JPWO2019017064A1 - 切削インサート及び切削インサートの製造方法 - Google Patents

Abstract

一実施形態に係る切削インサートは、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを備える。切削インサートの内部には、クーラント流路が設けられる。クーラント流路の一端部は、逃げ面において開口してクーラント噴出口を成す。逃げ面には、基端部がクーラント噴出口に接続され、かつ先端部が基端部よりも切れ刃に近い位置に配置されることにより、クーラント噴出口から切れ刃に向かって延在するクーラント誘導溝が設けられる。

Description

本開示は、切削インサート及び切削インサートの製造方法に関する。本出願は、２０１７年７月１９日に出願した日本特許出願である特願２０１７−１４０１１５号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

従来から、特開２０１６−１９０２７５号公報（特許文献１）に記載の切削インサートが知られている。特許文献１に記載の切削インサートの逃げ面には、クーラント保持部が形成されている。クーラント保持部は、逃げ面に形成されている複数の溝及びリブにより構成されている。

特許文献１に記載の切削インサートは、工具本体に取り付けられる。工具本体の内部には、クーラントを供給するための経路が形成されている。当該経路が工具本体の表面に開口し、クーラント供給孔を成している。クーラント供給孔から噴出されたクーラントの一部は、特許文献１に記載の切削インサートの逃げ面に噴射され、その結果として、クーラント保持部に供給される。

特開２０１６−１９０２７５号公報

本開示の一態様に係る切削インサートは、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを備える。切削インサートの内部にはクーラント流路が設けられる。クーラント流路の一端部は、逃げ面において開口してクーラント噴出口を成す。逃げ面には、基端部がクーラント噴出口に接続され、かつ先端部が基端部よりも切れ刃に近い位置に配置されることにより、クーラント噴出口から切れ刃に向かって延在するクーラント誘導溝が設けられる。

本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法は、上記の切削インサートの製造方法である。本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法は、切削インサートの成形体を準備する工程と、成形体にすくい面、逃げ面及び切れ刃を形成する工程と、成形体の内部にクーラント流路を形成し、逃げ面にクーラント噴出口を形成する工程と、逃げ面に、クーラント誘導溝を形成する工程とを備える。

図１は、実施形態に係る切削インサートの斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。 図４は、実施形態に係る切削インサートの製造方法を示す工程図である。 図５は、実施形態に係る切削インサートの製造方法の別の例を示す工程図である。 図６は、実施形態に係る切削インサートを用いた切削加工の模式図である。 図７は、図６の領域ＶＩＩにおける拡大図である。

[本開示が解決しようとする課題]
特許文献１に記載の切削インサートにおいては、工具本体の表面に開口しているクーラント供給孔は、切削インサートに形成されたクーラント保持部から離れた位置に配置されている。特に、切削インサートと工具本体との間に敷板を配置する場合は、さらに離れることになる。また、特許文献１に記載の切削インサートで被削材を切削加工する場合、切削インサートの逃げ面と被削物とは密着しているか、あるいはこれらの隙間が非常に小さい。したがって、特許文献１に記載の切削工具においては、クーラント供給孔から噴出されるクーラントの大半は、被削材により遮蔽され、実際にクーラント保持部に供給されるクーラントは、ごく一部となる。結果として、特許文献１に記載の切削インサートにおいては、切れ刃を十分に冷却し、潤滑を行うという観点において、まだ改良の余地がある。

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、従来技術よりも確実に、切れ刃近傍にクーラントを供給することが可能な切削インサート及び切削インサートの製造方法を提供するものである。
[本開示の効果]
本開示の一態様に係る切削インサートによると、より確実に切れ刃近傍にクーラントを供給することができる。本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法によると、切れ刃近傍にクーラントをより確実に供給することができる切削インサートを得ることができる。
［本開示の実施形態の説明］
はじめに、本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の一態様に係る切削インサートは、すくい面と、すくい面に連なる逃げ面と、すくい面と逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを備える。切削インサートの内部には、クーラント流路が設けられる。クーラント流路の一端部は、逃げ面において開口してクーラント噴出口を成す。逃げ面には、基端部がクーラント噴出口に接続され、かつ先端部が基端部よりも切れ刃に近い位置に配置されることにより、クーラント噴出口から切れ刃に向かって延在するクーラント誘導溝が設けられる。

上記（１）の切削インサートにおいては、逃げ面と被削材とが密着した場合でも、クーラント誘導溝と被削材との間に、クーラントが流れる経路が確保される。そのため、上記（１）の切削インサートにおいては、切れ刃近傍にクーラントをより確実に供給することができる。

