JP2011206904A - Cutting edge replaceable cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回動防止を施した円形インサートが工具本体に着脱可能に取付けられた刃先交換式切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting edge exchangeable cutting tool in which a circular insert that is prevented from rotating is detachably attached to a tool body.
円形インサートを使用した刃先交換式工具は、円形インサートが切刃への切削負荷により回動するという課題があり、特許文献１、特許文献２には、回動を防止する技術が開示されている。
特許文献１は、円形インサート外周面である円錐形状面を工具本体の受け面に接触させて固定する手段と、円形インサートの底面側を多角形状に形成し、この多角形状を工具本体と当接させて回動防止する手段とを併用する技術を開示している。
特許文献２は、円形インサートを使用した刃先交換式工具において、回転防止工具ホルダーに関する技術を開示しており、回転防止ストッパは工具ホルダーに一時的に取付けられている。
特許文献３は、円形インサートの誤装着を防止する技術を開示している。円板状インサートは外周にニック溝と拘束面を有し、工具本体は受け面に取付け座壁面から突出してニック溝に収容される突起を形成する技術を開示している。The blade-tip-exchangeable tool using a circular insert has a problem that the circular insert rotates due to a cutting load on the cutting blade.
In
しかし、特許文献１、２、３の様な刃先交換式工具は、使用コーナ数を多くするために回動防止面数を多くすると、円形インサートの底面の面積が減少する。そのために円形インサートと工具本体の接触面積が減少して取付け状態が不安定となる。また、円形インサートの刃先強度の低下と、円錐形状面の接触する工具本体の受け面が、切削荷重によって、変形することに起因する取付け精度劣化が課題となる。
本発明の目的は、円形インサートの回動を防止すると共に、円形インサートの刃先強度を落とすことなく工具本体の受け面の精度劣化を回避し確実に精度良く取付けることのでき、長時間安定した切削性を得ることが出来る刃先交換式切削工具を提供することである。However, when the number of rotation prevention surfaces is increased in order to increase the number of corners used, the area of the bottom surface of the circular insert is reduced in the blade-exchangeable tools such as
The object of the present invention is to prevent rotation of the circular insert and to prevent the deterioration of the accuracy of the receiving surface of the tool body without lowering the strength of the cutting edge of the circular insert, so that it can be attached with high accuracy and stable cutting for a long time. It is to provide a cutting edge exchangeable cutting tool capable of obtaining the properties.
本発明の刃先交換式切削工具は、円形インサートが工具本体とねじ部材を介して着脱自在に装着された刃先交換式切削工具において、該円形インサートは、上面と、該上面と対向して該上面より小径の底面と、該上面と該底面をつなぐ円錐状に形成された外周面とを有する円板形状であり、該上面がすくい面、該外周面が逃げ面であり、該すくい面と該逃げ面によって切刃稜線が形成され、該円形インサートの該底面と平行な断面のうち、一部の断面が、上面方向より見て凹部の形状を含む断面であって、該凹部は回動防止面であり、該円形インサートの厚さをｈ１（ｍｍ）とし、該回動防止面の上端から該底面までの高さをｈ２（ｍｍ）としたとき、（１／２）ｈ１≦ｈ２≦（２／３）ｈ１であり、該回動防止面の下端から該底面までの高さをｈ３（ｍｍ）としたとき、（１／１０）ｈ１≦ｈ３≦（１／３）ｈ１であり、該円形インサートの該底面が該工具本体の着座面と接触し、該円形インサートの該回動防止面が該工具本体の回動防止部と接触していることを特徴とする。
上記のように構成することで、円形インサートの回動を防止すると共に、円形インサートの刃先強度を落とすことなく工具本体の受け面の精度劣化を回避し確実に精度良く取付けることができ、長時間安定した切削性を得ることが出来る刃先交換式切削工具を提供することができる。The cutting edge replaceable cutting tool of the present invention is a cutting edge replaceable cutting tool in which a circular insert is detachably mounted via a tool body and a screw member. The circular insert has an upper surface and the upper surface facing the upper surface. It has a disk shape having a bottom surface having a smaller diameter and a conical outer surface connecting the top surface and the bottom surface, the top surface is a rake surface, the outer peripheral surface is a flank surface, and the rake surface and the A cutting edge ridge is formed by the flank, and among the cross sections parallel to the bottom surface of the circular insert, a part of the cross section is a cross section including the shape of the concave portion when viewed from the top surface direction, and the concave portion is prevented from rotating. When the thickness of the circular insert is h1 (mm) and the height from the upper end of the rotation preventing surface to the bottom surface is h2 (mm), (1/2) h1 ≦ h2 ≦ ( 2/3) h1 and the height from the lower end of the rotation preventing surface to the bottom surface (1/10) h1 ≦ h3 ≦ (1/3) h1, and the bottom surface of the circular insert is in contact with the seating surface of the tool body, and the rotation of the circular insert is The movement preventing surface is in contact with the rotation preventing portion of the tool body.
By configuring as described above, the circular insert can be prevented from rotating, and the accuracy of the receiving surface of the tool body can be avoided without degrading the cutting edge strength of the circular insert. It is possible to provide a cutting edge-exchangeable cutting tool that can obtain stable cutting performance.
本発明の刃先交換式切削工具において、該円形インサートの該回動防止面の幅をＬ（ｍｍ）、該工具本体の該回転防止部の幅をＷ（ｍｍ）、該工具本体の着座面から該回動防止部上端までの高さをＴ１（ｍｍ）、該工具本体の着座面から該回動防止部下端までの高さをＴ２（ｍｍ）、該円形インサートの該回動防止面の傾斜角度をθ１（度）、該工具本体の該回動防止部の傾斜角度をθ２（度）、としたとき、（４／１０）ｈ１≦Ｔ１≦（６／１０）ｈ１、（３／１０）ｈ１≦Ｔ１−Ｔ２、（１／２０）ｈ１≦Ｔ２、（１／２）Ｌ≦Ｗ≦２Ｌ、（θ１−１）≦θ２≦（θ１＋１）、であることが好ましい。 In the cutting edge-exchangeable cutting tool of the present invention, the width of the rotation preventing surface of the circular insert is L (mm), the width of the rotation preventing portion of the tool body is W (mm), from the seating surface of the tool body The height to the upper end of the rotation prevention part is T1 (mm), the height from the seating surface of the tool body to the lower end of the rotation prevention part is T2 (mm), and the inclination of the rotation prevention surface of the circular insert is When the angle is θ1 (degrees) and the inclination angle of the rotation preventing portion of the tool body is θ2 (degrees), (4/10) h1 ≦ T1 ≦ (6/10) h1, (3/10) It is preferable that h1 ≦ T1-T2, (1/20) h1 ≦ T2, (1/2) L ≦ W ≦ 2L, and (θ1-1) ≦ θ2 ≦ (θ1 + 1).
本発明の刃先交換式切削工具において、該工具本体の硬度がＨＲＣ４４〜５０の合金工具鋼であることが好ましい。 In the cutting edge replaceable cutting tool of the present invention, the tool body is preferably an alloy tool steel having a hardness of HRC44-50.
本発明の刃先交換式切削工具において、該工具本体の該着座面と該回動防止部には硬質皮膜が被覆されていることが好ましい。該硬質皮膜は、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかであることが好ましい。 In the cutting edge-exchangeable cutting tool of the present invention, it is preferable that the seating surface and the rotation preventing portion of the tool body are coated with a hard film. The hard coating is any one of a nitride, a carbonitride, and an oxynitride containing one or more elements selected from the elements of Periodic Tables 4a, 5a, and 6a, Al, Si, and B It is preferable.
