JP7332067B1 - 切削インサート及び転削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】工具本体を共通化できるコンパクトな切削インサート及び該切削インサートを用いた転削工具を提供する。【解決手段】切削インサート１０は、上面２０と、該上面２０とは反対側の下面４０と、上面２０及び下面４０を繋ぐ周側面３０と、を有している。上面２０と周側面３０とが交差する稜線１１は、少なくとも一つの切れ刃１４を含んでいる。周側面３０は、少なくとも一つの切れ刃１４に隣接した逃げ面３１と、該逃げ面３１に下面４０側から隣接した減肉面３３と、該減肉面３３に下面側から隣接した拘束面３２と、を含んでいる。中心軸Ｏを含む平面で切断した断面において、上面２０の中心と下面４０の中心とを通る中心軸Ｏに平行であって少なくとも一つの切れ刃１４を通る仮想面Ｖと拘束面３２とがなす傾斜角βは、仮想面Ｖと減肉面３３とがなす傾斜角γよりも大きい。【選択図】図７

Description

本発明は、切削インサート及び該切削インサートを用いた転削工具に関する。

特許文献１には、側面における主逃げ面と拘束面との間に段差部を設けることによって平坦な拘束面を形成する技術が開示されている。

特開２０１５－１００９０１号公報

しかるに、段差部を径方向に張り出すと、その分だけ切削インサートのサイズが大きくなる結果、新たな問題が生じることがある。例えば、拘束面の形状が共通であれば、刃部の形状が異なる種々の切削インサートを共通の工具本体に固定できるところ、拘束面と比べて刃部が極端に大きいと、拘束面の形状が他の切削インサートと共通していても刃部が干渉して共通の工具本体を使用できなくなる。

そこで、本発明は、工具本体を共通化できるコンパクトな切削インサート及び該切削インサートを用いた転削工具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、少なくとも一つの切れ刃を含んでいる。周側面は、少なくとも一つの切れ刃に隣接した逃げ面と、該逃げ面に下面側から隣接した減肉面と、該減肉面に下面側から隣接した拘束面と、を含んでいる。切れ刃に直交する断面において、上面の中心と下面の中心とを通る中心軸に平行であって少なくとも一つの切れ刃を通る仮想面と拘束面とがなす傾斜角は、仮想面と減肉面とがなす傾斜角よりも大きい。

この態様によれば、拘束面よりも傾斜角が小さい減肉面を有しているため、切削インサートのサイズを大きくしなくても減肉面の位置において拘束面が切れ刃よりも径方向にはみ出さない。工具本体を共通化できるコンパクトな切削インサートを構成できる。

上記態様では、工具本体に装着された状態において、拘束面は工具本体に接触し、かつ減肉面は工具本体に接触しなくてもよい。

この態様では、減肉面が、切削インサートの回転を規制する回り止めではないため、減肉面を工具本体に接触させる必要がない。

上記態様において、中心軸について回転対称な略多角形であって、上面は、互いに隣接する第１コーナ及び第２コーナを含む複数のコーナを有していてもよい。減肉面は、周側面において第１コーナと第２コーナとの中間位置に臨む位置に形成されていてもよい。

この態様によれば、拘束面と逃げ面とが最も接近する第１コーナと第２コーナとの中間位置であっても、当該位置に拘束面よりも傾斜角が小さい減肉面が形成されているため、拘束面が切れ刃よりも径方向にはみ出さない。

上記態様において、拘束面は略円錐面又は略円柱面であり、減肉面は略平坦面に形成されていてもよい。

この態様によれば、拘束面が円錐面や円柱面である丸駒インサートをはじめとした種々の切削インサートと共通の工具本体を使用できる。

本発明の他の一態様に係る転削工具は、工具本体と、該工具本体の装着された切削インサートと、を備えている。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、少なくとも一つの切れ刃を含んでいる。周側面は、少なくとも一つの切れ刃に隣接した逃げ面と、該逃げ面に下面側から隣接した減肉面と、該減肉面に下面側から隣接した拘束面と、を含んでいる。工具本体は、拘束面に接触し、かつ減肉面に接触しない。

