JP6858354B1 - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】経済性に優れた多コーナに形成されていても、切りくず排出性に優れた切削インサートを提供する。【解決手段】上面５と周側面７とが交差する第１稜線Ｒ１は、等間隔に配置された複数のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと、隣り合う該コーナの間に一つずつ配置された複数の主切れ刃５０と、を含んでいる。隣り合うコーナの間隔は、稜線の内接円の直径の６０％以下である。各々の主切れ刃５０は、直線状に形成された第１切れ刃５１と、直線状に形成された第２切れ刃５２と、を含んでいる。第２切れ刃５２の長さＬ２は、第１切れ刃５１の長さＬ２の半分以下であり、かつ第１切れ刃５１の延長線よりも切削インサート２の中心側に位置している。周側面７は、第１切れ刃５１に臨む第１側面７１と、第２切れ刃５２に臨む第２側面７２と、を含んでいる。第１側面７１は、第２側面７２よりも逃げ角が小さい。【選択図】図１０

Description

本発明は、正面フライス工具等の転削工具に用いる切削インサートに関する。

正面フライス工具等の転削工具は、工作機械の主軸に装着されて回転駆動される円盤状の工具本体と、該工具本体の外周部に設けられたポケットに装着されて被削材を切削する複数の切削インサートと、を備えている。正方形や正三角形の切削インサートは、ねじ孔を軸に回転対称に形成され、複数の切れ刃を交換して使用できる。切れ刃の数が多い正八角形や正六角形の切削インサートは、正方形や正三角形の切削インサートよりもさらに経済性に優れている。

しかるに、内接円が同径であればコーナが増えるほど各々の切れ刃の長さが短くなるため、切れ刃の数が多い切削インサートでは、切れ刃の形状が単調になる傾向にある。例えば、引用文献１に開示された正八角形の切削インサートは、左右対称の単調な直線である。

国際公開第２００９／０９６５１６号

被削材を切削する際に発生する切りくずを、転削工具から外部へスムーズに排出できるか否かは、切れ刃の形状に左右される。大部分の切りくずは、すくい面から工具本体の回転中心へ向かって流出し、ポケットの壁面に反射してポケット外へ排出される。しかしながら、被削材の形状によってはまれに、一部分の切りくずが、工具本体の回転中心ではなく切削インサートの逃げ面に向かうことがある。切削インサートの逃げ面と被削材の仕上げ面との間のスペースが小さいと、当該スペースに切りくずが噛み込んでしまうおそれがある。

そこで、本発明は、経済性に優れた多コーナに形成されていても、切りくず排出性に優れた切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る切削インサートは、上面と、該上面とは反対側の下面と、上面及び下面を繋ぐ周側面と、を有している。上面と周側面とが交差する稜線は、等間隔に配置された複数のコーナと、隣り合う該コーナの間に一つずつ配置された複数の切れ刃と、を含んでいる。隣り合うコーナの間隔は、稜線の内接円の直径の６０％以下である。各々の切れ刃は、直線状に形成された第１切れ刃と、直線状に形成された第２切れ刃と、を含んでいる。第２切れ刃は、第１切れ刃の半分以下の長さであり、かつ第１切れ刃の延長線よりも切削インサートの中心側に位置している。周側面は、第１切れ刃に臨む第１側面と、第２切れ刃に臨む第２側面と、を含んでいる。第１側面は、第２側面よりも逃げ角が小さい。

この態様によれば、逃げ面側に向かう切りくずを第２切れ刃の逃げ面と仕上げ面との間のスペースから排出できる。第２切れ刃は、すくい面において第１切れ刃よりも中心側に退避し、逃げ面において第１切れ刃よりも逃げ角が大きくなるように構成されている。第２切れ刃の逃げ面と仕上げ面との間のスペースを大きく確保できるため、経済性に優れた多コーナの切削インサートであっても、切りくず排出性を向上させることができる。

上記態様において、第２側面は、第１側面を挟んで切れ刃とは反対側まで延在していてもよい。周側面は、切れ刃とは反対側から第２側面に臨む第３側面をさらに含んでいてもよい。第３側面は、切削インサートの中心側に向かって窪んだ湾曲面に形成されていてもよい。