本発明によれば、円形インサートの回動を防止すると共に、円形インサートの刃先強度を落とすことなく工具本体の受け面の精度劣化を回避し確実に精度良く取付けることのできる刃先交換式切削工具を提供することができた。特に、インサートの内接円寸法が１２ｍｍ以下の比較的小径で、厚さが５ｍｍ以下の薄い円形インサートの回動防止に有効であり、高能率加工を達成することができた。 According to the present invention, there is provided a blade-tip-exchangeable cutting tool capable of preventing the rotation of the circular insert and avoiding the deterioration of the accuracy of the receiving surface of the tool body without deteriorating the blade tip strength of the circular insert and reliably attaching the blade insert. Could be provided. In particular, it was effective in preventing rotation of a thin circular insert having an inscribed circle dimension of 12 mm or less and a thickness of 5 mm or less, and high-efficiency machining could be achieved.
図１は、本発明に係る刃先交換式切削工具の一例について、概略の構成を示す図である。刃先交換式切削工具（１）は、工具本体（２）にインサート（３）を止めねじ（１０）によって、固定する構成である。工具本体（２）には、円形のインサート（３）を着脱可能に取付けるためのインサート固定部（１１）が形成される。
図２は、図１に示すインサート（３）の側面図である。図３は、図１に示すインサート（３）の底面図を示している。インサート（３）には、円板形状で中央部に工具本体へ固定するための止めねじ（１０）を挿入する取付け孔（９）が設けられている。また、工具本体（２）に装着した際にすくい面となる円形インサート上面（４）と、上面（４）と対向する底面（５）は、上面（４）よりも小径の円形を有し、上面（４）と底面（５）をつなぐ円錐状の外周面（７）は工具本体（２）に固定するための第１の固定面となる。上面（４）と外周面（７）の交わる稜線部は切刃（６）であり、外周面（７）には凹状の回動防止面（８）が形成されている。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a cutting edge-exchangeable cutting tool according to the present invention. The blade-exchangeable cutting tool (1) is configured to fix the insert (3) to the tool body (2) with a set screw (10). The tool body (2) is formed with an insert fixing portion (11) for detachably attaching the circular insert (3).
FIG. 2 is a side view of the insert (3) shown in FIG. FIG. 3 shows a bottom view of the insert (3) shown in FIG. The insert (3) has a disk shape and is provided with a mounting hole (9) for inserting a set screw (10) for fixing to the tool body at the center. Moreover, the circular insert upper surface (4) which becomes a rake face when mounted on the tool body (2), and the bottom surface (5) opposite to the upper surface (4) have a smaller diameter than the upper surface (4), The conical outer peripheral surface (7) connecting the upper surface (4) and the bottom surface (5) serves as a first fixing surface for fixing to the tool body (2). A ridge line portion where the upper surface (4) and the outer peripheral surface (7) intersect is a cutting edge (6), and a concave rotation preventing surface (8) is formed on the outer peripheral surface (7).
図４から図７には、図２に示したＡ、Ｂ、Ｃの位置における底面（５）と平行な断面図を示す。図４と図７は、外周に凹部等の無い円形状であるが、第１の例として、図２のＢ位置の断面図を示す図５は、外周の複数個所に円形状に対して凹部を有する形状を呈している。図５では６箇所の凹部を有する。また、第２の例として、図２のＢ位置の断面図における他の形態を示す図６では、回動防止面は凹部形状を有している。この形状であれば、回動防止部を円盤形状とする組み合せで当接させる場合には、両者の接触面積を大きくすることが可能となり、優れた回動防止効果を得ることができる。このように、本発明に係るインサートは、円錐状の外周面に少なくとも１つの凹部を有するものであるために、外周面領域における底面と平行な断面のうち、必ず一部の断面は、上面方向より見て凹部形状を含むような断面形状を有している。また、本発明においては、例えば、図５、図６のように、凹部形状を含む断面において回動防止面を構成する凹部形状が互いに交わることなく、かつ円錐状の外周面を構成する円弧状部分を介して隣り合うように形成される。そのため、インサートを取付けるための第１の固定面である外周面が、上面から底面に至るまで連続している部分が必ず存在するため、強固な取付けができる。ここで、ｈ１値（ｍｍ）は、円形インサート（３）の厚さを、ｈ２値（ｍｍ）は、インサート（３）の回動防止面（８）の上端から底面（５）までの高さを、ｈ３値（ｍｍ）は、インサート（３）の回動防止面（８）の下端から底面（５）までの高さを夫々示す。また、θ１値は円形インサート（３）の回動防止面（８）の傾斜角度であり、インサート（３）の上面（４）と垂直な線分と回動防止面（８）とのなす傾斜角度であると定義する。θ３値は外周面の傾斜角度であり、インサートの上面（４）と垂直な線分と外周面（７）とのなす傾斜角度であると定義する。 4 to 7 are sectional views parallel to the bottom surface (5) at the positions A, B, and C shown in FIG. 4 and 7 are circular shapes having no recesses or the like on the outer periphery. As a first example, FIG. 5 showing a cross-sectional view of position B in FIG. It has a shape with In FIG. 5, it has six recessed parts. As a second example, in FIG. 6 showing another form in the cross-sectional view at the position B in FIG. 2, the rotation preventing surface has a concave shape. If it is this shape, when it makes it contact | abut with the combination which makes a rotation prevention part disk shape, it becomes possible to enlarge both contact area and can acquire the outstanding rotation prevention effect. As described above, since the insert according to the present invention has at least one concave portion on the conical outer peripheral surface, a part of the cross section parallel to the bottom surface in the outer peripheral surface region is always in the upper surface direction. It has a cross-sectional shape including a concave shape when viewed from the top. Further, in the present invention, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, in the cross section including the concave shape, the concave shape constituting the rotation preventing surface does not intersect with each other and the circular arc shape constituting the conical outer peripheral surface is formed. It forms so that it may adjoin through a part. For this reason, there is always a portion where the outer peripheral surface, which is the first fixed surface for mounting the insert, extends from the top surface to the bottom surface, so that it can be firmly mounted. Here, the h1 value (mm) is the thickness of the circular insert (3), and the h2 value (mm) is the height from the upper end to the bottom surface (5) of the rotation preventing surface (8) of the insert (3). H3 value (mm) indicates the height from the lower end of the rotation prevention surface (8) of the insert (3) to the bottom surface (5), respectively. The θ1 value is the inclination angle of the rotation preventing surface (8) of the circular insert (3), and the inclination formed by the line segment perpendicular to the upper surface (4) of the insert (3) and the rotation preventing surface (8). It is defined as an angle. The θ3 value is an inclination angle of the outer peripheral surface and is defined as an inclination angle formed by a line segment perpendicular to the upper surface (4) of the insert and the outer peripheral surface (7).
