JP2009066746A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】ノーズ部による切込み深さは十分に確保しつつ、このノーズ部に切削時に過大な負荷が作用した場合でもインサート本体にクラックが生じて破損したりするのを防ぐ。
【解決手段】外形が正三角形状の平板形をなすインサート本体１を備え、そのすくい面３とされる正三角形状面に対向する側から見て、正三角形状面の各辺がそれぞれの中点側に向かうに従い内側に向けて凹むように形成されることにより、正三角形状面の各角部に向けて互いに接近するように延びる一対の切刃５をそれぞれ有する３つのノーズ部６が形成され、これらのノーズ部６における一対の切刃５の角部側への延長線の各交点を結ぶと正三角形になる切削インサートにあって、隣接する２つのノーズ部６同士の間の中点側部分を、これらのノーズ部６の各切刃５の中点側への延長線Ｎよりも外側に位置する凹曲線状または直線状に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インサート着脱式の切削工具に取り付けられる切削インサートであって、特に被削材の倣い加工に用いて最適な切削インサートに関するものである。

倣い加工に用いられるインサート着脱式切削工具を構成する切削インサートとしては、例えば特許文献１〜５に、三角形平板状、菱形平板状、または平行四辺形平板状をなすインサート本体の鋭角をなす角部に、この角部における鋭角よりも小さな角度で先細りとなるように突出するノーズ部を形成して、このノーズ部の辺稜部に一対の切刃を設けたものが提案されている。このうち、特に外形が正三角形状の平板形のものは、インサート本体に形成可能なノーズ部の数が３つと、菱形や平行四辺形の平板状のものが２つであるのに対して１つ多く、その分インサート寿命を延長することができて経済的であるという利点を有している。
実開昭５６−１３２００８号公報 実開昭５６−１３２００９号公報 実開昭６２−７８２０５号公報 英国特許出願公開第２０８１１４２号明細書 特開２００７−７５９３２号公報

ところが、このうち特許文献１、２に記載された正三角形状平板形の切削インサートでは、正三角形状面の角部に交差するインサート本体の２つの周面の一方、または双方に弧状のえぐり部を形成することによって、上述のように正三角形の角部における鋭角度すなわち６０°よりも小さな角度で先細りとなるノーズ部を形成している。このため、このえぐり部が形成された部分以外の、上記正三角形の各辺の中点部分には、該えぐり部により形成されたノーズ部の切刃に対して大きく外側に突出する凸部が残されることになって、この凸部が被削材と干渉し易くなってしまい、ノーズ部による切込み深さが制限されざるを得なくなるおそれがある。

一方、特許文献３、４に記載の正三角形板状の切削インサートは、その正三角形の各辺の中央位を凹設してノーズ部における刃先の内角（一対の切刃の交差角）を例えば５０°にしたものであって、すなわちこの正三角形の各辺がそれぞれの中点側に向かうに従い内側に向けて凹むようにされてノーズ部が形成されており、この中点部分に上述のような凸部が形成されることがないので、被削材との干渉は防ぐことができる。

しかしながら、これら特許文献３、４に記載された切削インサートでは、こうして形成されたノーズ部の切刃が、隣接するノーズ部同士で上記中点部分において角度をもって交差するように形成されている。このため、例えば切削に供されるノーズ部に過大な負荷が作用したりした場合には、この交差部からクラックが生じてインサート本体が破損してしまうおそれがある。

これは、特許文献５に記載の切削インサートでは一層顕著となる。すなわち、この特許文献５に記載の切削インサートにおいては、正三角形の凹設された各辺の中点部分（中央基部）に、さらに凹Ｖ字状の切欠が形成されており、この凹Ｖ字切欠の隅部からさらにクラックが生じ易くなるため、特にノーズ部の切刃に様々な方向から異なる大きさの切削負荷が作用することになる倣い切削では、大きな切削負荷がノーズ部を押し曲げるような方向に作用するとノーズ部の根本からインサート本体が割損してしまうことになる。

しかも、これら特許文献３〜５に記載の切削インサートを初め、特許文献１、２に記載された切削インサートでも、インサート本体をインサート着脱式切削工具の工具本体にクランプするのに、その正三角形状面の中央を貫通する貫通孔をインサート本体に形成し、この貫通孔にクランプねじを挿通して工具本体にネジ止めすることによりクランプしている。従って、この貫通孔と上記交差部あるいは上記凹Ｖ字切欠の隅部との間でインサート本体の肉厚は小さくなり、クラックによる破損が一層発生し易くなってしまう。

本発明は、このような背景の下になされたものであって、ノーズ部による切込み深さは十分に確保しつつ、このノーズ部に切削時に過大な負荷が作用した場合でもインサート本体にクラックが生じて破損したりするのを防ぐことが可能な切削インサートを提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、
外形が正三角形状の平板形をなすインサート本体を備え、そのすくい面とされる正三角形状面に対向する側から見て、上記正三角形状面の各辺がそれぞれの中点側に向かうに従い内側に向けて凹むように形成されることにより、上記正三角形状面の各角部に向けて互いに接近するように延びる一対の切刃をそれぞれ有する３つのノーズ部が形成され、これらのノーズ部の上記一対の切刃の上記角部側への延長線の各交点を結ぶと正三角形になる切削インサートであって、隣接する２つの上記ノーズ部同士の間の上記中点側部分は、これらのノーズ部の各切刃の該中点側への延長線よりも外側に位置する凹曲線状または直線状に形成されていることを特徴とする。

