JP6979179B1

JP6979179B1 - 切削インサート

Info

Publication number: JP6979179B1
Application number: JP2021105847A
Authority: JP
Inventors: 悠介鈴木
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2041-06-25
Also published as: JP2023004259A; US20220410277A1; KR102672100B1; KR20230000942A; EP4108365A1; CN115519144A; US11911827B2

Abstract

【課題】後挽き加工において切りくずがワークの加工面を荒らすことの少ない切削インサートを提供する。【解決手段】切削インサートは、すくい面と、周側面と、すくい面と周側面の稜線に設けられた前切刃１１０と、稜線に前切刃１１０と連続して設けられ、前切刃１１０の伸延方向と鈍角を成す伸延方向を有する主切刃１２０とを備え、主切刃１２０は、切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘ってＵ字状に湾曲し、その最深点は主切刃１２０の両端を結ぶ直線を前切刃と隣接するコーナー１４１の側から２：１に分割する位置よりもコーナー１４１の側の領域に位置する。【選択図】図６

Description

本発明は、切削インサートに関する。

自動旋盤にて用いられる後挽き加工用の切削インサートの改善要求の一つとして、切りくずの処理性が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−１０４０８８号公報

後挽き加工においては、切りくずが長く延びやすいという特徴があるが、長く延びた切りくずは、ワークの加工面に接触して加工面を荒らしてしまうことがある。特に、後挽き加工の場合は、溝加工時に形成される溝端面と外径加工時に形成される外径面が加工面となるので、特に高度な切りくずの管理が要求される。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、後挽き加工において切りくずがワークの加工面を荒らすことの少ない切削インサートを提供するものである。

本発明の一態様における切削インサートは、すくい面と、周側面と、すくい面と周側面の稜線に設けられた前切刃と、稜線に前切刃と連続して設けられ、前切刃の伸延方向と鈍角を成す伸延方向を有する主切刃とを備え、主切刃は、切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘ってＵ字状に湾曲し、その最深点は主切刃の両端を結ぶ直線を前切刃と隣接するコーナーの側から２：１に分割する位置よりもコーナーの側の領域に位置する。このように構成された切削インサートによれば、切りくずが比較的長く延びやすい、切り込み量が大きい外径加工時において、切りくずの断面に偏った変曲部を生じさせ、その剛性は切りくずのねじれを妨げるように作用する。これにより、切りくずがブレーカ壁面に衝突したときに、ブレーカ壁面から受ける力が、切りくずのねじれを助長するのではなく、切りくずを屈曲する力として作用しやすくなる。このような屈曲する力により、生成された切りくずは細かく折断される。細かく折断された切りくずは、長く延びたらせん状の切りくずに比較して、加工面を荒らす恐れが少ない。

本発明により、後挽き加工において切りくずがワークの加工面を荒らすことの少ない切削インサートを提供することができる。

本実施形態に係る切削インサートを装着した切削工具の全体斜視図である。切削加工の加工工程を説明する図である。切削インサートの全体斜視図である。切削インサートの刃先部分の部分拡大図である。切削インサートの上面図の一部である。主切刃の周辺を示す部分拡大図である。主切刃によって生成される切りくずを説明する図である。主切刃を通る断面図である。前切刃の周辺を示す部分拡大図である。

添付図面を参照して、本発明の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。また、各図において、同一又は同様の構成を有する構造物が複数存在する場合には、煩雑となることを回避するため、一部に符号を付し、他に同一符号を付すことを省く場合がある。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る切削インサート１００を装着した切削工具２００の全体斜視図である。本実施形態における切削工具２００は、旋盤用の切削工具であり、特に後挽き加工に用いられる。本体部２１０は、切削インサート１００が装着される装着座２２０と、切削インサート１００を挟み込む２つの把持部２３０を有する。

装着座２２０は、本体部２１０の先端付近に設けられた、切削インサート１００の装着面である。装着座２２０には雌ねじ孔が設けられており、切削インサート１００を装着すると、切削インサート１００のほぼ中心に設けられた装着孔１９０と同軸となる。切削インサート１００は、装着孔１９０を介して雌ねじ孔と螺合する装着ねじ３００により、装着座２２０に固定される。

２つの把持部２３０は、装着座２２０から***すると共に、互いに向き合う方向へ突出する形状を有する。切削インサート１００の中腹部に対向するように設けられた２つの凹部１９１は、切削インサート１００が装着座２２０に載置されると把持部２３０と嵌合し、切削インサート１００の回転振れを防止する。

