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JPH02100802A - Cutting method by high-pressure coolant - Google Patents

Cutting method by high-pressure coolant

Info

Publication number
JPH02100802A
JPH02100802A JP25173388A JP25173388A JPH02100802A JP H02100802 A JPH02100802 A JP H02100802A JP 25173388 A JP25173388 A JP 25173388A JP 25173388 A JP25173388 A JP 25173388A JP H02100802 A JPH02100802 A JP H02100802A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
coolant
tool
groove
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25173388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
M Deroogiaa William
ウィリアム エム.デロージアー
D Parker Frederick
フレデリック ディー パーカー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Priority to JP25173388A priority Critical patent/JPH02100802A/en
Publication of JPH02100802A publication Critical patent/JPH02100802A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To reduce damage to a tool by discharging liquid coolant with a pressure higher than 690 kPa to the vicinity of an edge point inside a groove in a cutting method for cutting an undercut groove. CONSTITUTION: A tool bit 20 provided with a cuttable arc type cutting edge 32 is installed inside a clamp 30 with a tube 34, through which cutting fluid to be discharged from an outlet 38 is linearly discharged. As the width of a shank part 40 is narrower than that of a cutting edge part 41, an undercut groove 26 can be cut. In this cutting process, coolant is directed in the Y-axis direction of a tool at a high pressure of 690 kPa or more so as to apply direct impact onto chips during plunge cutting. In cutting in the Z-axis direction, chips are shredded by impact due to the shape and volume of the groove and a coolant pressure of 690 kPa or more. Because the coolant is discharged at a high pressure, continuously connected chips are shredded, and congestion of the groove inside due to the chips can be prevented, so that damage such as abrasion to a cutting tool can be greatly reduced and a life of the tool can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野 ] この発明は、機械加工、特に切削工具近傍にクーラント
を供給する切削加工方法に関するものである。さらに、
この発明は、主に切削バイトを使用した金属の切削加工
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to machining, particularly to a cutting method that supplies coolant to the vicinity of a cutting tool. moreover,
The present invention mainly relates to metal cutting using a cutting tool.

[従来の技術 ] 一般的に、金属の切削加工においては、切削バイトが使
用されている。この種の工具を使用する場合には、工具
寿命を長くし、加工面仕上げを良好にするために切削箇
所付近にクーラントを供給する方法がとられている。こ
のクーラントは冷却特性とともに潤滑特性をも有するも
のであり、コスト面及び良好な熱伝導特性を有するため
水溶性オイルと水との混合剤が好んで使用されてきた。
[Prior Art] Generally, a cutting tool is used in metal cutting. When using this type of tool, a method is used to supply coolant near the cutting location in order to extend tool life and improve machined surface finish. This coolant has not only cooling properties but also lubricating properties, and a mixture of water-soluble oil and water has been preferably used because of its cost and good heat conduction properties.

また、時として、加工目的に応じて鉱物油又はその他の
クーラントが使用される場合もある。
Also, mineral oil or other coolants are sometimes used depending on the processing purpose.

文献等によれば、切り刃のエツジとワークピースとの接
触部に起こる現象の力学的原理に関して広範囲にわたっ
て研究されてきた。このことは、この切削工具及び切削
方法を改善することによって経済的に著しい効果をあげ
ることができるためである。近年における主な改良点は
、硬化合金鋼に代わって焼結金属カーバイトを使用する
ことにより工具寿命が延びたことである。しかしながら
、カーバイト工具は、未だ、経年変化によって質的に劣
化するため、この品質劣化を抑えることに大きな関心が
寄せられている。つまり、工具寿命を延長することがで
きれば、工具交換に要するコストが低減され、経済的に
非常に大きな効果をもたらすごとになる。この効果は、
工具の位置決め調整に要する休止時間及びそれによるコ
スト面、工具損傷が起きた場合に生じるワークピースへ
の損傷を回避できることにある。
According to literature, the mechanical principles of the phenomena that occur at the contact area between the edge of the cutting blade and the workpiece have been extensively studied. This is because significant economic effects can be achieved by improving this cutting tool and cutting method. A major improvement in recent years has been the extension of tool life through the use of sintered metal carbide instead of hardened alloy steel. However, since carbide tools still deteriorate qualitatively due to aging, there is great interest in suppressing this quality deterioration. In other words, if the tool life can be extended, the cost required for tool replacement will be reduced, resulting in a very large economic effect. This effect is
The downtime required to adjust the position of the tool and the resulting costs are avoided, as is the avoidance of damage to the workpiece if the tool is damaged.

