JP2009107046A - 切削インサートおよびインサート着脱式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート本体自体の強度やインサート取付座への取付強度は確保したまま、インサート着脱式のエンドミルのような切削工具に取り付けて高速回転させても工具本体に振れを生じることが少なく、加工精度を損なうことなく加工効率の向上を図ることが可能な切削インサートを提供する。
【解決手段】先端縁に切刃１６が形成されるとともに取付孔１７が厚さ方向に貫通させられた平板状のインサート本体１１を備え、インサート着脱式切削工具のスリット状のインサート取付座に挿入されて取付座壁面に挟まれることにより取り付けられる切削インサートであって、インサート本体１１に、取付孔１７の周りの取付座壁面によって挟まれる被挟持面１３Ａの内側に、インサート本体１１を厚さ方向に貫通する貫通部１８を取付孔１７と間隔をあけて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インサート着脱式のボールエンドミルやラジアスエンドミルのような切削工具に取り付けられる切削インサート、および該切削インサートを取り付けたインサート着脱式切削工具に関するものである。

この種の切削インサートとしては、例えば特許文献１に、略円板状をなすインサート本体の先端縁に円弧状の切刃が形成されるとともに後端面は平坦に形成され、略円形をなすこのインサート本体の２つの側面の間には取付孔が貫通させられたボールエンドミル用の切削インサートが提案されている。このような切削インサートは、インサート着脱式ボールエンドミルの工具本体先端部に形成されたスリット状のインサート取付座に切刃を先端側に向けて挿入され、このインサート取付座により分割された工具本体先端部の第１挟持部から挿入されたクランプネジが上記取付孔に挿通されて第２挟持部に形成されたネジ孔にねじ込まれることにより、これら第１、第２挟持部に形成されたインサート取付座の互いに対向する取付座壁面により挟み込まれて取り付けられる。
特許第３６７３１４７号公報

ところで、近年このようなインサート着脱式切削工具に限らず、切削加工においては加工効率の大幅な向上が要求されてきており、加工時における送り速度や切り込み量、そして工具本体の回転速度も増大する傾向にある。ところが、上述のインサート着脱式切削工具においては、一般的に工具本体が鋼製であるのに対して切削インサートはこれよりも比重が大きい超硬合金等の硬質材料によって形成されており、特に上記ボールエンドミル等では、このような切削インサートが先端部に取り付けられた工具本体の後端側のシャンクが工作機械の主軸に装着されて回転させられるため、回転速度を高速化するとインサートのわずかな取り付け誤差や製造誤差により生じるアンバランスにより、大きな遠心力が発生し、工具本体の先端側に振れが生じて加工精度を損なうおそれがある。

そこで、このような工具本体の振れを抑えるために、例えばインサート本体に凹部を形成したりして肉抜きすることにより軽量化を図ることも考えられるが、十分な軽量化を図るにはインサート本体の表面を大きく切り欠かなければならなくなって、インサート本体自体の強度が失われることにより破損するおそれが生じる。また、インサート本体の取付座壁面に挟み込まれる部分を徒に肉抜きしたりすると、この取付座壁面による挟持が不安定となってインサート取付強度が損なわれ、却って加工精度が劣化するおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、インサート本体自体の強度やインサート取付座への取付強度は確保したまま、インサート着脱式のエンドミルのような切削工具に取り付けて高速回転させても工具本体に振れを生じることが少なく、従って加工精度を損なうことなく加工効率の向上を図ることが可能な切削インサート、およびかかる切削インサートを取り付けたインサート着脱式切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサートは、先端縁に切刃が形成されるとともに取付孔が厚さ方向に貫通させられた平板状のインサート本体を備え、インサート着脱式切削工具の工具本体に形成されたスリット状のインサート取付座に挿入されて、上記取付孔に挿通されたクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることによって該インサート取付座の互いに対向する取付座壁面に挟まれて取り付けられる切削インサートであって、上記インサート本体には、上記取付孔の周りの上記取付座壁面によって挟まれる部分の内側に、該インサート本体を上記厚さ方向に貫通する貫通部が、上記取付孔と間隔をあけて形成されていることを特徴とする。

また、本発明のインサート着脱式切削工具は、工具本体に形成されたスリット状のインサート取付座に、このような切削インサートが挿入されて、上記取付孔に挿通されたクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、該インサート取付座の互いに対向する取付座壁面に挟まれて取り付けられていることを特徴とする。

