JP2009233799A - 切削インサート及び切削工具、並びに切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広範囲の切り込み量、及び広範囲の切削速度において良好な切削性能を保つことのできる切削インサートを提供する。
【解決手段】上面、下面および側面を有するとともに、上面視において少なくとも１つのコーナを有するインサート本体と、前記コーナの両側に位置する２つの辺の一方に沿って前記上面と前記側面との間に設けられる主切刃を有する切刃部と、を備えており、前記上面に、前記コーナに対して離間して配置された隆起部と、前記隆起部と前記コーナとの間の領域に配置された第１ブレーカ突起及び前記主切刃に対し前記第１ブレーカ突起の背後に配置された第２ブレーカ突起と、を有することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、金属部材等の旋削加工に用いられる切削インサート及び切削工具、並びに切削方法に関する。

従来から、金属部品等の切削工具に用いられる切削インサートとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

この切削インサートは、上面が略平行四辺形である板状のインサート本体を備えている。インサート本体は、上面にすくい面を、側面に逃げ面を、下面にホルダに取り付けられる着座面をそれぞれ有している。また、インサート本体は、上面の各コーナに沿ってそれぞれ形成されたコーナ切刃と、各コーナを挟む辺に沿ってそれぞれ形成された主切刃を有している。

上面において切刃より内側には、各コーナの二等分線上に、突起が設けられている。この突起よりも上面中央側には、各コーナに向かって突出する部分を備える隆起部が形成されている。

上記特許文献１によれば、切り込み量が少なく切削速度の遅い切削条件下において、突起が切り屑ブレーカとして作用する。また、切り込み量が多く切削速度の速い切削条件下においては、隆起部のコーナに向かって突出する部分が切り屑ブレーカとして作用する。
特開平１０−１１８８１０号公報

上述した切削インサートに備えられた突起では、切削速度の速い切削条件と、切削速度の遅い切削条件のうち、いずれか一方の切削条件にしか対応することができない。

本発明は、従来のインサートが良好に機能していた切り込み量が多く切削速度の速い切削条件下において切削性能を維持するとともに、切り込み量の少ない切削条件において、広範な切削速度に対応することのできる切削インサートを提供することを目的とする。

本発明に係る切削インサートは、上面、下面および側面を有するとともに、上面視において少なくとも１つのコーナを有するインサート本体と、前記コーナの両側に位置する２つの辺の一方に沿って前記上面と前記側面との間に設けられる主切刃を有する切刃部と、を備えており、前記上面に、前記コーナに対して離間して配置された隆起部と、前記隆起部と前記コーナとの間の領域に配置された第１ブレーカ突起及び前記主切刃に対し前記第１ブレーカ突起の背後に配置された第２ブレーカ突起と、を有することを特徴とする。

また、上記発明において、前記第２ブレーカ突起は、前記下面からの高さが前記第１ブレーカ突起の最高点よりも高い部分を有することを特徴とする。

また、上記発明において、前記第２ブレーカ突起は、前記主切刃に直交する平面のうち前記第１ブレーカ突起の一端と他端にそれぞれ交わる２つの平面と交差する部分を有し、 前記凹面は、前記２つの平面に挟まれた領域に形成されていることが好ましい。

また、上記発明において、前記第２ブレーカ突起は、前記主切刃に向かう傾斜面を有し、該傾斜面は、前記主切刃と略平行であることが好ましい。

また、上記発明において、前記傾斜面は、前記下面からの高さが前記第１ブレーカ突起の最高点よりも高い部分を有することが好ましい。

また、上記発明において、前記第２ブレーカ突起は、上面視において、前記主切刃の延びる方向の幅が、前記主切刃と直交する方向の幅よりも広いことが好ましい。

本発明に係る切削工具は、上記本発明に係る切削インサートを、工具ホルダに取り付けたことを特徴とする。

本発明に係る切削方法は、上記本発明に係る切削工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、前記被削材に前記切削工具を相対的に近づける工程と、前記被削材を回転させ、前記コーナ切刃及び前記主切刃を前記被削材の表面に接触させて、前記被削材の表面を切削する工程と、前記被削材と前記切削工具とを相対的に遠ざける工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、切削速度の遅い切削条件においては、第１ブレーカ突起によって切屑を適切に処理することができ、切削速度の速い切削条件においては、第１ブレーカ突起を乗り越えた切屑を、第１ブレーカ突起の背後に位置する第２ブレーカ突起により適切に処理することができる。そのため、広範囲の切り込み量、及び広範囲の切削速度において良好な切削性能を保つことのできる切削インサートを提供することができる。

以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

（切削インサート）
図１は、本発明の一実施例に係る切削インサートの斜視図である。図２は、図１に示す切削インサートの上面図である。図３は、図１のＸ方向から視た切削インサートの先端部拡大側面図である。図４は、図１に示す切削インサートのＣ部拡大図である。

