JP5812208B2 - 切削インサートおよび刃先交換式回転切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工に用いられる刃先交換式回転切削工具に使用される切削インサート、および、この切削インサートが着脱自在に取り付けられる刃先交換式回転切削工具に関する。

刃先交換式ドリルを用いて、ステンレス鋼や軟鋼などの延性の高い被削材、換言すると高い靭性を有する材料へ穴開け加工をする場合、長くつながった切りくずが生成され易い。長い切りくずは次の理由により好ましくない。

長い切りくずはドリル本体に絡みつきやすく、ドリル本体に絡みついた切りくずが切りくず排出溝（フルート）の開口部を閉ざすことがある。切りくず排出溝に切りくずがつまると、続けて切削加工を行うことが困難になる。さらに、ドリル本体に切りくずが絡みつくと、その切りくずにより被削材つまりワークが傷つくことがある。したがって、長い切りくずがドリル本体に絡みついたとき、加工を停止して、絡みついた切りくずを除去する作業が発生する。このような作業は生産性の低下を引き起こす。さらに、長く伸びた切りくずは重量が大きい。そのため、例えばドリルの回転により、そのような切りくずが飛散することは、安全上好ましくない。加えて、長く伸びた切りくずは周辺機械の作動にとって好ましくない。例えば、そのような切りくずは、コンベアの動作を妨げることがあり、この場合も生産性は影響を受ける。

特許文献１は、軟鋼やステンレス鋼の切削作業に用いられることができるように創案された、底刃の中心部分を構成する中心刃と底刃の外周部分を構成する外周刃とを有するドリル用チップつまり切削インサートを開示する。この切削インサートは略平行四辺形板状であり、略平行四辺形の上面の縁部にコーナ部を介して中心刃と外周刃とが配置形成されている。上面には中心刃および外周刃に沿って凹曲面形状のブレーカ溝が形成されている。外周刃におけるブレーカ溝は、切れ刃に直角な方向での長さおよび深さの両方に関して、中心刃におけるブレーカ溝よりも大きくされている。これにより、外周刃においては、切りくずを好適にカールさせ、切りくずが長く延びることを抑制し、中心刃においては、切りくず詰まりを回避して切削抵抗の急増を抑制しようとしている。

特許第４４７５７２３号

ところで、例えば特許文献１に記載の切削インサートのような切削インサートがドリル本体に取り付けられた刃先交換式ドリルでは、外周刃および中心刃はそれぞれ回転軸線に対して径方向に実質的に延在するように配置される。このように配置される切れ刃は回転軸線周りに回転させられるので、同一切れ刃の径方向内側部分の回転速度と同切れ刃の径方向外側部分の回転速度との間に速度差が生じる。それ故、そのような刃先交換式ドリルによる加工では、螺旋状に長く延びた切りくずが生じ易い。特に、ステンレス鋼や軟鋼のような相対的に高延性の材料の加工では、そのような長い切りくずが生じ易い。これに対して、特許文献１の切削インサートは、中心刃と外周刃の両者における切りくず処理の違いに基づいて設計されたものであり、そのような同一切れ刃における回転速度差に起因する長い切りくずの排出に関して改善の余地がある。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、長い切りくずの排出を抑制することを可能にする、切削インサート、および、それが着脱自在に取り付けられる刃先交換式回転削工具を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によれば、
２つの対向する端面と、該２つの端面間に延在する周側面とを備えた切削インサートであって、
前記２つの端面のうちの第１端面と前記周側面との交差稜線部に形成された第１切れ刃と、
前記第１端面に形成された第１窪み部であって、該第１窪み部は前記第１切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第１切れ刃のうちの該第１窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第１切れ刃に付与するように設けられている、第１窪み部と
を備える、
切削インサート
が提供される。

好ましくは、前記第１端面には第１溝部がさらに形成される。この場合、該第１溝部は、前記第１切れ刃のうちの前記第１窪み部無しの前記部分に沿って延在するとよい。このとき、前記第１溝部でのすくい角は、該第１溝部がつながる前記第１窪み部でのすくい角よりも小さいとよい。さらに、前記第１切れ刃に直角な方向での前記第１溝部の長さは、前記第１切れ刃に直角な方向での前記第１窪み部の長さよりも短いとよい。

好ましくは、切削インサートは回転切削作業用に形成されていて、前記第１切れ刃が回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように配置されて、該回転軸線周りに回転させられて切削作業に用いられることができる。このとき、前記第１切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に沿って、前記第１窪み部は設けられているとよい。

前記第１窪み部は、前記第１切れ刃に沿って前記一方の端部に近づくほど、該第１窪み部の深さおよび該第１切れ刃に直角な方向での長さのうちの少なくともいずれか一方が増すように、形作られることができる。

例えば、前記第１端面と前記周側面との交差稜線部には、複数の前記第１切れ刃が形成されることができる。この場合、該複数の第１切れ刃は、前記２つの端面を貫通するように延びる軸線の周りに回転対称に延在するとよい。複数の第１切れ刃を備える切削インサートは、複数の第１窪み部を第１端面に備えるとよい。この場合、各第１窪み部は、関連する第１切れ刃の一方の端部側に沿って形成されるとよい。また、複数の第１切れ刃を備える切削インサートは、第１端面に、さらに複数の第１溝部を備えるとよい。この場合、各第１溝部は、関連する第１切れ刃のうちの第１窪み部無しの部分に沿って延在するとよい。第１窪み部および第１溝部に関しては、上で述べたように、互いに対して関係付けられているとよい。

