JP2003275907A - スローアウェイインサート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内径の仕上げ加工等の低切込みの切削加工にお
いて、良好な切屑処理ができるインサートを提供する。 【解決手段】内径加工に用いる多角形板状のスローアウ
ェイインサートにおいて、コーナ部近傍の上面には、ボ
ス面方向に向かい、角度θ１で立ち上がる第１ブレーカ
壁、ブレーカ突起及び角度θ２で立ち上がる第２ブレー
カ壁とが設けられており、該ブレーカ突起はθ１以下の
角度θ２で立ち上がる第２ブレーカ壁を介して連なり、
該インサートの着座面を基準として、該コーナ部までの
寸法をＨ１、該ブレーカ突起までの寸法をＨ２、該ボス
面までの寸法をＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３とす
ることを特徴とするスローアウェイインサートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具の工具本
体に着脱自在に装着して使用されるスローアウェイイン
サートに関し、特に内径仕上げ加工において切屑の処理
を円滑に行うことができるブレーカの構成に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】低切込みや送り量が小さい仕上げ切削加
工を行うときには、スローアウェイインサートのコーナ
部近傍の切刃を使用した加工が行われる。このようなコ
ーナ部近傍の切刃を使用した仕上げ切削加工を行うと、
発生する切屑は薄肉で幅が小さくなる。従来からこのよ
うな切屑を円滑に処理するために、コーナ部近傍にブレ
ーカ突起を設け、このブレーカ突起を利用して切屑処理
を行うインサートが多数提案されている。例えば、特開
平６−５５３１２号公報には、仕上げ切削、軽切削及び
中切削における切屑処理を円滑に行うために、コーナ部
分に第１のブレーカ突起及び第２のブレーカ突起を近接
して成形し、中央ボス面の立上り壁によって第３のブレ
ーカ突起を形成したインサートが開示されている。同公
報には、仕上げ切削では第１のブレーカ突起のみで切屑
処理を行い、軽切削では第１のブレーカ突起及び第２の
ブレーカ突起で切屑処理を行い、中切削では第１〜第３
のブレーカ突起によって切屑処理を行うことが記載され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−５５３
１２号公報に記載のインサートは、内径の仕上げ加工時
においては、インサートの切刃中央部（横切刃）が底部
に当たって、薄肉で幅広の切屑を発生させながら加工を
行う場合がある。同公報記載のインサートでは、このよ
うな薄肉で幅広の切屑に対する処理は必ずしも円滑であ
るとはいえない。また、

【０００４】本発明の目的は、低切込みの仕上げ加工、
特に、内径加工において、被切削材の底部に切刃の中央
部（横切刃）が当たって幅広の切屑が発生した場合にお
いても、円滑な切屑処理を行なうことができるインサー
トを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、本願発明は、
内径加工に用いる多角形板状のスローアウェイインサー
トにおいて、コーナ部近傍の上面には、ボス面方向に向
かい、角度θ１で立ち上がる第１ブレーカ壁、ブレーカ
突起及び角度θ２で立ち上がる第２ブレーカ壁とが設け
られており、該ブレーカ突起はθ１以下の角度θ２で立
ち上がる第２ブレーカ壁を介して連なり、該インサート
の着座面を基準として、該コーナ部までの寸法をＨ１、
該ブレーカ突起までの寸法をＨ２、該ボス面までの寸法
をＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３とすることを特徴
とするスローアウェイインサートである。

【０００６】実施の態様として、切屑処理より、該第１
ブレーカ壁の立ち上がり角度θ１は２０°〜４０°、該
第２ブレーカ壁の立ち上がり角度θ２は５°〜２０°と
し、該第１ブレーカ壁は該Ｈ１と同等の高さとなる部位
Ｐまでの距離Ｈを、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとし、該距
離Ｈを該切刃の中央部方向に向かうに従ってその幅が漸
次縮小したスローアウェイインサートである。更に、該
切刃の中央部近傍又は該切刃の中央部近傍からコーナ部
寄りのボス面に、該切刃方向に広がる溝部を設けたもの
であり、該溝部の深さは、ボス面から０．１〜０．５ｍ
ｍとしたことを特徴とするスローアウェイインサートで
ある。また、該切刃のすくい面は、該切刃側からすくい
角がβ１である第１すくい面、該第１すくい面に連なり
そのすくい角がβ２である第２すくい面、該第２すくい
面に連なりそのすくい角がβ３である第３すくい面とを
有し、かつ、β１≦β２、β２≦β３、該第１すくい面
のすくい角β１は０°〜４°、第２すくい面のすくい角
β２は４°〜１０°、第３すくい面のすくい角β３は１
０°〜１５°としスローアウェイインサートである。

