JP2006181649A - スローアウェイインサートおよび切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】小内径の溝入れ加工が可能で、経済性に優れ、しかも刃先位置決め安定性に優れたスローアウェイインサートおよび切削工具を提供することである。
【解決手段】上面2、下面3、３つの側面5,11a,11bおよび側面5の両端部から延設された２つの突出部6a,6bを備え、第一突出部6aには、第一前逃げ面7aと第一すくい面8aとの交差稜線からなる第一前切刃9aが形成され、第二突出部6bには、第二前逃げ面7bと第二すくい面8bとの交差稜線からなる第二前切刃9bが形成され、略中央部には、上面2から下面3へ貫通したクランプ孔10が形成され、２つの突出部6a,6bは、互いのなす角θが略直角になる方向に延設されており、突出部6a,6bに挟まれた側面5が凸曲面であるスローアウェイインサート1およびこれを備えた切削工具である。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋削加工の一種である溝入れ加工に用いるスローアウェイインサートおよび切削工具に関するものである。

従来から、溝入れ加工に用いられているスローアウェイインサートとしては、使用目的に応じた種々の形状が知られ、実用化されている。例えば特許文献１には、上面、下面および複数の側面を備え、略中央部に上下面を貫通するクランプ孔が形成され、該クランプ孔を中心にして回転対称となる位置に相対する側面から突出した２つの突出部を備えた略四角形平板状のスローアウェイインサートが提案されている（図６(a)参照）。この特許文献１に記載されたスローアウェイインサートは、先端に切刃が形成された突出部を２つ有する２コーナー仕様であるので、切刃１つ当たりのコストを低減することができる。

しかしながら、このスローアウェイインサートは、切刃強度を確保しつつ深い溝入れ加工ができるように設計されているため、スローアウェイインサートの全長Ｔが長くなる。このため、スローアウェイインサートをホルダに装着した切削工具の先端部分の幅が大きくなるので、小内径の被削材に対して溝入れ加工を行い難いという問題（反対コーナーの干渉問題）が生じる。

この干渉問題の対策としては、スローアウェイインサートの突出部の長さｔを小さくすることが考えられるが、その場合には溝入れ可能深さが小さくなって実用性に欠ける。また、スローアウェイインサートの突出部を１つにした１コーナー仕様（図６(b)参照）にすると、切刃一つ当たりのコストが上昇するという問題がある。

そこで、特許文献２には、２コーナー仕様で、かつ、小内径の被削材の溝入れ加工が可能なスローアウェイインサートが提案されている。このスローアウェイインサート１００は、図７(a)〜(c)に示すように、略四角形平板状のインサート本体の側面から互いに略直角方向に突出し先端に切刃１０２ａ，１０２ｂを有する２つの突出部１０１ａ，１０１ｂを備えている。これらの突出部１０１ａ，１０１ｂは、互いになす角の２等分線Ａに平行な軸に対して回転対称に構成されているので、一方の切刃を使用した後、前記軸を中心に回転させてホルダに装着することで他方の切刃も使用することができる２コーナー仕様である。このため、経済的であることに加え、反対コーナーが干渉することがないので、小内径の溝入れ加工が可能となる。

上記の各スローアウェイインサートは、いずれも３面拘束でホルダに拘束されている。すなわち、ホルダには、３つの拘束面（座面、該座面に略垂直な２つの拘束面）が形成されており、前記座面にスローアウェイインサートの下面を面接触させ、前記２つの拘束面にスローアウェイインサートの２つの側面をそれぞれ面接触させ、この状態で上面側から締結ねじにより固定している。

しかしながら、一般に、スローアウェイインサートは、焼成工程において収縮するので、特に側面にうねりやねじれなどの変形が生じやすい。通常は研磨加工でその変形部分を研磨することで、ホルダに対するスローアウェイインサートの位置決めを精度よく行うことができるが、研磨加工の分だけ工程数が増加してしまうためコストアップするという問題がある。一方、側面を研磨加工せずに焼き肌のままの状態で使用するとコストは安く抑えられるが、前述のうねりやねじれの影響が大きく作用し、軸方向などの位置決め精度が低下し、場合によってはスローアウェイインサート締め付け時にチップが回転して刃先平行度が大幅に狂ってしまうことがある。
特開平１０−１５６６０４号公報 米国特許第４６０７９８８号明細書

本発明の課題は、小内径の溝入れ加工が可能で、経済性に優れ、しかも刃先位置決め安定性に優れたスローアウェイインサートおよび切削工具を提供することである。

上記課題を解決するための本発明のスローアウェイインサートは、上面、下面、複数の側面および該側面の一部から延設された２つの突出部を備え、一方の前記突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、他方の前記突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成され、前記２つの突出部は、互いのなす角が鋭角ないし略直角になる方向に延設されており、前記側面のうち、前記２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部が凸曲面であることを特徴とする。

