(57)【要約】【課題】切屑処理性に優れるとともに成形容易性に優れたブレーカピースおよびスローアウェイチップを提供する。【解決手段】本発明の切削工具は、工具本体２０に設けられた切刃部４のすくい面５の表面に、少なくとも１つのチップブレーカ１３を備えたブレーカピース１０が固定されてなり、さらに、前記チップブレーカ１３の少なくとも切屑に接触するブレーカ壁面１３ａが超高圧焼結体１５からなることを特徴とする。さらに、好ましくは少なくとも前記切刃部４が超高圧焼結体８からなることを特徴とする。【選択図】図１
2006341321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体に設けられた切刃部のすくい面の表面に、少なくとも１つのチップブレーカを備えたブレーカピースが固定されてなる切削工具において、
前記チップブレーカの少なくとも切屑に接触するブレーカ壁面が超高圧焼結体からなることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記チップブレーカが３次元形状からなることを特徴とする請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】
少なくとも前記チップブレーカが放電加工、レーザー加工または電子ビーム加工の少なくともいずれか１つの加工方法によって成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の切削工具。
【請求項５】
前記ブレーカピースがロウ付けまたは溶接等の接合方法により前記切刃部のすくい面の表面に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の切削工具。
【請求項６】
前記ブレーカピースが固定手段により前記切刃部のすくい面の表面に着脱自在に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の切削工具。
【請求項７】
少なくとも前記切刃部および前記ブレーカ壁面がダイヤモンド焼結体および／または立方晶窒化硼素焼結体からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋削加工、転削加工等の切削加工に使用される、ブレーカピースを備えた切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
切刃部がダイヤモンドおよび／又は立方晶窒化硼素焼結体等の超高圧焼結体からなる従来スローアウェイチップにおいて、切屑処理性の改善を目的としたチップブレーカを備えたものを図７および図８に示す。
【０００３】
図７に示すスローアウェイチップは、特殊に調整されたレーザー加工機により超高圧焼結体のすくい面に複雑な三次元形状のチップブレーカを構成し、前記超高圧焼結体のすくい面の全体が遊離砥粒研磨を用いた研磨による研磨面を有するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図８に示すロウ付けバイトは、バイト本体の切欠きに、少なくともそのすくい面側に前記バイト本体よりも高硬度な超高圧焼結体を配した切刃体をロウ付けするとともに、前記バイト本体が有するすくい面に切屑処理用の突起を設けたものである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２３６４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図７に示すスローアウェイチップにおいては、チップブレーカ形成後、切刃の欠け防止および刃先における溶着防止のため、すくい面表面に残る熱影響層を除去するための研磨工程を要し製造コストが増大する問題があった。
【０００６】
図８に示すロウ付けバイトにおいては、切刃に近接した位置に切屑処理用の突起を設けることができないため、例えば仕上げ切削における微小な切屑を処理することができなかった。さらに、切屑処理用の突起は、超高圧焼結体からなる切刃に対して硬さが低いため、硬質な切屑が生成する高硬度材の切削、各種鋳鉄、アルミニウム合金等の高速切削において、摩耗、摩滅が生じやすくなるため、切屑処理性の劣化が生じやすかった。