（２）上記（１）の切削インサートにおいて、すくい面に平行な断面におけるクーラント誘導溝の断面積は、基端部から先端部に向かうにしたがって小さくなっていてもよい。

上記（２）の切削インサートにおいては、切れ刃側においてクーラント誘導溝の断面積が小さくなっているため、切れ刃近傍における切削インサートの強度低下を抑制することができる。上記（２）の切削インサートにおいては、クーラント誘導溝の断面積が小さくなることに伴って、クーラントが切れ刃近傍に押し出される。そのため、上記（２）の切削インサートによると、切れ刃近傍における切削インサートの強度低下を抑制しつつ、切れ刃近傍にクーラントをより確実に供給することができる。

（３）上記（１）の切削インサートにおいて、クーラント誘導溝の深さは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。

上記（３）の切削インサートによると、クーラントの表面張力の影響によりクーラントがクーラント誘導溝内に入りがたくなることを抑制することができる。

（４）本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法は、上記の切削インサートの製造方法である。本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法は、切削インサートの成形体を準備する工程と、成形体にすくい面、逃げ面及び切れ刃を形成する工程と、成形体の内部にクーラント流路を形成し、逃げ面にクーラント噴出口を形成する工程と、逃げ面に、クーラント誘導溝を形成する工程とを備える。

上記（４）の切削インサートの製造方法によると、切れ刃近傍にクーラントをより確実に供給することができる切削インサートを得ることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図中同一又は相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
（実施形態に係る切削インサートの構成）
以下に、実施形態に係る切削インサートの構成を説明する。

図１は、実施形態に係る切削インサートの斜視図である。図１に示すように、実施形態に係る切削インサートは、すくい面１と、逃げ面２と、切れ刃３とを有している。逃げ面２は、すくい面１に連なっている。切れ刃３は、すくい面１と逃げ面２との稜線により構成されている。

実施形態に係る切削インサートは、刃先チップ１０と、基材２０とを有している。刃先チップ１０は、例えばＣＢＮ（立方層窒化ホウ素）、ＰＣＤ（多結晶ダイヤモンド）等により構成されている。基材２０は、例えば超硬合金により構成されている。切れ刃３は、刃先チップ１０に形成されている。実施形態に係る切削インサートは、基材２０のみにより構成されていてもよい。なお、この場合、基材２０には、後述する取り付け部２０ｄは設けられず、切れ刃３が基材２０に形成される。

基材２０は、頂面２０ａと、裏面２０ｂと、側面２０ｃとを有している。裏面２０ｂは頂面２０ａの反対面である。側面２０ｃは、頂面２０ａ及び裏面２０ｂに連なっている。頂面２０ａは、すくい面１となる面である。側面２０ｃは、逃げ面２となる面である。

頂面２０ａには、取り付け部２０ｄが設けられている。取り付け部２０ｄは、基材２０のノーズＲ部に配置されている。頂面２０ａには、取り付け部２０ｄにおいて、頂面２０ａから裏面２０ｂに向かう方向の段差がついている。取り付け部２０ｄには、刃先チップ１０が取り付けられている。刃先チップ１０の取り付け部２０ｄへの取り付けは、例えばロウ付けにより行われる。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図２に示すように、実施形態に係る切削インサートの内部には、クーラント流路４が設けられている。クーラント流路４は、逃げ面２と接続している。別の観点からいえば、クーラント流路４の一端部は、逃げ面２において開口することにより、クーラント噴出口４ａを成している。クーラント流路４内には、クーラントが流れる。クーラント流路４は、逃げ面２に近づくにしたがって、切れ刃３との距離が小さくなるように傾斜していることが好ましい。

図１に示すように、逃げ面２には、クーラント誘導溝５が設けられている。クーラント誘導溝５は、逃げ面２において、クーラント流路４に接続している。すなわち、クーラント誘導溝５の第２端５ｂ（基端部）は、クーラント噴出口４ａに接続されている。クーラント誘導溝５は、クーラント流路４から切れ刃３に向かって、延在している。すなわち、クーラント誘導溝５の第１端５ａ（先端部）は、第２端５ｂよりも切れ刃３に近い位置に配置されている。クーラント誘導溝５の数は、１本であってもよく、複数本であってもよい。

図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。ＩＩＩ−ＩＩＩは、すくい面１に平行な断面である。図２に示すように、逃げ面２は、クーラント誘導溝５において窪んでいる。クーラント誘導溝５は、断面積Ａを有している。断面積Ａは、すくい面１に平行な断面におけるクーラント誘導溝５の断面積である。断面積Ａは、すくい面１に平行な断面において、クーラント誘導溝５の壁面とクーラント誘導溝５の両端を結んだ直線とにより囲まれる部分の面積である。

