JP5334486B2 - スローアウェイチップ - Google Patents

Description

本発明は、セラミック製のスローアウェイチップに関する。

セラミック製のスローアウェイチップは、高速の送り、大きな切り込み等の高温切削条件下での切削が可能な材料として用いられている。スローアウェイチップをホルダにクランプする場合、超硬合金やサーメット製のスローアウェイチップのように、チップの中心にネジ穴を形成してネジ止めする方法が多用されているが、セラミック製のスローアウェイチップの場合には、靭性が低いためにネジを締め付けたときにチップが割れてしまうおそれがあり、ネジ穴のない形状が一般的であった。

そこで、特許文献１では、チップの中央部を窪ませた形状として、この窪み部分を押さえ金具でクランプする方法が開示されている。

また、特許文献２には、セラミック製スローアウェイチップをスクリュークランプ（ネジ止め）する方法として、チップの中央に凹部を設けてこの凹部に座金を嵌め込み、座金の上からネジ止めする方法が開示されている。
特開平１１−７７４０８号公報 特開２０００−２８０１０６号公報

しかしながら、特許文献１のように窪みを形成してクランプする方法では、クランプ力が低く、また、切刃の位置ずれが発生しやすいという問題があった。また、特許文献２のように、座金を介してネジでチップをクランプする方法では、セラミックの凹部と座金との形状をきっちり揃えることができずに、チップと座金とが点接触になってしまい、かえってネジ止めにかかる応力が集中してチップが割れてしまう恐れがあった。

したがって、本発明の目的は、セラミック製のスローアウェイチップのクランプが容易かつ確実に行えるスローアウェイチップを提供することにある。

本発明のスローアウェイチップは、ホルダ先端のチップ取付座に装着され、すくい面の中心位置に、該すくい面と着座面との間を貫通して拘束用のネジを挿入するためのネジ穴を具備するセラミック製のスローアウェイチップであって、前記ネジ穴は内壁面に厚みが２〜４．５ｍｍで、前記すくい面に向かって穴径が広がるようなテーパ形状からなるリング状の金属材が嵌め込みによって配設されており、かつ該金属材の内壁面にセラミック皮膜が被着形成されているものである。

ここで、チップの全面が前記セラミック皮膜で覆われているものであってもよい。

本発明のスローアウェイチップによれば、前記ネジ穴には内壁面にリング状の金属材が嵌め込みによって配設されており、かつ該金属材の内壁面にセラミック皮膜が被着形成されているために、ネジ止めができてクランプ力が高い。また、セラミックの内壁面と金属材との接触状態は、金属材が変形するので隙間なく面接触させることができる。さらに、金属材の内壁面にセラミック皮膜が被着形成されているので位置決めされた後の金属材の
摩耗は小さく、切刃の位置が変わってしまうことも防止できる。

本発明のスローアウェイチップについて、その一実施例を示す図１を基に説明する。

図１によれば、スローアウェイチップ（以下、単にチップと略す。）１は、概略平板形状をなし、主面がすくい面（上面）２と着座面（下面）３とをなし、外周側面が逃げ面（傾斜した外周側面）４をなして、すくい面２と逃げ面４との交差稜部分に切刃５を具備しているネガティブ型のチップ１である。すなわち、チップ１はすくい面（上面）２と着座面（下面）３を逆にしてひっくり返して使用できる。また、チップ１はすくい面２の中心位置に対して切刃５が回転対称な位置に複数形成されている。

ここで、チップ１はセラミック材６の中心位置にネジ穴７が形成されるとともに、ネジ穴７の内壁面にはリング状の金属材８が挿入されており、かつ金属材８の内壁面にセラミック皮膜９が被着形成された構成となっている。そして、チップ１は、図２に示すように、ホルダ１０の先端のチップ取付座１１に載置され、ネジ穴７に拘束用のネジ１３を挿入してホルダ１０にネジ１３を螺合することによって、チップ１がホルダ１０に装着されている。

これによって、チップ１がセラミック製であるにも関わらずネジ止めできてクランプ力が高い。また、セラミック材６の内壁面と金属材８との接触状態は、金属材８が変形するので隙間なく面接触させることができる。さらに、金属材８の内壁面にセラミック皮膜９が被着形成されているので位置決めされた後の切削やチップ１の取替えによっても金属材８は摩耗することなく、切刃５の位置が変わってしまうことも防止できる。