一般的な切削においては、ワークピースからの切りくず
が切削工具のすくい面に衝突することにより工具温度が
上昇し、機械的な損傷を受けやすくなる。そこで、切り
くずによる衝撃を受は続けると、工具を新たに交換しな
い限り、いずれ加工中に破損してしまうこととなる。し
たがって、工具の切削刃及び切りくずが当たる上面の冷
却が最も重要視されており、例えば、リーに付与された
米国特許第2,744,451号に開示されているよう
に、すくい面及び切り刃口体にクーラントを放出すると
いう方法が採用されるに至った。
In general cutting, chips from a workpiece collide with the rake face of a cutting tool, increasing the temperature of the tool and making it susceptible to mechanical damage. Therefore, if the tool continues to receive impact from chips, it will eventually break during machining unless the tool is replaced. Therefore, cooling of the cutting edge of the tool and the top surface that hits the chips is of paramount importance; for example, as disclosed in U.S. Pat. No. 2,744,451 to Lee, A method of releasing coolant into the cutting edge body was adopted.

一般的に、このような”フラッドクーラント(rloo
d coolant)”システムは、今日においても多
く採用されており、低圧ポンプにより約70から105
kPaの圧力でクーラントが循環するような構成になっ
ている。このフラッドクーラントシステムは、クーラン
ト槽からのクーラントの汲み出しを必要とし、ある程度
工具より上方に吸い上げてワークピースと切削刃付近に
放出する。ワークピースあるいは切削刃に放出されるク
ーラントは、多量に巻き散るため切削付近からのクーラ
ントの飛散を防止するように遮蔽板が使用されている。
Generally, such "flood coolant (rloo
d coolant)" system is still widely used today, and low-pressure pumps provide a
The structure is such that the coolant circulates at a pressure of kPa. This flood coolant system requires pumping of coolant from a coolant reservoir, siphoning some of the coolant above the tool and discharging it near the workpiece and cutting edge. A large amount of coolant that is released to the workpiece or cutting blade is scattered around, so a shielding plate is used to prevent the coolant from scattering from the vicinity of the cutting area.

さらに、通常、クーラントの放出点においては過剰な圧
力となるためにこのクーラントの飛散は好ましいもので
はない。したがって、クーラントの供給に使用する循環
ポンプを低圧ポンプとすることにより、高クーラントの
放出ノズル圧を低くすることが可能となった。事実、”
ミストクーリングは、空気及び水滴の流れを利用するも
のであり、それほど使用条件が過酷でない場合に通常使
用されている。
Furthermore, this splashing of coolant is usually undesirable due to excessive pressure at the point of coolant discharge. Therefore, by using a low pressure pump as the circulation pump used to supply coolant, it has become possible to lower the high coolant discharge nozzle pressure. fact,"
Mist cooling utilizes the flow of air and water droplets, and is usually used when operating conditions are not too severe.

切り刃付近へのクーラントの供給により、工員損傷等を
ある程度回避可能であることは、約90年程前より知ら
れていた。例えば、チョーツウーに付与された米国特許
第522,588号には、工具ビットのすくい而のチャ
ンネルに沿ってクーラントが放出される構成となってい
る。さらに最近においては、ビゴットに付与された米国
特許第2.683,303号に、マニホールドからフラ
イスのすくい面を直接横切るようにクーラントが向けら
れる方法が開示されている。オンスラッドに付与された
米国特許第2.534,232号においては、切り刃口
体に穴をあけて切り刃面の前方付近に液体を放出するチ
ャンネルによって切り刃面にクーラントが放出されるよ
うな方法が開示されている。ジェニングに付与された米
国特許第3.176.330号には、チャンネルを有す
るチップブレーカによって適所に設けられたカーバイド
インサートに関して開示されており、クーラントはチッ
プブレーカに供給されて、チャンネルを通して切り刃面
に対して放出される構成となっている。
It has been known for about 90 years that damage to workers can be avoided to some extent by supplying coolant near the cutting edge. For example, U.S. Pat. No. 522,588 to Cho Tzu Woo provides for coolant to be discharged along channels in the scoop of a tool bit. More recently, U.S. Pat. No. 2,683,303 to Bigott discloses a method in which coolant is directed from a manifold directly across the rake face of a milling cutter. U.S. Pat. No. 2,534,232, issued to Onsrud, discloses a method in which coolant is released to the cutting face by holes in the cutting face body and channels that release liquid near the front of the cutting face. A method is disclosed. U.S. Pat. No. 3,176,330 to Jenning discloses a carbide insert in place by a chip breaker having channels through which coolant is supplied to the chip breaker and applied to the cutting surface. It is configured to be emitted against.

[発明が解決しようとする課題 ] 上記した技術によれば、工具損傷に関して、ある程度の
効果を得ることはできるが、これらの技術には未だ問題
点が多く残されており、また、切り刃面にをチャンネル
を形成する構造は好ましいものではなく、切削工具と一
体的に設けられたノズルへのクーラントの供給は容易で
はなく、不便な点が多いために実際にはあまり広く普及
はしなかった。
[Problems to be solved by the invention] According to the above-mentioned techniques, it is possible to obtain a certain degree of effect in terms of tool damage, but these techniques still have many problems, and the cutting edge surface The structure that forms a channel in the cutting tool is not desirable, and it is not easy to supply coolant to the nozzle that is integrated with the cutting tool.There are many inconveniences, so it was not widely used. .

