JP2013121636A - 縦型刃先交換式切削インサートと隅削りフライスカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】隅削りフライス加工用の縦型の切削インサートを、工具送りなどの使用条件が高められても良好な面粗さを維持できるものにすることを課題としている。
【解決手段】縦長の側面４をすくい面、側面の長辺を主切れ刃６、上面２又は下面３を主切れ刃の逃げ面、側面４の短辺を副切れ刃７、端面５を副切れ刃の逃げ面として使用する縦型刃先交換式切削インサートを、すくい面となす側面４の短辺が左右非対称をなし、その短辺の一部が副切れ刃７として構成され、その副切れ刃７が、インサートの側面視において主切れ刃６の先端にノーズＲ部８を介して連なり、端面５は、副切れ刃７の逃げ面となる第１の面５ａと、逆向き三角形の平坦な第２、第３の面５ｂ、５ｃを含んで構成され、第１の面５ａが端面の対角方向に延びているものにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、隅削りフライス加工用の刃先交換式切削インサート、特に、側面をすくい面として使用するいわゆる縦型の刃先交換式切削インサートとそれを用いた隅削りフライスカッタに関する。

隅削りフライス加工用の縦型刃先交換式切削インサート（以下では単に切削インサートと言う）として、例えば、下記特許文献１〜３に開示されたものが知られている。

特許文献１に記載された切削インサートや特許文献２の図１、図２の切削インサートは、１８０°の回転で使用済み切れ刃と未使用刃を入れ替えられるようにしたものであって、すくい面となす側面の短辺部に、短辺を２等分した長さで、なおかつ、主切れ刃となす側面の対向位置の長辺に対してそれぞれが同一角度で傾く副切れ刃を左右対称に設けている。

また、主切れ刃と副切れ刃との間に形成される主切れ刃先端のノーズＲと主切れ刃後端のノーズＲを同サイズにしている。

一方、特許文献３の切削インサートは、短辺の全域を副切れ刃として使用できるようにしている（実質は主切れ刃側の一部が副切れ刃として使用される）。また、特許文献１，２の切削インサートと同様に、主切れ刃と副切れ刃との間に形成される主切れ刃先端のノーズＲと主切れ刃後端のノーズＲを同サイズにしている。

特表２００５−５２８２３０号公報 特許第４４９１４０４号公報 特表２００７−５２０３６０号公報

特許文献１，２の切削インサートは、側面の短辺の半分を副切れ刃として使用するので、副切れ刃の長さが制限される。また、２等分した短辺を相反する向きに同一角度傾斜させているので、主切れ刃とのなす角度も制限され、工具の送りが一定値を超えるなど、一定の条件を越えて使用したときに加工面の面粗さが著しく劣化する問題があった。

また、特許文献３の切削インサートは、短辺の全長をサラエ加工用の副切れ刃として利用できるが、副切れ刃のフェース角を小さくして加工面の面粗さを向上させると、主切れ刃と副切れ刃に加工される面の直角度を確保できず、その直角度を維持すると加工面の面粗さが低下すると言う問題があり、直角度の確保の観点から面粗さの向上は実質的に不可能であった。

また、主切れ刃先端のノーズＲの大きさは、加工されるワークのサイズや形状に依存し、ユーザのニーズによって決まる。このために、従来の切削インサートは、主切れ刃後端のノーズＲも主切れ刃先端のノーズＲに制約を受けて曲げ半径の大きなノーズＲとなる。

これにより、隅削りフライスカッタで掘り込み加工などを行ったときに主切れ刃に加工された面の刃形の継ぎ目の段差（いわゆる送りマークの波の高さ）が大きくなる不具合もあった。

この発明は、隅削りフライス加工用の縦型の切削インサートを、工具送りなどの使用条件が高められても良好な面粗さを維持できるものにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、縦長の側面をすくい面、側面の長辺を主切れ刃、上万又は下面を主切れ刃の逃げ面、側面の短辺を副切れ刃（サラエ刃）、端面の一部を副切れ刃の逃げ面として使用する縦型刃先交換式切削インサートを、
側面の短辺が左右非対称をなし、その短辺の一部が前記副切れ刃として構成され、その副切れ刃が、インサートの側面視において主切れ刃の先端に曲げ半径Ｒ１のノーズＲ部を介して連なり、
端面は、前記副切れ刃の逃げ面となる第１の面と、その第１の面の両側に配置される逆向き三角形の第２、第３の面を含んで構成され、前記第１の面が端面の対角方向に延びているものにした。