図１に示すように、切削インサート１は、上面、下面および下面を有しており、上面視において、少なくとも１つのコーナを有するインサート本体２を備えている。当該インサート本体は、具体的には、鋭角をなす２つのコーナを有する略菱形の上面を有する板状を有している。このインサート本体２は、インサート本体２の上面中央から下面７に向かって貫通する取り付け孔８と、上面と側面との間に形成された切刃部３とを備えている。切刃部３は、上面の鋭角をなすコーナ（以下、鋭角コーナと略す。）を構成する２つの辺の一方に沿って上面と側面との間に設けられた主切刃３ｂを備えている。

上面には、主切刃３ｂ側からインサート本体２の内側に延びるすくい面４と、このすくい面４よりもインサート本体２の内側に位置する隆起部５とが形成されている。この隆起部５は、上面の中央部に形成されたボス面５ｃと、このボス面５ｃの周縁とすくい面４とを繋ぐ接続面５ｂを備えている。この隆起部５により、切り込み量の多い切削条件下において生じる切り屑を処理することができる。なお、すくい面４は、主切刃３ｂから離間するにつれインサート本体２の下面側に傾斜するように形成されている。

また、隆起部５は、鋭角コーナに向かって突き出た先端部５ａを備えている。この先端部５ａよりも鋭角コーナ側に近い位置に、切り込み量の少ない切削条件下において生じる切り屑を処理するブレーカ部６がすくい面４の一部として設けられている。

図２乃至図４に示すように、ブレーカ部６は、鋭角コーナの二等分線Ｌを挟んで形成された第１ブレーカ突起６０および第２ブレーカ突起６１の２つの突起を備えている。そして、これらの２つの突起は、ともに主切刃３ｂによって切削された切屑処理用として用いられる。

この２つの突起のうち、第１ブレーカ突起６０は主切刃３ｂ側に、当該主切刃３ｂに沿って形成されている。この第１ブレーカ突起６０が、切り込み量が少なく切削速度の遅い切削加工時において生じる切り屑をカールさせることができる。

第２ブレーカ突起６１は、第１ブレーカ突起６０を基準に主切刃３ｂと反対側、即ち、主切刃３ｂに対して第１ブレーカ突起６０の背後に形成されている。この第２ブレーカ突起６１は、主切刃３ｂに直交する平面のうち、第１ブレーカ突起６０の一端と他端にそれぞれ交わる平面Ａ及び平面Ｂと交差する位置に形成されており、主切刃３ｂの延びる方向の幅が、第１ブレーカ突起よりも広くなっている。これにより、第２ブレーカ突起６１は、第１ブレーカ突起６０を乗り越えた切り屑の流れる方向が主切刃３ｂと略垂直な方向からずれた場合であっても、この切り屑をカールさせることができる。

第１ブレーカ突起６０と第２ブレーカ突起６１との間には、平面Ａ及びＢに挟まれた領域において、インサート本体２の下面７側に窪んだ凹面６２が形成されている。この凹面６２は、第１ブレーカ突起６０と繋がる下がり面６２ｃと、第２ブレーカ突起６１と繋がる立ち上がり面６２ｂと、これら立ち上がり面６２ｂ及び下がり面６２ｃとを繋ぐ底面６２ａとから形成されている。この凹面６２をブレーカ部６が備えるため、第１ブレーカ突起６０と第２ブレーカ突起６１とが連なる構成を備えるブレーカ部に比べ、本実施例のブレーカ部６は、第１ブレーカ突起を乗り越えた切り屑を滑らせる距離を長くすることができる。その結果、立ち上がり面６２ｂと、これに繋がる第２ブレーカ突起６１による切り屑処理性が向上する。

また、第１ブレーカ突起６０を乗り越えた切り屑は、第２ブレーカ突起６１よりもインサート本体２の下面７側に位置する凹面６２上に着地する。このため、第１ブレーカ突起６０と第２ブレーカ突起６２を平坦な面で繋いだブレーカ部に比べ、第１ブレーカ突起６０を乗り越えた切り屑の着地点から第２ブレーカ突起６１の最高点までの高さが大きくなっている。これにより、より速い速度で滑る切り屑にも、適切に対応することができる。

上記構成をブレーカ部６が備えることにより、本実施例の切削インサート１は、切り込み量の多い切削条件下だけでなく切り込み量の少ない切削条件下においても良好な切削性能を発揮することができる。

なお、図３に示すように、隆起部５の先端部５ａは、平面Ｂと交差しないことが好ましい。これにより、切り屑は、隆起部５の先端部５ａに阻まれることなく凹面６２上を滑ることができため、切り屑処理性を良好に保つことができる。

