JPH08155702A

JPH08155702A - チップブレーカ付き切削工具及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08155702A
Application number: JP30372494A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Baba; 良介馬場
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】切刃を超高硬度焼結体で形成する切削工具に高
刃先強度と仕上げ切削での優れた切屑処理性能を兼備さ
せる。【構成】立方晶型窒化硼素を主成分とする超高硬度焼結
体３及びこれを接合した工具本体１の各上面と側面の交
差部に高さＨの面取部８を設け、超高硬度焼結体３には
刃先をｈ芯下りさせるチップブレーカ５を設ける。Ｈと
ｈの関係はＨ＞ｈとし、刃先部に面取部８の面の一部で
構成される強化処理用の面取部６を生じさせる。また、
仕上げ切削に最適な大きさのチップブレーカを最適な位
置に形成した上で面取部６の大きさもＨの値の調整で不
足なく確保でき、首記の目的達成が叶う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切刃を立方晶型窒化硼
素等を主成分とする超高硬度焼結体で形成し、その焼結
体に切屑処理のためのチップブレーカと刃先強化用の面
取りを施してある切削工具と、その工具を理想的な形に
作るための製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＨＲｃ４０〜６０程度の硬度を
もつ浸炭焼入鋼や高周波焼入鋼などの仕上げ切削に用い
る工具は、高硬度、高強度の切刃を具えることは勿論、
切屑処理用のチップブレーカも必要とする。この要求に
対し、超高コーティング工具やセラミック工具は、チッ
プブレーカを型押しなどの技術により容易に付すことが
できるが、硬度、強度が不足する。

【０００３】このため、切刃に立方晶型窒化硼素（ＣＢ
Ｎ）を主成分とする超高硬度焼結体を採用するケースが
増えてきている。

【０００４】この超高硬度焼結体を採用した工具は、図
６に示すように、工具本体（図はスローアウェイチップ
の台金）１の先端コーナ部に座溝２を設け、そこに超高
硬度焼結体３を接合する。４は超高硬度焼結体の製造時
に一体化された裏板であり、焼結体の固着はこの裏板を
工具本体１に鑞付けして行われる。

【０００５】この超高硬度焼結体３に設けるチップブレ
ーカ５は、型押し加工では形成できず、従って、焼結体
の接合後に放電加工や研磨加工などで付されている。

【０００６】なお、焼入鋼等の高硬度被削材を加工する
工具では、刃先の強化面取りが不可欠である。その面取
りは、機械研磨によればサイズに不足がなく、寸法、形
状も安定したものを簡単に付与できるが、チップブレー
カ設置後に有効切刃部のみに刃先強化用面取部を加工す
ることは、チップブレーカのためにもはや機械加工がで
きなくなり、このため、図６の面取部６はブラシによる
ホーニングや手作業になり、均一な刃先強化の面取りが
できない。

【０００７】図７に示すように、超高硬度焼結体３をそ
の後部が落ち込む方向に傾け、座溝２の面の一部でチッ
プブレーカ５のブレーカ壁を構成することも行われてい
る。この場合は、座溝２の一部でブレーカ壁が構成さ
れ、超高硬度焼結体の表面に凹凸が無いため刃先強化の
面取りを機械加工で行うことも可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】チップブレーカ加工後
にブラシホーニングや手作業で付す刃先強化処理用の面
取り部は、充分なサイズを確保できず、形も一定し難
い。従って、図６の工具は高硬度被削材の切削では刃先
強度が不足し、長寿命を発揮できない。

【０００９】また、図７の工具は、超高硬度焼結体の接
合前、或いは接合後にある程度大きな強化用面取部６を
施せるが、刃先からブレーカ壁までの距離（ブレーカ
幅）が大きくなるため、切削条件の設定範囲が狭く、仕
上げ切削では効果的な切屑処理が望めない。