【０００７】本発明のスローアウェイインサートにおい
て、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３とした理由は、低切込みや送り量
が小さい仕上げ切削加工を行う場合には、切削により発
生する細く薄肉な切屑は、コーナ部近傍の切刃から立ち
下がり傾斜面を有するすくい面に沿って下降し、続い
て、角度θ１で立ち上がるブレーカ突起の第１のブレー
カ壁に衝突してボス面方向に進み、更に、立ち上がり角
度がθ２である第２のブレーカ壁に衝突してその向きを
変えてカールしながら分断される。このとき、Ｈ１＜Ｈ
２＜Ｈ３、及びθ１≧θ２の関係を満たしていないと、
薄肉な切屑は適切な大きさにカールしなくなるととも
に、分断されなくなるからである。

【０００８】上記第１ブレーカ壁の立ち上がり角度θ１
を２０°〜４０°に設定した理由は、角度θ１が２０°
より小さいと、ブレーカ突起としての機能を果たすこと
ができないからである。すなわち、切屑が第１のブレー
カ壁に衝突してもその速度を適切に低下させることがで
きず、切屑が延びた状態になってカールしなくなる。ま
た、角度θ１が４０°を超えると、第１のブレーカ壁に
衝突した切屑は大きくその向きを変えてカールし、切屑
の詰りが発生しやすくなるからである。次に、第２ブレ
ーカ壁の立ち上がり角度θ２を５°〜２０°に設定した
理由は、角度θ２が５°より小さいと、第２のブレーカ
壁に衝突した切屑は、カールされない状態でそのまま前
進し、適切な切屑処理が行なわれなくなる。また、角度
θ２が２０°を超えると、切屑は第１及び第２ブレーカ
壁により大きくその前進方向の向きが変えられるように
なるので、径が小さいカールが発生しやすくなって、切
屑の詰りが生じやすくなるからである。

【０００９】距離Ｈを０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとした理
由は、距離Ｈが０．３ｍｍより小さいと、コーナ部の切
刃とブレーカ突起とが近かすぎるために、切屑の詰りが
発生しやすくなる。一方、１．０ｍｍを越えると、コー
ナ部の切刃とブレーカ突起とが離れ過ぎるため、細く薄
肉の切屑は延びた状態で前進して適切な大きさにカール
しなくなるからである。より望ましくは、この距離Ｈは
０．５ｍｍ〜０．７ｍｍに設定するとよい。

【００１０】ボス面に形成した溝部の深さは、ボス面か
ら０．１〜０．５ｍｍとした理由は、０．１ｍｍより浅
いと幅広の切屑をその幅が小さくなるように絞り込むこ
とができなくなる。また、０．５ｍｍを超えると、すく
い面に沿って進行する切屑を上向きに変える立ち上がり
面の長さを十分確保することができなくなり、切屑を適
切な大きさにカールするように向きを変えることができ
なくなるからである。

【００１１】切刃方向に広がる溝部を形成した理由は、
低切り込み量の仕上げ切削加工、例えば内径の仕上げ加
工を行っているとき、底部コーナ部において切刃の中央
部（横切刃）がこの底部に当たる場合がある。このよう
な加工では、薄肉で幅広の切屑が発生するため、切屑の
詰りが生じやすい。この不具合を防止するためには、切
刃の中央部近傍に位置するボス面に形成された溝部にこ
の幅広の切屑を導き、この溝部により切屑の幅が縮小さ
れるように拘束してカールさせると、切屑を分断するこ
とが可能になるからである。

