JP2011156608A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】切削抵抗が低く、切屑排出性に優れた切削インサートを提供する。
【解決手段】第１側面２ａと、前記第１側面と隣り合う第２側面２ｂと、前記第１側面と前記第２側面と交差する上面３および下面４とを有する本体部を備え、前期第１側面は、前記上面に達する溝部５と、前記上面との交線部に形成されるとともに、前記溝部によって分断された、分割切刃６ａとを有し、前記第２側面は、前記上面との交線部に形成される非分割切刃６ｂを有し、前記上面は、前記溝部に対応して設けられる第１凸部と、前記分割切刃の仮想延長線と、前記非分割切刃の仮想延長線とのなす角の二等分線上を通る第２凸部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削インサートに関する。

従来、正面フライスやエンドミル等の転削工具に用いられる切削インサートとして、切刃を含む逃げ面を溝部によって分断した切削インサートが知られている（例えば、特許文献１）。このような切削インサートは、切刃が溝部によって分断されているため、切削時における切削抵抗の低減が図られている。そして、この切削インサートは、経済性の観点から各辺にこのような分割切刃を有している。

しかしながら、このような隣り合う各辺に分割切刃を有する場合、一の辺に相当する分割切刃から生成される幅の狭い切屑が、隣り合う他の辺に形成される溝部に詰まり、切削インサート自体、切削インサートを装着したホルダ、あるいは加工面を損傷させるおそれがある。

特開平９−５７５１９号公報

本発明の目的は、切削抵抗が低く、切屑排出性に優れた切削インサートを提供することにある。

本発明の実施形態にかかる切削インサートは、第１側面と、前記第１側面と隣り合う第２側面と、前記第１側面と前記第２側面と交差する上面および下面と、を有する本体部を備え、前記第１側面は、前記上面に達する溝部と、前記上面との交線部に形成されるとともに、前記溝部によって分断された分割切刃とを有し、前記第２側面は、前記上面との交線部に形成される非分割切刃を有し、前記上面は、前記溝部に対応して設けられる第１凸部と、前記分割切刃の仮想延長線と前記非分割切刃の仮想延長線とのなす角の二等分線上を通る第２凸部と、を有する。

本発明の実施形態にかかる切削工具は、先端側外周面に複数のインサートポケットを有するホルダと、前記インサートポケットにそれぞれ装着される上記切削インサートと、を備え、前記分割切刃および前記非分割切刃が交互に前記ホルダの先端側外周部から外方へ突出するように、前記切削インサートが装着される。

本発明の実施形態にかかる被削材の切削方法は、上記切削工具を用いる方法であって、前記切削工具を回転させる工程と、回転している前記切削工具の前記複数の分割切刃の少なくとも一部を前記被削材の表面に接触させる工程と、前記被削材と前記切削工具とを離隔する工程と、を備える。

本発明の切削インサートによれば、分割切刃が形成された第１側面に隣り合う第２側面には、非分割切刃が形成されている。そのため、分割切刃を切削に用いる場合に、隣合う側面に形成された溝部に切屑が詰まることによる切屑排出性の悪化を低減することができ
る。また、非分割切刃を切削に用いる場合は、前記溝部に対応して設けられる第１凸部と、前記分割切刃の仮想延長線と前記非分割切刃の仮想延長線とのなす角の二等分線上に設けられる第２凸部により、非分割切刃により生成される切屑が第１側面側に進行することが抑制され、第１側面に形成された溝部に切屑が詰まることが低減される。そのため、優れた切屑排出性が得られる。

本発明の一実施形態に係る切削インサートの一例を示す斜視図である、 図１に示す切削インサートの上面図である。 図２に示す切削インサートをＸ方向から見た側面図である。 図３に示す切削インサートをＹ方向から見た側面図である。 図２に示す切削インサートのＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の一実施形態に係る切削工具を示す全体斜視図である。 本発明の一実施形態による被削加工物の製造方法を説明する工程図である。

＜切削インサート＞
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態である切削インサート１（以下、単にインサート１と略す）について説明する。

