JPWO2008146563A1 - 切削インサートおよび切削工具並びにそれを用いた切削方法 - Google Patents

Abstract

本発明の切削インサートは、略多角形状の上面と、下面と、逃げ面を有した側面と、上面と側面との交差部に形成された切刃と、を有している。前記切刃は、第１切刃と、第２切刃と、第１切刃と第２切刃との間に位置し前記略多角形の角部に位置する第３切刃と、を有している。前記逃げ面は、前記第１切刃に対応する第１逃げ面と、前記第２切刃に対応する第２逃げ面と、を有している。前記第１逃げ面は、前記第１切刃と接続する上逃げ面と、該上逃げ面の前記下面側に位置する中逃げ面と、該中逃げ面の前記下面側に位置する下逃げ面と、を有している。前記上逃げ面の逃げ角をα、前記中逃げ面の逃げ角をβ、前記下逃げ面の逃げ角をγ、前記第２逃げ面の逃げ角をεとしたとき、前記α，β，γおよびεが、α＜β＜γ＜εの関係を満足する。この切削インサートを装着した切削工具およびそれを用いた切削方法である。

Description

本発明は、切削工具に用いられる切削インサートと、この切削インサートを装着した切削工具およびそれを用いた切削方法に関する。

従来から、正面フライスやエンドミル等の切削工具、特に、ホルダに切削インサートを装着して用いる経済性に優れたスローアウェイ式の切削工具が多用されている。

例えば特許文献１には、角隅部の一方に位置する主切刃（第１切刃）と他方に位置する副切刃（第２切刃）とを備えた切削インサートが開示されている。該切削インサートでは、第１切刃に対応する逃げ面と第２切刃に対応する逃げ面とが異なる。

具体的には、特許文献１に記載の切削インサートは、第１切刃に対応する逃げ面が、複数の区域に分割されてなる。該逃げ面のうち第１切刃に接続する逃げ面区域Ａの逃げ角が最小である。前記逃げ面区域Ａの下側と接続する移行区域Ｂの逃げ角が最大である。前記移行区域Ｂの下側と接続する逃げ面区域Ｃの逃げ角は、移行区域Ｂの逃げ角よりも小さい。また、第２切刃に対応する逃げ面が、基本的に１つの面で構成されており、逃げ面区域Ｃの逃げ角と等しくなるよう構成されている。

第１切刃に接続する逃げ面区域Ａは、区分Iと区分IIとを有している。区分Iは、厚み方向における寸法が一定となるとともに逃げ角がほぼ０度で一定となるよう構成されている。区分IIは、第２切刃に対応する逃げ面に接続する部分であり、逃げ角が０度から第２切刃に接続する逃げ面の逃げ角へと漸次増大するよう構成されている。また、第２切刃に接続する逃げ面は、厚み方向における寸法および逃げ角が一定となるよう構成されている。そして、この第１切刃に接続する逃げ面区域Ａと、第２切刃に接続する逃げ面とは、接続するよう形成されている。

しかしながら、特許文献１に記載の切削インサートは、第１切刃に接続する逃げ面区域Ａの下側と接続する移行区域Ｂが、第１切刃に対応する逃げ面のうち最大の逃げ角を有するよう形成される。すなわち、第１切刃に接続する逃げ面区域Ａが本体部の側方に大きく突出した構成となる。そのため、移行区域Ｂと該移行区域Ｂの下側と接続する逃げ面区域Ｃとの接続点において応力が集中してしまい、当該箇所において亀裂が生じやすい。その結果、該亀裂に起因して切刃が欠損しやすいという問題があった。

特開平７−２７６１３０号公報

本発明の課題は、複数の面を有する第１切刃（主切刃）に対応する逃げ面に応力が集中するのを低減できる切削インサートおよび切削工具並びにそれを用いた切削方法を提供することである。

本発明の切削インサートは、略多角形状の上面と、下面と、逃げ面を有した側面と、前記上面と前記側面との交差部に形成された切刃と、を有している。前記切刃は、第１切刃と、第２切刃と、前記第１切刃と前記第２切刃との間に位置し且つ上面視において前記略多角形の角部に位置する第３切刃と、を有している。前記逃げ面は、前記第１切刃に対応する第１逃げ面と、前記第２切刃に対応する第２逃げ面と、前記第３切刃に対応する第３逃げ面と、を有している。前記第１逃げ面は、前記第１切刃と接続する上逃げ面と、該上逃げ面の前記下面側に位置する中逃げ面と、該中逃げ面の前記下面側に位置する下逃げ面と、を有している。前記上逃げ面の逃げ角をα、前記中逃げ面の逃げ角をβ、前記下逃げ面の逃げ角をγ、前記第２逃げ面の逃げ角をεとしたとき、前記α，β，γおよびεが、α＜β＜γ＜εの関係を満足する。

本発明の切削工具は、ホルダと、該ホルダの先端に装着された前記切削インサートと、を有し、前記切削インサートの第２切刃が、前記ホルダの軸線に対して略垂直に位置している。

本発明の被削材の切削方法は、以下の（i）〜（iii）の工程を備える。
（i）前記切削工具と被削材のうち少なくとも一方を回転させ、前記被削材と前記切削工具とを近接させる工程。
（ii）前記切削工具の切刃を前記被削材の表面に接触させ、前記被削材を切削する工程。
（iii）前記被削材から前記切削工具を離間させる工程。