【００１２】すくい角及び第１すくい面、第２すくい
面、第３すくい面及びそのすくい角β１≦β２、β２≦
β３になるように２段又は３段のすくい面を構成した理
由は、コーナ部近傍の切刃により発生した薄肉で幅狭な
切屑は、まず、このすくい面に沿ってこの面と接触しな
がら速度を低下して下降する。このとき、低切込みで行
なう仕上げ切削加工の送り速度は、被切削材の材質や、
仕上げ面の要求精度等により適切な値に設定される。従
って、この送り速度によって切屑が前進する速度は変わ
るので、上記のようなすくい面のすくい角がβ１≦β
２、β２≦β３となるような２段又は３段のすくい面を
形成すると、確実に切屑をこれらのすくい面に接触させ
ることができるからである。尚、第１すくい面は、切刃
の内側に形成したランド部と兼用してもよい。本発明に
おいては、β１＜β２＜β３となるような第１、第２、
第３の３段のすくい面を形成して切削抵抗を少なくする
ことがより好ましい。また、上記第１すくい面のすくい
角β１を０°〜４°に限定する理由は、角度β１が４°
を超えると切刃の強度が低下し、切刃の損傷が発生しや
すくなるからである。第２すくい面のすくい角β２を４
°〜１０°に限定する理由は、β２が１０°を超えると
切刃の強度が低下し、４°より小さいと切れ味の低下、
すなわち切削抵抗が増加するからである。第３すくい面
のすくい角β３を１０°〜１５°に限定する理由は、β
３が１５°を超えると切刃の強度が低下し、１０°より
小さいと切れ味の低下、すなわち切削抵抗が増加するか
らである。従って、切刃の強度を保ちつつ、切れ味を持
たせるためには、本発明のスローアウェイインサートは
２段又は３段、好ましくは３段のすくい面を形成し、そ
のすくい角は上記の範囲に設定するとよい。以下、本発
明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明のスローアウェイイ
ンサートの一実施形態を示す正面図、図２は図１におけ
るＡ−Ａ線に沿う矢視図、図３は同じくＢ−Ｂ線に沿う
矢視図である。図１において、インサート本体１は、超
硬合金あるいはサーメット等の硬質材料を菱形の板状に
形成したものである。このインサート本体１の平面形状
としては図示のような菱形の他、三角形状等の多角形を
採用することができる。インサート本体１は、その厚さ
方向に一対の上下面と、これら上下面の間に設けられた
４つの側面を有している。一対の上下面は、上面２と着
座面となる下面（図示せず）とから構成され、上面２に
は、取付孔３と、取付孔３の外側に平坦な面をなすボス
面４が形成されている。ボス面４は取付孔３の周辺に形
成されている。また、上記４つの側面は切削時の逃げ面
５（図２に示す）を構成している。

【００１４】上面２と各逃げ面５との稜線部には切刃６
が形成され、隣接する切刃６が交わる角部がコーナ部７
となっている。切刃６の内側には、この切刃６に沿って
インサート本体１の全周にわたってランド部８が設けら
れ、ランド部８の内側にはインサート本体１の着座面方
向に緩やかに傾斜するすくい面９が構成されている。こ
のすくい面９は、図２に示すように、切刃６側からすく
い角がβ１である第１のすくい面１０、すくい角がβ２
である第２のすくい面１１、すくい角がβ３である第３
のすくい面１２から構成されている。なお、第１のすく
い面１０はランド部８と兼用させてもよい。また、すく
い面９の内側、すなわち、ボス面４方向には立ち上がり
面１３が形成されている。また、ボス面４は、コーナ部
７方向に突出するように形成されている。

【００１５】コーナ部７の近傍ですくい面９とボス面４
との間にはブレーカ突起１４が構成されている。このブ
レーカ突起１４は、コーナ部７方向に凸状曲面１５を有
するように形成されている。また、図２に示すように、
ブレーカ突起１４の凸状曲面１５は、第３すくい面１２
に続く底部１６から角度θ１で立ち上がる第１ブレーカ
壁１７を有している。更に、ブレーカ突起１４は、立ち
上がり角度をθ２とした第２ブレーカ壁１８を介して平
坦なボス面４に接続されている。