本発明の一実施形態である切削インサート１は、第１側面２ａと、前記第１側面２ａと隣り合う第２側面２ｂと、第１側面２ａと第２側面２ｂと交差する上面３および下面４と、を有する本体部を備える。この本体部は、具体的には、略板状であり、上面視において、四角形以上、具体的には、四角形、五角形、六角形、八角形などの当業者が通常インサートに使用する形状であればよい。本実施態様においては、本体部は、長さが等しい４つの長辺と４つのコーナーを有する略四角形状をなす。なお、第１側面２ａおよび第２側面２ｂと、上面３との交線部に切刃が設けられている。

本体部は、具体的には、側面２（第１側面２ａおよび第２側面２ｂ）と上面３とのなす角が鋭角となるように交差している。すなわちインサート１は、図２（ｂ）に示すように、側面に正の逃げ角θが付与された、いわゆるポジティブ型のインサートである。ここで、逃げ角θは、側面視において、下面４に略垂直な補助線に対する側面２の傾斜角度である。本実施形態においては、逃げ角θは、切刃４に沿う領域において、一定である。
本発明のインサート１においては、インサートの強度の観点から、側面２が上面３および下面４に対して垂直に形成された、いわゆるネガティブ型のインサートであってもよい。

第１側面２ａには、溝部５が設けられている。溝部５は、切刃６を複数の分割切刃６１に分断するよう設けられている。すなわち、図１および２に示すように、溝部５の一端は、上面３に達している。また、溝部５は、図２（ａ）に示すように、上面視で、外方に開口する凹状をなすよう形成されている。溝部５は、下面４側端部には達していてもよいし、達していなくてもよい。本実施形態においては、溝部５は、インサート１の強度の低下を抑制する観点から、側面視において下面４側端部に達しない形状である。

本実施形態においては、７つの溝部５によって、１つの切刃６は、８つの分割切刃６ａに分断されており、生成される複数の切屑も幅の小さなものとなる。そのため、切削時にインサートにかかる負荷が小さくなる。その結果、より切削負荷が大きい、あるいは切削速度が高い切削条件下においても、優れた切削性能を発揮することができる。

第２側面２ｂは、上面３との交線部に形成される非分割切刃６ｂを有する。本実施形態においては、このように、分割切刃６ａを有する第１側面２ａと、非分割切刃６ｂを有する第２側面２ｂとが隣り合って形成されている。このように、分割切刃６ａを有する第１側面２ａに隣り合う側面（第２側面２ｂ）に、溝部が形成されていないため、従来生じていた、分割切刃６ａで切削する場合に、隣り合う側面に形成される溝部に切屑が詰まることによって、インサート、ホルダ、あるいは加工面を傷つけることが低減される。なお、非分割切刃６ｂより生成される切屑は、溝部５に比べて幅広であるため、溝部に詰まることは少ない。

本実施形態においては、具体的には、第１側面２ａの両側に、第２側面２ｂが配置されている。すなわち本実施形態においては、４つの側面で構成され、第１側面２ａと第２側面２ｂとが交互に配置されている。

上面３には、切刃６（分割切刃６ａおよび非分割切刃６ｂ）に沿って切刃６から内方に向かって延びるすくい面と、すくい面より内方に位置し、切刃６から離れるにつれて高位に位置するようなブレーカ面とが設けられている。すくい面は、切削抵抗を低減させる観点から、切刃６から離れるにつれて低位に位置するように設けられている。ブレーカ面は、内方に向かうにつれて高位に位置するよう傾斜している。このブレーカ面は、分割切刃６ａに対向して配置されている。このような構成により、ブレーカ面が、分割切刃６ａで生成されすくい面に沿ってカールされた切屑を、安定してさらにカールさせ、切屑を長さ方向に切断することができる。

上面３には、溝部５に対応して第１凸部７１が設けられる。ここで、「第１凸部７１が溝部５に対応する」とは、上面３において、第１凸部７１が、以下の２点を満たすよう配置されていることをいう。
・ 第１凸部７１が、上面３において、溝部５よりも内方に位置している。
・ 第１凸部７１の少なくとも一部が、溝部５の幅方向における中央を通り溝部５の延びる方向に沿う仮想直線上に位置している。

