JP2010184307A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】切屑の先端を逃げ面に係止させてその動きを拘束することで、被削材の種類や切り込み量あるいは送り速度等の加工条件が変わる場合でも好適に切屑処理が行える切削インサートを提供する。
【解決手段】平板状のインサート本体１の表裏面がすくい面２とされるとともに、インサート本体の周側面が逃げ面３とされ、すくい面の周縁部であってすくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃４が形成される切削インサートである。逃げ面には、凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類が互いの間に平坦部を形成することなく複数連続して形成されている。切刃により生成される切屑Ｗは、その先端が逃げ面の係止用凹部あるいは係止用凸部に係止することとなり、この先端のそれ以上の移動を拘束される。このため、螺旋状あるいは円弧状の切屑Ｗには強い曲げ力や剪断力が作用し、結果的に分断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インサート着脱式の旋削工具に取り付けられ、切り込み量の比較的大きい中切削から切り込み量の小さい仕上げ切削までの軽切削においても、切屑を確実に処理することが可能な切削インサートに関するものである。

このような中切削から仕上げ切削までの幅広い範囲にわたり切屑処理が可能となる、すくい面を利用した切削インサートとして、例えば下記の特許文献１には、すくい面に切刃に沿うブレーカ溝を形成するとともに、切刃のコーナ部にボス面の突起を延在させ、この突起の先端を平面視においてコーナ部を囲む凹状とし、この凹状を呈する突起の２つの頂部から切刃近くに張り出して最長となる起立角度１０°〜３０°の起立面を形成し、この起立面がコーナ部から離れるに従い切刃より遠くなるように形成したものが提案されている。
特許文献１に記載された切削インサートにおいては、上記起立面が突起の２つの頂部から切刃近くのすくい面に張り出しているため、上記突起の頂部までの突出高さと頂部から切刃までの間隔によっては、起立面の勾配が急になって上述のような起立角度に形成することが困難となり、切り込み量が比較的大きい中切削においては切屑との接触により起立面が早期に摩耗してインサート寿命が短縮してしまう不具合がある。その一方で、起立角度を上記範囲とするために突起の頂部までの突出高さ自体を小さくすると、切り込み量の小さい仕上げ切削において生成された切屑がこの突起を乗り越えて流出し、円滑な切屑処理を損なう不具合がある。

また、切削インサートにおける切屑処理の他の方法として、切屑の先端を切削インサートの側面に形成される逃げ面に押し当てて切屑先端の動きを拘束し、これにより切屑に剪断力や曲げ力を加えて分断処理するものが知られている。
なお、下記の特許文献２には、切屑処理ではなく放熱効果の向上を目的として、切削インサートの側面の逃げ面に、複数の凹部が互いに間隔をあけながら縦横に配列されたものが提案されている。

特開２００６−２７２５４８号公報 国際公開第２００４−０５０３１４号パンフレット

特許文献２に記載された切削インサートにあっては、側面の逃げ面に形成される凹部が互いに間隔をあけて配置されており、側面の表面積が広がった分良好な放熱効果が得られるものの、切屑処理を良好に行えないという課題があった。
すなわち、前記切削インサートにあっては、凹部が互いに間隔をかけて配置されており、それら凹部の間に平坦部分が形成されている。このため、切屑の先端が逃げ面の凹部底部に最初に当たるときには、切屑の先端を係止できるものの、切り込み量や送り速度等の加工条件が変わり、切屑の先端が平坦部分にあたる際には、この切屑の先端が平坦部分上をすべって移動してしまい、切屑の先端の動きを拘束することができない。この場合、切屑の分断が行えないばかりか、逆に、逃げ面が切屑排出のガイドとして機能し、切屑を安定した形で長く伸びるのを助長してしまう課題があった。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切屑の先端を逃げ面に係止させてその動きを拘束することで、被削材の種類や切り込み量あるいは送り速度等の加工条件が変わる場合でも好適に切屑処理が行える切削インサートを提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、平板状のインサート本体の表裏面のうち少なくとも一面がすくい面とされるとともに、該インサート本体の周側面が逃げ面とされ、前記すくい面の周縁部であって該すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に切刃が形成される切削インサートにおいて、前記逃げ面には、凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類のものが複数互いの間に隙間を形成することなく連続して形成されていることを特徴とする。すなわち、本発明では、逃げ面に形成される、凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類のものが連続して形成されていて、それらの間に逃げ面の加工前の表面部分である平坦部は形成されない。また、逃げ面に形成される凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類のものは、必ずしも、逃げ面全域にわたって形成される必要がなく、逃げ面のうちの切屑の先端が当たる可能性の高い部分にのみ形成されていてもよい。

