JP2007083381A - Throw away insert and rotary cutting tool having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正面フライスやエンドミル等の転削工具に用いられるスローアウェイインサートに関する。 The present invention relates to a throw-away insert used for a turning tool such as a face mill or an end mill.
従来、正面フライスやエンドミル等の転削工具、特に切れ刃長が長く多数の切れ刃を取り付けて使用する転削工具に用いられるスローアウェイインサートとして、主切れ刃から連続するすくい面が正のすくい角を備えるとともに、主切れ刃を含む逃げ面を溝部によって分断したスローアウェイインサートが知られている(例えば、特許文献1)。このようなスローアウェイインサートは主として、大きくて多量の切りくずが排出される重切削のような切削に用いられ、切削時の切削抵抗も大きいものであるが、溝部を形成することによって主切れ刃が分断されており、生成される切りくずの幅が小さく分割される。その結果、切削抵抗が減少し被削材への食い付き性も良くなることから、加工中におけるびびり振動も抑制されるという効果が得られる。
しかしながら、昨今の機械加工業界の動向として、切削作業の更なる高効率化を図るために、特に切込み量が大きな重切削加工が行なわれる傾向にある。このようなより厳しい切削条件下での重切削加工においては、必然的に大きなたわみが発生し切削抵抗が増大するために、上記構成のスローアウェイインサートであってもびびり振動の発生を抑えることは必ずしも十分ではなかった。 However, as a recent trend in the machining industry, in order to further increase the efficiency of cutting work, heavy cutting with a particularly large depth of cut tends to be performed. In heavy cutting under such severer cutting conditions, large deflections are inevitably generated and cutting resistance increases, so even with the above-configured throw-away insert, it is not possible to suppress the occurrence of chatter vibration. It was not always enough.
このような重切削加工等におけるびびり振動をさらに抑制するには、主切れ刃を含む逃げ面を分断する溝部の数を増加させて、切削抵抗を低減させることが有効ではあるが、このようにした場合には、分断された切れ刃部の強度が大きく低下してしまうために、スローアウェイインサートが欠損しやすくなるという問題があった。 In order to further suppress chatter vibration in such heavy cutting, etc., it is effective to reduce the cutting resistance by increasing the number of grooves that divide the flank including the main cutting edge. In this case, since the strength of the divided cutting edge portion is greatly reduced, there is a problem that the throw-away insert is easily lost.
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、転削工具、特に切れ刃長が長く多数の切れ刃を取り付けて使用する転削工具で用いられるスローアウェイインサートにおいて、切れ刃強度を大きく低下させることなく切削抵抗を低減させ、より厳しい切削条件下での重切削加工においてもびびり振動の発生を抑制できる、信頼性の高いスローアウェイインサートを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is a throw-away insert used in a turning tool, particularly a turning tool having a long cutting edge length and a large number of cutting edges attached thereto. The purpose is to provide a highly reliable throw-away insert that can reduce cutting resistance without greatly reducing the cutting edge strength and suppress chatter vibration even in heavy cutting under severer cutting conditions. And
前記課題を解決するため、本発明のスローアウェイインサートは、略板状の本体部上面に形成されたすくい面と、前記本体部下面に形成された着座面と、前記本体部側面に形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に形成された主切れ刃と、前記逃げ面上に形成され、両端が前記着座面及び前記すくい面に達する主溝部と、を備えたスローアウェイインサートであって、前記主切れ刃及び前記逃げ面は、各々前記主溝部によって分断された複数の第一分割主切れ刃及び分割逃げ面からなるとともに、さらに前記第一分割主切れ刃は、一端が前記すくい面に達するようにして前記主溝部と並んで前記分割逃げ面上に配され、前記主溝部の幅より小さい幅を有した副溝部によって分断された複数の第二分割主切れ刃からなることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a throw-away insert according to the present invention is formed on a rake face formed on the upper surface of a substantially plate-shaped main body, a seating surface formed on the lower surface of the main body, and a side surface of the main body. A flank, a main cutting edge formed at a crossing ridge line portion between the rake surface and the flank, and a main groove formed on the flank and having both ends reaching the seating surface and the rake surface. The main cutting edge and the flank face are each composed of a plurality of first divided main cutting edges and divided flank faces divided by the main groove portion, and further the first divided main cutting edge. Is arranged on the divided flank side by side with the main groove portion so that one end reaches the rake face, and is divided into a plurality of second divided main portions divided by sub-groove portions having a width smaller than the width of the main groove portion. Consisting of cutting edges It is characterized by a door.
このような構成により、前記主溝部によって分断された前記第一分割主切れ刃が、前記すくい面に一端が達する前記副溝部によって、更に複数の第二分割主切れ刃に分断され、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサートと被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。その結果、加工中におけるびびり振動を抑制することができ、切削条件のより厳しい重切削加工も可能となる。また、生成される切りくずの幅は、前記第二分割主切れ刃の長さに対応して更に小さくなるため、切りくず排出性が向上し切りくずのかみこみ等がなくなる。加えて、幅のより大きな主溝部が多数形成されたインサートでみられる、切れ刃強度の大きな低下およびそれにより生じる切れ刃のチッピング、欠損、破損等が抑制されるため、インサートの寿命を延ばすことができる
また、前記副溝部の長さが前記本体部の厚みよりも短く形成されていることが、2つの主溝部の間に形成される逃げ面が、副溝部によって複数に分割されても、分割された複数の逃げ面は底面側でそれぞれ連なるため強度が大きく、2つの主溝部に挟まれた逃げ面部分または、副溝部と主溝部に挟まれた逃げ面部分が欠損することが防がれ、結果として、切れ刃強度を向上させることができるため望ましい。
With such a configuration, the first divided main cutting edge divided by the main groove portion is further divided into a plurality of second divided main cutting edges by the sub-groove portion whose one end reaches the rake face, and the cutting edge strength is increased. It is also possible to reduce the cutting resistance accompanying the reduction of the contact surface between the insert and the work material while suppressing the decrease of the cutting force. As a result, chatter vibration during machining can be suppressed, and heavy cutting with severer cutting conditions can be performed. In addition, since the width of the generated chip is further reduced corresponding to the length of the second divided main cutting edge, the chip discharging property is improved and the chip is not trapped. In addition, since the large reduction in the cutting edge strength and the chipping, chipping, breakage, etc. of the cutting edge caused by inserts with a large number of main grooves are formed, the life of the insert is extended. Further, the fact that the length of the sub-groove portion is shorter than the thickness of the main body portion, even if the flank formed between the two main groove portions is divided into a plurality by the sub-groove portion, The plurality of divided flank faces are continuous on the bottom surface side, so the strength is high, and it is possible to prevent the flank face part sandwiched between the two main groove parts or the flank face part sandwiched between the sub groove part and the main groove part from being lost. As a result, the cutting edge strength can be improved, which is desirable.
