JP4889300B2 - Throw-away insert and cutting tool equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導性の低い被削材の加工等で用いられるスローアウェイインサートおよびそれを装着した切削工具に関する。 The present invention relates to a throw-away insert used for processing a work material having low thermal conductivity and a cutting tool equipped with the throw-away insert.
近年、切削加工の高効率化を図るため、切削速度の速い高速切削加工や切り込み量の大きい重切削加工などが多用されてきている。それにともない、切削加工に用いられるスローアウェイインサートの特性として、高い切屑排出性および耐摩耗性等が求められ、このような課題達成へ向けて、様々なスローアウェイインサートが提供されている。例えば、特許文献1のように、すくい面上に形成された***部にスリットが配列され、該スリットに連通する溝部が形成されたスローアウェイインサートが知られている。このような構成により、切屑と***部との接触面積が減少し、切削抵抗が低減される。その結果、切屑との擦過による摩耗が抑制されるという効果が得られる。
しかしながら、上述のスローアウェイインサートでは、昨今の更なる切削加工の高効率化にともなう厳しい切削条件下では、切屑と***部との接触面積の減少にともなう温度上昇の抑制だけでは、切削時のスローアウェイインサートの温度が高温になってしまう場合があった。特に、ステンレス鋼などの熱伝導性の低い被削材の加工においては、スローアウェイインサートの温度が高くなりやすいため、すくい面摩耗の他に、スローアウェイインサート表面のコーティング膜の剥離、切屑の溶着等が発生しやすいという問題があった。 However, with the above-mentioned throw-away inserts, under severe cutting conditions accompanying the recent higher efficiency of cutting, it is possible to reduce the throwing speed during cutting only by suppressing the temperature rise caused by the reduction of the contact area between the chip and the raised portion. The temperature of the away insert sometimes became high. Especially when machining materials with low thermal conductivity such as stainless steel, the temperature of the throw-away insert tends to be high. In addition to wear on the rake face, peeling of the coating film on the throw-away insert surface and chip welding Etc. are likely to occur.
また、***部にスリットを設けるため、***部の強度が低下してしまい、重切削加工のような厳しい切削条件下では、***部が欠けやすいという問題があった。 Further, since the slits are provided in the raised portions, the strength of the raised portions is reduced, and there is a problem that the raised portions are easily chipped under severe cutting conditions such as heavy cutting.
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、高速切削加工または重切削加工、熱伝導性の低い被削材の切削加工においても、ブレーカ強度を低下させることなく、スローアウェイインサートの温度上昇を抑制し、優れた放熱効果を有することで、高い耐溶着性および耐摩耗性を発揮するスローアウェイインサートを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems of the prior art, and reduces the breaker strength even in high-speed cutting or heavy cutting or cutting of a work material with low thermal conductivity. Therefore, an object of the present invention is to provide a throwaway insert that exhibits high welding resistance and wear resistance by suppressing an increase in temperature of the throwaway insert and having an excellent heat dissipation effect.
前記課題を解決するため、本発明のスローアウェイインサートは、上面をすくい面、下面を着座面、側面を逃げ面とするとともに、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の
少なくとも一部に切れ刃を有した略平板状のスローアウェイインサートであって、前記すくい面は、前記切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域と、該第一すくい面領域に隣接し、前記切れ刃に対して前記第一すくい面領域よりも後方に、かつ切屑のカール作用に関与しないすくい面中央領域に配設された第二すくい面領域とからなり、該第二すくい面領域に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が行列状に並設されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the throw-away insert of the present invention has an upper surface as a rake surface, a lower surface as a seating surface, and a side surface as a flank surface, and at least a part of an intersecting ridge line portion between the rake surface and the flank surface. A generally flat throw-away insert having a cutting edge, wherein the rake face is adjacent to the first rake face area disposed in the vicinity of the cutting edge, and the cutting edge. And a second rake face region disposed behind the first rake face area and in a rake face central area not involved in the curling action of the chips , wherein the second rake face area includes a plurality of rake face areas. At least one of the concave portion and the plurality of convex portions is arranged in a matrix.
このような構成により、ブレーカ強度を低下させることなく、切屑のカール作用を有した状態で、前記すくい面の表面積が増加するため、切削時に発生する熱の拡散が促進される。このような放熱効果によって、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離等が抑制されるため、ステンレス鋼などの熱伝導性の低い被削材の加工でも長寿命なスローアウェイインサートが可能となる。 With such a configuration, the surface area of the rake face is increased with the chip curling action without reducing the breaker strength, and thus the diffusion of heat generated during cutting is promoted. Because of this heat dissipation effect, rake face wear, chip welding, film peeling, etc. are suppressed, so long-life throw-away inserts are possible even when machining materials with low thermal conductivity such as stainless steel. .