本実施形態においては、第１凸部７１は、上記仮想直線に沿って形成されている。すなわち、上面であって、溝部５をその長手方向に延長した場合に通過する延長領域に位置する。

なお、ここでいう内方とは、上面視で、切刃４に対してインサート１の中央側に向かう方向をいう。

本実施形態のインサート１は、このような構成をなす第１凸部７１によって、隣り合う分割切刃６ａによって生成された幅の短い切屑同士が互いに衝突しないよう、切屑の排出方向を安定させることができる。そのため、切屑が切刃と被削材との間に噛み込まれることによる切刃やホルダの損傷、被削材の加工面の劣化、加工精度の悪化などを抑制することができる。

すなわち、分割切刃６ａによって生成された切屑は、分割切刃６ａから内方に向かって延びるすくい面に沿ってカールされる。その際、溝部５の内方に、すなわち、溝部５に対して切屑が排出される方向に、第１凸部７１が設けられている。この第１凸部７１によっ
て、幅方向に細かく分断された切屑の排出方向が左右に振れることを抑制することができる。そのため、分割切刃６ａで生成された切屑が、互いに衝突することが抑制される。その結果、優れた切屑排出性を発揮し得る。

特に、断続切削や高送り加工等といった、切削加工時に大きな負荷がかかる切削加工形態においても、切削時にかかる切削抵抗の低減を図った上で、優れた切屑排出性を発揮させることができる。

本実施形態においては、複数の溝部５に対応して、複数の第１凸部７１が設けられている。

第１凸部７１の形状は、切屑のブレを抑制することができる形状であればよい。本実施形態においては、第１凸部７１は、図５に示すように、さらに、前記溝部から離れるにつれて高位に位置する前端部７１１と、前記前端部に接続され、前記溝部から離れる方向に頂部の高さ位置が略一定の後端部７１２とを有している。

本実施形態においては、前端部７１１は、溝部５から離れるにつれて幅が広くなっていり、各々対応する溝部５よりも分割切刃６ａ側に張り出すように設けられている。すなわち、第１凸部の前端部７１１の幅Ｗ７１１は、上面視で、溝部５の幅Ｗ５よりも大きい。このような構成により、分割切刃６ａで生成された切屑は、まず、分割切刃６ａから内方に向かって延びるすくい面に沿ってカールされる。その際、切屑の端部が前端部７１１に接触して、切屑は、切屑の断面形状が凹状となるよう、変形される。そのため、分割切刃６ａで生成された切屑の幅を、切屑がすくい面に沿ってカールされるにつれて徐々に減少させることができる。その結果、隣接する切屑が、互いに衝突することを抑制する効果が高まる。

なお、ここでいう前端部７１１の幅Ｗ７１１は、上面視で、分割切刃６ａに沿う方向における寸法のうち、最大の値をいう。

また、溝部５の幅Ｗ５は、溝部５の壁面の仮想延長線と小切刃４１１の仮想延長線との２つの交点間の距離のことである。図２に溝部５の幅Ｗ５について例示している。ここで、溝部５の壁面とは、すくい面および側面２に連接する一連の面をいう。なお、溝部５の壁面が平坦面を有する本実施形態と異なり、溝部５の壁面全体が曲面で構成されている場合は、該曲面の接線を上述の溝部の壁面の仮想延長線とすればよい。なお、本実施形態においては、後端部は、前記溝部から離れるにつれて幅が狭くなっている。

第１凸部７１は、さらに分割切刃６ａに比べて高位に位置している。このような構成によって、切屑同士の衝突がより抑制される。

後端部７１２は、溝部から内方に向かう方向に延びており、ブレーカ面を仕切るように形成されている。このような構成によって、隣り合う分割切刃から生成される切屑同士が互いに衝突することがより低減される。

第１凸部７１の配置は、各溝部に対応するように配置されていればよく、特に制限されない。切屑の排出方向をより安定させる観点から、溝部に近い位置に形成されることが好ましい。また、本実施形態においては、第１凸部７１は、すくい面およびブレーカ面を跨いで配置されている。このような構成によって、切屑のブレをより長く抑制することが可能である。