クーラント誘導溝５の断面積Ａは、クーラント流路４側から切れ刃３側に向かうにしたがって（第２端５ｂ側から第１端５ａ側に向かうにしたがって）、小さくなっていることが好ましい。すくい面１に平行な断面におけるクーラント誘導溝５の断面形状は、例えば曲線形状である。但し、すくい面１に平行な断面におけるクーラント誘導溝５の断面形状は、これに限られない。すくい面１に平行な断面におけるクーラント誘導溝５の断面形状は、例えば、矩形形状であってもよい。

クーラント誘導溝５は、深さＤと有している。深さＤは、すくい面１に平行な断面におけるクーラント誘導溝５の両端を結んだ直線とクーラント誘導溝５の底との距離である。深さＤは、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。

図１に示すように、クーラント誘導溝５は、第１端５ａと第２端５ｂとを有している。第１端５ａは、切れ刃３側の端である。第２端５ｂは、第１端５ａの反対側の端である。すなわち、第２端５ｂは、クーラント流路４側の端である。第１端５ａは、切れ刃３から距離Ｌだけ離間して配置されている。距離Ｌは、切れ刃３に直交する方向における切れ刃３と第１端５ａとの距離である。好ましくは、距離Ｌは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。距離Ｌは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが、さらに好ましい。クーラント誘導溝５は、第１端５ａが刃先チップ１０に達するように延在していることが好ましい。
（実施形態に係る切削インサートの製造方法）
以下に、実施形態に係る切削インサートの製造方法を説明する。

図４は、実施形態に係る切削インサートの製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る切削インサートの製造方法は、成形体準備工程Ｓ１と、切れ刃形成工程Ｓ２と、クーラント流路形成工程Ｓ３と、クーラント誘導溝形成工程Ｓ４とを有している。

成形体準備工程Ｓ１においては、切れ刃形成工程Ｓ２、クーラント流路形成工程Ｓ３及びクーラント誘導溝形成工程Ｓ４を経ることにより、実施形態に係る切削インサートとなる成形体が準備される。成形体は、第１部分と、第２部分とを有している。第１部分は、切れ刃形成工程Ｓ２、クーラント流路形成工程Ｓ３及びクーラント誘導溝形成工程Ｓ４を経ることにより刃先チップ１０となる部分である。第２部分は、切れ刃形成工程Ｓ２、クーラント流路形成工程Ｓ３及びクーラント誘導溝形成工程Ｓ４を経ることにより基材２０となる部分である。第１部分は、ＣＢＮ、ＰＣＤ等の粉末を焼結することにより準備される。第２部分は、ＷＣ（炭化タングステン）とＣｏ（コバルト）等の結合剤とを混合したものを焼結することにより、準備される。成形体は、第１部分と第２部分とをロウ付け等で固定することにより得られる。

切れ刃形成工程Ｓ２においては、成形体準備工程Ｓ１において準備された成形体の表面に、すくい面１及び逃げ面２が形成される。その結果、切れ刃形成工程Ｓ２においては、切れ刃３が形成される。切れ刃形成工程Ｓ２においては、例えば成形体の表面に対する研磨を行うことにより、すくい面１、逃げ面２及び切れ刃３が形成される。

クーラント流路形成工程Ｓ３においては、成形体準備工程Ｓ１において準備された成形体の内部に、クーラント流路４が形成される。クーラント流路形成工程Ｓ３において、クーラント流路４は、例えば成形体に対するドリル加工を行うことにより、形成される。

クーラント誘導溝形成工程Ｓ４においては、成形体準備工程Ｓ１において準備された成形体にクーラント誘導溝５の形成が行われる。クーラント誘導溝５の形成は、例えば逃げ面２（又は切れ刃形成工程Ｓ２が行われることにより逃げ面２となる成形体の表面）に対して、レーザを照射して、成形体の一部を除去することにより行われる。

上記においては、切れ刃形成工程Ｓ２、クーラント流路形成工程Ｓ３及びクーラント誘導溝形成工程Ｓ４の実施順序は、任意である。例えば、クーラント流路形成工程Ｓ３を行った後にクーラント誘導溝形成工程Ｓ４を行い、そのさらに後に切れ刃形成工程Ｓ２を行ってもよい。また、クーラント流路形成工程Ｓ３の後に切れ刃形成工程Ｓ２を行い、さらにその後にクーラント誘導溝形成工程Ｓ４を行ってもよい。

図５は、実施形態に係る切削インサートの製造方法の別の例を示す工程図である。図５に示すように、実施形態に係る切削インサートの製造方法は、成形体準備工程Ｓ１１と、切れ刃形成工程Ｓ２と、クーラント誘導溝形成工程Ｓ４とを有している。成形体準備工程Ｓ１１において、内部にクーラント流路４が設けられた成形体が準備される。すなわち、成形体を準備する際に、クーラント流路４を同時に形成してもよい（成形体を準備する工程に、クーラント流路４を形成する工程が含まれていてもよい）。
（実施形態に係る切削インサートの効果）
以下に、実施形態に係る切削インサートの効果を説明する。