好ましくは、上記したような切削インサートは、前記２つの端面のうちの第２端面と前記周側面との交差稜線部に形成された複数の第２切れ刃であって、該複数の第２切れ刃は前記軸線の周りに回転対称に延在する、複数の第２切れ刃をさらに備えることができる。この場合、前記第２端面に、複数の第２窪み部が形成されることができる。各第２窪み部は関連する第２切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第２切れ刃のうちの該第２窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第２切れ刃に付与するように設けられているとよい。

さらに好ましくは、前記第２端面には複数の第２溝部がさらに形成されることができる。この場合、各第２溝部は、関連する第２切れ刃のうちの前記第２窪み部無しの部分に沿って延在するとよい。前記第２溝部でのすくい角は、該第２溝部がつながる前記第２窪み部でのすくい角よりも小さいとよい。前記第２切れ刃に直角な方向での前記第２溝部の長さは、前記第２切れ刃に直角な方向での前記第２窪み部の長さよりも短いとよい。

好ましくは、前記切削インサートは回転切削作業用に形成されていて、前記第２切れ刃が回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように配置されて、該回転軸線周りに回転させられて切削作業に用いられる。このとき、前記第２切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に沿って、前記第２窪み部は設けられているとよい。

前記第２窪み部は、前記第２切れ刃に沿って前記一方の端部に近づくほど、該第２窪み部の深さおよび該第２切れ刃に直角な方向での長さのうちの少なくともいずれか一方が増すように、形作られることができる。

前記第１切れ刃は、前記第２切れ刃と異なる形状を有するように構成されることができる。これとは反対に、第１切れ刃は第２切れ刃と同形状を有するように構成されてもよい。

本発明の第２態様によれば、
回転軸線が定められると共に少なくとも１つのインサート取付座が形成された工具本体を備え、該インサート取付座に切削インサートが着脱自在に取り付けられる、刃先交換式回転切削工具であって、
前記切削インサートは上記したような切削インサートであり、
作用第１切れ刃が前記回転軸線に対して径方向に実質的に延びように前記切削インサートは前記インサート取付座に取り付けられ、
該作用第１切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に前記第１窪み部は関係付けられている、
切削工具
が提供される。

工具本体は、少なくとも１つの第２インサート取付座をさらに備えることができる。この場合、第２切れ刃を備える上記したような切削インサートが、作用第２切れ刃が前記回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように、該第２インサート取付座に取り付けられることができる。第２インサート取付座に取り付けられた切削インサートでは、該作用第２切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に前記第２窪み部は関係付けられているとよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る切削インサートの、一方の端面側から見た斜視図である。 図２は、図１の切削インサートの、もう一方の端面側から見た斜視図である。 図３は、図１の切削インサートの正面図である。 図４は、図１の切削インサートの背面図である。 図５は、図１の切削インサートの底面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、図１の切削インサートの一部の断面図である。 図７は、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った、図１の切削インサートの一部の断面図である。 図８は、図３に相当する図であり、図１の切削インサートの一方の端面の形状を説明するための説明図である。 図９は、図４に相当する図であり、図１の切削インサートのもう一方の端面の形状を説明するための説明図である。 図１０は、図１の切削インサートが着脱自在に取り付けられた、本発明の一実施形態の刃先交換式ドリルの正面図である。 図１１は、図１０のドリルの背面図である。 図１２は、図１０のドリルの先端側からの図である。 図１３は、図１０の円ＸＩＩＩで囲った領域の部分的な拡大図である。 図１４は、図１１の円ＸＩＶで囲った領域の部分的な拡大図である。 図１５は、図１の切削インサートの変形例を説明するための図である。 図１６は、本発明の別の実施形態に係る切削インサートの斜視図である。 図１７は、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態に係る切削インサートの主たる特徴は、２つの対向する端面と、それらの間に延在する周側面とを有する切削インサートにおいて、１つの端面と周側面との交差稜線部に形成された１つの切れ刃に関して、その一部に沿って、端面に窪み部を形成したことである。

図１〜図５は本発明の一実施形態に係る切削インサート１００を示す図である。図に示すように、本実施形態の切削インサート１００は、２つの対向するまたは互いに対して反対側を向いた端面１、３と、それらを接続するまたはそれらの間に延在する周側面５とを有する。以下では、図１で上側を向いた一方の端面１を上面と称し、もう一方の端面３を下面と称する。そして、上面および下面の相対的な位置関係に基づき「上」および「下」の用語を以下の説明において用い得る。しかし、これらの用語は、切削インサートの向きや位置を限定するものではなく、単にその理解を容易にするべく用いられ、本発明を限定することを意図しないことが理解されよう。

上面１は、上面１に対向する側から切削インサート１を見たとき、つまり、図３において、略三角形を有する。同様に、下面３は、下面３に対向する側から切削インサートを見たとき、つまり、図４において、略三角形を有する。

切削インサート１００には、上面１と下面３とを貫通するように、貫通孔である取付孔６が形成されている。したがって、上面１および下面３の各々の略中央部には、取付孔６の略円形の開口が形成されている。切削インサート１００は、基本的に、取付孔６の中心軸線Ａの周りに１２０°回転対称な形状を有している。この切削インサート１００は割出可能な切削インサートである。

切削インサート１００には、上面１と周側面５との交差稜線部に外周切れ刃つまり外周刃としての上面側切れ刃７が形成されている。一方、下面３と周側面５との交差稜線部に中心切れ刃つまり中心刃としての下面側切れ刃９が形成されている。以下では、上面側切れ刃７を簡単に上切れ刃と称し、同様に下面側切れ刃９を下切れ刃と称する。