従って、このように構成された切削インサートでは、正三角形状面の各辺がその中点部分で凹状に折り曲げられるように曲折させられることで３つのノーズ部が形成されているものの、隣接するノーズ部同士の間の中点側部分は、これらのノーズ部の辺稜部に形成された切刃の延長線よりも外側に位置する凹曲線状または直線状とされていて、上記延長線がそのまま交差するように形成されることがない。

そして、この中点側部分の凹曲線や直線とノーズ部の切刃とが交差あるいは接する部分では、上記延長線がそのまま交差した場合の交差部分よりも交差角を大きくしてインサート本体の強度を確保することができるので、特に倣い切削に用いた場合に様々な方向から過大な負荷がノーズ部に作用しても、上記交差あるいは接する部分からクラックが生じたりするのを防ぐことができる。また、その一方で、上記中点側部分は、最も外側に突出する場合でも隣接するノーズ部の各切刃を結ぶ直線状であるので、この切刃による切削の際に被削材と干渉することが少なく、ノーズ部の切込み深さを十分に確保することが可能となる。

ここで、上記中点側部分が凹曲線の場合には、この凹曲線は上述のようにノーズ部の切刃に滑らかに接するように形成されていてもよく、また角度をもって交差するように形成されていても、その交差角は切刃の延長線同士を交差させた場合よりも大きくすることができる。また、このように切刃と角度をもって交差させた場合の凹曲線の曲率半径を無限大にしたものが、中点側部分を直線状にしたものとすることもできる。

ただし、このように上記中点側部分がノーズ部の各切刃の中点側への延長線よりも外側に位置する凹曲線状である場合には、その曲率半径は、ノーズ部の一対の切刃同士の上記角部側への延長線の交点を頂点とする上記正三角形に内接する円の半径の５０％以上とされるのが望ましく、これよりも曲率半径が小さいと凹曲線そのものからクラックが発生し易くなるおそれがある。

また、このように中点側部分が凹曲線状である場合や、上記中点側部分がノーズ部の各切刃の中点側への延長線よりも外側に位置する直線状である場合でも、その長さが短すぎると上記延長線が直接交差している場合と同様にこの中点側部分からクラックが発生し易くなるおそれがある一方、逆に長すぎるとノーズ部の切込み深さが制限されるおそれがある。このため、この中点側部分とこれに連なる上記ノーズ部の各切刃との接点または交点間の長さは、やはりノーズ部の一対の切刃同士の上記角部側への延長線の交点を頂点とする上記正三角形に内接する円の半径の５０〜２００％の範囲とされるのが望ましい。

一方、このような構成の切削インサートでは、上述のように正三角形状面の各辺の中点側部分でインサート本体の強度を確保することができるため、このインサート本体をインサート着脱式切削工具の工具本体にクランプするのに、上述のような貫通孔を形成してクランプねじによりネジ止めしたりしても、クラックによるインサート本体の破損を防ぐことができる。また、このようなクランプ用の貫通孔以外に、例えば冷却用のクーラントを通す貫通孔をインサート本体に形成したりすることもできるが、上述のようなクラックの発生をさらに確実に防ぐには、上記インサート本体には、その一対の正三角形状面の間を貫通する上記貫通孔のような貫通部は形成されていないことが望ましい。

ここで、このように貫通部が形成されていない場合においてインサート本体をクランプするには、一つに、上記インサート本体に、その正三角形状面にクランプ用の有底凹部を形成し、この凹部に、例えば工具本体側のクランプ駒等に形成した凸部を係合させるようにしてクランプすればよい。

また、他の一つとして、インサート本体にこのような凹部を形成せずに、切削に使用する１つのノーズ部と他の２つのノーズ部との間の２つの上記中点側部分に、やはり工具本体側のクランプ駒等に形成した２つの凸部を係合させるようにし、上記１のノーズ部の突出方向とは反対側に引き込むようにしてこの反対側に立設したインサート取付座の壁部との間でインサート本体をクランプするようにしてもよい。

この場合において、インサート本体の逃げ面とされる周面は、該インサート本体の全周に亙って上記すくい面とされる正三角形状面に鋭角に交差するポジ逃げ面とされていてもよいが、ノーズ部の上記切刃に連なる部分が上記すくい面とされる正三角形状面に鋭角に交差するポジ逃げ面とされる一方、該ノーズ部同士の間の上記中点側部分は上記正三角形状面に垂直なネガ逃げ面とされていれば、このネガ逃げ面に上記クランプ駒等の凸部を安定的に係合させることができて、インサート着座安定性も向上させることができる。勿論、インサート本体の逃げ面とされる周面が、該インサート本体の全周に亙って上記すくい面とされる正三角形状面に垂直なネガ逃げ面とされていてもよい。

さらに、上記インサート本体において、少なくとも上記ノーズ部の切刃部分にｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体を配設すれば、超高硬度のこれらｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体によってインサート寿命の一層の延長を図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、隣接するノーズ部同士の間の中点側部分が、これらのノーズ部の各切刃の中点側への延長線よりも外側に位置する凹曲線状または直線状に形成されているので、このノーズ部による切込み深さを十分に確保できる。その一方で、特に様々な方向から異なる大きさの切削負荷が作用する倣い切削においてノーズ部に過大な負荷が作用したりした場合でも、インサート本体にクラックが生じるのを防いで破損を防止することができ、インサート寿命の延長を図って安定的かつ円滑な切削を図ることが可能となる。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態の切削インサートは、超硬合金等の硬質材料により形成されたインサート本体１から構成されて、図１および図２に示すようにその外形が概略正三角形状の平板形に形成されたネガティブインサートとされており、その正三角形状面の中心Ｃ回りに１２０°ずつの回転対称とされるとともに表裏反転対称とされ、さらにこの正三角形状面の各角部を二等分して上記中心Ｃを通る各平面Ｍに対しても対称形状とされている。