従って、このような構成の切削インサートにおいては、インサート本体をその厚さ方向に貫通する貫通部が形成されているので、インサート本体の表面はそれほど大きく切り欠くことなく、インサート本体の軽量化を図ることができる。そして、この貫通部は、インサート本体の取付孔の周りの上記取付座壁面によって挟まれる部分の内側に開口するように形成されているので、上記インサート着脱式切削工具のように切削インサートを取り付ける際に、この開口部の外側のインサート本体表面に取付座壁面を密着させてインサート本体を挟み込むことができ、安定的に切削インサートを挟持して取付強度を確保することができる。

ここで、本発明の切削インサートにおける貫通部は、例えば貫通孔のような複数の貫通部が、上記取付孔の周りに点在するように形成されていてもよく、この場合には複数の貫通部同士の間にインサート本体が残されるので、インサート本体自体の強度が損なわれるのをより確実に防ぐことができる。また、この貫通部は、スリット状の貫通部が、上記取付孔の周りを周回するように形成されていてもよく、この場合には一層のインサート本体の軽量化を図ることができる。なお、さらにインサート本体の軽量化を図る場合には、上記貫通部の開口部に、上記厚さ方向から見て該貫通部よりも大きな凹部を、やはり上記取付座壁面によって挟まれる部分の内側に形成してもよい。

一方、上述のように切削工具を高速回転させて切削を行う場合には、切刃の被削材への切込み速度も速くなるとともに切屑も高速ですくい面を擦過して排出されるためインサート本体への熱的負荷が大きく、十分な冷却を図らなければインサート本体が熱による損傷を受けたり切屑の溶着を招いたりするおそれがある。このような場合、通常は外部や工具本体内部から切刃やすくい面に向けてクーラント（切削油剤）を供給して切削部位の冷却、潤滑を図っているが、本発明の切削インサートではインサート本体に上述のような貫通部が形成されているので、この切削インサートを取り付けた本発明のインサート着脱式切削工具においては、上記工具本体にクーラントの供給路を形成して、このクーラントの供給路を上記貫通部に連通させることにより、インサート本体の内部からその冷却を図って熱損傷や溶着等を防ぐことが可能となる。

以上説明したように、本発明の切削インサートおよびインサート着脱式切削工具によれば、インサート本体の軽量化を図って高速切削を行う場合でも工具本体の振れを防ぐことができ、しかもインサート本体の強度や工具本体への取付強度を確保して、加工精度を損なうことなく効率的な切削を促すことが可能となる。

図１ないし図４は本発明の切削インサートの第１の実施形態を示すものであり、図５ないし図７はこの第１の実施形態の切削インサートを取り付けた本発明のインサート着脱式切削工具の第１の実施形態を示すものである。本実施形態の切削工具はインサート着脱式のボールエンドミルであって、その工具本体１は軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、後端側（図５において右側）は円柱状のシャンク部２とされて、このシャンク部２が工作機械の主軸に装着されることにより軸線Ｏ回りに回転方向Ｔに回転させられて被削材の切削に使用される。また、このシャンク部２よりも先端側では工具本体１は先細りとされて、さらに工具本体１の先端部は軸線Ｏ上に中心を有する半球状とされている。

そして、この先端部にはスリット状のインサート取付座３が、図６に示すように該先端部を上記軸線Ｏを含む平面に沿って先端側に開口する「コ」字状をなすように切り欠いて形成されており、従ってこのインサート取付座３には、軸線Ｏを挟んで互いに平行に、かつ軸線Ｏとも平行に対向するように配置される一対の取付座壁面４Ａ，４Ｂと、これらの取付座壁面４Ａ，４Ｂに垂直かつ軸線Ｏとも垂直とされて先端側を向く取付座底面５とが形成されることになる。なお、このうち一方の取付座壁面（図６において上側の取付座壁面）４Ａと取付座底面５とが交差する隅角部からは、この一方の取付座壁面４Ａに沿ってさらに幅狭のスリット６が後端側に延びるように形成されている。

また、このようなインサート取付座３によって２つに分割された工具本体１の先端部は切削インサートの挟持部とされ、上記一方の取付座壁面４Ａ側の第１挟持部７Ａには該取付座壁面４Ａに垂直で軸線Ｏに直交するようにクランプネジ８の挿通孔９Ａが貫通させられるとともに、これとは反対の他方の取付座壁面４Ｂ側の第２挟持部７Ｂには、上記クランプネジ８がねじ込まれるネジ孔９Ｂが挿通孔９Ａと同軸に、すなわちやはり取付座壁面４Ｂに垂直で軸線Ｏに直交するように形成されている。さらに、これら第１、第２挟持部７Ａ，７Ｂの外周面と取付座壁面４Ａ，４Ｂとの交差稜線部のうち上記回転方向Ｔの後方側の部分には、それぞれチップポケット１０が形成されている。

