切削工具
【課題】切刃部の強度を高め刃先摩耗による突発欠損を抑制し切刃寿命の長い切削工具を提供する。
【解決手段】工具本体10の上面11のコーナ部Cに、すくい面42と、逃げ面43と、これらすくい面42と逃げ面43の交差稜線に形成された切刃稜41と、からなる超高圧焼結体製の切刃部40を有し、前記すくい面42から隆起するブレーカ壁面31を有するチップブレーカ30を備えた切削工具1において、前記すくい面42は前記切刃稜41から内方且つ上方に延び前記上面11とのなす角度θ1が５°〜２５°の範囲内にあり、前記すくい面42に続くブレーカ壁面31は内方且つ上方に延び前記上面11とのなす角度θ2が２５°〜４５°の範囲内にあるようにし、前記切刃稜41に沿って設けたホーニング面50は、前記上面11とのなす角度θ3を１５°〜４０°の範囲内にあり且つ平面視で前記切刃稜41に垂直方向の幅L3を０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内にあるようにした。
【解決手段】工具本体10の上面11のコーナ部Cに、すくい面42と、逃げ面43と、これらすくい面42と逃げ面43の交差稜線に形成された切刃稜41と、からなる超高圧焼結体製の切刃部40を有し、前記すくい面42から隆起するブレーカ壁面31を有するチップブレーカ30を備えた切削工具1において、前記すくい面42は前記切刃稜41から内方且つ上方に延び前記上面11とのなす角度θ1が５°〜２５°の範囲内にあり、前記すくい面42に続くブレーカ壁面31は内方且つ上方に延び前記上面11とのなす角度θ2が２５°〜４５°の範囲内にあるようにし、前記切刃稜41に沿って設けたホーニング面50は、前記上面11とのなす角度θ3を１５°〜４０°の範囲内にあり且つ平面視で前記切刃稜41に垂直方向の幅L3を０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内にあるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切刃部が超高圧焼結体からなり、高硬度鋼の旋削加工に好適なチップブレーカ付き切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
浸炭焼き入れ鋼、高周波焼き入れ鋼等の高硬度鋼の旋削加工では、刃先が超高圧焼結体からなる切削工具が主に用いられている。この種の従来切削工具を図５に例示する。この従来切削工具は、切屑処理性の向上を目的としたものであり、工具本体１の先端コーナ上面に形成された座溝２に超高硬度焼結体３を接合し、その超高硬度焼結体３に、切刃７、チップブレーカ５、刃先強化用面取部６を設けたチップブレーカ付き切削工具である。そして、工具本体１及び超高硬度焼結体３の各々の上面と側面の交差部に面取部８が形成され、その面取部８の高さＨがチップブレーカ加工による超高硬度焼結体３上面からの刃先芯下がり量ｈよりも大きく、前記刃先強化用面取部６の面が前記高さＨの面取部８の面の一部で構成されているものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５５７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来切削工具では、切削加工の進行にともない刃先強化用面取部６の表面がえぐられるように摩耗していく。この摩耗がチップブレーカ５に達すると、このチップブレーカ５を形成した部位は刃先強化用面取部６よりも強度が低いため、切削抵抗に耐えられなくなり切刃が早期に突発欠損する問題があった。特に、立方晶窒化硼素を含有する超高圧焼結体製切削工具により焼き入れ鋼等の高硬度材を切削した場合、切削抵抗が非常に大きくなることから早期に切刃の突発欠損する可能性が高くなる問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、切刃部の強度を高め刃先摩耗による突発欠損を抑制し切刃寿命の長い切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、さらに、前記切刃稜には、平坦な傾斜面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面は、前記上面となす角度が１５°〜４０°の範囲に設定され、且つ前記上面に直交する方向からみて前記切刃稜に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように設定されていることを特徴とする切削工具である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、さらに、前記切刃稜には、すくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面の断面円弧の曲率半径が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする切削工具である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ホーニング面を構成する平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部には、前記傾斜面及び前記逃げ面の双方に滑らかにつながる微小曲面が該稜線部に沿って形成され、前記微小曲面の断面円弧の曲率半径が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、前記ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部には、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面からなる繋ぎ部が形成され、前記曲面の断面円弧の曲率半径が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、前記超高圧焼結体が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び請求項２に係る発明は、切刃部において、すくい面が切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜していることから、該すくい面を形成した部位の強度が高められるとともに、すくい面摩耗による切刃部の強度低下が緩やかであるため、該切刃部が早期に突発欠損することを防止して切刃寿命を延長させる。すくい面と上面がなす角度が５°未満では、該すくい面における強度が確保できないうえ、すくい面摩耗による切刃部の強度低下が急速に進むため切刃寿命の延長効果が得られず、前記角度が２５°を超えると切削抵抗の増大や切屑詰まり、切屑焼き付きといった切屑処理性の悪化の問題が生じるおそれがあるため、前記角度は５°〜２５°の範囲に設定されるのが望ましい。さらに、前記すくい面に続いて該すくい面から隆起するチップブレーカは、そのブレーカ壁面に衝突した切屑を拘束しカールもしくは分断させるため、切屑処理性をいっそう良好にする。ブレーカ壁面と上面がなす角度を２５°〜４５°の範囲に設定したのは、２５°未満では切屑を前記ブレーカ壁面で拘束できずカールもしくは分断させることができないおそれがあり、４５°を超えると前記ブレーカ壁面によって切屑を強く拘束するため、切屑詰り等の切屑処理性の問題が生じたり切削抵抗が高くなりびびりが生じたりするおそれがある。
【００１２】