上切れ刃７は、上面１がすくい面として機能し、かつ、周側面５の一部が逃げ面として機能するように形成されている。下切れ刃９は、下面３がすくい面として機能し、かつ、周側面５の一部が逃げ面として機能するように形成されている。外周刃としての上切れ刃７は切削インサート１００が後述する工具本体に取り付けられた際に、穴底の外側部分を切削することができるように構成されている。中心刃としての下切れ刃９は切削インサート１００が同工具本体に取り付けられた際に、穴底の中心部分を切削することができるように構成されている。

この切削インサート１００は、基本的にはネガティブタイプの切削インサートである。しかし、切削インサート１００は、部分的に上面１が下面３よりも拡がり、その拡張部において上面１は周側面５と鋭角を成すように形成されている。具体的には、１つの上切れ刃７を使用可能にするべく切削インサート１００が工具本体に取り付けられたときに、この使用可能にされた作用上切れ刃７うち、工具外周側または径方向外側に位置するコーナ部近傍の部分に正の逃げ角を付与するように、切削インサート１００は形作られている。

上面１は、図３において、３つの鋭角の第１コーナ部１１を頂点部に有する略三角形外郭形状を有し、より詳しくは、３つの鋭角の第１コーナ部１１と３つの鈍角の第２コーナ部１３とを交互に有する外郭形状を有する。上切れ刃７は、隣り合う２つの鋭角の第１コーナ部１１間に延在する部分と、一方の第１コーナ部１１に沿って延在する部分とを含む。より詳しくは、上切れ刃７は、上面１の長辺部１５に沿って延在する長切れ刃部７ａと、第２コーナ部１３に形成された第２コーナ切れ刃部７ｂと、長辺部１５よりも短い短辺部１７に沿って延在する短切れ刃部７ｃと、第１コーナ部１１に沿って延在する第１コーナ切れ刃部７ｄとからなり、これらは連続する。このように、各上切れ刃７は、４つの切れ刃部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなる。切削インサート１００は３つの上切れ刃７を有する。３つの上切れ刃７は、取付孔６の中心軸線Ａ周りに１２０°回転対称である。さらに、切削インサート１００では、上面１と周側面５との交差稜線部において、３つの上切れ刃７は連続するが、連続しなくてもよい。

下面３は、図４において、略三角形外郭形状を有する。この三角形の隣り合う頂部つまり第１コーナ部３１間に延在するように、下切れ刃９は形成されている。下切れ刃９は、下面３の短辺部３３に沿って延在する短切れ刃部９ａと、鈍角のコーナ部３５に沿って延在するコーナ切れ刃部９ｂと、短辺部３３よりも長い下面３の長辺部３７に沿って延在する長切れ刃部９ｃとからなり、これらは連続する。このように、各下切れ刃９は、３つの切れ刃部９ａ、９ｂ、９ｃからなる。切削インサート１００は３つの下切れ刃９を有する。３つの下切れ刃９は、取付孔６の中心軸線Ａ周りに１２０°回転対称である。なお、切削インサート１００では、下面３と周側面５との交差稜線部において、３つの下切れ刃９は連続しないが、連続してもよい。

１つの上切れ刃７と、この上切れ刃７と軸線Ａの方向に概ね並ぶ下切れ刃９との間には、これらの逃げ面として機能することができるように形成された側面部５１が形成されている。切削インサート１００は３つの上切れ刃７と３つの下切れ刃９とを有するので、３つの側面部５１がある。３つの側面部５１は周方向に並び、それぞれ周側面５の一部を形成する。

上面１には上切れ刃７に沿って、溝部であるチップブレーカ溝１９が形成されている。３つの上切れ刃７があるので、上面１には３つのチップブレーカ溝１９がある。ここで、図６の、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った、切削インサート１００の一部の断面図を参照する。図６には、軸線Ａに平行であり、かつ、上面１に対向する側から切削インサート１００をみたときにつまり図３において長切れ刃部７ａに直交する面での、チップブレーカ溝１９の断面が示されている。図６に示されるように、チップブレーカ溝１９は、関連する上切れ刃７に隣接してもしくはその近傍に配置されて下面３側に向かって傾斜する傾斜面１９ａと、この傾斜面１９ａに接続するブレーカ溝底１９ｂと、このブレーカ溝底１９ｂに接続して下面３から離れる方向に傾斜する立ち上がり壁面１９ｃとを有して構成されている。傾斜面１９ａは、特に、上切れ刃７のすくい面として機能することができる。立ち上がり壁面１９ｃは、特に、チップブレーカ壁面として機能することができる。

同様に、下面３にも下切れ刃９に沿って、溝部であるチップブレーカ溝３９が形成されている。３つの下切れ刃９があるので、下面３には３つのチップブレーカ溝３９がある。ここで、図７の、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った、切削インサート１００の一部の断面図を参照する。なお、図７は、図４の切れ刃部９ａに直角なＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図７に示されるように、チップブレーカ溝３９も上面１のチップブレーカ溝１９と同じく、関連する下切れ刃９に隣接してもしくはその近傍に配置されて上面１側に向かって傾斜する傾斜面３９ａと、この傾斜面３９ａに接続するブレーカ溝底３９ｂと、このブレーカ溝底に接続して上面１から離れる方向に傾斜する立ち上がり壁面３９ｃとを有して構成されている。傾斜面３９ａは、特に、下切れ刃９のすくい面として機能することができる。立ち上がり壁面３９ｃは、特に、チップブレーカ壁面として機能することができる。

上面１には、取付孔６の周囲に、軸線Ａの方向に突出するように、３つの***部２１が形成されていて、各々の先端は平坦である。しかし、***部の先端は平坦以外の形状を有してもよい。３つの***部２１は、１つの下切れ刃９を使用可能にするように切削インサート１００が工具本体に取り付けられるとき、工具本体のインサート取付座の底壁面に当接する着座面または当接面として機能するように形成されている。前述のチップブレーカ溝１９は、切れ刃７と、***部２１または取付孔６との間に延在する。３つの***部２１は独立しているが、相互に連続してもよい。