そして、互いに平行な平面状とされた表裏のこれら正三角形状面のうち、選択的に一方の正三角形状面が着座面２とされるとともに、他方の正三角形状面がすくい面３とされ、さらにこれらの正三角形状面の周りに配置される３つの周面は両正三角形状面に直交するネガ逃げ面４とされて、これらの周面と両正三角形状面との交差稜線部に切刃５が形成されている。なお、本実施形態では、両正三角形状面はそれぞれその全面が面一の平坦面とされている。

ただし、このインサート本体１がなす正三角形状は、上記着座面２またはすくい面３をなす正三角形状面に対向する側から見て図２に示すように、正三角形の各辺がその中点側に向かうに従いこの正三角形の内側（上記中心Ｃ側）に凹むように「く」の字状に折り曲げられて形成されている。これにより、インサート本体１には、上記中心Ｃから正三角形の各角部に向けて先細りとなるように上記各平面Ｍに沿ってそれぞれ一方向に突出する３つのノーズ部６が形成されるとともに、これらのノーズ部６に、上記各角部に向けて互いに接近するように延びる一対の上記切刃５が形成され、図２に示すようにこれら各一対の切刃５の上記角部側への延長線の各交点を結んだときに該交点をそれぞれ頂点とする正三角形が形成されるようになされている。

ここで、これらのノーズ部６が上記各角部に向けて延びる部分では切刃５は直線状とされており、従って上記正三角形状面に対向する側から見て１つのノーズ部６の両側部に位置する一対の切刃５は、その角部側に向かうに従い正三角形の内角６０°よりも小さな先端角αをなして上記平面Ｍに向け互いに接近するように延び、この先端角αは１５°≦α≦３５°の範囲内とされることが好ましく、本実施形態ではα＝２５°に設定されている。また、ノーズ部６の先端において切刃５は、これら直線状に延びた一対の切刃５部分に滑らかに接する凸円弧状に形成されている。

一方、内側に凹んだ上記正三角形状面の各辺の中点側部分は、本実施形態では該正三角形状面に対向する側から見て図２の下側の辺の中点側部分に示されるように、該中点側部分に連なるノーズ部６の直線状をなす両切刃５の該中点側への延長線Ｎよりも外側に位置する凹曲線状をなすように形成されている。さらに、本実施形態においてこの凹曲線は、上記両切刃５がなす直線に滑らかに接する凹円弧状に形成されている。

ここで、この中点側部分がなす凹曲線の曲率半径Ｒは、３つのノーズ部６の各一対の切刃５同士の上記角部側への延長線の交点Ｎをそれぞれ頂点とする上記正三角形に内接する円Ｏの半径Ｒ１の５０〜３００％の範囲内とされており、本実施形態では半径Ｒ１の６８％とされている。ちなみに、上記ノーズ部６の先端がなす凸円弧の半径は、０．０５〜１．２ｍｍとされていて、上記半径Ｒはこのノーズ部６先端がなす凸円弧の半径よりも大きくされている。

従って、このように着座面２およびすくい面３となる正三角形状面の各辺が形成されることにより、上記逃げ面４も図１に示すように、ノーズ部６の直線状の切刃５部分に交差する平面状逃げ面部４Ａと、上記各辺の中点側部分に交差する凹曲面状逃げ面部４Ｂと、さらにノーズ部６の先端に交差する凸曲面状逃げ面部４Ｃとから構成されることになる。さらに、本実施形態では、上記凹曲面状逃げ面部４Ｂは、その両側の平面状逃げ面部４Ａに滑らかに接する凹円筒面状をなすことになり、上記正三角形状面に対向する側から見て１つのノーズ部６に対しては、他の２つのノーズ部６の１つずつの平面状逃げ面部４Ａが該１つのノーズ部６が突出する方向と反対側を向くようにして、この１つのノーズ部６が延びる上記平面Ｍについて対称となるように配設されることになる。

このように構成された第１の実施形態の切削インサートは、例えば図５ないし図７に示すようなインサート着脱式切削工具に着脱可能に取り付けられて、被削材の例えば倣い切削加工に使用される。すなわち、このインサート着脱式切削工具は、図５および図６に示すように軸線Ｌに沿って延びるホルダ１０と、ホルダ１０の先端（図５においては下側、図６においては左側）に装着される上記実施形態の切削インサートとを備えている。

ホルダ１０は、図５および図６に示すように、互いに対向する上面１０Ａ及び下面１０Ｂと一対の側面１０Ｃとを有する軸線Ｌを中心とした概略四角柱状をなしており、その先端に、インサート４０を装着するための取付座１５が形成されている。取付座１５は、台座部２０と、この台座部２０の上方に対向配置されるクランプ駒３０と、このクランプ駒３０をホルダ１０に固定するとともにクランプ駒３０を台座部２０に近接するように押圧する固定ネジ１６とを有している。

台座部２０は、図５ないし図７に示すように、軸線Ｌに沿って先端側に向けて突出するように延設されており、先端側に向かうに従い漸次その幅が狭くなるように構成されている。この台座部２０の先端側部分は、図６に示すように、ホルダ１０の上面１０Ａから一段下方に凹んでおり、この凹んだ部分の上面が上記着座面２と密着してインサート本体１を載置する台座面２１とされている。