さらに、前記副溝部の深さが前記主溝部の深さより小さく形成されていることが、2つの主溝部に挟まれたすくい面部分または、副溝部と主溝部によって挟まれたすくい面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができることにより、切れ刃強度の維持と切削抵抗の低減とをバランスよく両立でき、切削時の切り込み量を増やすなどの重切削加工も可能になるため望ましい。 Further, the depth of the sub-groove portion is smaller than the depth of the main groove portion, and the rake face portion sandwiched between the two main groove portions or the rake face portion sandwiched between the sub-groove portion and the main groove portion is missing. Can be prevented and the cutting edge strength can be improved, maintaining a good balance between maintaining the cutting edge strength and reducing cutting resistance, enabling heavy cutting such as increasing the amount of cutting during cutting. This is desirable.
また、前記主溝部および前記副溝部の深さは、予め設定される転削工具の一刃あたりの最大送り量よりも大きいことが、確実に切りくずが分断され、切削抵抗の低減が図れるため望ましい。 Further, the depth of the main groove portion and the sub-groove portion is larger than a preset maximum feed amount per one cutting tool, so that chips are surely divided and cutting resistance can be reduced. desirable.
さらに、前記副溝部の幅が、前記主溝部の幅の1/6〜5/6であることが、切削抵抗の低減と切れ刃強度の維持とをバランスよく両立できるため望ましい。 Furthermore, it is desirable that the width of the sub-groove portion is 1/6 to 5/6 of the width of the main groove portion because a reduction in cutting resistance and maintenance of cutting edge strength can be achieved in a well-balanced manner.
また、前記副溝部が前記第一分割主切れ刃を略等分するように配設されることが、前記第一分割主切れ刃が前記すくい面に達する前記副溝部の一端によって等分割され前記各第一分割主切れ刃にかかる加工負荷が等しく分散されるため、バランスよく切削抵抗を低減できるとともに、切れ刃強度の低下を最大限に抑制できるため望ましい。 Further, the sub-groove portion is arranged so as to divide the first divided main cutting edge substantially equally, and the first divided main cutting edge is equally divided by one end of the sub-groove portion reaching the rake face. Since the processing load applied to each of the first divided main cutting edges is equally distributed, it is desirable because cutting resistance can be reduced in a well-balanced manner and reduction in cutting edge strength can be suppressed to the maximum.
さらに、前記すくい面上に、前記第二分割主切れ刃と対応する少なくとも一つの突起が配設されていることが、前記各第二分割主切れ刃によって幅が狭く形成された各々の切りくずが、対応する突起に接触し効率よく小さく湾曲変形されるため、切りくず排出性が向上するため望ましい。 Further, each chip formed with a narrow width by each of the second divided main cutting edges is provided with at least one protrusion corresponding to the second divided main cutting edge on the rake face. However, it is desirable that the chip is improved in terms of chip discharge because it contacts the corresponding protrusion and is efficiently bent and deformed.
また、前記すくい面の中央に着座面まで貫通したねじ穴を具備するとともに、該ねじ穴周りに環状の隆起部を具備していることが、突起による切りくずのカール作用が不十分な条件下においても、切りくずのカールを促進することができるとともに、切りくずの衝突によるクランプねじ頭部の摩滅を防止することができるため望ましい。 In addition, a screw hole penetrating to the seating surface is provided at the center of the rake face, and an annular raised portion is provided around the screw hole so that the chip curling action by the protrusion is insufficient. However, it is desirable because curling of the chip can be promoted and wear of the clamp screw head due to the collision of the chip can be prevented.
さらに、前記スローアウェイインサートと、前記スローアウェイインサートを複数装着するチップホルダとを具備する転削工具であることが、切りくずを細分化することで排出性能を向上させるとともに、スローアウェイインサートおよびホルダの欠損、摩耗が抑制され各々の寿命が延びることにより、交換回数が減少し生産効率を向上させることができるため望ましい。 Furthermore, the rolling tool having the throw-away insert and a tip holder for mounting a plurality of the throw-away inserts improves the discharge performance by subdividing the chips, and the throw-away insert and the holder. This is desirable because the number of replacements can be reduced and the production efficiency can be improved by suppressing the chipping and wear of the metal and extending the respective lifetimes.
また、前記主溝部および前記副溝部が、前記チップホルダの軸線まわりの周方向に沿って形成されることが、分割切れ刃間で被削材が削り残される部分は、インサート側面部に形成される各溝部を通過し、これによって削り残し部分がインサートの側面部に接触することを防ぎ、その結果、びびり振動を抑えることができるため望ましい。 Further, the main groove portion and the sub groove portion are formed along the circumferential direction around the axis of the chip holder, and the portion where the work material is left uncut between the divided cutting edges is formed on the insert side surface portion. This is desirable because it prevents the uncut portion from coming into contact with the side surface portion of the insert, thereby preventing chatter vibration.