この態様によれば、第３側面が第２側面よりもさらに窪んでいるため、逃げ面である周側面と仕上げ面との間のスペースをより大きく確保できる。

上記態様において、周側面は、第３側面と下面とを繋ぐ第４側面をさらに含んでいてもよい。第４側面は、第１側及び第２側面よりも逃げ角が小さくてもよい。

この態様によれば、第４側面の逃げ角が小さいため、下面の輪郭が明確になる。切削インサートの取付けミスを未然に防ぐことができる。切削インサートは、転削工具のポケットに設けられたチップ座に装着される。切削インサートの下面及び周側面は、チップ座の座面及び拘束面にそれぞれ当接する。切削インサートの下面の輪郭が不明瞭であると、作業者が切削インサートを誤って取り付けて、下面がチップ座の拘束面に乗り上げてしまうことがある。

上記態様において、全てのコーナは、下面からの高さが互いに同一であってもよい。

コーナの数が増えるほど、下面から切れ刃までの高さに変化をつけにくくなる。この態様によれば、隣り合うコーナの高さが同一で、切れ刃の高さに変化をつける必要がないため、多コーナであっても製造性に優れている。

上記態様において、第１側面は、隣接するコーナから遠ざかるに従って幅狭になるように形成されていてもよい。

この態様によれば、コーナに近い領域では、逃げ角が小さい第１側面が幅広であるため第１切れ刃が肉厚になって欠損しにくい。コーナから遠い領域では、第１切れ刃と第２側面との間に位置した第１側面が幅狭であるため、第２側面が第１切れ刃に近づいて切りくずを排出しやすい。切れ刃の耐久性と切りくず排出性とを両立できる。

本発明によれば、経済性に優れた多コーナに形成されていても、切りくず排出性に優れた切削インサートを提供することができる。

図１は、本発明の各実施形態の切削インサートが装着される転削工具の一例を示す斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態の切削インサートの一例を示す斜視図である。 図３は、図２に示された切削インサートの上面を示す平面図である。 図４は、図２に示された切削インサートの下面を示す底面図である。 図５は、図３に示された第１切れ刃及び第２切れ刃を拡大して示す平面図である。 図６は、図２に示された切削インサートの周側面を示す側面図である。 図７は、図３中のＩ−Ｉ線及びＩＩ−ＩＩ線に沿う輪郭を重ねて示す図である。 図８は、本発明の第２実施形態の切削インサートの一例を示す斜視図である。 図９は、図８に示された切削インサートの周側面を示す側面図である。 図１０は、図８に示された第１切れ刃及び第２切れ刃を拡大して示す平面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の各実施形態の切削インサート２は、主切れ刃５０が第１切れ刃５１と第２切れ刃５２とを含んでいる。第２切れ刃５２は、第１切れ刃５１よりも切削インサート２の中心側に位置し、逃げ面の逃げ角が第１切れ刃５１よりも逃げ角が大きいことが特徴の一つである。第２切れ刃５２において、逃げ面と仕上げ面との間のスペースを大きく確保することができるため、多コーナであっても切りくず排出性に優れている。以下、図１から図１０を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の各実施形態の切削インサートが装着される転削工具１の一例を示す斜視図である。転削工具１は、例えば正面フライス工具であって、円盤状に形成された工具本体（カッタボディ）３と、工具本体３の外周部に装着される複数の切削インサート２と、を備えている。転削工具１は、正面フライスに限定されず、他種の転削工具であってもよい。

図１に示すように、工具本体３の外周部には、等間隔にポケット（凹部）４が設けられている。各々のポケット４には、切削インサート２を装着するためのチップ座４０が設けられている。チップ座４０は、座面４１と、座面４１から起立した拘束面４２と、を有している。座面４１は、後述する切削インサート２の下面６に当接し、拘束面４２は、後述する切削インサート２の周側面７に当接する。切削インサート２は、締付けねじＳ等でチップ座４０に固定されている。