この発明を完成するに当たって、まず、ジェニング特許
に開示されている方法を参考にして、低圧クーラントを
工具の切り刃面に対して放出するような特種な方法を試
みた。しかしながら、この種の方法によれば、チタン及
びニッケル合金でできた円筒体の外周に設けられる切削
溝の加工に必要な工具寿命は得られず、著しい損傷及び
永久的な破損が生じる結果となった。
In completing this invention, we first attempted a special method of discharging low-pressure coolant onto the cutting edge of the tool, with reference to the method disclosed in the Jenning patent. However, this type of method does not provide the tool life necessary for machining cutting grooves on the outer circumference of a cylinder made of titanium and nickel alloy, resulting in significant damage and permanent damage. Ta.

したがって、この発明は、切削が困難な材料及び形状を
有する部材の切削を改善し、工具ビットの損傷を低減す
るとともにアンダーカット溝の切削における工具ビット
の特殊な破損を防止することを目的とする。
Therefore, the present invention aims to improve the cutting of members having difficult-to-cut materials and shapes, reduce damage to tool bits, and prevent special damage to tool bits when cutting undercut grooves. .

[課題を解決するための手段 ] 上記課題を解決するためにこの発明によれば、アンダー
カットシャンクを有するとともにす(い而と逃げ面との
交線において切り刃を形成する切削工具と金属部材との
相対運動によりアンダーカット溝を切削する切削方法に
おいて、前記工具ビットのすくい面に略平行で、かつ、
690kPa(100psig)より大きい圧力を有す
る液体クーラントを前記溝内の刃先付近に放出し、切削
切りくずを裂断するととらに溝内から切りくずを排して
切りくずつまりを防止する高圧クーラントによる切削方
法が提供される。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides a cutting tool that has an undercut shank (and a metal member that forms a cutting edge at the intersection line between the undercut shank and the flank surface). In the cutting method of cutting an undercut groove by relative movement with the tool bit, the tool bit is substantially parallel to the rake face of the tool bit, and
Cutting with high-pressure coolant that releases a liquid coolant with a pressure greater than 690 kPa (100 psig) near the cutting edge in the groove, breaks the cutting chips, and then expels the chips from the groove to prevent chip clogging. A method is provided.

[作  用  ] L記した課題を解決する手段は以下のように作用する。[For production] The means for solving the problem described in L operates as follows.

高圧の液体クーラントが、ノズルから工員ビットのすく
い面に対して放出される。切り刃は、このクーラントに
より大きな力を受け、ワークピースの切削により裂断し
た切りくずが出る。
High pressure liquid coolant is discharged from the nozzle against the rake face of the operator bit. The cutting blade is subjected to a large force by this coolant, and chips are produced by cutting the workpiece.

特に、アンダーカット溝の切削においては、この方法に
より工具の破損の起因となる延性を有する切りくずの溝
内での切りくずつまりが低減するようになる。
Particularly when cutting undercut grooves, this method reduces the likelihood of ductile chips clogging in the grooves, which can cause tool breakage.

クーラントの圧力及び流量は重要な要素であり、所望す
る結果を得るためには幾分高くしなければならない。チ
タン合金にアンダーカット溝を切削する場合は、フラッ
ドクーリングで通常使用する圧力を越えて約690kP
aまで上昇した時に損傷は低減する。しかしながら、未
だ、溝内において工具ビットの破損の原因となる連続切
りくずの切りくずつまりが発生する。圧力が1400k
Paまで上昇してそれ以上になると、切りくずは連続的
に裂断して工具破損は減少する。高圧ニッケル合金を切
削する場合は、約2200kPaの高圧が必要であり、
クーラントは、質量、低粘度及び実用性の面から考慮し
て水溶性が好ましい。
Coolant pressure and flow rate are important factors and must be somewhat high to achieve the desired results. When cutting undercut grooves in titanium alloy, approximately 690 kP is required, exceeding the pressure normally used for flood cooling.
Damage decreases when the temperature rises to a. However, chip clogging of continuous chips still occurs within the groove, causing damage to the tool bit. pressure is 1400k
When the temperature rises to Pa and exceeds it, chips break continuously and tool breakage decreases. When cutting high-pressure nickel alloy, a high pressure of approximately 2200 kPa is required.
The coolant is preferably water-soluble in terms of mass, low viscosity, and practicality.

[実施例] 以下、添付図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

特に、AMS4928 (重量パーセント6 :AL、
4 :V、残:Ti)として公知な工業用チタン合金の
切削、ガスタービンエンジンのコンプレッサロータのよ
うな円筒体の外周に切削したアンダーカプトタイプの円
周溝に関して記述する。以下に述べるように、この種の
形状の切削に関しては多くの問題があるが、この発明は
以下に記載する形状及び材料以外の部材に関しても十分
に適用できるものである。
In particular, AMS4928 (weight percent 6: AL,
The following describes cutting of an industrial titanium alloy known as 4:V, remainder: Ti, and an undercap type circumferential groove cut into the outer periphery of a cylindrical body such as a compressor rotor of a gas turbine engine. As described below, there are many problems with cutting this type of shape, but the present invention can be fully applied to members other than the shapes and materials described below.

