JPH08309603A - 強靭硬質工具とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切稜線部を刃先処理した強靭硬質切削工具の
改良。 【構成】 切刃先端部(20)以遠の切刃稜線部の刃先処理
量(B, C)が、切刃先端部(20)の刃先処理量(A) よりも大
きく、切刃稜線部を構成するすくい面側(21)の刃先処理
量(A₂, B₂, C₂)が逃げ面側(22)の刃先処理量よりも大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は切削工具の改良に関する
ものであり、特に切粉等によるチッピングや欠損が少な
く、安定な切削が達成できる工具信頼性の高い切削工具
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】切削工具、例えば粉末焼結で作られた超
硬合金チップは例えば振動バレル法で最終仕上げされ
る。このバレル仕上げの目的は切削具の稜線部に丸みを
付けて刃先強度を向上させることにある（この処理を一
般に刃先処理とよんでいる）。この刃先処理を行うこと
で欠損に対して工具の靱性が向上する。逆に、この刃先
処理量が大きくなり過ぎると、切削抵抗が増大して発熱
変形・逃げ面の磨耗が大きくなって切削材の面粗さが低
下してしまう。従って、刃先処理は切削工具の切削性能
を左右する重要な工程である。

【０００３】この刃先処理方法には振動バレル法、ブラ
シ成形法および砥石研削法の３つの方法があるが、工業
的に振動バレル法が一般に用いられている。この振動バ
レル法では、 100〜200 リットルの容器中に研削砥粒
（メディア）を70〜140 リットルを入れ、なんらかの方
法で拘束した状態にある工具をメディア中に投入し、容
器に偏心回転運動を与えてメディアを踊らせ、メディア
と工具の衝突によって工具の稜線部を除々に削り取って
丸くする。

【０００４】この従来の振動バレル法では、メディアが
ノーズＲ部に集中して衝突し易く、〔図５〕〔図６〕に
示すＡ部の方がＢ部の方より大きな処理量となり、ま
た、逃げ面側の処理量がすくい面側の処理量より大きく
なる傾向がある。その結果、処理量の小さい部分 (Ｃ)
で欠けが生じ、最後には工具の欠損に至る。一般に、一
つのノーズＲ部から互いに隣り合った２つのノーズＲ部
の間の距離（Ｅ）の1/3 の部分を刃先部とよんでおり、
種々のブレーカーはこの間で作用するように配置されて
いる。

【０００５】切刃部以外の部分の強度を向上させる方法
としては、(1) 邪魔板（スペーサーの代わりに用いる工
具形状に合わせた種々の板）で刃先処理量を制御するバ
レル法や、(2) 金型形成段階または研削時に刃先部以外
の部分の刃先処理量を予め大きくしておき、後で全体的
に刃先処理（バレル処理またはブラシ成形処理）する方
法等がある。

【０００６】(1) の邪魔板を用いる方法では、逃げ面側
の刃先処理量がすくい面側の刃先処理量よりも大きくな
るため、切削時の抵抗が大きく、耐摩耗性が低下すると
いう欠点がある。一方、(2) の方法では、切刃稜線部に
刃先処理領域と未処理域との間に不連続部が形成される
ため、チッピング等の問題が発生する。

【０００７】また、ブラシ法では、工具に対して小さめ
の処理量を望む部分にブラシ自体が当たりずらい様に邪
魔するチップ（制御チップ）等を配置する方法が提案さ
れているが、この方法では工具と同様に制御チップも研
削するために制御チップの形状が維持できず、刃先処理
量の制御が困難なため実用には至っていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
法の上記問題点を無くすために、切刃部以外の部分の強
度を向上させた切削工具と、その製造方法とを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、切刃稜線部を
刃先処理した切削工具において、 1) 切刃先端部以遠の切刃稜線部の刃先処理量が切刃先
端部の刃先処理量よりも大きく、 2) 切刃稜線部を構成するすくい面側の刃先処理量が逃
げ面側の刃先処理量よりも大きい ことを特徴とする切削工具を提供する。

【００１０】本発明は、さらに、切削工具とスペーサー
とを交互に保持した状態で、メディアと切削工具との衝
突によって工具切刃の稜線部を研摩する工程を含む上記
切削工具の製造方法において、切削工具の外周部に制御
板を設けた状態で工具切刃の稜線部を研摩することを特
徴とする方法を提供する。

【００１１】

【作用】本発明切削工具では、上記1)、2)の構成を採用
することによって従来工具の欠点である切粉等によるチ
ッピングや欠損が少なくなり、安定な切削が達成でき、
従って、工具の信頼性が高くなる。

【００１２】以下、本発明の理解を容易にするために添
付図面を用いて本発明を説明する。先ず、本発明の切削
工具の製造方法を説明する。本発明では〔図１〕の串棒
３と制御板10とを用いる。制御板10は〔図２〕〔図３〕
〔図４〕から分かるように各ワーク１の外側を取り囲ん
でいる。