前記副切れ刃の刃幅ｔは、インサート厚みＴの１／３〜２／３程度、主切れ刃と副切れ刃との間に形成されるコーナのコーナ角θは、８５°〜９５°（８５°≦θ≦９５°）の範囲が適当である。

副切れ刃は、直線刃、円弧刃のどちらであってもよく、円弧刃の場合の円弧の半径は、２００〜１０００ｍｍ程度が適当である。

また、側面の短辺の副切れ刃となす側とは反対側は、ローテーション（１８０°の回転）によって主切れ刃と入れ替える側の主切れ刃の後端に、Ｒ１＜Ｒ２の条件を満たす曲げ半径Ｒ２のノーズＲ部を介して連ならせるとよい。

主切れ刃の先端と副切れ刃との間に形成されるノーズＲ部の曲げの半径Ｒ１は、ユーザのニーズによって変動するが、０．４〜６．０ｍｍが一般的である。短辺の反対側のノーズＲ部の曲げの半径Ｒ２は、そのＲ１の５〜１００倍くらいが望ましい。

この切削インサートは、カッタボディの外周に形成された座溝に、片方の側面がすくい面、上面（又は下面）とすくい面との交差部の稜線が主切れ刃、上面（又は下面）が主切れ刃の逃げ面、側面の片方の短辺が最先端に位置して副切れ刃（サラエ刃）、片方の端面が副切れ刃の逃げ面となる向きに装着する。

上面を主切れ刃の逃げ面となす場合には、下面をカッタボディの座溝の座底面に着座させ、切削に関与しない側の側面と、切削に関与しない側の端面に設けられた２つの三角形の平面を前記座溝の座側面で受け支える。この発明は、このように構成された隅削りフライスカッタも併せて提供する。

この発明の切削インサートは、側面の短辺を左右非対称にしてその短辺の主切れ刃側を副切れ刃にしている。従って、副切れ刃の幅を好ましい数値範囲内で自由に変化させることができ、その幅を特許文献１，２の切削インサート（厚みが同一のインサート）よりも広くするなどして加工の条件変動に対する対応の自由度を拡げることができる。

それによって、送りなどが一定の条件を超えて高められたときにも加工面の良好な面粗さを維持することが可能になる。

この発明の切削インサートの第１形態を示す斜視図 図１の切削インサートの平面図 図１の切削インサートの側面図 図１の切削インサートの端面図 図１の切削インサートを使用した隅削りフライスカッタの斜視図 図５の隅削りフライスカッタの側面図 図５の隅削りフライスカッタの正面図 図１の切削インサート支持状態を示す断面図 この発明の切削インサートの第２形態を示す斜視図 図９の切削インサートの側面図 この発明の切削インサートの第３形態を示す斜視図 図１１の切削インサートの正面図 図１１の切削インサートの側面図 図１１の切削インサートの端面図

以下、添付図面の図１〜図１４に基づいて、この発明の切削インサートとそれを用いた隅削りフライスカッタの実施の形態を説明する。図１〜図４は、この発明の切削インサートの第１形態（ブレーカ溝無し）を示している。

この切削インサート１は、四角形を基本形としたものであって、縦長に形成された側面４の左右の長辺が主切れ刃６として使用され、側面４の両短辺の一部が副切れ刃７（サラエ刃）として使用される。

側面４の長辺は、上面２及び下面３との交差部に形成される稜線である。また、側面４の短辺は、端面５との交差部に形成される稜線である。

下面３側は上面２側と同一構成である。また、対向した２つの側面４、４の構成や対向した２つの端面５，５の構成も同一である。従って、ここでの説明は、上面側の構成と、片方の側面、端面の構成のみについて行う。

側面４の短辺は、図３に示すように、左右非対称の辺にしている。その短辺の一端側は、半径Ｒ１のノーズＲ部８を介して主切れ刃６の先端に連なり、その一端側が副切れ刃７として使用される。

また、側面４の短辺の他端側は、ローテーション（１８０°の回転）によって位置の入れ替えがなされる側の主切れ刃６の後端に、半径Ｒ２のノーズＲ部９を介して連なっている。