さらに、切刃稜に沿って設けた平坦な傾斜面からなるホーニング面（請求項１）、ならびに、切刃稜に沿って設けたすくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面（請求項２）は、切刃部の切刃稜近傍の強度をさらに高め、特に断続切削における該切刃稜近傍の欠損を防止するうえ、すくい面摩耗の進行を遅延させ切刃部の強度低下を緩やかにするため切刃寿命をいっそう延長させる。そのうえ、上面に対して傾斜したすくい面とともに、切屑厚みを大きくするように作用し、切屑の流出方向を安定させブレーカ壁面に確実に衝突させるため、切屑処理性を良好にする。前記傾斜面からなるホーニング面と上面がなす角度は、１５°未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さく、４０°を超えると切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生し、前記ホーニング面に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化するおそれがあるため、１５°〜４０°の範囲に設定されるのが望ましい。また、前記ホーニング面の切刃稜に直交する方向の幅は、０．０５ｍｍ未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さいため実用的な送り条件（０．１ｍｍ程度）において早期欠損を招くおそれがあり、０．２０ｍｍを超えても切刃稜近傍の強度を高める効果が大きくなるものではなく、かえって加工時間や加工コストが大きくなってしまうため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。一方、前記曲面からなるホーニング面においても、切刃稜に直交する断面における円弧の曲率半径は、０．０１ｍｍ未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さいため上述した実用的な送り条件（０．１ｍｍ程度）において早期欠損を招くおそれがあり、０．２０ｍｍを超えても切刃稜近傍の強度を高める効果が大きくなるものではなく、かえって加工時間や加工コストが大きくなったり切れ味が低下し切削抵抗が増大したりするため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１３】
請求項３に係る発明のように、請求項１に係る発明において、前記平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部に、双方に滑らかにつながる微小曲面を該稜線部に沿って形成することは、シャープエッジとなる前記稜線部において断続切削時の繰り返し衝撃による初期欠損を防止するのに有効である。前記微小曲面の切刃稜に直交する断面における円弧の曲率半径は、０．００５ｍｍ未満では、前記稜線部の早期欠損を防止する効果が得られず、０．０５０ｍｍを超えても前記稜線部の初期欠損を防止する効果が大きくなるものではなく、かえって切れ味が低下することにより微小曲面に切屑が凝着し加工面の表面粗さや外観品位が悪化するため、０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部に、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面状の繋ぎ部を形成したことから、前記交差稜線部の強度を高め欠損、破損等の損傷を抑制し切屑処理性の安定性を確保する。前記曲面の断面円弧の曲率半径は、０．０５ｍｍ未満では前記損傷を防止する効果が得られず、０．２０ｍｍを超えても前記効果が大きくなるものではなく、かえって切屑が繋ぎ部の曲面上を滑走するため切屑のカール及び分断ができなくなるおそれがあるため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、少なくとも切刃部が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなるものである。この多結晶焼結体は、浸炭焼き入れ鋼、高周波焼き入れ鋼等の高硬度鋼の仕上げ旋削加工において、高い耐摩耗性を発揮するためすくい面摩耗の進行を緩やかにし切刃寿命の延長を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を適用した切削工具について、図面を参照しながら説明する。図１の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明を適用した切削工具の平面図及び側面図である。図２の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示す切削工具の要部を拡大した平面図及び側面図である。図３の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１に示す切削工具のＳ１−Ｓ１線断面図である。図４は本発明を適用した他の切削工具の斜視図である。
【００１７】
図１において、本切削工具１の工具本体１０は、菱形板状を呈する超硬合金からなり、その上面１１のコーナ部Ｃには、切欠き段部１４が形成されている。前記切欠き段部１４には、立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなる切刃部材２０が蝋付けにより固着されている。なお、切削工具は多角形板状もしくは円形板状に変更可能である。
【００１８】
図２の拡大図において、切刃部材２０のコーナ部には、円弧とこの円弧からそれぞれ延びる一対の直線からなる切刃稜４１が形成されている。この切刃稜４１は、すくい面４２と逃げ面４３との交差稜線上に形成されており、その内側には、前記コーナ部に向かって突出するチップブレーカ３０が形成されている。チップブレーカ３０のブレーカ壁面３１は、前記切刃稜４１から連なるすくい面４２の表面から隆起し上方且つ内方に向かって延びるとともに、工具本体１０の上面１１と共通の平面で構成される切刃部材２０の上面１１に交差している。ブレーカ壁面３１は、コーナ部Ｃの２等分線上で交差し且つ該２等分線を基準にして対称な一対の傾斜平面から構成されており、平面視において、これら傾斜平面同士がなす角度α２は前記コーナ部のなす角度α１よりも大きくなっており、それぞれの傾斜平面が該コーナ部から離れるにしたがって切刃稜４１に漸次接近し交わるように形成されている。なお、図２の（ａ）に示すように前記２等分線上の交差部は、曲面によって滑らかに丸められてもよい。チップブレーカ３０、すくい面４２及び逃げ面４３は、例えば研削砥石を用いた研削加工、放電加工、電子ビーム加工又はレーザー加工の少なくともいずれか１つ加工方法により形成されている。
【００１９】
図３の（ａ）に示す断面図において、前記すくい面４２は、切刃稜４１から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、切刃部材２０の上面１１となす傾斜角度θ１が５°〜２５°の範囲となるように形成されている。さらに、前記断面において、前記ブレーカ壁面３１も内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面１１となす傾斜角度θ２が２５°〜４５°の範囲となるように形成されている。ブレーカ壁面３１に切屑を衝突させ拘束することに配慮して、前記上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１からブレーカ壁面３１と上面１１との交差稜線部までの距離Ｌは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２０】
さらに、図３の（ａ）において、切刃稜４１には、該切刃稜４１に沿って平坦な傾斜面からなる面取り状ホーニング面５０が形成されている。このホーニング面５０は、例えば研削砥石を用いた研削加工によって成形され、上面１１となす傾斜角度θ３が前記すくい面４２の傾斜角度θ１以上であり且つ１５°〜４０°の範囲となるように形成されている。さらに、ホーニング面５０は、前記上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１に直交する方向の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように形成されている。通常、前記ホーニング面５０の加工はすくい面４２の成形後に行われるため、このホーニング面５０の傾斜角度θ１はすくい面４２の傾斜角度θ２よりも大きくなっている。
【００２１】
本切削工具１のホーニング面の変形例を図３の（ｂ）及び（ｃ）に示す。図３の（ｂ）に示すものは、すくい面４２及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる曲面からなるホーニング面５１が切刃稜４１に沿って設けられたものである。前記ホーニング面５１は、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工によって成形され、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。図３の（ｃ）に示すものは、平坦な傾斜面からなる面取り状ホーニング面５０が切刃稜４１に沿って設けられた後、前記ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部に、これらホーニング面５０及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる微小曲面６０が前記稜線部に沿って形成されたものである。前記微小曲面６０は、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工によって成形され、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径ｒ３が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。