［第１実施形態］
図２は、本発明の第１実施形態の切削インサート２の一例を示す斜視図である。図２に示すように、切削インサート２は、上面５と、上面５とは反対側の下面６と、上面５及び下面６を繋ぐ周側面７と、を有し、上面５及び下面６を貫通するねじ孔が形成されている。

上面５及び下面６は、ねじ孔の中心を軸にして回転対称に形成されている（図示した例では、４５°対称）。以下の説明において、ねじ孔の中心を通る直線を切削インサート２の中心軸Ｏと呼び、中心軸Ｏに近い側を切削インサート２の中心側と呼び、中心軸Ｏから遠い側を切削インサート２の外周側と呼ぶ。

図３は、図２に示された切削インサート２の上面５を示す平面図である。図示した例では、上面５と周側面７とが交差する第１稜線Ｒ１が、等間隔に配置された複数のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを含む略正八角形に形成されている。なお、第１稜線Ｒ１の形状は図示した例に限定されず、六角形であってもよいし、十角形であってもよい。第１稜線Ｒ１の形状については、後で詳しく説明する。

図３に示すように、隣り合うコーナの間すなわち各辺ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，ＦＧ，ＧＨ，ＨＡには、切れ刃の一例である主切れ刃５０が一つずつ配置されている。図示した例では、各々のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにコーナ刃５３が形成されている。コーナ刃５３は、円弧状に形成され、隣り合う主切れ刃５０と主切れ刃５０とを滑らかに繋いでいる。図４は、図２に示された切削インサート２の下面６を示す底面図である。図４に示すように、下面６と周側面７とが交差する第２稜線Ｒ２は、第１稜線Ｒ１と同様に、略正八角形に形成されている。以下の説明において第２稜線Ｒ２の一辺に平行な仮想線をＲ２´とする。

図５は、図３に示された第１切れ刃及び第２切れ刃を拡大して示す平面図である。図５に示すように、主切れ刃５０は、直線状に形成された第１切れ刃５１と、同じく直線状に形成された第２切れ刃５２と、を含んでいる。第１切れ刃５１と第２切れ刃５２との間の隙間を円弧状の切れ刃で繋いでもよい。

第２切れ刃５２は、第１切れ刃５１に対して僅かに傾斜し、第１切れ刃５１の延長線よりも切削インサート２の中心側に位置している。詳しく述べると、第２稜線Ｒ２に平行な仮想線Ｒ２´と第１切れ刃５１とがなす角θ１は、仮想線Ｒ２´と第２切れ刃５２とがなす角θ２よりも大きい。図示した例では、θ１が３°であり、θ２が０．４°である。

第１切れ刃５１は、第２切れ刃５２よりも長い。詳しく述べると、コーナ刃５３の曲線から直線に切り替わる変曲点を第１切れ刃５１の起点かつ第２切れ刃５２の終点とし、第１切れ刃と第２切れ刃とを繋ぐ微小な曲線の中点を第１切れ刃５１の終点かつ第２切れ刃５２の起点とする。このとき、第２切れ刃５２の長さＬ２は、第１切れ刃５１の長さＬ１の半分以下である。

図６は、図２に示された切削インサート２の周側面７を示す側面図である。図６に示すように、全てのコーナＡ，Ｂ，Ｃ…は、下面６からの高さＺが互いに同一である。図示した例では、周側面７が、第１側面７１、第２側面７２、第３側面７３及び第４側面７４を含んでいる。

第１側面７１は、第１切れ刃５１に臨むように形成されている。第２側面７２は、第２切れ刃５２に臨むように形成されている。第２側面７２は、第１側面７１を挟んで主切れ刃５０（第１切れ刃５１）とは反対側まで延在している。換言すると、第２側面７２は、第１側面７１の下側（上面５から下面６へ向かう側）の領域にも広がっている。

第３側面７３は、上面５及び下面６に平行な帯状であり、切削インサート２の中心側に向かって窪んだ湾曲面に形成されている。第３側面７３は、下側（主切れ刃５０とは反対側）から第２側面７２に臨むように形成されている。第４側面７４は、第３側面７３と下面６とを繋いでいる。