第1図は、ホルダ28に取り付けられた工具ビット20
を示し、第2図は、この工具ビットを使用して半径Rを
有する円柱24(部分断面図で示す)の外周に形成した
溝26の切削方法を示す。図中において、工具ビットは
、アンダーカット加工された溝内に示しである。この工
具ビットはホルダ28内に保持され、矢印27の方向に
ワークを回転させる機構の縦型タレット旋盤(図示ぜす
)の横送り台29内に取り付けられる。第4図は、この
発明に係る他の実施例であり、円柱体66の円周切削に
使用する一般的な工具ビット50を示す。
FIG. 1 shows a tool bit 20 attached to a holder 28.
2 shows a method of cutting a groove 26 formed on the outer periphery of a cylinder 24 (shown in partial cross-section) having a radius R using this tool bit. In the figure, the tool bit is shown within an undercut groove. This tool bit is held in a holder 28 and mounted in a cross feed table 29 of a vertical turret lathe (not shown) with a mechanism for rotating a workpiece in the direction of arrow 27. FIG. 4 is another embodiment of the present invention, showing a general tool bit 50 used for circumferential cutting of a cylindrical body 66.

第1図において、C−4等級カーバイド工具ビット20
は、クランプ30(−船釣な取り付けに関する詳細につ
いては図示せず)によって工具ホルダ28に保持されて
いる。このホルダは、工具ビットの下側に延びる保持部
33を有しており、逃げ面42とすくい而36との交線
においては、72面上で切削可能な弧状の切り刃32が
形成されている。この工具ビットは、ゼロすくい角と約
7°の逃げ角を有している。断面形状が略長方形のチュ
ーブ34は、出口38から放出される切削液がZ軸に沿
って直線的に設けられた切り刃32に対して部分的に吐
出するようにトップ又はすくい面に沿ってクランプ30
内に取り付けられている。
In Figure 1, C-4 grade carbide tool bit 20
is held to the tool holder 28 by a clamp 30 (-details regarding marine attachment not shown). This holder has a holding part 33 extending below the tool bit, and an arc-shaped cutting edge 32 that can cut on 72 planes is formed at the intersection of the flank face 42 and the scoop 36. There is. This tool bit has a zero rake angle and a clearance angle of about 7 degrees. The tube 34, which has a substantially rectangular cross-sectional shape, is arranged along the top or rake face so that the cutting fluid discharged from the outlet 38 is partially discharged to the cutting blade 32 provided linearly along the Z axis. Clamp 30
installed inside.

つまり、この工具ビットは、シャンク部40の幅(Z軸
方向)が切り刃を構成する切り刃部41より実質的に狭
いためにアンダーカット溝の切削を可能としているもの
である。
In other words, this tool bit is capable of cutting an undercut groove because the width of the shank portion 40 (in the Z-axis direction) is substantially narrower than the cutting blade portion 41 constituting the cutting blade.

次ぎに、第2図及び第3図について説明する。Next, FIGS. 2 and 3 will be explained.

円周溝26は、最初、回転している円筒体に対して0.
05xx/回転でX方向、すなわち、半径方向へ移動す
るプランジカットを施すことにより円筒体の外周に形成
される。ここに記載する総ての切削における工具ビット
の切削面速度は、約2.8i/sであり、経験上見いだ
された経済的な最適切削速度である。X軸方向の切り込
みが所望深さに達すると、工具ホルダ及び工具ビットは
Z゛方向0.013xx/回転の比較的低速度で荷の上
側へ所望する寸法が得られるまで移動する。次ぎに、工
具は、2一方向に同速度で移動し、所望する幅の溝を形
成4−る。さらに、工具は基本2輪切り込み位置に復帰
し、X−軸方向に引き下がる。
The circumferential groove 26 initially has a diameter of 0.0 mm with respect to the rotating cylinder.
It is formed on the outer periphery of the cylindrical body by making a plunge cut that moves in the X direction, that is, in the radial direction, at 05xx/rotation. The cutting surface speed of the tool bit in all the cuts described herein is approximately 2.8 i/s, which is the economical optimum cutting speed found empirically. When the desired depth of cut in the X-axis direction is reached, the tool holder and tool bit are moved toward the top of the load at a relatively low speed of 0.013xx/rev in the Z-direction until the desired dimension is obtained. The tool is then moved in two directions at the same speed to form a groove of the desired width. Further, the tool returns to the basic two-wheel cutting position and is withdrawn in the X-axis direction.