このように構成された切削インサートにおいて、切り込み量が比較的大きい中切削の際に、切刃により生成される切屑はカールされながらすくい面上に延びる。中切削時の切屑は、それ自体が大きな厚みとなって比較的高い剛性をもつからカールする際に折れて分断される場合が多い。

一方、切り込み量が小さい仕上げ切削の場合には切刃で生成される切屑は、それ自体の厚みが薄く剛性が比較的低い。このため、カールしても折れにくくそのまま螺旋状を描くように延びる傾向にある。そして、切屑はカールされながら大きな円弧を描くように延びて、その先端が切削インサートの逃げ面に当たる。この場合、逃げ面には、凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類のものが複数互いの間に隙間を形成することなく連続して形成され、結果的に逃げ面は、凹凸状が連続して連なる形状になっている。このため、切屑の先端が逃げ面のいずれかの係止用凹部あるいは係止用凸部に係止することとなり、先端が係止された切屑は、それ以上先端側の移動を拘束される。この結果、螺旋状あるいは円弧状の切屑には強い曲げ力や剪断力が作用し、結果的に分断される。

本発明の切削インサートでは、前記逃げ面に凹部が連続して形成され、該凹部は前記インサート本体の厚さ方向及び該厚さ方向に直交する周方向に沿ってそれぞれ縦横に配列されているのが好ましい。
この場合、切屑の先端が逃げ面上を、前記インサート本体の厚さ方向及び該厚さ方向に直交する周方向にそれぞれ交差する方向へ移動する際に、逃げ面の表面に形成された係止用凹部の配列方向に対して交差するように移動することとなり、結果的に切屑の先端が、移動方向に互いにオーバーラップしながら幾重にも重なって配置されるいずれかの係止用凹部に係止されやすくなる。

本発明の切削インサートでは、前記逃げ面には凹部が連続して形成され、該凹部は前記インサート本体の厚さ方向及び該厚さ方向に直交する周方向に対して交差する方向に沿って縦横に配列されているのが好ましい。
この場合、切屑の先端が逃げ面上を、前記インサート本体の厚さ方向あるいは該厚さ方向に直交する周方向へ移動する際に、逃げ面の表面に形成された係止用凹部の配列方向に対して交差するように移動することとなり、結果的に切屑の先端が、移動方向に互いにオーバーラップしながら幾重にも重なって配置されるいずれかの係止用凹部に係止されやすくなる。

本発明の切削インサートでは、前記すくい面には切屑の先端を前記逃げ面に導く案内部が形成されているのが好ましい。
この場合、切刃によって生成された切屑は、案内部により案内されて、その先端が逃げ面に導かれる。そして、該切屑の先端が前記逃げ面の表面に形成された係止用凹溝または係止用凸部に係止され、結果的に，切屑は分断される。

インサート本体のすくい面に形成される凹部としては、４角錐や６角錐等の角錐状のものや４角錐台や６角錐台のような角錐台状のものが考えられる。
なお、円錐や円錐台状のものも考えられるが、それらの円錐状等の凹部が連続するとき、間に平坦部が形成されないように配列するには、円錐状等の凹部の根本部分を、４角や６角の多角形状にすることが必要となり、一つの凹部を見た場合には、断面多角形状と断面円形状とが混在することとなり製作は面倒になる。

以上説明したように、本発明によれば、切り込み量が比較的大きい中切削における切屑の先端を係止できるのは勿論、切り込み量が比較的小さい仕上げ切削の際にも切屑の先端を係止してその動きを拘束し、切屑を好適に分断することができる。

図１は本発明の実施形態の切削インサートの斜視図である。 図２は同実施形態の切削インサートの平面図である。 図３は同実施形態の切削インサートの正面図である。 図４は同実施形態の切削インサートの一部の拡大斜視図である。 図５は本発明の他の実施形態の切削インサートの斜視図である。 図６は本発明の他の実施形態の切削インサートの斜視図である。 図７は本発明のさらに他の実施形態の切削インサートの斜視図である。

図１ないし図４は本発明の実施形態を示すものであって、図１は本発明の実施形態の切削インサートの斜視図、図２は同実施形態の切削インサートの平面図、図３は同実施形態の切削インサートの正面図、図４は同実施形態の切削インサートの一部の拡大斜視図である。
本実施形態において、インサート本体１は超硬合金等の硬質材料により多角形平板状に形成されて、特に菱形平板状とされており、その上下一対の菱形面にすくい面２が形成されるとともに、このすくい面２の周囲に配置される逃げ面３がインサート本体１の厚さ方向（図１における上下方向）に平行に延びるネガティブタイプのインサートとされている。なお、このインサート本体１は、上記一対の菱形面が表裏反転対称とされるとともに、この菱形面の中心線に対しても１８０°回転対称に形成され、さらに該菱形の鋭角角部同士および鈍角角部同士をそれぞれ結ぶ厚さ方向に平行な平面にも対称に形成されている。