この態様によれば、上記した優れた効果を奏する切削インサートを用いて転削工具を構成できる。

本発明によれば、工具本体を共通化できるコンパクトな切削インサート及び該切削インサートを用いた転削工具を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態の切削インサートが取り付けられた転削工具の一例を示す斜視図である。 図２は、切削インサートを取り外してインサート取付座を示す斜視図である。 図３は、本発明の一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４は、図３に示された切削インサートを上面側から見た平面図である。 図５は、図３に示された切削インサートを下面側から見た底面図である。 図６は、図４中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に直交する径方向から見た側面図である。 図７は、図４中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図８は、図４中のＩＸ－ＩＸ線に直交する径方向から見た側面図である。 図９は、図４中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図である。

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。本発明の一実施形態の切削インサート１０は、図１及び図２に示すように、工具本体２に装着可能な切削インサートであって、図３、図８及び図９に示すように、工具本体２に接触する拘束面４２から刃部（図示した例では、主切れ刃１４、第１すくい面２１、第２すくい面２２及び逃げ面３１）が張り出している。しかしながら、図６及び図７に示すように、拘束面４２の一部を切削インサート１０の中心軸Ｏ側に後退させて減肉面３３を設けているため、図４及び図５に示すように、切削インサート１０のサイズ、すなわち上面２０の内接円の直径Ｉが大きくなることを抑制できる。以下、図面を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態の切削インサート１０が取り付けられた刃先交換式の転削工具１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、転削工具１は、例えば正面フライス工具であって、円筒状又は円盤状に形成された工具本体２と、工具本体２の外周部に取り付けられた少なくとも一つの切削インサート１０と、を備えている。各々の切削インサート１０は、工具本体２のインサート取付座３に締付けねじ５等で固定されている。

図２は、切削インサート１０を取り外して図１に示されたインサート取付座３を示す斜視図である。インサート取付座３には、締付けねじ５に螺合するねじ穴４、工具本体２の径方向ｘ、軸方向ｙ及び周方向ｚの三方から切削インサート１０に当接して移動を規制する第１乃至第３拘束面３ｘ，３ｙ，３ｚ、ねじ止めされた切削インサート１０の回転を規制する第４拘束面３θ等が設けられている。

図３は、本発明の一実施形態の切削インサート１０の一例を示す斜視図である。図３に示すように、切削インサート１０は、上面２０と、該上面２０とは反対側の下面４０と、上面２０及び下面４０を繋ぐ周側面３０と、上面２０及び下面４０を貫通する取付孔１９と、を有している。取付孔１９の中心軸は、上面４の中心と下面５の中心とを通る切削インサート１０の中心軸Ｏと一致している。

以下の説明において、中心軸Ｏに平行な方向を切削インサート１０の軸方向（上下方向）ｚと呼ぶ。軸方向ｚにおいて、下面４０から上面２０への向きを上向き、上面２０から下面４０への向きを下向きと呼ぶ。さらに、中心軸Ｏに直交する方向を切削インサート１０の径方向ｒと呼び、中心軸Ｏを中心とした円周に沿う方向を切削インサート１０の周方向θと呼ぶ。

図示した例では、切削インサート１０が、略多角形の皿状に形成された上段と、略円錐台に形成された中段と、凸部３７及び凹部３９が形成された下段と、を含む三段構造で構成されている。工具本体２に切削インサート１０が取り付けられた状態において、下面４０は、前述した第３拘束面３ｚに接触する。中段に形成された拘束面３２は、前述した工具本体２の第１及び第２拘束面３ｘ，３ｙに接触する。下段に形成された凸部３７と凹部３８とを繋ぐ段差面（回り止め）３８は、前述した第４拘束面３θに接触する。

他方、後述する減肉面３３は、切削インサート１０の周方向θの回転を規制する回り止めではないため、工具本体２に切削インサート１０が取り付けられた状態において、工具本体２のインサート取付座３に接触しない。

図示した例では、上面２０が、第１すくい面２１、第２すくい面２２、第３すくい面２３、平坦面２４等を有している。第１すくい面２１は、稜線１１に隣接している。稜線１１に隣接する幅狭の第１すくい面２１をランドと呼んでもよい。第２すくい面２２は、稜線１１とは反対側から第１すくい面２１に隣接し、第３すくい面２３は、第１すくい面２１とは反対側から第２すくい面２２に隣接している。平坦面２４は、中心軸Ｏに直交する径方向ｒに平行に形成されている（図７及び図９参照）。