また、本発明の切削工具は、上面、下面、複数の側面および該側面の一部から延設された２つの突出部を備え、一方の前記突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、他方の前記突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成されたスローアウェイインサートと、該スローアウェイインサートの下面を拘束する座面および前記スローアウェイインサートの側面を拘束する拘束面が設けられたホルダとを備え、前記２つの突出部は互いのなす角が鋭角ないし略直角になる方向に延設されており、前記側面のうち、前記２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部が、該側面に対向する前記拘束面と点接触または線接触し、他の側面の少なくとも一つが該側面に対向する前記拘束面と面接触し、前記下面が前記座面と面接触していることを特徴とする。

本発明における前記２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部は凸曲面であり、該側面に対向する前記拘束面は平面、凸曲面、または曲率半径が前記側面よりも大きな凹曲面であるのがよい。また、本発明における前記２つの突出部に挟まれた側面は平面であり、該側面に対向する前記拘束面は凸曲面であってもよい。

本発明のスローアウェイインサートおよび切削工具によれば、スローアウェイインサートの側面のうち、２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部が凸曲面であるので、該凸曲面をホルダの拘束面と点接触（点当たり）または線接触（線当たり）させることができる。これにより、焼結時の変形によって側面にうねりやねじれなどの変形が生じた状態（焼き肌状態）であっても、従来のスローアウェイインサートのように側面がホルダの拘束面と面接触する場合と比較して、うねりやねじれが位置決め精度に対して与える悪影響を低減することができるので、側面の研磨工程を省略または簡略化してコストを抑えることができるとともに、スローアウェイインサートの位置決め精度を高めて刃先位置決め安定性を向上させることができる。

また、このスローアウェイインサートは、互いのなす角が鋭角ないし略直角になる方向に延設された２つの突出部を備えた切刃２コーナー仕様であるので、経済性に優れるとともに、小内径の溝入れ加工を実現することができる。

以下、本発明の一実施形態にかかるスローアウェイインサートについて図面を参照し詳細に説明する。図１(a)は本実施形態にかかるスローアウェイインサート（以下、インサートと略す）を示す平面図であり、図１(b)は(a)をｘ方向から見た側面図であり、図１(c)は(a)をｙ方向から見た側面図である。図２(a)は図１のインサート１をホルダ１３に装着した状態におけるホルダ１３の先端付近を示す平面図であり、図２(b)は(a)をｘ方向から見た側面図である。

図１(a)〜(c)に示すように、本実施形態にかかるインサート１は、上面２、下面３、３つの側面５，１１ａ，１１ｂおよび側面５の両端部から延設された２つの突出部６ａ，６ｂを備えた略平板状のものである。一方の突出部（第一突出部）６ａには、先端側の第一前逃げ面７ａと該第一前逃げ面７ａに隣接して上面２側に設けられた第一すくい面８ａとの交差稜線からなる第一前切刃９ａが形成されている。また、他方の突出部（第二突出部）６ｂには、先端側の第二前逃げ面７ｂと該第二前逃げ面７ｂに隣接して下面３側に設けられた第二すくい面８ｂとの交差稜線からなる第二前切刃９ｂが形成されている。略中央部には、上面２から下面３へ貫通したクランプ孔１０が形成されている。第一突出部６ａの側面には、側面１１ａから連続する第一横逃げ面１４ａが形成され、第二突出部６ｂの側面には、側面１１ｂから連続する第二横逃げ面１４ｂが形成されている。

第一突出部６ａおよび第二突出部６ｂは、互いのなす角θが略直角になる方向に延設されている。ここで、第一突出部６ａの延設方向とは、上面２と側面１１ａおよび第一横逃げ面１４ａとの交差稜線の方向をいい、第二突出部６ｂの延設方向とは、上面２と側面１１ｂおよび第一横逃げ面１４ｂとの交差稜線の方向をいう。したがって、これらの突出部６ａ，６ｂが互いになす角とは、前記交差稜線が互いになす角のことである。また、インサート１は、第一突出部６ａの延設方向と第二突出部６ｂの延設方向とのなす角θの２等分線Ａに平行な線を中心として回転対称になるように設計されている。これにより、切刃２コーナー仕様が可能になり経済的であるとともに、小内径の被削材に対して溝入れ加工を行うことができる。

本実施形態のインサート１は、その側面のうち、第一突出部６ａと第二突出部６ｂに挟まれた側面５が凸曲面である。この側面５は、円柱の側面の一部を円柱の中心軸方向に切り取った形態の曲面である。