下面３には、取付孔６の周囲に、軸線Ａの方向に突出するように、３つの***部４１が形成されていて、各々の先端は平坦である。しかし、***部の先端は平坦以外の形状を有してもよい。３つの***部４１は、１つの上切れ刃７を使用可能にするように切削インサート１００が工具本体に取り付けられるとき、工具本体のインサート取付座の底壁面に当接する着座面または当接面として機能するように形成されている。前述のチップブレーカ溝３９は、下切れ刃９と、***部４１または取付孔６との間に延在する。３つの***部４１は独立しているが、相互に連続してもよい。

図１から４および図６から９に示すように、上下面１、３には、さらに窪み部２３、４３が形成されている。まず、上面１の窪み部２３について説明する。

上面１において、３つの窪み部２３があり、各々は上切れ刃７と関係付けられている。窪み部２３は、上切れ刃７のチップブレーカ溝１９の無い箇所に沿って形成されている。窪み部２３は、１つの上切れ刃７の一方の端部の近くに、つまり第１コーナ切れ刃部７ｄが延在する第１コーナ部１１の近くに形成されている。より詳しくは、窪み部２３は、上切れ刃７の短切れ刃部７ｃおよび第１コーナ切れ刃部７ｄの近傍に設けられている。特に、窪み部２３は、短切れ刃部７ｃに沿って形成されている。なお、窪み部２３が近くに配置された第１コーナ部１１つまり第１コーナ切れ刃部７ｄが切削工具であるドリルの外周側に位置するように、切削インサート１００は工具本体に取り付けられる。

ここで、図７の、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った切削インサート１００の断面図を参照する。図７には、軸線Ａに平行であり、かつ、上面１に対向する側から切削インサート１００をみたときにつまり図３において短切れ刃部７ｃに直交する面での、窪み部２３の断面が示されている。図７の断面図に示すように、窪み部２３は上切れ刃７から離れるにしたがってその深さが増し、その後、その深さが浅く、好ましくは徐々に浅くなるように形成されている。図７に示されるように、窪み部２３は、上面１のチップブレーカ溝１９と同じく、上切れ刃７の近傍に設けられて下面３側に向かって傾斜する傾斜面２３ａと、傾斜面２３ａに接続する窪み部底２３ｂと、窪み部底２３ｂに接続して下面３から離れる方向に傾斜する立ち上がり壁面２３ｃとを有して構成されている。窪み部２３の傾斜面２３ａは、チップブレーカ溝１９の傾斜面１９ａよりも、大きな傾斜角（軸線Ａに直交するように定められる面に対する角度）を有する。傾斜面２３ａは、特に、上切れ刃７のすくい面として機能することができる。したがって、窪み部２３は、チップブレーカ溝１９に比べて、上切れ刃７に、より大きな正のすくい角を付与することに貢献する。立ち上がり壁面２３ｃは、特に、チップブレーカ壁面として機能することができる。

直感的な表現で言い換えれば、窪み部２３は図３において上切れ刃７側から上面１を抉ったものであるかのように形作られている。窪み部２３が上切れ刃７に平行な方向において抉ったような形状を有するのではなく、このように切れ刃７に直角な方向において抉ったような形状を有することで、上切れ刃７の切削により生じる切りくずが円滑に丸まりやすくなる。窪み部２３は、***部２１の一部までをもあたかも抉るように形成されている。

このような形状を有する窪み部２３は、上切れ刃のうちの窪み部無しの部分に沿って形成されたチップブレーカ溝１９に連続して、チップブレーカ１９と一緒に、上切れ刃７に沿った凹部を区画形成する。切削インサート１００では、１つの窪み部２３は、２つのチップブレーカ溝１９に連続する。しかし、１つの窪み部２３は、１つの切れ刃７と関係付けられているので、関連する切れ刃７の第２コーナ部１３側の部分で１つのチップブレーカ溝１９と連続しさえすればよい。

窪み部２３の深さＤ１はチップブレーカ溝１９の深さＤ２よりも深い。ただし、深さＤ１、Ｄ２は、図６、７に示すように、切れ刃７からの軸線Ａの方向における長さとして定められる。また、図８において略四角形の窪み部２３の切れ刃７に直角な方向での長さ、つまり直角長さＬ１は少なくともチップブレーカ溝１９の直角長さＬ２よりも長い。ただし、この場合の直角長さとは、図３と同じである図８における、切れ刃７に直角な方向での長さを指す。窪み部２３の幅Ｗ１は次のように規定される範囲内に設定される。ただし、窪み部２３の幅Ｗ１とは、図８において直角長さＬ１の方向に対して直角な方向での、換言すると切れ刃７に沿った方向でのその長さである。

窪み部２３の幅Ｗ１は、上面１に対向する側から切削インサート１００を見たときの図において、つまり図８において定められる。図８では、軸線Ａに直角でありかつ図８の１つの上切れ刃７の長切れ刃部７ａに略平行な仮想線Ｖ１が表されている。その仮想線Ｖ１に直角な３本の規定線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を図８において定めることができる。規定線Ｒ１は、図８において関連する上切れ刃７の短切れ刃部７ｃに接続する第１コーナ部１１の最外周に接する。規定線Ｒ２は、図８において関連する上切れ刃７の長切れ刃部７ａに接続する第１コーナ部１１の最外周に接する。規定線Ｒ３は、図８において仮想線Ｖ１に平行な方向の切削インサート１００の長さ（線Ｒ１と線Ｒ２の間の長さ）を切削インサート１００の幅ＩＷと規定したとき、その幅ＩＷを線Ｒ１側からｐ：ｑに内分する内分点を通過する。窪み部２３の幅Ｗ１は、このように規定される規定線Ｒ１と規定線Ｒ３との間の領域内に窪み部２３が収まるように設定される。特にここでは、図８において１つの切れ刃７の長切れ刃部７ａに略平行な方向での切削インサート１００の長さをその幅ＩＷとするとき、窪み部２３の幅Ｗ１は、幅ＩＷの（ｐ／（ｐ＋ｑ）×１００）％以下に設定されている。なお、ここでは、ｐは６、ｑは４であるが、ｐ、ｑは他の任意の値にされてもよい。