【００２２】
さらに、図３の（ｄ）に示すように、チップブレーカ３０において、ブレーカ壁面３１及び切刃部材２０の上面１１の双方に滑らかにつながる曲面からなる繋ぎ部３３が形成されてもよい。この繋ぎ部３３は、チップブレーカ３０の成形と同時に、研削砥石を用いた研削加工、放電加工、電子ビーム加工又はレーザー加工の少なくともいずれか１つ加工方法により成形されるか、もしくは、チップブレーカ成形後に、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工により成形される。繋ぎ部３３の曲面は、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径Ｒ４が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。ブレーカ壁面３１に切屑を衝突させ拘束することに配慮して、上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１から前記繋ぎ部３３と上面１１との接続部までの距離Ｌは、０．３ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２３】
以上に説明した切削工具１により高硬度鋼を連続旋削加工した実施例について以下に説明する。第1の実施例において、切削工具１は、立方晶窒化硼素を６５体積％含有し残部がＴｉＮを主成分とする立方晶窒化硼素焼結体からなる切刃部材２０を用い、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２を３５°に固定し、すくい面４２、面取り状ホーニング面５０を表１に示す各種形状に設定されている。これら切削工具１により表面硬度がロックウェル硬度で５８〜６０ＨＲＣの浸炭焼入れ鋼の外周を連続旋削加工した。連続旋削加工とは、断続的に切刃部４０が被削材に食い付くことがなく且つ切込みがほぼ一定な旋削加工のことをいう。切削条件は、切削速度が１５０ｍ／ｍｉｎ、切込みが０．２５ｍｍ、送りが０．１ｍｍ／ｒｅｖである。各サンプルについて１０個のデータを収集した。表1中の欠損確率は切削時間４０分における欠損発生率を示している。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１において、すくい面４２と上面１１がなす角度θ１が０°であるサンプル１では、すくい面４２を形成した部位の強度が十分ではないため、ホーニング面５０がえぐられるような摩耗が進行していくと、切刃部４０が切削抵抗に耐えられなくなり早期に切刃欠損が生じるため、欠損確率は５０％と高くなった。これに対してすくい面４２と上面１１がなす角度が５°〜２５°の範囲にあるサンプル２〜４では、すくい面４２を形成した部位の強度が切削抵抗に対して十分に確保されているため、ホーニング面５０及びすくい面４２の摩耗に伴う切刃部４０の強度低下が緩やかに進み、早期に切刃欠損することが防止されるため、欠損確率はきわめて低くなった。しかしながら、すくい面４２と上面１１がなす角度が２５°を超えるサンプル５では、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大しびびりが生じるうえに、詰り気味且つ焼き付き気味の切屑が生じてしまい被削材の加工面を傷付けてしまう問題が生じた。
【００２６】
ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ未満のサンプル６、及び、ホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°未満のサンプル９では、切削時に負荷が高くなる切刃稜４１近傍の強度が小さため０．１ｍｍ／ｒｅｖ程度の送り条件において早期の切刃欠損が発生し欠損確率が高くなった。一方、ホーニング面５０の傾斜角度θ３が４０°を超えるサンプル１２では、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５０に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。これらに対して、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ以上、且つホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°〜４０°の範囲に設定されたサンプル２〜４、７、８、１０、１１では、切刃稜４１近傍の強度が十分に確保されることから、早期の切刃欠損がみられず、欠損確率はまったく発生しなかった。なお、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．２０ｍｍを超えると該ホーニング面５０の加工時間や加工コストが大きくなり不経済であるため、ホーニング幅Ｌ３は０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２７】
次に、サンプル３（すくい面４２の傾斜角度θ１が２０°、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ、ホーニング面の傾斜角度θ３が１５°の切削工具）において、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２を各種変化させたもので、同一の連続旋削加工を行った。そのときの切屑処理性を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２において、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２が２５°未満のサンプル１３では、切屑をブレーカ壁面３１で拘束できずカールもしくは分断させることができないため、切屑が切削工具や被削材に伸び絡んでしまった。一方、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２が４５°を超えるサンプル１７では、切屑がブレーカ壁面３１に強く拘束され詰り気味であったため切屑処理性及び切削中のびびりの問題が発生した。
【００３０】
次に、曲面からなるホーニング面５１を施した切削工具１に関して、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３を各種寸法に設定したものを用いて、同一の連続旋削加工を行った（ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２は３５°に固定した）。結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
表３において、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ未満であるサンプル１８では、切刃稜４１近傍の強度が確保できず０．１ｍｍ／ｒｅｖ程度の送り条件において早期欠損が発生するため、欠損確率が高くなった。一方、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．２０ｍｍを超えるサンプル２２では、欠損確率は低いものの、ホーニング面５１の加工時間や加工コストが大きくなり不経済であるうえに、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５１に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。これらに対し、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されたサンプル１９〜２１では、切刃稜４１近傍の強度が確保されており、早期の切刃欠損が抑制され、欠損確率はきわめて小さくなった。
【００３３】
次に、表４に示す各種切削工具１を用いて断続旋削加工した実施例について説明する（ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２は３５°に固定した）。これら切削工具１により表面硬度がロックウェル硬度で５８〜６０ＨＲＣの浸炭焼入れ鋼の外周を断続旋削加工した。本実施例では、送り、切込みは一定とし、被削材への切刃稜４１の食い付きと離脱をきわめて短い周期で繰り返す断続旋削加工を行った。切削条件は、切削速度が１２０ｍ／ｍｉｎ、切込みが０．２ｍｍ、送りが０．１ｍｍ／ｒｅｖである。各サンプルについて１０個のデータを収集した。表４中の欠損確率は切削時間２０分における欠損発生率を示している。
