JP7437948B2

JP7437948B2 - 回転切削工具

Info

Publication number: JP7437948B2
Application number: JP2020006991A
Authority: JP
Inventors: 匠諸冨; 博規中
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2024-02-26
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: JP2021112802A

Description

本発明は、軸状のシャンクの先端に超硬質材料からなるチップが固着された回転切削工具に関する。

特許文献１には、軸状のシャンクの先端に超硬質材料からなるチップが固着された回転切削工具が記載されている。この回転切削工具では、チップの切刃は、シャンクの中心部側から径方向外方所定の位置までの内方部と、シャンクの径方向において内方部の外側に位置する外方部と、で構成されており、内方部は、外方部よりも切削性が鈍化されている。これにより、切粉を微細化し、切粉の切刃への溶着を防止し、溶着物により被削材が傷つけられることなく、加工精度も優れたものとなる。

特許３９５５７９８号公報

特許文献１に記載された回転切削工具では、チップの切刃が、垂直壁を挟んだ二段刃となる。このため、切粉の排出性が悪くなって切削抵抗が大きくなるという問題や、垂直壁に切粉詰まりや負荷集中による欠損の恐れがあるという問題がある。

そこで、本発明は、切粉の微細化を図り、加工品位と切削性を維持し、なおかつ切粉の排出性を向上することができる回転切削工具を提供することを目的とする。

本発明に係る回転切削工具は、軸状のシャンクの先端にチップが固着された回転切削工具であって、チップは、第一刃先を有する第一切刃部と、第一切刃部のシャンクの径方向内側に位置して、第一刃先よりも切削性が鈍化された第二刃先を有する第二切刃部と、第一切刃部と第二切刃部との間で凹曲面に形成された第三切刃部と、を備える。

この回転切削工具では、第一刃先を有する第一切刃部と、第一切刃部のシャンクの径方向内側に位置して、第一刃先よりも切削性が鈍化された第二刃先を有する第二切刃部と、を備えるため、切削性を維持しつつ、切粉を微細化することができる。そして、第一切刃部と第二刃先部との間で凹曲面に形成された第三切刃部を備えるため、第二切刃部で切削された切粉の少なくとも一部は、シャンクの径方向外側において、第三切刃部に沿って曲線を描きながら排出される。これにより、切粉の排出性が良くなって切削抵抗を小さくすることができ、また、切粉詰まりや負荷集中による欠損も抑制される。

第三切刃部は、球状凹曲面、円柱状凹曲面、又は円錐状凹曲面に形成されていてもよい。第三切刃部をこのような凹曲面に形成することで、上記効果を更に向上することができる。

本発明によれば、切粉の微細化を図り、加工品位と切削性を維持し、なおかつ切粉の排出性を向上することができる。

本実施形態に係る回転切削工具の一例を示す正面図である。チップの一例を示す斜視図である。本実施例のチップの一部を拡大した斜視図である。図２に示すチップの一部を示す正面図である。図４に示すＶ－Ｖ線における一例の断面図である。図４に示すＶ－Ｖ線における他の一例の断面図である。図５に示すＶＩＩ－ＶＩＩ線における一例の断面図である。比較例の回転切削工具の一部を示す正面図である。比較例のチップの一部を拡大した斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る回転切削工具を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、本実施形態に係る回転切削工具１は、リーマ、ドリル、エンドミル等の、回転駆動されることにより被加工物に穴あけ加工やミーリング加工を行うための切削工具である。以下では、一例として、回転切削工具１はリーマであるものとして説明する。

回転切削工具１は、軸状のシャンク２と、シャンク２先端に固着された１又は複数のチップ３と、を備える。

シャンク２は、先端が平らな平頭型のシャンクである。シャンク２には、シャンク２の軸線Ａ方向に延びる１又は複数本の切粉排出溝４が形成されている。図面では、シャンク２に２本の切粉排出溝４が形成された場合を示している。

図１～図３に示すように、チップ３は、ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：Polycrystalline Diamond）、単結晶ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）、立方晶窒化ホウ素焼結体（ＰＣＢＮ：Polycrystalline Cubic Boron Nitride）等の、極めて高強度でかつ耐摩耗性のある超硬質材料からなっている。チップ３は、シャンク２の先端から突出するように切粉排出溝４に固着されている。切粉排出溝４が複数形成されている場合は、複数の切粉排出溝４のそれぞれにチップ３が固着されている。

チップ３は、被加工物の切削を行うための切刃３１と、切刃３１から延びるすくい面３２及び逃がし面３３と、切刃３１からシャンク２の外周面に沿ってシャンク２の軸線Ａ方向に延びるランド３４と、を有している。切刃３１は、チップ３の先端縁に形成されている。なお、本実施形態では、切刃３１は、チップ３の先端の、シャンク２の半径方向における外側の部分に、シャンク２の軸線Ａに対して傾斜する方向に延びている。

