JP4231496B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

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の稜線をそれぞれ備えさせ、第１の面を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、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）をそれぞれ備えさせ、前記第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。
（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）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。
（６）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ので、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たことによって、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、あるいは断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_１を、側面のチップブレーカ８の幅ｗ_２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 (7)

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、
   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、
   前記第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. 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。
7. 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１〜６のいずれかに記載のスローアウェイチップ。

Images