本発明は図２に示すように、インサート（３）の厚さをｈ１とし、回動防止面（８）である凹部形状の上端から底面（５）までの高さをｈ２としたとき、回動防止部の上端は（１／２）ｈ１≦ｈ２≦（２／３）ｈ１の位置に設ける。ｈ２≦（２／３）ｈ１と構成することにより、インサート上面４から凹部に至るまでの外周面厚さを（１／３）ｈ１以上確保でき、刃先強度を維持することができる。また、（１／２）ｈ１≦ｈ２と構成することにより、回動防止面の高さを確保でき、十分な回動防止効果を得ることができる。一方、凹部の下端から底面までの高さをｈ３としたとき、回動防止部の下端は（１／１０）ｈ１≦ｈ３≦（１／３）ｈ１に設ける。（１／１０）ｈ１≦ｈ３と構成することで、ｈ３値はインサート底面（５）から（１／１０）ｈ１以上の外周面厚さが確保でき、インサートの第２の固定面である円形状の底面（５）の強度と固定面積を維持、確保することができる。また、ｈ３≦（１／３）ｈ１と構成することで、回動防止面の着座面から下端までの高さを制限し、回動防止面の減少を抑制している。
本発明の回転防止面（８）は、ｈ３値が底面（５）より（１／１０）ｈ１以上の高さ、ｈ２値が（２／３）ｈ１以下の高さの範囲内に設けることが必要である。更に、回動防止面（８）は、ｈ３値が底面（５）より（１／１０）ｈ１以上の高さ、ｈ２値が（２／３）ｈ１以下の高さの範囲内に設けられていても、回動防止面（８）の円周方向の幅Ｌは、厚さ方向の長さに従って変化する。よって、回転防止面（８）は、回動防止効果が得られるＬ値を確保できる範囲に適宜設けなければならない。また、外周面の傾斜角度をθ３（度）、回動防止面の傾斜角度をθ１（度）としたとき、ｈ３値を、インサート底面から（１／１０）ｈ１以上として、外周面厚さを確保するためには０＜θ１＜θ３の範囲内で設けることがこのましい。In the present invention, as shown in FIG. 2, when the thickness of the insert (3) is h1, and the height from the upper end of the concave shape which is the rotation preventing surface (8) to the bottom surface (5) is h2, The upper end of the movement preventing portion is provided at a position of (1/2) h1 ≦ h2 ≦ (2/3) h1. By configuring h2 ≦ (2/3) h1, the outer peripheral surface thickness from the insert upper surface 4 to the recess can be secured to (1/3) h1 or more, and the blade edge strength can be maintained. In addition, by configuring (1/2) h1 ≦ h2, the height of the rotation preventing surface can be secured, and a sufficient rotation preventing effect can be obtained. On the other hand, when the height from the lower end of the concave portion to the bottom surface is h3, the lower end of the rotation preventing portion is provided at (1/10) h1 ≦ h3 ≦ (1/3) h1. By configuring (1/10) h1 ≦ h3, the h3 value can ensure the outer peripheral surface thickness of (1/10) h1 or more from the insert bottom surface (5), and is a circular shape that is the second fixed surface of the insert. The strength and fixed area of the bottom surface (5) can be maintained and secured. Further, by configuring h3 ≦ (1/3) h1, the height from the seating surface to the lower end of the rotation preventing surface is limited, and the decrease in the rotation preventing surface is suppressed.
The anti-rotation surface (8) of the present invention is provided within a range where the h3 value is higher than the bottom surface (5) by (1/10) h1 or higher and the h2 value is (2/3) h1 or lower. is necessary. Further, the rotation preventing surface (8) is provided within a range in which the h3 value is higher than the bottom surface (5) by (1/10) h1 or higher and the h2 value is (2/3) h1 or lower. Even so, the circumferential width L of the anti-rotation surface (8) varies according to the length in the thickness direction. Therefore, the anti-rotation surface (8) must be provided as appropriate within a range in which an L value that can provide an anti-rotation effect can be secured. Further, when the inclination angle of the outer peripheral surface is θ3 (degrees) and the inclination angle of the rotation preventing surface is θ1 (degrees), the h3 value is set to (1/10) h1 or more from the bottom surface of the insert, and the outer peripheral surface thickness is set. In order to ensure, it is preferable to provide within the range of 0 <θ1 <θ3.
図８は、本発明に係る工具本体の着座面を上面から見た図を示す。インサート固定部（１１）には、インサートの外周面（７）受ける受け面（１２）と、インサートの底面（５）を受ける着座面（１３）が設けられ、止めねじ（１０）を挿入するための止めねじ挿入孔（１４）が形成されると共に、２箇所の受け面（１２）の略中央部に円形のインサートの回動を防止する回動防止部（１５）が設けられている。この、回動防止部（１５）はインサート受け面（１２）の拘束面に対して工具本体（２）の外周方向に突出して位置している。回動防止部（１５）の幅をＷと示す。 FIG. 8 shows a top view of the seating surface of the tool body according to the present invention. The insert fixing portion (11) is provided with a receiving surface (12) for receiving the outer peripheral surface (7) of the insert, and a seating surface (13) for receiving the bottom surface (5) of the insert, for inserting a set screw (10). A set screw insertion hole (14) is formed, and a rotation prevention portion (15) for preventing the rotation of the circular insert is provided at the substantially central portion of the two receiving surfaces (12). The rotation preventing portion (15) is positioned so as to protrude in the outer peripheral direction of the tool body (2) with respect to the restraining surface of the insert receiving surface (12). The width of the rotation preventing part (15) is denoted by W.
図９は、図８のＡ−Ａ断面を示す。工具本体（２）の着座面（１３）から回動防止部（１５）の上端までの高さをＴ１（ｍｍ）、着座面（１３）から回動防止部（１５）の下端までの高さをＴ２（ｍｍ）、回転防止部（１５）の傾斜角度をθ２（度）を示す。θ２値は工具本体の回動防止部の傾斜角度であり、着座面（１３）と垂直な線分と回動防止部（１５）とのなす傾斜角度であると定義する。 FIG. 9 shows an AA cross section of FIG. The height from the seating surface (13) of the tool body (2) to the upper end of the rotation preventing portion (15) is T1 (mm), and the height from the seating surface (13) to the lower end of the rotation preventing portion (15). Is T2 (mm), and the inclination angle of the rotation preventing portion (15) is θ2 (degrees). The θ2 value is an inclination angle of the rotation preventing portion of the tool body, and is defined as an inclination angle formed by a line segment perpendicular to the seating surface (13) and the rotation preventing portion (15).
工具本体（２）の着座面（１３）から回動防止部（１５）の上端までの高さＴ１と、着座面（１３）から回動防止部（１５）の下端までの高さＴ２は夫々、（４／１０）ｈ１≦Ｔ１≦（６／１０）ｈ１、（３／１０）ｈ１≦Ｔ１−Ｔ２、（１／２０）ｈ１≦Ｔ２、の範囲内に設ける。この理由は、Ｔ１値が（６／１０）ｈ１を超えて大きいと、インサート回動防止面（８）の上端よりも回動防止部（１５）の上端が高い位置になり、回動防止面（８）に回動防止部（１５）が接触しなくなるため回動防止効果が得られなくなるためである。一方、Ｔ１値が（４／１０）ｈ１未満では、回転防止部（１５）が切削加工時の衝撃に耐えられる十分な強度を得ることが出来ないためである。また、Ｔ１−Ｔ２が（３／１０）ｈ１未満では、回転防止部（１５）が切削加工時の衝撃に耐えられる十分な強度を得ることが出来ない。Ｔ２が（１／２０）ｈ１未満では、インサート（３）を工具本体（２）に装着する際に、取付け誤差が生じてしまい精度劣化をおこしてしまう。
回動防止部（１５）の幅Ｗは、（１／２）Ｌ≦Ｗ≦２Ｌ、の範囲で設ける。この理由は、Ｗ値が２Ｌを超えて大きいと、回動防止部（１５）が大きくなり、インサート側面（７）と工具本体（２）の受け面（１２）の接触面積が減少してしまうため、インサートの固定が不十分となり取付け精度が悪くなる。また、切削加工時においても、インサートにかかる切削抵抗を工具本体（２）で十分に受けることが出来なくなり、インサートの欠損を引き起こす。一方、Ｗ値が（１／２）Ｌ未満では、回転防止部（１５）が切削加工時の衝撃に耐えられる十分な強度を得ることが出来ない。
回転防止部（１５）の傾斜角度θ２は、（θ１−１）≦θ２≦（θ１＋１）、の範囲で設ける。この理由は、θ１値とθ２値との角度差の絶対値が１を超えてしまうと、インサート回動防止面（８）と工具本体（２）の回動防止部（１５）との間に隙間が生じ、十分な回動防止効果を得られないからである。従って、（θ１−１）≦θ２≦（θ１＋１）、となることが好ましい。A height T1 from the seating surface (13) of the tool main body (2) to the upper end of the rotation preventing portion (15) and a height T2 from the seating surface (13) to the lower end of the rotation preventing portion (15) are respectively provided. (4/10) h1 ≦ T1 ≦ (6/10) h1, (3/10) h1 ≦ T1-T2, and (1/20) h1 ≦ T2. The reason for this is that if the T1 value is larger than (6/10) h1, the upper end of the rotation prevention portion (15) is higher than the upper end of the insert rotation prevention surface (8), and the rotation prevention surface. This is because the anti-rotation effect cannot be obtained because the anti-rotation portion (15) does not come into contact with (8). On the other hand, when the T1 value is less than (4/10) h1, the rotation preventing portion (15) cannot obtain sufficient strength to withstand the impact during cutting. If T1-T2 is less than (3/10) h1, the anti-rotation part (15) cannot obtain sufficient strength to withstand the impact during cutting. If T2 is less than (1/20) h1, when the insert (3) is attached to the tool body (2), an attachment error occurs and accuracy deteriorates.