本発明のスローアウェイインサートによれば、前記副溝部によって前記第一分割主切れ刃が更に分断されるため、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサートと被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。その結果、加工中におけるびびり振動を抑制することができ、切削条件のより厳しい重切削加工も可能となる。また、生成される切りくずの幅は、前記第二分割主切れ刃の長さに対応して更に小さくなるため、切りくず排出性が向上し切りくずのかみこみ等がなくなる。 According to the throw-away insert of the present invention, since the first divided main cutting edge is further divided by the sub-groove portion, the contact surface between the insert and the work material can be reduced while suppressing a reduction in the cutting edge strength. The accompanying cutting force can also be reduced. As a result, chatter vibration during machining can be suppressed, and heavy cutting with severer cutting conditions can be performed. In addition, since the width of the generated chip is further reduced corresponding to the length of the second divided main cutting edge, the chip discharging property is improved and the chip is not trapped.
以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2及び図5乃至図8は、本発明の実施形態を示すものであり、図1は本発明の第一の実施形態によるスローアウェイインサート(以下、インサートと略す。)1の全体斜視図、図2は図1のインサート1の(a)平面図、(b)長辺側側面図、(c)短辺側側面図、図5は第二の実施形態によるインサート21の(a)平面図、(b)長辺側側面図、(c)短辺側側面図、図6乃至図8は第三、第四、第五の実施形態によるインサート31、41、51の全体斜視図である。そして図3は、本発明のインサートを用いた転削工具の全体斜視図、図9は本発明の転削工具のインサート41の装着状態を示す拡大斜視図である。また、図4(a)乃至(d)は本実施形態のインサートの切削性能評価実験に用いた各種インサートの切れ刃形状の簡略図である。
1 and 2 and FIGS. 5 to 8 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an entire throw-away insert (hereinafter abbreviated as an insert) 1 according to a first embodiment of the present invention. 2A is a plan view of the
図1及び図2において、第一の実施形態によるインサート1は、略多角形状の本体部からなり、本体部下面に着座面2を、上面にすくい面3を、側面に逃げ面4を具備している。そして、すくい面3と逃げ面4との交差稜線部に主切れ刃5が形成されている。
1 and 2, the
ここで、逃げ面4には、その両端がすくい面3及び着座面2に達する主溝部6が形成されており、主切れ刃5及び逃げ面4は、各々主溝部6で分断された複数の第一分割主切れ刃5A及び分割逃げ面4Aによって構成されている。さらに、分割逃げ面4A上には、副溝部7が、その一端がすくい面3に達するようにして前記主溝部6と並んで配設されている。具体的には、副溝部7は、インサート長手方向に隣接する2つの主溝部間と、主溝部6とインサート長手方向端面部との間とにそれぞれ形成される。また、第一分割主切れ刃5Aは、副溝部7のその一端によって分断された複数の第二分割主切れ刃5aによって構成される。
Here, the flank 4 is formed with a
図3には、本発明のインサート1を装着した転削工具11の斜視図を示している。ここで、ホルダ12の外周先端部に複数の切りくずポケット13が形成されており、該切りくずポケット13内の各々外周位置にインサート1が取り付けられる。詳細には、インサート1は、回転方向にすくい面3を向けて最外周に主切れ刃5が位置するように装着され、該主切れ刃5がホルダ12とともに回転することによって切削が行われる。
In FIG. 3, the perspective view of the
一般に、このような転削工具で切削加工をする場合には、ホルダに曲げ応力が働くが、このような曲げ応力によって大きなたわみが発生することのないように、ホルダは一定の剛性を備えている。しかしながら、実際の切削加工においては、加工条件等によってホルダに働く曲げ応力の大きさが変化するので、加工負荷が大きい場合には、ホルダの剛性が不足することにより大きなたわみが発生し、その結果として加工中のびびり振動を誘発することがある。特に、切込み量が大きな重切削加工等においては、切削抵抗が著しく増大するためにびびり振動が発生しやすい。 Generally, when cutting with such a rolling tool, bending stress acts on the holder, but the holder has a certain rigidity so that large bending does not occur due to such bending stress. Yes. However, in actual cutting, the magnitude of the bending stress acting on the holder changes depending on the processing conditions, etc., so when the processing load is large, a large deflection occurs due to insufficient rigidity of the holder. As a result, chatter vibration during processing may be induced. In particular, in heavy cutting with a large depth of cut, chatter vibration is likely to occur because the cutting resistance is remarkably increased.
そのため従来より、上記のような転削工具においては、切削抵抗を低減させるための手段として、主切れ刃を含む逃げ面を、両端がすくい面及び着座面に達する溝部によって分断したインサートを複数組み合わせて用いることが広く行われてきた。すなわち、このようなインサートにおいては、生成される切りくずの幅が小さく分割されるので、切削抵抗が低減することにより加工中のびびり振動が抑制されるというものである。しかし、より厳しい切削条件下での重切削加工を可能にするために、従来のままの形状の溝部を単純に数だけ増やすと、溝部によって分断された切れ刃部の強度が低下してチッピングや欠損等が生じやすくなるため、切削抵抗の低減には限界があった。 Therefore, conventionally, in the above rolling tools, as a means for reducing the cutting resistance, a combination of a plurality of inserts in which the flank surface including the main cutting edge is divided by a groove that reaches both the rake surface and the seating surface. Have been widely used. That is, in such an insert, since the width of the generated chip is divided into small parts, chatter vibration during processing is suppressed by reducing the cutting resistance. However, in order to enable heavy cutting under severer cutting conditions, simply increasing the number of grooves with the same shape as before, the strength of the cutting edge divided by the grooves will decrease, and chipping and Since defects and the like are likely to occur, there is a limit to reducing cutting resistance.