本発明によれば、複数の面を有する第１切刃に対応する逃げ面に応力が集中することを低減して、切刃の欠損を抑制することができ、優れた加工精度を発揮することができる。

本発明の一実施形態にかかる切削インサートを示す斜視図である。 （ａ）は、図１に示す切削インサートの平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 （ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図２（ａ）に示す切削インサートの溝部付近を示す部分拡大図である。 本発明の一実施形態にかかる切削工具を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態にかかる切削方法を示す概略説明図である。

＜切削インサート＞
以下、本発明の切削インサート（以下、インサートと言う。）の一実施形態について図１〜図４を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態のインサート１は、略多角形状の上面と、下面８と、側面と、を有した本体部７を備えている。該本体部７は、上面の少なくとも一部に形成されたすくい面２と、側面の少なくとも一部に形成された逃げ面３と、すくい面２と逃げ面３との交差部に形成された切刃４と、を有している。

切刃４は、第１切刃４１と、第２切刃４２と、第３切刃４３と、を有している。第３切刃４３は、第１切刃４１と第２切刃４２との間に位置しかつ上面視において略多角形の角部に位置している。第１切刃４１は、主切刃として機能する。第２切刃４２は、さらい刃として機能する。第３切刃４３は、コーナー切刃として機能する。第３切刃４３は、第１切刃４１と第２切刃４２とを接続するよう形成されている。具体的には、第３切刃４３の一端は第１切刃４１と接続し、第３切刃４３の他端は第２切刃４２と接続している。

上面は、上述の通り略多角形状、具体的には略正方形状をなすよう形成されている。この上面を有する本体部７には、上面の中央部から下面８まで貫通する貫通穴５０が形成されている。この貫通穴５０は、インサート１を後述するホルダ１１に固定する固定ネジ５１を挿通するためのものである。インサート１は、貫通穴５０の中心軸に対して９０度回転対称な形状である。したがって、インサート１には、図２（ａ）に示すように、上面視において前記略正方形の４つの角部に各々第３切刃４３が位置するよう切刃４が４つ形成されている。すなわち、インサート１は、第１切刃４１と、第２切刃４２と、第３切刃４３と、をそれぞれ４つずつ有している。

第１切刃４１および第２切刃４２は、図２（ａ）に示すように、上面視において鈍角をなすよう配置されている。上面視において第１切刃４１と、第２切刃４２とが鈍角をなすよう配置されているとは、第１切刃４１を延長した仮想延長線Ｌ１と、第２切刃４２を延長した仮想延長線Ｌ２とのなす角θ１が鈍角であることを意味する。なお、ここでいう第１切刃４１の仮想延長線Ｌ１とは、第１切刃４１の一端Ｐ１から他端Ｐ２までを結んで得られる直線を、接続する第３切刃４３側に延ばした仮想延長線である。第２切刃４２の仮想延長線Ｌ２についても、第１切刃４１の仮想延長線Ｌ１と同様に規定される。

つまり、本実施形態では、仮想延長線Ｌ１と、仮想延長線Ｌ２とのなす角θ１が鈍角となるよう第１切刃４１および第２切刃４２が各々形成されている。前記角θ１としては、９０度〜１３５度が好ましい。また、仮想延長線Ｌ１は、隣接する切刃４をなす他の第１切刃４１とは略９０度をなす。

第１切刃４１は、隣り合う切刃４の第２切刃４２とのなす角θ２が鈍角をなすよう、該第２切刃４２に接続して配置されている。これにより、切刃強度が高い第１切刃４１と、切削抵抗が低い第２切刃４２とを最大限に長くすることができる。したがって、切り込み量や送り量が大きな切削条件下など、より厳しい切削条件下においても、安定した切削加工が可能となる。前記角θ２としては、１３５度〜１７９度が好ましい。

そして、インサート１は、図１に示すように、逃げ面３が、第１切刃４１に対応する第１逃げ面３１と、第２切刃４２に対応する第２逃げ面３２と、第３切刃４３に対応する第３逃げ面３３と、を有している。本実施形態では、これら３つの逃げ面（３１，３２，３３）のうち第１逃げ面３１が、以下のような逃げ角の大小関係をなす３つの面を有して形成されている。

すなわち、第１逃げ面３１は、図２（ｂ）に示すように、上逃げ面３１Ａと中逃げ面３１Ｂと下逃げ面３１Ｃとを有している。上逃げ面３１Ａは、第１切刃４１と接続している。中逃げ面３１Ｂは、上逃げ面３１Ａの下面８側に位置するとともに逃げ角が上逃げ面３１Ａの逃げ角よりも大きい。下逃げ面３１Ｃは、中逃げ面３１Ｂの下面８側に位置するとともに逃げ角が中逃げ面３１Ｂの逃げ角よりも大きい。

つまり、図３（ａ）に示すように、第１切刃４１および下面８に対して略垂直な任意の断面において、上逃げ面３１Ａの逃げ角をα、中逃げ面３１Ｂの逃げ角をβ、下逃げ面３１Ｃの逃げ角をγ、としたとき、第１逃げ面３１は、逃げ角の大小関係がα＜β＜γとなる３つの面（上逃げ面３１Ａ，中逃げ面３１Ｂ，下逃げ面３１Ｃ）を有して形成されている。

ここでいう各逃げ面における逃げ角とは、下面８に対して略垂直であり第１切刃４１を通る線Ｌ３と、各逃げ面とのなす角度のことを意味する。逃げ角αとしては０度〜１度、逃げ角βとしては、２度〜４度、逃げ角γとしては、１０度〜１２度が好ましい。なお、上逃げ面３１Ａの下面８側と中逃げ面３１Ｂとは、Ｒ面を介して接続されていてもよい。中逃げ面３１Ｂと下逃げ面３１Ｃとの接続も同様である。

