）同上の切削インサートの下面を示す図である。（ｃ）同上の切削インサートの斜視図である。（ｄ）外周面の図（ａ）Ｃ視方向図である。（ｅ）外周面の図（ａ）Ｄ視方向図である。 （ａ）正八角形を基本形として上下面の隣り合う辺の長さに長短を生じさせた切削インサートの上面を示す図である。（ｂ）同上の切削インサートの斜視図である。（ｃ）外周面の図（ａ）Ｅ視方向図である。（ｄ）外周面の図（ａ）Ｆ視方向図である。

以下、添付図面の図１〜図１２に基づいて、この発明の切削工具の実施の形態を説明する。

図１及び図２に示した切削工具１は、旋削用のバイトである。この切削工具１は、正多角形の切削インサート２として、外周面２ｃが上下面２ａ、２ｂに対して直角に交わる正六角形のネガティブ型切削インサートを採用し、その切削インサート２を、工具ホルダ３の先端に設けられた支持座４に着脱自在に装着して構成されている。

支持座４は、工具ホルダ３の側面と上面と前面が交差する位置のコーナを一側面側からホルダの幅方向に掘り下げて作られており、主座面４ａが起立した座になっている。この支持座４の主座面４ａ上に敷板５を配置し、その敷板５上に切削インサート２を着座させている。

ここで用いた切削インサート２は、ＣＢＮ焼結体である。そのＣＢＮ焼結体に限定されるものではないが、この発明の切削工具は、大きな負のすくい角を有する状態で使用されるので、耐摩耗の観点から一般的な超硬合金ではなく、少なくとも切削に関与する部分がＣＢＮ焼結体やダイヤモンド焼結体などの硬質焼結体で形成されたものが望ましい。

ネガティブ型の切削インサート２は、互いに背を向けた２つの端面に上下の関係は無いが、ここでは、便宜上、端面の一方を上面、他方を下面と称する。

この切削インサート２を、支持座４に対して、縦置き状態、即ち、上下面２ａ、２ｂのどちらか一方が主逃げ面、外周面２ｃの隣り合う二面のうちの片方が負のすくい角を有するすくい面、他方が前逃げ面、すくい面になる面と上下面２ａ、２ｂのどちらか一方との間の稜線が横切れ刃（主切れ刃）６、外周面２ｃのコーナの稜線を間にして隣り合う二面間の稜線が前切れ刃角を有する前切れ刃（副切れ刃）７となる状態に装着している。

工具ホルダ３に対する切削インサート２の固定は、押え金８を用いて行っている。押え金８は、周知のものでよい。切削インサート２の固定には、クランプボルトで締付ける押え金や、引き込み式の押え金が一般的に用いられており、その一般的な押え金でよい。また、中心に取付け穴の設けられている切削インサートであれば、クランプねじによる固定も可能である。その押え金やクランプねじなどで着脱自在に固定することで、使用するコーナの入れ替え（コーナチェンジ）が行える。

切削インサート２の好ましい形態を図５に示す。同図の（ａ）〜（ｃ）の切削インサート２は、いずれも、上面２ａの中央にクランプ用のテーパ凹部９を設けたもの、（ｄ）〜（ｆ）の切削インサート２は、いずれも、上面２ａの中央に下面にむけて貫通する取付け穴１０を設けたものである。

図５（ａ）と図５（ｄ）の切削インサート２は、外周面２ｃと上下面２ａ、２ｂとの間の稜線部と、外周面２ｃの隣り合う面間の各稜線部にそれぞれ、ホーニングによる強化処理を施したものになっている。図中１１がホーニングによる強化処理部である。

また、図５（ｂ）と図５（ｅ）の切削インサート２は、外周面２ｃと上下面２ａ、２ｂとの間の稜線部のみにホーニングによる強化処理を施したものになっている。これも図中１１がホーニングによる稜線の強化処理部である。

さらに、図５（ｃ）と図５（ｆ）の切削インサート２は、外周面２ｃと上下面２ａ、２ｂとの間の稜線部に面取りによる強化処理を施したものになっている。図中１２が面取りによる稜線の強化処理部である。

なお、例示の切削工具に採用した切削インサート２は、いずれも正六角形であるが、この発明の切削工具は、正五角形や、正七角形や、正八角形の切削インサートを使用したものであってもよい。正八角形の切削インサートの一例を図９（ａ）、（ｂ）に示す。

また、既述の切削インサートは、上下面と外周面との間の稜線の全てをホーニングや面取りによって除去したが、稜線の除去は、図１０〜図１２に示すようにひとつ置きの稜線について行ってもよい。図１０の切削インサート２は、コーナ角が１２０°の正六角形を基本形としたものであって、上下面２ａ、２ｂと基本形の一つ置きの辺に沿った外周面２ｃとの間の稜線部が除去されて、上下面２ａ、２ｂの形状が長辺Ｌｓと短辺Ｓｓが交互に連なった形状をなす。

なお、図１０の切削インサート２は、上面２ａと外周面２ｃとの間の稜線部の除去と、下面２ｂと外周面２ｃとの間の稜線部の除去を、上下での除去部の位相が一致するように行っているが、稜線部の除去は、図１１に示すように、上下で除去部の位相がずれる（上面２ａの長辺Ｌｓの位置と下面２ｂの短辺Ｓｓの位置が重なる）ように行ってもよい。

