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JP2007038319A - スローアウェイチップ - Google Patents

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Abstract

【課題】スローアウェイチップの多機能化を図る。ポジティブタイプやネガティブタイプのチップと同様の機能を持たせながら縦使い方式での使用も可能となして刃先強度向上、切れ味向上、切削抵抗低減の各要求に応えられるようにし、使用コーナ数の増加の要求にも応えられるようにする。
【解決手段】第1の面2に沿った側面4の上側部分4aと第1の面2が交差した位置に第1の稜線5を、第2の面3と側面4の第2の面3に沿った下側部分4bが交差した位置に第2の稜線6をそれぞれ有し、第1の面2をすくい面にして第1の稜線5で第1の切れ刃を、側面4の第2の面3に沿った下側部分4bを第2のすくい面にして第2の稜線6で第2の切れ刃をそれぞれ形成し、その第1の切れ刃と第2の切れ刃の選択的使用を可能となした。
【選択図】図1

Description

この発明は、刃先交換式の切削工具、例えば、ドリル、エンドミル、フライスカッタなどの切れ刃として採用するスローアウェイチップに関する。
スローアウェイチップは、下記非特許文献1に開示されるもの、即ち、平行な上下面に対して側面が共に90度の角度で交差したネガティブタイプと、側面が上面に対して鋭角に、下面に対して鈍角に各々交わるポジティブタイプの2者が主流をなしている。ネガティブタイプのスローアウェイチップは、上下面が共通した面になっており、上面の各辺(側面との交差部に形成される稜線)と下面の各辺をそれぞれ切れ刃として使用することができ、経済性に優れる。また、刃先強度にも優れるが、ネガティブタイプのため、切れ味が悪く、切削抵抗も大きくなる。
一方、ポジティブタイプのスローアウェイチップは、切れ味が良く、切削抵抗が小さくなる利点があるが、ネガティブタイプに比べると刃先強度が弱く、切れ刃の使用コーナ数も少なくなる。
なお、図19に示すように、側面53をすくい面、上下面51,52と側面53が交差した位置の稜線54を切れ刃となす所謂縦使い方式のスローアウェイチップも知られている。
このスローアウェイチップは、強度を重視するピンミラーカッタなどに使用されているが、これは、すくい面の面積が狭いために切屑処理性を高めるのが難しく、切削抵抗も高くなる傾向にある。
JIS ハンドブック(JIS B4120)
従来のスローアウェイチップは、単機能であるために上述したように一長一短がある。そこで、この発明は、スローアウェイチップの多機能化を図ること、具体的には、ポジティブタイプやネガティブタイプのチップと同様の機能を持たせながら縦使い方式での使用も可能となして刃先強度向上、切れ味向上、切削抵抗低減の各要求に応えられるようにすること、及び使用コーナ数の増加の要求に応えられるよう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、互いに向かい合った第1の面と第2の面を有し、この第1の面と第2の面間に側面が形成されたスローアウェイチップに、第1の面と側面とが交差する位置に形成される第1の稜線と、第2の面と側面とが交差する位置に形成される第2の稜線をそれぞれ備えさせ、第1の面を第1のすくい面として前記第1の稜線で第1の切れ刃を形成し、さらに、側面をすくい面として前記第2の稜線で第2の切れ刃を形成し、その第1の切れ刃と第2の切れ刃の選択的使用を可能となした。
このスローアウェイチップのより詳細な形態や好ましい形態を以下に列挙する。
(1)側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して鋭角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して鋭角に交わっている。
(2)側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して直角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して直角に交わっている。
(3)側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して直角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して直角に交わっている。
(4)側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して直角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して鋭角に交わっている。
(5)第1の面の第1の稜線に沿った領域と側面の第2の稜線に沿った領域に、形状の異なるチップブレーカ(これは一般的なブレーカ溝でよい)をそれぞれ備える。
(6)平面視における第1の面又は底面視における第2の面が多角形をなし、第1の面の各コーナ間又は第2の面の各コーナ間に同一形状の稜線を備える。
(7)第1の面と第2の面の形状が異なる。