したがって、工具ビットは、切削方向と逆方向の力に抗
して切削することとなる。よって、第1に、切り込み中
に切り刃がワークに接触する時間が比較的長く、第2に
、側面を切削中にアンダーカットに起因する曲げモーメ
ントが存在することになる。工具ビットが万一溝内で破
損してしまうと、切削中に溝に対し損傷を与えてしまう
危険性があるために好ましいことではなく、航空機エン
ジン構成部品等においては、品質保証のためこのような
損傷の程度を調べる非常に精密な検査を必要としている
Therefore, the tool bit cuts against a force in a direction opposite to the cutting direction. Therefore, firstly, the time during which the cutting blade is in contact with the workpiece during cutting is relatively long, and secondly, there is a bending moment due to the undercut while cutting the side surface. If the tool bit were to break in the groove, it would be undesirable because there is a risk of damaging the groove during cutting. This requires a very detailed inspection to determine the extent of the damage.

この発明が完成する以前においては、工具ビットは、上
記した作業中に破損してしまうことがあり、十分な保全
管理にもかかわらず、前記した2軸移動中に11本中8
本程度の破損があった。
Prior to the completion of this invention, tool bits were prone to breakage during the operations described above, and despite adequate maintenance management, 8 out of 11 tool bits were damaged during the two-axis movement described above.
There was damage to the size of a book.

この破損原因に関しては、刃の送りがわずかなため解明
が困難であり、さらに、クーラント液が使用されていた
ため、破損情況等の確認も容易ではなかった。しかしな
がら、切削切りくずの中に圧縮された小さな固まりを発
見することができた。
It was difficult to determine the cause of this damage because the blade was only slightly fed, and furthermore, because coolant was being used, it was not easy to confirm the cause of the damage. However, small compacted lumps could be found in the cutting chips.

また、この切りくずは44に示す部分の研削中にアンダ
ーカット溝の46で示す部分に蓄積することが推測され
た。この切りくずがつまると、工具ビットが破損する危
険性が高くなる。最も、切削条件等を変えることにより
これらの間層を解決しようと試みたが、延性を有するチ
タン合金AMS4928においては、切りくずは連続的
となり、(このことは、切りくずが裂断せ「、実状は、
ワークから連続的に移動してすくい面を交差してスライ
ドすることを色味する。この時の切りくずの長さは1〜
311以上となるものもあるが、結局、切削部周辺にお
いて加工機に絡み合い折損する)通常このような情況の
もとでは、工具ビット上にチップブレーカを使用するの
が一般的であるが、工具形状はチップブレーカの取り付
けには適しておらず、ラバー、ワックス等を使用して研
削部46を包み込むことも思案したが、あまり良い結果
は得られなかった。
It was also assumed that the chips would accumulate in the undercut groove at the portion 46 during grinding of the portion 44. If these chips become clogged, there is a high risk that the tool bit will break. Most attempts have been made to solve these interlayer problems by changing cutting conditions, etc., but in the case of the ductile titanium alloy AMS4928, the chips become continuous (this means that the chips do not break off). teeth,
Continuously moving away from the workpiece and sliding across the rake face. The length of the chips at this time is 1~
(There are some that exceed 311, but they end up getting entangled with the processing machine around the cutting part and breaking.) Under such circumstances, it is common to use a chip breaker on the tool bit, but the tool The shape is not suitable for mounting a chip breaker, and we considered wrapping the grinding section 46 with rubber, wax, etc., but we were not able to obtain very good results.

この発明が完成される萌までは、従来方法によりクーラ
ントを使用する切削が行われていた。このクーラントと
しては、水溶性のオイルやホーカット3210 (E、
F、Houghton Co、)が使用され、切削箇所
へ向けて設置されたノズルを介して天理に放出する方法
が採用されていた。冷却効果を高める目的で、第1図及
び第4図に示す方法で約15III”の断面積を有する
クーラントノズルを取り付けた工具のすくい面長手方向
にクーラントを放出するようにした。約690 kPa
の比較的高い圧力の圧力源を一般的な使用方法で用いた
(ここにおける、全圧力は油圧ポンプと工具ビット間の
供給ライン34上で測定したゲージ圧である。実際にノ
ズルから放出される圧力は、指示されている圧力より幾
分低めとなる)。クーラントが切削に使用され始めても
、上記した切りくずつまり(バッキング)に関する問題
は依然として未解決であった。また、クーラントに関し
ては、従来技術において記載した米国特許第3,176
.330号に開示されているように改良がなされ、約1
400KPa以上の高い圧力を用いることによって、工
具ビットの損傷が防止可能であることが確認された。連
続切りくずの裂断は、クーラントの液量及びその圧力に
起因しており、損傷の程度は、実質的に低減した。液量
に関する正確なデータを得るための実験は十分ではなか
ったが。、実験結果より非常に効果的であることが証明
された。
Until Moe completed this invention, cutting was performed using a conventional method using a coolant. As this coolant, water-soluble oil or Hocut 3210 (E,
F, Houghton Co.) was used, and a method was adopted in which the material was released into the air through a nozzle installed toward the cutting location. For the purpose of increasing the cooling effect, coolant was discharged in the longitudinal direction of the rake face of the tool equipped with a coolant nozzle having a cross-sectional area of approximately 15III'' using the method shown in Figures 1 and 4. Approximately 690 kPa
A pressure source of relatively high pressure was used in common usage (where the total pressure is the gauge pressure measured on the supply line 34 between the hydraulic pump and the tool bit; the pressure actually emitted from the nozzle Pressure will be somewhat lower than indicated). Even when coolants began to be used in machining, the problems associated with chip clogging (backing) described above remained unsolved. Regarding coolant, U.S. Patent No. 3,176 described in the prior art
.. Improvements were made as disclosed in No. 330, with approximately 1
It has been confirmed that damage to the tool bit can be prevented by using a high pressure of 400 KPa or more. Continuous chip breakage was due to the coolant volume and its pressure, and the extent of damage was substantially reduced. Although there were not enough experiments to obtain accurate data on liquid volume. , it was proved to be very effective from the experimental results.