The width W of the rotation preventing portion (15) is provided in the range of (1/2) L ≦ W ≦ 2L. The reason for this is that if the W value exceeds 2L, the rotation preventing portion (15) becomes large, and the contact area between the insert side surface (7) and the receiving surface (12) of the tool body (2) decreases. Therefore, the fixing of the insert is insufficient and the mounting accuracy is deteriorated. Further, even during the cutting process, the cutting force applied to the insert cannot be sufficiently received by the tool body (2), and the insert is lost. On the other hand, if the W value is less than (1/2) L, the anti-rotation part (15) cannot obtain sufficient strength to withstand the impact during cutting.
The inclination angle θ2 of the rotation preventing portion (15) is provided in the range of (θ1-1) ≦ θ2 ≦ (θ1 + 1). The reason for this is that if the absolute value of the angle difference between the θ1 value and the θ2 value exceeds 1, the gap between the insert rotation preventing surface (8) and the rotation preventing portion (15) of the tool body (2) is between. This is because a gap is generated and a sufficient rotation preventing effect cannot be obtained. Therefore, it is preferable that (θ1-1) ≦ θ2 ≦ (θ1 + 1).
図１０は、本発明に係る工具本体（２）にインサートが装着された状態を上面から見た図を示す。工具本体（２）に設けた回動防止部（１５）と回動防止面（８）はインサート（３）を工具本体（２）に固定することによって接触し、インサートの回動を確実に防止することができる。
図１１は、図１０のＢ−Ｂ断面を示す。本発明の実施形態における刃先交換式切削工具（１）であり、工具本体（２）へ組み込んだ回動防止部（１５）と回動防止面（８）が接触している様子を示す図である。工具本体（２）に設けた回動防止部（１５）とインサート（３）の回動防止面（８）は、インサート（３）を工具本体（２）に固定することによって接触し、インサート（３）の回動を確実に防止することができる。FIG. 10 shows a top view of the state in which the insert is mounted on the tool body (2) according to the present invention. The anti-rotation part (15) and anti-rotation surface (8) provided on the tool body (2) are brought into contact with each other by fixing the insert (3) to the tool body (2), thereby reliably preventing the rotation of the insert. can do.
FIG. 11 shows a BB cross section of FIG. It is a blade-tip-exchange-type cutting tool (1) in embodiment of this invention, and is a figure which shows a mode that the rotation prevention part (15) and rotation prevention surface (8) incorporated in the tool main body (2) are contacting. is there. The anti-rotation part (15) provided on the tool body (2) and the anti-rotation surface (8) of the insert (3) are brought into contact with each other by fixing the insert (3) to the tool body (2). The rotation of 3) can be reliably prevented.
また、円錐状の外周面は、凹部が存在しているにもかかわらず、上面側から底面側に至るまで連続して存在しているため、インサートを強固に固定することができる。このように本発明の刃先交換式切削工具は、インサート底面からの外周面厚さが確保でき、インサートの第２の固定面である円形状底面の強度と固定面積を維持できるとともに、インサート上面から凹部に至るまでの外周面厚さも十分確保できる。本発明に係る円形インサートは、サイズを小さくした場合においても刃先強度の低下が少なく、また回動防止面（８）を有すると共に円錐形状の外周面を上面側だけでなく底面側へも形成できるので、工具本体の円形インサート固定部である受け面の摩滅や変形を軽減でき工具本体の耐久性が向上する。その結果、円形インサートを繰り返し精度良く取付けることができる。更に、本発明に係る円形インサートと工具本体との組み合せにより、円形インサートの回動を防止できる信頼性の高い刃先交換式切削工具が提供できる。その結果、高能率加工を達成することができる。 Moreover, since the conical outer peripheral surface is continuously present from the upper surface side to the bottom surface side despite the presence of the recess, the insert can be firmly fixed. As described above, the cutting edge-exchangeable cutting tool of the present invention can secure the outer peripheral surface thickness from the bottom surface of the insert, can maintain the strength and fixed area of the circular bottom surface that is the second fixed surface of the insert, and from the top surface of the insert. A sufficient thickness of the outer peripheral surface up to the recess can be secured. The circular insert according to the present invention has little reduction in the strength of the cutting edge even when the size is reduced, has a rotation prevention surface (8), and can form a conical outer peripheral surface not only on the top surface side but also on the bottom surface side. Therefore, wear and deformation of the receiving surface which is the circular insert fixing portion of the tool body can be reduced, and the durability of the tool body is improved. As a result, it is possible to repeatedly attach the circular insert with high accuracy. Furthermore, the combination of the circular insert and the tool body according to the present invention can provide a highly reliable cutting edge exchangeable cutting tool that can prevent the circular insert from rotating. As a result, highly efficient machining can be achieved.
本発明の刃先交換式切削工具（１）において、工具本体（２）の硬度がＨＲＣ４４〜５０の合金工具鋼であることが、好ましい。この理由は、工具本体（２）の硬度がＨＲＣ４４未満だと切削加工時の切削力の影響により、回動防止部（１５）が塑性変形してしまい、工具本体（２）とインサート（３）の間に隙間が生じ、十分な回動防止効果が得られないからである。また、工具本体（２）の硬度がＨＲＣ５０を超えて大きいと、靭性が低下してしまい、切削時の衝撃力により破損してしまうためである。また、本発明の刃先交換式工具を加工する時に使用する工具の損傷が早くなってしまい、加工コストの増加が見込まれる。 In the cutting edge-exchangeable cutting tool (1) of the present invention, the tool body (2) is preferably an alloy tool steel having a hardness of HRC44-50. The reason for this is that if the hardness of the tool body (2) is less than HRC44, the anti-rotation part (15) is plastically deformed due to the influence of the cutting force during cutting, and the tool body (2) and the insert (3) This is because a sufficient gap prevention effect cannot be obtained. Moreover, if the hardness of the tool body (2) is greater than HRC50, the toughness is reduced and the tool body (2) is damaged by an impact force during cutting. Moreover, damage to the tool used when processing the cutting edge-replaceable tool of the present invention is accelerated, and the processing cost is expected to increase.