本実施形態では、さらに、図３（ｂ）に示すように、第２逃げ面３２の逃げ角をε、としたとき、第２逃げ面３２は、第１逃げ面３１との逃げ角の大小関係が、α＜β＜γ＜εとなるよう形成されている。ここでいう第２逃げ面３２における逃げ角εとは、下面８に対して略垂直であり第２切刃４２を通る線Ｌ４と、第２逃げ面３２とのなす角度のことを意味する。逃げ角εとしては、１３度〜１５度が好ましい。

ここで、第１逃げ面３１が有する３つの面は、本体部７の厚み方向における上面側から順に説明すると、各々以下のような機能を有する面である。

まず、上逃げ面３１Ａは、３つの面のうち最も上方に位置し、第１切刃４１に接続する逃げ面である。該上逃げ面３１Ａは、切削時にインサート１が被削材に食い付く際、線接触ではなく面接触するよう最も逃げ角が小さくなるよう形成された面である。この上逃げ面３１Ａによって、切削時のビビリ振動を抑制することができる。

次に、上逃げ面３１Ａの下面８側に位置する中逃げ面３１Ｂは、上逃げ面３１Ａよりも逃げ角を大きくとることで、不要な切削負荷の増加を抑制した上で、第１切刃４１の切刃強度を向上させる機能を有する。すなわち、後述するようにインサート１をホルダ１１に装着した際の実逃げ角を極力小さくするよう中逃げ面３１Ｂの逃げ角を設定することができる。

最後に、３つの面のうち最も下面８側に位置し、中逃げ面３１Ｂの下面８側に位置する下逃げ面３１Ｃは、３つの面のうち最大の逃げ角を有して形成される。これにより、被削材との干渉を低減させることができる。

第１逃げ面３１が、このような逃げ角α，β，γを有した逃げ面構成を有することにより、切削時に大きな負荷のかかる第１切刃４１に対応する逃げ面の一部が本体部７の外方に突出した形状になることなく、複数の面からなる第１逃げ面３１の各面の接続点に局所的に応力が集中することを低減できる。さらには、さらい刃として機能する第２切刃４２に接続する第２逃げ面３２が第１逃げ面３１の逃げ角α，β，γよりも大きな逃げ角εを備えて形成されるため、第２切刃４２にかかる切削抵抗を低減でき、仕上げ面精度が向上する。その結果、インサート１は、応力集中によって逃げ面３の局部に亀裂や切刃４の欠損が生じる事を低減できるとともに、加工精度に優れる。したがって、工具寿命が長く、かつ、優れた切削性能を発揮させることができる。

ここで、本実施形態においては、上逃げ面３１Ａおよび中逃げ面３１Ｂおよび下逃げ面３１Ｃの各逃げ角α，β，γは、いずれも一定となるよう構成されている。このような構成とすることで、第１切刃４１の全長に渡って切刃強度を向上させることができ、第１切刃４１の一部の切刃強度の低減によって切刃の欠けが生じる事を抑制できる。なお、ここでいう逃げ角が一定とは、本体部７の幅方向、すなわち、厚み方向に直交する方向に沿って、逃げ角が一定であることをいう。また、各逃げ角は実質的に一定であればよい。すなわち、各逃げ角は、任意の値に±２度を含むものであっても構わない。

第２逃げ面３２の逃げ角εは一定である。これにより、第２切刃４２の全長に渡って切削抵抗の低減が図れるため、仕上げ面精度を向上させる効果が高まる。また、第２切刃４２は、全長に渡って大きな逃げ角εを備えるため、切削時の被削材との干渉を低減する作用が高まり、その結果、仕上げ面精度の更なる向上が図れる。

第１逃げ面３１の上逃げ面３１Ａは、逃げ角αが０度であることが望ましい。これにより、切削時のビビリ振動の低減を図ることができる。また、被削材への食い付きを良好にすることができる。逃げ角αが０度をなす上逃げ面３１Ａは、線接触を面接触とするのに必要な厚み方向における寸法を備えるよう形成すればよい。上逃げ面３１Ａの厚み方向における寸法Ｓ１としては、０．１〜０．２ｍｍが好ましい。

上逃げ面３１Ａの逃げ角αを０度とするときには、図２（ｂ），図３（ａ）に示すように、側面視において、上逃げ面３１Ａの厚み方向における寸法Ｓ１、および中逃げ面３１Ｂの厚み方向における寸法Ｓ２をいずれも一定とする。ここでいう逃げ面の厚み方向における寸法が一定とは、本体部７の幅方向、すなわち、厚み方向に直交する方向に沿って、逃げ面の寸法が一定であることをいう。そして、上逃げ面３１Ａの厚み方向における寸法Ｓ１を中逃げ面３１Ｂの厚み方向における寸法Ｓ２よりも小さくする。すなわち、前記寸法Ｓ１，Ｓ２において、Ｓ１＜Ｓ２の関係式を満足させる。これにより、切削負荷が低減でき、かつ、被削材への干渉やビビリ振動を抑制することができる。その結果、加工精度の向上が図れる。