下面３において、３つの窪み部４３があり、各々は下切れ刃９と関連付けられている。窪み部４３は、下切れ刃９のチップブレーカ溝３９の無い箇所に沿って形成されていて、下切れ刃９の長切れ刃部９ｃに沿って設けられている。特に、窪み部４３は、関連する下切れ刃９の長切れ刃部９ｃのうちでも、コーナ切れ刃部９ｂとは異なる側の、その一方の端部の近くに位置付けられている。

図４の切れ刃部９ｃに直角なＶＩ−ＶＩ線に沿った図６の断面図に示すように、窪み部４３は下切れ刃９から離れるにしたがってその深さが増し、その後、その深さが浅くなるように形成される。つまり、窪み部４３は、下面３のチップブレーカ溝３９と同じく、下切れ刃９の近傍に設けられて上面１側に向かって傾斜する傾斜面４３ａと、傾斜面４３ａに接続する窪み部底４３ｂと、窪み部底４３ｂに接続して上面１から離れる方向に傾斜する立ち上がり壁面４３ｃとを有して構成されている。窪み部４３の傾斜面４３ａは、チップブレーカ溝３９の傾斜面３９ａよりも、大きな傾斜角を有する。傾斜面４３ａは、特に、下切れ刃９のすくい面として機能することができる。したがって、窪み部４３は、チップブレーカ溝３９に比べて、下切れ刃９に、より大きな正のすくい角を付与することに貢献する。立ち上がり壁面４３ｃは、特に、チップブレーカ壁面として機能することができる。

直感的な表現で言い換えれば、窪み部４３は図４において下切れ刃９側から下面３を抉るように形成されている。窪み部４３が下切れ刃９に平行な方向において抉ったような形状を有するのではなく、このように下切れ刃９に直角な方向において抉ったような形状を有することで、下切れ刃９の切削により生じる切りくずが円滑に丸まりやすくなる。なお、窪み部４３は、***部４１の一部までをもあたかも抉るように形成されている。

このような形状を有する窪み部４３は、下切れ刃のうちの窪み部無しの部分に沿って形成されたチップブレーカ溝３９に連続して、チップブレーカ溝３９と一緒に、下切れ刃９に沿った凹部を区画形成する。切削インサート１００では、１つの窪み部４３は、２つのチップブレーカ溝３９に連続する。しかし、１つの窪み部４３は１つの下切れ刃９と関係付けられているので、関連する下切れ刃９の短切れ刃部９ａ側の部分で１つのチップブレーカ溝３９と連続しさえすればよい。

窪み部４３の深さＤ３はチップブレーカ溝３９の深さＤ４よりも深い。ただし、深さＤ３、Ｄ４は、上記深さＤ１、Ｄ２と同様に定められる。また、図９において略四角形の窪み部４３の下切れ刃９に直角な方向での長さ、つまり直角長さＬ３は少なくともチップブレーカ溝３９の直角長さＬ４よりも長い。ただし、これらの直角長さは、窪み部２３のそれと同様に定義される。窪み部４３の幅Ｗ３は次のように規定される範囲内に設定される。ただし、窪み部４３の幅Ｗ３は、上記窪み部２３のそれと同様に定義される。

窪み部４３の幅Ｗ３は、下面３に対向する側から切削インサート１００を見たときの図において、つまり図９において定められる。図９では、軸線Ａに直角でありかつ図９の１つの下切れ刃９の長切れ刃部９ｃに略平行な仮想線Ｖ２が表されている。その仮想線Ｖ２に直角な３本の規定線Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を図９において定めることができる。規定線Ｒ４、Ｒ５は、図９において切削インサート１００の最外部にそれぞれ接する。規定線Ｒ６は、図９において仮想線Ｖ２に平行な方向の切削インサート１００の長さ（線Ｒ４と線Ｒ５の間の長さ）を切削インサート１００の幅ＩＷと規定したとき、その幅を、関連する下切れ刃９の長切れ刃部９ｃ側の線Ｒ４側からｒ：ｓに内分する内分点を通過する。窪み部４３の幅Ｗ３は、このように規定される規定線Ｒ４と規定線Ｒ６との間の領域内に窪み部４３が収まるように設定される。すなわち図９において１つの下切れ刃９の長切れ刃部９ｃに略平行な方向での切削インサート１００の長さをその幅ＩＷとするとき、窪み部４３の幅Ｗ３は、幅ＩＷの（ｒ／（ｒ＋ｓ）×１００）％以下に設定されている。なお、ここでは、ｒは６、ｓは４であるが、ｒ、ｓは他の任意の値にされてもよい。ただし、図８における幅ＩＷは図９における幅ＩＷと同じである。

なお、上面１は本発明の第１端面に相当し、下面３は本発明の第２端面に相当するが、これらの関係は逆であってもよい。また、上切れ刃７は本発明の第１切れ刃に相当し、下切れ刃９は本発明の第２切れ刃に相当する。これに伴い、チップブレーカ溝１９および窪み部２３はそれぞれ本発明の第１溝部および第１窪み部に相当し、チップブレーカ溝３９および窪み部４３はそれぞれ本発明の第２溝部および第２窪み部に相当する。しかし、これら切れ刃、溝部、窪み部の関係は、端面と同様に、逆であってもよい。