本発明の刃先交換式切削工具（１）において、工具本体（２）の着座面（１３）と回動防止部（１５）には硬質皮膜が被覆されていることが好ましい。硬質皮膜は周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかであることが好ましい。硬質皮膜を被覆する理由は、インサートが工具本体に繰り返し着脱することで生じる接触部の摩耗、摩滅を抑制することができ、工具本体の受け面の精度劣化を回避し、確実に精度良く取付けることができるからである。 In the cutting edge-exchangeable cutting tool (1) of the present invention, it is preferable that the seating surface (13) and the rotation preventing portion (15) of the tool body (2) are coated with a hard film. The hard film may be any one of nitride, carbonitride, and oxynitride containing one or more elements selected from the elements of Group 4a, 5a, and 6a of the periodic table, Al, Si, and B preferable. The reason for coating the hard coating is that it can suppress the wear and wear of the contact part that occurs when the insert is repeatedly attached to and detached from the tool body, avoiding deterioration of the accuracy of the receiving surface of the tool body, and ensuring that it is mounted with high accuracy. Because you can.
以下、本発明の刃先交換式切削工具を下記の実施例により詳細に説明するが、それにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, although the cutting edge exchange type cutting tool of the present invention will be described in detail with reference to the following examples, the present invention is not limited thereby.
工具本体は、刃先径が５０ｍｍ、インロー部の穴径が２２．２２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、３枚刃を有するボア形状である。この工具本体の回動防止部は、インサートの内接円寸法が１２ｍｍのとき、回転防止部の幅Ｗが３．０ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。インサートの内接円寸法が１０ｍｍのとき、回転防止部の幅Ｗが２．５ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．４ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。インサートの内接円寸法が８ｍｍのとき、回転防止部の幅Ｗが２．０ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が１．５ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．３ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。
工具本体の基材は、ＳＫＤ６１相当の合金工具鋼を用いて旋盤加工により外観形状を整えて表面硬度ＨＲＣ４４から４６に調質した後、アーバとの取付け面およびインロー部を研磨加工により仕上げた。また、工具本体のインサート固定部である着座面や回動防止部は、マシニングセンターにてフライス加工により形成した。The tool body has a bore shape having a cutting edge diameter of 50 mm, a hole diameter of the inlay portion of 22.225 mm, a length of 50 mm, and a three-blade. When the inscribed circle dimension of the insert is 12 mm, the rotation preventing portion of the tool body has a width W of 3.0 mm, and the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing portion is 2.8 mm. The height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing part is 0.5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing part is 1 degree. When the inscribed circle dimension of the insert is 10 mm, the width W of the anti-rotation part is 2.5 mm, the height from the seating surface to the upper end of the anti-rotation part is T1 of 2.4 mm, from the seating surface to the lower end of the anti-rotation part The height T2 is 0.5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. When the inscribed circle dimension of the insert is 8 mm, the width W of the anti-rotation part is 2.0 mm, the height from the seating surface to the upper end of the anti-rotation part T1 is 1.5 mm, from the seating surface to the lower end of the anti-rotation part The height T2 is 0.3 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree.
The base material of the tool body was made by lathe machining using an alloy tool steel equivalent to SKD61 and tempered to a surface hardness of HRC44 to 46, and then the mounting surface with the arbor and the inlay portion were finished by polishing. Moreover, the seating surface and rotation prevention part which are the insert fixing | fixed part of a tool main body were formed by milling in the machining center.
本発明例１の円形インサートは超硬合金製であり、内接円寸法が１２ｍｍ、厚さ寸法ｈ１が４．７６ｍｍ、インサート外周面の傾斜角度θ３を１５度に設定した。また、回動防止面は回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を３ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．５ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを４ｍｍとし、インサート回動防止面の傾斜角度θ１を１度とし、外周面の周面方向に４面設けた。円形インサートを、止めねじを用いて工具本体に固定した。本発明例２は、回動防止面数を６面とした。
本発明例３は内接円寸法が１０ｍｍであり、厚さ寸法ｈ１が４ｍｍ、インサート外周面の傾斜角度θ３を１５度に設定した。また、回動防止面は回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を２．５ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．３５ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを３．３ｍｍとし、インサート回動防止面の傾斜角度θ１を１度とし、外周面の周面方向に４面設けた。本発明例４は、回動防止面数を６面とした。
本発明例５は内接円寸法が８ｍｍであり、厚さ寸法ｈ１が２．５ｍｍ、インサート外周面の傾斜角度θ３を１５度に設定した。また、回動防止面は回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を１．７ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．０３ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを２．７ｍｍとし、インサート回動防止面の傾斜角度θ１を１度とし、外周面の周面方向に４面設けた。本発明例６は、回動防止面数を６面とした。本発明例１から６の円形インサートの底面はいずれも円形であった。The circular insert of Example 1 of the present invention was made of cemented carbide, the inscribed circle dimension was 12 mm, the thickness dimension h1 was 4.76 mm, and the inclination angle θ3 of the insert outer peripheral surface was set to 15 degrees. The anti-rotation surface has a height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 3 mm, and a height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 0.5 mm. The circumferential width L was 4 mm, the inclination angle θ1 of the insert rotation preventing surface was 1 degree, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer peripheral surface. The circular insert was secured to the tool body using a set screw. In Invention Example 2, the number of rotation prevention surfaces is six.
In Invention Example 3, the inscribed circle dimension was 10 mm, the thickness dimension h1 was 4 mm, and the inclination angle θ3 of the insert outer peripheral surface was set to 15 degrees. The anti-rotation surface has a height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom of the insert of 2.5 mm, and a height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom of the insert of 0.35 mm. The circumferential width L was 3.3 mm, and the inclination angle θ1 of the insert rotation preventing surface was 1 degree, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer peripheral surface. In Invention Example 4, the number of rotation prevention surfaces is six.
In Invention Example 5, the inscribed circle dimension was 8 mm, the thickness dimension h1 was 2.5 mm, and the inclination angle θ3 of the insert outer peripheral surface was set to 15 degrees. The anti-rotation surface has a height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 1.7 mm and a height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 0.03 mm. The circumferential width L was 2.7 mm, the inclination angle θ1 of the insert rotation preventing surface was 1 degree, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer peripheral surface. In Invention Example 6, the number of rotation prevention surfaces is six. The bottom surfaces of the circular inserts of Invention Examples 1 to 6 were all circular.
比較例７は、円形インサートの回動防止面を回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を４ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．５ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを４．０ｍｍとし、インサート回動防止面の傾斜角度θ１を１度とし、外周面の周面方向に４面設けた。
比較例８は、円形インサートの回動防止面を回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を４．４ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．５ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを４．０ｍｍとし、インサート回動防止面の傾斜角度θ１を１度とし、外周面の周面方向に４面設けた。即ち、比較例７と比較例８の回動防止面の上端が、インサートの上面に接近した状態になった。表１、表２には、本発明例１から６、比較例７、８のインサートの形状と工具本体の硬度と形状を示した。In Comparative Example 7, the height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert is 4 mm, and the height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert is 0.5 mm. The circumferential width L of the rotation preventing surface was 4.0 mm, the inclination angle θ1 of the insert rotation preventing surface was 1 degree, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer peripheral surface.
In Comparative Example 8, the height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert is 4.4 mm, and the height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert is 0.5 mm. The width L in the circumferential direction of the rotation preventing surface was 4.0 mm, the inclination angle θ1 of the insert rotation preventing surface was 1 degree, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer peripheral surface. That is, the upper end of the rotation preventing surface of Comparative Example 7 and Comparative Example 8 was in a state of approaching the upper surface of the insert. Tables 1 and 2 show the shapes of the inserts of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 7 and 8, and the hardness and shape of the tool body.
