JP2007118137A - スローアウェイインサートおよびそれを用いた切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 小内径の溝入れ加工が可能で経済性および加工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。
【解決手段】 上面、下面および４つの側面を有する略四角平板状の基体４と、該基体４と一体的に形成され基体４の隣接する２つの側面５の両端部から互いに略直角方向に張り出した二つの突出部と、該突出部６先端に各々切刃を有し、４つの側面は、二つの突出部に各々隣接し且つ二つの突出部６に挟まれて内側に配設された二つの副側面５と、他方側に配設された二つの主側面１１とからなり、上面視において、二つの副側面５と、該副側面５に各々隣接している突出部６の横逃げ面１４とのなす角が直角または鈍角とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、旋削加工において、溝入れ加工、特に小内径の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。

溝入れ加工に用いられるスローアウェイインサートとしては、種々の形状が知られており実用化されている。例えば特許文献１には、上下面の間に側面を配した概ね四角形板状をなすインサート本体に該インサート本体中央部に上下面を貫通するクランプ孔を設け、このクランプ孔を中心にして水平方向に突出し且つ回転対称な一対の長切刃部を有した２コーナー使いのスローアウェイインサートが記載されている。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、切刃強度を確保しつつ深い溝入れ加工も可能となるような構成であるためインサートの全長が長く、特に小内径の溝入れ加工に用いる場合に反対コーナーの干渉等の問題が生じる。ここで小内径の溝入れ加工時にインサートの反対コーナーを干渉させない対策として、インサートの溝入れ可能深さを小さくすることが考えられるが、その場合は溝入れ可能深さが小さくなりすぎて実用性に欠けるため現実的ではない。したがって別の対策として２コーナーの切刃のうち１つを無くして、１コーナー仕様とした構成のものもある。また特許文献２では１コーナー仕様で小内径の溝入れ加工用に特化したスローアウェイインサートが記載されている。しかし、これら１コーナー仕様の構成では、切刃１コーナー当りのコストが高くなってしまい、好ましくない。

そこで、２コーナー仕様で小内径の溝入れ加工が可能な構成として、特許文献３に示されているような、略四角形板状のインサート本体の側面から、先端に切刃を有する２つの突出部を互いに略直角方向に突出させ、各々の突出部は互いの成す角度の２等分線に対して回転対称に構成されているものもある。この特許文献３に記載されている形状によれば、２コーナー使用可能なので経済的であることに加え、反対コーナーが干渉することなく小内径の溝入れ加工が可能となる。
特開平１０−１５６６０４号公報 特表２００２−５１２５６４号公報 米国特許第４６０７９８８号明細書

しかしながら、上記特許文献３に記載された構成では、インサート拘束側面が下面（上面）に対して直角に形成されているため、溝入れ加工時に生じる切削負荷（切削力）を、拘束側面よりもインサートを固定しているクランプねじで受けることになる。この場合、小内径の溝入れ加工用であるので、インサートのサイズとホルダの先端径が小さくなるとともにクランプねじも必然的に細い径のものにならざるを得ず、前述した切削負荷が細いクランプねじに集中してしまい、結果的にクランプねじの折損等が発生しやすくなるという不具合があった。

本発明は、上記課題を解消するものであり、小内径の溝入れ加工が可能で経済性および加工安定性に優れるとともに、低コストで製造可能な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を目的とする。

前記課題を解消するため、本発明のスローアウェイインサートは、上面、下面および４つの側面を有する略四角平板状の基体と、該基体と一体的に形成されるとともに前記基体の隣接する２つの側面の両端部から互いに略直角方向に張り出した二つの突出部と、該突出部の一方の前記基体から張り出した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配設される第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃と、前記突出部の他方の前記基体から張り出した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配設される第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃と、前記基体の略中央部に上面から下面へ貫通したクランプ孔と、を具備するスローアウェイインサートであって、前記４つの側面は、前記二つの突出部に各々隣接し且つ前記二つの突出部に挟まれた内側に配設された二つの副側面と、他方側に配設された二つの主側面とからなり、前記スローアウェイインサートの上面視において、前記二つの副側面と、該副側面に各々隣接している突出部の横逃げ面とのなす角が直角または鈍角であることを特徴としている。

