JP2017202557A

JP2017202557A - 切削工具

Info

Publication number: JP2017202557A
Application number: JP2016096826A
Authority: JP
Inventors: 圭佑村山; Keisuke Murayama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2017-11-16

Abstract

【課題】せん断力に起因する台座からの切れ刃の剥離を抑制することのできる切削工具を提供する。【解決手段】切削工具１０は、台座２０と、切れ刃３０とを備えている。台座２０は、超硬合金により構成されている。切れ刃３０は、単結晶炭化珪素により構成され、台座２０にろう付けにより接合されている。台座２０の接合面２３には、凹部が形成されている。切れ刃３０の接合面３１には、台座２０の凹部に嵌合する凸部が形成されている。凹部及び凸部は、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面２３，３１に平行な平面方向に接触し、且つ台座及び切れ刃のそれぞれの接合面２３，３１に垂直な法線を中心とする回転方向に接触している。【選択図】図１

Description

本発明は、単結晶炭化珪素の切れ刃を備える切削工具に関する。

従来、この種の切削工具としては、特許文献１に記載の切削工具がある。特許文献１に記載の切削工具は、超硬合金等により構成される台座と、単結晶炭化珪素により構成される切れ刃とを備えている。切れ刃は、台座のコーナ部に接着により接合されている。

また、台座と切れ刃との接合方法としては、例えば特許文献２に記載の方法がある。特許文献２に記載の接合方法では、台座の接合面に円形状又は線状の凹部が形成されている。切れ刃には、台座の凹部に嵌合する円形状又は線状の凸部が形成されている。切れ刃及び台座のそれぞれの接合面は、ろう付けにより固定されている。

特開２００８−２２９８３６号公報特開昭６１−１９７１２１号公報

ところで、単結晶炭化珪素により構成される切れ刃と、超硬合金により構成される台座とをろう付けにより接合する場合、単結晶炭化珪素の濡れ性の悪さに起因して、切れ刃と台座との接合強度を確保できないおそれがある。

一方、それらの接合強度を確保するために、特許文献２に記載されるように、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に凹凸構造を設けるという方法も考えられる。しかしながら、凹部及び凸部が円形状に形成されている場合、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に垂直な法線を中心とする回転方向の力を凹凸構造で受けることができない。すなわち、円形状の凹凸構造では、上記の回転方向の力に対して接合強度を確保することが困難である。この点、切れ刃によりワークを実際に加工する際、切れ刃には、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に平行な方向の力、すなわちせん断方向の力が加わる。このせん断力には上記の回転方向成分の力が含まれている場合があるため、大きなせん断力が切れ刃に加わると、台座から切れ刃が剥離するおそれがある。

また、凹部及び凸部が線状に形成されている場合、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に平行であって、且つ凹部及び凸部の延びる方向に平行な平面方向の力を凹凸嵌合構造で受けることができない。すなわち、線状の凹凸嵌合構造では、上記の平面方向の力に対して接合強度を確保することが困難である。この点、切れ刃によりワークを実際に加工する際、切れ刃に加わるせん断力には上記の平面方向成分の力が含まれている場合があるため、大きなせん断力が切れ刃に加わると、同様に台座から切れ刃が剥離するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、せん断力に起因する台座からの切れ刃の剥離を抑制することのできる切削工具を提供することにある。

上記課題を解決するために、切削工具（１０）は、台座（２０）と、切れ刃（３０）とを備えている。台座は、超硬合金により構成されている。切れ刃は、単結晶炭化珪素により構成され、台座にろう付けにより接合されている。台座及び切れ刃のそれぞれの接合面のいずれか一方には、凹部（２４）が形成されている。台座及び切れ刃のそれぞれの接合面のいずれか他方には、凹部に嵌合する凸部（３３）が形成されされている。凹部及び凸部は、台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に平行な平面方向に接触し、且つ台座及び切れ刃のそれぞれの接合面に垂直な法線を中心とする回転方向に接触している。