従来例９から１４は、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０ｍｍとした。回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２は、従来例９と従来例１０では３ｍｍ、従来例１１と従来例１２では２．５ｍｍ、従来例１３と従来例１４では１．７ｍｍとした。回動防止面の円周方向の幅Ｌは、従来例９と従来例１０では４ｍｍ、従来例１１と従来例１２では３．３ｍ、従来例１３と従来例１４では２．７ｍｍとした。インサート外周面の回動防止面の数は、従来例１０と従来例１２と従来例１４では４面、従来例９と従来例１１と従来例１３は６面設けた。即ち、従来例９から１４の回動防止面の下端は、インサートの底面にまで達した。従って、従来例９から１４のインサートの底面は、いずれも円形とはならず、接触面積が減少した。このことは、後述のとおり、円形インサートの底面の面積を示す表１中のＰ値と、多角形状のインサートにおいて、底面の面積を示す表３中のＱ値との比較から明らかである。表３、表４には、従来例９から１４のインサートの形状と工具本体の硬度と形状を示した。 In the conventional examples 9 to 14, the height h3 from the lower end of the rotation preventing surface to the bottom surface of the insert was set to 0 mm. The height h2 from the upper end of the rotation preventing surface to the bottom surface of the insert is 3 mm in Conventional Example 9 and Conventional Example 10, 2.5 mm in Conventional Example 11 and Conventional Example 12, and 1.7 mm in Conventional Example 13 and Conventional Example 14. did. The width L in the circumferential direction of the rotation preventing surface was 4 mm in Conventional Example 9 and Conventional Example 10, 3.3 m in Conventional Example 11 and Conventional Example 12, and 2.7 mm in Conventional Example 13 and Conventional Example 14. The number of rotation prevention surfaces on the outer peripheral surface of the insert is four in Conventional Example 10, Conventional Example 12 and Conventional Example 14, and six in Conventional Example 9, Conventional Example 11 and Conventional Example 13. That is, the lower end of the rotation preventing surface of Conventional Examples 9 to 14 reached the bottom surface of the insert. Therefore, none of the bottom surfaces of the inserts of the conventional examples 9 to 14 was circular, and the contact area was reduced. As will be described later, this is apparent from a comparison between the P value in Table 1 indicating the area of the bottom surface of the circular insert and the Q value in Table 3 indicating the area of the bottom surface of the polygonal insert. Tables 3 and 4 show the shapes of the inserts and the hardness and shape of the tool bodies of the conventional examples 9 to 14.
表１に、本発明例１から６、比較例７、８のインサートの内接円寸法、インサート厚さｈ１、回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３、インサートの回動防止面の傾斜角度θ１、逃げ角外周面の傾斜角度をθ３、取付け孔径、回転防止面の数などを特定した場合における、円形インサートの底面の面積をＰ値として示した。
例えば、本発明例１と本発明例２は、インサートの内接円寸法が１２ｍｍであり、底面が円形の場合であって、Ｐ値は５０．９ｍｍ２であることを示す。同様に本発明例３と本発明例４の様に、内接円寸法が１０ｍｍの場合、Ｐ値は３２．６ｍｍ２であり、本発明例５と本発明例６の様に、内接円寸法が８ｍｍの場合、Ｐ値は２５．７ｍｍ２である。
表３に、従来例９から１４のインサートの内接円寸法、インサート厚さｈ１、回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３、逃げ角外周面の傾斜角度をθ３、取付け孔径、回転防止面の数などを特定した場合における、多角形インサートの底面の面積をＱ値として示した。例えば、従来例９の様に６角形の場合には、Ｑ値は３８．６ｍｍ２となり、従来例１０の様に４角形の場合には、Ｑ値は２６．１ｍｍ２と、更に小さくなった。Table 1 shows the inscribed circle dimensions of the inserts of Invention Examples 1 to 6, Comparative Examples 7 and 8, the insert thickness h1, the height h2 from the upper end of the rotation preventing surface to the bottom surface of the insert, and the lower end of the rotation preventing surface. When the height h3 from the insert to the bottom surface of the insert, the inclination angle θ1 of the rotation prevention surface of the insert, the inclination angle of the outer circumferential surface of the clearance angle θ3, the mounting hole diameter, the number of rotation prevention surfaces, etc. are specified. The area was shown as P value.
For example, Invention Example 1 and Invention Example 2 indicate that the inscribed circle size of the insert is 12 mm, the bottom surface is circular, and the P value is 50.9 mm 2 . Similarly, when the inscribed circle size is 10 mm as in Invention Example 3 and Invention Example 4, the P value is 32.6 mm 2 , and as in Inventive Example 5 and Inventive Example 6, the inscribed circle When the dimension is 8 mm, the P value is 25.7 mm 2 .
Table 3 shows the inscribed circle dimensions of the inserts of conventional examples 9 to 14, the insert thickness h1, the height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert, and the height from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert. The area of the bottom surface of the polygonal insert when the inclination angle of h3, the clearance angle outer peripheral surface is θ3, the mounting hole diameter, the number of rotation prevention surfaces, and the like is specified as the Q value. For example, in the case of a hexagon as in Conventional Example 9, the Q value is 38.6 mm 2 , and in the case of a tetragon as in Conventional Example 10, the Q value is further reduced to 26.1 mm 2 . .
表１、表３から明らかなように、従来例９から１４、回動防止面の数によって底面積が減少する。これに対し、円形インサートの底面積を最大限に確保した本発明の構成によれば、回動防止面数を多くした場合においても底面積（Ｐ値）の減少はなく、すべての場合において従来例９から１４に対して底面の面積が大きい。特に、内接円寸法が８ｍｍのような小径の円形インサートについては、回転防止面数が４面の場合には、本発明例５のＰ値である２５．７ｍｍ２と、従来例１４のＱ値である１３．１ｍｍ２とを比較すると、本発明例５の方が１．９６倍となり確実にインサートを固定可能であることがわかる。As is apparent from Tables 1 and 3, the bottom areas are reduced depending on the conventional examples 9 to 14 and the number of rotation preventing surfaces. On the other hand, according to the configuration of the present invention in which the bottom area of the circular insert is ensured to the maximum, the bottom area (P value) does not decrease even when the number of rotation prevention surfaces is increased. The bottom area is larger than in Examples 9-14. In particular, for a small-diameter circular insert with an inscribed circle size of 8 mm, when the number of anti-rotation surfaces is 4, the P value of Example 5 of the present invention is 25.7 mm 2 and the Q value of Conventional Example 14 is When the value of 13.1 mm 2 is compared, it can be seen that the present invention example 5 is 1.96 times and the insert can be reliably fixed.
作製した刃先交換式切削工具を用いて、切削評価を行なった。表１から表４に示す各円形インサートまたは多角形インサートを夫々取付けた刃先交換式切削工具を、工具保持具であるアーバへ取付けた後、フライス盤の主軸に装着した。下記の切削条件１を用いてポケット形状を等高線加工した。その後、工具本体の受け面の精度劣化はマスターインサートを用いて評価した。評価方法は切削後の損傷状態の観察と、加工開始前の刃先位置を基準値の零とし、加工終了後における刃先位置との差を比較することとした。なお、マスターインサートでの刃先位置の差測定に当たっては、刃先交換式切削工具の切刃先端部とした。
（切削条件１）
被削材：ＳＣＭ４４０相当材、硬さＨＲＣ３０
切削速度：２００ｍ／分
主軸の回転数：１２７３回転／分
切込み量：２ｍｍ
径方向切込み幅：２５ｍｍ
１刃の送り：０．８ｍｍ
テーブル送り：３０５５ｍｍ／分
加工方法：乾式、等高線加工Cutting evaluation was performed using the produced cutting edge exchangeable cutting tool. The cutting edge-exchangeable cutting tool to which each circular insert or polygonal insert shown in Table 1 to Table 4 was attached was attached to an arbor, which is a tool holder, and then attached to the spindle of the milling machine. The pocket shape was contoured using the following
(Cutting condition 1)
Work material: SCM440 equivalent material, hardness HRC30
Cutting speed: 200 m / min Spindle speed: 1273 revolutions / min Cutting depth: 2 mm
Radial cutting width: 25mm
1 blade feed: 0.8mm
Table feed: 3055 mm / min Machining method: dry, contour processing
マスターインサートによる精度劣化測定結果から、本発明例１から６においては刃先位置の変化量は無く、工具本体の受け面や着座面の摩滅や変形は観察されず良好であるのがわかった。一方、比較例７は、刃先位置の変化量は見られなかったが、十分な刃先強度がないため欠損を引き起こした。比較例８は切削初期段階にて欠損を引き起こした。また、従来例９から１４は、７μｍから１０μｍの差が発生し、更に、工具本体の受け面と着座面に褐色を帯びた接触痕が観察された。これは工具本体の受け面に変形が生じ円形インサートを高精度に取付けることが出来なくなったことを示すものである。 From the results of measurement of accuracy deterioration by the master insert, it was found that in Examples 1 to 6 of the present invention, there was no amount of change in the cutting edge position, and wear and deformation of the receiving surface and the seating surface of the tool body were not observed and were good. On the other hand, although the change amount of the blade edge position was not seen in Comparative Example 7, it caused a defect because of insufficient blade edge strength. The comparative example 8 caused the defect at the initial stage of cutting. Further, in Conventional Examples 9 to 14, a difference of 7 μm to 10 μm was generated, and further, contact marks with brown color were observed on the receiving surface and the seating surface of the tool body. This indicates that the receiving surface of the tool body is deformed and the circular insert cannot be attached with high accuracy.