【００１６】更に、図１に示すように、切刃６の中央部
近傍において、ボス面４には切刃６の方向に向いた溝部
１９が形成されている。この溝部１９は、立ち上がり面
１３の途中からボス面４を貫通するように構成する。ま
た、溝部１９の幅Ｗ３は、切刃６方向に向かうに従って
幅Ｗ３が拡大するように、溝部１９の両端にはコーナ部
７方向に曲がる壁２０、２０が形成されている。図３に
示すように、溝部１９の深さＤ、すなわち、ボス面４か
ら溝部１９の底面迄の距離は、０．１から０．５ｍｍに
設定することが好ましい。なお、溝部１９の位置は、ボ
ス面４が切刃６の中央部近傍に位置する箇所、あるいは
切刃６の中央部近傍から若干コーナ部７寄りに構成する
とよい。

【００１７】図１に示すように、すくい面９の幅はコー
ナ部７から距離Ｌ１ほどはなれた位置でその幅は最大Ｗ
１になり、コーナ部７からの距離Ｌ１を越えて切刃６の
中央部に近づくにつれてその幅が漸次縮小され、切刃６
のほぼ中央部において最小の幅Ｗ２になるように構成さ
れている。このように切刃６の中央部近傍に配設された
すくい面９は、切刃６の中央部方向に向かうに従ってそ
の幅が漸次縮小するように構成すると、切刃６の中央部
を使用した加工を行って幅広の切屑が発生した場合、こ
の切屑の幅を絞り、カールしやすいように変形させる効
果が生じる。

【００１８】図２に示すように、インサート本体１の着
座面を基準として、コーナ部７迄の寸法をＨ１、凸曲面
状ブレーカ突起１４迄の寸法をＨ２、ボス面４迄の高さ
をＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３となるように構成
する。更に、第１のブレーカ壁１７は、着座面からコー
ナ部７迄の寸法Ｈ１と同等の高さとなる部位Ｐを有し、
コーナ部７からこの部位Ｐ迄の距離Ｈを０．３ｍｍ〜
１．０ｍｍとなるようにすることが好ましい。更に本発
明のインサートにおいては、第１のブレーカ壁１７の立
ち上がり角度をθ１、第２のブレーカ壁１８の立ち上が
り角度をθ２とした場合、θ１≧θ２となるようにす
る。このθ１、θ２の角度としては、θ１は２０°〜４
０°、θ２は５°〜２０°になるように構成することが
好ましい。

【００１９】また、すくい面９のすくい角については、
第１すくい面１０のすくい角をβ１、第２すくい面１１
のすくい角をβ２、第３すくい面１２のすくい角をβ３
とした場合、β１≧β２、β２≧β３となるように構成
する。このβ１、β２、β３の角度としては、β１は０
°〜４°、β２は４°〜１０°、β３は１０°〜１５°
になるように構成することが好ましい。

【００２０】続いて、本発明のインサートを使用して低
切り込みの仕上げ加工を行ったときの切屑処理について
説明する。まず、コーナ部７近傍の切刃６を使用した仕
上げ加工について説明する。この仕上げ加工では、薄肉
で幅狭な切屑が発生する。このような切屑は、まず、コ
ーナ部７における切刃６の内側に形成されたすくい面９
に沿って下降する。このとき、送り速度が比較的低い仕
上げ加工の場合には、切屑は第１すくい面１０、第２す
くい面１１と接触しながら下降する。また、送り速度が
比較的高い仕上げ加工の場合には、切屑は第２すくい面
１１あるいは第３すくい面１２と接触しながら下降す
る。続いて、切屑はブレーカ突起１４に形成されている
第１ブレーカ壁１７に衝突して速度を低下させつつ、上
方に向きを変えながら前進し、第２ブレーカ壁１８に衝
突する。第２ブレーカ壁１８に衝突した切屑は、その向
きを更に変えて適度な大きにカールされることになる。
送り速度が比較的高い仕上げ加工の場合には、切屑は第
１ブレーカ壁１７の部位Ｐより若干上方に衝突し、その
速度は十分低下させることができない場合が生じるが、
更に切屑は第２のブレーカ壁１８に衝突して速度を低下
させてその向きを変え、適度な大きさにカールし分断さ
れることになる。