上面３には、さらに分割切刃６ａの仮想延長線と前記非分割切刃６ｂの仮想延長線との
なす角の二等分線上に、第２凸部７２が設けられている。この第２凸部は、分割切刃６ａから生成される切屑が、非分割切刃６ｂ側に向かうことを抑制する目的で設けられている。本実施形態においては、第２凸部７２は、最も第２側面側に近い前記第１凸部で代用されている。このように、第２凸部７２は、本発明の効果を損なわない範囲で、第１凸部７２と一体化されていてもよい。

本実施形態においては、分割切刃６ａの内方、すなわち第１凸部間に対応する位置であって、ブレーカ面の頂部付近に、突起部８が配置されている。

なお、インサート２Ａは、上面３の中央から下面４の中央まで貫通する貫通穴９を有している。この貫通孔９は、ホルダに取り付けるために取付ネジを挿通する穴である。なお、４つの切刃６は、この貫通穴９の軸線を中心として９０度回転対称となるよう配置されている。

本実施形態におけるインサート１は、分割切刃が形成された第１側面に隣り合う第２側面には、溝が形成されない非分割切刃が設けられている。そのため、分割切刃を切削に用いる場合に、隣り合う側面に形成された溝部に切屑が詰まるという切屑排出性の悪化を低減することができる。また、非分割切刃を切削に用いる場合は、前記溝部に対応して設けられる第１凸部と、前記分割切刃の仮想延長線と前記非分割切刃の仮想延長線とのなす角の二等分線上に設けられる第２凸部により、非分割切刃により生成される切屑が第１側面側に進行することが抑制され、第１側面に形成された溝部に切屑が詰まることが低減される。そのため、本実施形態におけるインサート１は、優れた切屑排出性を有している。

＜切削工具＞
本発明の一実施形態である切削工具２０は、先端側外周面に複数のインサートポケット１１を有するホルダ１０と、インサートポケット１１にそれぞれ装着される上記の切削インサート１と、を備えている。

ホルダ１０は、軸線Ｓを中心とする略回転体形状をなす。そして、ホルダ１０の先端側外周面には、インサートポケット１１が４つ設けられている。インサートポケット１１は、インサート１が装着される部分であり、ホルダ１０の外周面および先端面に開口している。

そして、ホルダ１０に設けられる複数のインサートポケット１１に対応して、切削インサート１が装着される。複数のインサート１は、切刃６が外周面から外方に突出するように装着される。このとき、分割切刃６ａが外周面から突出するように装着されるインサート１と、非分割切刃６ｂを外周面から外方に突出するように装着されたインサート１とが交互に配置されることが好ましい。また、分割切刃６ａで加工された加工面は、溝状の削り残し部が存在することとなる。本実施形態においては、ホルダ１０の回転方向後方に、非分割切刃６ｂが外方に突出するインサート１が設けられているため、この溝状の加工面の削り残し部を確実に削ることができ、段差のないより平坦な加工面が得られる。

また、本実施形態においては、インサート１は、固定ネジによって、インサートポケット１１に装着されている。すなわち、インサート１の貫通穴９に固定ネジを挿入し、該固定ネジの先端をインサートポケット１１に形成された図示しないネジ孔に螺合させることによって、インサート１がホルダ１に装着されている。

またさらに、本実施形態においては、インサート１は、ホルダ１０に対して、外周面から外方に突出する切刃が正のアキシャルレーキ角を有するように装着されている。すなわち、後述する図４に示すように、側面視で、ホルダ１０の外周面側に配置されたインサー
ト１の切刃６は、ホルダ１０の先端側から後端側に向かうにつれて、ホルダ１０の軸線Ｓから遠ざかるように傾斜している。このような構成により、切削時にかかる切削抵抗の低減を図ることができる。

＜被削材の切削方法＞
図５を用いて、本発明の一実施形態に係る被削材の切削方法について、切削工具２０を用いた場合を例示して説明する。本実施形態に係る被削材の切削方法は、以下の（i）〜（iii）の工程を備える。
（i）図５（ａ）に示すように、切削工具２０をホルダ１０の軸線Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転させる工程、矢印Ｂ方向に動かし、被削材１００に切削工具１０の切刃を近づける工程。
（ii）図５（ｂ）に示すように、インサート１の切刃６を被削材１００の表面に接触させ、切削工具２０を矢印Ｃ方向に動かし、被削材１００の表面を切削する工程。
（iii）図５（ｃ）に示すように、切削工具２０を矢印Ｄ方向に動かし、被削材１００から切削工具２０を離隔させる工程。