さらに、台座面２１の基端側（図５においては上側、図６においては右側）には、台座面２１から起立する当接壁部２２が設けられている。本実施形態では、図５に示すように、一対の当接壁部２２が、上面１０Ａに対向する側から見て軸線Ｌを挟んで対称に形成されており、これら当接壁部２２は、先端側に向かうに従い漸次軸線Ｌに近づくようにホルダ１０の側面１０Ｃに対して傾斜させられていて、各当接壁部２２が平面視において軸線Ｌに対してなす交差角は、上記実施形態の切削インサートにおいて上記正三角形状面に対向する側から見たときのノーズ部６の直線状の切刃５あるいは平面状逃げ面部４Ａが、該切刃５が連なる上記中点側部分を通る平面Ｍに対してなす交差角と等しくされている。

一方、当接壁部２２の上端から基端側に連なる台座部２０の上面には、上方に向けて開口する収容孔２３が設けられており、この収容孔２３にはコイルスプリング２４が収容されるとともに、この収容孔２３の底面には、台座部２０の上面に対して直交する方向に延びるネジ孔２５が穿設されている。また、収容孔２３のさらに基端側には、下方に向けて凹んでホルダ１０の幅方向（図５における左右方向）に延びる凹溝２６が形成されており、この凹溝２６の先端側の側壁は、上方に向かうに従い漸次先端側に向かうようにホルダ１０の上面１０Ａに対して傾斜させられた斜面壁２７とされている。さらに、凹溝２６の幅方向中央部には、上記斜面壁２７の一部を上記上面１０Ａに直交するように切り欠くことにより、切欠凹部２８が形成されている。

また、ホルダ１０には、軸線Ｌに平行に延びるクーラント供給孔１１が穿設されており、このクーラント供給孔１１の先端側には、上記台座面２１の基端部分に開口する連通孔１２が設けられている。さらに、クーラント供給孔１１の基端側開口部には、図示しないクーラントパイプを接続するための接続部１３が設けられている。

クランプ駒３０は、図５に示すように概略矩形状をなしており、その先端角部には、下方に向けて突出する一対の係止凸部３１が設けられている。係止凸部３１の内側面は、係止凸部３１の突出方向に直交する断面においてクランプ駒３０の内側に向けて凸となる凸曲線状をなすように構成されており、その曲率半径は、上記実施形態の切削インサートを上記正三角形状面に対向する側から見たときの上記中点側部分がなす凹曲線の曲率半径Ｒと等しいか、これより小さくされている。

また、係止凸部３１よりも基端側部分には、下方に向けて突出した一対の押圧凸部３２が幅方向に並設されている。これらの押圧凸部３２は、図５および図６に示すように円柱状をなしている。また、この押圧凸部３２の下方への突出量は、係止凸部３１の突出量よりも一段小さく設定されている。なお、一対の押圧凸部３２は、上記一対の係止凸部３１の幅方向内側にそれぞれ配置されている。

これら一対の押圧凸部３２のさらに幅方向内側には、先端側に向けて延びるクーラント溝３３が形成されている。このクーラント溝３３の基端側には、クランプ駒３０の厚さ方向に貫通する挿通孔３４が設けられ、この挿通孔３４の上方開口部には座ぐり孔３５が形成されている。さらに、クランプ駒３０の基端部には、下方に向けて突出する係合部３６が形成されており、この係合部３６の下端面は、クランプ駒３０の基端側に向かうに従い漸次下方に向かう傾斜面３７とされている。また、係合部３６の幅方向中央部分には、傾斜面３７からさらに下方に向けて延びる突起部３８が形成されている。

固定ネジ１６は、多段円柱状をなしており、外周面に雄ネジが形成されたネジ部１６Ａと、このネジ部１６Ａの後端に連設されて上記ネジ部１６Ａよりも一段小径とされた軸部１６Ｂと、この軸部１６Ｂのさらに後端側に連設されて大きく径方向外側に向けて張り出した頭部１６Ｃとを備えている。この固定ネジ１６は、上記クランプ駒３０の挿通孔３４に挿通されて頭部１６Ｃが座ぐり孔３５に収容されるとともに、上記軸部１６Ｂがコイルスプリング２４の内側に挿通されて台座部２０のネジ孔２５に螺着されている。これにより、固定ネジ１６を緩めることでコイルスプリング２４によってクランプ駒３０が台座部２０から離間するように移動されるので、固定ネジ１６を完全に取り外すことなく、インサート４０の着脱を行うことができる構成とされている。

また、クランプ駒３０の係合部３６の傾斜面３７と台座部２０の斜面壁２７とが互いに摺動可能に配置されており、さらに、係合部３６から突出する突起部３８が、台座部２０の切欠凹部２８内に、上下方向及び軸線Ｌ方向に隙間をあけて収容されている。また、台座部２０の連通孔１２の上方開口部がクランプ駒３０のクーラント溝３３の基端部分に対向するように配置されている。以上のように、ホルダ１０の先端には、台座部２０、クランプ駒３０および固定ネジ１６とからなる取付座１５が設けられている。

このような構成とされたホルダ１０の先端に設けられた取付座１５に、第１の実施形態の切削インサートが以下のようにして装着されることによって、インサート着脱式切削工具が構成される。まず、固定ネジ１６を緩めてクランプ駒３０と台座部２０とを離間させ、インサート本体１を挿入可能な隙間を生じさせる。この隙間に、インサート本体１を、その３つのノーズ部６のうち１つのノーズ部６が延在する上記平面Ｍが軸線Ｌを含むように配置して着座面２を台座面２１に摺接させながらホルダ１０の先端側から挿入し、この１つのノーズ部６が突出する方向とは反対側を向く２つの上記平面状逃げ面部４Ａをそれぞれ台座部２０の当接壁部２２に当接させる。