【００３４】
【表４】
【００３５】
表４において、面取り状ホーニング面５０が付されたサンプル３及び６〜１２においては、既述した連続旋削加工にくらべ、総じて早期の切刃欠損の発生確率が増加したため欠損確率は高くなった。なお、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ以上、且つホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°〜４０°の範囲にあるサンプル３、７、８、１０、１１（本発明）は、ホーニング面５０の幅Ｌ３及びホーニング面５０の傾斜角度θ３が本発明に満たないサンプル６及び９（比較例）にくらべ早期の切刃欠損がきわめて少なく欠損確率が低かった。ホーニング面５０の傾斜角度θ３が４０°を超えるサンプル１２（比較例）は、連続旋削加工と同様に切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５０に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。一方、曲面からなるホーニング面５１を付されたサンプル１８〜２２においては、欠損確率は連続旋削加工と変わらない結果となった。すなわち、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲にあるサンプル１９〜２１（本発明）は、前記曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ未満であるサンプル１８（比較例）にくらべ、切刃稜４１近傍の強度が確保されており、早期の切刃欠損が抑制され、欠損確率はきわめて小さくなった。以上の結果から平坦な傾斜面からなるホーニング面５０が付されたサンプル３及び６〜１２においては、ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部がシャープエッジとなるため断続切削による繰り返し衝撃に耐えられず初期欠損するものと考えられる。そこで、サンプル３において、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部に、これらホーニング面５０及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる微小曲面６０を該交差稜線部に沿って形成した切削工具１を用いて、同様の断続旋削加工を行った。微小曲面６０の曲率半径ｒ３ならびに欠損確率を表５に示す。
【００３６】
【表５】
【００３７】
微小曲面６０の断面円弧の曲率半径ｒ３が０．００５mm未満であるサンプル３Ａでは、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部の初期欠損が抑制できなかったことから、微小曲面６０のないサンプル３（表４に示す）と欠損確率は差がなかった。また、前記曲率半径ｒ３が０．０５０ｍｍを超えるサンプル７Ｆでは、初期欠損は抑えられたものの切れ味が低下するため、微小曲面６０及び被削材の加工面に切屑の凝着が発生し前記加工面の表面粗さが悪化してしまった。これらに対して、微小曲面６０の断面円弧の曲率半径ｒ３が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲にあるサンプル３Ｂ〜３Ｅでは、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部の強度が確保されるため初期欠損がまったく見られず欠損確率は０％となった。しかも、切れ味が低下することがないので、被削材の加工面の表面粗さは良好であった。
【００３８】
図４に示す切削工具１は、正方形板状を呈する工具本体１０の上面１１の対角コーナ部に、立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなる切刃部４０を備えた切刃部材２０をろう付けにより固着したものである。そして、先の実施形態と同様に、切刃稜４１の内側には、すくい面４２の表面から上方且つ内方に向かって延びるブレーカ壁面３１を有したチップブレーカ３０が形成されている。ブレーカ壁面３１は、コーナ部Ｃからそれぞれ延びる一対の直線状の切刃稜４１と平行に延びており、且つ、切刃部材２０にとどまらず工具本体１０に貫通し隣接コーナ部まで達している。さらに、チップブレーカ３０を切刃稜４１に直交する平面で切断した断面形状は各位置でほぼ等しくなっている。
【００３９】
このような構成を有する切削工具１によれば、切刃稜４１の各位置におけるチップブレーカ３０の断面形状が一定であるため、切屑処理性におよぼす切込みの影響を排除でき、仕上げ加工から粗加工まで広範な切込み条件あるいは切込みが変動するような加工において優れた切屑処理性が実現される。しかも、全周にわたって形成されたチップブレーカ３０は、同一断面形状のブレーカ壁面３１を工具本体１０の稜辺に平行な方向に研ぎ抜くようにして加工することによって製作されるため、研削砥石を用いた一般的な研削加工によって容易に製作することができる。切刃部材２０を工具本体１０の正方形を呈する上面１１の全てのコーナ部にろう付け固着しても、製作の容易性が変わらず切削工具１個あたりの使用回数が増加するためさらに経済性が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明を適用した切削工具の平面図及び側面図である。本発明を適用したスローアウェイチップの斜視図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示す切削工具の要部を拡大した平面図及び側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。
【図４】本発明を適用した他の切削工具の斜視図である。
【図５】従来切削工具を説明する図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 切削工具
１０ 工具本体
１１ 上面
２０ 切刃部材
３０ チップブレーカ
３１ ブレーカ壁面
４０ 切刃部
４１ 切刃稜
４２ すくい面
４３ 逃げ面
５０、５１ ホーニング面
６０ 微小曲面
θ１ すくい面と上面がなす角度
θ２ ブレーカ壁面と上面がなす角度
θ３ ホーニング面と上面がなす角度
Ｌ３ ホーニング面の切刃に直交する方向の幅
Ｒ３ 曲面からなるホーニング面の断面円弧の曲率半径
ｒ３ 微小曲面の断面円弧の曲率半径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切刃部が超高圧焼結体からなり、高硬度鋼の旋削加工に好適なチップブレーカ付き切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
浸炭焼き入れ鋼、高周波焼き入れ鋼等の高硬度鋼の旋削加工では、刃先が超高圧焼結体からなる切削工具が主に用いられている。この種の従来切削工具を図５に例示する。この従来切削工具は、切屑処理性の向上を目的としたものであり、工具本体１の先端コーナ上面に形成された座溝２に超高硬度焼結体３を接合し、その超高硬度焼結体３に、切刃７、チップブレーカ５、刃先強化用面取部６を設けたチップブレーカ付き切削工具である。そして、工具本体１及び超高硬度焼結体３の各々の上面と側面の交差部に面取部８が形成され、その面取部８の高さＨがチップブレーカ加工による超高硬度焼結体３上面からの刃先芯下がり量ｈよりも大きく、前記刃先強化用面取部６の面が前記高さＨの面取部８の面の一部で構成されているものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５５７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来切削工具では、切削加工の進行にともない刃先強化用面取部６の表面がえぐられるように摩耗していく。この摩耗がチップブレーカ５に達すると、このチップブレーカ５を形成した部位は刃先強化用面取部６よりも強度が低いため、切削抵抗に耐えられなくなり切刃が早期に突発欠損する問題があった。特に、立方晶窒化硼素を含有する超高圧焼結体製切削工具により焼き入れ鋼等の高硬度材を切削した場合、切削抵抗が非常に大きくなることから早期に切刃の突発欠損する可能性が高くなる問題があった。