円形インサートは本発明例１で用いたインサートと同形状、同材質のものを用いた。超硬合金製であり、内接円寸法が１２ｍｍ、厚さ寸法ｈ１が４．７６ｍｍ、インサート外周面の傾斜角度θ３を１５度に設定した。また、回動防止面は回動防止面の上端からインサート底面までの高さｈ２を３ｍｍ、回動防止面の下端からインサート底面までの高さｈ３を０．５ｍｍとし、回動防止面の円周方向の幅Ｌを４．０ｍｍとし、外周面の周面方向に４面設けた。円形インサートを、止めねじを用いて工具本体に固定した。円形インサートの底面は円形であった。 The circular insert was the same shape and material as the insert used in Example 1 of the present invention. It was made of cemented carbide, the inscribed circle dimension was 12 mm, the thickness dimension h1 was 4.76 mm, and the inclination angle θ3 of the insert outer peripheral surface was set to 15 degrees. The anti-rotation surface has a height h2 from the upper end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 3 mm, and a height h3 from the lower end of the anti-rotation surface to the bottom surface of the insert of 0.5 mm. The circumferential width L was 4.0 mm, and four surfaces were provided in the circumferential direction of the outer circumferential surface. The circular insert was secured to the tool body using a set screw. The bottom surface of the circular insert was circular.
工具本体は、刃先径が５０ｍｍ、インロー部の穴径が２２．２２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、３枚刃を有するボア形状である。本発明例１５は、回転防止部の幅Ｗが３ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が１．９ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４５とした。本発明例１に対して着座面から回動防止部上端までの高さＴ１を１．９ｍｍとして、（４／１０）ｈ１≦Ｔ１≦（６／１０）ｈ１、（３／１０）ｈ１≦Ｔ１−Ｔ２、の範囲外とした。
本発明例１６は、回転防止部の幅Ｗが５ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４５とした。本発明例１に対して、回転防止部の幅Ｗを５ｍｍとして、（１／２）Ｌ≦Ｗ≦２Ｌ、の範囲を超えた幅にした。
本発明例１７は、回転防止部の幅Ｗが１ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４５とした。本発明例１に対して、回動防止部の幅Ｗを１ｍｍとして、（１／２）Ｌ≦Ｗ≦２Ｌ、の範囲より小さな幅にした
本発明例１８は、回転防止部の幅Ｗが３ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が３度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４５とした。本発明例１に対して、回動防止部の傾斜角度θ２が３度として、（θ１−１）≦θ２≦（θ１＋１）の範囲外とした。
本発明例１９は、回転防止部の幅Ｗが３ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４０とした。本発明例１に対して、回動防止部の硬度を低くした。
本発明例２０は、回転防止部の幅Ｗが３ｍｍ、着座面から回動防止部上端までの高さをＴ１が２．８ｍｍ、着座面から回動防止部下端までの高さＴ２が０．５ｍｍ、回動防止部の傾斜角度θ２が１度である。回動防止部の硬度はＨＲＣ４５とし、工具本体表面にＴｉ（ＣＮ）膜を被覆した。本発明例１に対して、回動防止部に硬質皮膜を被覆することにより繰り返し着脱することで生じる接触部の摩耗、摩滅を抑制することができ、工具本体の受け面の精度劣化を回避できる。
比較例２１は、工具本体に回転防止部を設けない形状とした。工具本体の基材は、ＳＫＤ６１相当の合金工具鋼を用いて旋盤加工により外観形状を整えて表面硬度ＨＲＣ４４から４６に調質した後、アーバとの取付け面およびインロー部を研磨加工により仕上げた。また、工具本体のインサート固定部である着座面や回動防止部は、マシニングセンターにてフライス加工により形成した。表５、表６には、本発明例１と１５から２０、比較例２１のインサートの形状と工具本体の硬度と形状を示した。The tool body has a bore shape having a cutting edge diameter of 50 mm, a hole diameter of the inlay portion of 22.225 mm, a length of 50 mm, and a three-blade. In Invention Example 15, the width W of the rotation preventing part is 3 mm, the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing part is 1.9 mm, and the height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing part is 0.2 mm. 5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. The hardness of the rotation preventing part was HRC45. With respect to Example 1 of the present invention, the height T1 from the seating surface to the upper end of the rotation preventing portion is 1.9 mm, and (4/10) h1 ≦ T1 ≦ (6/10) h1, (3/10) h1 ≦ T1 -Out of the range of T2.
In Invention Example 16, the width W of the rotation preventing part is 5 mm, the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing part is 2.8 mm, and the height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing part is 0.2. 5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. The hardness of the rotation preventing part was HRC45. With respect to Invention Example 1, the width W of the rotation preventing portion was set to 5 mm, and the width exceeded the range of (1/2) L ≦ W ≦ 2L.
In Invention Example 17, the width W of the rotation preventing portion is 1 mm, the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing portion is 2.8 mm, and the height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing portion is 0.2 mm. 5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. The hardness of the rotation preventing part was HRC45. Compared to Example 1 of the present invention, the width W of the rotation preventing portion is 1 mm, and the width is smaller than the range of (1/2) L ≦ W ≦ 2L. 3 mm, T1 is 2.8 mm from the seating surface to the upper end of the rotation preventing portion, T2 is 0.5 mm from the seating surface to the lower end of the rotation preventing portion, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 3 degrees. It is. The hardness of the rotation preventing part was HRC45. With respect to Example 1 of the present invention, the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion was set to 3 degrees, and was outside the range of (θ1-1) ≦ θ2 ≦ (θ1 + 1).
In Invention Example 19, the width W of the rotation preventing part is 3 mm, the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing part is 2.8 mm, and the height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing part is 0.2. 5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. The hardness of the rotation preventing part was HRC40. Compared to Example 1 of the present invention, the hardness of the rotation preventing portion was lowered.
In Invention Example 20, the width W of the rotation preventing part is 3 mm, the height from the seating surface to the upper end of the rotation preventing part is 2.8 mm, and the height T2 from the seating surface to the lower end of the rotation preventing part is 0.2. 5 mm, and the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion is 1 degree. The hardness of the rotation preventing part was HRC45, and a Ti (CN) film was coated on the surface of the tool body. With respect to Example 1 of the present invention, it is possible to suppress wear and wear of the contact portion caused by repeatedly attaching and detaching the anti-rotation portion with a hard film, and avoid deterioration in accuracy of the receiving surface of the tool body. .