これに対し、図1および図2で示すように本発明の第一の実施形態をとるインサート1においては、主切れ刃5を含む逃げ面4を分断する従来形状のより大きな主溝部6は、切れ刃強度が維持できる数の範囲内で形成され、更なる切削抵抗の低減を図るために、新たにより小さな副溝部7によって第一分割主切れ刃5Aをさらに分割する構成としている。このような構成とすることで、切れ刃部の強度が大きく低下することなく切削抵抗が低減される。その結果、特に切込み量が大きな重切削加工等においても、インサート1に欠損を生じることなくびびり振動を抑制することが可能となる。
In contrast, in the
本実施形態では、副溝部7によって第一分割主切れ刃がさらに分断されるため、主切れ刃部にかかる切削抵抗を低減させることができるとともに、副溝部7は、主溝部6より小さく形成されることで、主溝部6の形成の際にみられる切れ刃部の大きな強度低下は抑制される。すなわち、主溝部6および副溝部7を併存させることで、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサート1と被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。これによって、加工中におけるびびり振動を抑制でき、切削条件の厳しい重切削加工も可能となる。
In this embodiment, since the 1st division | segmentation main cutting edge is further parted by the
さらに本実施形態では、主溝部6によって分断された第一分割主切れ刃が、副溝部7によって、さらに複数の第二分割主切れ刃に分断されることで、生成される切りくずの幅は、第二分割主切れ刃の長さと略一致するため、切りくずが軽量化する。これによって、図3に示す転削工具11を用いた切削加工において、ホルダ12に形成される切りくずポケット13から切りくずが排出しやすくなり、切りくず排出性を向上させることができる。したがって、切りくずポケット13における切りくずの詰まり、切りくずのかみこみ等の不具合が抑制され、インサート1およびホルダ12を長期にわたって使用することが可能となる。その結果、インサート1の交換回数を減らすことができ、生産効率を向上させることができる。また、切りくずポケット13から外方に排出された切りくずは、軽量であるため、被削材周辺に堆積せずに移動する。そのため、切りくずによって被削材が傷つけられることを防ぐことができる。結果として、被削材周辺への切りくずの堆積が抑制されることにより、切れ刃への切りくずのかみこみも低減される。このように重切削加工実装脚部における切りくずの排出性能が向上される。
Further, in the present embodiment, the first divided main cutting edge divided by the
なお、本実施の形態において、副溝部7は、インサート1の幅方向端部に形成され、幅方向端面からインサート幅方向に没入して、インサート1のすくい面3からインサート厚み方向に延びる。また、副溝部7は、主溝部6に比べてインサート1に没入する没入量、すなわち深さが小さく形成される。
In the present embodiment, the
さらに、主溝部6および副溝部7のインサート幅方向の寸法は、少なくとも、予め設定される転削工具12の一刃あたりの最大送り量よりも大きく設定される。本実施の形態では、主溝部6のインサート幅方向の寸法は、切削抵抗の低下が臨界となる寸法に設定され、副溝部7のインサート幅方向の寸法は、予想される送り量の最大値に設定される。また、主溝部6のインサート長手方向、インサート幅方向およびインサート厚み方向の寸法は、インサート1の強度を維持するのに必要な寸法にそれぞれ設定される。
Furthermore, the dimension in the insert width direction of the
図1および図2では、主溝部6は3つ形成された実施形態を例示したが、主切れ刃5を含む逃げ面4を分断する従来形状のより大きな主溝部6は、切れ刃強度が維持できる範囲で、形状、配置および個数が選択される。
1 and 2 exemplify an embodiment in which three
また、本実施の形態では、インサート1には、逃げ角が設定されるため、逃げ面4は、すくい面3から着座面2に向かってインサート厚み方向に進むにつれて、内方に向かってインサート幅方向に没入する。そのため、副溝部7の底部分は、逃げ面4のうちで着座面2に交差する部分よりも、インサート幅方向に突出した位置に配置される。これによって副溝部7は、インサート1の幅方向端部のうち、着座面2寄りの部分を除いたすくい面3寄りの部分に形成される。また、副溝部7のインサート幅方向壁面は、インサート厚み方向に平行に延びる。
In the present embodiment, since the clearance angle is set in the
ここで本発明の副溝部7の形状について各寸法を各々取り上げてより詳細に説明する。
Here, the shape of the
まず、本実施の形態では、副溝部7は、主溝部6に比べて副溝部7の幅が小さく形成されるので、幅が異なる2つの溝部6,7を形成することができる。主溝部6の幅が大きく形成されることで、インサート全体に占める第一分割主切れ刃の割合が低くなり、切削抵抗を小さくすることができるため、切削時に生じるびびり振動を防ぐことができる。また副溝部7の幅が小さく形成されることで、幅の大きな主溝部が複数形成されるインサートで見られる、切れ刃強度の大きな低下およびそれにより生じる切刃のチッピング、欠損、破損などが抑制される。したがって切りくずをさらに細分化する機能を達成しつつ、第一分割主切れ刃の強度低下を防ぐことができる。これによって主切れ刃の欠損を防いで、インサート1の寿命を長くすることができる。このように本実施形態のインサート1を用いることで、切れ刃強度の低下を抑えたうえで、切削抵抗を低減させることができ、重切削加工に好適に用いることができる。
First, in the present embodiment, since the
また本実施の形態によれば、副溝部7の長さが本体部の厚みよりも短く形成される。2つの主溝部6の間に形成される逃げ面4は、副溝部7によって複数に分割され、分割された複数の逃げ面4は、着座面側でそれぞれ連なる。これによって2つの主溝部6に挟まれた逃げ面部分または、副溝部7と主溝部6とによって挟まれた逃げ面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができる。加えて、インサート本体の強度も充分に確保することが可能となる。また、副溝部7の他端は逃げ面4上に位置するため、インサート着座面2上には、副溝部7による没入箇所は存在しない。これにより、前述のとおりインサート本体の強度が確保されるとともに、ホルダに対して拘束面となるインサート着座面2が広くなるため、より安定してインサートをホルダに拘束させることができる。
Moreover, according to this Embodiment, the length of the