次に、上記切削インサート１００が着脱自在に取り付けられる刃先交換式回転切削工具である刃先交換式ドリル７１を図１０から図１４を参照して説明する。

ドリル７１は、先端部７３ａから後端部７３ｂに延びる回転軸線Ｏが定められるドリル本体つまり工具本体７３を備える。工具本体７３は、２つのインサート取付座７５、７７をその先端部７３ａに有する。外周側インサート取付座（以下、外側インサート取付座）７５は、工具本体の径方向外側つまり外周側に位置付けられていて、そこには上記上切れ刃７を使用するように切削インサート１００が取り付けられることができる。外側インサート取付座７５に切削インサート１００が取り付けられるとき、下面３が図示しない底壁面に当接され、周側面５が図示しない側壁面に当接させられて、固定手段としてのネジ７９が取付孔６を介して底壁面のネジ孔にしっかりとねじ込まれる。中心側インサート取付座（以下、内側インサート取付座）７７は、工具本体７３の径方向中心側または内側に位置付けられていて、そこには上記下切れ刃９を使用するように切削インサート１００が取り付けられることができる。内側インサート取付座７７に切削インサート１００が取り付けられるとき、上面１が図示しない底壁面に当接され、周側面５が図示しない側壁面に当接させられて、ネジ７９が取付孔６を介して底壁面のネジ孔にしっかりとねじ込まれる。このように２つの切削インサート１００が取り付けられたドリル７１は、回転軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｋに回転させられて、被削材の切削に使用される。

なお、ここでは、上面１は本発明の第１端面に相当し、下面３は本発明の第２端面に相当するので、外側インサート取付座は第１インサート取付座であり、内側インサート取付座は第２インサート取付座である。しかし、端面や切れ刃と同じく、これらインサート取付座の関係も逆であってもよい。

以上述べた構成を有する切削インサート１００およびそれを着脱自在に装着したドリル７１の作用および効果について説明する。

図１１から図１４より理解できるように、ドリル７１において、回転軸線Ｏに対して略径方向外側に突出する第１コーナ切れ刃部７ｄを含む作用上切れ刃７ｕは作用下切れ刃９ｕよりも径方向外側つまり外周側に位置付けられていて、外周刃として機能する。切削インサート１００が外側インサート取付座７５に取り付けられているとき、作用第１切れ刃７ｕは工具中心軸線Ｏに対して実質的に径方向に延び、鈍角の第２コーナ部１３に形成された第２コーナ切れ刃部７ｂが工具先端側に突き出るように位置する。したがって、被削材への作用上切れ刃７ｕの食いつきが向上する。さらに径方向外側の第１コーナ切れ刃部７ｄが工具回転軸線Ｏに対して径方向外側に突き出ていて、かつ、正の逃げ角が付与されているので、作用上切れ刃７ｕは良好な切れ味を発揮することができる。

一方、作用下切れ刃９ｕは作用上切れ刃７ｕよりも回転中心側に位置付けられていて、中心刃として機能する。切削インサート１００が内側インサート取付座７７に取り付けられているとき、作用第２切れ刃９ｕは工具中心軸線Ｏに対して実質的に径方向に延び、鈍角のコーナ部３５に形成されたコーナ切れ刃部９ｂが工具先端側に突き出るように位置する。したがって、被削材への作用下切れ刃９ｕの食いつきが向上する。

外周刃としての作用上切れ刃７ｕにおいて、その中でも径方向外側に位置する切れ刃部７ｃ、７ｄに沿って窪み部２３が設けられている。一方、作用切れ刃７ｕの他の部分に沿ってチップブレーカ溝１９が延在している。これらにより、作用切れ刃７ｕにおけるすくい角が一定でなくなる。具体的には、作用切れ刃７ｕのうち窪み部２３が無い部分である、その径方向内側に位置する切れ刃部７ａ、７ｂに関してチップブレーカ溝１９の傾斜面１９ａにより相対的に小さなすくい角、つまり相対的に正側に小さなすくい角が付与される。これに対して、作用切れ刃７ｕのうち径方向外側に位置する切れ刃部７ｃ、７ｄに関して窪み部２３の下り傾斜面２３ａにより相対的に大きなすくい角、つまり相対的に正側に大きなすくい角が付与される。このように、作用切れ刃７ｕのうちの窪み部２３無しの部分７ａ、７ｂにおけるすくい角よりも正側に大きなすくい角が、窪み部２３により、径方向外側の切れ刃部７ｃ、７ｄに付与される。したがって、工具回転速度の大きな外周側ほど、作用切れ刃７には正側に大きなすくい角が付与される。よって、作用切れ刃７ｕによる切削において、その径方向外側部分では、その径方向内側部分に比べて、薄い切りくずが生じ易く、カールし易い。

また、チップブレーカ溝１９の立ち上がり壁面１９ｃと、窪み部２３の立ち上がり壁面２３ｃとは、それぞれ、作用切れ刃７ｕに関して、チップブレーカ壁面として機能する。窪み部２３の直角長さと深さとは、チップブレーカ溝１９のそれらよりも長い。よって、作用切れ刃７ｕにおいて、径方向外側部分では、径方向内側部分に比べて、形成された切りくずがチップブレーカ壁面にぶつかるまでの時間が長くなり、その分、切りくずのカール半径が大きくなり易い。

このように、単一の作用切れ刃７ｕの径方向内側部分と径方向外側部分とで、切りくずのカール半径を積極的に異ならせることで、切りくずが螺旋状に連続して伸びるための形状的バランスが崩れる。これにより、切りくずが折れ易くなり、長い切りくずの生成が抑制される。