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、切刃部の強度を高め刃先摩耗による突発欠損を抑制し切刃寿命の長い切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、さらに、前記切刃稜には、平坦な傾斜面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面は、前記上面となす角度が１５°〜４０°の範囲に設定され、且つ前記上面に直交する方向からみて前記切刃稜に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように設定されていることを特徴とする切削工具である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、さらに、前記切刃稜には、すくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面の断面円弧の曲率半径が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする切削工具である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ホーニング面を構成する平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部には、前記傾斜面及び前記逃げ面の双方に滑らかにつながる微小曲面が該稜線部に沿って形成され、前記微小曲面の断面円弧の曲率半径が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、前記ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部には、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面からなる繋ぎ部が形成され、前記曲面の断面円弧の曲率半径が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、前記超高圧焼結体が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び請求項２に係る発明は、切刃部において、すくい面が切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜していることから、該すくい面を形成した部位の強度が高められるとともに、すくい面摩耗による切刃部の強度低下が緩やかであるため、該切刃部が早期に突発欠損することを防止して切刃寿命を延長させる。すくい面と上面がなす角度が５°未満では、該すくい面における強度が確保できないうえ、すくい面摩耗による切刃部の強度低下が急速に進むため切刃寿命の延長効果が得られず、前記角度が２５°を超えると切削抵抗の増大や切屑詰まり、切屑焼き付きといった切屑処理性の悪化の問題が生じるおそれがあるため、前記角度は５°〜２５°の範囲に設定されるのが望ましい。さらに、前記すくい面に続いて該すくい面から隆起するチップブレーカは、そのブレーカ壁面に衝突した切屑を拘束しカールもしくは分断させるため、切屑処理性をいっそう良好にする。ブレーカ壁面と上面がなす角度を２５°〜４５°の範囲に設定したのは、２５°未満では切屑を前記ブレーカ壁面で拘束できずカールもしくは分断させることができないおそれがあり、４５°を超えると前記ブレーカ壁面によって切屑を強く拘束するため、切屑詰り等の切屑処理性の問題が生じたり切削抵抗が高くなりびびりが生じたりするおそれがある。
【００１２】
さらに、切刃稜に沿って設けた平坦な傾斜面からなるホーニング面（請求項１）、ならびに、切刃稜に沿って設けたすくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面（請求項２）は、切刃部の切刃稜近傍の強度をさらに高め、特に断続切削における該切刃稜近傍の欠損を防止するうえ、すくい面摩耗の進行を遅延させ切刃部の強度低下を緩やかにするため切刃寿命をいっそう延長させる。そのうえ、上面に対して傾斜したすくい面とともに、切屑厚みを大きくするように作用し、切屑の流出方向を安定させブレーカ壁面に確実に衝突させるため、切屑処理性を良好にする。前記傾斜面からなるホーニング面と上面がなす角度は、１５°未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さく、４０°を超えると切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生し、前記ホーニング面に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化するおそれがあるため、１５°〜４０°の範囲に設定されるのが望ましい。また、前記ホーニング面の切刃稜に直交する方向の幅は、０．０５ｍｍ未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さいため実用的な送り条件（０．１ｍｍ程度）において早期欠損を招くおそれがあり、０．２０ｍｍを超えても切刃稜近傍の強度を高める効果が大きくなるものではなく、かえって加工時間や加工コストが大きくなってしまうため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。一方、前記曲面からなるホーニング面においても、切刃稜に直交する断面における円弧の曲率半径は、０．０１ｍｍ未満になると切刃稜近傍の強度を高める効果が小さいため上述した実用的な送り条件（０．１ｍｍ程度）において早期欠損を招くおそれがあり、０．２０ｍｍを超えても切刃稜近傍の強度を高める効果が大きくなるものではなく、かえって加工時間や加工コストが大きくなったり切れ味が低下し切削抵抗が増大したりするため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１３】
請求項３に係る発明のように、請求項１に係る発明において、前記平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部に、双方に滑らかにつながる微小曲面を該稜線部に沿って形成することは、シャープエッジとなる前記稜線部において断続切削時の繰り返し衝撃による初期欠損を防止するのに有効である。前記微小曲面の切刃稜に直交する断面における円弧の曲率半径は、０．００５ｍｍ未満では、前記稜線部の早期欠損を防止する効果が得られず、０．０５０ｍｍを超えても前記稜線部の初期欠損を防止する効果が大きくなるものではなく、かえって切れ味が低下することにより微小曲面に切屑が凝着し加工面の表面粗さや外観品位が悪化するため、０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る発明において、ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部に、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面状の繋ぎ部を形成したことから、前記交差稜線部の強度を高め欠損、破損等の損傷を抑制し切屑処理性の安定性を確保する。前記曲面の断面円弧の曲率半径は、０．０５ｍｍ未満では前記損傷を防止する効果が得られず、０．２０ｍｍを超えても前記効果が大きくなるものではなく、かえって切屑が繋ぎ部の曲面上を滑走するため切屑のカール及び分断ができなくなるおそれがあるため、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る発明において、少なくとも切刃部が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなるものである。この多結晶焼結体は、浸炭焼き入れ鋼、高周波焼き入れ鋼等の高硬度鋼の仕上げ旋削加工において、高い耐摩耗性を発揮するためすくい面摩耗の進行を緩やかにし切刃寿命の延長を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を適用した切削工具について、図面を参照しながら説明する。図１の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明を適用した切削工具の平面図及び側面図である。図２の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示す切削工具の要部を拡大した平面図及び側面図である。図３の（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１に示す切削工具のＳ１−Ｓ１線断面図である。図４は本発明を適用した他の切削工具の斜視図である。
