JP2007260842A - Cutting insert and cutting tool furnished with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属等の切削加工、特に低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料の仕上げ切削加工に用いる切削インサートに関する。 The present invention relates to a cutting insert used for cutting a metal or the like, in particular, a finish cutting of a material having high ductility such as low carbon steel or stainless steel.
従来、金属等の切削加工に用いる切削インサートとして、特許文献1に示すような、切削インサート本体中央部のボス面から切削インサートのコーナー部先端に向かって突出した傾斜面の先端に、突起状の段部を形成した構成の切削インサートが知られている。該突起状段部は、コーナ部側に形成された先端に向かってθ1傾斜した面と、ボス面側に形成された先端に向かってθ2傾斜した面とで挟まれてなり、これらの傾斜角はθ1>θ2となるよう構成される。このような構成とすることにより、仕上げ切削領域の中の、特に切り込みと送りの小さな切削条件下でも、θ1傾斜面で切り屑を変形させて、切れ刃より流出する切り屑を適切な大きさにカールさせ、分断せしめることができる。
しかしながら、上記構成の切削インサートであっても、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料である場合、切り屑は前記傾斜面ですべってしまい、カールされにくく、生成された切り屑は、前述のような突起状段部では分断されずに突起状段部を乗り越えて伸びやすくなる。その結果、伸びた切り屑が被削材やホルダにからんで、製品の表面を傷つけたり、ホルダや切削インサートが損傷してしまうという問題があった。 However, even with the cutting insert having the above configuration, when the work material is a material having high ductility such as low carbon steel or stainless steel, the chips are slipped on the inclined surface, and are not easily curled and generated. The chips are not divided at the protruding stepped portion as described above, but easily get over the protruding stepped portion. As a result, there has been a problem that the expanded chips are entangled with the work material and the holder, and the surface of the product is damaged, or the holder and the cutting insert are damaged.
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、特に切り込みと送りの小さな切削領域での仕上げ切削加工に用いる切削インサートにおいて、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料の場合でも、切り屑を確実にカールさせて、切り屑排出性に優れた切削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 such problems of the prior art, and particularly in a cutting insert used for finishing cutting in a cutting region where cutting and feeding are small, the work material is low carbon steel or stainless steel. Even in the case of a material having high ductility such as steel, it is an object to provide a cutting insert that is capable of curling chips reliably and having excellent chip discharge performance.
前記課題を解決するため、本発明の切削インサートは、略多角形板状で形成された本体部と、該本体部の上面に形成されたすくい面と、前記本体部の下面に形成された着座面と、前記本体部の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の少なくとも一部に形成された切れ刃と、前記すくい面上に、前記切れ刃に対応して頂部を有して形成された突起部と、を具備してなる切削インサートにおいて、前記すくい面のうち、前記切れ刃および前記突起部の頂部に挟まれた領域の少なくとも一部に、切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが最も大きいことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a cutting insert according to the present invention includes a main body portion formed in a substantially polygonal plate shape, a rake face formed on the upper surface of the main body portion, and a seat formed on the lower surface of the main body portion. A cutting edge formed on at least a part of a surface, a flank formed on a side surface of the main body, a ridge line portion between the rake face and the flank, and the cutting edge on the rake face. In a cutting insert comprising a protrusion formed correspondingly, and at least a part of a region sandwiched between the cutting edge and the top of the protrusion in the rake face, A chip sliding portion is formed, and the maximum height roughness in the chip sliding portion of the rake face is the largest.
このような構成により、切削によって生成された切り屑は、被削材が延性に富む場合であっても、前記すくい面において、最も大きな最大高さ粗さを有する前記切り屑すべり部を通過することで、切り屑がカールされる前記突起部に到達するまでに、十分な進行速度に減速させることができる。そのため、前記突起部で、切り屑が前記突起部に乗り上げることなく、切り屑がカール、破断されやすくなる。したがって、切り込みと送りが小さい等の切り屑の破断が難しい切削条件下においても、特に、延性に富む被削材の切削加工においても、切り屑が伸びてホルダおよび被削材に巻き付くのを抑制することができる。その結果、製品の表面を傷つけることを防ぎ、加工面精度に優れた製品に仕上げることができるとともに、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができる。 With such a configuration, the chips generated by cutting pass through the chip sliding portion having the largest maximum height roughness on the rake face even when the work material is rich in ductility. By this, it is possible to decelerate to a sufficient traveling speed before reaching the projection where the chips are curled. Therefore, the chips are easily curled and broken at the protrusions without the chips getting on the protrusions. Therefore, even under cutting conditions where cutting and feeding are difficult, such as when cutting and feeding are difficult, especially when cutting a work material with a high ductility, the chip extends and winds around the holder and the work material. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the surface of the product from being damaged, and to finish the product with excellent processing surface accuracy, and it is possible to extend the life of the cutting insert and the holder.