つまり、第１切刃４１に接続する上逃げ面３１Ａを、中逃げ面３１Ｂよりも厚み方向における寸法が小さく、且つ逃げ角が０度である面構成にすることで、切削開始時に被削材に対してインサート１が面接触することが可能になる。そのため、第１切刃４１の被削材への過大な食い込みを抑制でき、切削時のビビリ振動を抑制することができる。さらに、この上逃げ面３１Ａの下面８側に位置する中逃げ面３１Ｂを、上逃げ面３１Ａより厚み方向における寸法が大きく、且つ逃げ角が０度より大きな面構成にすることで、第１切刃４１の切刃強度を向上する効果が高まる。

また、側面視において、第１逃げ面３１の下逃げ面３１Ｃの厚み方向における寸法Ｓ３は、上逃げ面３１Ａの上端から中逃げ面３１Ｂの下端までの厚み方向における寸法よりも大きい。すなわち、下逃げ面Ｃの厚み方向における寸法Ｓ３は、上逃げ面３１Ａおよび中逃げ面３１Ｂの厚み方向における寸法Ｓ１，Ｓ２の合計よりも大きい。つまり、前記寸法Ｓ１〜Ｓ３が、式：Ｓ３＞（Ｓ１＋Ｓ２）を満足する。これにより、切削時のビビリ振動を抑制する機能を備えた上逃げ面３１Ａと、切刃強度の向上を図る機能を備えた中逃げ面３１Ｂとが所定幅で形成される。また、上述したように被削材との干渉を低減させる逃がし機能を備えた下逃げ面３１Ｃの寸法が第１逃げ面３１のうち最も大きく確保される。そのため、被削材との干渉を低減する効果が高まり、仕上げ面精度の向上がより一層図れる。このように、インサート１は、上逃げ面３１Ａ、中逃げ面３１Ｂおよび下逃げ面３１Ｃを併せ持つことで、優れた切削性能を発揮することができる。また加えて、下逃げ面３１Ｃは、ホルダ１１に対する拘束面としても機能するため、拘束面を広く確保できる。したがって、ホルダ１１への拘束力が向上し、インサート１を安定してホルダ１１へ固定することもできる。

第２逃げ面３２は単一の面からなる。これにより、第２逃げ面の形状が単純になり、亀裂の発生を低減できるとともに、インサート１の加工が容易となり、経済的に優れる。また、第２切刃４２の全長に渡って優れた切れ味を発揮させることが可能になるとともに、被削材との干渉を低減させる効果が高まる。

第３逃げ面３３の逃げ角は、第１逃げ面３１から第２逃げ面３２に向かうにつれて増加する。これにより、切刃強度に優れた第１切刃４１と、切削抵抗が低く切れ味に優れた第２切刃４２とを兼ね備えた切刃構成を有することができる。また、コーナー切刃である第３切刃４３の特性も優れたものとすることができる。すなわち、第３逃げ面３３の逃げ角を前記所定の逃げ角にすると、第１切刃４１側において切刃強度を向上させることができるとともに、第２切刃４２側において切削抵抗の低減がはかれる。

第３逃げ面３３は、図２（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、第１逃げ面３１の上逃げ面３１Ａおよび中逃げ面３１Ｂおよび下逃げ面３１Ｃに各々対応するよう厚み方向に並んで配置された３つの面（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）を有している。これら第３逃げ面３３の３つの面は、上面側に位置する面３３Ａの逃げ角が下面８側に位置する面３３Ｃの逃げ角よりも小さく、側面視において、厚み方向における寸法がいずれも一定となるよう形成されている。

これにより、角部に位置する第３切刃４３に接続する第３逃げ面３３においても、上面側から順次、切削時のビビリ振動を抑制する機能を備えた面３３Ａと、切刃強度の向上を図る機能を備えた面３３Ｂと、被削材との干渉を低減する機能を備えた面３３Ｃと、を備えた逃げ面構成とすることができる。したがって、第１切刃４１に加えて角部に位置する第３切刃４３においても、切削時のビビリ振動を低減でき、切刃強度の向上が図れ、被削材との干渉を低減することができる。

さらに、第３逃げ面３３の３つの面（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）が第１逃げ面３１の各逃げ面（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）に各々対応するよう形成される。これにより、第１逃げ面３１と第２逃げ面３２との接続部において、欠損の起因となる境界点を最小限にすることができ、亀裂による欠損を低減させることができる。

一方、従来のインサートでは、第１切刃に対応する第１逃げ面と、第２切刃に対応する第２逃げ面とが接続して形成されていたため、第１逃げ面の逃げ角の最大が、第２逃げ面の逃げ角と同一の大きさを有して形成されていた。そのため、さらい刃として機能する第２切刃に対応する第２逃げ面の逃げ角が、第１切刃の切刃強度の観点から制限されてしまい、加工精度の向上には限界があった。

本実施形態の逃げ面３は、切刃４の第１切刃４１に対応する第１逃げ面３１と、隣り合う切刃４の第２切刃４２に対応する第２逃げ面３２と、の間に位置する第４逃げ面３４を有している。該第４逃げ面３４は、第１逃げ面３１から第２逃げ面３２に向かうにつれて逃げ角が増加する。これにより、小さな逃げ角を有した第１逃げ面３１と、大きな逃げ角を有した第２逃げ面３２との間に、逃げ角が第２逃げ面３２に近づくにつれて増加する第４逃げ面３４が、遷移面として形成される。そのため、第１切刃４１全長における切刃強度の向上と、第２切刃４２全長における加工精度の向上の両方を兼ね備えることができる。