【００１７】
図１において、本切削工具１の工具本体１０は、菱形板状を呈する超硬合金からなり、その上面１１のコーナ部Ｃには、切欠き段部１４が形成されている。前記切欠き段部１４には、立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなる切刃部材２０が蝋付けにより固着されている。なお、切削工具は多角形板状もしくは円形板状に変更可能である。
【００１８】
図２の拡大図において、切刃部材２０のコーナ部には、円弧とこの円弧からそれぞれ延びる一対の直線からなる切刃稜４１が形成されている。この切刃稜４１は、すくい面４２と逃げ面４３との交差稜線上に形成されており、その内側には、前記コーナ部に向かって突出するチップブレーカ３０が形成されている。チップブレーカ３０のブレーカ壁面３１は、前記切刃稜４１から連なるすくい面４２の表面から隆起し上方且つ内方に向かって延びるとともに、工具本体１０の上面１１と共通の平面で構成される切刃部材２０の上面１１に交差している。ブレーカ壁面３１は、コーナ部Ｃの２等分線上で交差し且つ該２等分線を基準にして対称な一対の傾斜平面から構成されており、平面視において、これら傾斜平面同士がなす角度α２は前記コーナ部のなす角度α１よりも大きくなっており、それぞれの傾斜平面が該コーナ部から離れるにしたがって切刃稜４１に漸次接近し交わるように形成されている。なお、図２の（ａ）に示すように前記２等分線上の交差部は、曲面によって滑らかに丸められてもよい。チップブレーカ３０、すくい面４２及び逃げ面４３は、例えば研削砥石を用いた研削加工、放電加工、電子ビーム加工又はレーザー加工の少なくともいずれか１つ加工方法により形成されている。
【００１９】
図３の（ａ）に示す断面図において、前記すくい面４２は、切刃稜４１から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、切刃部材２０の上面１１となす傾斜角度θ１が５°〜２５°の範囲となるように形成されている。さらに、前記断面において、前記ブレーカ壁面３１も内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面１１となす傾斜角度θ２が２５°〜４５°の範囲となるように形成されている。ブレーカ壁面３１に切屑を衝突させ拘束することに配慮して、前記上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１からブレーカ壁面３１と上面１１との交差稜線部までの距離Ｌは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２０】
さらに、図３の（ａ）において、切刃稜４１には、該切刃稜４１に沿って平坦な傾斜面からなる面取り状ホーニング面５０が形成されている。このホーニング面５０は、例えば研削砥石を用いた研削加工によって成形され、上面１１となす傾斜角度θ３が前記すくい面４２の傾斜角度θ１以上であり且つ１５°〜４０°の範囲となるように形成されている。さらに、ホーニング面５０は、前記上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１に直交する方向の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように形成されている。通常、前記ホーニング面５０の加工はすくい面４２の成形後に行われるため、このホーニング面５０の傾斜角度θ１はすくい面４２の傾斜角度θ２よりも大きくなっている。
【００２１】
本切削工具１のホーニング面の変形例を図３の（ｂ）及び（ｃ）に示す。図３の（ｂ）に示すものは、すくい面４２及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる曲面からなるホーニング面５１が切刃稜４１に沿って設けられたものである。前記ホーニング面５１は、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工によって成形され、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。図３の（ｃ）に示すものは、平坦な傾斜面からなる面取り状ホーニング面５０が切刃稜４１に沿って設けられた後、前記ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部に、これらホーニング面５０及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる微小曲面６０が前記稜線部に沿って形成されたものである。前記微小曲面６０は、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工によって成形され、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径ｒ３が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。
【００２２】
さらに、図３の（ｄ）に示すように、チップブレーカ３０において、ブレーカ壁面３１及び切刃部材２０の上面１１の双方に滑らかにつながる曲面からなる繋ぎ部３３が形成されてもよい。この繋ぎ部３３は、チップブレーカ３０の成形と同時に、研削砥石を用いた研削加工、放電加工、電子ビーム加工又はレーザー加工の少なくともいずれか１つ加工方法により成形されるか、もしくは、チップブレーカ成形後に、例えば遊離砥粒を付着したブラシや遊離砥粒を混入したラバー砥石等を用いた研削加工により成形される。繋ぎ部３３の曲面は、切刃稜４１に直交する断面において、曲率半径Ｒ４が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定された円弧で形成されている。ブレーカ壁面３１に切屑を衝突させ拘束することに配慮して、上面１１に直交する方向からみて、切刃稜４１から前記繋ぎ部３３と上面１１との接続部までの距離Ｌは、０．３ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２３】
以上に説明した切削工具１により高硬度鋼を連続旋削加工した実施例について以下に説明する。第1の実施例において、切削工具１は、立方晶窒化硼素を６５体積％含有し残部がＴｉＮを主成分とする立方晶窒化硼素焼結体からなる切刃部材２０を用い、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２を３５°に固定し、すくい面４２、面取り状ホーニング面５０を表１に示す各種形状に設定されている。これら切削工具１により表面硬度がロックウェル硬度で５８〜６０ＨＲＣの浸炭焼入れ鋼の外周を連続旋削加工した。連続旋削加工とは、断続的に切刃部４０が被削材に食い付くことがなく且つ切込みがほぼ一定な旋削加工のことをいう。切削条件は、切削速度が１５０ｍ／ｍｉｎ、切込みが０．２５ｍｍ、送りが０．１ｍｍ／ｒｅｖである。各サンプルについて１０個のデータを収集した。表1中の欠損確率は切削時間４０分における欠損発生率を示している。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１において、すくい面４２と上面１１がなす角度θ１が０°であるサンプル１では、すくい面４２を形成した部位の強度が十分ではないため、ホーニング面５０がえぐられるような摩耗が進行していくと、切刃部４０が切削抵抗に耐えられなくなり早期に切刃欠損が生じるため、欠損確率は５０％と高くなった。これに対してすくい面４２と上面１１がなす角度が５°〜２５°の範囲にあるサンプル２〜４では、すくい面４２を形成した部位の強度が切削抵抗に対して十分に確保されているため、ホーニング面５０及びすくい面４２の摩耗に伴う切刃部４０の強度低下が緩やかに進み、早期に切刃欠損することが防止されるため、欠損確率はきわめて低くなった。しかしながら、すくい面４２と上面１１がなす角度が２５°を超えるサンプル５では、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大しびびりが生じるうえに、詰り気味且つ焼き付き気味の切屑が生じてしまい被削材の加工面を傷付けてしまう問題が生じた。
【００２６】
ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ未満のサンプル６、及び、ホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°未満のサンプル９では、切削時に負荷が高くなる切刃稜４１近傍の強度が小さため０．１ｍｍ／ｒｅｖ程度の送り条件において早期の切刃欠損が発生し欠損確率が高くなった。一方、ホーニング面５０の傾斜角度θ３が４０°を超えるサンプル１２では、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５０に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。これらに対して、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ以上、且つホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°〜４０°の範囲に設定されたサンプル２〜４、７、８、１０、１１では、切刃稜４１近傍の強度が十分に確保されることから、早期の切刃欠損がみられず、欠損確率はまったく発生しなかった。なお、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．２０ｍｍを超えると該ホーニング面５０の加工時間や加工コストが大きくなり不経済であるため、ホーニング幅Ｌ３は０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されるのが望ましい。
【００２７】
次に、サンプル３（すくい面４２の傾斜角度θ１が２０°、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ、ホーニング面の傾斜角度θ３が１５°の切削工具）において、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２を各種変化させたもので、同一の連続旋削加工を行った。そのときの切屑処理性を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
表２において、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２が２５°未満のサンプル１３では、切屑をブレーカ壁面３１で拘束できずカールもしくは分断させることができないため、切屑が切削工具や被削材に伸び絡んでしまった。一方、ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２が４５°を超えるサンプル１７では、切屑がブレーカ壁面３１に強く拘束され詰り気味であったため切屑処理性及び切削中のびびりの問題が発生した。
【００３０】
次に、曲面からなるホーニング面５１を施した切削工具１に関して、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３を各種寸法に設定したものを用いて、同一の連続旋削加工を行った（ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２は３５°に固定した）。結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
表３において、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ未満であるサンプル１８では、切刃稜４１近傍の強度が確保できず０．１ｍｍ／ｒｅｖ程度の送り条件において早期欠損が発生するため、欠損確率が高くなった。一方、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．２０ｍｍを超えるサンプル２２では、欠損確率は低いものの、ホーニング面５１の加工時間や加工コストが大きくなり不経済であるうえに、切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５１に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。これらに対し、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されたサンプル１９〜２１では、切刃稜４１近傍の強度が確保されており、早期の切刃欠損が抑制され、欠損確率はきわめて小さくなった。
【００３３】
次に、表４に示す各種切削工具１を用いて断続旋削加工した実施例について説明する（ブレーカ壁面３１の傾斜角度θ２は３５°に固定した）。これら切削工具１により表面硬度がロックウェル硬度で５８〜６０ＨＲＣの浸炭焼入れ鋼の外周を断続旋削加工した。本実施例では、送り、切込みは一定とし、被削材への切刃稜４１の食い付きと離脱をきわめて短い周期で繰り返す断続旋削加工を行った。切削条件は、切削速度が１２０ｍ／ｍｉｎ、切込みが０．２ｍｍ、送りが０．１ｍｍ／ｒｅｖである。各サンプルについて１０個のデータを収集した。表４中の欠損確率は切削時間２０分における欠損発生率を示している。
【００３４】
【表４】
【００３５】
表４において、面取り状ホーニング面５０が付されたサンプル３及び６〜１２においては、既述した連続旋削加工にくらべ、総じて早期の切刃欠損の発生確率が増加したため欠損確率は高くなった。なお、ホーニング面５０の幅Ｌ３が０．０５ｍｍ以上、且つホーニング面５０の傾斜角度θ３が１５°〜４０°の範囲にあるサンプル３、７、８、１０、１１（本発明）は、ホーニング面５０の幅Ｌ３及びホーニング面５０の傾斜角度θ３が本発明に満たないサンプル６及び９（比較例）にくらべ早期の切刃欠損がきわめて少なく欠損確率が低かった。ホーニング面５０の傾斜角度θ３が４０°を超えるサンプル１２（比較例）は、連続旋削加工と同様に切れ味が悪くなり切削抵抗が増大するため切削中にびびりが発生するとともに、ホーニング面５０に切屑の凝着が生じ被削材の加工面の表面粗さが悪化した。一方、曲面からなるホーニング面５１を付されたサンプル１８〜２２においては、欠損確率は連続旋削加工と変わらない結果となった。すなわち、ホーニング面５１の断面円弧の曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲にあるサンプル１９〜２１（本発明）は、前記曲率半径Ｒ３が０．０１ｍｍ未満であるサンプル１８（比較例）にくらべ、切刃稜４１近傍の強度が確保されており、早期の切刃欠損が抑制され、欠損確率はきわめて小さくなった。以上の結果から平坦な傾斜面からなるホーニング面５０が付されたサンプル３及び６〜１２においては、ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部がシャープエッジとなるため断続切削による繰り返し衝撃に耐えられず初期欠損するものと考えられる。そこで、サンプル３において、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部に、これらホーニング面５０及び逃げ面４３の双方に滑らかにつながる微小曲面６０を該交差稜線部に沿って形成した切削工具１を用いて、同様の断続旋削加工を行った。微小曲面６０の曲率半径ｒ３ならびに欠損確率を表５に示す。
【００３６】
【表５】
【００３７】
微小曲面６０の断面円弧の曲率半径ｒ３が０．００５mm未満であるサンプル３Ａでは、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部の初期欠損が抑制できなかったことから、微小曲面６０のないサンプル３（表４に示す）と欠損確率は差がなかった。また、前記曲率半径ｒ３が０．０５０ｍｍを超えるサンプル７Ｆでは、初期欠損は抑えられたものの切れ味が低下するため、微小曲面６０及び被削材の加工面に切屑の凝着が発生し前記加工面の表面粗さが悪化してしまった。これらに対して、微小曲面６０の断面円弧の曲率半径ｒ３が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲にあるサンプル３Ｂ〜３Ｅでは、面取り状ホーニング面５０と逃げ面４３との交差稜線部の強度が確保されるため初期欠損がまったく見られず欠損確率は０％となった。しかも、切れ味が低下することがないので、被削材の加工面の表面粗さは良好であった。
【００３８】
図４に示す切削工具１は、正方形板状を呈する工具本体１０の上面１１の対角コーナ部に、立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体からなる切刃部４０を備えた切刃部材２０をろう付けにより固着したものである。そして、先の実施形態と同様に、切刃稜４１の内側には、すくい面４２の表面から上方且つ内方に向かって延びるブレーカ壁面３１を有したチップブレーカ３０が形成されている。ブレーカ壁面３１は、コーナ部Ｃからそれぞれ延びる一対の直線状の切刃稜４１と平行に延びており、且つ、切刃部材２０にとどまらず工具本体１０に貫通し隣接コーナ部まで達している。さらに、チップブレーカ３０を切刃稜４１に直交する平面で切断した断面形状は各位置でほぼ等しくなっている。