工具ビットの損傷は、切り刃の先鋭度の低下によってま
ず確認され、わずかなすくい面のへこみが発見された。
Damage to the tool bit was first confirmed by a decrease in the sharpness of the cutting edge, and a slight dent on the rake face was discovered.

第5図は、切り刃、すなわち、逃げ面とすくい面との交
わりにおいて長さしの面取部の形成状態を示す。この寸
法は、折損しておらず欠けくずもない工具ビットで測定
された。
FIG. 5 shows the formation of a long chamfer at the intersection of the cutting edge, that is, the flank face and the rake face. This dimension was measured with an unbroken and chip-free tool bit.

第6図及び第7図は、相対的な実験結果を示す。Figures 6 and 7 show relative experimental results.

第6図は、クーラント圧(合成圧)が増加するにつれて
工具ビットの損傷程度が減少する状態を示しており、例
えば、溝の切削においては、寸法りは0.1111を肩
から0.0511程度に減少した。
Figure 6 shows how the degree of damage to the tool bit decreases as the coolant pressure (combined pressure) increases. For example, when cutting a groove, the dimension varies from 0.1111 to shoulder to 0.0511. decreased to

このことは、ジエニツクの特許等に開示されているよう
に予想可能な現象によるものであり、特にチタン合金に
おける工具ビットの冷却及びそれによる潤滑が工具寿命
を延長することを示している。
This is due to a predictable phenomenon, as disclosed in the Zienik patent and others, which shows that cooling and thereby lubrication of tool bits, especially in titanium alloys, increases tool life.

しかしながら、第7図における上記結果の圧力時には、
使用不能率はまだ高い値を示している。(この使用不能
状態は、損傷によって知り得ることが可能であり、現在
では公知となった切りくずつまりに起因するものである
。)しかし、第7図においても、損傷を防止するに必要
な圧力を実質的に越えたときには工具使用不能率は減少
している。
However, at the pressure of the above result in Fig. 7,
The unusability rate still shows a high value. (This unusable condition can be detected by damage and is caused by the now well-known chip jam.) However, Figure 7 also shows that the pressure required to prevent damage is When the tool is substantially exceeded, the tool unusable rate is decreasing.

27個のワークを上記条件で実際に研削してみた。I actually tried grinding 27 workpieces under the above conditions.

チタンにおいては、約1400 kPaの圧力で十分で
あることが確認され、たとえそれ以上の圧力を使用して
も効果は期待できないことが判明した。
For titanium, it has been confirmed that a pressure of about 1400 kPa is sufficient, and even if a higher pressure is used, no effect can be expected.

なお、工業用lN−100ニッケル耐熱合金に関するデ
ータも示す。この合金においても切りくずは連続的とな
るが、それはある程度の強度を有していることを示すも
のである。(AMS4928は室内温度での約1000
MPaの最大張力と13%から15%の延びを有し、改
拵されたlN100は約1400MPaの張力と12%
から15%の延びを有する。しかしながら、lN−10
0は高熱用の耐熱合金であり、AM94928は耐熱合
金でないため相対的に低い耐熱強度を有している。切り
くずの実際の温度は不明であるが、おそらく600℃程
度で、切削点での温度は事実上1000℃程度と推定さ
れる)。同形状のアンダーカット溝の切削においては(
約1.3x/Sの切削速度で底面をC−9カーバイドを
使用して切削する)約2250kPaの高圧力が、切り
くずの裂断に必要とされ、I N−100タイプでの溝
内の切りくずつまりを防止することができる。
Additionally, data regarding industrial IN-100 nickel heat-resistant alloy is also shown. This alloy also produces continuous chips, which indicates that it has a certain degree of strength. (AMS4928 is approximately 1000 at room temperature.
With a maximum tension of MPa and an elongation of 13% to 15%, the modified IN100 has a tension of about 1400 MPa and an elongation of 12%
It has an elongation of 15% from However, lN-10
0 is a heat-resistant alloy for high temperatures, and AM94928 is not a heat-resistant alloy, so it has relatively low heat-resistant strength. Although the actual temperature of the chips is unknown, it is probably around 600°C, and the actual temperature at the cutting point is estimated to be around 1000°C). When cutting an undercut groove of the same shape (
A high pressure of approximately 2250 kPa (cutting using C-9 carbide on the bottom surface at a cutting speed of approximately 1.3x/S) is required for chip breakage and Chip clogging can be prevented.