中心刃としての作用下切れ刃９ｕに関しても、その中でも径方向外側に位置する切れ刃部９ｃに沿って窪み部４３が設けられ、その他の部分に沿ってチップブレーカ溝３９が延在している。したがって、同様に、切りくず排出性を高めることが可能である。

特に、これらの切りくず排出作用は、軟鋼やステンレス鋼などの相対的に高い延性を有する材料に対する切削作業で、有効に生じ得る。したがって、切削インサート１００およびそれが取り付けられたドリル７１は、高延性材料の加工に適する。

さらに、このような作用をより高めるように、窪み部は、関連する切れ刃の中央部に近い側からその端部（より外側の部分）に近づくにしたがって、深さが大きくなり、かつ、直角長さが長くなるように形成されてもよい。図１５には、切削インサート１００の窪み部２３がそのように変形されたところが模式的に表されている。なお、図１５は、図７の上部分に相当する図である。図１５の点線ＩＬは、図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線よりも第１コーナ切れ刃部７ｄよりの箇所での窪み部２３の断面形状に相当する。なお、窪み部は、関連する切れ刃の中央部に近い側からその端部（より外側の部分）に近づくにしたがって、深さおよび直角長さの少なくとも一方が大きくされてもよい。

また、切削インサート１００では、上記窪み部２３、４３は、上下面の***部２１、４１を大きく損なうことなく、上下面に設けられることができる。したがって、切削インサート１００のインサート取付座での着座性を低下させること無しに、窪み部を設けて、切りくず排出性を高めることができる。

さらに、窪み部２３、４３は、それぞれ、立ち上がり壁面２３ｃ、４３ｃを有する。したがって、大きなすくい角を付与することで、切りくずがネジ７９や上下面１、３を傷つけることを防ぐことが可能になる。

切削インサート１００は上面には外周刃だけが形成され、下面には中心刃だけが形成された両面を用いるタイプの切削インサートであるので、窪み部２３、４３をそれぞれ最適な大きさや形状に設計することができる。従来の切削インサートのような外周刃と中心刃とが上面の縁部に隣り合わせに形成された片面だけを使用するタイプの切削インサートでは、例えば適切な形状の外周刃用の窪み部を形成すると、その窪み部の一部は中心刃の作用領域にも入らざるを得ず、中心刃による切削に少なからず影響を与える。同様に、中心刃用の窪み部についても外周刃による切削に影響を与える場合がある。しかしながら、切削インサート１００では外周刃と中心刃とが上下別の面に形成されているので、そのようなことは起こらない。

以上、本発明を上記実施形態およびその変形例に基づいて説明した。しかし、他の変更が本発明では、許容される。

上記切削インサート１００は、各端面に３つの切れ刃を備えたが、各端面の切れ刃の数は、１つでも、複数でもよい。切削インサートに、たった１つの切れ刃が設けられることも可能である。いずれの場合も、各切れ刃の一部に沿って少なくとも窪み部が形成され、上記作用および効果が奏されるとよい。また、工具本体におけるインサート取付座の数は、幾つであってもよい。複数の同種類のインサート取付座が設けられることも可能である。

さらに、切削インサートはネガティブタイプに限定されること無く、ポジティブタイプとされてもよい。また、一方の端面に対向する側から切削インサートをみたとき、その外郭形状は、略三角形以外の略多角形であってもよい。例えば、図１６に示す切削インサート２００や図１７に示す切削インサート３００が例示される。切削インサート２００は、回転切削工具で用いられる、ポジティブタイプの切削インサートである。切削インサート２００の上面２０１は、上面２０１に対向する側から切削インサート２００をみたとき、略長方形の外郭形状を有する。第１端面としての上面２０１に２つの切れ刃２０７と２つの窪み部２２３を備える。窪み部２２３は、切れ刃２０７の一方の端部側の部分に沿って形成されている。また、切削インサート３００もポジティブタイプの切削インサートであり、その上面３０１は略正方形の外郭形状を有する。切削インサート３００は、第１端面としての上面３０１に４つの切れ刃３０７と４つの窪み部３２３を備える。窪み部３２３は、切れ刃３０７の一方の端部側の部分に沿って形成されている。

また、窪み部の形状は、略四角形でなくてもよい。例えば、窪み部は、台形、平行四辺形、円形などの形状を有することができる。さらに、１つの切れ刃に設けられる窪み部の数は、１つではなく、２つ以上であってもよい。そして、外周側に位置付けられる切れ刃の部分ほど、大きな正のすくい角を付与するように、深くて長い窪み部を設けることが可能である。例えば、窪み部の深さは、切りくず処理性の点から、チップブレーカ溝の深さの１．２倍以上１．５倍以下であるとよい。

さらに、上面および下面の両方または少なくともいずれか一方に、少なくとも１つの識別マークが付与されることも可能である。これにより、使用済み切れ刃の識別および／または切れ刃の使用順序が認識しやすくなる。

前述した実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明については、請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明には、請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

Claims (12)