これにより、上述したように、優れた切屑排出性を備え、かつより平滑な加工面が得られる切削工具１０を用いて加工するため、加工効率および仕上げ面精度の向上が図れる。

なお、切削工具２０と被削材１００とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００を切削工具２０に近づけてもよい。これと同様に、前記（iii）の工程では、被削材１００と切削工具２０とは相対的に遠ざかればよく、例えば被削材１００を切削工具２０から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具２０を回転させた状態を保持して、被削材１００の異なる箇所にインサート１の切刃６を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している切刃６が摩耗した際には、インサート１を貫通穴９の中心軸に対して９０度回転させ、未使用の切刃６を用いればよい。

以上、本発明に係るいくつかの実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

１ 切削インサート
２ａ 第１側面
２ｂ 第２側面
３ 上面
４ 下面
５ 溝部
６ａ 分割切刃
６ｂ 非分割切刃
７１ 第１***部
７２ 第２***部
８ 突起部
９ 貫通孔
１０ ホルダ
２０ 切削工具
１００ 被削材

Claims (11)

1. 第１側面と、前記第１側面と隣り合う第２側面と、前記第１側面と前記第２側面と交差する上面および下面と、を有する本体部を備え、
   前記第１側面は、前記上面に達する溝部と、前記上面との交線部に形成されるとともに、前記溝部によって分断された分割切刃とを有し、
   前記第２側面は、前記上面との交線部に形成される非分割切刃を有し、
   前記上面は、前記溝部に対応して設けられる第１凸部と、前記分割切刃の仮想延長線と前記非分割切刃の仮想延長線とのなす角の二等分線上を通る第２凸部と、を有する、切削インサート。
2. 前記上面は、
   前記分割切刃および前記非分割切刃に沿って設けられるすくい面と、
   前記すくい面より内方に位置し、前記分割切刃および前記非分割切刃から離れるにつれて高位に位置するようなブレーカ面と、
   を有し、
   前記第１凸部は、前記すくい面および前記ブレーカ面を跨いで配置されている、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記溝部および前記第１凸部が複数形成されるとともに、最も第２側面側に近い前記第１凸部と、前記第２凸部とが一体化されている、請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第１側面および前記第２側面は、それぞれ複数有し、第１側面と第２側面とが交互に配置されている、請求項１から３のいずれかの項に記載の切削インサート。
5. 前記第１凸部は複数配置されるとともに、前記ブレーカ面上であって前記第１凸部間に対応する位置に、突起部が配置される、請求項１から４のいずれかの項に記載の切削インサート。
6. 前記第１凸部は、前記溝部から離れるにつれて高位に位置する前端部と、前記前端部に接続され、前記溝部から離れるにつれて低位に位置する後端部とを有する、請求項１から５のいずれかの項に記載の切削インサート。
7. 前記前端部は、前記溝部から離れるにつれて幅が広くなる、請求項１から６のいずれかの項に記載の切削インサート。
8. 前記後端部は、前記溝部から離れるにつれて幅が狭くなる、請求項１から７のいずれかの項に記載の切削インサート。
9. 先端側外周面に複数のインサートポケットを有するホルダと、前記インサートポケットにそれぞれ装着される請求項１〜８のいずれかに記載の切削インサートと、を備え、
   前記分割切刃および前記非分割切刃が交互に前記ホルダの先端側外周部から外方へ突出するように、前記切削インサートが装着される、切削工具。
10. 前記切削インサートは、前記分割切刃および前記非分割切刃が、それぞれ正のアキシャルレーキを有するように前記ホルダに装着されている、請求項９に記載の切削工具。
11. 請求項９または１０に記載の切削工具を用いて被削材を切削する方法であって、
    前記切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具の前記複数の分割切刃の少なくとも一部を前記被削材の表面に接触させる工程と、
    前記被削材と前記切削工具とを離隔する工程と、
    を備える、被削材の切削方法。

Images