また、前記凹部が、略半球状であることが、前記すくい面の表面積を効率よく増加させ、優れた放熱効果が得られるとともに、切屑の詰まりが抑制されるため望ましい。 Moreover, it is desirable that the concave portion is substantially hemispherical because the surface area of the rake face is efficiently increased, an excellent heat dissipation effect is obtained, and clogging of chips is suppressed.
さらに、前記凸部は、隣り合う前記凸部と凹曲面によって連結していることが、効果的に前記すくい面の表面積を増大させることにより、放熱効果に優れるとともに、切屑の詰まりを抑制するため望ましい。 Furthermore, in order that the said convex part is connected with the said adjacent convex part by the concave curved surface, it is effective in increasing the surface area of the said rake face, and it is excellent in the heat dissipation effect, In order to suppress clogging of chips. desirable.
また、前記着座面に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が形成されていることが、ホルダとスローアウェイインサートとの間に作用する摩擦力を増大させ、スローアウェイインサートが、ホルダにずれることなく安定して固定されるため望ましい。 Further, the formation of at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions on the seating surface increases a frictional force acting between the holder and the throw-away insert, and the throw-away insert is attached to the holder. This is desirable because it is stably fixed without shifting.
さらに、前記着座面に、頂部が平面を含んで構成されている複数の凸部を形成するとともに、前記複数の凸部の平面部を同一平面内に位置させたことが、凸部が形成された着座面が、スローアウェイインサートがホルダに取り付けられる際に、十分な当接面として作用し、より安定してスローウェイインサートをホルダに固定させることができるため望ましい。 Furthermore, a plurality of convex portions whose top portions include a plane are formed on the seating surface, and the convex portions are formed by positioning the plane portions of the plurality of convex portions in the same plane. The seating surface is desirable because it acts as a sufficient contact surface when the throw-away insert is attached to the holder, and the throw-way insert can be more stably fixed to the holder.
また、上述のスローアウェイインサートと、前記スローアウェイインサートが着脱可能に設けられるホルダとを含む切削工具であることが、スローアウェイインサートの優れた放熱効果によりスローアウェイインサートおよびホルダの両方が摩耗しにくくなるとともに、スローウェイインサートのすべりが抑制され、スローアウェイインサートとホルダとが安定して固定されるため、高い加工精度が得られるため望ましい。 In addition, since the cutting tool includes the above-described throw-away insert and the holder on which the throw-away insert is detachably provided, both the throw-away insert and the holder are less likely to wear due to the excellent heat dissipation effect of the throw-away insert. In addition, slipping of the throw-away insert is suppressed, and the throw-away insert and the holder are stably fixed, which is desirable because high processing accuracy can be obtained.
本発明のスローアウェイインサートによれば、すくい面が第一すくい面領域と切屑のカール作用に関与しないすくい面中央領域に配設される第二すくい面領域とからなり、前記第二すくい面領域に複数の凹部および複数の凸部の少なくともいずれか一方が行列状に並設されていることにより、ブレーカ強度を低下させることなく、切屑のカール作用を維持するとともに、すくい面の表面積が増大し、切削時に発生する熱が効果的に拡散され、放熱させることができるため、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離などが抑制され、熱伝導性の低い被削材の加工などにおいても長寿命なスローアウェイインサートが可能となる。 According to the throw-away insert of the present invention, the rake face consists of the first rake face area and the second rake face area disposed in the rake face central area not involved in the curling action of the chips, and the second rake face area. By arranging at least one of the plurality of concave portions and the plurality of convex portions in a matrix, the chip curling action is maintained without reducing the breaker strength, and the surface area of the rake face is increased. Since the heat generated during cutting can be effectively diffused and dissipated, rake face wear, chip welding, film peeling, etc. are suppressed, and it is long even when processing work materials with low thermal conductivity. it is possible to life throws away insert.