また、前記切り屑すべり部が、複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略垂直であることが、倣い加工のように切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、前記突起部への切り屑の進入速度を落とすことで、前記突起部で切り屑がカールされやすくなるため望ましい。 Further, the chip sliding portion is formed to have a plurality of crests, and the ridge line of the crests is substantially perpendicular to the cutting edge. Even in a non-constant processing mode, it is desirable to reduce the entry speed of the chips into the protrusions so that the chips are easily curled by the protrusions.
さらに、前記切り屑すべり部が、複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略平行であることが、被削材が延性に富む場合の切削加工においても、生成された切り屑が複数の前記山部の稜線に接触することで、切り屑に適度な衝撃を与え、前記突起部への切り屑の進入速度を落として、前記突起部での切り屑のカール作用を高めることができるため望ましい。 Furthermore, when the work piece is rich in ductility, the chip sliding portion is formed to have a plurality of ridges, and the ridge line of the ridges is substantially parallel to the cutting edge. Also in the processing, the generated chips come into contact with the ridge lines of the plurality of peak portions, so that an appropriate impact is given to the chips, and the approach speed of the chips into the projecting portions is reduced. This is desirable because the curling action of the chips can be enhanced.
また、前記課題を解決するため、本発明の切削工具は、前記切削インサートを装着してなることを特徴とする。 Moreover, in order to solve the said subject, the cutting tool of this invention mounts the said cutting insert, It is characterized by the above-mentioned.
このような構成により、切り込みと送りが小さな切削条件下において、特に、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料である場合であっても、生成された切り屑が破断されず伸びてしまうことを防ぎ、効果的に切り屑を前記突起部でカールさせて排出することができる。その結果、切り屑のホルダへの巻き付きおよび製品の損傷を抑制することができるため、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができるとともに、加工精度も優れたものとなる。 With such a configuration, the generated chips are broken even under cutting conditions where cutting and feeding are small, even when the work material is a ductile material such as low carbon steel or stainless steel. Therefore, it is possible to prevent the chips from being stretched and effectively curl the chips with the projections and discharge them. As a result, winding of chips on the holder and product damage can be suppressed, so that the life of the cutting insert and the holder can be extended, and the processing accuracy is also excellent.
本発明の切削インサートによれば、前記切れ刃および前記突起部の頂部に挟まれた領域の少なくとも一部に、前記切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが、最も大きくなるよう構成されるため、生成された切り屑が、最も大きな最大高さ粗さを有した前記切り屑すべり部を通過することで、進行速度が減速した状態で前記突起部に到達するので、延性に富み伸びやすい切り屑であっても、効果的にカールさせることで、切り屑が突起部に乗り上げることを防ぐことができる。その結果、切り屑のホルダへの巻き付きおよび製品の損傷を抑制することができるため、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができるとともに、加工精度も優れたものとなる。 According to the cutting insert of the present invention, the chip sliding portion is formed in at least a part of the region sandwiched between the cutting edge and the top of the projection portion, and the chip sliding portion of the rake face is in the chip sliding portion. Since the maximum height roughness is configured to be the largest, the generated chips pass through the chip sliding portion having the largest maximum height roughness, and the traveling speed is reduced. Therefore, even if the chip is rich in ductility and easily stretched, it is possible to prevent the chip from riding on the protrusion by effectively curling the chip. As a result, winding of chips on the holder and product damage can be suppressed, so that the life of the cutting insert and the holder can be extended, and the processing accuracy is also excellent.