図４は、図３に示された切削インサート１０を上面２０側から見た平面図である。図４に示すように、上面２０は、例えば、中心軸Ｏについて回転対称な略多角形に形成され、複数のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，…を有している。図示した例では、八回対称の略八角形に形成されている。上面２０の形状は、図示した例に限定されず、略八角形以外の略多角形であってもよい。以下の説明において、互いに隣接するコーナＡ，Ｂを第１コーナＡ及び第２コーナＢと呼ぶことがある。

上面２０と周側面３０とが交差する稜線１１は、複数のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，…の各々と一対一で対応する複数の区間（多角形の辺）ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，…に分割されている。複数の区間ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，…の各々には、切れ刃の一例である主切れ刃１４が一つずつ形成されている。図示した例では、主切れ刃１４が直線状に形成されている。稜線１１は、主切れ刃１４に加え、さらい刃１２やコーナ切れ刃１３を更に含んでいてもよい。

図示した例では、各々のコーナＡ，Ｂ，Ｃ，…に円弧状に湾曲したコーナ切れ刃１３が形成され、コーナ切れ刃１３を挟んで主切れ刃１４とは反対側に、さらい刃１２が形成されている。主切れ刃１４は、一組の切れ刃１１、１２，１３のうちで最も長く、さらい刃１２及びコーナ切れ刃１３よりも長く形成されている。

さらい刃１２は、加工底面の粗さを小さくする役割をもつ切れ刃であって副切れ刃とも呼ばれる。さらい刃１２は、工具本体２に切削インサート３が装着された状態で、転削工具１の回転軸に略直交する向きに配置される。主切れ刃１４は、工具本体２に切削インサート３が装着された状態で、さらい刃１２よりも転削工具１の回転軸から遠い外側に配置される。

図５は、図３に示された切削インサート１０を下面４０側から見た底面図である。図３及び図５に示すように、上面２０と下面４０との間を繋ぐ周側面３０は、複数の区間ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，…の各々と一対一で対応する領域において、主切れ刃１４に隣接する逃げ面３１、逃げ面３１に下面４０側すなわち下方から隣接する減肉面３３、減肉面３３に下面４０側すなわち下方から隣接する拘束面３２を含んでいる。

図示した例では、拘束面３２が、円錐面に形成され、減肉面３３が略平坦面、厳密には曲率半径が極めて大きい円錐面に形成されている。拘束面３２の形状は、略円錐面に限定されず、略円柱面であってもよいし、他の形状であってもよい。

図５に示すように、下面４０の輪郭は、凹部３９を除いて略円形であり、上面３０の輪郭は、下面４０よりも大きい略多角形である。切削インサート１０の径方向ｒにおいて、拘束面３２の上縁と逃げ面３1とが最も接近するコーナＡとコーナＢとの中間位置に減肉面３３が形成されている。そのため、上面２０の内接円の直径Ｉを大きくしなくても拘束面３２の上縁が主切れ刃１４よりも径方向ｒにはみ出さない。

図６は、図４中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に直交する径方向から見た側面図である。図７は、図４中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。図７に示された断面は、中心軸Ｏを含む平面で切断した断面の一例であって、図４に示されたコーナＡとコーナＢとの略中間の位置において主切れ刃１４に直交している。

図６及び図７に示すように、第１及び第２すくい面２１，２２と逃げ面３１とは、主切れ刃１４を挟むように位置している。主切れ刃１４、第１すくい面（ランド）２１、第２すくい面２２及び逃げ面３１は、切削インサート１０の上段において刃部（１４，２１，２２，３１）を構成している。

主切れ刃１４を通り中心軸Ｏに平行な仮想面Ｖ、すなわち被削材の加工面を想定したとき、仮想面Ｖと拘束面３２とがなす傾斜角βは、仮想面Ｖと減肉面３３とがなす傾斜角γよりも大きく、γ＜βの大小関係になっている。また、仮想面Ｖと逃げ面３１とがなす逃げ角αは、仮想面Ｖと拘束面３２とがなす傾斜角βよりも大きく、γ＜β＜αの大小関係になっている。逃げ角αを大きくすると、図７中に仮想面Ｖとして示された被削材の加工面と逃げ面３１との間に切りくずを噛み込みにくくなる。