なお、図示するようにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を定める。すなわち、把持部２３０が切削インサート１００を挟み込む方向がＹ軸方向であり、装着座２２０に装着されたときの装着孔１９０の向きがＺ軸方向であり、Ｙ軸方向とＺ軸方向に直交する方向がＸ軸方向である。以後の図面においても切削インサート１００が図１のように装着された状態を基準とする同様の座標軸を併記することにより、それぞれの図面が表す構造物の向きを示す。

図２は、切削加工の加工工程を説明する図である。特に図２（Ａ）は、溝加工の様子を示し、図２（Ｂ）は、外径加工（後挽き加工）の様子を示す。いずれの加工においても、ワーク９００は、旋盤のチャックに固定され、回転軸ＷＡ周りに矢印ＲＤの方向へ回転される。

図２（Ａ）に示す溝加工において、本体部２１０に固定された切削インサート１００は、白抜き矢印で示すようにワーク９００の回転軸ＷＡへ向かって送られ、この送り方向に対して主に作用する前切刃１１０が、ワーク９００を削って溝を形成してゆく。前切刃１１０による切削で生成される切りくずは、ブレーカ溝面１３２に案内され点線の矢印方向へ向かって外部に排出される。

目標とする深さまで溝加工が終了したら、継続して外径加工が行われる。図２（Ｂ）に示す外径加工において、切削インサート１００は、白抜き矢印で示すようにワーク９００の回転軸ＷＡ方向へ沿って送られ、この送り方向に対して主に作用する主切刃１２０が、ワーク９００を削って後挽き方向へ溝を拡張してゆく。主切刃１２０による切削で生成される切りくずは、ブレーカ溝面１３２に案内され点線の矢印方向へ向かって外部に排出される。

このような加工工程を経て、ワーク９００には溝端面９１０と外径面９２０が形成される。なお、外径加工においても、外径面９２０を仕上げるのは前切刃１１０である。このように形成された溝端面９１０と外径面９２０は、切削インサート１００による加工面である。生成される切りくずが接触してこれらの加工面を荒らすことがないように、本実施形態に係る切削インサート１００においては、前切刃１１０と主切刃１２０の形状を工夫している。以下、順を追って説明する。

図３は、切削インサート１００の全体斜視図である。切削インサート１００は、全体形状としてはおよそ板状の平行四辺形を成し、その中央に装着ねじ３００を挿通させるための装着孔１９０が設けられている。装着孔１９０の上下方向（Ｙ軸方向）には、上述のように、装着座２２０の把持部２３０が嵌まり込む凹部１９１がそれぞれ設けられている。

前切刃１１０と主切刃１２０は、略平行四辺形である全体形状において斜辺と鋭角に交わる上下辺の端部のそれぞれに設けられている。すなわち、一つの切削インサート１００につき前切刃１１０と主切刃１２０の組み合わせが２組設けられており、一方側の刃が使用限界を迎えた場合に装着孔１９０の中心軸ｚ_a周りに１８０°回転して装着し直せば、他方側の刃を使用に供することができる。

図４は、切削インサート１００の刃先部分の部分拡大図である。具体的には、図３のＡ部の拡大図であり、図４（Ａ）は、切削インサート１００を装着座２２０に装着する場合の装着面側から観察した斜視図であり、図４（Ｂ）は、その反対面側から観察した斜視図である。

前切刃１１０と主切刃１２０は、全体として、ＸＺ平面と平行な上面１３０と、上面１３０に対して９０度に近い角度で交差する４つの周側面に取り囲まれている。４つの周側面は、装着座２２０に接触する装着面とは反対の面を構成する第１側面１３３と、第１側面１３３に連続し主切刃１２０に対して逃げ面として機能する主切刃逃げ面１２１と、主切刃逃げ面１２１に連続し前切刃１１０に対して逃げ面として機能する前切刃逃げ面１１１と、前切刃逃げ面１１１に連続し装着座２２０に接触する装着面を構成する第２側面１３４である。なお、本実施形態においては、主切刃逃げ面１２１と前切刃逃げ面１１１の間、前切刃逃げ面１１１と第２側面１３４の間をそれぞれＲ曲面で接続しており、また、前切刃逃げ面１１１を２つの平面によって構成しているが、これらの構成の採否は任意である。

チップブレーカとして機能する凹部が、上面１３０から掘穿されたように設けられている。凹部は、具体的にはそれぞれが曲面である、横すくい面１２２、前すくい面１１２、ブレーカ壁面１３１、ブレーカ溝面１３２によって構成されている。主切刃１２０は、主切刃逃げ面１２１と横すくい面１２２の稜線に形成されている。前切刃１１０は、前切刃逃げ面１１１と前すくい面１１２の稜線に形成されている。