図１２の切削インサート２は、コーナ角が１３５°の正八角形を基本形としたものであって、これも、上下面２ａ、２ｂと基本形の一つ置きの辺に沿った外周面２ｃとの間の稜線部が除去されて、上下面２ａ、２ｂの形状が長辺Ｌｓと短辺Ｓｓが交互に連なった形状をなす。

この正八角形を基本形とする図１２の切削インサート２も、上面２ａと外周面２ｃとの間の稜線部の除去と、下面２ｂと外周面２ｃとの間の稜線部の除去を、上下での除去部の位相が一致するように行うものと、上下で除去部の位相がずれるように行う形態の２通りが考えられる。

なお、図９〜図１２の切削インサートも、必要に応じて上下面にクランプ用のテーパ凹部を設けることができる。

今、図２において、切削インサート２の上面（又は下面）の一辺を垂直に配置したとすると、外周面２ｃのすくい面になる面（図中２ｃ_−１）は、３０°のネガランド角ＮＬを有する面になる（ここで言うネガランド角は正多角形の切削インサートのコーナ角から９０°を差し引いた値）。

そのネガランド角ＮＬは、正五角形の切削インサートを用いるものは１８°、正七角形の切削インサートを用いるものは３９°、正八角形の切削インサートを用いるものは４５°となる。そのネガランド角ＮＬが、例えば４５°では、負のすくい角が極めて大きいが、ＣＢＮなどの硬質焼結体で形成した切削インサートは、そのようなすくい角でも実用に耐えることを試験で確認している。

このように、この発明の切削工具は、コーナ数が５〜８の正多角形の切削インサートを外周面がすくい面となる姿勢にして使用することですくい面に自然にネガランド角が付与される。従って、平置き使用で行っている切れ刃となす稜線部に対するネガランドの加工が不要であり、これもコストの低減に寄与する。

図１の切削工具の使用状態の外観を図６に示す。図７は、使用状態の平面図である。こ図７からわかるように、この発明の切削工具１は、切削インサート２を縦置き状態にして使用するので、横切れ刃角κ（被削材Ｗの軸心と平行な外周面と横切れ刃６とのなす角）が、図８の平置き使用に比べて相当大きくなる。その横切れ刃角κは、（９０°−κ´：前切れ刃角）の式で求まる。前切れ刃角κ´（被削材Ｗの軸心と平行な外周面と前切れ刃７とのなす角）は、数度でよいので、横切れ刃角κは、８０°以上確保することができる。これにより、切削抵抗の増加が抑制され、加工の安定性向上、加工精度の向上、切削インサートの寿命向上につながる。

１ 切削工具
２ 切削インサート
２ａ 上面
２ｂ 下面
２ｃ 外周面
３ 工具ホルダ
４ 支持座
４ａ 主座面
５ 敷板
６ 横切れ刃
７ 前切れ刃
８ 押え金
９ テーパ凹部
１０ 取付け穴
１１ ホーニングによる稜線の強化処理部
１２ 面取りによる稜線の強化処理部
κ 横切れ刃角
κ´ 前切れ刃角
ＮＬ ネガランド角
Ｗ 被削材
Ｌｓ 長辺
Ｓｓ 短辺

Claims (5)

1. 工具ホルダ（３）の先端に、コーナの数が５〜８の正多角形の切削インサート（２）を、外周面（２ｃ）の隣り合う二面の片方が負のすくい角を有するすくい面、他方が前逃げ面、前記隣り合う二面間の稜線が前切れ刃角（κ´）を有する前切れ刃（７）、すくい面になる面と上下面（２ａ、２ｂ）の一方との間の稜線が横切れ刃（６）となる状態に、かつ、コーナチェンジが可能な状態に装着した切削工具。
2. 工具ホルダ（３）の先端に、下記の切削インサート（２）を、外周面（２ｃ）の隣り合う二面の片方が負のすくい角を有するすくい面、他方が前逃げ面、前記隣り合う二面間の稜線が前切れ刃角（κ´）を有する前切れ刃（７）、すくい面になる面と上下面（２ａ、２ｂ）の一方との間の稜線が横切れ刃（６）となる状態に、かつ、コーナチェンジが可能な状態に装着した切削工具。
   切削インサートの形状：正六角形又は正八角形を基本形とし、上下面（２ａ、２ｂ）と基本形の一つ置きの辺に沿った外周面（２ｃ）との間の稜線部が除去されて上下面の形状が長辺（Ｌｓ）と短辺（Ｓｓ）が交互に連なった形状をなす。
3. 前記切削インサート（２）が、ＣＢＮ焼結体又はダイヤモンド焼結体で形成されている請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 前記切削インサート（２）の外周面（２ｃ）と上下面（２ａ、２ｂ）との間の稜線部に面取り又はホーニングによる強化処理を施した請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削工具。
5. 前記切削インサート（２）の外周面（２ｃ）の隣り合う面間の各稜線部に面取り又はホーニングによる強化処理を施した請求項１〜４のいずれか一項に記載の切削工具。

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