次に、固定ネジ１６を締め付ける。すると、固定ネジ１６の頭部１６Ｃがクランプ駒３０の座ぐり孔３５を押圧し、クランプ駒３０が台座部２０に近接するように移動するとともに、傾斜面３７と斜面壁２７との摺動によりクランプ駒３０が基端側に向けて移動する。そして、クランプ駒３０の２つの係止凸部３１が、インサート本体１の上記１つのノーズ部６と他の２つのノーズ部６との間の凹曲面状逃げ面部４Ｂ当接させられるとともにクランプ駒３０の押圧凸部３２がインサート本体１のすくい面３に当接させられる。さらに固定ネジ１６を締め付けることで、インサート本体１は、台座面２１と押圧凸部３２とで上下方向（インサート本体１の厚さ方向）にクランプされるとともに、係止凸部３１と当接壁部２２とで軸線Ｌ方向にもクランプされる。

以上のようにして構成されたインサート着脱式切削工具は、旋盤またはマシニングセンタ等の工作機械に支持されて、高速に回転するワークに対して相対的に移動させられ、ホルダ１０の先端側から突き出された上記１つのノーズ部６の切刃５によって、例えばＶプーリ等のワークを倣うように切削する。また、このとき上記クーラント供給孔１１からは連通孔１２を介してクランプ駒３０のクーラント溝３３にクーラント（切削油剤）が供給され、このクーラントは上記１のノーズ部６のすくい面３上を上記平面Ｍに沿って該ノーズ部６の先端に吐出させられて、切削部位を冷却、潤滑する。

なお、インサート本体１を取り外す際には、固定ネジ１６を緩めることでコイルスプリング２４によってクランプ駒３０が台座部２０から離間するように移動されるので、固定ネジ１６を完全に取り外すことなく、インサート本体１の着脱を行うことができる。そして、このインサート本体１を上記中心Ｃ回りに１２０°ずつ回転させて取付座１５に取り付け直すことにより、一方の正三角形状面をすくい面３として３つのノーズ部６を使い回すことができ、さらに本実施形態ではインサート本体１を表裏反転することによって他方の正三角形状面をすくい面３として、合計６つのノーズ部６を使用することができ経済的である。

上記構成の切削インサートにおいては、その着座面２またはすくい面３とされる正三角形状面が、正三角形の各辺をその中点側部分で凹状に折り曲げられるように曲折した形状とされていて、これにより先端角αが正三角形の内角６０°よりも小さい３つのノーズ部６が形成されており、上述のようなワークの倣い切削を確実かつ円滑に行うことが可能となる。特に、このノーズ部６の後端側に切刃５に対して大きく外側に凸となる部分がないので、かかる凸部がワークと干渉したりするのも避けることができて、ノーズ部６に十分な切込み深さを確保することができる。

そして、上記正三角形状面において隣接するノーズ部６同士の間の中点側部分は、これらのノーズ部６の直線状をなす切刃５の延長線Ｎよりも外側に位置する凹曲線状とされていて、この延長線Ｎがそのまま角度をもって交差するように形成されたり、あるいはこの延長線Ｎよりも内側に凹むように形成されたりすることがない。従って、このように延長線Ｎに沿った切刃が角度を持って交差した部分や内側に凹む部分に切削時の負荷による応力が集中してクラックが発生したりすることもなく、取り分けノーズ部６に対して様々な方向から切削負荷が作用することになる倣い切削においても、ノーズ部６やインサート本体１そのものに損傷が生じるのを防ぐことができる。

しかも、本実施形態では選択的に着座面２またはすくい面３とされる上記正三角形状面がその全面に亙って平坦面であって、すなわちインサート本体１に、その厚さ方向にこれら一対の正三角形状面間を貫通する貫通部はおろか、該一対の正三角形状面から凹む凹部すら形成されていないので、インサート本体１の強度を一層確保してその損傷を確実に防止することが可能となる。また、本実施形態では、上記中点側部分が直線状の切刃５に滑らかに接する凹曲線とされているので、上述のような切削時の応力集中を一層確実に防ぐことができる。

なお、本実施形態の切削インサートは、このように上記中点側部分が切刃５に滑らかに接する凹曲線、特に凹円弧状とされているが、この凹曲線は切刃５に接することなく、例えば１８０°に近い鈍角で折れ曲がるように連ねられていてもよい。また、この凹曲線は曲率半径Ｒが一定の円弧状でなくともよく、上記延長線Ｎよりも外側に位置していれば凹曲線に沿って曲率半径が変化するものであってもよい。

ここで、上記凹曲線は、上記円Ｏの半径Ｒ１の大きさにもよるが、通常この半径Ｒ１に対して２％程度の大きさの曲率半径Ｒから設計、製造することは可能である。ただし、凹曲線が円弧状であってもその曲率半径Ｒが小さすぎたり、あるいは曲率半径が変化する凹曲線であっても部分的にこの曲率半径が小さすぎたりすると、円弧自体やこの曲率半径が小さすぎる部分に応力が集中してクラックが発生し易くなるおそれがある。このため、上記中点側部分が円弧を含めた凹曲線である場合に、その曲率半径は、ノーズ部６の一対の切刃５同士の上記角部側への延長線の交点を頂点とする正三角形に内接する上記円Ｏを基準として、この円Ｏの半径Ｒ１の５０％以上とされるのが望ましい。

また、この中点側部分が短すぎても、上記延長線Ｎが直接交差している場合と変わらなくなって、該中点側部分からクラックが発生し易くなるおそれがある。その一方で、この中点側部分が逆に長すぎると、切刃５が短くなってノーズ部６の切込み深さが制限されるおそれがあるため、この中点側部分とこれに連なる上記ノーズ部６の各切刃５との接点または交点間の長さＰは、やはり上記円Ｏを基準としてその半径Ｒ１の５０〜２００％の範囲とされるのが望ましい。