第１コーナー１４１は、主切刃１２０と前切刃１１０の境界点である。第２コーナー１４２は、前切刃１１０の両端のうち第１コーナー１４１とは反対側の端である。第３コーナー１４３は、主切刃１２０の両端のうち第１コーナー１４１とは反対側の端である。すなわち、第１コーナー１４１から第２コーナー１４２までの稜線が前切刃１１０の有効刃先領域であり、第１コーナー１４１から第３コーナー１４３までの稜線が主切刃１２０の有効刃先領域である。有効刃先領域は、切削刃として機能する領域である。切削刃は、研削加工によって形成されてもよい。主切刃１２０と前切刃１１０は、第１コーナー１４１をはさんで互いに連続して設けられており、主切刃１２０の伸延方向と前切刃１１０の伸延方向は第１コーナー１４１において鈍角を成す。

本実施形態においては、前切刃逃げ面１１１と主切刃逃げ面１２１の間にＲ曲面を設けているので、第１コーナー１４１は、Ｒ曲面と凹部の稜線上に位置することになる。ここでは、第１コーナー１４１を当該稜線上の中点と定義する。また、前切刃逃げ面１１１と第２側面１３４の間にＲ曲面を設けているが、第１コーナー１４１と同様に、第２コーナー１４２をＲ曲面と凹部の稜線上の中点と定義する。なお、Ｒ曲面を設けない場合は、それぞれのコーナーを、単に隣接する稜線どうしが交わる点とすればよい。

横すくい面１２２と前すくい面１１２は、互いに隣接し、共にブレーカ溝面１３２へ向かって下降する傾斜面を構成する。ブレーカ溝面１３２は、横すくい面１２２と隣り合う部分から前すくい面１１２と隣り合う部分へかけて連続する略Ｊ字状の溝底面を構成する。ブレーカ壁面１３１は、ブレーカ溝面１３２に連続して上面１３０との境界まで***する壁面を構成し、ブレーカ溝面１３２と同様に略Ｊ字状を成す。

前切刃１１０に切り込まれて生成された切りくずは、前すくい面１１２上を滑ってブレーカ溝面１３２と衝突し、その力によって断続的に折断されつつ、図２で示したようにブレーカ溝面１３２に沿って外部へ排出される。同様に、主切刃１２０に切り込まれて生成された切りくずは、横すくい面１２２上を滑ってブレーカ溝面１３２と衝突し、その力によって断続的に折断されつつ、図２で示したようにブレーカ溝面１３２に沿って外部へ排出される。

図５は、切削インサート１００の上面図の一部である。主切刃１２０を正面に捉えたＢ視図と、主切刃１２０に直交する平面で切断したＣ−Ｃ断面図と、前切刃１１０を正面に捉えたＤ視図を用いて切削インサート１００の特徴を順に説明する。

図６は、図５のＢ視図であり、主切刃１２０の周辺を示す部分拡大図である。図示するように、主切刃１２０は、有効刃先領域の全長に亘ってＵ字状に湾曲している。そして、Ｕ字の底となる最深点は、主切刃１２０の両端である第１コーナー１４１と第３コーナー１４３を結ぶ直線を第１コーナー１４１の側から２：１に分割する位置よりも第１コーナー１４１の側の領域に位置する。更には、第１コーナー１４１と第３コーナー１４３を結ぶ直線を１：１に分割する位置よりも第３コーナー１４３の側の領域に位置することが好ましい。Ｕ字状の湾曲は全体として下に凸であればよく、湾曲のすべてが曲線で構成されていてもよいし、一部に直線が含まれていてもよい。

図７は、主切刃１２０によって生成される切りくず９９０を説明する図である。ここでは、ワークに対する切り込み量を主切刃１２０のＵ字の最深点よりも大きくした場合を想定する。

Ｕ字状に湾曲する主切刃１２０によって生成された切りくず９９０は、断面９９１において、Ｕ字の最深点に相応する部分が変曲部９９２となる。すなわち、断面９９１のうち第３コーナー１４３寄りに変曲部９９２が現れる。断面９９１がこのように湾曲することによって生じる剛性は、切りくず９９０がブレーカ壁面１３１へ向かう方向に対して生じようとするねじれを妨げるように作用する。これにより、切りくず９９０がブレーカ壁面１３１に衝突したときに、ブレーカ壁面１３１から受ける力が、切りくず９９０のねじれを助長するのではなく、切りくず９９０を屈曲させる力として作用しやすくなる。このような屈曲する力により、生成された切りくず９９０は細かく折断される。細かく折断された切りくず９９０は、長く延びたらせん状の切りくずに比較して、加工面を荒らす恐れが少ない。