【００１０】そこで、本発明は、望ましい刃先強化処理
と仕上げ切削での良好な切屑処理を両立させたチップブ
レーカ付き切削工具と、その工具の製造方法を提供する
ことを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題の解決策とし
て提供する第１の発明のチップブレーカ付き切削工具
は、工具本体及びその本体の先端コーナ部の座溝に接合
されている超高硬度焼結体の各々の上面と側面の交差部
に面取部が形成され、その面取部の高さＨがチップブレ
ーカ加工による超高硬度焼結体上面からの刃先芯下り量
ｈよりも大きく、前記刃先強化用面取部の面が前記高さ
Ｈの面取り部の面の一部で構成されていることを特徴と
するものである。

【００１２】この工具は、焼入鋼の切削では超高硬度焼
結体として立方晶型窒化硼素を主成分とするものを用
い、また、仕上げ切削では、高さＨの面取部の上面との
なす角θを１５°＜θ＜４５°、チップブレーカの幅Ｗ
を０．３mm〜２．０mm、チップブレーカの深さｔを０．
２mm〜０．８mm、刃先強化用面取部の幅ｗを０．０２mm
〜０．２mmの範囲に各々定めたものが好ましい。

【００１３】次に、上記第１の発明の切削工具を製造す
る第２の発明の製造方法は２つある。そのひとつは工具
本体の先端コーナ上面に形成された座溝に超高硬度焼結
体を接合した後、前記高さＨの面取部を形成し、その
後、超高硬度焼結体にその上面から刃先をｈ芯下りさせ
るチップブレーカを形成する方法であり、もうひとつは
チップブレーカの形成と高さＨの面取部の形成手順を上
記とは逆にする方法である。

【００１４】

【作用】刃先の芯下り量ｈは、チップブレーカの深さに
よって決まる。また、刃先強化用面取部の高さをｈ₁と
すると、この値は必要な刃先強度から求まる。そこで、
ｈ＋ｈ₁＝ＨとなるようにＨを設計する。高さＨの面取
部はサイズ設定が自由であるので、高さＨは設計通りに
確保できる。この高さＨの面取部を形成してその後に必
要なサイズのチップブレーカを形成すると刃先部にｈ₁
の高さの面が残り、要求通りの刃先強度が確保される。
チップブレーカ形成後に高さＨの面取部を形成する場合
にも、そのｈ₁の高さの面が新たにできて同一結果が得
られ、従って、本発明によれば仕上げ切削に最適な大き
さのチップブレーカを最適な位置に設けて刃先強度の充
分な確保の目的を併せて達成することができる。

【００１５】また、高さＨの面取部は機械研磨で加工で
きるので刃先強化部の均質化も図れる。

【００１６】次に、θを１５°から４５°までが好まし
いとしたのは、θが１５°より小さいと、切れ刃を強化
する効果が小さくなり、切れ刃が切削中に欠損する頻度
が高くなる。一方、４５°より大きいと、切削時の切削
抵抗が大きくなり、加工寸法が不安定になったり、又過
大な切削抵抗に起因する切れ刃の欠損が発生し好ましく
ない。更にθが４５°以上になると、刃先強化のための
面取り幅ｗを大きくとる場合、超高硬度焼結体の厚みに
限度があるので、実際の切れ刃が超高硬度焼結体だけで
は形成されなくなり、本願の目的から外れたものにな
る。

【００１７】また、チップブレーカの幅Ｗについて、
０．３mmから２．０mmの範囲が好ましいとしたのは、Ｗ
が０．３mmより小さいと切削時に切りくずがチップブレ
ーカの中に詰まり気味になり、この為切れ刃が欠損する
事がある。又２．０mm以上になるとチップブレーカの幅
が広くなりすぎて良好な切りくず処理を得る事ができな
くなる。

【００１８】チップブレーカの深さｔについても同様
で、ｔを０．２mmから０．８mmまでがよいとしたのは、
０．２mm以下になると切削時に切りくずがチップブレー
カの中に詰まり気味になり、この為切れ刃が欠損する。
又０．８mmを越えると、切りくず処理が悪くなる他、超
高硬度焼結体の厚み以上の深さとなり、切れ刃７から超
高硬度焼結体が無くなってしまう。