この発明のスローアウェイチップは、第1の稜線によって形成される第1の切れ刃と、第2の稜線によって形成される第2の切れ刃を要求に応じて使い分けることができる。第1の切れ刃を使用するときのスローアウェイチップは、一般的な横使い方式のチップと同様に平置き配置にされて第1の面がすくい面となる。従って、すくい面の面積を広げて切屑処理性を高めることができ、また、側面を第1の面に鋭角に交わらせることで第1の切れ刃を鋭くしてその刃の切れ味を高めることもできる。
一方、側面をすくい面にして第2の切れ刃を使用するときのスローアウェイチップは、縦使い方式となるため、バックメタル量の増加によって高強度を発揮できる。従って、この発明のスローアウェイチップを用いれば、良好な切屑処理性や良好な切れ味を確保する要求と、強度を確保する要求のどちらにも応えることができる。
なお、側面を第1又は第2の面に鋭角に交わらせたものは、第1又は第2の切れ刃の切れ味が良くなる。
また、側面を第1又は第2の面に直角に交わらせたものは、第1又は第2の切れ刃の強度が高まる。
また、第1の面の第1の稜線に沿った領域と側面の第2の稜線に沿った領域にチップブレーカを設けたものは、第1及び第2の切れ刃の切屑処理性が共に高まる。第1の面に設けるチップブレーカと側面に設けるチップブレーカの形状を異ならせることによって、第1の切れ刃の切屑処理性能と第2の切れ刃の切屑処理性能に差を生じさせることができる
。なお、チップブレーカの形状は、その幅や深さ、あるいは形面形状を変えることによって変えることができる。
このほか、第1の面や第2の面を多角形にしてそれらの面の各コーナ間に同一形状の稜線を備えさせたものは、使用コーナ数が増加して経済効果が高まる。また、第1の面と第2の面の形状を異ならせたものは、第1の切れ刃と第2の切れ刃の刃形を異ならせることができ、刃形設計の自由度が高まる。
また、第1の面と第2の面のコーナの位相を異ならせることができる。その構造では側面がねじれた状態になる。このチップは、縦置き配置にして使用すると、切屑の排出方向がねじれた側面によって決定されるので、側面のねじれ状態、ねじれ方向を適切に設定して切屑のカール、分断性を高めることができる。さらに、カッタの本体側に向かう方向とは反対側に切屑を案内して本体の傷つきを減少させることも可能になる。また、片方のコーナ部に逃げが生じるため、工具設計時のチップ配置なども容易になる利点がある。
以下、この発明のスローアウェイチップの実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、第1実施形態を示している。このスローアウェイチップ1は、第1の面(以下では上面と言う)2、上面2と向かい合う第2の面(以下では下面と言う)3及び上下面間に形成される側面4を備える三角形を基本形にしたポジティブ型のチップをベースにしたものであって、基本の三角形から図1に鎖線で示す部分をなくし、平面視における上面2の形状と底面視における下面3の形状が共に変則六角形になるものにしている。
また、側面4の上面2に沿った部分(以下、上側部分と言う)4aを上面2に対して鋭角に交わらせて上側部分4aと上面2が交差した位置の第1の稜線5で山形をなす第1の切れ刃を形成し、また、側面4の下面3に沿った部分(以下、下側部分と言う)4bを上側部分4aに対して角度を持って連なる面にしてその下側部分4bと下面3が交差した位置の第2の稜線6で山形をなす第2の切れ刃を形成するようにしている。
さらに、上面2の第1の稜線5に沿った領域と、側面4の第2の稜線6に沿った下側部分4bに、切屑を処理するチップブレーカ(図のそれはブレーカ溝)7、8をそれぞれ設けている。上面のチップブレーカ7は、加工速度が早いドリルの外周刃として使用したときに生成される切屑を良好に処理するために、その幅wを、側面のチップブレーカ8の幅wよりも大きくしている。
このほか、下面3のコーナ部に、コーナ端側を上面側に向けて逃がす面取り部9を設け、第2の稜線6のうちの隣り合う面取り部9,9間の領域を第2の切れ刃として有効に機能させるようにしている。なお、例示のスローアウェイチップ1は中心にクランプ穴10を有するが、スローアウェイチップの固定はクランプ駒や楔などで行うこともでき、クランプ穴10は必須ではない。
第1実施形態のスローアウェイチップの使用の一例(刃先交換式ドリル)を、図2〜図4に示す。例示のドリル20は、ドリル本体21の外周に2条のねじれ溝(切屑溝)22,22を設け、各ねじれ溝22,22の最先端部に設けたチップ座23,24に、スローアウェイチップ1を各1個装着して構成されている。
スローアウェイチップ1,1は、一方のチップが縦置きにしてドリル本体21の回転中心側に装着され、他方のチップが平置きにしてドリル本体21の外周側に装着される。
ドリルの回転中心側のチップ座23に装着した縦置き配置のスローアウェイチップ1は、側面4がすくい面、下面3がドリル先端の逃げ面となり、第2の稜線6が切れ刃として働く。また、ドリルの外周側のチップ座24に装着した平置き配置のスローアウェイチップ1は、上面2がすくい面、側面4がドリル先端の逃げ面となり、第1の稜線5が切れ刃として働く。