また、図２（ｂ）に示すように、側面視において、第４逃げ面３４の幅方向における寸法、すなわち、厚み方向に直交する方向における寸法が、上面側において最小である。これにより、逃げ角が切刃４に沿って大きく徐変する第４逃げ面３４の厚み方向に直交する方向における寸法が、上面側において最も小さくなる。そのため、切削時に大きな負荷がかかる第１切刃４１の切刃強度や第２切刃４２の切れ味に及ぼす影響を低減させることができる。すなわち、切刃４の全長に渡って切刃強度に優れた第１切刃４１と、切削抵抗の小さな第２切刃４２とを両立させることができる。

第４逃げ面３４は、第１逃げ面３１の上逃げ面３１Ａおよび中逃げ面３１Ｂおよび下逃げ面３１Ｃと各々対応する３つの面（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）を有している。これにより、第４逃げ面３４と第１逃げ面３１との接続部、および第４逃げ面３４と第２逃げ面３２との接続部において、欠損の起因となる境界点を低減させることができ、該境界点に起因する亀裂によって切刃が欠損することを低減させることができる。

一方、本体部７は、第１逃げ面３１上に厚み方向に沿って延びる溝部５を有している。該溝部５は、すくい面２に一端を有し第１切刃４１を分断するよう形成されている。本実施形態では、第１切刃４１に対して２つの溝部５が第１逃げ面３１上に形成されている。したがって、第１切刃４１は、３つの切刃部分（４１１，４１１，４１１）に分断されている。

これにより、第１切刃４１の３つの切刃部分は、いずれも上記逃げ角の大小関係を有しているとともに、切刃長さが短い。そのため、各切刃部分の全長に渡って切刃強度を確保しつつ、切削加工時の切削抵抗の低減が図れる。その結果、高送り加工などのより厳しい切削条件下においても優れた切削性能を発揮することができる。

溝部５は、図１，図２（ａ）および図４に示すように、上面視において、逃げ面３から本体部７の内方に向かって伸びるよう形成されている。溝部５は、相対向する側壁面５ａ，５ｂと、この側壁面５ａ，５ｂ間に位置する底面５ｃとを有している。側壁面５ａ，５ｂおよび底面５ｃは、インサート１の厚み方向に延びる面である。

側壁面５ａ，５ｂのうち、第３切刃４３側に位置する側壁面５ａは、上面視において、第２切刃４２に対して略平行となるよう形成されている。このような構成により、外周切刃角を有してホルダ１１に装着されるインサート１であっても、非切削部とインサート１との干渉を抑制することができる。そのため、切屑を幅方向に分断して切削抵抗の低減を図ることができ、仕上げ面精度を向上させる効果が高まる。加えて、生成される切屑は、厚みが薄く、幅が小さなものとなるため、切屑排出性を向上させることができる。

溝部５の側壁面５ａと第２切刃４２とが略平行であるとは、両者が実質的に平行であればよい。すなわち、インサート１の大きさにもよるが、溝部５の側壁面５ａが副切刃４２に対して０度〜２度傾斜したものであってもよい。このような場合においても、上記と同様の効果を奏すことができる。

より具体的には、上面視において、溝部５の側壁面５ａと第２切刃４２とが略平行であるとは、図４に示すように、溝部５の側壁面５ａとすくい面２との交差稜線のうち、直線部分の仮想延長線Ｙ２が、第２切刃４２と略平行であれば良い。ここでいう仮想延長線Ｙ２が第２切刃４２と略平行であるとは、両者が互いに実質的に平行であればよい。すなわち、仮想延長線Ｙが第２切刃４２に対して０度〜２度傾斜したものであってもよい。なお、側壁面５ａが曲面をなす場合には、上面視において、切刃部分４１１の端部に形成された曲線状切刃部４１１’Ａと、側壁面５ａとの接続点における接線を仮想延長線Ｙ２にすることができる。

一方、側壁面５ａに対向する側壁面５ｂは、上面視において、第２切刃４２に対して略平行に形成されている。つまり、本実施形態においては、側壁面５ａ，５ｂは互いに略平行となるよう形成されている。これにより、本体部７の強度の向上が図れる。

なお、上面視において、側壁面５ｂと第２切刃４２とが略平行であるとは、側壁面５ｂとすくい面２との交差稜線のうち、直線部分の仮想延長線Ｙ１が、第２切刃４２と略平行であれば良い。ここでいう仮想直線Ｙ１が第２切刃４２と略平行であるとは、両者が互いに実質的に平行であればよい。すなわち、仮想直線Ｙ１が第２切刃４２に対して０度〜２度傾斜したものであっても良い。その他の構成は、前記した側壁面５ａと第２切刃４２とが略平行である場合と同様に規定される。

また、第１切刃４１を分断するよう複数形成された各溝部５の側壁面は、互いに略平行となるよう形成されている。これにより、切屑の排出方向を安定化させることができる。したがって、切屑排出性の向上が図れる。なお、各溝部５の側壁面が互いに略平行とは、各溝部５における側壁面５ａがそれぞれ略平行であり、各溝部５における側壁面５ｂがそれぞれ略平行であることを意味する。ここでも各溝部５における一の側壁面５ａが他の側壁面５ａに対して０度〜２度傾斜したものであってもよく、各溝部５における一の側壁面５ｂが他の側壁面５ｂに対して０度〜２度傾斜したものであってもよい。

図４に示すように、上面視において、第１切刃４１を構成する３つの切刃部分４１１のうち両端が溝部５に接続される切刃部分４１１’は、両端に曲線状切刃部４１１’Ａ、４１１’Ａを有している。このような構成により、切刃部分４１１’の両端にかかる大きな応力を分散させることができる。すなわち、切刃部分４１１’の両端の切刃強度を高めることができる。そのため、切刃の欠損を低減させることができる。