端面５は、側面４との間に副切れ刃７となす稜線を生じさせる第１の面５ａと、その第１の面の両側に配置される第２、第３の面５ｂ，５ｃが含まれた面になっている。

第１の面５ａは端面の対角方向に延びており、この第１の面５ａが副切れ刃７の逃げ面を構成する。また、第１の面５ａが端面の対角方向に延びている関係で、第２、第３の面５ｂ，５ｃは、逆向き三角形の面になっている。

その第２、第３の面５ｂ，５ｃは、カッタボディに対する切削インサートの軸方向位置決めに利用される。その第２、第３の面５ｂ，５ｃがカッタボディに形成された座溝の座側面に支えられ、その位置でフライス加工において切削インサート１に加わる軸方向の荷重が受け止められる。このように、第２、第３の面５ｂ，５ｃを、切削インサートの位置決めに利用する場合は、それぞれの面を平面で形成することが好ましいが、曲面であっても構わない。

図３に示した副切れ刃７の刃幅ｔは、インサート厚みＴの１／３〜２／３程度に設定される。その刃幅ｔが１／３Ｔ以下では、前掲の特許文献１，２が開示している切削インサートと比較して加工の条件変動に対する対応の自由度などの面であまり優位差のないものになる。

また、その刃幅ｔが２／３Ｔを超えると、副切れ刃の切削負担が増して切削トルクが過大になる。

副切れ刃７と主切れ刃６との間に形成されるコーナのコーナ角θは、８５°〜９５°（８５°≦θ≦９５°）の範囲が適当である。この範囲を外れると、加工面のコーナの直角度を好ましいと考えられる範囲に維持するのが難しくなる。

なお、図示の切削インサートは副切れ刃７を直線の刃にしたが、これは、凸円弧の刃であってもよく、その円弧刃の場合、円弧の半径は、２００〜１０００ｍｍ程度が適当である。その範囲の円弧半径であれば、一般的に要求される加工面粗さを確保することができる。

ノーズＲ部８，９の曲げの半径Ｒ１，Ｒ２は、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすものにしている。

主切れ刃６の先端と副切れ刃７との間に形成されるノーズＲ部８の曲げの半径Ｒ１は、一般的に要求される０．４〜６．０ｍｍ程度でよい。主切れ刃の後端側のノーズＲ部９の曲げの半径Ｒ２は、Ｒ１の５〜１００倍程度にするとよい。

この第１形態の切削インサート１を使用した隅削りフライスカッタの一例を図５〜図８に示す。図示の隅削りフライスカッタ２０は、カッタボディ２１の外周に座溝２２と切屑ポケット２３を、回転方向に所定の間隔をあけて複数設けている。

そして、各座溝２２に切削インサート１を挿入し、その切削インサート１を取付けねじ２４で座溝の座底面２２ａ上に固定している。

切削インサート１は、座溝２２に、片方の側面４がすくい面、上面２（又は下面３）とすくい面との交差部の稜線が主切れ刃６、上面２（又は下面３）が主切れ刃の逃げ面、側面の片方の短辺の主切れ刃先端に連なる側が副切れ刃７、最先端に置かれる片方の端面５が副切れ刃７の逃げ面となる向きに装着されている。

なお、切削に関与しない側の側面４は、座溝２２の座側面２２ｂによって支持され、その座側面２２ｂによる支持部によって切削インサートのカッタ回転方向の位置決めがなされる。

また、切削に関与しない側の端面５の第２、第３の面５ｂ，５ｃは、座溝２２の座側面２２ｃ、２２ｄによって支持され、その座側面２２ｃ、２２ｄによる支持部によって切削インサート１のカッタ軸方向の位置決めがなされる。

切削インサート１のカッタ径方向の位置決めは、座底面２２ａによる支持部によってなされる。

図９、図１０は、この発明の切削インサートの第２形態を示している。この第２形態の基本構成は第１形態と同じである。この第２形態は、主切れ刃６に沿ってすくい面となす側面４に切屑を処理するブレーカ溝１０を設けており、この部分が第１形態と異なる。その他の構成は第１形態と同じであるので説明を省く。