かかる構成によれば、切刃を備えた突出部が略直角方向に突出した構成であるので、前切刃からホルダ背面までの距離を小さく設定することができるので、小内径の溝入れ加工が可能となるとともに、副側面と横逃げ面とのなす角が直角または鈍角であることにより、前記略四角平板状の基体から突出している二つの突出部の横逃げ面を研摩加工する際に前記副側面が砥石などの研摩工具に干渉することがなく、さらにはホルダ装着時に拘束面の一つとして作用する副側面の、面積をより広く確保することができ、より安定した拘束が可能となる。

また、前記二つの突出部の前記主側面同士のなす角が鋭角であることが、ホルダの拘束面側の肉厚を減じることがないのでホルダの剛性を維持できる点で望ましい。

また、前記主側面のうち、前記第一前切刃を備えた突出部と隣接する第一主側面が上面から下面に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているとともに、前記第二前切刃を備えた突出部と隣接する第二主側面が下面から上面に向かって逃げ角が付されるように傾斜していることが、第一前切刃を使用している時には第二主側面が逆テーパ状に傾斜して配設されているため、溝入れ加工時の切削負荷を前記第二主側面部で受けることができるのでクランプねじにかかる負荷が軽減され、逆に、第二前切刃を使用している時には前記第一主側面部で加工時の切削負荷を受けることができクランプねじにかかる負荷が軽減されて、結果的にクランプねじの折損を防ぎ、長期にわたり安定した溝入れ加工が可能となるため望ましい。

また、前記第一主側面および前記第二主側面の逃げ角が２°〜１５°であることが、溝入れ加工時の切削負荷を主側面部で効果的に受け止めることができるとともに、クランプねじにかかる負荷をより軽減することができる点で望ましい。

本発明のスローアウェイインサートによれば、上面、下面および４つの側面を有する略四角平板状の基体と、該基体と一体的に形成されるとともに前記基体の隣接する２つの側面の両端部から互いに略直角方向に張り出した二つの突出部と、該突出部の一方の前記基体から張り出した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配設される第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃と、前記突出部の他方の前記基体から張り出した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配設される第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃と、前記基体の略中央部に上面から下面へ貫通したクランプ孔と、を具備するスローアウェイインサートであって、前記４つの側面は、前記二つの突出部に各々隣接し且つ前記二つの突出部に挟まれた内側に配設された二つの副側面と、他方側に配設された二つの主側面とからなり、前記スローアウェイインサートの上面視において、前記二つの副側面と、該副側面に各々隣接している突出部の横逃げ面とのなす角が直角または鈍角である構成により、前切刃からホルダ背面までの距離を小さく設定することができるので、小内径の溝入れ加工が可能となるとともに、前記略四角平板状の基体から突出している二つの突出部の横逃げ面を研摩加工する際に前記副側面が砥石などの研摩工具に干渉することがなく、さらにはホルダ装着時に拘束面の一つとして作用する副側面の、面積をより広く確保することができ、より安定した拘束が可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本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。）の（ａ）平面図、（ｂ）は（ａ）のｘ方向矢視図、（ｃ）は（ａ）のｙ方向矢視図、図２は本実施形態のインサートの横逃げ面と副側面とのなす角が（ａ）直角または鈍角、（ｂ）鋭角、の各場合における横逃げ面の加工状態を示す概略図であり、図３は図１のインサートをホルダに装着した状態においてホルダ先端部側の平面図、図４は図１のインサートをホルダに装着した状態における切削負荷のかかる状態を示す概念図である。

図１において本実施形態によるインサート１は、上面２、下面３および４つの側面を有する略四角平板状の基体４と、該基体４と一体的に形成されるとともに前記基体４の隣接する２つの側面５の両端部から互いに略直角方向に張り出した二つの突出部６ａ、６ｂと、一方の該突出部６ａの前記基体４から張り出した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側に配設される第一すくい面８ａとの交差稜線からなる第一前切刃９ａと、他方の前記突出部６ｂの前記基体４から張り出した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側に配設される第二すくい面８ｂとの交差稜線からなる第二前切刃９ｂと、前記基体４の略中央部に上面２から下面３へ貫通したクランプ孔１０と、を具備する構成からなる。