切刃部分４１１’の２つの曲線状切刃部４１１’Ａ、４１１’Ａは、上面視において、円弧状をなすよう形成されている。これにより応力を分散させる効果が高まる。

２つの曲線状切刃部４１１’Ａ、４１１’Ａが上面視において円弧状をなす場合、以下の関係を有するのが好ましい。すなわち、２つの曲線状切刃部４１１’Ａ、４１１’Ａのうち、第３切刃４３側に位置するものを曲線状切刃部４１１’Ａ１とし、他方を曲線状切刃部４１１’Ａ２としたとき、曲線状切刃部４１１’Ａ１の曲率半径Ｒ１が曲線状切刃部４１１’Ａ２の曲率半径Ｒ２よりも大きいのが好ましい。すなわち、前記曲率半径Ｒ１，Ｒ２が、Ｒ１＞Ｒ２の関係式を満足するのが好ましい。

これにより、切刃部分４１１’の両端部分において、被削材との接触長さをそろえることができ、生成される切屑の排出方向を安定させることができる。より詳細な理由としては、以下の理由が挙げられる。

上述したように、溝部５は、側壁面５ａ，５ｂが第２切刃４２と略平行に形成されている。そのため、溝部５は、第２切刃４２と鈍角をなす第１切刃４１に対して、切刃部分４１１’の両端で溝部５の側壁面５ａ，５ｂとなす角度が異なる。すなわち、図４に示すように、切刃部分４１１’の第３切刃４３側に位置する端部は、溝部５の側壁面５ｂと鈍角をなすよう接続される。一方、切刃部分４１１’の他の端部は、溝部５の側壁面５ａと鋭角をなすよう接続される。

具体的には、第１切刃４１と第２切刃４２とのなす角度をθ１（鈍角）とすれば、切刃部分４１１’は、切刃部分４１１’の第３切刃４３側に位置する端部において、溝部５の側壁面５ｂと角度θ１（鈍角）をなすよう形成される。一方、切刃部分４１１’は、切刃部分４１１’の他の端部において、溝部５の側壁面５ａと角度（１８０度−θ１）（鋭角）をなすよう形成される。

ここでいう切刃部分４１１’と溝部５の側壁面５ａ，５ｂとのなす角度とは、図４に示すように、切刃部分４１１’のうち直線状の切刃部分の仮想延長線Ｘと、仮想延長線Ｙ１，Ｙ２とのなす角度のことである。

このように、本実施形態では、切刃部分４１１’の両端において、溝部５の側壁面５ａ，５ｂと異なる角度（鋭角・鈍角）をなすよう、切刃部分４１１’が形成される。そこで、本実施形態では、このような角度をなす切刃部分４１１’と溝部５の側壁面５ａ，５ｂとを、上記のような曲率半径Ｒ１，Ｒ２を有した曲線状切刃部４１１’Ａ１，４１１’Ａ２で接続している。すなわち、Ｒ１＞Ｒ２となるよう切刃部分４１１’が形成される。

したがって、同一の曲率半径Ｒを有した円弧状で形成する場合に比べて、溝部５とのなす角度が大きな（鈍角である）端部に位置する曲線状切刃部４１１’Ａ１をより曲率半径Ｒが大きな円弧状で形成することで、切削時の切屑との接触長さをより長くしている。一方、溝部５とのなす角度が小さな（鋭角である）端部に位置する曲線状切刃部４１１’Ａ２をより曲率半径Ｒが小さな円弧状で形成することで、切削時の切屑との接触長さをより短くしている。

このような構成とすることで、溝部５となす角度が異なる切刃部分４１１’の両端部で、切削時に切屑と接触する長さをそろえることができる。したがって、切刃部分４１１’の両端にかかる切削負荷をそろえることができる。さらに、切刃部分４１１’の両端部における切屑排出方向が安定し、切屑排出性の向上が図れる。

加えて、第３切刃４３側に位置する曲線状切刃部４１１’Ａ１の曲率半径Ｒ１がより大きくなるよう形成することで、大きな切削負荷のかかる第３切刃４３側に位置する曲線状切刃部４１１’Ａ１の切刃強度をより向上させることができる。そのため、切刃の欠損を低減させることができ、工具寿命の向上が図れる。

一方、溝部５は、下面８に他端を有している。すなわち、溝部５は、すくい面２から下面８に渡って第１逃げ面３１上に形成されている。該溝部５は、図２（ｂ）に示すように、第１逃げ面３１の中逃げ面３１Ｂと下逃げ面３１Ｃとの境界部３１Ｄから下面８に向かうにつれて幅が大きい。これにより、インサート１の厚み方向全体にわたって非切削部とインサート１との干渉を低減することができる。そのため、インサート１の欠損を抑制することができる。ここでいう溝部５の幅とは、境界部３１Ｄ，下面８において、第１逃げ面３１に平行な方向における溝部５の最大寸法のことを意味する。

切屑排出性を向上させるために、図１および図２（ａ）に示すように、すくい面２上にブレーカーとして機能する突起部６を形成している。突起部６の数や形状については、適宜選択することができる。本実施形態のように溝部５によって第１切刃４１が分断された形状をなす場合には、各分断された個々の切刃に対応して突起部６を設けることが好ましい。これにより、分断された切刃によって各々生成された切屑を対応する突起部６に接触させ、安定してカールさせることができる。したがって、優れた切屑排出性を発揮することができる。また、第２切刃４２および第３切刃４３にも、各々対応する突起部６を設けている。これにより、切屑排出性を向上させる効果を高めることができる。