さらに本実施の形態によれば、副溝部7の深さが主溝部6の深さよりも小さく形成される。これによって2つの主溝部6に挟まれたすくい面部分または、副溝部7と主溝部6によって挟まれたすくい面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the depth of the
また本実施の形態によれば、上述のように、主溝部6の深さが、それ以上深くしても切削抵抗の低下が期待できない臨界値に設定されることで、切削抵抗を可及的に小さくすることができる。また副溝部7は、予め設定される転削工具12の一刃あたりの最大送り量よりも大きく設定されることで、切りくずの幅を確実に分断することができる。また副溝部7の深さは、主溝部6の深さ以下に設定されることで、切れ刃強度の低下を抑えることができる。
In addition, according to the present embodiment, as described above, the cutting force can be reduced as much as possible by setting the critical groove at which the depth of the
このように、本発明における副溝部7は、以下に示すように溝部の構成要素として幅W、深さD、長さLの3つの寸法が重要となる。図2(a)に示すように、各溝部の幅Wとは、インサート長手方向の寸法のことで、すくい面3と各溝部の壁面との交差稜線部と、主切れ刃5の仮想直線との2つの交点間の最短距離である。また、各溝部の深さDとは、インサート幅方向の寸法のことで、主切れ刃5の仮想直線から各溝部の前記交差稜線部までの上面視におけるインサート幅方向に最長の距離である。さらに図2(b)に示すように、各溝部の長さLとは、インサート厚み方向の寸法のことで、インサート1の着座面2を底面として静置した時の、すくい面3に達する各溝部の一端から他端までのインサート厚み方向に最短の距離である。
As described above, the
ここで、特に副溝部7の幅W2において、主溝部6の幅W1の1/6〜5/6であることが、切削抵抗の低減と切れ刃強度の維持とをバランスよく両立できる点で好ましい。副溝部7の幅W2が、主溝部6の幅W1の1/6より小さいと切削抵抗の低減効果が不十分であり、主溝部6の幅W1の5/6より大きいと切れ刃部の強度が不十分となるからである。すなわち、このような構成が、第二分割主切れ刃5aの切れ刃長が適度に保持できるため、切れ刃のチッピング、欠損、破損等の防止に効果的である。
Here, particularly in the width W2 of the
また、特に副溝部7の深さD2において、主溝部6の深さD1の1/6〜5/6であることが好ましい。副溝部7の深さD2が主溝部6の深さD1の1/6より小さいと、重切削加工時の送り量より副溝部の深さD2が小さくなる傾向にあるため、切りくずが分割されず切削抵抗の低減が十分になされない。また、切りくずが分割されない場合には、切りくずが副溝部7の溝壁面に接触してしまうため、結果的に切削抵抗が増大しやすくなる。副溝部7の深さD2が主溝部6の深さD1の5/6より大きいと、切れ刃部の強度が不十分になるとともに、インサート本体部の強度も低下してしまう。
In particular, the depth D2 of the
さらに、本実施形態では、主溝部6の長さL1はインサート1の厚みと略同じとなるが、副溝部7の長さL2は、そのインサート1の厚みよりも短く形成される。このような構成により、副溝部7の他端は分割逃げ面4A上に位置するため、他端が着座面2まで達する主溝部6の数を単純に増加させた場合に比べて、切れ刃強度の低下、さらには、インサート本体部の強度の低下を抑えることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the length L1 of the
具体的には、本実施の形態では、主溝部6の幅W1は、1.6mmであり、主溝部6の深さD1は、1.2mmであり、主溝部6の長さL1は、6.4mmに設定される。また副溝部7の幅W2は、0.6mmであり、副溝部7の深さD2は、0.4mmであり、副溝部7の長さL2は、2.4mmに設定される。なお、これらの具体的な数値はインサート本体部の大きさに依存することは言うまでもない。
Specifically, in the present embodiment, the width W1 of the
また、本実施ではインサートに形成される主溝部6は同じに形成され、同様に、インサートに形成される副溝部7も全て同じに形成された例を示したが、これに限られない。上述の主溝部6および副溝部7の効果を有する範囲で、主溝部6同士が異なるよう、副溝部7同士が異なるよう形成されても構わない。但し、そのような場合には、主溝部6および副溝部7の幅、深さの数値関係の算出に用いる値は、主溝部6の幅、深さを、インサートに形成される主溝部6のうち、最大の幅、深さとし、副溝部7の幅、深さを、インサートに形成される副溝部7のうち、最小の幅、深さとする。それらの値を測定し、得られた副溝部7の幅、深さが、主溝部6の幅、深さの1/6〜5/6にあれば、上述のような効果が得られる。
In the present embodiment, the
なお、各副溝部7は、主溝部6に比べて、深さ、幅および長さの少なくとも一つが小さく形成される。すなわち、各副溝部7の深さおよび幅が小さくても、深さのみ、幅のみが主溝部6のそれよりも小さくても良い。例えば、副溝部7の他端は着座面2に達しない形態を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、逃げ面4の逃げ角やインサート本体部の厚み、副溝部7の幅W2、深さD2との兼ね合いによりインサート本体部の強度が十分に維持できる場合においては、副溝部7の他端は着座面2に達するように形成しても同様の効果が得られることは言うまでもない。ちなみに上述のように、本実施の形態では、各副溝部7は、各主溝部6に比べて、深さ、幅および長さがそれぞれ小さく形成される。
Each
次に、本実施形態のインサートの切削性能を調べるために行なった実験について説明する。図4(a)〜(d)は、本実験に用いた各種インサートの切れ刃形状を簡略化して示した平面図である。具体的には、インサートに形成される副溝部の数が本実施形態のインサート1と異なる本実施形態のインサート10と、比較例のインサート110A、110B、110Cの各々の平面図である。本実施形態のインサート10は、図4(b)に示すように、3つの主溝部6と4つの副溝部7とを有する。これに対して第1比較例のインサート110Aは、図4(a)に示すように、3つの主溝部6を有する。また第2比較例のインサート110Bは、図4(c)に示すように、7つの主溝部6を有する。また第3比較例のインサート110Cは、図4(d)に示すように、7つの副溝部7を有する。なお、本実施形態のインサート10、第1〜3比較例のインサート110A、110B、110Cにおける、主溝部6と副溝部7の大きさは、それぞれ同じに形成される。
Next, an experiment conducted for examining the cutting performance of the insert of this embodiment will be described. 4A to 4D are plan views showing the cutting edge shapes of various inserts used in this experiment in a simplified manner. Specifically, the number of sub-grooves formed in the insert is a plan view of each of the