切りくず砕片の検査の結果、圧力によって使用不能率が
低下した条件では、連続切りくずは31友から12jI
M程度の不連続な切り(ずになることが判明した。面取
り部48及びす(い而のクレータの減少から知り得るよ
うに、切りくずつまりは発生しなくなり、さらに、損傷
程度も減少した。
As a result of inspection of chip fragments, under conditions where the unusability rate decreased due to pressure, continuous chips increased from 31 pieces to 12 pieces.
It was found that a discontinuous cut of about M was formed. As can be seen from the reduction in the number of chamfered portions 48 and craters, chip clogging no longer occurred, and the degree of damage was also reduced.

第1図に示すように、クーラントは、工具のy軸方向に
向けられる。したがって、プランジカット中に、切りく
ずを形成してすくい面を交差スライドする時、この切り
くずに直接衝撃を与えることとなる。しかし、工具l軸
方向に切削する時は、切りくずはクーラントによって直
接衝撃的影響を受けないが、溝の形状、体積及びクーラ
ント圧に起因して、第2の衝撃によって切りくずを裂断
するようにクーラントに関する諸条件を変更する必要が
ある。したがって、第4図に示すような単純な形状の切
削バイトによる外周切削においては、幾分低めの圧力と
流儀であっても、効果的に連続切りくず64を不連続な
裂断切りくず64にすることができる。このような条件
においては、切りくずつまりは問題とはならないが、ク
レータの減少、切りくず処理及び切り刃損傷の低減に関
しては実益がある。
As shown in FIG. 1, the coolant is directed in the y-axis direction of the tool. Therefore, when a chip is formed and slides across the rake face during plunge cutting, the chip is directly impacted. However, when cutting in the direction of the tool axis, the chips are not directly affected by the impact of the coolant, but due to the groove shape, volume, and coolant pressure, the chips can be broken by a second impact. It is necessary to change the conditions regarding coolant. Therefore, when cutting the outer periphery using a cutting tool with a simple shape as shown in FIG. 4, even if the pressure and method are somewhat lower, continuous chips 64 can be effectively turned into discontinuous broken chips 64. can do. Under these conditions, chip clogging is not a problem, but there are practical benefits in terms of reducing craters, chip control, and cutting edge damage.

第1図に示すボートの形状は、長方形に限定されるもの
ではなく、種々の形状が考えられる。さらに、ボート数
を複数とすることも可能であり、切削条件を限定するこ
となく、切り刃の刃幅以上を切削する場合においても適
している。
The shape of the boat shown in FIG. 1 is not limited to a rectangle, and various shapes are possible. Furthermore, it is possible to use a plurality of boats, and the cutting conditions are not limited, and it is suitable even when cutting a width greater than the blade width of the cutting blade.

ここで記載した使用圧力でのクーラントの流量は、約0
.6から0.”lQ/sであり、アンダーカット工具ビ
ットの一般的なサイズは、切り刃部分41が約7.3*
zのZ軸幅を有するとともにシャンク部分40は約2.
5xxの幅を有するらのである。また、クーラントは水
溶性のクーラントを使用している。この水溶性のクーラ
ントは、オイル等と比較して特有な比重と低粘性を有し
ているために適したものである。クーラントの運動量は
切りくずの裂断を引き起す要因であり、その値は流量及
びクーラントの流速によって決定されるため、クーラン
トの濃度に依存することになる(流速は放出圧力によっ
て決定される)。したがって、仮に、高濃度のクーラン
トを使用した場合においては、この発明による条件の範
囲内であれば、圧力を低くすることも可能である。した
がって、供給圧をさらに低圧とするような形状を有した
ノズルも十分に使用可能である。また、ここで記載した
切削材料は延性を有しているために、この発明の適用が
有用とされる研削においては、連続切りくずを形成する
傾向がある。延性の低い材料を研削する場合には、低い
供給圧で行うことも当然可能である。言い換えれば、も
し延性の高い材料の使用又は供給型(薄い切りくずとな
る)を多くする場合には、高圧力を必要とする。最後に
、この実施例においては、旋削に関して記載してきたが
、他の金属の切削においてもこの発明に係る原理を適用
することは可能である。
The coolant flow rate at the working pressure stated here is approximately 0.
.. 6 to 0. ”lQ/s, and the typical size of an undercut tool bit is that the cutting edge portion 41 is approximately 7.3*
z and the shank portion 40 has a Z-axis width of approximately 2.
It has a width of 5xx. Also, water-soluble coolant is used. This water-soluble coolant is suitable because it has a unique specific gravity and low viscosity compared to oil and the like. The momentum of the coolant is a factor that causes chip breakage, and its value is determined by the flow rate and the coolant flow rate, and therefore depends on the coolant concentration (the flow rate is determined by the discharge pressure). Therefore, if a high-concentration coolant is used, the pressure can be lowered as long as the conditions according to the present invention are met. Therefore, a nozzle having a shape that lowers the supply pressure can also be used. Also, because the cutting materials described herein are ductile, they tend to form continuous chips in grinding applications where the present invention is useful. When grinding a material with low ductility, it is naturally possible to use a low supply pressure. In other words, if more ductile materials are used or more feed types (resulting in thinner chips) are used, higher pressures are required. Finally, although this embodiment has been described with respect to turning, the principles of the present invention can also be applied to cutting of other metals.