チップ３は、切刃３１を有する部位として、第一切刃部４１と、第二切刃部４２と、第三切刃部４３と、を備える。第二切刃部４２は、第一切刃部４１のシャンク２の径方向内側に位置する部位であり、第三切刃部４３は、第一切刃部４１と第二切刃部４２との間に位置する部位である。つまり、シャンク２の径方向内側から径方向外側に向けて、第二切刃部４２、第三切刃部４３、第一切刃部４１の順に形成されている。

第一切刃部４１は、シャンク２の径方向における切刃３１の最も外側に位置して、ランド３４に隣接している。但し、第一切刃部４１よりもシャンク２の径方向外側に、切刃３１の他の部位が形成されていてもよい。第二切刃部４２は、シャンク２の径方向における切刃３１の最も内側に位置している。但し、第二切刃部４２よりもシャンク２の径方向内側に、切刃３１の他の部位が形成されていてもよい。

図２～図７に示すように、第一切刃部４１は、鋭利なエッジ状の第一刃先３１ａを有する。第一刃先３１ａは、すくい面３２と逃がし面３３との境界に形成されている。第一刃先３１ａの長さは、例えば、２０μｍ以上２００μｍ以下、又は５０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。第一刃先３１ａの延在方向と直交する断面における第一刃先３１ａの半径は、例えば、２０μｍ未満、又は１０μｍ以下とすることができる。

第二切刃部４２は、第一切刃部４１の第一刃先３１ａよりも切削性が鈍化された第二刃先３１ｂと、第二刃先３１ｂから延びる第二切刃側すくい面３２ｂと、を有する。第二刃先３１ｂは、第二切刃側すくい面３２ｂと逃がし面３３との境界に形成されている。第二切刃側すくい面３２ｂは、すくい面３２の第二刃先３１ｂ側の部分である。第二切刃側すくい面３２ｂは、第二刃先３１ｂの切削性を第一刃先３１ａよりも鈍化するための面である。第二切刃側すくい面３２ｂは、例えば、図５に示す第一切刃部４１のように、鋭利なエッジ状の刃先（第一切刃部４１の第一刃先３１ａ）を面取りしてなるものであってもよく、図６に示す第一切刃部４１のように、鋭利なエッジ状の刃先（第一切刃部４１の第一刃先３１ａ）を丸めてなるものであってもよい。

図５に示す第二切刃部４２では、鋭利なエッジ状の刃先を面取りすることにより形成された平面が、第二切刃側すくい面３２ｂとなる。図５に示す第二切刃部４２では、すくい面３２に対する第二切刃側すくい面３２ｂの角度θは、例えば、５°以上２５°以下とすることができる。図５に示す第二切刃部４２は、例えば、チャンファ加工により形成することができる。図５に示す第二切刃側すくい面３２ｂの長さＭは、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。第二切刃側すくい面３２ｂの長さＭは、切刃３１（図４参照）の延在方向から見て（図５において）、第一切刃部４１の第一刃先３１ａから、第二切刃側すくい面３２ｂとすくい面３２との境界までの長さである。

図６に示す第二切刃部４２では、鋭利なエッジ状の刃先を丸めることにより形成された凸曲面が、第二切刃側すくい面３２ｂとなる。図６に示す第二切刃部４２では、第二刃先３１ｂの延在方向と直交する断面における第二切刃側すくい面３２ｂの半径は、例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下、又は３０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。図６に示す第二切刃部４２は、例えば、ホーニングを利用したＲ加工により形成することができる。図６に示す第二切刃側すくい面３２ｂの長さＭは、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下とすることができる。第二切刃側すくい面３２ｂの長さＭは、切刃３１（図４参照）の延在方向から見て（図６において）、第一切刃部４１の第一刃先３１ａから、第二切刃側すくい面３２ｂとすくい面３２との境界までの長さである。

第三切刃部４３は、凹曲面に形成されており、第三刃先３１ｃと、第三刃先３１ｃから延びる第三切刃側すくい面３２ｃと、を有する。第三刃先３１ｃは、第三切刃側すくい面３２ｃと逃がし面３３との境界に形成されている。第三切刃側すくい面３２ｃは、すくい面３２の第三刃先３１ｃ側の部分である。

第三切刃側すくい面３２ｃは、第一切刃部４１から第二切刃部４２に至る切刃３１の延在方向において、凹曲面に形成されている。つまり、第三切刃側すくい面３２ｃは、切刃３１の延在方向において、凹曲面を成しながら、第一切刃部４１の第一刃先３１ａと第二切刃部４２の第二刃先３１ｂ及び第二切刃側すくい面３２ｂとに接続されている。第三刃先３１ｃは、第三切刃側すくい面３２ｃに沿って、第一刃先３１ａと第二刃先３１ｂとの間で曲線状に延びている。第二切刃部４２と第三切刃部４３との境界線Ｌ、つまり、第二切刃側すくい面３２ｂと第三切刃側すくい面３２ｃとの境界線Ｌは、例えば、切刃３１から離れるに向かうに従いシャンク２の径方向外側に傾斜している。