また、第２ブレーカ突起６１は、第１ブレーカ突起６０の最高点よりも高い部分を有している。具体的には、図３及び図４に示す第２ブレーカ突起６１の頂面６１ｂが、鋭角コーナ側で、第１ブレーカ突起６０の最高点よりも高くなるように形成されている。これにより、さらに速い速度で滑る切り屑にも、適切に対応することができる。なお、本明細書における「高さ」とは、インサート本体の下面を含む基準面からの高さをいう。

また、第２ブレーカ突起６１は、主切刃３ｂに向かう傾斜面６１ａを有しており、この傾斜面６１ａは、主切刃３ｂと略平行である。これにより、傾斜面６１ａは、第１ブレーカ突起６０を乗り越えた切り屑を、より効果的にカールさせることができる。主切刃３ｂにより切削された切り屑は、主切刃３ｂと略垂直な方向に流れていくためである。なお、本明細書において、「主切刃と略平行な傾斜面」とは、主切刃を通る平面で切った第２ブレーカ突起の断面において傾斜面を示す直線と、主切刃とのなす角度が、±３°の範囲内であるものをいう。

さらに、傾斜面６１ａは、インサート本体２の下面７からの高さが第１ブレーカ突起６０の最高点よりも高い部分を有している。具体的には、この傾斜面６１ａは、上述した頂面６１ｂの周縁と、立ち上がり面６２ａとを繋いでおり、頂面６１ｂのうち、第１ブレーカ突起６０の最高点よりも高い部分にも繋がっている。これにより、傾斜面６１ａは、第２ブレーカ突起６１の頂面６１ｂ付近まで到達した切り屑をも、効果的にカールさせることができる。

また、第１ブレーカ突起６０は、上面視において、主切刃３ｂの延びる方向の幅が、主切刃３ｂと直交する方向の幅よりも広くなっている。これにより、第１ブレーカ突起６０は、広範な切り込み量に対応して、切り屑を処理することができる。

さらにまた、第２ブレーカ突起６１は、上面視で主切刃３ｂの延びる方向の幅が、上面視で主切刃３ｂと直交する方向における幅よりも広く形成されている。このため、第２ブレーカ突起６１に繋がる立ち上がり面６２ｂは、第２ブレーカ突起６１が上面視で円形等となっている場合と比べて、上述した主切刃３ｂと直交する方向の幅が広くなっている。これにより、立ち上がり面６２ａは、第１ブレーカ突起６０を乗り越えた切り屑を、より効果的にカールさせることができる。

（切削工具）
次に、本発明に係る切削インサートの一実施例を工具ホルダに取り付けた切削工具について説明する。図５は、図１の切削インサートを取り付けた切削工具の上面図である。図６は、図５におけるＤ−Ｄ断面図であるとともに、（ａ）切り込み量が少なく切削速度の遅い場合の切り屑の処理状態、及び（ｂ）切り込み量が少なく切削速度の遅い場合の切り屑の処理状態を示す概略模式図である。

切削工具１０は、図５に示すように、工具ホルダ１１に切削インサート１が取り付けられて構成されている。工具ホルダ１１の先端部には、切削インサート１の下面を拘束する載置面と、切削インサート１の側面を拘束する拘束側面とを備えるインサートポケットが備えられている。このインサートポケットの載置面の中央には、ネジ孔が形成されている。切削インサート１は、下面がインサートポケットの載置面に配置されており、この状態で、切削インサート１の取り付け孔及びインサートポケットのネジ孔にネジ部材がねじ込まれ、工具ホルダ１１に取り付けられている。

このような切削工具１０を切り込み量の少ない切削条件下で切削加工に用いた際に形成される切り屑と切削インサート１との関係を図６に示す。

図６（ａ）に示すように、切り込み量が少なく切削速度の遅い場合に生じる切り屑１２ａは、すくい面４上を滑り第１ブレーカ突起６０に向かって流れていく。そして、この切り屑１２ａは、すくい面４と、このすくい面４に続く第１ブレーカ突起６０によりカールされる。

図６（ｂ）に示すように、切り込み量が少なく切削速度の速い場合に生じる切り屑１２ａは、第１ブレーカ突起６０を乗り越える。次に、この切り屑１２ａは、第２ブレーカ突起６１手前の立ち上がり面６２ａに着地し、その後立ち上がり面６２ａ上を滑って第２ブレーカ突起６１に向かって流れていく。そして、この切り屑１２ａは、立ち上がり面６２ａと、これに続く第２ブレーカ突起６１の傾斜面６１ａによりカールされる。