以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1および図2および図4乃至図9は、本発明の実施形態を示すものであり、図1は本発明の第一の実施形態によるスローアウェイインサート(以下、インサートと略す。)1の全体斜視図、図2は図1の(a)平面図、(b)側面図、(c)底面図、図4は、本発明の第二の実施形態によるインサート21の全体斜視図、図5は図4の(a)平面図、(b)側面図、(c)底面図、図6は、第三の実施形態によるインサート31の全体斜視図、図7は図6の(a)平面図、(b)側面図、(c)底面図、図8は、(a)図7の要部拡大図、(b)(a)のA−A線断面図、図9は本発明の第四の実施形態によるインサート41の(a)全体斜視図、(b)平面図、(c)側面図である。そして、図3は、本発明のインサートを装着した旋削工具の斜視図である。
1 and 2 and FIGS. 4 to 9 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an entire throw-away insert (hereinafter abbreviated as an insert) 1 according to a first embodiment of the present invention. 2A is a plan view, FIG. 2B is a side view, FIG. 4B is a bottom view, FIG. 4 is an overall perspective view of an
図1および図2において、第一の実施形態によるインサート1は、略多角形板状、具体的には略平行四辺形板状の本体部からなり、本体部下面に着座面2を、上面にすくい面3を、側面に逃げ面4を有している。そして、すくい面3と逃げ面4との交差稜線部には切れ刃5が形成されている。
1 and 2, the insert 1 according to the first embodiment is composed of a substantially polygonal plate-like body, specifically a substantially parallelogram-like body, with a
また、すくい面3は、切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域6と、第一すくい面領域6に隣接し、切れ刃5に対して第一すくい面領域6よりも後方に配設された第二すくい面領域7とからなる。本実施形態の第一すくい面領域6は、切れ刃5に隣接するランド部やブレーカなど、切屑のカール作用に関与するすくい面領域に配設される。さらに、第二すくい面領域7は、切屑のカール作用に関与しないすくい面中央領域、例えば、インサートの上下面が同一の面構成を有し、インサート上下面を両面使いするインサートにおける、ホルダ側のホルダ受け面10と当接する部分、いわゆる、インサートの座面、インサートのすわり部分に相当する。
The
ここで、インサート1の第二すくい面領域7には、複数の凹部8が並設される。すなわち、複数の凹部8が、並んで配されており、ここでは行列状(マトリックス状)に並設される。具体的には、図2(a)に示すように、切れ刃5に平行な2方向をX、Yとした場合、X、Y両方向において凹部8が規則的に複数並設されている。一方、第一すくい面領域6には、このような凹部8は並設されない。
Here, a plurality of
このような構成とすることにより、第一すくい面領域6に形成されるブレーカ強度を低下させることなく、十分な切屑のカール作用を有した状態で、インサート1の表面積が増大するため、インサート表面の空気との接触面積が増え、加工時に発生する熱が大気中に放熱されやすく、優れた放熱効果が得られる。そのため、インサート表面の温度上昇が抑制され、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離等が抑制される。結果として、厳しい条件下での切削加工や熱伝導性の低い被削材の加工においても長寿命なスローアウェイインサートが可能となる。
By adopting such a configuration, the surface area of the insert 1 is increased with a sufficient chip curling action without reducing the strength of the breaker formed in the first
上記のように、加工時に発生する熱を放熱するために、凹部8は、第二すくい面領域7に稠密に形成されるのが好ましい。具体的には、凹部8の開口部の断面積は0.5〜1mm2/個であるのが望ましい。また、凹部8が、1mm2あたりに0.1〜1個形成されるのが好ましい。これにより、効果的に放熱効果が得られるとともに、インサート1のすくい面の全面において、平均して強度が維持できる。凹部8を上記のように規則的に並設した場合にも、このような強度維持は可能だが、凹部8が稠密に並設されることで、この効果はより一層高まる。本実施形態の凹部8は、開口部の断面積が0.5mm2/個で、1mm2あたり0.5個形成される。
As described above, in order to dissipate heat generated during processing, the
また上記のように、加工時に発生する熱を放熱するために、図2の(a)に示すように、好ましくは凹部8が、略半球状であるのがよい。凹部8が略半球状であることにより、効率良くすくい面3の表面積が増加し、優れた放熱効果が得られる。また、粉のような切屑が生成された場合でも、凹部8に切屑が詰まりにくく、低送りなどの条件下で生成されやすい伸びた切屑のひっかかりも抑制される。さらには、壁際の加工などで切屑がインサートのすくい面3上に溜まってしまう場合が生じても、切屑のひっかかりが抑制され、その結果、切屑のホルダなどへの巻きつきが抑制される。