図８は、図４中のＩＸ－ＩＸ線に直交する径方向から見た側面図である。図９は、図４中のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図であって、中心軸ＯとコーナＡとを含む平面で切断した断面である。図８及び図９に示すように、周側面３０は、コーナＡ及びその近傍において、拘束面３２と逃げ面３１との間を繋ぐ張出面３４を有している。仮想面Ｖと張出面３４とがなす傾斜角δは、仮想面Ｖと拘束面３２とがなす傾斜角βよりも大きく、β＜δの大小関係になっている。

張出面３４に隣接する領域において、拘束面３２は、下面４０から拘束面３２の上縁までの高さｈ１が一定である。減肉面３３に隣接する領域において、下面４０から拘束面３２の上縁までの高さｈ２は、前述した一定の高さｈ１よりも低くなっている。

以上のように構成された切削インサート１０及び該切削インサート１０を用いた転削工具１によれば、上面２０の内接円の直径Ｉを大きくしなくても種々の形状の切れ刃（主切れ刃１４）を構成できる。切削インサート１０のサイズがコンパクトであるため、刃部（主切れ刃１４、すくい面２１，２２、逃げ面３１等）がインサート取付座３と干渉しない。丸駒インサートをはじめとした種々の切削インサートと工具本体２を共通化できる。

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。

例えば、上面２０の形状は、略多角形に限定されず、楕円や卵形であってもよい。平面視において上面２０と拘束面３２の上縁とが最接近する位置に減肉面３３を形成すれば、上面３０が略多角形であっても楕円であっても卵形であっても共通して、切削インサート１０のサイズを大きくすることなく他種の切削インサートと工具本体２を共通化できる。

１…転削工具、２…工具本体、３…インサート取付座、３ｘ，３ｙ，３ｚ，３θ…工具本体側の第１～第４拘束面、４…ねじ穴、５…締付けねじ、１０…切削インサート、１１…稜線、１２…さらい刃、１３…コーナ切れ刃、１４…主切れ刃（切れ刃の一例）、１９…取付孔、２０…上面、２１…第１すくい面、２２…第２すくい面、２３…第３すくい面、２４…平坦面、３０…周側面、３１…逃げ面、３２…拘束面、３３…減肉面、３４…張出面、３７…凸部、３８…段差面、３９…凹部、４０…下面、Ａ～Ｈ…コーナ、ｈ１，ｈ２…拘束面の上縁の高さ、Ｉ…内接円の直径、Ｏ…中心軸、ｒ…切削インサートの径方向、Ｖ…仮想面（被削材の加工面）、ｘ…工具本体の径方向、ｙ…工具本体の軸方向、ｚ…切削インサートの軸方向（工具本体の周方向）、θ…切削インサートの周方向、α…逃げ角、β…拘束面の傾斜角、γ…減肉面の傾斜角、δ…張出面の傾斜角。

Claims (3)

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、少なくとも一つの切れ刃を含み、
   前記周側面は、前記少なくとも一つの切れ刃に隣接した逃げ面と、該逃げ面に前記下面側から隣接した減肉面と、該減肉面に前記下面側から隣接した拘束面と、を含み、
   前記切れ刃に直交する断面において、前記上面の中心と前記下面の中心とを通る中心軸に平行であって前記少なくとも一つの切れ刃を通る仮想面と前記拘束面とがなす傾斜角は、前記仮想面と前記減肉面とがなす傾斜角よりも大きく、
   前記上面は、前記中心軸について回転対称な略多角形であって、互いに隣接する第１コーナ及び第２コーナを含む複数のコーナを有し、
   前記減肉面は、前記周側面において前記第１コーナと前記第２コーナとの中間位置に臨む位置に形成されている、
   切削インサート。
2. 転削工具の工具本体に装着可能な切削インサートであって、
   前記工具本体に装着された状態において、前記拘束面は前記工具本体に接触し、かつ前記減肉面は前記工具本体に接触しない、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記拘束面は略円錐面又は略円柱面であり、前記減肉面は略平坦面に形成されている、
   請求項１に記載の切削インサート。

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