【００１３】各制御板10は制御板支持棒11に各スペーサ
ー（図示せず）を介して支持され、ワーク１は各制御板
10に形成された穴の壁で運動が規制された状態で、制御
板10の内部を回転する。すなわち、刃先処理時に、制御
板10をワーク１に外接した状態で配置し、メディア、例
えばプラスチックメディアを入れた振動バレル中で処理
することによって、本発明の所望形状が得られる。本発
明では、串棒３と制御板支持棒11とを支持する串支持ボ
ルト12を上下の側板６、７で支持する。実際には、下側
の串支持ボルト12はナット９で下側側板７に固定し、下
側の串支持ボルト12はストッパー８で押圧支持する。

【００１４】ワーク１の外側に制御板10を設けることに
よって下記、の状態が達成できることは理解できよ
う： ワーク１の側面(22)の処理量＜ワーク１の上下面(2
1)の処理量 切刃先端部(A) での処理量＜各辺部(B, C)での処理
量 すなわち、ワーク１の側面(22)へのメディアのアクセス
は制御板10で規制されるが、ワーク１の上下面(21)への
メディアのアクセスはそれに対して相対的に自由である
ための状態が達成される。一方、ワーク１の切刃先端
部(A) と制御板10との間の距離Ｇは、制御板10に形成し
た穴を例えば円とした場合、ワーク１の各辺部(B, C)と
制御板10との間の距離Ｈより小さくなる (Ｇ＜Ｈ) の
で、の状態が達成される。

【００１５】本発明ではワーク１の外側に制御板10を配
置することによってワーク１に加わるバレル研磨の処理
量を３次元的に制御することができる。すなわち、ワー
ク１を円に外接させることによって、外接したノーズＲ
部（工具刃先部）の処理量が少なくなる。一方、このノ
ーズＲ部から稜線に沿ってワーク１の各辺の中央部に行
くに従って制御板10とワーク１との間隔が広くなるの
で、ワーク１に加わる処理量は徐々に多くなる。従っ
て、ノーズＲ部から稜線に沿ってワーク１の各辺の中央
部までワーク１に加わる処理量は連続的に変化する。

【００１６】この処理量の変化の割合はワーク１の最小
外接円に対する制御板10の内径の比を変えることで任意
に設定することができる。また、ワーク１のすくい面側
21の処理量と逃げ面側22の処理量の比率は制御板10の厚
さＪとスペーサー２の厚さＤとを変えることで制御で
き、制御板10の厚さＪを厚くするほど、また、スペーサ
ー２の厚さＤを厚くするほどすくい面側21の処理量が多
くなる。本発明では、ノーズＲ部の処理量を各辺の部分
の処理量よりも少なくし、それと同時にすくい面側21の
処理量を逃げ面側22の処理量よりも大きくすることがで
きる。

【００１７】次に、上記方法で得られる本発明の切削工
具を〔図５〕〔図６〕〔図７〕を用いて説明する。ここ
では、説明を簡単にするために、〔図３〕に示すように
一片がＥの正方形のワーク１のすくい面22が制御板10に
形成した円形の穴の内部を運動する場合を例にとって説
明する。先ず、〔図５〕を用いて用語を説明する。Ａは
制御板10に形成した円形の外接円と接するワーク１の刃
先部分（＝ノーズＲ部）を示し、ＢはＡからｂ₃ ・Ｅだ
け離れた任意の位置を示し（Ｅはワーク１の一辺の長
さ、ｂ₃ は 0.2≦ｂ₃ ≦0.3 を満たす定数）し、ＣはＡ
からｃ₃ ・Ｅだけ離れた任意の位置を示す (ｃ₃ は 0.4
≦ｂ₃ ≦0.5 を満たす定数）。すなわち、ＢはノーズＲ
から 0.2Ｅ〜 0.3Ｅの位置を表し、ＣはノーズＲより
0.4Ｅ〜0.5 Ｅの位置を表す。

【００１８】これらの位置Ａ、ＢおよびＣにおける断面
形状は図６に示してあり、ここで、Ａ₁ 、Ｂ₁ 、Ｃ₁ は
位置Ａ、ＢおよびＣにおける各逃げ面側(22)の刃先処理
量を表し、Ａ₂ 、Ｂ₂ 、Ｃ₂ は位置Ａ、ＢおよびＣにお
ける各すくい面側(21)の刃先処理量を表している。

【００１９】本発明の好ましい切削工具は下記条件を満
たすものである（なお、稜線部の形状は連続的に変化す
る）：正方形および三角形の工具の場合 1.0 ≦Ａ₂ ／Ａ₁ ≦3.0 1.0 ≦Ｂ₂ ／Ｂ₁ ≦3.0 1.0 ≦Ｃ₂ ／Ｃ₁ ≦3.0 0.65Ｂ₂ ≦Ａ₂ ≦0.90Ｂ₂ 0.50Ｃ₂ ≦Ａ₂ ≦0.80Ｃ₂