つまり、上面５から下面６に向かって、第２側面７２、第３側面７３及び第４側面７４が順に並んでいる。第２側面７２の一部は、第１切れ刃５１に沿って形成された第１側面７１に置換されている。第１側面７１の幅Ｗは、隣接するコーナ（例えば、コーナＣ）から遠ざかるに従って幅狭になるように形成されている。

第４側面７４は、上面５及び下面６に平行な帯状に形成されている。切削インサート２の中心軸Ｏに対して第４側面７４が傾斜した角度Δは、第１側面７１の逃げ角α（図７に示す）及び第２側面７２の逃げ角β（図７に示す）よりも小さく形成されている。第４側面７４の傾斜角Δが小さいと、下面６の輪郭である第２稜線Ｒ２が明確になるため、切削インサート２を取付けやすい。

図７は、図３中のＩ−Ｉ線及びＩＩ−ＩＩ線に沿う輪郭を重ねて示す図である。図７に示すように、第１側面７１の逃げ角αは、第２側面７２の逃げ角βよりも小さく形成されている。隣接するコーナに近い領域では、逃げ角αが小さい第１側面７１が幅広であるため第１切れ刃５１が肉厚になって欠損しにくい。隣接するコーナから遠い領域では、第１切れ刃５１と第２側面７２との間に位置した第１側面７１が幅狭であるため、第２側面７２が第１切れ刃５１に近づいて切りくずを排出しやすい。

第１側面７１の逃げ角αが第２側面７２の逃げ角βよりも小さいため、第１側面７１と第２側面７２とが交差する第３稜線Ｒ３は、切削インサート２の外方に向かって凸になっている。第１切れ刃５１から発生した切りくずは、第３稜線Ｒ３を越えなければ、第２側面７２と仕上げ面との間のスペースに移動できない。外方への第３稜線Ｒ３の突出量は、第１側面７１の幅Ｗに比例する。前述したように、第１側面７１の幅Ｗは、隣接するコーナから遠ざかるに従って幅狭になる。第２切れ刃５２の近傍では、第３稜線Ｒ３の突出量が小さくなるため、切りくずを排出しやすい。

以上のように構成された本発明の第１実施形態の切削インサート２及び該切削インサート２を備えた転削工具１は、すくい面である上面５から見たとき、第２切れ刃５２が、第１切れ刃５１よりも中心側に退避している。逃げ面である周側面７から見たとき、第２切れ刃５２の第２側面７２が、第１切れ刃５１の逃げ面である第１側面７１よりも逃げ角が大きくなるように構成されている。

第２側面７２と仕上げ面との間のスペースを大きく確保できるため、経済性に優れた多コーナの切削インサート２であっても、切りくず排出性を向上させることができる。第２側面７２よりもさらに窪んだ第３側面７３において、逃げ面と仕上げ面との間のスペースをより大きく確保できる。

しかるに、コーナＡ，Ｂ，Ｃ…の数が増えるほど、隣り合うコーナＡＢ，ＢＣ…の間に形成される主切れ刃５０の長さが短くなる。例えば、正方形ＡＢＣＤの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔すなわち各辺ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡの長さは、内接円の直径の１００％になる。正五角形ＡＢＣＤＥの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の７２．７％になる。正六角形ＡＢＣＤＥＦの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の５７．７％になる。

正七角形ＡＢＣＤＥＦＧの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の４８．２％になる。正八角形の切削インサートＡＢＣＤＥＦＧＨでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の４１．４％になる。正九角形ＡＢＣＤＥＦＧＨＩの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の３６．４％になる。正十角形ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪの切削インサートでは、隣り合うコーナの間隔ＡＢ，ＢＣ…は、内接円の直径の３２．５％になる。

第１実施形態によれば、隣り合うコーナとコーナとの間隔ＡＢ，ＢＣ…が狭くても切りくず排出性に優れた切削インサート２を構成できるため、コーナ間ＡＢ，ＢＣ…が、内接円の直径の６０％以下であってもよい。換言すると、本発明の切削インサート２は、正六角形以上の正多角形であってもよい。本発明は、経済性に優れた正六角形から正十角形の切削インサート２に好適である。