第1比較例のインサート110Aは、3つの主溝部6によって略4分割された分割主切れ刃を有する。それに対し、本実施形態のインサート10は、第1比較例のインサート110Aにさらに副溝部7が形成されたものであり、主溝部6によって分割された主切れ刃が、各副溝部7によってさらにそれぞれ2分割される。また第2比較例のインサート110Bは、7つの主溝部6によって略8等分された分割主切れ刃を有し、第3比較例のインサート110Cは、7つの副溝部7によって略8等分された分割主切れ刃を有する。
The insert 110 </ b> A of the first comparative example has a divided main cutting edge that is substantially divided into four by the three
これらのインサートを用いて、各インサートの切削抵抗と、切れ刃強度と、仕上げ面の状態とをそれぞれ比較するために、切削速度Vを200m/minとし、被削材としてJISに規定されるSS400を用いて、乾式にて切削試験を行った。またホルダ軸線方向の切込み量を15mm、ホルダ半径方向の切込み量を5mmとし、切削抵抗および仕上げ面測定時には、インサート一刃あたりの送り量fを0.2mm/刃とした。その結果を表1に示す。また切削抵抗は、上述の切削条件下において、キスラー社製切削抵抗測定器を用いて測定し、主分力を切削抵抗として表記した。また切れ刃強度は、インサートにかかる負荷が徐々に大きくなるように送り量を上げていき、最終的にインサートが欠損するまで試験を行い、インサートが欠損した限界送りを表記した。具体的には、インサート一刃あたりの送り量を増加させていき、インサートの主切れ刃が欠損したときの送り量で表した。
切削抵抗は、インサートと被削材との接触面、すなわちインサートに設けられる各分割主切れ刃の長さの合計に比例して増加する。したがって、原則として各インサートに形成される溝部6、7が多いほど、切削抵抗が低減される。第1比較例のインサート110Aに比べて、副溝部7が形成される分だけ被削材との接触面が減少するので、本実施形態のインサート10の切削抵抗は第1比較例のインサート110Aよりも低くなる。また第3比較例のインサート110Cのように、副溝部7だけを増やしても、主溝部6を増やす場合に比べて切削抵抗の低下割合が小さい。これは、まず第一に、インサートに設けられる各分割主切れ刃の長さの合計が長い、すなわち、被削材との接触面が大きい事が理由としてあげられる。加えて、副溝部7は、深さDおよび幅Wが小さいので、削り残し部分が副溝部7の壁面に接触しやすく、それによる切削抵抗の増加が新たに生じるため、切削抵抗を効果的に低減させることができない。また、第3比較例のインサート110Cのように、すべて副溝部7で構成されるインサートの場合、ねばい被削材は分断されにくいため、確実に切りくずが分断されずに、つながった状態の切りくずが生成しやすい。そのため、溝部形成による効果が得られなくなってしまう。それに対して、本実施形態のインサート10は、ねばい被削材に対しても、主溝部6によって確実に切りくずを分断し、副溝部7によって、切れ刃強度の低下を抑制した上での、切削抵抗の低減が図れる。なお、主溝部6も副溝部7も形成されない場合には、切削抵抗は、約5000Nとなる。
The cutting resistance increases in proportion to the contact surface between the insert and the work material, that is, the total length of each divided main cutting edge provided in the insert. Therefore, in principle, the more the
また切れ刃強度は、分割主切れ刃の長さに比例して高くなる。言い換えると、各分割主切れ刃が短くなるにつれて切れ刃強度が低下する。したがって第1比較例のインサート110Aに比べて主溝部6が増設された第2比較例のインサート110Bのほうが、切れ刃強度が低くなる。これに対して、本実施形態のインサート10は、主溝部6よりも小さい副溝部7を形成することで、第2比較例のインサート110Bに比べて、第1比較例のインサート110Aに対する切れ刃強度の低下を抑えることができる。
Further, the cutting edge strength increases in proportion to the length of the divided main cutting edge. In other words, the cutting edge strength decreases as each divided main cutting edge becomes shorter. Therefore, the cutting edge strength of the
また副溝部7の深さD2が、一刃あたりのホルダ切込み量fよりも小さい(f>D2)場合には、副溝部7のインサート長手方向両壁面のほか、インサート幅方向壁面とも、削り残し部分が接触しやすい。この場合、被削材とインサートの接触面がさらに増加して、その分切削抵抗が増大し、切れ刃の欠損が生じやすくなる。これによって切れ刃強度が、低下してしまう。したがって、本実施形態のインサート10は、副溝部7の深さD2が、インサート一刃あたりの予想される送り量の最大値fmaxよりも大きく形成される。これによって副溝部7に起因する切削抵抗の増加を抑え、切れ刃強度の低下を防ぐとともに、切削抵抗を低減させることができる。たとえば本実施形態のインサート10では、予想される送り量の最大値fmaxは、0.3mm/刃に設定される。
Further, when the depth D2 of the
また切削後の被削材の仕上げ面に生じる凹部と凸部との差は、切削抵抗に大きく影響される。本実施形態のインサート10は、上述したように第1比較例のインサート110Aよりも切削抵抗が低いので、第1比較例のインサート110Aに比べて仕上げ面の凹凸差を少なくして、仕上げ面を滑らかにすることができる。
Further, the difference between the concave and convex portions generated on the finished surface of the work material after cutting is greatly affected by the cutting resistance. Since the
このように、より切削条件の厳しい重切削加工を可能にするために、第1比較例のインサート110Aに比べて、主溝部6の数を増やすと、切削抵抗は低下するが、切れ刃強度が半分にまで低下するので、重切削加工での使用が困難となる。また、上述したように第3比較例のインサート110Cのように副溝部7のみを複数配設した場合には、切れ刃強度の低下を抑えることはできるが、切削抵抗が十分に低下せずに、最終的に重切削加工での使用が困難となる。