Further, as described above, in order to dissipate heat generated during processing, the
ここで、本発明のインサートは、図3に示すように、ホルダに着脱可能に装着して使用されるスローアウェイインサートであり、インサートは、ホルダ受け面10に着座面2の少なくとも一部を当接して固定される。そのため、切削時にインサートで発生した熱のいくらかはホルダに伝達され、ホルダ温度も上昇してしまう。その結果、ホルダが軟化し、高温の切屑との衝突によるホルダ摩耗が生じやすいといった問題点があった。
Here, as shown in FIG. 3, the insert of the present invention is a throw-away insert that is used by being detachably attached to a holder, and the insert hits at least a part of the
そこで、上記のように加工時に発生する熱を放熱するために、より好ましくは着座面2においても、放熱効果を有した面構成であるのがよい。具体的には、図2の(c)に示す第一の実施形態のように、上記の凹部8が、着座面3にも形成されているのがよい。このような構成とすることで、インサート1で発生した熱を、すくい面3からだけでなく、着座面2からも効果的に放熱させることができる。なお、着座面2に形成される凹部8としては、上述の形状に加えて更に、隣り合う凹部同士で連設していることが好ましい。これにより、着座面2とホルダ受け面10との間に空気の通り路、いわゆる通気孔が生じ、該通気孔から、インサート1で発生した熱のうちホルダに伝達する熱のいくらかが、空気中に放熱されるため、インサート1の放熱効果がより一層高まる。加えて、ホルダとホルダ受け面10に当接される着座面2とに適度な摩擦が生じるため、インサートがホルダに安定して固定される。
Therefore, in order to dissipate the heat generated during processing as described above, it is more preferable that the
また他の着座面の面構成として、図7の(c)に示す第二の実施形態のように、着座面2に放熱効果に優れた面構成とするために、着座面2に複数の凸部9が並設されていてもよい。着座面2に形成される凸部9は、凸部の頂部11が平面を含んで構成されており、この凸部の平面部が同一平面内に位置させることが好ましい。このような構成により、インサートの着座面に形成された凸部の頂部11は、ホルダ受け面10との当接面となるため、安定した当接面が確保できインサートがずれることなくホルダに固定される。その結果、高い加工精度が可能となる。
In addition, as another surface configuration of the seating surface, a plurality of protrusions are formed on the
またさらに、他の着座面の面構成として、図4および図5に示した第二の実施形態のインサート21のように、着座面が図2の(a)に示すようなすくい面3と同様の面構成としても、優れた放熱効果が得られる。なおこの場合のインサート21は、図5に示すように、逃げ角が0、いわゆるネガ形状であり、インサート上下面の両面が着座面およびすくい面として機能することになる。このようなインサートにおいて、効率よく熱の拡散を促進し、優れた放熱効果を示すには、インサート上下面が、本実施形態のすくい面3のように、第一すくい面領域6には上記のような凹部および凸部は形成されず、第二すくい面領域7に、上記のような複数の凹部および凸部の少なくともいずれか一方が並設されていることが好ましい。ここで、前述のすくい面3の面構成を有する面が、すくい面として機能する場合の効果は、既に述べたとおりである。すくい面3の面構成を有する面が、着座面として機能する場合は、第二すくい面領域7が、インサートをホルダへ装着する際のホルダ受け面10との当接面にあたり、その第二すくい面領域7に、複数の凹部および凸部の少なくともいずれか一方が並設されることで、ホルダとインサートとに適度な摩擦が生じるため、インサートがホルダに安定して固定される。
Further, as another surface configuration of the seating surface, the seating surface is the same as the
以上、着座面2の実施形態として、着座面2に凹部8または凸部9が形成された実施形態、着座面2がすくい面3と同様の面構成からなる実施形態を示したが、いずれの形態においても、着座面2を凹凸を有した面とすることで、インサートのすべりが抑制され、高い加工精度が可能となる。さらに、着座面とホルダ受け面の間に通気孔が形成されることで、ホルダに伝達される熱が空気中に放熱されるため好ましい。
As described above, as the embodiment of the
次に、本発明の第三の実施形態について、図6および図7を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同様の構成については、同一の参照符を付し、重複する説明を省略するものとする。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the structure similar to 1st embodiment, the same referential mark is attached | subjected and the overlapping description shall be abbreviate | omitted.