なお、上記中点側部分の曲率半径は無限大であってもよく、すなわちこの中点側部分は凹曲線ではなく、直線状であってもよい。ただし、この中点側部分を凹曲線状に形成する場合には、その曲率半径が大きすぎると正確に所定の曲率半径の凹曲線状となるように形成するのが却って困難となるおそれがあるので、上述のように上記円Ｏの半径Ｒ１の３００％以下とされるのが望ましい。

次に、図８および図９は、このように上記中点側部分の曲率半径Ｒが無限大であって、すなわち該中点側部分を直線状とした本発明の第２の実施形態の切削インサートを示すものであり、以降に説明する第３ないし第７の実施形態も含めて、第１の実施形態を初め他の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。すなわち、この第２の実施形態では、インサート本体１の逃げ面４とされる周面が、第１の実施形態と同様のノーズ部６の直線状の切刃５部分に交差する平面状逃げ面部４Ａおよびノーズ部６の先端に交差する凸曲面状逃げ面部４Ｃと、そして上記正三角形状面の各辺の中点側部分に交差するやはり平面状の逃げ面部４Ｄとから構成されていて、これによりこの正三角形状面の中点側部分が図９に示すように直線状とされている。

ここで、この平面状の逃げ面部４Ｄは、本実施形態ではこれとは反対側に突出する１つのノーズ部６を二等分する上記平面Ｍに直交する平面とされている。従って、インサート本体１はやはりこの平面Ｍに関して対称に形成されるとともに、該逃げ面部４Ｄは、その両側の一対の上記逃げ面部４Ａと互いに等しい鈍角で交差するとともに、上記正三角形状面に対向する方向から見て、各辺の中点側部分も、その両側に連なる直線状の一対の切刃５に上記鈍角と等しい角度で交差する一直線状に形成されることになる。

このように構成された第２の実施形態の切削インサートにおいても、上記中点側部分は上記正三角形状面に対向する方向から見て、直線状の切刃５の中点側への延長線Ｎよりも外側に位置している一方、外側に突出するような凸部を形成することはないので、ノーズ部６の切込み深さを確保しつつも切削負荷による損傷等を防ぐことができる。また、インサート本体１の周面の上記中点側部分が平面状の逃げ面部４Ｄであるので、インサート本体１の設計、製造が比較的容易であるという利点も得ることができる。

なお、この第２の実施形態においても、上記正三角形状面に対向する方向から見て直線状をなす上記中点側部分の長さ（中点側部分とこれに連なるノーズ部６の各切刃５との交点間の長さ）Ｐは、図９に示すようにノーズ部６の一対の切刃５同士の先端角部側への延長線の交点を頂点とする正三角形に内接する円Ｏの半径Ｒ１の５０〜２００％の範囲とされるのが望ましい。また、本実施形態ではこの正三角形状面の中点側部分が一直線状とされているが、上記延長線Ｎの外側に位置していれば、凹状に多段に折れ曲がる複数の直線によって構成されていてもよく、また第１の実施形態のような凹曲線との組み合わせであってもよい。

さらに、これら第１、第２の実施形態では、上記逃げ面部４Ｃ，４Ｄを含めたインサート本体１の逃げ面４となる周面が、選択的にすくい面３とされる一対の正三角形状面に直交するネガティブインサートとされているが、これら一対の正三角形状面のうち一方だけがすくい面３とされて、周面がこの一方の正三角形状面に切刃５において鋭角に交差するポジ逃げ面とされたポジティブインサートとされてもよい。

この場合には、インサート本体１の周面が全周に亙って上述のようなポジ逃げ面とされていてもよいが、図１０に示す第３の実施形態のようにノーズ部６の先端も含めた切刃５に連なる部分だけをポジ逃げ面部４Ｅとして、上記中点側部分はすくい面３とされる正三角形状面に直交する平面状のネガ逃げ面部４Ｃとしたり、あるいは図１１に示す第４の実施形態のように上記中点側部分に連なるノーズ部６後端側の切刃５の一部に連なる部分の周面までもネガ逃げ面部４Ｄとしたりしてもよい。なお、これら第３、第４の実施形態は上記中点側部分が直線状とされた第２の実施形態の変形例となるものである。

このような第３、第４の実施形態によれば、少なくともノーズ部６の先端側の切刃５に連なる周面がポジ逃げ面部４Ｅであるため、ワークと逃げ面４との干渉を防いで一層円滑な倣い切削を行うことができる。その一方で、特に図５ないし図７に示したインサート着脱式切削工具のクランプ駒３０によってインサート本体１をクランプする場合でも、こうしてポジ逃げ面部４Ｅが形成されているにも拘わらず、クランプ駒３０の２つの係止凸部３１を上記中点側部分のネガ逃げ面部４Ｃに確実に当接させることができて、安定したクランプを図ることができる。

特に、第４の実施形態では、切削に使用されるノーズ部６とは反対側を向くネガ逃げ面部４Ｄをも取付座１５の当接壁部２２に確実に当接させることができ、インサート本体１をさらに安定的かつ強固にホルダ１０に装着することが可能となる。なお、正三角形状面の上記中点側部分が凹曲線状とされた第１の実施形態でも、これら第３、第４の実施形態と同様に、ノーズ部６の少なくとも先端側部分の周面をポジ逃げ面部４Ｅとするとともに中点側部分に連なる部分はネガ逃げ面４Ｃとしてもよい。