以上、この発明を好適実施例を参照して説明してきたが
、当業者であればこの発明をその概念から逸脱すことな
く種々の変形及び変更を加えて実施し得ることは明らか
である。
Although the invention has been described with reference to preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the invention can be practiced with various modifications and changes without departing from the concept thereof.

[発明の効果 ] この発明の特有の効果としては、クーラントを切削工具
のすくい面に沿って、アンダーカット溝を切削中の切り
刃先端付近に所定圧力で放出することにより、連続的に
連なる切りくずが裂断し、切削中の溝内での切り(ずつ
まりがなくなるとともに、それによる切削工具の摩耗等
の損傷が著しく低減して工具寿命が延びることにある。
[Effects of the Invention] A unique effect of this invention is that by releasing coolant at a predetermined pressure along the rake face of the cutting tool near the tip of the cutting edge during cutting, the undercut groove can be cut continuously. This is because the chips are torn apart and there is no clogging in the groove during cutting, and damage such as abrasion of the cutting tool due to this is significantly reduced, extending the tool life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明に基づく工具の形状を示す図である
。 第2図は、アンダーカット溝を円筒体の外周面に切削す
る方法を示す図である。 第3図は、切削されたアンダーカプト溝内における工具
ビットを示す、第2図の部分詳細図である。 第4図は、この発明に基づく切削バイトによって円筒体
の外周面を切削する方法を示す端面図である。。 第5図は、切り刃の損傷面を示す説明図である。 第6図は、工具ビットの切り刃部の損傷がクーラント圧
及び流量の増加による相対的な改善程度を示す図である
。 第7図は、溝内の切りくずのバッキングに起因する工具
の損傷率が十分な圧力増加による低減程度を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the shape of a tool based on the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a method of cutting an undercut groove on the outer circumferential surface of a cylindrical body. FIG. 3 is a partial detail view of FIG. 2 showing the tool bit in the cut undercap groove; FIG. 4 is an end view showing a method of cutting the outer circumferential surface of a cylindrical body using a cutting tool according to the present invention. . FIG. 5 is an explanatory diagram showing the damaged surface of the cutting blade. FIG. 6 is a diagram showing the degree of relative improvement in damage to the cutting edge of the tool bit by increasing the coolant pressure and flow rate. FIG. 7 is a diagram illustrating the degree to which the damage rate of the tool due to backing of chips in the groove is reduced by a sufficient increase in pressure.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)アンダーカットシャンクを有するとともにすくい
面と逃げ面との交線において切り刃を形成する切削工具
と金属部材との相対運動によりアンダーカット溝を切削
する切削方法において、前記工具ビットのすくい面に略
平行で、かつ、690kPa(100psig)より大
きい圧力を有する液体クーラントを前記溝内の刃先付近
に放出し切削切りくずを裂断するとともに溝内から切り
くずを排して切りくずつまりを防止することを特徴とす
る高圧クーラントによる切削方法。
(1) In a cutting method in which an undercut groove is cut by relative movement between a metal member and a cutting tool that has an undercut shank and forms a cutting edge at an intersection line between a rake face and a flank face, the rake face of the tool bit A liquid coolant that is approximately parallel to the groove and has a pressure greater than 690 kPa (100 psig) is discharged near the cutting edge in the groove to break up the cutting chips and expel the chips from the groove to prevent chip clogging. A cutting method using high pressure coolant.
(2)前記金属部材は、ニッケル耐熱合金であることを
特徴とする請求項第1項記載の高圧クーラントによる切
削方法。
(2) The cutting method using a high-pressure coolant according to claim 1, wherein the metal member is a nickel heat-resistant alloy.
(3)前記クーラントは、水溶性クーラントであること
を特徴とする請求項第1項記載の高圧クーラントによる
切削方法。
(3) The cutting method using a high-pressure coolant according to claim 1, wherein the coolant is a water-soluble coolant.
(4)前記工具ビットは、弓形形状であることを特徴と
する請求項第1項記載の高圧クーラントによる切削方法
(4) The cutting method using a high-pressure coolant according to claim 1, wherein the tool bit has an arcuate shape.
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