この構成によれば、切れ刃によりワークを加工する際、切れ刃に加わるせん断力に平面方向成分の力、及び回転方向成分の力が含まれている場合でも、それらの方向成分の力を凹部及び凸部の嵌合構造により受けることができる。すなわち、凹部及び凸部の嵌合構造により、平面方向及び回転方向の接合強度を確保することができる。よって、せん断力に起因する台座からの切れ刃の剥離を抑制することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明によれば、せん断力に起因する台座からの切れ刃の剥離を抑制することのできる切削工具を提供できる。

図１は、実施形態の切削工具の斜視構造を示す斜視図である。図２は、実施形態の切削工具の切れ刃周辺の拡大構造を示す拡大図である。図３は、実施形態の台座の接合面周辺の拡大構造を示す拡大図である。図４は、図３の領域Ａの拡大構造を示す拡大図である。図５は、実施形態の切れ刃の拡大構造を示す拡大図である。図６は、図５の領域Ｂの拡大構造を示す拡大図である。図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。図８は、図３の領域Ａの拡大構造を示す拡大図である。図９は、図５の領域Ｂの拡大構造を示す拡大図である。図８は、図３の領域Ａの拡大構造を示す拡大図である。図９は、図５の領域Ｂの拡大構造を示す拡大図である。

以下、切削工具の一実施形態について説明する。はじめに、図１及び図２を参照して、本実施形態の切削工具１０の概略構成について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の切削工具１０は、台座２０と、切れ刃３０とを備えている。

台座２０は、超硬合金により構成されている。台座２０は、軸線ｍの方向に所定の厚さを有している。台座２０の軸線ｍに直交する断面形状は三角形状に形成されている。よって、台座２０は、三角形状の上面２１と底面２２とを有している。台座２０の上面２１に形成された３つの角部のうちの１つの角部には、切れ刃３０が接合されている。以下、台座２０の上面２１において切れ刃３０が接合されている部分を、特に「接合面２３」とも称する。

切れ刃３０は、単結晶炭化珪素により構成されている。切れ刃３０は、軸線ｍの方向に台座２０よりも薄い所定の厚さを有している。図２に示されるように、切れ刃３０の軸線ｍに直交する断面形状は、台座２０の上面２１の角部に対応した三角形状に形成されている。図１に示されるように、切れ刃３０の底面３１は、台座２０の接合面２３に接合されている。以下、切れ刃３０の底面３１を「接合面３１」とも称する。

この切削工具１０によりワークを切削加工する際には、まず、図１に示される切れ刃３０の一側辺３２をワークに接触させる。この状態でワークに対して切れ刃３０を相対移動させることにより、切れ刃３０の一側辺３２によってワークが切削される。

次に、図３〜図７を参照して、台座２０の接合面２３と切れ刃３０の接合面３１との接合部分の構造について詳しく説明する。なお、図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面構造を示した断面図である。以下では、台座２０の接合面２３及び切れ刃３０の接合面３１に平行な２軸方向をｘ方向及びｙ方向で表記する。また、台座２０及び切れ刃３０のそれぞれの接合面２３，３１に平行な方向を平面方向ｘ，ｙで表記する。

図３では、台座２０の上面２１における接合面２３に相当する領域が二点鎖線で囲まれる領域として示されている。図３に示されるように、台座２０の接合面２３の略中央に位置する領域Ａには、図４に示されるように、鋸刃形状の凹部２４が複数形成されている。

図５に示されるように、切れ刃３０の接合面３１の略中央に位置する領域Ｂには、図６に示されるように、鋸刃形状の凸部３３が複数形成されている。領域Ｂの大きさは、領域Ａの大きさに等しい。この凸部３３が台座２０の凹部２４に嵌合されることにより、台座２０に対して切れ刃３０が接合されている。

具体的には、図７に示されるように、台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３の間には、ろう材４０が設けられている。すなわち、台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３は、嵌合された状態でろう付けにより接合されている。

鋸刃形状に形成された凹部２４及び凸部３３が互いに嵌合されることにより、凹部２４及び凸部３３は平面方向ｘ，ｙに接触している。また、領域Ａ及び領域Ｂの中心を通り、且つ台座２０及び切れ刃３０のそれぞれの接合面２３，３１に垂直な法線ｎを中心とする回転方向を「θ」とすると、凹部２４及び凸部３３は回転方向θにも接触している。