また、これら第１ないし第４の実施形態は、図５ないし図７に示したインサート着脱式切削工具に取り付けた場合に、上述のようにクランプ駒３０の２つの係止凸部３１を上記中点側部分の周面に当接させてクランプされ、このためインサート本体１の正三角形状面には貫通部は勿論、凹部も形成されていない構成とされているが、図１２ないし図１４に示す第５の実施形態の切削インサートのように、この正三角形状面にインサートクランプ用の凹部７を形成しておいて、この凹部７を用いて図１５ないし図２０に示すようなインサート着脱式切削工具にインサート本体１を装着するようにしてもよい。なお、この図１５ないし図２０に示すインサート着脱式切削工具においても、図５ないし図７に示したインサート着脱式切削工具と共通する要素には同一の符号を配してある。

すなわち、この図１５ないし図２０に示すインサート着脱式切削工具では、図２０に示すようにクランプ駒３０の下面の先端側の２つの角部に下方に向けて突出する一対の押圧凸部３２が設けられているとともに、これらの押圧凸部３２の下面には、下方に向けてさらに一段突出した係止凸部３１が形成されており、これらの係止凸部３１は円板状あるいは円柱状をなしている。なお、このインサート着脱式切削工具では、取付座１５の台座面２１がホルダ１０の先端側に向かうに従い下向きに傾斜しており、またこの台座面２１とインサート本体１の着座面２との間にはシート３９が介装されている。

一方、第５の実施形態の切削インサートにおいては、その着座面２またはすくい面３とされるインサート本体１の正三角形状面に、切削に使用される１のノーズ部６に対して２つの係合凹部７が形成されており、これらの係合凹部７がクランプ駒３０の上記２つの係止凸部３１と係合可能とされている。この係合凹部７は底面を有する止まり孔状の凹部であって、本実施形態では上記正三角形状面に垂直な中心線を有する円板状または円柱状の空間を形成するように凹まされており、その内径および深さは、上記係止凸部３１がなす円板または円柱の外径および押圧凸部３２の下面からの突出量よりもそれぞれ僅かに大きくされている。

また、本実施形態では、このような係合凹部７が、該正三角形状面に対向する側から見て図１３に示すように各ノーズ部６を２等分する上記平面Ｍ上に上記中心線を位置させるようにして、ノーズ部６の先端と上記中心Ｃとの間に１つずつ、表裏の正三角形状面それぞれに３つずつ該中心Ｃからの距離を等しくして形成されている。そして、一つの正三角形状面において周方向に隣接する２つの係合凹部７の間隔は、クランプ駒３０の２つの係合凸部３２の間隔と等しくされ、こうして２つの係合凸部３２が２つの係合凹部７と係合したときに、残りの係合凹部７が平面Ｍ上に位置した１つのノーズ部６が倣い切削等に使用されることになる。

従って、このような第５の実施形態では、すくい面３とされる正三角形状面上にクランプ用の凹部（係合凹部７）が形成されているため、この係合凹部７に係合する係止凸部３１を有するクランプ駒３０の先端部を、このすくい面３に対向する側から見て図１６に示すように、切削に使用される上記１のノーズ部６の切刃５から外側にはみ出したりさせることなく、上記正三角形状面内に納めることができる。このため、該ノーズ部６における切刃５の切り込み深さが制限を受けたりするような事態を一層確実に防止することができる。

しかも、本実施形態では、この１のノーズ部６からホルダ１０の基端側に離れた２つの係合凹部７に係止凸部３１が係合させられるので、軸線Ｌ方向におけるクランプ駒３０の先端の位置も、より基端側に配設することができ、切削によって生成された切屑がこのクランプ駒３０に衝突してその排出性が損なわれるようなことも防ぐことができる。その一方で、この係合凹部７は有底のものであって、すなわちインサート本体１にはその一対の正三角形状面を貫通するような貫通部はやはり形成されることがなく、このため切削負荷によるインサート本体１の損傷等は防止することができる。ただし、インサート本体１の強度が十分に確保可能な場合などには、このようにインサート本体１を貫通する貫通孔を形成してクランプねじを挿通することによりホルダに装着することも可能である。

なお、この第５の実施形態では係合凹部７を係合凸部３２と同様の円板状または円柱状の空間を形成するようにしたが、この係合凹部を半球状等の凹球面状をなして凹むように形成したり、あるいは底部に向けて内径が漸次小さくなる円錐台あるいは円錐状の空間が形成されるようにしてもよい。この場合、クランプ駒３０の係止凸部３１は、これらの係合凹部に係合してインサート本体１をホルダ１０の基端側に引き込み可能な寸法、形状であれば、上記クランプ駒３０と同様の円板状あるいは円柱状に突出するものであってもよく、また各係合凹部の形状に合わせて、半球等の凸曲面状をなして突出したり、円錐台状あるいは円錐状に突出してこれら係合凹部と係合するものであってもよい。特に、こうして係止凸部３１を半球状や円錐台状、円錐状にした場合には、これら係合凹部との係合によって僅かながらインサート本体１を台座面２１側に押し付ける押圧力も生じるので、インサート本体１が台座面２１から浮き上がるように位置ずれすることも防止できる。

さらにまた、この第５の実施形態では、着座面２またはすくい面３とされる正三角形状面に上述のような係合凹部７が３つずつ互いに間隔をあけて独立して形成されているが、例えば図２１に示す第６の実施形態のように、これらの係合凹部７の上記中心Ｃ側の部分が連続するように形成されて三角形状の１つの凹所８を構成するようにされていてもよい。このような場合でも、クランプ駒３０の２つの係合凸部３２は、凹所８がなす三角形の３つの角部のうち２箇所に位置する２つの係合凹部７と係合してインサート本体１をクランプすることになるため、位置ずれを防止することができる。ただし、この場合には、すくい面３とされる正三角形状面にクランプ駒３０の押圧凸部３１を確実に当接させるため、この正三角形状面の周縁と上記凹所８との間には、該正三角形状面に連続する面一な平面部がある程度の幅をもって残されるように形成されるのが望ましい。