【００２１】一方、切刃６の中央部近傍を使用した加工
を行った場合には、薄肉で幅広な切屑が発生する。この
ような切屑は、まず、切刃６の内側に形成されたすくい
面９に沿って下降する。このとき、上記コーナ部７を使
用した仕上げ加工と同様に、送り速度が比較的低い仕上
げ加工の場合には、切屑は第１すくい面１０、第２すく
い面１１と接触しながら下降する。また、送り速度が比
較的高い仕上げ加工の場合には、切屑は第２すくい面１
１あるいは第３すくい面１２と接触しながら下降する。
続いて、切屑は立ち上がり面１３に沿って上昇しながら
溝部１９方向に導かれる。溝部１９の両側には切刃６の
方向にハ状に形成された壁２０、２０が配置され、しか
も溝部１９の幅Ｗ３は切刃６方向に拡大している。この
ため、切屑はこの壁２０、２０に衝突した後、溝部１９
と壁２０、２０とによりその幅が小さくなるように絞ら
れながら前進し、適度な大きさにカールし分断されるこ
とになる。更に本発明においては、切刃６の中央部近傍
に配設されたすくい面９は、切刃６の中央部方向に向か
うに従ってその幅が漸次縮小するように構成されている
ので、幅広の切屑がすくい面に沿って下降するときこの
すくい面の幅の差により切屑はより変形しやすくなる。
すなわち、このようにすくい面の幅を変化させることに
より、幅広の切屑の幅を絞りながらカールしやすいよう
に変形させる効果を助長させることができる。

【００２２】

【実施例】本発明のインサートにおいて、第１のブレー
カ壁は、着座面からコーナ部迄の寸法Ｈ１と同等の高さ
となる部位Ｐを有し、更にコーナ部からこの部位Ｐ迄の
距離Ｈが円滑な切屑処理を行なうために重要になる。そ
こで、この距離Ｈを０．２〜１．２ｍｍに設定した超硬
合金製のインサートを作成し、コーナ部近傍の切刃６を
使用した内径仕上げ加工の繰り返しテストを行って、切
屑の処理状況を観察した。なお、切削条件は、送り速度
を０．０５〜０．３０ｍｍ／ｒｅｖに変えてテストし、
切削速度は１７０ｍ／分とした。また、この切削加工テ
ストに使用した被切削材の材質はＳ５３Ｌである。ま
た、テストに使用したインサートの仕様は次の通りであ
る。 コーナ部の高さ（Ｈ１）：３．１５ｍｍ ブレーカ突起の高さ（Ｈ２）：３．４０ｍｍ ボス面の高さ（Ｈ３）：３．４８ｍｍ 第１のブレーカ壁の立ち上がり角度（θ１）：３０° 第２のブレーカ壁の立ち上がり角度（θ２）：１５° 第１のすくい面のすくい角（β１）：０° 第２のすくい面のすくい角（β２）：４° 第３のすくい面のすくい角（β３）：１３°