【００３９】
このような構成を有する切削工具１によれば、切刃稜４１の各位置におけるチップブレーカ３０の断面形状が一定であるため、切屑処理性におよぼす切込みの影響を排除でき、仕上げ加工から粗加工まで広範な切込み条件あるいは切込みが変動するような加工において優れた切屑処理性が実現される。しかも、全周にわたって形成されたチップブレーカ３０は、同一断面形状のブレーカ壁面３１を工具本体１０の稜辺に平行な方向に研ぎ抜くようにして加工することによって製作されるため、研削砥石を用いた一般的な研削加工によって容易に製作することができる。切刃部材２０を工具本体１０の正方形を呈する上面１１の全てのコーナ部にろう付け固着しても、製作の容易性が変わらず切削工具１個あたりの使用回数が増加するためさらに経済性が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明を適用した切削工具の平面図及び側面図である。本発明を適用したスローアウェイチップの斜視図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図１に示す切削工具の要部を拡大した平面図及び側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。
【図４】本発明を適用した他の切削工具の斜視図である。
【図５】従来切削工具を説明する図であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ 切削工具
１０ 工具本体
１１ 上面
２０ 切刃部材
３０ チップブレーカ
３１ ブレーカ壁面
４０ 切刃部
４１ 切刃稜
４２ すくい面
４３ 逃げ面
５０、５１ ホーニング面
６０ 微小曲面
θ１ すくい面と上面がなす角度
θ２ ブレーカ壁面と上面がなす角度
θ３ ホーニング面と上面がなす角度
Ｌ３ ホーニング面の切刃に直交する方向の幅
Ｒ３ 曲面からなるホーニング面の断面円弧の曲率半径
ｒ３ 微小曲面の断面円弧の曲率半径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、
前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、
前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、
さらに、前記切刃稜には、平坦な傾斜面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面は、前記上面となす角度が１５°〜４０°の範囲に設定され、且つ前記上面に直交する方向からみて前記切刃稜に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、
前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、
前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、
さらに、前記切刃稜には、すくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面の断面円弧の曲率半径が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
前記ホーニング面を構成する平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部には、前記傾斜面及び前記逃げ面の双方に滑らかにつながる微小曲面が該稜線部に沿って形成され、前記微小曲面の断面円弧の曲率半径が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項４】
前記ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部には、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面からなる繋ぎ部が形成され、前記曲面の断面円弧の曲率半径が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定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】
前記超高圧焼結体が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体であ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１】
工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、
前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、
前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、
さらに、前記切刃稜には、平坦な傾斜面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面は、前記上面となす角度が１５°〜４０°の範囲に設定され、且つ前記上面に直交する方向からみて前記切刃稜に直交する方向の幅が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲となるように設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
工具本体の上面コーナ部に、すくい面と、逃げ面と、これらすくい面と逃げ面の交差稜線に形成された切刃稜と、からなる切刃部を有し、前記すくい面に続いて該すくい面の表面から隆起し、前記上面に交差するブレーカ壁面を備えたチップブレーカを有し、少なくとも前記切刃部が超高圧焼結体からなる切削工具において、
前記すくい面が前記切刃稜から内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が５°〜２５°の範囲に設定され、
前記ブレーカ壁面が内方に向かうにつれ上方に向かうように傾斜し、前記上面となす角度が２５°〜４５°の範囲に設定され、
さらに、前記切刃稜には、すくい面及び逃げ面の双方に滑らかに接続する曲面からなるホーニング面が該切刃稜に沿って形成され、前記ホーニング面の断面円弧の曲率半径が０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
前記ホーニング面を構成する平坦な傾斜面と逃げ面との交差稜線部には、前記傾斜面及び前記逃げ面の双方に滑らかにつながる微小曲面が該稜線部に沿って形成され、前記微小曲面の断面円弧の曲率半径が０．００５ｍｍ〜０．０５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
【請求項４】
前記ブレーカ壁面と前記上面との交差稜線部には、これらブレーカ壁面及び上面の双方に滑らかに接続する曲面からなる繋ぎ部が形成され、前記曲面の断面円弧の曲率半径が０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲に設定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】
前記超高圧焼結体が立方晶窒化硼素を含有する多結晶焼結体であ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
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１９０６３３（Ｐ２００７−１９０６３３Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９７７９（Ｐ２００６−９７７９）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００２２１１４４）株式会社タンガロイ (185)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００２２１１４４）株式会社タンガロイ (185)
【Ｆターム（参考）】
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