【００２０】工具切刃角が90°以下で三角形でない工具
の場合 1.0 ≦Ａ₂ ／Ａ₁ ≦3.0 1.0 ≦Ｂ₂ ／Ｂ₁ ≦3.0 1.0 ≦Ｃ₂ ／Ｃ₁ ≦3.0 0.60Ｂ₂ ≦Ａ₂ ≦0.90Ｂ₂ 0.40Ｃ₂ ≦Ａ₂ ≦0.70Ｃ₂

【００２１】上記の値：Ａ₂ 、Ｂ₂ 、Ｃ₂ は振動バレル
処理時間を変えることによって制御できる。また、Ａ₂
／Ａ₁ 、Ｂ₂ ／Ｂ₁ 、Ｃ₂ ／Ｃ₁ の値は下記の係数α、
β、Ｄを変えることによって制御することができる： α＝Ｆ₂ ／Ｅ β＝ＪＤ／Ｋ ここで、Ｆ₂ ＝制御板10の内径、Ｅ＝ワーク１の内接円
寸法、Ｊ＝制御板10の厚さ、Ｄ＝スベーサー２の厚さ、
Ｋ＝ワーク１の厚さを表す。

【００２２】本発明工具は従来材質との組合せ、コーテ
ィング材質との組合せで靱性を向上させることができ、
また、低温ＣＶＤとの組合せで耐摩耗性、靭性をさらに
向上させて、切刃以外の部分のチッピングや欠損を減ら
すことができ、従って、工具の信頼性を向上させること
ができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を説明する。
工具すなわちワーク１は、所定配合組成に調合した原料
にパラフィン等を適量加えて造粒したものを、圧力１〜
２ Ton/cm²でプレス成型し、次いで1400〜1600℃の温度
で焼結し、合金化して作製した。この工具１は図５に示
すチップの形状をしている。このチップ１に本発明の本
件刃先処理を施す。先ず、ステンレス製の串棒３にワー
ク（切削工具）１とスペーサー２とを交互に取付ける。
それと同時にスペーサー２と同じ間隔でワーク１に外接
する穴を有するドーナツ型の制御板10をワーク１の外側
に固定する（図１）。こうして得られた組立体をプラス
ティックのメディアが投入されたバレル槽内に投入し、
バレル槽全体を偏心回転振動させて、ワーク１にメディ
アが衝突するエネルギーによってワーク１の稜線部を刃
先処理した。

【００２４】使用した振動バレルは 130リットル（454W
×586L×560H）で、動力3.7KW で運転した。下記のサン
プルを下記条件で処理した。

【００２５】

【表１】 （注） 単位＝ mm Ｄ＝スペーサーの厚さ Ｆ₁ ＝制御板10の外側寸法 Ｆ₂ ＝制御板10の内側寸法 Ｊ ＝制御板10の厚さ

【００２６】得られた結果（各サンプルの各部の処理
量）は〔表２〕に示してある。

【００２７】

【表２】 各サンプルは下記条件で切削評価した。

【００２８】ＳＣＭ 415、Ｖ＝250m／分、ｄ＝1.0mm ＋
0.5mm／回転 材質：超硬合金（Ｐ20グレード) Ti（ＣＮ）７Nm、 Al₂Ｏ₃ 1.5μm のコーティング工具

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明のバレル仕上げで用いられる組立体の
概念的斜視図。

【図２】は〔図１〕の一部の詳細図。

【図３】は〔図２〕のＢ−Ｂ線による断面図

【図４】は本発明による制御板の概念的斜視図。

【図５】は本発明の工具の概念的斜視図。

【図６】は〔図５〕の工具の各部の概念的断面図。

【主な参照符号】

１ ワーク ２ スペーサー ３ 串棒 ６、７ 側板 ８ ストッパー ９ ナット 10 制御板 11 制御板支持棒 12 串支持ボルト 20 切刃先端部 21 すくい面側 22 逃げ面側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 邦博 北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地 北海道住電精密株式会社内 (72)発明者 高橋 修 北海道空知郡奈井江町字奈井江776番地 北海道住電精密株式会社内 (72)発明者 森 進 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切稜線部を刃先処理した切削工具におい
   て、 1) 切刃先端部(20)以遠の切刃稜線部の刃先処理量(B,
   C)が切刃先端部(20)の刃先処理量(A) よりも大きく、 2) 切刃稜線部を構成するすくい面側(21)の刃先処理量
   (A₂, B₂, C₂)が逃げ面側(22)の刃先処理量(A₁, B₁, C₁)
   よりも大きい、 ことを特徴とする切削工具。
2. 【請求項２】 切削工具(1) とスペーサー(2) とを交互
   に保持した状態で、メディアと切削工具(1) との衝突に
   よって工具切刃(1) の稜線部を研摩する工程を含む請求
   項１記載の切削工具の製造方法において、 切削工具(1) の外周部に制御板(10)を設けた状態で工具
   切刃(1) の稜線部を研摩することを特徴とする方法。