図１１〜図１４は、この発明の切削インサートの第３形態を示している。この第３形態も基本構成は第１形態と同じである。この第３形態は、主切れ刃６に沿って側面４にブレーカ溝１０を設けている。

また、副切れ刃７の位置を最も高くし、主切れ刃６を副切れ刃７に連なる先端側から後端側に行くに従って位置が下がる方向に傾斜させている。このために、端面５の短辺の副切れ刃となる側とは反対側も、インサートの端面視（図１４）において傾斜してローテーションにより位置の入れ替えがなされる側の主切れ刃の後端に連なっている。

その他の構成は、この第３形態も第１形態と同じである。従って、これについても同一箇所については説明を省く。

１ 切削インサート
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 端面
５ａ 第１の面
５ｂ 第２の面
５ｃ 第３の面
６ 主切れ刃
７ 副切れ刃
８ 主切れ刃先端のノーズＲ部
９ 主切れ刃後端のノーズＲ部
１０ ブレーカ溝
２０ 隅削りフライスカッタ
２１ カッタボディ
２２ 座溝
２２ａ 座底面
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 座側面
２３ 切屑ポケット
２４ 取付けねじ
Ｒ１ 主切れ刃先端のノーズＲ部の曲げ半径
Ｒ２ 主切れ刃後端のノーズＲ部の曲げ半径
θ コーナ角
ｔ 副切れ刃の刃幅
Ｔ インサート厚み

Claims (6)

1. 縦長の側面（４）をすくい面、側面の長辺を主切れ刃（６）、上面（２）または下面（３）を主切れ刃の逃げ面、側面（４）の短辺を副切れ刃（７）、端面（５）の一部を副切れ刃（７）の逃げ面として使用する縦型刃先交換式切削インサートであって、
   前記側面（４）の短辺が左右非対称をなし、その短辺の一部が前記副切れ刃（７）として構成され、その副切れ刃（７）が、インサートの側面視において主切れ刃（６）の先端に曲げ半径Ｒ１のノーズＲ部（８）を介して連なり、
   端面（５）は、前記副切れ刃（７）の逃げ面となる第１の面（５ａ）と、その第１の面の両側に配置される逆向き三角形の第２、第３の面（５ｂ、５ｃ）を含んで構成され、前記第１の面（５ａ）が端面の対角方向に延びている縦型刃先交換式切削インサート。
2. 前記副切れ刃（７）の刃幅ｔを、インサート厚みＴの１／３〜２／３に設定した請求項１に記載の縦型刃先交換式切削インサート。
3. 前記副切れ刃（７）と主切れ刃（６）との間に形成されるコーナのコーナ角θを、８５°≦θ≦９５°の条件を満たすように設定した請求項１又は２に記載の縦型刃先交換式切削インサート。
4. 前記副切れ刃（７）を、曲げ半径が２００〜１０００ｍｍの凸円弧の刃にした請求項１〜３のいずれかに記載の縦型刃先交換式切削インサート。
5. 前記副切れ刃（７）を、曲げ半径Ｒ１のノーズＲ部（８）を介して前記主切れ刃（６）の先端に連ならせ、前記側面（４）の短辺の副切れ刃となす側とは反対側を、前記Ｒ１よりも大きい曲げ半径Ｒ２のノーズＲ部（９）を介してローテーションによって主切れ刃と入れ替える側の主切れ刃の後端に連ならせた請求項１〜４のいずれかに記載の縦型刃先交換式切削インサート。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の切削インサート（１）を、カッタボディ（２１）の外周に形成された座溝（２２）に、片方の側面（４）がすくい面、上面（２）又は下面（３）とすくい面との交差部の稜線が主切れ刃（６）、上面（２）又は下面（３）が主切れ刃の逃げ面、側面（４）の片方の短辺が最先端に位置して副切れ刃（７）、片方の端面の前記第１の面（５ａ）が副切れ刃（７）の逃げ面となる向きに装着し、上面（２）と下面（３）の切削に関与しない側を前記座溝の座底面（２２ａ）で、切削に関与しない側の側面（４）を前記座溝の座側面（２２ｂ）で、切削に関与しない側の端面の前記第２、第３の面（５ｂ、５ｃ）を前記座溝の座側面（２２ｃ，２２ｄ）で各々支持して構成される隅削りフライスカッタ。

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