【００１９】刃先強化面取り部の幅ｗは、０．０２mm〜
０．２mmの範囲にあるのがよい。０．０２mmよりも小さ
いと角度θと同じく刃先を強化する効果が小さく、使用
中に欠損する場合がある。一方、ｗは０．２mmより大き
くても実際の切削に特に悪い影響は無いが、角度θが大
きく、且つチップブレーカの深さｔが深い場合にこのｗ
を大きくする為には、超高硬度焼結体の厚みを厚くせざ
るをえない。このことは、高価な超高硬度焼結体がその
厚みが増す分だけ更に高価になるので好ましくない。

【００２０】

【実施例】図１に、本発明をスローアウェイチップに適
用した例を示す。

【００２１】図中１は、超硬合金等で形成される工具本
体（多角形台金）であり、この本体の先端コーナ部に形
成された座溝２に超高硬度焼結体３がこれと一体の裏板
４を鑞付けして接合されている。また、超高硬度焼結体
３には、その先端コーナ部の上面にチップブレーカ５が
付されている。６は、切刃７に沿って設けられる刃先強
化用面取部、８は、本体１及び超高硬度焼結体３の各上
面と側面の交差部に付した面取部（本発明で言う高さＨ
の面取部）、９はチップ取付用の中心孔である。

【００２２】刃先強化用面取り部６は、図２（ｂ）に示
すように、面取部８の高さＨよりも刃先の芯下り量ｈを
小さくすることにより面取部８の面の一部を残し、その
残された面で構成している。

【００２３】なお、超高硬度焼結体３に立方晶型窒化硼
素を主成分とするものを用いて焼入鋼等を仕上げ切削す
る工具は、図２（ｂ）のθ、Ｗ、ｔ（図のそれはｈと同
じ）、ｒ、ｗについて先に述べた数値範囲を選ぶことを
推奨する。その範囲であれば切刃の切味と強度をバラン
ス良く確保でき、仕上げ領域での切屑処理効果も高め得
る。

【００２４】図３は、図１のスローアウェイチップの製
作工程の一例を示している。工具本体１に超高硬度焼結
体３を接合し｛同図（ａ）｝、次に、本体を含めて上面
の２辺に高さＨの面取部８を加工し｛同図（ｂ）｝、そ
の後、チップブレーカ５を刃先強化用面取部６が残され
るように加工する｛同図（ｃ）｝。

【００２５】なお、チップブレーカ５は、図４に示すよ
うにすくい角のつく形状や、図５に示すように一辺側に
偏らせたいわゆる斜め砥ぎ付けの形状も考えられる。

【００２６】また、工具本体１も、ホルダで支持するシ
ャンクなども考えられる。

【００２７】さらに、多結晶ダイヤモンドを主成分とす
る超高硬度焼結体を切刃として用いる工具は、その用途
から考えて刃先の強化処理を行うケースは少ないが、こ
の工具についても、チップブレーカと刃先の強化処理を
施す場合には本発明を有効に適用できる。

【００２８】以下、本発明の切削工具と従来の切削工具
の性能比較試験について記す。

【００２９】使用工具は、図１に示す形状の本発明品
と、図６、図７に示す従来品であり、これ等の工具の切
刃材質はいずれも立方晶型窒化硼素焼結体とした。ま
た、本発明品の寸法諸元は、図２（ｂ）のＷ＝０．８m
m、ｗ＝０．１mm、ｒ＝０．３mm、θ＝４５°、ｈ
（ｔ）＝０．３mmとした。図６の工具は、刃先強化を手
作業で行い、そのためにｗが約０．０３mmと非常に小さ
い。また、図７の工具はｗは０．１mmにし得たがＷが
５．０mmで極端に大きい。