本発明によれば、前記４つの側面が、前記二つの突出部６ａ、６ｂに各々隣接し且つ前記二つの突出部６ａ、６ｂに挟まれた内側に配設された二つの副側面５ａ、５ｂと、他方側に配設された二つの主側面１１ａ、１１ｂとからなり、前記インサート１の上面視において、前記二つの副側面５ａ、５ｂと、該副側面５ａ、５ｂに各々隣接している突出部６ａ、６ｂの横逃げ面１４ａ、１４ｂとのなす角αが直角または鈍角であることが大きな特徴である。

より詳細には、前切刃９を備えた二つの突出部６ａ、６ｂが略直角方向に突出した構成であるので、前切刃９からホルダ背面までの距離を小さく設定することができて、小内径の溝入れ加工が可能となる。また、副側面５ａ、５ｂと横逃げ面１４ａ、１４ｂとのなす角αが直角または鈍角であることにより、図２に示すように、前記略四角平板状の基体４から突出している二つの突出部６ａ、６ｂの横逃げ面１４ａ、１４ｂを研摩加工する際に前記副側面５ａ、５ｂが砥石１５などの研摩工具に干渉することがなく、さらにはホルダ１３へ装着する際に拘束面の一つとして作用する副側面５ａ、５ｂの、面積をより広く確保することができ、より安定した拘束が可能となる。

また、図３に、インサート１をホルダ１３に装着した状態のホルダ先端部平面図を示しているが、前記二つの突出部（第一突出部６ａと第二突出部６ｂ）の主側面同士のなす角度βが鋭角であることによって、ホルダ１３の拘束面側の肉厚ｗを減じることがなく、むしろ肉厚ｗを稼ぐことができるのでホルダ１３の剛性を維持できて切削加工中のビビリ振動を抑制することができる。本発明においては、前述したように小内径の溝入れ加工にて適用可能な溝入れ加工用インサートおよび切削工具を想定しているが、図３に示すように、ホルダ剛性を維持するためには主側面１１ａ（または１１ｂ）が当接されるホルダ側拘束面部の肉厚ｗを確保することが重要であり、角度βを上記範囲に設定することがより好ましい。

また、本実施形態においては、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、主側面１１のうち、第一前切刃９ａを備えた突出部６ａと隣接する第一主側面１１ａが上面２から下面３に向かって逃げ角γが付されるように傾斜しているとともに、第二前切刃９ｂを備えた突出部６ｂと隣接する第二主側面１１ｂが下面３から上面２に向かって逃げ角γが付されるように傾斜している。具体的には、図４に示すように、第一前切刃９ａを使用している時には第二主側面１１ｂが逆テーパ状に傾斜して配設されているため、溝入れ加工時の切削負荷を第二主側面部１１ｂで受けることができるのでクランプねじ１２にかかる負荷が軽減され、逆に、第二前切刃９ｂを使用している時には第一主側面部１１ａで加工時の切削負荷を受けることができクランプねじ１２にかかる負荷が軽減されて、結果的にクランプねじ１２の折損を防ぎ、長期にわたり安定した溝入れ加工が可能となる。

ちなみに、前記第一主側面１１ａおよび前記第二主側面１１ｂの逃げ角αが２°〜１５°であることが、溝入れ加工時の切削負荷を主側面部で効果的に受け止めることができるとともに、クランプねじ１２にかかる負荷をより軽減することができる点で望ましい。

また、前記第一主側面１１ａまたは前記第二主側面１１ｂの少なくとも一部をホルダ１３側拘束面と当接させることが、インサート１とホルダ１３とが確実に面接触で拘束することができてインサート１の取り付け安定性が向上する点で望ましい。なお、前記第一主側面１１ａまたは前記第二主側面１１ｂをホルダ１３側拘束面と当接させた場合、前記第一主側面１１ａまたは前記第二主側面１１ｂとホルダ１３とが接触する割合は、前記第一主側面１１ａまたは前記第二主側面１１ｂの全面に対して２０面積％以上、特に３０面積％以上であることが望ましい。