（切削方法）
次に、本発明に係る切削工具の一実施例を用いて被削材を切削する切削方法について図面を参照して説明する。

図７〜図９に、本発明に係る一実施例の切削工具１０を用いて被削材１２を切削する切削方法の工程図を示す。まず、工具ホルダ１１に切削インサート１を取り付ける。そして、図７に示すように、被削材１２を回転させるとともに、切削工具１０を被削材１２に近づける。なお、切削工具１０と被削材１２は、相対的に近づけば良く、例えば、被削材１２を切削工具１０に近づけても良い。

次いで、図８に示すように、切削インサート１の切刃を被削材１２に接触させて被削材１２を切削する。その後、図９に示すように被削材１２から切削工具１０を離間させる。なお、切削加工を継続する場合は、被削材１０を回転させた状態を維持して、被削材１２の異なる箇所に切削インサート１の切刃を接触させる工程を繰り返す。

上記切削方法によれば、切り込み量の少ない切削条件下において、広範な切削速度で好適に切削加工を施すことができる。この理由は、上述したように、本発明に係る切削インサート１が、切削速度の遅い切り屑を処理する第１ブレーカ突起と、切削速度の速い切り屑を処理する凹面及び第２ブレーカ突起を備えるためである。

以上、本発明の実施例を例示したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができる。例えば、本発明に係る他の実施例に係る切削インサートとして、コーナ切刃を挟んで２つの主切刃を備えたものがある。上面には、２つの主切刃に対応する位置に、第１ブレーカ突起及び第２ブレーカ突起が一対ずつ備えられている。第一実施例に係る切削インサートには勝手が付いているのに対し、他の実施例に係る切削インサートは、両勝手として使用可能であるため、汎用性に優れている。

本発明の一実施例に係る切削インサートの斜視図である。 図１に示す切削インサートの上面図である。 図１のＸ方向から視た切削インサートの先端部拡大側面図である。 図１に示す切削インサートのＣ部拡大図である。 図１の切削インサートを取り付けた切削工具の上面図である。 図５におけるＤ−Ｄ断面図であるとともに、（ａ）切り込み量が少なく切削速度の遅い場合の切り屑の処理状態、及び（ｂ）切り込み量が少なく切削速度の遅い場合の切り屑の処理状態を示す概略模式図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。 本発明に係る切削方法の工程図である。

符号の説明

１・・・切削インサート
２・・・インサート本体
３・・・切刃部
３ａ・・・コーナ切刃
３ｂ・・・主切刃
４・・・すくい面
５・・・隆起部
５ａ・・・先端部
５ｂ・・・接続面
５ｃ・・・ボス面
６・・・ブレーカ部
６０・・・第１ブレーカ突起
６１・・・第２ブレーカ突起
６１ａ・・・傾斜面
６１ｂ・・・頂面
６２・・・凹面
６２ａ・・・凹面の底
６２ｂ・・・立ち上がり面
６２ｃ・・・下がり面
７・・・下面
８・・・取り付け孔
１０・・・切削工具
１１・・・工具ホルダ
１２・・・被削材
１２ａ・・・切り屑

Claims (8)

1. 上面、下面および側面を有するとともに、上面視において少なくとも１つのコーナを有するインサート本体と、
   前記コーナの両側に位置する２つの辺の一方に沿って前記上面と前記側面との間に設けられる主切刃を有する切刃部と、
   を備えており、
   前記上面に、
   前記コーナに対して離間して配置された隆起部と、
   前記隆起部と前記コーナとの間の領域に配置された第１ブレーカ突起及び前記主切刃に対し前記第１ブレーカ突起の背後に配置された第２ブレーカ突起と、
   を有する切削インサート。
2. 前記第２ブレーカ突起は、前記下面からの高さが前記第１ブレーカ突起の最高点よりも高い部分を有す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. 前記第２ブレーカ突起は、前記主切刃に直交する平面のうち前記第１ブレーカ突起の一端と他端にそれぞれ交わる２つの平面と交差する部分を有し、
   前記凹面は、前記２つの平面に挟まれた領域に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記第２ブレーカ突起は、前記主切刃に向かう傾斜面を有し、該傾斜面は、前記主切刃と略平行であることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記傾斜面は、前記下面からの高さが前記第１ブレーカ突起の最高点よりも高い部分を有することを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
6. 前記第２ブレーカ突起は、上面視において、前記主切刃の延びる方向の幅が、前記主切刃と直交する方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の切削インサート。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の切削インサートを、工具ホルダに取り付けた切削工具。
8. 請求項７に記載の切削工具を用いて被削材を切削する切削方法であって、
   前記被削材に前記切削工具を相対的に近づける工程と、
   前記被削材を回転させ、前記コーナ切刃及び前記主切刃を前記被削材の表面に接触させて、前記被削材の表面を切削する工程と、
   前記被削材と前記切削工具とを相対的に遠ざける工程と、
   を備えることを特徴とする切削方法。

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