【００３０】試験の条件は以下の通りである。被削材：Ｓ４８Ｃ高周波焼入鋼（ＨＲｃ４１〜４
８相当）切削様式：外周切削切削条件切削速度：１１０ｍ／ｍｉｎ送り：０．１２mm／ｒｅｖ切込み：０．１７mm ※ テスト結果図７の従来チップは、刃先状態については問題はなかっ
たが、切屑処理については、多少カールするものの切れ
ずにホルダにからまり、加工に支障が出た。これに対
し、本発明品は切屑が適当な大きさにカールして細かく
切断され、スムーズに排出された。また、本発明品は刃
先の欠損が無く、切削を安定して続行できた。一方、図
６の従来チップは、切屑処理に関しては、本発明品と同
等の性能を示したが、刃先の欠損が生じて寿命が本発明
品よりも短かった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の切削工具
は、有効刃部以外の領域も含めて上面と側面の交差部に
高さＨの大きな面取部を設け、その面の一部で刃先強化
用面取部を構成するようにしたので、最適な位置に最適
な大きさのチップブレーカを設置して不足の無い刃先強
度を得ることができ、刃先強度と優れた切屑処理が要求
される焼入鋼の仕上げ加工、中でも、自動機ラインでの
ボーリング加工や高周波焼入鋼のシャフト加工などに利
用すると多大の効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）：本発明を適用したスローアウェイチッ
プの斜視図（ｂ）：同上のチップの平面図（ｃ）：同上のチップの側面図

【図２】（ａ）：図１のチップの刃先の拡大平面図（ｂ）：同じく刃先の拡大側面図

【図３】（ａ）〜（ｃ）：図１のチップの製造手順を示
す図

【図４】（ａ）：チップブレーカの変形例を示す要部の
拡大平面図（ｂ）：同上の側面図

【図５】（ａ）：チップブレーカの更に別の例を示す拡
大平面図（ｂ）：同上の側面図

【図６】（ａ）：従来のスローアウェイチップの一例を
示す平面図（ｂ）：同上のチップの側面図

【図７】（ａ）：従来のスローアウェイチップの他の例
を示す平面図（ｂ）：同上のチップの側面図

【符号の説明】

１工具本体２座溝３超高硬度焼結体４裏板５チップブレーカ６刃先強化用面取部７切刃８高さＨの面取部９中心孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具本体の先端コーナ上面に形成された
座溝に超高硬度焼結体を接合し、その超高硬度焼結体
に、切刃、チップブレーカ、切刃強化用面取り部を設け
たチップブレーカ付き切削工具において、工具本体及び
超高硬度焼結体の各々の上面と側面の交差部に面取部が
形成され、その面取部の高さＨがチップブレーカ加工に
よる超高硬度焼結体上面からの刃先芯下り量ｈよりも大
きく、前記刃先強化用面取部の面が前記高さＨの面取り
部の面の一部で構成されていることを特徴とするチップ
ブレーカ付き切削工具。
【請求項２】前記超高硬度焼結体が立方晶型窒化硼素
を主成分とするものであり、高さＨの面取部の上面との
なす角θを１５°＜θ＜４５°、チップブレーカの幅Ｗ
を０．３mm〜２．０mm、チップブレーカの深さｔを０．
２mm〜０．８mm、刃先強化用面取部の幅ｗを０．０２mm
〜０．２mmの範囲に各々定めてある請求項１記載のチッ
プブレーカ付き切削工具。
【請求項３】工具本体の先端コーナ上面に形成された
座溝に超高硬度焼結体を接合した後、前記高さＨの面取
部を形成し、その後、超高硬度焼結体にその上面から刃
先をｈ芯下りさせるチップブレーカを形成することを特
徴とする請求項１記載のチップブレーカ付き切削工具の
製造方法。
【請求項４】工具本体の先端コーナ上面に形成された
座溝に超高硬度焼結体を接合した後、超高硬度焼結体に
その上面から刃先をｈ芯下りさせるチップブレーカを形
成し、その後、前記高さＨの面取部を形成することを特
徴とする請求項１記載のチップブレーカ付き切削工具の
製造方法。