このような工具本体１のインサート取付座３に取り付けられる第１の実施形態の切削インサートは、そのインサート本体１１が超硬合金等の硬質材料により形成されていて、平面視において図１に示すように後端側（図１、図２、および図４において右側）の部分が略１／３程度直線状に切り欠かれて平坦な後端面１２とされている以外は概略円形をなす平板状とされている。また、このインサート本体１１は、こうして平板状をなす当該インサート本体１１の厚さ方向（図２〜図４において上下方向）の中央に位置して、この厚さ方向における上記平面視に上記円形の中心線Ｃに直交し、かつ上記後端面１２にも直交するインサート軸線Ｌに関して表裏反転対称形状とされており、このインサート軸線Ｌが工具本体１の軸線Ｏと一致するように、上記後端面１２を取付座底面５に向けて当接させるとともに、上記厚さ方向を向くインサート本体１１の一対の側面１３，１３をそれぞれ取付座壁面４Ａ，４Ｂに対向させてインサート取付座３に挿入される。

さらに、インサート本体１１の上記一対の側面１３，１３のうち、こうしてインサート取付座３に着座させられた際に上記回転方向Ｔを向く側の外周縁部は、厚さ方向に一段凹むように切り欠かれてすくい面１４とされており、このすくい面１４とインサート本体１１の周面のうち後端面１２を除いた部分に形成された逃げ面１５との交差稜線部に、上記平面視に円弧状をなすとともに先端側から見て図４に示すように緩やかなＳ字状をなす切刃１６が、インサート本体１１の先端縁に形成されている。なお、この切刃１６がなす円弧の半径は、工具本体１の先端部がなす上記半球の半径よりも僅かに大きくされている。

さらにまた、インサート本体１１の一対の側面１３，１３のうち上記すくい面１４以外の部分同士は、互いに平行かつ上記厚さ方向には垂直な平面状とされて、その平面視における外形形状は、チップポケット１０によって切り欠かれた上記第１、第２挟持部７Ａ，７Ｂの取付座壁面４Ａ，４Ｂと略等しくされ、これら第１、第２挟持部７Ａ，７Ｂによって挟持される被挟持面１３Ａ，１３Ａとされている。ここで、これらの被挟持面１３Ａ，１３Ａ間の間隔すなわちインサート本体１１の厚さは、上述のようにインサート本体１１をインサート取付座３に挿入した際にこれらの被挟持面１３Ａ，１３Ａが取付座壁面４Ａ，４Ｂに摺接するような大きさとされている。

また、これらの側面１３，１３間には、上記クランプネジ８が挿通される取付孔１７がインサート本体１１を厚さ方向に貫通するように形成されている。この取付孔１７は、上記上記中心線Ｃを中心として側面１３の被挟持面１３Ａ，１３Ａに開口させられており、インサート本体１１をインサート取付座３に挿入してその上記後端面１２を取付座底面５に当接させた際に第１、第２挟持部７Ａ，７Ｂの挿通孔９Ａおよびネジ孔９Ｂと同軸となるように形成されている。

そして、さらにインサート本体１１には、この取付孔１７以外にインサート本体１１を上記厚さ方向に貫通する貫通部１８が、取付孔１７の周りの、取付座壁面４Ａ，４Ｂによって挟まれる部分の内側となる上記被挟持面１３Ａ，１３Ａに開口するように、取付孔１６と間隔をあけて形成されている。ここで、この貫通部１８は、本実施形態では図１に示すように取付孔１７よりも小径の断面円形をなす複数の貫通孔とされていて、取付孔１７と後端面１２との間の部分を除いた該取付孔１７の周りに点在するように形成されており、これらの貫通部１８は取付孔１７との間隔が等しく、また周方向に隣接するもの同士の間隔も等しくなるようにされている。