＜切削工具＞
次に、図５を参照して、本発明の切削工具の一実施形態について説明する。同図に示すように、本実施形態の切削工具１０は、ホルダ１１と、該ホルダ１１の先端に装着された上記インサート１と、を有している。インサート１は、該インサート１の貫通穴５０に固定ネジ５１を挿入し、該ネジ５１の先端をホルダ１１のインサート装着座部に形成された図示しないネジ孔に螺合させることによって、ホルダ１１の先端に装着されている。

本実施形態では、ホルダ１１に８つのインサート１が装着されている。装着された各インサート１は、第２切刃４２が、ホルダ１１の軸線Ｓに対して略垂直に位置している。このような構成をなす切削工具１０は、逃げ面３上で発生する亀裂や、該亀裂を起因とする切刃４の欠損を抑制できる。また、切刃強度に優れた第１切刃を有し且つさらい刃として機能する第２切刃４２の切れ味を確保したインサート１を備えてなるため、工具寿命の向上によって加工効率が高まるとともに、仕上げ面精度の高い切削加工を行うことができる。なお、第２切刃４２がホルダ１１の軸線Ｓに対して略垂直であるとは、両者が互いに実質的に垂直であればよい。すなわち、副切刃４２と軸線Ｓとのなす角度が９０±２度であればよい。

インサート１とホルダ１１との間にはシート部材１２を介在させている。このような構成とすることで、インサート１が欠損した場合に、ホルダ１１に損傷が及ぶことを低減させることができる。したがって、ホルダ１１の寿命を長くすることができる。すなわち、体積が大きなホルダ１１ではなく体積が比較的小さなシート部材１２を交換することで、切削性能の改善が図れる。したがって、作業効率の向上が図れるとともに、加工コストの低減が図れる。

＜切削方法＞
次に、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の切削方法の一実施形態について説明する。本実施形態にかかる被削材の切削方法は、以下の（i）〜（iii）の工程を備える。
（i）図６（ａ）に示すように、切削工具１０をホルダ１１の軸線Ｓを中心に矢印Ｄ方向に回転させ、矢印Ｅ方向に動かし、被削材１００に切削工具１０を近接させる工程。
（ii）図６（ｂ）に示すように、インサート１の切刃４を被削材１００の表面に接触させ、切削工具１０を矢印Ｆ方向に動かし、被削材１００を切削する工程。
（iii）図６（ｃ）に示すように、切削工具１０を矢印Ｇ方向に動かし、被削材１００から切削工具１０を離間させる工程。

このような構成により、優れた切刃強度および仕上げ面精度を有した切削工具を用いることで、加工効率および加工精度の高い切削加工が実現できる。

なお、前記（i）の工程では、切削工具１０および被削材１００の少なくとも一方を回転させればよい。また、切削工具１０と被削材１００とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００を切削工具１０に近づけてもよい。これと同様に、前記（iii）の工程では、被削材１００と切削工具１０とは相対的に遠ざかればよく、例えば被削材１００を切削工具１０から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具１０および／または被削材１００を回転させた状態を保持して、被削材１００の異なる箇所にインサート１の切刃４を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している切刃が摩耗した際には、インサート１を貫通穴５０の中心軸に対して９０度回転させ、未使用の切刃を用いればよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前記した実施形態では、上面視において略正方形状をなす上面を備えた４コーナー仕様のインサートを例示したが、本発明はこれに限らず、上面は上面視が菱形、三角形、など他の形状であっても構わない。

また、前記した実施形態のように、略多角形の複数の角部の全てに第３切刃４３が形成されていなくともよい。すなわち、上面視が略正方形状をなす上面において、上面視で対角に位置する２つの角部に第３切刃４３が形成された構成であってもよい。

また、前記した実施形態においては、溝部５および突起部６のいずれもが形成されたインサートを例示したが、本発明はこれに限らず、溝部５が形成されていないもの、突起部６が形成されていないもの、あるいは、いずれも形成されていないものであっても構わない。

前記した実施形態においては、第１逃げ面３１の３つの逃げ面の各逃げ角α，β，γがいずれも一定である構成を例示したが、本発明はこれに限らず、いずれかの面またはすべての面の逃げ角が徐変する構成を有したものであっても構わない。

前記した実施形態では、溝部５の第３切刃４３側に位置する側壁面５ａが、上面視において、第２切刃４２に対して略平行となるよう形成されている場合について説明したが、側壁面５ａは、溝部内部に向かうにつれて第２切刃４２に近づくよう形成されていてもよい。ここでいう側壁面５ａが第２切刃４２に近づくとは、溝部開口における側壁面５ａと第２切刃４２との間の距離よりも、底面５ｃ側における側壁面５ａと第２切刃４２との間の距離の方が、短いことを意味する。底面５ｃ側における側壁面５ａと第２切刃４２との長さは、インサートの強度を低下させない限り、任意の長さを採用することができる。

前記した実施形態では、側壁面５ａに対向する側壁面５ｂが、上面視において、第２切刃４２に対して略平行となるよう形成されている場合について説明したが、側壁面５ｂは、溝部内部に向かうにつれて第２切刃４２から遠ざかるよう形成されていてもよい。ここでいう側壁面５ｂが第２切刃４２から遠ざかるとは、溝部開口における側壁面５ｂと第２切刃４２との間の距離よりも、底面５ｃ側における側壁面５ｂと第２切刃４２との間の距離の方が、長いことを意味する。