さらに、図１（ａ）から分かるように、前記第一主側面１１ａ（前記第二主側面１１ｂ）は、隣接している第一突出部６ａ（第二突出部６ｂ）の第一横逃げ面１４ａ（第二横逃げ面１４ｂ）に対して、同一面上にあるか若しくは内側に配設されているので、前記第一主側面１１ａおよび前記第二主側面１１ｂが干渉することなく、被削材の内径における奥端面の溝入れ加工が可能となる。ちなみに、主側面と横逃げ面とが同一面上にある構成であれば、インサートの製造時の加工工程が１工程ですむため、コストメリットがあることに加えて、寸法誤差も生じることがない。

つまり、上記張り出し方向同士のなす角度βが上記範囲である場合、側面５の拘束面積が十分に確保できることに加えて、インサート基体４の上面２、下面３の面積が確保できてクランプ孔を充分なサイズで形成することができクランプねじ１２の強度も確保できる。また、第二突出部６ｂがホルダ背面側に向かって突出することなく、ホルダ１３の拘束面側の肉厚ｗを減じることなくホルダ剛性を維持できるため、結果的にホルダの破損や切削加工中のビビリ振動が抑制できる。

なお、本実施形態として示したインサート１では、第一すくい面８ａ（第二すくい面８ｂ）が第一前切刃９ａ（第二前切刃９ｂ）に平行でかつ緩やかな曲面をなす溝状で構成されており、これがチップブレーカの役割を果たしている。この構成により切りくずの排出方向をコントロールしやすくなり、結果的に切りくずの噛み込みや切りくずのホルダ１３への絡みを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は前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。

本実施形態によるスローアウェイインサートの（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）のｘ方向矢視図、（ｃ）（ａ）のｙ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の横逃げ面の加工状態を示す概略図であり、横逃げ面と副側面とのなす角が（ａ）直角または鈍角の場合、（ｂ）鋭角の場合、をそれぞれ示している。 図１のスローアウェイインサートをホルダに装着した状態のホルダ先端部平面図である。 図１のスローアウェイインサートをホルダに装着した状態における切削負荷のかかる状態を示す概念図である。

符号の説明

１：スローアウェイインサート（インサート）
２：上面
３：下面
４：基体
５ａ：第一副側面
５ｂ：第二副側面
６：突出部
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：第一主側面
１１ｂ：第二主側面
１２：クランプねじ
１３：ホルダ
１４：横逃げ面
１４ａ：第一横逃げ面
１４ｂ：第二横逃げ面
１５：砥石
Ｆ：切削負荷（切削力）
ｔ：砥石先端と副側面とのクリアランス
α：横逃げ面と副側面とのなす角
β：突出部間の張り出し角度
γ：逃げ角
ｗ：ホルダ肉厚

Claims (5)

1. 上面、下面および４つの側面を有する略四角平板状の基体と、
   該基体と一体的に形成されるとともに前記基体の隣接する２つの側面の両端部から互いに略直角方向に張り出した二つの突出部と、
   該突出部の一方の前記基体から張り出した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配設される第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃と、
   前記突出部の他方の前記基体から張り出した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配設される第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃と、
   前記基体の略中央部に上面から下面へ貫通したクランプ孔と、
   を具備するスローアウェイインサートであって、
   前記４つの側面は、前記二つの突出部に各々隣接し且つ前記二つの突出部に挟まれた内側に配設された二つの副側面と、他方側に配設された二つの主側面とからなり、
   前記スローアウェイインサートの上面視において、前記二つの副側面と、該副側面に各々隣接している突出部の横逃げ面とのなす角が直角または鈍角であることを特徴とするスローアウェイインサート。
2. 前記二つの突出部の前記主側面同士のなす角が鋭角であることを特徴とする請求項１記載のスローアウェイインサート。
3. 前記主側面のうち、前記第一前切刃を備えた突出部と隣接する第一主側面が上面から下面に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているとともに、前記第二前切刃を備えた突出部と隣接する第二主側面が下面から上面に向かって逃げ角が付されるように傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイインサート。
4. 前記第一主側面および前記第二主側面の逃げ角が２°〜１５°であることを特徴とする請求項３記載のスローアウェイインサート。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載のスローアウェイインサートを具備した切削工具。
   
   

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