このような切削インサートは、上述のようにインサート取付座３に挿入された上で、クランプネジ８を第１挟持部７Ａの挿通孔９Ａから取付孔１６を通して第２挟持部７Ｂのネジ孔９Ｂにねじ込むことにより、これら第１、第２挟持部７Ａ，７Ｂの取付座壁面４Ａ，４Ｂに密着した被挟持面１３Ａ，１３Ａが押圧されて固定される。なお、上記工具本体１にはシャンク部２から先端側に向けて図示されない一対のクーラントの供給路（供給孔）が形成されており、これらの供給路は取付座壁面４Ａ，４Ｂにおいて挿通孔９Ａおよびネジ孔９Ｂの周りにそれぞれ開口させられ、インサート本体１１の上記貫通部１８と連通させられている。

従って、上記構成の切削インサートでは、このようにインサート本体１１をその厚さ方向に貫通する貫通部１８が、取付孔１７の周りの取付座壁面４Ａ，４Ｂによって挟まれる被挟持面１３Ａ，１３Ａの内側に開口するように形成されているので、この被挟持面１３Ａを含めたインサート本体１１の表面をそれほど大きく切り欠くことなく切削インサートの軽量化を図ることができる。また、上記取付座壁面４Ａ，４Ｂと被挟持面１３Ａ，１３Ａの外縁部では、これらの面を密着させてインサート本体１１を安定的に挟み込むことができ、インサート取付強度を確保することができる。

このため、このような切削インサートを取り付けたインサート着脱式切削工具である上記構成のボールエンドミルによれば、インサート本体１１が超硬合金製であっても、工具本体１を軸線Ｏ回りに高速回転させて切削を行ったときに先端部に振れが生じたりすることが少ないのは勿論、インサート本体１１を強固に保持することがため、高い加工精度を得ることができる。また、取付座壁面４Ａ，４Ｂによって挟み込まれることによる押圧力を、貫通部１８が形成されていない被挟持面１３Ａ，１３Ａの外縁部で受け止めることができるので、この外縁部に貫通部や凹部が開口しているような場合に比べて、インサート本体１１に損傷が生じたりするのを防ぐこともできる。

しかも、本実施形態ではこの貫通部１８が、インサート本体１１を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が取付孔１７の周りに点在するように形成されたものであるので、隣接する貫通部１８同士の間にはインサート本体１１の肉厚が残されており、これによってインサート本体１１の強度を確保して損傷が生じるのを確実に防ぐことができる。さらに、取付孔１７とインサート本体１１の後端面１２との間には貫通部１８が形成されていないので、例えばこの後端面１２をインサート取付座３の取付座底面５に押し付けて切削インサートを取り付けるような場合でも、インサート本体１１の損傷を防ぐことができる。

一方、本実施形態のインサート着脱式切削工具では、工具本体１１に形成されたクーラントの供給路がこの貫通部１８に連通するようにされていて、供給されたクーラントによってインサート本体１１を内部から冷却することができ、高速切削の際にインサート本体１１に熱的な損傷が生じたり切屑が溶着したりするのも防ぐことができる。また、一対の供給路のうち一方から供給されたクーラントを、貫通部１８を通して他方から排出し、常に温度の低いクーラントが供給されるようにすれば一層効果的である。なお、こうして供給されるクーラントの一部は、供給路を分岐して先端部に開口させたりすることにより、切刃１６による切削部位に吐出させて供給してもよい。

次に、図８ないし図１０は、第１の実施形態の切削インサートの変形例を示すものであり、また図１１ないし図１３はこの変形例の切削インサートを取り付けた本発明のインサート着脱式切削工具の変形例を示すものであり、以降に説明する第２、第３の実施形態も含めて第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。この変形例のインサート着脱式切削工具はラジアスエンドミルであって、すなわち変形例の切削インサートは、そのインサート本体１１が図８に示すように概略台形の平板状をなしていて、その切刃１６が、工具本体１の外周側に向けられる外周刃１６Ａと、先端側に向けられる底刃１６Ｂと、これら外周刃１６Ａと底刃１６Ｂとを結ぶ円弧状のコーナ刃１６Ｃとを備えている点で、第１の実施形態と異なっている。

また、図１４および図１５と、図１６および図１７とは、それぞれ本発明の切削インサートの第２、第３の実施形態を示すものである。このうち、図１４および図１５に示す第２の実施形態は、インサート本体１１に形成される貫通部２１が、取付孔１７と間隔をあけて上記被挟持面１３Ａ，１３Ａに開口するスリット状に形成されていることを特徴とする。ここで、この貫通部２１は、本実施形態では上記平面視にインサート本体１１の上記中心線Ｃを中心とした半円よりやや大きな円弧をなすように形成されており、ただし第１の実施形態と同様に取付孔１７とインサート本体１１の後端面１２との間には形成されていない。また、この貫通部２１がなすスリットの幅は取付孔１７の内径よりも小さくされている。