［第２実施形態］
続いて、図８から図１０を参照して本発明の第２実施形態の転削工具１について説明する。なお、第２実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。図８は、本発明の第２実施形態の切削インサート２の一例を示す斜視図であり、図９は、図８に示された切削インサート２の周側面７を示す側面図である。第２実施形態は、周側面７が研削加工されている点が第１実施形態と異なる。

第２実施形態では、図９に示すように、第１側面７１と第２側面７２とが交差する第３稜線Ｒ３が直線状になる。図８に示すように、コーナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈには、直線状のチャンファ（面取り）５４が形成されている。隣り合う主切れ刃５０と主切れ刃５０との隙間は、直線状のチャンファ５４が繋いでいる。

図１０は、図８に示された第１切れ刃５１及び第２切れ刃５２を拡大して示す平面図である。第１実施形態と同様に、第２切れ刃５２は、第１切れ刃５１の延長線よりも中心側に退避している。第２切れ刃５２の長さＬ２は、第１切れ刃５１の長さＬ１の半分以下である。なお、図示した例では、第１切れ刃５１と第２切れ刃５２との間に隙間がない。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、多コーナに形成されていても、切りくず排出性に優れた切削インサート２を提供することができる。第２実施形態では、周側面７を研削するため、第１実施形態よりも寸法精度に優れている。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…転削工具、２…切削インサート、３…工具本体、４…ポケット、５…上面、６…下面、７…周側面、４０…チップ座、４１…座面、４２…拘束面、５０…主切れ刃（切れ刃の一例）、５１…第１切れ刃、５２…第２切れ刃、５３…コーナ刃、５４…チャンファ、７１…第１側面、７２…第２側面、７３…第３側面、７４…第４側面、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ…コーナ、ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＥ，ＥＦ，ＦＧ，ＧＨ，ＨＡ…辺、Ｌ１…第１切れ刃の長さ、Ｌ２…第２切れ刃の長さ、Ｏ…中心軸、Ｒ１…第１稜線、Ｒ２…第２稜線、Ｒ２´…第２稜線の平行線、Ｒ３…第３稜線、Ｓ…締結ねじ、Ｚ…コーナの高さ、α…第１側面の逃げ角、β…第２側面の逃げ角、Δ…第４側面の傾斜角、θ１…第１切れ刃の角度、θ２…第２切れ刃の角度。

Claims (4)

1. 上面と、該上面とは反対側の下面と、前記上面及び前記下面を繋ぐ周側面と、を有し、
   前記上面と前記周側面とが交差する稜線は、等間隔に配置された複数のコーナと、隣り合う該コーナの間に一つずつ配置された複数の切れ刃と、を含み、
   隣り合う前記コーナの間隔は、前記稜線の内接円の直径の６０％以下であり、
   各々の前記切れ刃は、直線状に形成された第１切れ刃と、直線状に形成された第２切れ刃と、を含み、
   前記第２切れ刃は、前記第１切れ刃の半分以下の長さであり、かつ前記第１切れ刃の延長線よりも切削インサートの中心側に位置し、
   前記周側面は、前記第１切れ刃に臨む第１側面と、前記第２切れ刃に臨む第２側面と、を含み、
   前記第１側面は、前記第２側面よりも逃げ角が小さく、
   前記第２側面は、前記第１側面を挟んで前記切れ刃とは反対側まで延在し、
   前記周側面は、前記切れ刃とは反対側から前記第２側面に臨む第３側面をさらに含み、
   前記第３側面は、前記切削インサートの中心側に向かって窪んだ湾曲面に形成されている、
   切削インサート。
2. 前記周側面は、前記第３側面と前記下面とを繋ぐ第４側面をさらに含み、
   前記第４側面は、前記第１側面及び前記第２側面よりも逃げ角が小さい、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 全ての前記コーナは、前記下面からの高さが互いに同一である、
   請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記第１側面は、隣接する前記コーナから遠ざかるに従って幅狭になるように形成され
   ている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の切削インサート。

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