図８は、図５におけるＣ−Ｃ断面図である。図示するように、凹部は、横すくい面１２２、ブレーカ溝面１３２、ブレーカ壁面１３１と連続して上面１３０と接続する。上述のように断面が湾曲する切りくず９９０は、ブレーカ壁面１３１へ衝突して断続的に折断される。そして、前切刃１１０側から生成される切りくずに押され、それらと共にブレーカ溝面１３２に沿って外部へ排出される。

図９は、図５のＤ視図であり、前切刃１１０の周辺を示す部分拡大図である。図示するように、前切刃１１０も、有効刃先領域の全長に亘ってＵ字状に湾曲している。前切刃１１０は、加工工程中の多くの場合に有効刃先領域の全体でワークの切削を行うので、断面が湾曲した切りくずがほぼ常時生成される。断面が湾曲した切りくずは、湾曲していない切りくずよりもねじれが生じにくく、折断されやすい。

また、前切刃１１０の両端である第１コーナー１４１と第２コーナー１４２を結ぶ直線は、装着孔１９０の中心軸ｚ_aと平行であって第１コーナー１４１の側の端を通る直線に対し、Ｕ字状の深部側へ向かってθ°の傾斜角を有する。換言すると、第１コーナー１４１と第２コーナー１４２を結ぶ直線は、第１コーナー１４１の側の端がワーク９００の回転上流側となるように、ワーク９００の回転軸ＷＡ方向に対してθ°の交叉角を有する。θは、２以上８以下であり、好ましくは３．５以上８以下である。このような傾斜角を有すると、前切刃１１０は、第１コーナー１４１の側からワーク９００を切り出すことになるので、その切りくずは、自ずと加工面から離れる方向へ排出される。すなわち、加工面を荒らす可能性を低減させることができる。

以上、本実施形態の一例を説明したが、本発明は上記の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変形し得るものである。

１００…切削インサート、１１０…前切刃、１１１…前切刃逃げ面、１１２…前すくい面、１２０…主切刃、１２１…主切刃逃げ面、１２２…横すくい面、１３０…上面、１３１…ブレーカ壁面、１３２…ブレーカ溝面、１３３…第１側面、１３４…第２側面、１４１…第１コーナー、１４２…第２コーナー、１４３…第３コーナー、１９０…装着孔、１９１…凹部、２００…切削工具、２１０…本体部、２２０…装着座、２３０…把持部、３００…装着ねじ、９００…ワーク、９１０…溝端面、９２０…外径面、９９０…切りくず、９９１…断面、９９２…変曲部

Claims

すくい面と、
周側面と、
前記すくい面と前記周側面の稜線に設けられた前切刃と、
前記稜線に前記前切刃と連続して設けられ、前記前切刃の伸延方向と鈍角を成す伸延方向を有する主切刃と
を備え、
前記主切刃を稜線とする前記周側面の正面視において前記主切刃は切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘って窪むようにＵ字状に湾曲し、その最深点は前記主切刃の両端を結ぶ直線を前記両端の一方であって前記前切刃と隣接するコーナーの側から２：１に分割する位置よりも前記コーナーの側の領域に位置し、
前記前切刃を稜線とする前記周側面の正面視において前記前切刃は切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘って窪むようにＵ字状に湾曲して設けられ、
前記前切刃の両端を結ぶ直線は、切削工具へ装着するための装着孔の中心軸と平行であって前記コーナーの側の端を通る直線に対し、前記前切刃におけるＵ字状の深部側へ向かって２°以上８°以下の傾斜角を有する切削インサート。
すくい面と、
周側面と、
前記すくい面と前記周側面の稜線に設けられた前切刃と、
前記稜線に前記前切刃と連続して設けられ、前記前切刃の伸延方向と鈍角を成す伸延方向を有する主切刃と
を備え、
前記主切刃を稜線とする前記周側面の正面視において前記主切刃は切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘って窪むようにＵ字状に湾曲し、その最深点は前記主切刃の両端を結ぶ直線を前記両端の一方であって前記前切刃と隣接するコーナーの側から２：１に分割する位置よりも前記コーナーの側の領域であって１：１に分割する位置よりも前記コーナーから遠い側の領域に位置する切削インサート。
前記前切刃を稜線とする前記周側面の正面視において前記前切刃は切削刃として機能する有効刃先領域の全長に亘って窪むようにＵ字状に湾曲して設けられている請求項２に記載の切削インサート。
前切刃の両端を結ぶ直線は、切削工具へ装着するための装着孔の中心軸と平行であって前記コーナーの側の端を通る直線に対し、Ｕ字状の深部側へ向かって２°以上８°以下の傾斜角を有する請求項３に記載の切削インサート。