Thus, in order to enable heavy cutting with severer cutting conditions, when the number of
これに対して、本実施形態のインサート10のように、第1比較例のインサート110Aに、主溝部6よりも小さな副溝部7を付設すること、すなわち、主溝部6と副溝部7を併存させることによって、切削抵抗を低減させつつ、切れ刃強度の低下を抑制することができる。その結果、本実施形態のインサート10を用いて、切削条件の厳しい重切削加工を行なうことが可能となる。
On the other hand, like the
続いて次に、インサートにおける副溝部7の配設位置について説明する。
Next, the arrangement position of the
図1および図2に示すように、本実施の形態では、副溝部7は、第一分割主切れ刃5Aを略等分するように配設され、第二分割主切れ刃5aを形成する。これにより、各第二分割主切れ刃5aにかかる切削抵抗は等しく分散されるため、切削抵抗が低減され、切れ刃強度の低下を最大限に抑制できる。また、第二分割切れ刃の長さも等しく得られるため、切れ刃の欠損なども抑制される。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the
また本実施の形態では、主切れ刃5は、インサート長手方向寸法が長い第一分割主切れ刃5Aと、インサート長手方向寸法が短い第一分割主切れ刃5Aとを有する。長い第一分割主切れ刃5Aは、2つの副溝部7によって3つの第二分割主切れ刃5Aに分割される。また短い第一分割主切れ刃5Aは、1つの副溝部7によって2つの分割主切れ刃5Aに分割される。これによって第二分割主切れ刃5Aは、第一分割主切れ刃5Aの長さに拘わらず、短くすることができる。このように各副溝部7は、第一分割主切れ刃5Aを2等分または3等分する位置に配置される。ここで、本実施形態においては、副溝部7によって第一分割主切れ刃5Aを2等分および3等分した場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2等分、3等分、4等分・・・などでも同様の効果が得られることは言うまでもない。
In the present embodiment, the
さらに、図1および図2では、主切れ刃5を3つの主溝部6で分断してなるインサート1を例示したが、本発明の第二の実施形態として、主切れ刃5を4つの主溝部6で分断してなるインサート21を図5に示す。図1及び図2及び図5に示した実施形態のような主切れ刃5に主溝部6を具備したインサートを用いた切削加工、すなわち、図3に示すような転削工具11を用いた切削加工は、加工後の被削材壁面に必然的に削り残しが生じてしまう。そこで、溝部による削り残しを生じさせないために、主溝部6の配置が互いに異なるインサート1X、1Yを、図3に示すようにホルダ12の同一円周上に配置して使用する。それにより、一方のインサート1Xの溝部による削り残しを他方のインサート1Yの切れ刃が加工できるようになる。例えば、インサート1Xとして第一の実施形態のインサート1を、インサート1Yとして第二の実施形態のインサート21を用いることができる。その際、被削材の加工壁面には、一方のインサートの分割主切れ刃によって切削される部分と両方のインサートの分割主切れ刃によって切削される部分とが存在する。このとき、生成する切りくず断面の中央部は、一方のインサートの分割主切れ刃のみによって切削される部分に相当するため、最も厚くなる。そのため、後述する突起は、切りくずの中央部に突起が接触するように配置されることが好ましい。これにより、切りくずの断面が最も厚くなる部分に突起が接触するため、効率よく安定して切りくずがカールされる。
Furthermore, in FIG. 1 and FIG. 2, the
また、第一の実施形態のインサート1に対して、副溝部7の数が異なる第三の実施形態のインサート31を、図6に示した。本実施形態では、主溝部6が3つ、副溝部7が2つそれぞれ形成される。図1及び図2及び図5で示したインサート1,21では、副溝部7は、インサート長手方向に隣接する2つの主溝部間と、主溝部6とインサート長手方向端面部との間とにそれぞれ形成されていた。それに対して、図6に示す第三の実施形態においては、副溝部7は、主溝部6とインサート長手方向端面部との間にのみ形成されたインサートである。すなわち、本実施形態では、より長い、インサート長手方向端面側に位置する第一分割主切れ刃に、副溝部7が形成されたものである。このインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃は、インサート角部に連続して配されるため、チッピングが発生しやすい。したがって、このインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃は、切削加工時に、特に重切削加工時には、充分な切れ刃強度が必要となってくる。そのようなインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃に、主溝部6が形成されたものでは、切削条件の厳しい重切削加工には用いることが困難であるのに対し、副溝部7が形成された本実施形態では、切れ刃強度を維持した上での切削抵抗の低減が効果的になされる。これらは、インサート本体の寸法が小さな場合に、特に重要となってくる。その結果、チッピングが抑制され、重切削加工においても長寿命なインサートが実現可能となる。
Moreover, the
また図7において、上述した第一乃至第三の実施形態のインサートの構成要素に加えて、第一分割主切れ刃5Aに隣接するすくい面3上に、前記各第一分割主切れ刃5Aに対応して少なくとも一つの突起8が形成されている。具体的には、前記第一分割主切れ刃5Aと対をなすように突起8が形成される第四の実施形態のインサート41を示す。該突起8の主切れ刃側は、副溝部7によってさらに分断された第二分割主切れ刃5aに対応するように、枝分かれした形状となっている。このような構成とすることで、前述した切りくず断面の最も厚い部分に突起8の隆起部が当たり、生成した切りくずを選択的にかつ効率よくカールさせることができる。その結果、切りくずが切りくずポケット内のホルダ壁面を傷つけることを防ぐことができる。さらに、幅狭に形成された各切りくずが、すくい面上に形成される突起に接触することで、その曲率半径が小さくなり、切りくずのサイズが小さくなる。これによって切りくずポケットからホルダ外方へ切りくずがスムーズに移動し、切りくず排出性を向上させることができる。これによって切りくずポケットにおける切りくずの詰まり、切りくずのかみこみ等の不具合が抑制され、スローアウェイインサートおよびホルダを長期にわたって使用することが可能となる。
In FIG. 7, in addition to the components of the inserts of the first to third embodiments described above, the first divided
なお、突起8は、第一分割主切れ刃5Aと対をなし、第二分割主切れ刃5aに対応するように主切れ刃側が枝分かれした形状をとらずに、図8に示す第五の実施形態のインサート51のように、第二分割主切れ刃5aの各々に対応して独立した突起8であってもよい。すなわち、突起8は、第二分割主切れ刃5Aに対応するように配設されることが重要となる。ここで、第二分割主切れ刃5Aに対応するように配設されるとは、対応する各々の第二分割主切れ刃5aによって生成される切りくずが隆起部分に当たってカールされるように配設されることで、そうすることで、突起8のすくい面中央側の形状に関わらず同様の効果が得られる。