【０００７】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、切屑処理性に優れるとともに成形容易性に優れたブレーカピースおよびスローアウェイチップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明の切削工具は、工具本体に設けられた切刃部のすくい面の表面に、少なくとも１つのチップブレーカを備えたブレーカピースが固定されてなる切削工具において、前記チップブレーカの少なくとも切屑に接触するブレーカ壁面が超高圧焼結体からなることを特徴とする切削工具である。本発明において、超高圧焼結体とは、ダイヤモンド焼結体および／または立方晶窒化硼素焼結体であり、前記ダイヤモンド焼結体とは、ダイヤモンドの結晶粒を８０〜９８体積％の範囲で含有し、Ｃｏ、ＷＣ等の結合相を用いて焼結された多結晶ダイヤモンド焼結体を示す。また、前記立方晶窒化硼素焼結体とは、立方晶窒化硼素を３５体積％以上含み、ＴｉＣ−Ａｌ、ＴｉＣＮ−Ａｌ、ＷＣ−Ｃｏ−Ａｌ、ＴｉＮ−ＷＣ−Ａｌ等の結合相を用いて焼結された立方晶窒化硼素焼結体、または、前記の結合相が一切用いられない立方晶窒化硼素のみを焼結した立方晶窒化硼素焼結体を示す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具によれば、ブレーカピースに設けたチップブレーカにより切屑処理性の向上がはかられる。さらに、ブレーカピースに設けたチップブレーカの少なくとも切屑に接触するブレーカ壁面をダイヤモンド焼結体および／または立方晶窒化硼素焼結体で構成したことから、前記ブレーカ壁面の切屑擦過による摩耗、摩滅が抑制され、きわめて長い期間にわたって切屑処理性の劣化が防止される。さらに、切刃部のすくい面の表面はブレーカピースとの当接を可能とする、例えば実質的に平坦な平面等からなる単純形状に形成されることから当該すくい面の成形が容易になる。
【００１０】
さらに、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる場合には、高硬度材の切削、または、各種鋳鉄、アルミニウム合金等の高速切削のように高い耐摩耗性が要求される加工において長寿命化が実現するほか、超高圧焼結体からなるブレーカ壁面においては、前記加工で生成される硬質な切屑、流出速度の高い切屑の擦過による摩耗、摩滅を抑制する効果がきわめて有効となる。
【００１１】
本発明のブレーカピースにおいて、少なくとも前記チップブレーカが凸状または凸状と凹状との組み合わせから複雑な３次元形状からなる場合には、当該チップブレーカは切屑を所望の形状に確実にカールさせることができるため切屑処理性が大幅に向上する。
【００１２】
さらに、少なくとも前記チップブレーカが放電加工、レーザー加工または電子ビーム加工の少なくともいずれか１つの加工方法によって成形されると、上述した３次元形状のチップブレーカを正確且つ容易に成形することができる。
【００１３】
切屑の接触により力を受ける前記ブレーカピースは、ロウ付けまたは溶接等の接合方法により前記切刃部のすくい面の表面に強固に固定されている。好ましくは前記ブレーカピースは固定手段により前記切刃部のすくい面の表面に着脱自在に固定される。そうすれば、高価な超高圧焼結体を有効利用するために切刃部を再研削する場合、この再研削による切刃の刃先の位置変動に対応したブレーカピースを用意するか、またはブレーカピースの設置位置を調整することにより、切刃の刃先とチップブレーカとの相対的な位置関係を一定に保つことができ再研削後の切屑処理性が劣化しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を適用した実施形態について図を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態を説明する図であり、ブレーカピースをスローアウェイチップに取付けた状態を示す斜視図である。図２は第２の実施形態を説明する図であり、図１に対応する図である。図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の実施形態、第２の実施形態に用いられるブレーカピースの斜視図である。図４は図１に示すブレーカピースおよびスローアウェイチップを工具本体に装着した状態を示す斜視図である。図５は第３の実施形態を説明する図であり、図１に対応する図である。図６は第３の実施形態に用いられるブレーカピースの斜視図である。
【００１５】
まず、第１の実施形態について説明する。図１に図示したように、第１の実施形態において、スローアウェイチップ１は、略三角形平板状をなし、超硬合金、サーメット、セラミックス等の公知の硬質材料から一体成形されたものである。そして、上面または下面の少なくともいずれか一方が、実質的に平坦な表面で構成されたすくい面５となり、上面および下面の双方に交差する曲面および平坦面からなる周面が逃げ面６となり、前記すくい面５と前記逃げ面６との交差稜線部に切刃７が形成される。前記のすくい面５、逃げ面６および切刃７から切刃部４が構成されている。前記切刃７は、コーナ部に形成した円弧状の丸コーナ７ａと、この丸コーナ７ａからそれぞれ延びる一対の直線切刃７ｂとから構成される。スローアウェイチップ１の形状については、本実施形態の三角形平板状に限定されることはなく、多角形平板状、円形平板状等の公知の形状が適用可能である。