また、図２(a)，(b)に示すように、インサート１を装着するホルダ１３は、その先端付近に、インサート１の下面３を拘束する座面２４と、この座面２４から上方に起立した拘束面２２，２３とを有している。これらの座面２４および拘束面２２，２３は平面である。したがって、側面１１ｂは、該側面１１ｂに対向する拘束面２３と面接触し、下面３は座面２４と面接触している。側面５を構成する凸曲面は、この側面５と対向する拘束面２２と線接触している。ここで、「線接触」とは、側面５の全面が拘束面２２と接触せず、側面５の一部が拘束面２２と線状ないし帯状に接触することをいう。このように下面３が座面２４と大きな接触面積で面接触し、溝入れ加工方向Ｂに対して垂直に近い面である側面１１ｂが拘束面２３と大きな接触面積で面接触しているので、側面５と拘束面２２とが線接触であっても、十分な拘束力を確保できる。すなわち、十分な拘束力を確保するためには、溝入れ加工方向Ｂに対してほぼ垂直な面同士（図２(a)の場合、側面１１ｂと拘束面２３）が面接触しているのが好ましい。

側面５（凸曲面）の曲率半径Ｒは、特に限定されるものではないが、図３に示すように凸曲面の両端から二等分線Ａに向かって互いに直角に交わるように引いた直線の長さをｒとするとき、ｒ≦Ｒ≦５ｒの範囲にあるのが好ましい。Ｒ＜ｒであると、凸曲面がホルダ１３の側面側からワーク側（突出部６ａ側）に突出して切り込み可能深さが減少するおそれがある。一方、Ｒ＞５ｒであると、クランプ孔１０と凸曲面との距離が小さくなり（肉厚が薄くなり）、チップ強度が低下するおそれがある。また、曲率半径が上記の範囲内にあることで、焼結時に側面５にうねりやねじれなどの変形が生じていても、この変形による悪影響を低減してホルダ１３への位置決め精度を高めて刃先位置決め安定性を向上させることができるとともに、ホルダ１３がインサート１を拘束する拘束力が過度に低下するのを抑制することができる。

インサート１は、突出部６ａがホルダ１３から突出した状態で拘束されており、この突出部６ａの第一前切刃９ａにより被削材の溝入れ加工を行うことができる。突出部６ｂはホルダ１３の内側面２５と非接触である。また、側面１１ａおよび上面２もホルダ１３と非接触である。クランプ孔１０には締結ねじ（図示せず）が挿入され、この締結ねじがホルダ１３の座面２４に螺合される。

なお、本発明の切削工具は、上記実施形態に限定されるものではなく、インサートの側面のうち、２つの突出部に挟まれた側面が、該側面に対向するホルダの拘束面と点接触または線接触し、他の側面の少なくとも一つが該側面に対向する拘束面と面接触し、下面が座面と面接触していればよい。以下に、本発明の他の実施形態にかかる切削工具について説明する。

＜他の実施形態＞
図４(a)は、本発明の他の実施形態にかかる切削工具を示す平面図である。図４(a)に示すように、この切削工具は、インサート１が上記と同様の凸曲面からなる側面５を備え、該側面５に対向するホルダ３１の拘束面３２が凸曲面である。この拘束面３２は、円柱の側面の一部を円柱の中心軸方向に切り取ったような曲面である。これらの側面５および拘束面３２の凸曲面同士が線接触している。他の部位については、図１，２と同じ符号を付して説明を省略する。

図４(b)は、本発明のさらに他の実施形態にかかる切削工具を示す平面図である。図４(b)に示すように、この切削工具は、インサート１が上記と同様の凸曲面からなる側面５を備え、該側面５に対向するホルダ４１の拘束面４２が凹曲面である。この拘束面４２は、曲率半径が側面５よりも大きな曲面である。これらの側面５の凸曲面と拘束面４２の凹曲面が線接触している。他の部位については、図１，２と同じ符号を付して説明を省略する。

図４(c)は、本発明のさらに他の実施形態にかかる切削工具を示す平面図である。図４(c)に示すように、この切削工具は、インサート５１の側面５２が平面部分５２ａとその平面部分５２ａの一部から突出した凸曲面部分５２ｂとからなり、該側面５２に対向するホルダ６１の拘束面６２が平面である。この切削工具では、凸曲面部分５２ｂが拘束面６２と線接触している。他の部位については、図１，２と同じ符号を付して説明を省略する。

図５(a)は、本発明のさらに他の実施形態にかかる切削工具を示す平面図である。図５(a)に示すように、この切削工具は、上面２、下面、３つの側面５４，１１ａ，１１ｂおよび側面５４の両端部から延設された２つの突出部６ａ，６ｂを備えた略三角形平板状のインサート５３と、該インサート５３を拘束するホルダ７１とを備えている。この切削工具は、インサート５３の側面５４が平面であり、該側面５４に対向するホルダ７１の拘束面７２が凸曲面であり、これらの側面５４と拘束面７２とが線接触している。他の部位については、図１，２と同じ符号を付して説明を省略する。