第三切刃側すくい面３２ｃの凹曲面としては、特に限定されるものではないが、例えば、球状凹曲面、円柱状凹曲面、円錐状凹曲面等とすることができる。球状凹曲面とは、球の表面に沿った凹曲面である。円柱状凹曲面とは、円柱の側面（周面）に沿った凹曲面である、円錐状凹曲面とは、円錐の側面に沿った凹曲面である。

ここで、第二切刃部の無い比較例の回転切削工具との比較において、本実施形態に係る回転切削工具１について説明する。

図８及び図９に示すように、比較例の回転切削工具１０１のチップ１０３は、切刃１３１を有する部位として、第一切刃部４１に対応する第一切刃部１４１と、第二切刃部４２に対応する第二切刃部１４２と、を備える。つまり、第一切刃部１４１は、第一刃先３１ａに対応する第一刃先１３１ａを有し、第二切刃部１４２は、第二刃先３１ｂに対応する第二刃先１３１ｂと、第二切刃側すくい面３２ｂに対応する第二切刃側すくい面１３２ｂと、を有する。なお、チップ１０３は、すくい面３２及びランド３４に対応するすくい面１３２及びランド１３４も備える。そして、比較例のチップ１０３では、第一切刃部１４１と第二切刃部１４２との境界が、すくい面３２に対して垂直な垂直壁１３２ｃとなっている。つまり、比較例のチップ１０３では、切刃１３１は、垂直壁１３２ｃを挟んだ二段刃となっている。

以上説明したように、本実施形態に係る回転切削工具１では、第一刃先３１ａを有する第一切刃部４１と、第一切刃部４１のシャンク２の径方向内側に位置して、第一刃先３１ａよりも切削性が鈍化された第二刃先３１ｂを有する第二切刃部４２と、を備えるため、切削性を維持しつつ、切粉を微細化することができる。そして、第一切刃部４１と第二切刃部４２との間で凹曲面に形成された第三切刃部４３を備えるため、第二切刃部４２で切削された切粉の少なくとも一部は、シャンク２の径方向外側において、第三切刃部４３に沿って曲線を描きながら排出される。これにより、切粉の排出性が良くなって切削抵抗を小さくすることができ、また、切粉詰まりや負荷集中による欠損も抑制される。

また、第三切刃部を、球状凹曲面、円柱状凹曲面、又は円錐状凹曲面に形成することで、上記効果を更に向上することができる。

また、第三切刃部４３が第二切刃部４２から第一切刃部４１に向かい外径方向に傾斜しているため、第二切刃部４２で切削された切粉の排出性が良くなる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、シャンクの先端が平らな平頭型であるものとして説明したが、シャンクの先端が尖った尖頭型であってもよい。また、上記実施形態では、切粉排出溝がシャンクの軸線方向に延びるものとして説明したが、切粉排出溝がシャンクの軸線方向に沿って螺旋状に延びるものとしてもよい。

１…回転切削工具、２…シャンク、３…チップ、４…切粉排出溝、３１…切刃、３１ａ…第一刃先、３１ｂ…第二刃先、３１ｃ…第三刃先、３２…すくい面、３２ｂ…第二切刃側すくい面、３２ｃ…第三切刃側すくい面、３３…逃がし面、３４…ランド、４１…第一切刃部、４２…第二切刃部、４３…第三切刃部、１０１…回転切削工具、１０３…チップ、１３１…切刃、１３１ａ…第一刃先、１３１ｂ…第二刃先、１３２…すくい面、１３２ｂ…第二切刃側すくい面、１３２ｃ…垂直壁、１３４…ランド、１４１…第一切刃部、１４２…第二切刃部。

Claims

軸状のシャンクの先端にチップが固着された回転切削工具であって、
前記チップは、切刃と、前記切刃から延びるすくい面及び逃がし面と、前記切刃から前記シャンクの外周面に沿って前記シャンクの軸線方向に延びるランドと、を備え、
前記切刃は、第一刃先を有する第一切刃部と、前記第一切刃部の前記シャンクの径方向内側に位置して、前記第一刃先よりも切削性が鈍化された第二刃先を有する第二切刃部と、前記第一切刃部と前記第二切刃部との間で凹曲面に形成された第三切刃部と、を備える、
回転切削工具。
前記第三切刃部は、球状凹曲面、円柱状凹曲面、又は円錐状凹曲面に形成されている、
請求項１に記載の回転切削工具。
前記切刃は、前記チップの先端の、前記シャンクの半径方向における外側の部分に、前記シャンクの軸線に対して傾斜する方向に延びている、
請求項１又は２に記載の回転切削工具。
前記第二切刃部は、前記第二刃先から前記すくい面側に延びる第二切刃側すくい面を有し、
前記すくい面に対する第二切刃側すくい面の角度は、５°以上２５°以下である、
請求項１～３の何れか一項に記載の回転切削工具。
前記第二切刃部は、前記第二刃先から前記すくい面側に延びる第二切刃側すくい面を有し、
前記第二刃先の延在方向と直交する断面における前記第二切刃側すくい面の半径は、２０μｍ以上１００μｍ以下である、
請求項１～３の何れか一項に記載の回転切削工具。