【００１６】
図１および図３の（ａ）から理解されるように、第１の実施形態において、ブレーカピース１０は、その下面をスローアウェイチップ１のすくい面５の表面に当接した状態で所定の位置に取付けられている。当該すくい面５に直交する方向でみたとき、ブレーカピース１０は、その中央部に例えば略６角形板状をなす基部１１が形成され、この基部１１の３つのコーナ部からスローアウェイチップ１のそれぞれのコーナ部に向かって延出するブレーカ部１２が形成されてなる。各ブレーカ部１２の前記延出する方向の先端部には、それぞれチップブレーカ１３が形成されている。それぞれのチップブレーカ１３は、凸状または凸状と凹状との組み合わせからなる複雑な３次元形状からなるのが好ましい。
【００１７】
本実施形態において、それぞれのチップブレーカ１３は、スローアウェイチップ１のコーナ部の２等分線上に配置されるとともに、すくい面５の表面から上方に向かって隆起する略円錐台形状からなる３次元形状を呈している。そして、この略円錐台形の切刃７側に向かって凸曲面状をなす周面がブレーカ壁面１３ａとされる。本実施形態のようにコーナ部に向かってチップブレーカ１３を突出させ、ブレーカ壁面１３ａの最高点を切刃７よりも高位に形成したのは、丸コーナ７ａおよびこの丸コーナ７ａに近接した直線切刃７ｂから生成される切屑、すなわち、切込みの小さい仕上げ加工における切屑が確実にブレーカ壁面１３ａに接触するように配慮されたものであり、その結果、切屑が確実且つ安定的にカールするため切屑処理性が良好となる。なお、ブレーカピース１０に設けられるブレーカ部１２は少なくとも１つ設けられていればよい。また、複数のブレーカ部１２が設けられた場合、各々のチップブレーカ１３を同一形状とするか、または異形状とするかは適宜選択可能である。
【００１８】
チップブレーカ１３において、少なくとも切屑に接触するブレーカ壁面１３ａは超高圧焼結体１５から構成されている。本実施形態では、それぞれのブレーカ部１２が超高圧焼結体１５からなり、合金鋼等の鉄基合金、または超硬合金、サーメット等の硬質材料からなる基部１１にロウ付けまたは溶接等の接合方法により取付けられている。なお、チップブレーカ１３が、後述するレーザー加工、電子ビーム加工等の方法により成形される場合には、前記ブレーカ部１２とその近傍にある基部１１とが高温に加熱されて接合強度の低下、熱変形等の問題が生じるおそれがあるので、超高圧焼結体１５の成形は基部１２に接合する前に行われるのが好ましい。前記の超高圧焼結体１５は、ダイヤモンド焼結体および／または立方晶窒化硼素焼結体からなり、ダイヤモンド焼結体とは、例えばダイヤモンドの結晶粒を８０〜９８体積％の範囲で含有し、Ｃｏ、ＷＣ等の結合相を用いて焼結された多結晶ダイヤモンド焼結体である。また、立方晶窒化硼素焼結体とは、例えば立方晶窒化硼素を３５体積％以上含み、ＴｉＣ−Ａｌ、ＴｉＣＮ−Ａｌ、ＷＣ−Ｃｏ−Ａｌ、ＴｉＮ−ＷＣ−Ａｌ等の結合相を用いて焼結された立方晶窒化硼素焼結体、または、前記の結合相が一切用いられない立方晶窒化硼素のみを焼結した立方晶窒化硼素焼結体である。
【００１９】
ブレーカピース１０の成形方法としては、例えばプレス焼結における同時成形、焼結後の研削砥石を用いた研削加工、放電加工、レーザー加工、電子ビーム加工等の方法が挙げられる。単一の平坦面等の単純形状からなるブレーカピース１０の下面は、前記の加工方法のいずれでも成形可能であり、好ましくはプレス焼結時の成形あるいは研削加工により成形されるが、複雑な３次元形状のチップブレーカ１３を含むブレーカ部１２においては、前記の成形方法のうち放電加工、レーザー加工、電子ビーム加工等の加工方法が好適である。
【００２０】
次に、第２の実施形態について説明する。図２に図示したように、第２の実施形態において、スローアウェイチップ１の外郭形状は、基本的に第１の実施形態のスローアウェイチップと同一形状としているが、切刃部４が超高圧焼結体８から構成されている。すなわち、スローアウェイチップ１は、超硬合金、サーメット、セラミックス等の公知の硬質材料からなる略三角形平板状のチップ基材１Ａの上面、場合によっては上面と下面の双方のコーナ部に形成された切欠段部２に、超高圧焼結体８からなる略板状の切刃部材３が例えばロウ付け等の公知の接合方法により固着されてなる。切刃部４を構成するすくい面５、逃げ面６、切刃７の構成については、第１の実施形態で説明したとおりである。切刃部材３に用いられる超高圧焼結体８は、上述したブレーカピース１０に用いられる超高圧焼結体１５と同じであるか、もしくは、ダイヤモンドまたは立方晶窒化硼素の含有率や結合相の組成、含有率等を変化させたもののいずれでもよい。また、前記超高圧焼結体８は、一体焼結により超硬合金層に裏打ちされたもの、または裏打ちされていないものいずれであってもよい。
【００２１】