1. ２つの対向する端面（１、３）と、該２つの端面間に延在する周側面（５）とを備えた切削インサート（１００、２００、３００）であって、
   前記２つの端面のうちの第１端面（１）と前記周側面との交差稜線部に形成された第１切れ刃（７）と、
   前記第１端面に形成された第１窪み部（２３）であって、該第１窪み部は前記第１切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第１切れ刃のうちの該第１窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第１切れ刃に付与するように設けられている、第１窪み部と、
   前記第１端面（１）に形成された第１溝部（１９）と
   を備え、
   該第１溝部は、前記第１切れ刃のうちの前記第１窪み部無しの前記部分に沿って延在し、
   前記第１溝部でのすくい角は、該第１溝部（１９）がつながる前記第１窪み部（２３）でのすくい角よりも小さく、
   前記第１切れ刃（７）に直角な方向での前記第１溝部の長さは、前記第１切れ刃に直角な方向での前記第１窪み部の長さよりも短い、
   切削インサート。
2. ２つの対向する端面（１、３）と、該２つの端面間に延在する周側面（５）とを備えた切削インサート（１００、２００、３００）であって、
   前記２つの端面のうちの第１端面（１）と前記周側面との交差稜線部に形成された第１切れ刃（７）と、
   前記第１端面に形成された第１窪み部（２３）であって、該第１窪み部は前記第１切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第１切れ刃のうちの該第１窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第１切れ刃に付与するように設けられている、第１窪み部と
   を備え、
   前記第１窪み部（２３）は、前記第１切れ刃に沿って前記一方の端部に近づくほど、該第１窪み部の深さおよび該第１切れ刃に直角な方向での長さのうちの少なくともいずれか一方が増すように、形作られている、
   切削インサート。
3. 前記切削インサートは回転切削作業用に形成されていて、
   前記第１切れ刃（７）が回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように配置されて、該回転軸線周りに回転させられるときに、前記第１切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に沿って、前記第１窪み部（２３）は設けられている、
   請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第１端面と前記周側面との交差稜線部には、複数の前記第１切れ刃（７）が形成され、
   該複数の第１切れ刃は、前記２つの端面を貫通するように延びる軸線の周りに回転対称に延在する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 前記２つの端面のうちの第２端面（３）と前記周側面との交差稜線部に形成された複数の第２切れ刃であって、該複数の第２切れ刃は前記軸線の周りに回転対称に延在する、複数の第２切れ刃（９）と、
   前記第２端面に形成された複数の第２窪み部（４３）であって、各第２窪み部は関連する第２切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第２切れ刃のうちの該第２窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第２切れ刃に付与するように設けられている、複数の第２窪み部と
   をさらに備える、
   請求項４に記載の切削インサート。
6. 前記第１切れ刃は、前記第２切れ刃と異なる形状を有するように構成されている、
   請求項５に記載の切削インサート。
7. ２つの対向する端面（１、３）と、該２つの端面間に延在する周側面（５）とを備えた切削インサート（１００、２００、３００）であって、
   前記２つの端面のうちの第１端面（１）と前記周側面との交差稜線部に形成された複数の第１切れ刃（７）であって、該複数の第１切れ刃は前記２つの端面を貫通するように延びる軸線の周りに回転対称に延在する、複数の第１切れ刃（７）と、
   前記第１端面に形成された複数の第１窪み部（２３）であって、各第１窪み部は関連する第１切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第１切れ刃のうちの該第１窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第１切れ刃に付与するように設けられている、第１窪み部と、
   前記２つの端面のうちの第２端面（３）と前記周側面との交差稜線部に形成された複数の第２切れ刃であって、該複数の第２切れ刃は前記軸線の周りに回転対称に延在する、複数の第２切れ刃（９）と、
   前記第２端面に形成された複数の第２窪み部（４３）であって、各第２窪み部は関連する第２切れ刃のうちの一方の端部側の部分に沿って形成され、前記第２切れ刃のうちの該第２窪み部無しの部分のすくい角よりも大きなすくい角を前記第２切れ刃に付与するように設けられている、複数の第２窪み部と
   を備え、
   前記第１切れ刃は、前記第２切れ刃と異なる形状を有するように構成されている、
   切削インサート。
8. 前記第２端面には複数の第２溝部（３９）がさらに形成され、
   各第２溝部は、関連する第２切れ刃のうちの前記第２窪み部無しの前記部分に沿って延在し、
   前記第２溝部でのすくい角は、該第２溝部がつながる前記第２窪み部でのすくい角よりも小さく、
   前記第２切れ刃に直角な方向での前記第２溝部の長さは、前記第２切れ刃に直角な方向での前記第２窪み部の長さよりも短い、
   請求項５から７のいずれか一項に記載の切削インサート。
9. 前記切削インサートは回転切削作業用に形成されていて、
   前記第２切れ刃が回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように配置されて、該回転軸線周りに回転させられるときに、前記第２切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に沿って、前記第２窪み部（４３）は設けられている、
   請求項５から８のいずれか一項に記載の切削インサート。
10. 前記第２窪み部（４３）は、前記第２切れ刃に沿って前記一方の端部に近づくほど、該第２窪み部の深さおよび該第２切れ刃に直角な方向での長さのうちの少なくともいずれか一方が増すように、形作られている、
    請求項５から９のいずれか一項に記載の切削インサート。
11. 回転軸線が定められると共に少なくとも１つのインサート取付座（７５）が形成された工具本体（７３）を備え、該インサート取付座に切削インサートが着脱自在に取り付けられる、刃先交換式回転切削工具（７１）であって、
    前記切削インサートは請求項１から１０のいずれか一項に記載の切削インサートであり、
    作用第１切れ刃（７ｕ）が前記回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように前記切削インサートは前記インサート取付座（７５）に取り付けられ、
    該作用第１切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に前記第１窪み部（２３）は関係付けられている、
    切削工具。
12. 前記工具本体は、少なくとも１つの第２インサート取付座（７７）をさらに備え、
    請求項５から１０のいずれか一項に記載の切削インサートは、作用第２切れ刃（９ｕ）が前記回転軸線に対して径方向に実質的に延びるように、前記第２インサート取付座に取り付けられ、
    該作用第２切れ刃の中で径方向外側に位置する部分に前記第２窪み部（４３）は関係付けられている、
    請求項１１に記載の切削工具。

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