以上説明した本実施形態の切削工具１０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）切れ刃３０によりワークを切削する際、切れ刃３０には、平面方向ｘ，ｙに平行な力、すなわちせん断力が加わる場合がある。この点、本実施形態の切削工具１０では、凹部２４及び凸部３３が平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触しているため、切れ刃３０に加わるせん断力に平面方向ｘ，ｙの成分の力、及び回転方向θの成分の力が含まれている場合でも、それらの方向成分の力を凹部２４及び凸部３３の嵌合構造により受けることができる。すなわち、凹部２４及び凸部３３の嵌合構造により、平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θの接合強度を確保することができる。よって、せん断力に起因する台座２０からの切れ刃３０の剥離を抑制することができる。

（２）台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３が鋸刃形状に形成されている。これにより、凹部２４及び凸部３３を平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触させる構造を容易に実現することができる。

（３）台座２０の接合面２３には、凹部２４が複数形成されている。また、切れ刃３０の接合面３１には、凸部３３が複数形成されている。これにより、凹部２４及び凸部３３を複数箇所で嵌合させることができるため、台座２０に対する切れ刃３０の接合強度を向上させることができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図８及び図９に示されるように、台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３は波形状にそれぞれ形成されていてもよい。このような構成であっても、凹部２４及び凸部３３を平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触させることが可能であるため、上記実施形態に準じた作用及び効果を得ることが可能である。

・凹部２４及び凸部３３が鋸刃形状又は波形状に形成されている場合、１つの凹部２４と１つの凸部３３とを嵌合させれば、凹部２４及び凸部３３を平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触させることが可能である。そのため、台座２０の接合面２３に凹部２４を１つだけ形成し、且つ切れ刃３０の接合面３１に凸部３３を１つだけ形成してもよい。

・図１０及び図１１に示されるように、台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３は円形状に形成されていてもよい。この場合、台座２０の接合面２３に複数の凹部２４を形成するとともに、切れ刃３０の接合面３１に複数の凸部３３を形成することにより、凹部２４及び凸部３３を平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触させることが可能である。

・台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３のそれぞれの形状は、平面方向ｘ，ｙ及び回転方向θに接触させることが可能であれば、任意に変更可能である。例えば、台座２０の凹部２４及び切れ刃３０の凸部３３は、三角形状や四角形状、星形状等に形成されていてもよい。

・切れ刃３０の接合面３１に凹部が形成され、この凹部に嵌合される凸部が台座２０の接合面２３に形成されていてもよい。また、切れ刃３０の接合面２３に凹部及び凸部が形成され、それらの凹部及び凸部にそれぞれ嵌合される凸部及び凹部が切れ刃３０の接合面３１に形成されていてもよい。すなわち、台座２０及び切れ刃３０のそれぞれの接合面２３，３１のいずれか一方に、凹部が形成され、台座２０及び切れ刃３０のそれぞれの接合面２３，３１のいずれか他方に、凹部に嵌合する凸部が形成されていればよい。

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０：切削工具
２０：台座
２３：接合面
２４：凹部
３０：切れ刃
３１：接合面
３３：凸部

Claims

超硬合金により構成される台座（２０）と、
単結晶炭化珪素により構成され、前記台座にろう付けにより接合される切れ刃（３０）と、を備え、
前記台座及び前記切れ刃のそれぞれの接合面（２３，３１）のいずれか一方には、凹部（２４）が形成され、
前記台座及び前記切れ刃のそれぞれの接合面のいずれか他方には、前記凹部に嵌合する凸部（３３）が形成され、
前記凹部及び前記凸部は、前記台座及び前記切れ刃のそれぞれの接合面に平行な平面方向に接触し、且つ前記台座及び前記切れ刃のそれぞれの接合面に垂直な法線を中心とする回転方向に接触している
切削工具。
前記凹部及び前記凸部は、鋸刃形状にそれぞれ形成されている
請求項１に記載の切削工具。
前記凹部及び前記凸部は、波形状にそれぞれ形成されている
請求項１に記載の切削工具。
前記凹部及び前記凸部はそれぞれ複数形成されている
請求項２又は３に記載の切削工具。
前記凹部及び前記凸部は、円形状にそれぞれ形成されるとともに、それぞれ複数形成されている
請求項１に記載の切削工具。