さらに、図１６および図１７に示す第３の実施形態では、貫通部２２は第１の実施形態と同様に取付孔１７の周りに点在する複数の貫通孔であるものの、その被挟持面１３Ａ，１３Ａへの開口部に、上記平面視において貫通部２２よりも大きい凹部２３が形成されていることを特徴とする。ここで、この凹部２３は、被挟持面１３Ａ，１３Ａから一段凹むように形成されて、やはり取付孔１７の周りの取付座壁面４Ａ，４Ｂによって挟まれる被挟持面１３Ａ，１３Ａの内側に開口するように形成されており、上記平面視においては第２の実施形態と同様に上記中心線Ｃを中心とした半円よりやや大きな円弧をなすようにして、複数の貫通部２２の開口部を連通するように形成されている。

このような第２、第３の実施形態の切削インサートにおいては、第２の実施形態ではスリット状の貫通部２２が連続しているため、また第３の実施形態では凹部２３が形成されているため、インサート本体１１の一層の軽量化を図ることが可能となる。また、上述のようにクーラントを供給してインサート本体１１を内部から冷却する場合でも、第２の実施形態では連続した貫通部２１を介してより多くのクーラントを供給することができる一方、第３の実施形態では凹部２３の一箇所にクーラントを供給すれば該凹部２３を介してすべての貫通部２２にクーラントを行き渡らせることができる。

本発明の第１の実施形態の切削インサートを示す平面図である。 図１に示す切削インサートの側面図である。 図１に示す切削インサートを先端側から見た正面図である。 図１におけるＺＺ断面図である。 本発明の第１の実施形態のインサート着脱式切削工具（ボールエンドミル）を示す平面図である。 図５に示すインサート着脱式切削工具の先端部の側面図である。 図５に示すインサート着脱式切削工具を先端側から見た正面図である。 第１の実施形態の変形例の切削インサートを示す平面図である。 図７に示す切削インサートの側面図である。 図７に示す切削インサートを先端側から見た正面図である。 第１の実施形態の変形例のインサート着脱式切削工具（ラジアスエンドミル）を示す平面図である。 図１１に示すインサート着脱式切削工具を先端側から見た正面図である。 図１２におけるＺＺ断面図である。 本発明の第２の実施形態の切削インサートを示す平面図である。 図１４におけるＺＺ断面図である。 本発明の第３の実施形態の切削インサートを示す平面図である。 図１６におけるＺＺ断面図である。

符号の説明

１ 工具本体
３ インサート取付座
４Ａ，４Ｂ 取付座壁面
５ 取付座底面
７Ａ 第１挟持部
７Ｂ 第２挟持部
８ クランプネジ
９Ａ 挿通孔
９Ｂ ネジ孔
１１ インサート本体
１３Ａ 被挟持面
１６ 切刃
１７ 取付孔
１８，２１，２２ 貫通部
２３ 凹部
Ｏ 工具本体１の軸線
Ｃ インサート本体１１の中心線
Ｌ インサート軸線

Claims (6)

1. 先端縁に切刃が形成されるとともに取付孔が厚さ方向に貫通させられた平板状のインサート本体を備え、インサート着脱式切削工具の工具本体に形成されたスリット状のインサート取付座に挿入されて、上記取付孔に挿通されたクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることによって該インサート取付座の互いに対向する取付座壁面に挟まれて取り付けられる切削インサートであって、上記インサート本体には、上記取付孔の周りの上記取付座壁面によって挟まれる部分の内側に、該インサート本体を上記厚さ方向に貫通する貫通部が、上記取付孔と間隔をあけて形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 複数の上記貫通部が、上記取付孔の周りに点在し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. スリット状の上記貫通部が、上記取付孔の周りを周回するように形成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。
4. 上記貫通部の開口部には、上記厚さ方向から見て該貫通部よりも大きな凹部が、上記取付座壁面によって挟まれる部分の内側に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 工具本体に形成されたスリット状のインサート取付座に、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の切削インサートが挿入されて、上記取付孔に挿通されたクランプネジが上記工具本体にねじ込まれることにより、該インサート取付座の互いに対向する取付座壁面に挟まれて取り付けられていることを特徴とするインサート着脱式切削工具。
6. 上記工具本体にはクーラントの供給路が形成されていて、このクーラントの供給路が上記貫通部に連通させられていることを特徴とする請求項５に記載のインサート着脱式切削工具。

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