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乃至図4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切削インサート(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の平面図である。そして、図3は、図1のインサート1および本発明の第二乃至第四の実施形態によるインサートの要部拡大図である。また、図4は、第一の実施形態によるインサート1の(a)要部拡大図、(b)A−A断面図である。さらに、図5は、インサート1の比較例、インサート101の(a)要部拡大図、(b)A−A断面図である。
1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall perspective view of a cutting insert (hereinafter abbreviated as an insert) 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2 is a plan view of the
図1において、第一の実施形態によるインサート1は、略多角形板状の本体部、具体的には菱形板状で形成される。本体部下面に着座面2が、本体部上面にすくい面3が、本体部側面に逃げ面4が形成され、すくい面3と逃げ面4との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃5が形成される。そして、すくい面3上には、鋭角コーナ部分に位置する切れ刃5に向かって伸びる突起部6が形成される。
In FIG. 1, an
突起部6は、切れ刃5よりインサート上方に形成された突起部の頂部7と、該突起部の頂部7と切れ刃5とに挟まれた突起部の側壁部8とを有している。突起部の頂部7は、インサート1中央から前記鋭角コーナ部に向かうにつれて、幅が狭くなるよう形成される。また、突起部の側壁部8は、突起部の頂部7からすくい面3にむかって傾斜する傾斜面で構成される。
The
さらに、すくい面3には、切れ刃5および突起部の頂部7に挟まれた領域の少なくとも一部に、切り屑すべり部9が形成される。すなわち、本実施形態において、切り屑すべり部9は、切れ刃5から突起の側壁部8までのすくい面部分と、突起部の側壁部8とからなる領域に形成される。
Further, a
図5(b)に、切削インサート1の比較例、インサート101の要部拡大図およびA―A断面図を示す。インサート101は、すくい面103と逃げ面104との交差稜線部の一部に形成された切れ刃105を有し、該切れ刃105に対応して、すくい面103上に突起部106が形成される。また、切れ刃105と突起部の頂部107に挟まれたすくい面領域は、該領域以外のすくい面における領域と同様の表面構成、すなわち焼き肌面で構成される。このような構成により、インサート101は、切れ刃105で生成された切り屑の剛性が高い場合は、切れ刃105で切り屑が生成されると同時に、部分的にカールされる。そのため、このような剛性の高い切り屑は、ある程度カールされた状態で突起部106に衝突するので、突起部の傾斜部108の上方部分でカールされ、時には破断され排出される。しかし、切り込みと送りの小さな切削条件下においては、切り屑が薄く、剛性が不十分であるので、切り屑が生成されると同時にはカールされず、インサート101のような構成では、切り屑が伸びやすくなってしまう。特に、被削材が延性に富む材料の場合には、切れ刃105で生成された切り屑は、伸びた状態で、焼き肌面からなる前記すくい面103の一部分を摩擦を受けにくくすべって通過してしまい、勢いよく突起部106に衝突するため、カールされず、突起部の頂部107に乗り上げてしまうことが多い。そのため、カールされず伸びた切り屑は、被削材やホルダに巻き付きやすく、仕上げ精度を低下させたり、ホルダ寿命を短くしてしまう傾向にある。
In FIG.5 (b), the comparative example of the
これに対し、図4(a)および(b)に示すように、本発明のインサート1は、切れ刃5と突起部の頂部7とに挟まれた領域の一部に、切り屑すべり部9が形成される。そして、この切り屑すべり部9は、すくい面3のうち、最大高さ粗さが最も大きくなるよう構成される。すなわち、インサート101では、焼き肌面として全て同一表面構成を有していたすくい面領域のうち、切り屑が当接して切り屑カール作用に寄与する領域に切り屑すべり部9を形成し、該切り屑すべり部9は、その他のすくい面領域と異なり、微小な凹凸を有して形成される。これにより、切れ刃5で生成された切り屑は、最大高さ粗さの大きな切り屑すべり部9を通過する間に、生じた摩擦および衝撃により進行速度が低下する。その結果、切り屑の先端側(突起部側)と末端側(切れ刃側)での切り屑の進行速度が異なり、切り屑の先端側では圧縮され、切り屑の厚みが増加する。そして、その厚みが増した切り屑は、進行速度が低下した状態で、突起部の側壁部8に到達するため、突起部の側壁部8の上方においてカール、破断されやすくなる。このように、本構成により、切り屑が突起部6に到達した際に、切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる。そのため、延性に富む材料の切削加工であっても、切り屑形状をコントロールすることができ、切り屑がホルダや被削材に巻き付くことを防ぐことができる。その結果、ホルダ寿命を長くするとともに、仕上げ精度を高くすることができる。
On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