図２および図３の（ｂ）に図示したように、第２の実施形態において、ブレーカピース１０の外郭形状は第１の実施形態のものと同一形状であるが、全体が超高圧焼結体１５のみから一体成形されたものである。図には超硬合金層の裏打ちがないものを示しているが、裏打ちされた場合には、超硬合金層はブレーカピース１０の下面側に配され、実質的に単一の平坦面等の単純形状に形成されて、スローアウェイチップ１のすくい面５の表面に当接される（図示せず）。前記の超高圧焼結体１５は第１の実施形態のブレーカピース１０に用いたものと同一の超高圧焼結体１５を用いればよい。また、ブレーカ部１２の成形についても、第１の実施形態で説明した如く行われる。
【００２２】
第２の実施形態の例を代表的に示した図４から理解されるとおり、第１および第２の実施形態において、スローアウェイチップ１は、その下面をバイトホルダ等の工具本体２０に設けたチップ座２１の底面に当接した状態で載置される。さらに、ブレーカピース１０は、その実質的に単一の平坦面からなる下面を、対応する前記スローアウェイチップ１の平坦面からなるすくい面５の表面に当接した状態で所定の位置に載置されている。そして、前記ブレーカピース１０の上面が工具本体２０に備えられた押え金等の固定手段３０によってチップ座２１の底面側に向かって押圧されることによって、前記ブレーカピース１０および前記スローアウェイチップ１の双方は、工具本体２０に固定される。この固定方法では、スローアウェイチップ１からブレーカピース１０が着脱自在に固定される。図示した押え金に限らず、楔部材、クランプスクリュー等の公知の固定手段から適宜選択可能である。あるいは、ブレーカピース１０がスローアウェイチップ１にロウ付けまたは溶接等の接合方法によって半永久的に取付けられてもよい。
【００２３】
以上に説明した第１および第２の実施形態のブレーカピース１０およびスローアウェイチップ１の作用および効果について説明する。当該実施形態のブレーカピース１０においては、チップブレーカ１３を凸状または凸状と凹状とを組み合わせた複雑な３次元形状としたことから、ブレーカ壁面１３ａによって切屑は確実にカールせしめられ切屑処理性が向上する。特に、丸コーナ７ａの切削が主となり、切屑厚みが小さくなるとともに切屑流出方向が変動しやすくなる仕上げ切削加工において、切屑処理性がきわめて良好となる。なお、チップブレーカ１３の形状は、本実施形態に限定されることなく、切屑流出状態に影響を及ぼす、切刃７の平面視形状、被削材の材質、または切削条件等に応じて適宜決定されることは言うまでもない。
【００２４】
切屑と接触するブレーカ壁面１３ａは、非常に硬質な超高圧焼結体１５で構成されたことから、切屑の接触および擦過による摩耗、摩滅が抑制され、きわめて長い期間にわたって切屑処理性の劣化が防止される。当該ブレーカピース１０を取付けたスローアウェイチップ１においては、切刃部４へのチップブレーカ１３の成形が不要であり、すくい面５の表面を実質的に単一の平坦面からなる単純形状に形成すればよいことから、前記切刃部４の成形が容易になる。
【００２５】
前記の第２の実施形態の如く、当該ブレーカピース１０を、切刃部４を超高圧焼結体８で構成されたスローアウェイチップ１と組み合わせた場合には、高硬度材の切削加工もしくは各種鋳鉄またはアルミニウム合金等の高速切削加工において、格別の効果を奏する。すなわち、超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料よりも硬質な超高圧焼結体８からなる切刃部４により長寿命化が実現され、さらに、前記切刃部４と同様に硬質なブレーカ壁面１３ａが、前記切削加工で生成される硬質な切屑あるいは流出速度の高い切屑の接触および擦過による摩耗、摩滅をきわめて効果的に抑制する。しかも、硬質な切刃部４のすくい面５を実質的な平坦面等からなる単純形状に成形することは、研削砥石を用いた研削加工を可能とし、図７に示す従来スローアウェイチップで問題であった、すくい面の表面の面粗さおよび熱影響層が大幅に改善されるため、成形容易性をきわめて有効とするものである。なお、ブレーカピース１０において、チップブレーカ１３は、放電加工、レーザー加工、電子ビーム加工等の加工方法により多様且つ複雑な３次元形状に成形可能である。さらに、前記加工によるブレーカ壁面１３ａの熱影響層は切屑処理性に影響を及ぼさないため、前記熱影響層を除去するための研磨が不要になるか、または当該ブレーカ壁面１３ａの表面の面粗さを良好にする程度に軽く研磨を行うのみでよいことから、コスト高騰が防止される。
【００２６】