例示のドリルは、第2の稜線6によって形成される切れ刃が中心刃25a、第1の稜線5よって形成される切れ刃が外周刃25bとなる。その中心刃25aと外周刃25bの軌跡が部分的にオーバーラップするように2個のスローアウェイチップ1,1を配置しており、この2個のスローアウェイチップ1,1によって被削域が分担切削される。縦置き配置にしてチップ座23に装着するスローアウェイチップ1は、バックメタル量を十分に確保して高強度を発揮させることができる。また、平置き配置にしてチップ座24に装着するスローアウェイチップ1は、軸方向すくい角を、縦置き配置のスローアウェイチップに規制されずに任意に設定することができ、その軸方向すくい角を正の角度にして良好な切れ味を確保することができる。
例示のドリルに採用したスローアウェイチップ1は、第2の稜線6と第1の稜線5が図5(a)、(b)に示すようにそれぞれ3つ存在する。従って、合計で6コーナの使用が可能となっており、経済性に優れる。図6に示すように、縦置き配置のスローアウェイチップ1をほぼ90度回転させてチップ座24に移すと平置き配置のスローアウェイチップ1となり、また、平置き配置のスローアウェイチップ1をほぼ90度回転させてチップ座23に移すと縦置き配置のスローアウェイチップ1となる。そのローテーションを繰り返すことによって6コーナを無駄なく使用することができる。
図7に、この発明のスローアウェイチップの他の例を示す。このスローアウェイチップ
1Aは、ポジティブ型の正方形チップをベースにしたものであって、上面2と側面4の上側部分4aが直角に交差した位置に第1の切れ刃となる第1の稜線5を有する。また、下面3と側面4の下側部分4bが交差した位置に第2の切れ刃となる第2の稜線6を有し、さらに、上面2の第1の稜線5に沿った領域と、側面4の第2の稜線6に沿った下側部分にそれぞれチップブレーカ7,8(図のそれもブレーカ溝)を有する。チップブレーカ7,8の設置によって第1の稜線5と第2の稜線6によって形成される第1、第2の切れ刃の刃物角は、共に90度以下となっている。
このスローアウェイチップ1Aの使用の一例(スローアウェイ式フライスカッタへの適用例)を、図8〜図10に示す。カッタ本体31の先端外周部に切屑ポケット32に面したチップ座33,34を周方向に交互配列にして設け、スローアウェイチップ1Aをチップ座33に上面2がすくい面になる横置き配置にして、また、同一仕様のスローアウェイチップ1Aをチップ座34に側面4がすくい面になる縦置き配置にして各々装着している。このフライスカッタ30は、横置き配置のスローアウェイチップの第1の稜線5でワークの底面の仕上げ加工を行い、縦置き配置のスローアウェイチップ1Aの第2の稜線6でワークの壁面の重切削を行うことができる。
図11に、この発明のスローアウェイチップのさらに他の例を示す。このスローアウェイチップ1Bは、ポジティブ型の丸駒チップをベースにしたものであって、上面2と側面4の上側部分4aが直角に交差した位置に第1の切れ刃となる第1の稜線5を有する。また、下面3を正六角形にしており、この下面3と側面4の下側部分4bが交差した位置に第2の切れ刃となる第2の稜線6を有し、さらに、上面2の第1の稜線5に沿った領域と、側面4の第2の稜線6に沿った下側部分にそれぞれチップブレーカ7,8(図のそれもブレーカ溝)を有する。
このスローアウェイチップ1Bの使用の一例(スローアウェイ式ラジアスエンドミルへの適用例)を、図12〜図16に示す。エンドミル本体41の回転対称位置の先端外周部に切屑ポケット42に面したチップ座43,44を設け、スローアウェイチップ1Bをチップ座43に横置き配置にして、チップ座44に縦置き配置にして各々装着している。このラジアスエンドミル40は、横置き配置のスローアウェイチップの第1の稜線5でワークのコーナR部の加工を行い、縦置き配置のスローアウェイチップの第2の稜線6でワークの壁面の加工を行うことができる。なお、円形の上面2に対して下面3を多角形にすると、チップブレーカ8と側面4の上側部分4aとのつながり部に段差が生じるが、その段差は、図11に示すように、側面4の上側部分4aに平面の面取り部11を設けることによって小さくすることができる。
図17及び図18は、この発明のスローアウェイチップのさらに他の例を示している。図17のスローアウェイチップ1Cは、上面2を変則六角形、下面3を三角形にし、この異形の上面2と下面3との間に、上面2と下面3に対する交差角がコーナの片側から他側に行くに従って変化する側面4を設けており、上面2をすくい面にして第1の稜線5で切れ味の良い第1の切れ刃を形成し、また、側面4をすくい面にして第2の稜線6で強度に優れる第2の切れ刃を形成し、その第1の切れ刃と第2の切れ刃を用途に応じて使い分けることができる。
図18のスローアウェイチップ1Dは、変則六角形の上面2と、正六角形の下面3の組み合わせを採用したものであり、これも第1の稜線5と第2の稜線6を第1、第2の切れ刃として使い分けることができる。なお、このスローアウェイチップ1Dは、上面2と下面3に対して共に直角に交わる側面4aと、上面2に対して鋭角に、下面3に対して鈍角に交差する側面4bが交互に生じているが、下面3を小さくして第2の稜線6が第1の稜線5と重ならないようにすれば、全部の側面を上面2に対して鋭角に交わらせることができる。