また、好ましくは、切り屑すべり部9の最大高さ粗さが、5μm〜10μmであるのがよい。切り屑すべり部9の最大高さ粗さが5μmより小さいと、延性に富む切り屑は、切り屑すべり部9においてほとんど摩擦および衝撃を受けずにすべって通過してしまい、切り屑の進行速度を十分低下させ、切り屑がカール、破断されやすい環境を作りにくい。そのため、切り屑はカールされず伸びやすく、また、突起部の頂部7に乗り上げたりして、ホルダおよび被削材に巻き付きやすくなる。また、切り屑すべり部9の最大高さ粗さが10μmより大きいと、切り屑すべり部9の凸部が大きすぎて、突起部6と同様に、切り屑の進行速度を低下させる作用を発揮できす、切り屑は切り屑すべり部9の凸部に乗り上げやすくなる。その結果、突起部の側壁部8では、進行速度が速く、厚みが十分ではない状態で切り屑が到達しやすく、切り屑はカールされず伸びやすくなってしまう。
Preferably, the maximum height roughness of the
なお、上述の切り屑すべり部9および他のすくい面領域における最大高さ粗さは、例えば接触式表面粗さ測定器や、非接触式のレーザー顕微鏡等で、各々3箇所以上測定し、その平均値を最大高さ粗さとすることができる。
In addition, the maximum height roughness in the above-described
またここで、一般にすくい面上に形成されるブレーカー突起や、ブレーカー溝のように、切り屑の進行方向に大きな影響を及ぼすほどの凹凸形状は、0.1mm〜ほどの段差を有するため、該段差をもってして、ブレーカー突起などにおける最大高さ粗さとはしない。すなわち、すくい面上の各部分における最大高さ粗さは、ブレーカー突起やブレーカー溝などを構成する各々の構成面において測定する。 In addition, since the uneven shape that has a large influence on the chip traveling direction, such as breaker protrusions and breaker grooves that are generally formed on the rake face, has a step of about 0.1 mm to It does not have the maximum height roughness at the breaker protrusion etc. with a step. That is, the maximum height roughness in each part on the rake face is measured on each constituent face that constitutes the breaker protrusion, the breaker groove, and the like.
ここで、本実施形態によるインサート1は、切り屑すべり部9が、切れ刃5と突起部の頂部7とで挟まれる領域のうち、突起部の側壁部8に形成される。また、切り屑すべり部9は、すくい面3のうち、最も大きな最大高さ粗さを有したものとするために、複数の山部を有して形成される。また、前記山部の稜線は、切れ刃5に対して略垂直となるように形成される。このような構成により、従来は切り屑がカールされずに伸びてしまうような切削条件においても、切り屑が切り屑すべり部9の複数の山部に当接することで、切り屑と切り屑すべり部9との間に、適切な摩擦および衝撃を生じさせることができる。その結果、突起部への進入速度を低下させ、突起部6における切り屑厚みを確保して、突起部6で切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる。また、倣い加工のように切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、前記突起部への切り屑の進入速度を落とし、切り屑の進行方向を調整して、前記突起部で切り屑がカールされやすくなるため望ましい。
Here, the
次に、図3(b)乃至(d)を用いて、本発明の第二乃至第四の実施形態によるインサートについて説明する。なお、ここで第一の実施形態によるインサート1と同一の構成については、説明を省略する。
Next, inserts according to second to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure same as the
図3(b)に示すように、第二の実施形態によるインサート21の切り屑すべり部29は、切れ刃5と突起部の頂部7とで挟まれる領域のうち、切れ刃5と突起部の側壁部8とに挟まれたすくい面領域に形成される。本実施形態によれば、特に切り込みや送りが小さい、伸びた切り屑が生成されやすい切削条件下においても、確実に切り屑の進行速度を、突起部6(突起部の側壁部8)に切り屑が到達するまでに落とすことができる。したがって、切り屑厚みを確保して、突起部の側壁部8の上方においてカールされやすい環境を作ることができる。
As shown in FIG. 3 (b), the
また、図3(c)に示すように、第三の実施形態によるインサート31の切り屑すべり部39は、第二の実施形態によるインサート21と同様に、切れ刃5と突起部の側壁部7とに挟まれたすくい面領域に形成される。そして、本実施形態の切り屑すべり部39は、第一および第二の実施形態によるインサートと異なった形状で構成される。切り屑すべり部39は、複数の山部を有して形成され、前記山部の稜線が、切れ刃5に対して略平行となるように形成される。これにより、切り屑が切り屑すべり部39の複数の山部に、断続的に当接することで、切り屑と切り屑すべり部39との間に、適切な摩擦および衝撃を生じさせ、切り屑厚みを確保しやすくなる。その結果、効果的に切り屑を突起部6でカールさせることができる。また、被削材が延性に富む場合の切削加工においても、生成された切り屑が複数の前記山部の稜線に接触して、突起部6への進入速度を効果的に低下させることができ、前記突起部での切り屑カール作用を高めることができるため望ましい。