The
さらにまた、突起8による切りくずのカール作用が不十分な条件下においても、図9に示すように、すくい面3の中央部のねじ穴15周りに環状の隆起部14が形成されていることにより、切りくずが確実にカールされるようになる。その結果、切りくずが切りくずポケット13内のホルダ壁面に突き当たって該ホルダ壁面を傷つけることなく外部へ排出される。そのため、ホルダ12を長寿命のものとすることができ、更には、主切れ刃5の切りくずかみこみによる欠損等も抑制されるため、インサートをも長寿命とすることができる。
Furthermore, an annular raised
また図9に示すように、インサートをホルダ12に装着した状態では、クランプねじ16の頭部が環状の隆起部14に隠れる、すなわち環状の隆起部14よりクランプねじ16の頭部が低い状態となるため、切りくずの衝突によるクランプねじ16の頭部の摩滅を防止することができる。
As shown in FIG. 9, when the insert is mounted on the
また、図1乃至図9では、本体部が略平行四辺形板状をなしているインサートを例示したが、本発明の他の実施形態として、ホルダ形状に対応して本体部が略多角形板状および略円板状で形成されても、同様の効果が得られることはいうまでもない。 1 to 9 exemplify inserts in which the main body portion has a substantially parallelogram plate shape, but as another embodiment of the present invention, the main body portion has a substantially polygonal plate corresponding to the holder shape. Needless to say, the same effect can be obtained even when formed in a substantially disk shape.
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は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任意のものとすることができることはいうまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was illustrated, this invention is not limited to embodiment, It cannot be overemphasized that it can be made arbitrary, unless it deviates from the objective of invention.
1 スローアウェイインサート(インサート)
1X、1Y 主溝部6の配置が異なるインサート
2 着座面
3 すくい面
4 逃げ面
4A 分割逃げ面
5 主切れ刃
5A 第一分割主切れ刃
5a 第二分割主切れ刃
6 主溝部
7 副溝部
8 突起
10 副溝部の個数の異なる本実施の形態のインサート
110A、110B、110C 第1乃至3比較例のインサート
11 転削工具
12 ホルダ
13 切りくずポケット
14 環状隆起部
15 ねじ穴
16 クランプねじ
21 第二の実施形態によるインサート
31 第三の実施形態によるインサート
41 第四の実施形態によるインサート
51 第五の実施形態によるインサート
1 Throw away insert (insert)
1X, 1Y Insert with different arrangement of
Claims (10)
前記本体部下面に形成された着座面と、
前記本体部側面に形成された逃げ面と、
前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に形成された主切れ刃と、
前記逃げ面上に形成され、両端が前記すくい面及び前記着座面に達する主溝部と、
を備えたスローアウェイインサートであって、
前記主切れ刃及び前記逃げ面は、各々前記主溝部によって分断された複数の第一分割主切れ刃及び分割逃げ面からなるとともに、さらに前記第一分割主切れ刃は、一端が前記すくい面に達するようにして前記主溝部と並んで前記分割逃げ面上に配され、前記主溝部の幅より小さい幅を有した副溝部によって分断された複数の第二分割主切れ刃からなるスローアウェイインサート。 A rake face formed on the upper surface of the substantially plate-shaped body,
A seating surface formed on the lower surface of the main body,
A flank formed on the side surface of the main body,
A main cutting edge formed at an intersection ridge line portion between the rake face and the flank face;
A main groove formed on the flank and having both ends reaching the rake surface and the seating surface;
A throw-away insert with
The main cutting edge and the flank are each composed of a plurality of first divided main cutting edges and a divided flank divided by the main groove, and the first divided main cutting edge has one end on the rake face. A throw-away insert comprising a plurality of second divided main cutting edges which are arranged on the divided flank side by side so as to reach the main groove and are divided by sub-grooves having a width smaller than the width of the main groove.
The rolling tool according to claim 9, wherein the main groove portion and the sub groove portion are formed along a circumferential direction around an axis of the chip holder.
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