次に、図２２および図２３は、本発明の第７の実施形態の切削インサートを示すものである。本実施形態においては、インサート本体１において、少なくとも上記ノーズ部６の先端側の切刃５部分にｃＢＮ焼結体またはダイヤモンド焼結体が配設されていることを特徴としている。

具体的に、本実施形態では、インサート本体１のすくい面３とされる一方の正三角形状面において、各ノーズ部６の上記円Ｏよりも先端側の部分にこの正三角形状面から一段凹むように凹所８がそれぞれ形成されており、これらの凹所８に上述のようなｃＢＮ焼結体またはダイヤモンド焼結体よりなる切刃チップ９がろう付け等により接合されていて、この切刃チップ９上に切刃５が形成されている。なお、こうして切刃チップ９を接合した状態で、本実施形態ではその外形の寸法、形状が第１の実施形態のインサート本体１と同じとなるようにされている。

従って、このような第７の実施形態の切削インサートでは、超高硬度焼結体であるこれらｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体よりなる切刃チップ９上に切刃５が形成されているので、個々のノーズ部６における切刃５の寿命の延長を図ることができ、これに伴いインサート寿命をも一層延長させることが可能となる。

なお、本実施形態ではインサート本体１の一方の正三角形状面側だけに切刃チップ９が接合されているが、両方の正三角形状面のノーズ部６にこのようなｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体よりなる切刃チップ９を配設してもよく、また例えば切刃チップ９を接合するのではなく上述のような超高硬度焼結体とインサート本体１の超硬合金とを一体に焼結したりすることにより、これら表裏の正三角形状面の一方または双方の全面にｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体を配設して切刃５を形成してもよい。さらに、図２２に示す平面視では、ｃＢＮ焼結体またはダイヤモンド焼結体よりなる切刃チップ９の基端縁が、ノーズ部６を二等分する平面Ｍに垂直な直線とされているが、凸円弧状であったり、凸Ｖ字状であったりしてもよい。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の平面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図２におけるＡＡ断面図である。 第１の実施形態の切削インサートを装着したインサート着脱式切削工具の平面図である。 図５におけるＸＸ断面図である。 図５に示すインサート着脱式切削工具の正面図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 図８に示す実施形態の平面図である。 本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態を示す斜視図である。 図１２に示す実施形態の平面図である。 図１３におけるＡＡ断面図である。 第５の実施形態の切削インサートを装着したインサート着脱式切削工具の斜視図である。 図１５に示すインサート着脱式切削工具の平面図である。 図１５に示すインサート着脱式切削工具の側面図である。 図１５に示すインサート着脱式切削工具の正面図である。 図１６におけるＡＡ断面図である。 図１５に示すインサート着脱式切削工具に用いられるクランプ駒３０の斜視底面図である。 本発明の第６の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第７の実施形態を示す平面図である。 図２２に示す実施形態の側面図である。

符号の説明

１ インサート本体
２ 着座面
３ すくい面
４ 逃げ面
４Ａ〜４Ｅ 逃げ面部
５ 切刃
６ ノーズ部
７ 凹部（係合凹部）
８ 凹所
Ｍ ノーズ部６を二等分する平面
Ｎ すくい面３とされる正三角形状面の中点側への切刃５の延長線
Ｏ ノーズ部６の一対の切刃５同士の角部側への延長線の交点を頂点とする正三角形に内接する円
Ｒ すくい面３とされる正三角形状面の中点側部分がなす凹曲線の曲率半径
Ｒ１ 円Ｏの半径
Ｐ すくい面３とされる正三角形状面の中点側部分とノーズ部６の各切刃５との接点または交点間の長さ

Claims (8)

1. 外形が正三角形状の平板形をなすインサート本体を備え、そのすくい面とされる正三角形状面に対向する側から見て、上記正三角形状面の各辺がそれぞれの中点側に向かうに従い内側に向けて凹むように形成されることにより、上記正三角形状面の各角部に向けて互いに接近するように延びる一対の切刃をそれぞれ有する３つのノーズ部が形成され、これらのノーズ部の上記一対の切刃の上記角部側への延長線の各交点を結ぶと正三角形になる切削インサートであって、隣接する２つの上記ノーズ部同士の間の上記中点側部分は、これらのノーズ部の各切刃の該中点側への延長線よりも外側に位置する凹曲線状または直線状に形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 上記中点側部分が上記凹曲線状であって、その曲率半径が、上記正三角形に内接する円の半径の５０％以上とされていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 上記中点側部分と上記ノーズ部の各切刃との接点または交点間の長さが、上記正三角形に内接する円の半径の５０〜２００％の範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
4. 上記インサート本体には、その一対の上記正三角形状面の間を貫通する貫通部が形成されていないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 上記インサート本体には、その上記正三角形状面にクランプ用の有底凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切削インサート。
6. 上記インサート本体の逃げ面とされる周面は、上記ノーズ部の上記切刃に連なる部分が上記すくい面とされる正三角形状面に鋭角に交差するポジ逃げ面とされる一方、該ノーズ部同士の間の上記中点側部分は上記正三角形状面に垂直なネガ逃げ面とされていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の切削インサート。
7. 上記インサート本体の逃げ面とされる周面は、該インサート本体の全周に亙って上記すくい面とされる正三角形状面に鋭角に交差するポジ逃げ面とされていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の切削インサート。
8. 上記インサート本体には、少なくとも上記ノーズ部の切刃部分にｃＢＮまたはダイヤモンド焼結体が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の切削インサート。

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