(a)この発明のスローアウェイチップの一例を示す平面図、(b)そのチップの側面図、(c)そのチップの上面側の斜視図、(d)そのチップの下面側の斜視図、(e)そのチップの(a)図のX−X線に沿った部分の拡大断面図 図1のスローアウェイチップを使用したドリルの正面図 図2のドリルの正面図 図2のドリルの要部の斜視図 (a)図1のスローアウェイチップの第2の稜線の使用領域を示す斜視図、(b)図1のスローアウェイチップの第1の稜線の使用領域を示す斜視図 図2のドリルの縦置き、平置きスローアウェイチップの入れ替え状態を示す線図 (a)この発明のスローアウェイチップの他の例を示す平面図、(b)そのチップの側面図、(c)そのチップの上面側の斜視図、(d)そのチップの下面側の斜視図 図7のスローアウェイチップを使用したフライスカッタの側面図 図8のフライスカッタの正面図 図8のフライスカッタの斜視図 (a)この発明のスローアウェイチップのさらに他の例を示す平面図、(b)そのチップの側面図、(c)そのチップの底面図、(d)そのチップの上面側の斜視図、(e)そのチップの下面側の斜視図 図11のスローアウェイチップを使用したラジアスエンドミルの側面図 図12のラジアスエンドミルの正面図 図12のラジアスエンドミルの180度回転した位置の側面図 図12のラジアスエンドミルの斜視図 図15のラジアスエンドミルの180度回転した位置の斜視図 (a)この発明のスローアウェイチップのさらに他の例を示す平面図、(b)そのチップの底面図、(c)そのチップの側面図、(d)そのチップの上面側の斜視図、(e)そのチップの下面側の斜視図 (a)この発明のスローアウェイチップのさらに他の例を示す平面図、(b)そのチップの底面図、(c)そのチップの側面図、(d)そのチップの上面側の斜視図、(e)そのチップの下面側の斜視図 従来のスローアウェイチップの一例を示す斜視図
符号の説明
1,1A,1B,1C,1D スローアウェイチップ
2 第1の面(上面)
3 第2の面(下面)
4 側面
5 第1の稜線
6 第2の稜線
7,8 チップブレーカ
9,11 面取り部
10 クランプ穴
20 ドリル
21 ドリル本体
22 ねじれ溝
23,24 チップ座
25a 中心刃
25b 外周刃
30 フライスカッタ
31 カッタ本体
32 切屑ポケット
33,34 チップ座
40 ラジアスエンドミル
41 エンドミル本体
42 切屑ポケット
43,44 チップ座

Claims (8)

  1. 互いに向かい合った第1の面と第2の面を有し、この第1の面と第2の面間に側面が形成されたスローアウェイチップにおいて、
    第1の面と側面とが交差する位置に形成された第1の稜線と、第2の面と側面とが交差する位置に形成された第2の稜線とを有し、
    第1の面を第1のすくい面として前記第1の稜線で第1の切れ刃を形成し、さらに、側面をすくい面として前記第2の稜線で第2の切れ刃を形成し、
    その第1の切れ刃と第2の切れ刃の選択的使用を可能となしたことを特徴とするスローアウェイチップ。
  2. 側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して鋭角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して鋭角に交わっていることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップ。
  3. 側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して鋭角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して直角に交わっていることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップ。
  4. 側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して直角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して直角に交わっていることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップ。
  5. 側面の第1の面に沿った側が第1の面に対して直角に交わり、側面の第2の面に沿った側が第2の面に対して鋭角に交わっていることを特徴とする請求項1に記載のスローアウェイチップ。
  6. 第1の面の第1の稜線に沿った領域と側面の第2の稜線に沿った領域に、形状の異なるチップブレーカをそれぞれ備えさせたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
  7. 平面視における第1の面又は底面視における第2の面が多角形をなし、第1の面の各コーナ間又は第2の面の各コーナ間に同一形状の稜線を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
  8. 第1の面と第2の面の形状を異ならせたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のスローアウェイチップ。
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