図６は、実施形態に係る切削インサートを用いた切削加工の模式図である。図６に示すように、実施形態に係る切削インサートを用いた切削加工においては、被削材Ｗと逃げ面２とが密着する。そのため、実施形態に係る切削インサートの外部から供給されるクーラントは、切れ刃３の近傍まで到達し難い。

図７は、図６の領域ＶＩＩにおける拡大図である。図６に示すように、実施形態に係る切削インサートにおいては、逃げ面２にクーラント誘導溝５が設けられている。逃げ面２は、クーラント誘導溝５において窪んでいるため、逃げ面２と被削材Ｗとが密着した際でも、被削材Ｗとクーラント誘導溝５との間には、空間が存在する。上記のとおり、クーラント誘導溝５は、逃げ面２において、クーラント流路４に接続している。また、上記のとおり、クーラント誘導溝５は、クーラント流路４から切れ刃３に向かって延在している。そのため、実施形態に係る切削インサートにおいては、クーラント流路４を流れるクーラントは、被削材Ｗとクーラント誘導溝５とにより画される空間を介して、切れ刃３の近傍により確実に供給される。

クーラント誘導溝５が形成されている部分においては、実施形態に係る切削インサートの肉厚が減少しているため、強度が減少している。切削時には、切れ刃近傍に切削力が加わるため、切れ刃近傍における強度は、切削インサートの耐久性に与える影響が大きい。

実施形態に係る切削インサートにおいて、断面積Ａがクーラント流路４側から切れ刃３側に向かうにしたがって小さくなっている場合、切れ刃３に近い側における切削インサートの強度低下を抑制することができる。また、この場合には、断面積Ａが小さくなることに伴って、クーラントが切れ刃３に向かってクーラント誘導溝５から押し出される。そのため、この場合には、切れ刃近傍における切削インサートの強度低下を抑制しつつ、切れ刃３近傍へのクーラントの供給をより確実に行うことができる。

クーラント誘導溝５の深さが小さすぎる場合、クーラントの表面張力により、クーラント誘導溝５にクーラントが入りがたくなる場合がある。実施形態に係る切削インサートにおいて、深さＤが０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である場合、クーラントの表面張力の影響によりクーラントがクーラント誘導溝５内に入りにくくなることを抑制できる。

実施形態に係る切削工具において、クーラント流路４が逃げ面２に切れ刃３との距離が近くなるように傾斜して設けられている場合、切削加工時に、クーラント流路４を流れるクーラントが、被削材Ｗとクーラント誘導溝５との間に流れ込みやすい。そのため、この場合には、クーラントを切れ刃３近傍により確実に供給しやすくなる。

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ すくい面、２ 逃げ面、３ 切れ刃、４ クーラント流路、４ａ クーラント噴出口、５ クーラント誘導溝、５ａ 第１端、５ｂ 第２端、１０ 刃先チップ、２０ 基材、２０ａ 頂面、２０ｂ 裏面、２０ｃ 側面、２０ｄ 取り付け部、Ａ 断面積、Ｄ 深さ、Ｌ 距離、Ｓ１ 成形体準備工程、Ｓ１１ 成形体準備工程、Ｓ２ 切れ刃形成工程、Ｓ３ 形成工程、Ｓ４ クーラント誘導溝形成工程、Ｗ 被削材。

Claims (4)

1. すくい面と、前記すくい面に連なる逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との稜線により構成される切れ刃とを備える切削インサートであって、
   前記切削インサートの内部には、クーラント流路が設けられ、
   前記クーラント流路の一端部は前記逃げ面において開口してクーラント噴出口を成し、
   前記逃げ面には、基端部が前記クーラント噴出口に接続され、かつ先端部が前記基端部よりも前記切れ刃に近い位置に配置されることにより、前記クーラント噴出口から前記切れ刃に向かって延在するクーラント誘導溝が設けられる、切削インサート。
2. 前記すくい面に平行な断面における前記クーラント誘導溝の断面積は、前記基端部から前記先端部に向かうにしたがって小さくなる、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記クーラント誘導溝の深さは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項１に記載の切削インサート。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の前記切削インサートの製造方法であって、
   前記切削インサートの成形体を準備する工程と、
   前記成形体に前記すくい面、前記逃げ面及び前記切れ刃を形成する工程と、
   前記成形体の内部に前記クーラント流路を形成し、前記逃げ面に前記クーラント噴出口を形成する工程と、
   前記逃げ面に、前記クーラント誘導溝を形成する工程とを備える、切削インサートの製造方法。

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