The comparative example 21 was made into the shape which does not provide a rotation prevention part in a tool main body. The base material of the tool body was made by lathe machining using an alloy tool steel equivalent to SKD61 and tempered to a surface hardness of HRC44 to 46, and then the mounting surface with the arbor and the inlay portion were finished by polishing. Moreover, the seating surface and rotation prevention part which are the insert fixing | fixed part of a tool main body were formed by milling in the machining center. Tables 5 and 6 show the shapes of the inserts of Examples 1 and 15 to 20 of the present invention and Comparative Example 21 and the hardness and shape of the tool body.
作製した刃先交換式切削工具を用いて、切削評価を行なった。円形インサートを取付けた刃先交換式切削工具を、工具保持具であるアーバへ取付けた後、フライス盤の主軸に装着した。実施例１と同様に切削条件２を用いて、単一刃切削にてポケット形状を等高線加工した。加工時間は１０時間行い、インサートは３０分毎に交換をおこなった。その後、工具本体の受け面の精度劣化を確認するため、切削加工前と切削加工後で回動防止部の損傷状態を観察し、回動防止部に発生した摩滅値を縦方向（回動防止部の高さ方向）と横方向（回動防止部の幅の方向）で測定した。また、３０分毎で交換したインサートの摩耗値の平均値を測定し、回動防止効果による切削状態の安定性を評価した。評価結果を表６に示す。
（切削条件２）
被削材：ＳＣＭ４４０相当材、硬さＨＲＣ３０
切削速度：２００ｍ／分
主軸の回転数：１２７３回転／分
切込み量：２ｍｍ
径方向切込み幅：２５ｍｍ
１刃の送り：０．８ｍｍ
テーブル送り：３０５５ｍｍ／分
切削時間：１０時間（インサートは３０分毎に交換）
加工方法：乾式、等高線加工、単一刃切削Cutting evaluation was performed using the produced cutting edge exchangeable cutting tool. The cutting edge exchangeable cutting tool with the circular insert attached was attached to the main spindle of the milling machine after being attached to the arbor as the tool holder. The pocket shape was contoured by single-blade cutting using cutting
(Cutting condition 2)
Work material: SCM440 equivalent material, hardness HRC30
Cutting speed: 200 m / min Spindle speed: 1273 revolutions / min Cutting depth: 2 mm
Radial cutting width: 25mm
1 blade feed: 0.8mm
Table feed: 3055 mm / min Cutting time: 10 hours (inserts replaced every 30 minutes)
Machining method: dry, contour processing, single blade cutting
表６に示すとおり、切削試験終了後の回動防止部の摩滅量測定結果と平均の摩耗値測定から、本発明例１と１５から２０は比較例２１に比べて、回動防止部を設けることにより回動防止効果が得られていた。本発明例１と２０においては、回動防止部の摩滅量測定結果と平均の摩耗値測定は、他と比べて良好な状態であった。特に、本発明例２０は、硬質皮膜であるＴｉ（ＣＮ）皮膜を被覆したことで、工具本体の表面硬度が増し、回動防止部の変形量も無く、回動防止効果も高いことがわかった。
一方、本発明例１５から１９は、比較例２１に比べて回動防止効果は得られるものの、本発明例１と２０に比べて回動防止部の摩滅量は大きくなっていた。切削後のインサートの平均摩耗値も大きく、回動防止面の摩滅により回動防止効果が少なくなっていた。本発明例１５、１７は回転防止部の寸法範囲を小さく設定したために、回動防止部の強度が足りずに摩滅量が大きかった。本発明例１６は回動防止部の幅を大きくして強度は十分に設定していたが、インサート受け面の面積が少なくなっているため、切削加工時にインサートの振動が激しくなりインサートの平均摩耗量が大きくなっていた。本発明例１８は回動防止部の変形は少なかったが、回動防止部の傾斜角度θ２が大きいため回動防止部と回動防止面の接触が不十分であり、インサートの平均摩耗量が大きくなっていた。本発明例１９は回動防止部の硬度が低いので、回動防止部の摩滅量が大きくなっていた。As shown in Table 6, from the results of measurement of the amount of wear of the rotation preventing portion after the end of the cutting test and the average wear value measurement, Examples 1 and 15 to 20 of the present invention are provided with a rotation preventing portion as compared with Comparative Example 21. Thus, the effect of preventing rotation was obtained. In the inventive examples 1 and 20, the wear amount measurement result and the average wear value measurement of the rotation preventing portion were in a better state than others. In particular, it can be seen that Example 20 of the present invention increases the surface hardness of the tool body, does not have a deformation amount of the rotation preventing portion, and has a high rotation preventing effect by coating the Ti (CN) film that is a hard film. It was.
On the other hand, Examples 15 to 19 of the present invention have the effect of preventing rotation compared to Comparative Example 21, but the amount of wear of the rotation preventing portion is larger than Examples 1 and 20 of the present invention. The average wear value of the insert after cutting was also large, and the anti-rotation effect was reduced due to wear of the anti-rotation surface. In Examples 15 and 17 of the present invention, since the size range of the rotation preventing part was set small, the strength of the rotation preventing part was insufficient and the amount of wear was large. In Example 16 of the present invention, the width of the rotation preventing portion was increased and the strength was sufficiently set. However, since the area of the insert receiving surface was small, the vibration of the insert became severe during cutting and the average wear of the insert The amount was getting bigger. In Example 18 of the present invention, the deformation of the rotation preventing portion was small, but since the inclination angle θ2 of the rotation preventing portion was large, the contact between the rotation preventing portion and the rotation preventing surface was insufficient, and the average wear amount of the insert was It was getting bigger. In Invention Example 19, since the hardness of the rotation preventing portion was low, the wear amount of the rotation preventing portion was large.
本発明の刃先交換式切削工具は、比較的小径であり、薄い円形インサートを使用する場合において、工具本体に装着した円形インサートの回動を回動防止面の当接によって防止できると共に、円形インサートの底面および外周面をより広く設計できる。そのため、切削負荷による工具本体の受け面の摩滅や変形を抑えることができるから、高精度、高能率加工を行なう刃先交換式切削工具にとって、産業上の利用可能性が向上する。 The cutting edge replacement type cutting tool of the present invention has a relatively small diameter, and when a thin circular insert is used, the circular insert attached to the tool body can be prevented from rotating by the contact of the anti-rotation surface. The bottom surface and the outer peripheral surface can be designed more widely. Therefore, since wear and deformation of the receiving surface of the tool body due to cutting load can be suppressed, industrial applicability is improved for a cutting edge exchangeable cutting tool that performs high-precision and high-efficiency machining.
１ 刃先交換式切削工具
２ 工具本体
３ インサート
４ 上面
５ 底面
６ 切刃
７ 外周面
８ 回動防止面
９ 取付け孔
１０ 止めねじ
１１ インサート固定部
１２ 受け面
１３ 着座面
１４ 止めねじ挿入孔
１５ 回動防止部
Ａ インサート厚さ方向の位置
Ｂ インサート厚さ方向の位置
Ｃ インサート厚さ方向の位置
Ｌ インサートにおける回動防止面の円周方向の幅
ｈ１ インサート厚さ
ｈ２ インサートの回動防止面の上端からインサート底面までの高さ
ｈ３ インサートの回動防止面の下端からインサート底面までの高さ
Ｔ１ 工具本体の着座面から回動防止部上端までの高さ
Ｔ２ 工具本体の着座面から回動防止部上端までの高さ
Ｗ 工具本体の回動防止部の幅
θ１ インサートの回動防止面の傾斜角度
θ２ 工具本体の回動防止部の傾斜角度
θ３ インサート外周面の傾斜角度DESCRIPTION OF
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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