なお、金属材８の内壁面にセラミック皮膜９を形成する方法としては、金属材８の表面を窒化、炭化または酸化する等によって形成したものであってもよく、または化学蒸着法や物理蒸着法の気相合成法にてセラミック皮膜９をコーティングしたものであってもよい。また、セラミック皮膜９は金属材８の内壁面全体に形成されることが望ましいが、コーティングする際にチップ１を保持する部分がコーティングされずに残るような一部に形成されない部分があっても本発明の効果は失わない。また、金属材８もネジ穴７の内壁面の全面を覆うものであることが望ましいが、セラミック材６とネジ１３が接触しない限り、ネジ穴７の内壁面の一部が金属材８で覆われていない部分があってもよい。すなわち、例えば、リング状であれば、内壁面の上下部分を除いて金属材８を形成したものであってもよい。

ここで、金属材８は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、ＳｎおよびＰｂの群から選ばれる１種または２種以上の合金であることが望ましく、中でも真鍮（黄銅）、Ｔｉ合金、鋼またはＮｉ基合金のいずれかであることが望ましい。チップ１のネジ穴７の内壁面に金属材８を配設する方法としては、円筒状の金属材８を準備して、単純に嵌め込む方法、嵌め込んだ後に金属材８をかしめる方法、金属材８を嵌め込んだ後に焼きばめする方法が挙げられる。他の方法として、チップ１のネジ穴７の内壁面にメッキ法や溶射法によって金属の薄膜を形成する方法や、気相合成法によってチップ１のネジ穴７の内壁面に金属の薄膜を成膜する方法等が挙げられる。なお、金属材８のすくい面２側はネジ１３のネジ頭を受けやすくするために、開口面に向かって穴径が広がるようなテーパ形状となっている。

また、チップ１はその全面がセラミック皮膜で覆われているものであってもよい。これによって、チップ１の切刃５における耐摩耗性も向上する。

さらに、上記説明はチップ１をネジ止めによってホルダに固定する構成について記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、チップ１をホルダに取り付けられたクランプピンで固定する方法であってもよい。

基本形状がＳNＧA１２０８のネジ穴を有する形状で、表１に示す材質からなるセラミック材を作製し、そのネジ穴の内壁面に表１の金属材を表１の方法で配設して表１の方法でセラミック皮膜を３μｍ成膜したチップを作製した。同様に、金属材またはセラミック皮膜を配設しなかったチップを作製した。なお、チップのネジ穴の径はホルダにセットする時点で同じとなるようにセラミック材の穴径を調整した。

そして、チップをホルダに嵌め込んでネジで締め付けてセットして、表２に示す切削条件で切削試験を行った。なお、切削評価に関しては、同じセラミック材を用いて金属材を配設したチップと金属材を配設しなかったチップとを同じ切削条件で評価した。結果は表２に示した。なお、試料Ｎｏ．７−９は参考例である。

表１、２の結果から明らかなとおり、金属材を配設した試料Ｎｏ．１、３、５、７〜１０、１２、１４〜１６は、同じセラミック部材からなり金属材を配設しなかった試料Ｎｏ．２、４、１１、１３、１７それぞれに比べて加工時間が長くなった。また、セラミック皮膜を形成しなかった試料Ｎｏ．６では金属材が摩耗して切刃の位置精度が悪くなった。

本発明のスローアウェイチップの一例を示し、（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ部についての断面図である。 図１のスローアウェイチップをホルダに装着した状態を示す模式図である。

符号の説明

１ スローアウェイチップ（チップ）
２ すくい面（上面）
３ 着座面（下面）
４ 逃げ面（側面）
５ 切刃
６ セラミック材
７ ネジ穴
８ 金属材
９ セラミック皮膜
１０ ホルダ
１１ チップ取付座
１３ ネジ

Claims (2)

1. ホルダ先端のチップ取付座に装着され、すくい面の中心位置に、該すくい面と着座面との間を貫通して拘束用のネジを挿入するためのネジ穴を具備するセラミック製のスローアウェイチップであって、前記ネジ穴は内壁面に厚みが２〜４．５ｍｍで、前記すくい面に向かって穴径が広がるようなテーパ形状からなるリング状の金属材が嵌め込みによって配設されており、かつ該金属材の内壁面にセラミック皮膜が被着形成されているスローアウェイチップ。
2. 全面が前記セラミック皮膜で覆われている請求項１記載のスローアウェイチップ。

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