図7(a)に示すように、第三の実施形態のインサート31は、第二すくい面領域7に、複数の凸部9が、マトリックス状に規則的に並設されている。より具体的には、複数の凸部9が図示したX、Y両方向において、等間隔に並設されている。言い換えれば、第二すくい面領域7に形成された凸部9は、互いに溝部12によって離間されている。なお、本実施形態においては、溝部12は格子状に配置されている。このような構成により、効果的にすくい面3の表面積を増加させることができるため、優れた放熱効果が得られる。
As shown to Fig.7 (a), as for the
また、着座面2に、凸部9が形成される場合、凸部9を離間する溝部12は交差して配置されるため、ホルダ受け面10とインサート31との間に空気の通り路が生じ、ホルダ側に伝達されようとする熱の一部が、効率よく大気中に放熱される。具体的には、0.5〜3mm間隔で溝部12が形成されるのが好ましい。なお、本実施形態のインサート31では、約1mm間隔で溝部12は形成される。
Moreover, when the
ここで、本実施形態では、2方向にそれぞれ並列された溝部12が直交して形成される実施形態を例示したが、図7(a)で示す、交差する溝部12がなす角度αは、すくい面の表面積が増大するよう溝部12が形成されればよく、90度に限定されない。すなわち、2方向にそれぞれ並列された溝部が略平行、言い換えると、実質的に1方向に溝部が並んで形成されると、溝部間の空気の流動性が低くなり、優れた放熱効果は得られない。
Here, in the present embodiment, the embodiment in which the
また上記のように、加工時に発生する熱を効率よく放熱するためには、図8(b)に示すように、好ましくは凸部9が隣り合う凸部9と凹曲面によって連結されているのがよい。すなわち、本実施形態では、前述したように凸部9は互いに溝部12によって離間されているが、この溝部12の断面形状が、図8(b)に示すように略半円状となっているのがよい。ここで、図8(b)は、図8(a)要部拡大図のA−A線断面図にあたる。このような構成により、効率良くすくい面3の表面積を増大させることができるとともに、切屑の噛み込み等の不具合も生じにくい。
Further, as described above, in order to efficiently dissipate heat generated during processing, as shown in FIG. 8 (b), it is preferable that the
さらに、上記のように、加工時に発生する熱を効率よく放熱するために、逃げ面摩耗がみられる逃げ面の切れ刃近傍領域を除く逃げ面4に、上記の凹部8および凸部9の少なくともいずれか一方が並設されていてもよい。図9に、逃げ面4に凹部8が形成された本発明の第四の実施形態のインサート41を示す。このように逃げ面4にも、凹部8または凸部9が形成されることで、インサート全体の表面積が増大されるため、インサート全体の空気との接触面積が増加し、切削時に発生した熱の拡散が促進される。その結果、優れた放熱効果が得られる。なお、本実施形態のインサート41は、逃げ角が0、いわゆるネガ形状であるが、図5で示したインサート21と違い、インサートの上下面の面構成が異なる片面使いのインサートを例示した。
Further, as described above, in order to efficiently dissipate the heat generated during processing, at least the
以上、図1乃至図9では、着座面2および第二すくい面領域7に、凹部8または凸部9のいずれか一方のみが形成された実施形態を示したが、凹部8および凸部9の双方が並設されたものでも、同様の効果が得られる。
As described above, in FIGS. 1 to 9, the embodiment in which only one of the
また、着座面2に凹部8が、第二すくい面領域7に凸部9が、形成されたインサートのように、インサート上下面に、異なる構成要素(凹部8、凸部9)が形成されたものでも、同様の効果が得られる。
Further, different components (
なお、図1乃至図9では、インサート本体部が略平行四辺形板状をなしているインサートを例示したが、本発明の他の実施形態として、本体部が略多角形板状および略円板状で形成されても、同様の効果が得られることはいうまでもない。 1 to 9 exemplify inserts in which the insert body portion has a substantially parallelogram plate shape. However, as another embodiment of the present invention, the body portion has a substantially polygonal plate shape and a substantially disk shape. It goes without saying that the same effect can be obtained even if formed in a shape.
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was illustrated, this invention is not limited to embodiment, It cannot be overemphasized that it can be made arbitrary, unless it deviates from the objective of invention.
1 インサート
2 着座面
3 すくい面
4 逃げ面
5 切れ刃
6 第一すくい面領域
7 第二すくい面領域
8 凹部
9 凸部
10 ホルダ受け面
11 凸部の頂部
12 溝部
13 ホルダ
21 第二の実施形態のインサート
31 第三の実施形態のインサート
41 第四の実施形態のインサート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記すくい面は、前記切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域と、該第一すくい面領域に隣接し、前記切れ刃に対して前記第一すくい面領域よりも後方に、かつ切屑のカール作用に関与しないすくい面中央領域に配設された第二すくい面領域とからなり、該第二すくい面領域に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が行列状に並設されていることを特徴とするスローアウェイインサート。 A generally flat throw-away insert having a scooping surface on the upper surface, a seating surface on the lower surface, and a flank on the side surface, and having a cutting edge at least at a part of the intersection ridge line portion between the rake surface and the flank surface, ,
The rake face is a first rake face area disposed in the vicinity of the cutting edge, adjacent to the first rake face area, behind the first rake face area with respect to the cutting edge , and chips. A second rake face region disposed in the center area of the rake face not involved in the curling action of the rake face, and at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions is arranged in a matrix in the second rake face region. A throw-away insert characterized by
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