ブレーカピース１０は、スローアウェイチップ１を工具本体２０に固定する固定手段３０によって、前記スローアウェイチップ１から着脱自在に設置されるので、当該スローアウェイチップ１およびブレーカピース１０の固定操作が集約できるうえに、当該スローアウェイチップ１を固定するのと同程度の強いクランプ力によって固定される。しかも、スローアウェイチップ１に対してブレーカピース１０を設置する位置が調整可能であるため、切刃７とチップブレーカ１３の相対的な位置関係が常に一定に保て、切屑処理性の劣化が防止される。これは、超硬合金、サーメット、セラミックス等の硬質材料にくらべ高価な超高圧焼結体を有効利用するために切刃部４を再研削して使用する場合に非常に有効となる。
【００２７】
最後に、第３の実施形態について以下に説明する。図５および図６に示す第３の実施形態において、三角錐台形状をなすブレーカピース１０は、その上面よりもやや大きい下面をスローアウェイチップ１のすくい面５の表面に当接した状態で設置されている。ブレーカピース１０の、平坦な周面から構成されるブレーカ壁面１３ａは、すくい面５の表面に対して鈍角をなし、すくい面５上方へ向かうにしたがって切刃７から離間する傾斜壁面とされるとともに、それぞれの直線切刃７ｂに対してほぼ平行な関係にある。少なくともこの切屑に接触するブレーカ壁面１３ａは超高圧焼結体１５から構成されていればよいが、本実施形態においては、ブレーカピース１０全体が超高圧焼結体１５により一体成形され、超硬合金層による裏打ちされない形態とされている。このチップブレーカ１３は、直線切刃７ｂにわたってその刃先稜線からブレーカ壁面１３ａまでの距離が略一定に保たれるものであり、直線切刃７ｂの切削が主となる中仕上げ加工あるいは荒加工に好適なものである。
【００２８】
本実施形態のスローアウェイチップ１は、その外郭形状が図１および図２に示した先の実施形態のスローアウェイチップ１と同一である。また、超高圧焼結体８からなる切刃部材３をすくい面５の３つのコーナ部にロウ付け固着されている。如上のとおり、中仕上げ加工あるいは荒加工に好適なブレーカピース１０に対応して切込みの大きい切削が可能となるように、本実施形態では、切刃部材３を切込み方向、すなわち直線切刃７ｂに沿って丸コーナ７ａから遠ざかる方向へ延ばしてある。
【００２９】
本実施形態のブレーカピース１０およびスローアウェイチップ１においては、第２の実施形態に述べた効果に加え、それぞれのブレーカ壁面１３ａが単一平坦面で構成され、研削砥石を用いた研削加工により成形可能であることから、成形容易性がいっそう高まることになる。
【００３０】
以上に説明した実施形態において、ブレーカ部１２はブレーカピースの基部１１を介さず別個に形成され、それぞれ対応するコーナ部に別個に設けられてもよい。また、切刃部４のすくい面５は、ブレーカピース１０との当接に支障を生じないように切刃７に連なり且つ前記切刃７に隣接する近傍領域で、正または負のすくい角が付与された傾斜面としてもよい。そのほかの実施形態に説明しない構成についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および追加が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態を説明する図であり、ブレーカピースをスローアウェイチップに取付けた状態を示す斜視図である。
【図２】第２の実施形態を説明する図であり、図１に対応する図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１の実施形態、第２の実施形態に用いられるブレーカピースの斜視図である。
【図４】図１に示すブレーカピースおよびスローアウェイチップを工具本体に装着した状態を示す斜視図である。
【図５】第３の実施形態を説明する図であり、図１に対応する図である。
【図６】第３の実施形態に用いられるブレーカピースの斜視図である。
【図７】従来のチップブレーカ付きスローアウェイチップを示す斜視図である。
【図８】他の従来のチップブレーカ付きスローアウェイチップを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  スローアウェイチップ
１Ａ  チップ基材
３  切刃部材
４  切刃部
５  すくい面
６  逃げ面
７  切刃
７ａ  丸コーナ
７ｂ  直線切刃
８  超高圧焼結体
１０  ブレーカピース
１１  ブレーカピースの基部
１２  ブレーカピースのブレーカ部
１３  チップブレーカ
１３ａ  ブレーカ壁面
１５  超高圧焼結体
２０  工具本体
２１  チップ座
３０  固定手段
【図１】
2006341321.tif 000003
【図２】
2006341321.tif 000004
【図３】
2006341321.tif 000005
【図４】
2006341321.tif 000006
【図５】
2006341321.tif 000007
【図６】
2006341321.tif 000008
【図７】
2006341321.tif 000009
【図８】
2006341321.tif 000010