Moreover, as shown in FIG.3 (c), the
さらに、図3(d)に示すように、第四の実施形態によるインサート41の切り屑すべり部49は、第二および第三の実施形態によるインサートと同様に、切れ刃5と突起部の側壁部7とに挟まれたすくい面領域に形成される。そして、本実施形態の切り屑すべり部49は、第一乃至第三の実施形態によるインサートと異なった形状で構成される。切り屑すべり部49は、複数の凹部を有して形成される。インサート41では、前記凹部が略半球状で形成されるが、これに限らず、他の形状であっても、切り屑すべり部9の最大高さ粗さを、上記の関係に制御して、突起部6で切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる形状であればよい。例えば、凹部の底面が多角形状であっても良い。
Further, as shown in FIG. 3 (d), the
なお、より延性に富む材料を被削材とする切削加工などでは、切れ刃5と突起部の頂部7とで挟まれた領域の全域に切り屑すべり部9を形成することが好ましい。すなわち、切れ刃5と突起部の側壁部8とに挟まれたすくい面領域と、突起部の側壁部8とに切り屑すべり部9を形成することが好ましい。これにより、切れ刃5と突起部の側壁部8とに挟まれたすくい面領域で、効果的に切り屑の進行速度を低下させることで、突起部の側壁部8でカールされる際の切り屑の厚みを確保しやすい。そして、突起部の側壁部8では、切り屑の進行速度を低下させるとともに、倣い加工などの切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、切り屑が突起部の側壁部8で反れて、突起部の頂部7に乗り上げることを防ぎ、安定した切り屑排出性を示すことができる。ただし、切り屑のカール作用に関与しないすくい面領域、すなわち、切れ刃と突起部の頂部に挟まれた領域以外のすくい面領域において、最大高さ粗さが大きいと、突起部によってカール、破断された切り屑が接触した時に、摩擦が生じて、結果的に切り屑排出性に悪影響を及ぼすため望ましくない。
In addition, in the cutting process etc. which make the material more rich in ductility etc., it is preferable to form the
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は実施の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 切削インサート
2 着座面
3 すくい面
4 逃げ面
5 切れ刃
6 突起部
7 突起部の頂部
8 突起部の側壁部
9 切り屑すべり部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記すくい面のうち、前記切れ刃および前記突起部の頂部に挟まれた領域の少なくとも一部に、切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが最も大きいことを特徴とする切削インサート。 A main body portion formed in a substantially polygonal plate shape, a rake surface formed on the upper surface of the main body portion, a seating surface formed on the lower surface of the main body portion, and a clearance surface formed on the side surface of the main body portion And a cutting edge formed on at least a part of an intersecting ridge line portion between the rake face and the flank face, and a protrusion formed on the rake face with a top corresponding to the cutting edge, In a cutting insert comprising:
Of the rake face, a chip slip portion is formed in at least a part of a region sandwiched between the cutting edge and the top of the projection, and of the rake face, the maximum height roughness in the chip slip portion is A cutting insert characterized by the largest thickness.
A cutting tool comprising the cutting insert according to any one of claims 1 to 3.
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