前記した実施形態では、溝部の数が２つである場合について説明したが、溝部の数は、インサートの強度を低下させず、かつ切削抵抗を低減する上で、通常、２〜６つ程度、好ましくは２〜４つの範囲で任意に選定することができる。

より具体的には、上面視において、溝部５の側壁面５ａと第２切刃４２とが略平行であるとは、図４に示すように、溝部５の側壁面５ａとすくい面２との交差稜線のうち、直線部分の仮想延長線Ｙ２が、第２切刃４２と略平行であれば良い。ここでいう仮想延長線Ｙ２が第２切刃４２と略平行であるとは、両者が互いに実質的に平行であればよい。すなわち、仮想延長線Ｙ２が第２切刃４２に対して０度〜２度傾斜したものであってもよい。なお、側壁面５ａが曲面をなす場合には、上面視において、切刃部分４１１の端部に形成された曲線状切刃部４１１’Ａと、側壁面５ａとの接続点における接線を仮想延長線Ｙ２にすることができる。

Claims (13)

1. 略多角形状の上面と、
   下面と、
   逃げ面を有した側面と、
   前記上面と前記側面との交差部に形成された切刃と、を有し、
   前記切刃は、第１切刃と、第２切刃と、前記第１切刃と前記第２切刃との間に位置し且つ上面視において前記略多角形の角部に位置する第３切刃と、を有し、
   前記逃げ面は、前記第１切刃に対応する第１逃げ面と、前記第２切刃に対応する第２逃げ面と、前記第３切刃に対応する第３逃げ面と、を有し、
   前記第１逃げ面は、前記第１切刃と接続する上逃げ面と、該上逃げ面の前記下面側に位置する中逃げ面と、該中逃げ面の前記下面側に位置する下逃げ面と、を有し、
   前記上逃げ面の逃げ角をα、前記中逃げ面の逃げ角をβ、前記下逃げ面の逃げ角をγ、前記第２逃げ面の逃げ角をεとしたとき、前記α，β，γおよびεが、α＜β＜γ＜εの関係を満足する切削インサート。
2. 前記第２逃げ面の逃げ角が一定である請求項１記載の切削インサート。
3. 前記第１逃げ面の前記上逃げ面の逃げ角が０度であり、
   側面視において、前記第１逃げ面の前記上逃げ面および前記中逃げ面の厚み方向における寸法はいずれも一定であり、且つ、
   前記第１逃げ面の前記上逃げ面の厚み方向における寸法は、前記第１逃げ面の前記中逃げ面の厚み方向における寸法よりも小さい請求項１または２記載の切削インサート。
4. 側面視において、前記第１逃げ面の前記下逃げ面の厚み方向における寸法は、前記第１逃げ面の前記上逃げ面の上端から前記中逃げ面の下端までの厚み方向における寸法よりも大きい請求項１〜３のいずれかに記載の切削インサート。
5. 前記第３逃げ面の逃げ角は、前記第１逃げ面から前記第２逃げ面に向かうにつれて増加する請求項１〜４のいずれかに記載の切削インサート。
6. 前記第３逃げ面は、隣接する前記第１逃げ面の上逃げ面および中逃げ面および下逃げ面に各々対応するよう厚み方向に並んで配置された３つの面を有し、
   前記第３逃げ面の３つの面は、前記上面側に位置する面の逃げ角が前記下面側に位置する面の逃げ角よりも小さくなるよう形成された請求項１〜５のいずれかに記載の切削インサート。
7. 前記切刃は、前記略多角形の角部のうち隣り合う２つの角部に前記第３切刃が各々位置するよう少なくとも２つ設けられ、
   前記２つの切刃は、一方の切刃の前記第１切刃が他方の切刃の前記第２切刃に隣接するよう配置されており、
   前記逃げ面は、前記一方の切刃の第１切刃に対応する前記第１逃げ面と前記他方の切刃の第２切刃に対応する第２逃げ面との間に位置し、前記第１逃げ面から前記第２逃げ面に向かうにつれて逃げ角が増加する第４逃げ面を有している請求項１〜６のいずれかに記載の切削インサート。
8. 側面視において、前記第４逃げ面の幅方向における寸法が、前記上面側において最小である請求項７記載の切削インサート。
9. 前記第４逃げ面は、前記第１逃げ面の上逃げ面および中逃げ面および下逃げ面と各々対応する３つの面を有している請求項７または８記載の切削インサート。
10. 前記第１逃げ面上に厚み方向に沿って延びるとともに、前記上面に一端を有し前記第１切刃を分断するよう形成された溝部を、更に有している請求項１〜９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 前記溝部は、前記下面に他端を有し、前記中逃げ面と前記下逃げ面との境界部から前記下面に向かうにつれて幅が大きい請求項１０記載の切削インサート。
12. ホルダと、該ホルダの先端に装着された請求項１〜１１のいずれかに記載の切削インサートと、を有し、
    前記切削インサートの第２切刃が、前記ホルダの軸線に対して略垂直に位置している切削工具。
13. 請求項１２記載の切削工具と被削材のうち少なくとも一方を回転させ、前記被削材と前記切削工具とを近接させる工程と、
    前記切削工具の切刃を前記被削材の表面に接触させ、前記被削材を切削する工程と、
    前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、
    を備えた被削材の切削方法。

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