【００２３】上記した切削加工テストの結果を図４に示
す。図４において、◎印は良好な切屑処理が行なわれた
場合、△印は繰り返しテストのほとんどについて良好な
切屑処理が行なわれたが、一部のテストにおいて切屑が
適切な大きさにカールしない場合、あるいは若干の切屑
の詰りが認められた場合、×印は切屑の伸びあるいは切
屑の詰りが発生し、正常な切屑処理ができなかった場合
を示す。図４に示すテスト結果から次のことが明らかに
なった。 １）コーナ部７から第１のブレーカ壁１７の部位Ｐ迄の
距離Ｈが０．３ｍｍより少ないか、あるいは１．０ｍｍ
より大きいと、適切な切屑処理ができなかった。 ２）コーナ部７から第１のブレーカ壁１７の部位Ｐ迄の
距離Ｈを０．３〜１．０ｍｍに設定すると、ほぼ良好な
切屑処理ができ、特に距離Ｈを０．５〜０．７ｍｍに設
定すると良好な切屑処理を行なうことができた。本発明
のインサートの形状の平面形状は、菱形形状について説
明したが、菱形形状の他に、平行四辺形などの四辺形、
三角形等の多角形状についても実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明した本発明は、内径の仕上げ
切削加工を行っているときに、被切削材の底部に切刃の
中央部（横切刃）が当たって幅広の切屑が発生した場合
においても、良好な切屑処理を行なうことができる仕上
げ切削加工用インサートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインサートの実施の形態を示す正面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う矢視図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。

【図４】本発明例、比較例の切屑処理の状況を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１：インサート本体 ２：上面 ３：取付孔 ４：ボス面 ５：逃げ面 ６：切刃 ７：コーナ部 ８：ランド部 ９：すくい面 １０：第１すくい面 １１：第２すくい面 １２：第３すくい面 １３：立ち上がり面 １４：ブレーカ突起 １５：凸状曲面 １６：底部 １７：第１のブレーカ壁 １８：第２のブレーカ壁 １９：溝部 ２０：壁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内径加工に用いる多角形板状のスローアウ
   ェイインサートにおいて、コーナ部近傍の上面には、ボ
   ス面方向に向かい、角度θ１で立ち上がる第１ブレーカ
   壁、ブレーカ突起及び角度θ２で立ち上がる第２ブレー
   カ壁とが設けられており、該ブレーカ突起はθ１以下の
   角度θ２で立ち上がる第２ブレーカ壁を介して連なり、
   該インサートの着座面を基準として、該コーナ部までの
   寸法をＨ１、該ブレーカ突起までの寸法をＨ２、該ボス
   面までの寸法をＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ２＜Ｈ３とす
   ることを特徴とするスローアウェイインサート。
2. 【請求項２】請求項１記載のスローアウェイインサート
   において、該第１ブレーカ壁の立ち上がり角度θ１は２
   ０°〜４０°、該第２ブレーカ壁の立ち上がり角度θ２
   は５°〜２０°としたことを特徴とする請求項１に記載
   のスローアウェイインサート。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のスローアウェイイン
   サートにおいて、該第１ブレーカ壁は該Ｈ１と同等の高
   さとなる部位Ｐまでの距離Ｈを、０．３ｍｍ〜１．０ｍ
   ｍとしたことを特徴とするスローアウェイインサート。
4. 【請求項４】請求項１乃至３記載のスローアウェイイン
   サートにおいて、該距離Ｈを該切刃の中央部方向に向か
   うに従ってその幅が漸次縮小することを特徴とするスロ
   ーアウェイインサート。
5. 【請求項５】請求項１乃至４記載のスローアウェイイン
   サートにおいて、該切刃の中央部近傍又は該切刃の中央
   部近傍からコーナ部寄りのボス面に、該切刃方向に広が
   る溝部を設けたことを特徴とするスローアウェイインサ
   ート。
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載のスローアウェイイン
   サートにおいて、該溝部の深さは、ボス面から０．１〜
   ０．５ｍｍとしたことを特徴とするスローアウェイイン
   サート。
7. 【請求項７】請求項１乃至６記載のスローアウェイイン
   サートにおいて、該切刃のすくい面は、該切刃側からす
   くい角がβ１である第１すくい面、該第１すくい面に連
   なりそのすくい角がβ２である第２すくい面、該第２す
   くい面に連なりそのすくい角がβ３である第３すくい面
   とを有し、かつ、β１≦β２、β２≦β３としたことを
   特徴とするスローアウェイインサート。
8. 【請求項８】請求項７記載のスローアウェイインサート
   において、該第１すくい面のすくい角β１は０°〜４
   °、第２すくい面のすくい角β２は４°〜１０°、第３
   すくい面のすくい角β３は１０°〜１５°としたことを
   特徴とするスローアウェイインサート。