図５(b)は、本発明にかかるさらに他の実施形態にかかる切削工具を示す平面図である。図５(b)に示すように、この切削工具は、上面２、下面、４つの側面５６，５７，１１ａ，１１ｂおよび側面５６，５７の端部からそれぞれ延設された２つの突出部６ａ，６ｂを備えた略四角形平板状のインサート５５と、該インサート５５を拘束するホルダ８１とを備えている。この切削工具は、インサート５５の側面５６，５７が平面であり、側面５７に対向するホルダ８１の拘束面８２が凸曲面であり、これらの側面５７と拘束面８２とが線接触している。他の部位については、図１，２と同じ符号を付して説明を省略する。

なお、上記実施形態では、側面５、凸曲面部分５２ｂ、拘束面３２、拘束面７２、および拘束面８２が円柱における側面の一部を切り取ったような凸曲面である場合を例に挙げて説明したが、本発明では、例えばこれらの側面や拘束面が球面の一部のような凸曲面であってもよい。このような形態の場合には、インサートの側面がホルダの拘束面と点接触することになる。

また、上記実施形態では、インサート１における２つの突出部６ａ，６ｂの互いになす角θが略直角である場合について説明したが、この角θが鋭角であってもよい。これにより、図２において、インサート１の側面１１ｂを拘束している拘束面２３からホルダ１３の側面までの厚みを大きくすることができるので、ホルダの１３の剛性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記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かぎり任意の形態とすることができることは云うまでもない。

(a)は、本発明の一実施形態にかかるスローアウェイインサートを示す平面図であり、(b)は(a)をｘ方向から見た側面図（ｘ方向矢視図）であり、(c)は(a)をｙ方向から見た側面図（ｙ方向矢視図）である。 (a)は図１のインサートをホルダに装着した状態におけるホルダ先端部側を示す平面図であり、(b)は(a)をｘ方向から見た側面図（ｘ方向矢視図）である。 本実施形態のスローアウェイインサートにおける側面の曲率半径の好適な範囲を説明するための平面図である。 (a)〜(c)は、本発明の他の実施形態にかかる切削工具をそれぞれ示す平面図である。 (a)，(b)は、本発明のさらに他の実施形態にかかる切削工具をそれぞれ示す平面図である。 (a)，(b)は従来の溝入れ加工用インサートを示す平面図である。 (a)は、従来の溝入れ加工用インサートを示す平面図であり、(b)は(a)をｘ方向から見た側面図であり、(c)は(a)をｙ方向から見た側面図である。

符号の説明

１：スローアウェイインサート
２：上面
３：下面
５：側面
６ａ：第一突出部
６ｂ：第二突出部
７ａ：第一前逃げ面
７ｂ：第二前逃げ面
８ａ：第一すくい面
８ｂ：第二すくい面
９ａ：第一前切刃
９ｂ：第二前切刃
１０：クランプ孔
１１ａ：側面
１１ｂ：側面
１３：ホルダ
１４ａ：第一横逃げ面
１４ｂ：第二横逃げ面
２２：拘束面
２３：拘束面
２４：座面
２５：内側面
θ：２つの突出部が互いになす角度

Claims (4)

1. 上面、下面、複数の側面および該側面の一部から延設された２つの突出部を備え、一方の前記突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、他方の前記突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成されたスローアウェイインサートにおいて、
   前記２つの突出部は、互いのなす角が鋭角ないし略直角になる方向に延設されており、
   前記側面のうち、前記２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部が凸曲面であることを特徴とするスローアウェイインサート。
2. 上面、下面、複数の側面および該側面の一部から延設された２つの突出部を備え、一方の前記突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、他方の前記突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成されたスローアウェイインサートと、
   該スローアウェイインサートの下面を拘束する座面および前記スローアウェイインサートの側面を拘束する拘束面が設けられたホルダとを備えた切削工具において、
   前記２つの突出部は互いのなす角が鋭角ないし略直角になる方向に延設されており、
   前記側面のうち、前記２つの突出部に挟まれた側面が該側面に対向する前記拘束面と点接触または線接触し、他の側面の少なくとも一つが該側面に対向する前記拘束面と面接触し、前記下面が前記座面と面接触していることを特徴とする切削工具。
3. 前記２つの突出部に挟まれた側面の少なくとも一部が凸曲面であり、
   該側面に対向する前記拘束面が平面、凸曲面、または曲率半径が前記側面よりも大きな凹曲面である請求項２記載の切削工具。
4. 前記２つの突出部に挟まれた側面が平面であり、
   該側面に対向する前記拘束面が凸曲面である請求項２記載の切削工具。

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