そして、これらすくい面２と逃げ面３との交差稜線部となるすくい面２の周縁には切刃４が形成され、この切刃４はすくい面２がなす菱形の鋭角角部にコーナ部４Ａを有している。コーナ部４Ａは、本実施形態では上記厚さ方向に見た平面視において凸円弧状をなして、前記厚さ方向に所定高さをもって延びて形成されている。また、切刃４は、このコーナ部４Ａの両端に、上記平面視に該コーナ部４Ａの接線として延びる一対の傾斜部４Ｂと、これらの傾斜部４Ｂの上記コーナ部４Ａとは反対側に、上記平面視において傾斜部４Ｂに一直線上に連なるとともに上記厚さ方向には垂直に上記菱形の鈍角角部に向けて延びる直線部４Ｃとを備えている。

図4にも示すように、前記コーナ部４Ａを含めた切刃４の内側のすくい面２上には、切刃４と間隔をあけて、上記厚さ方向に該すくい面２に対して突出する突起部５が形成されている。この突起部５は、上記厚さ方向に垂直な平坦面とされて切刃４及び後述する凸部７よりも該厚さ方向に突出する突出高さの高い頂部５Ａと、この頂部５Ａに向けてすくい面２の内側に向かうに従い厚さ方向に漸次隆起するように傾斜した壁面５Ｂとを備えており、上記頂部５Ａには、すくい面２の中央においてインサート本体１を厚さ方向に貫通するように形成された取付孔６が開口している。

すくい面２は、上記コーナ部４Ａの内側では、切刃４側の部分が、切刃４に直交する断面において内側に向かうに従い漸次後退するポジすくい面２Ａとされている。また、切刃４の上記直線部４Ｃに連なる部分のすくい面２には、該切刃４から内側に向けて順に、逃げ面３と鈍角に交差する極幅狭のネガランド部と、これよりは幅広で上記厚さ方向に垂直に延びる幅狭のフラットランド部とを介して、やはり上記コーナ部４Ａ内側における切刃４側のポジすくい面部と等しいすくい角の前記ポジすくい面２Ａと、さらにその内側に該直線部４Ｃ内側の突起部５の壁面５Ｂに滑らかに接するフラットすくい面２Ｂが形成されている。

上記コーナ部４Ａの周辺において、突起部５の壁面５Ｂからすくい面２にかけては、すくい面がなす菱形の鋭角角部の二等分線Ｌを挟んで両側に一対の凸部７が切刃４側に延出するように形成されている。これらの凸部７は、切刃４のコーナ部４Ａ側を向き、突起部５の壁面５Ｂから切刃４側に向かうに従い互いに離間してコーナ部４Ａのそれぞれ両端部側に延びる第１壁面７Ａと、この第１壁面７Ａに交差稜線Ｍにおいて交差して互いに反対向きにそれぞれ切刃４の上記傾斜部４Ｂ側を向く第２壁面７Ｂとから構成されていて、上記交差稜線Ｍ部分には丸めつけをした面取りが施されている。

ここで、前記突起部５及び凸部７は、切り込み量が小さい仕上げ切削時あるいは切り込み量が大きい中切削時においても、切屑Ｗをカールさせながらその先端を前記逃げ面３に導く案内部１０を構成している。

一方、前記逃げ面３には、複数の凹部１１が切削インサートの厚さ方向または周方向に対して適宜角度（この実施形態では４５度）をもって斜めに交差するように、かつ互いに縦横に配列された状態で形成されている。凹部１１は、この実施形態では２種類形成されている。すなわち、逃げ面のコーナ部には、正方形の頂点を結ぶ稜線に沿って所定角度折り曲げることに得られる一対の３角形の傾斜面を有する係止用凹部１１Ａが形成され、コーナ部どうしをつなぐ大略フラット部分には、正４角錐状の係止用凹部１１Ｂが形成されている。これら係止用凹部１１Ａ、１１Ｂは、それぞれ互いの間に隙間を形成することなく、互いに密着した状態で連続して形成されている。したがって、これら係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの間には、逃げ面の加工前の表面部分である平坦部が形成されない。

係止用凹部１１Ａ、１１Ｂは、切屑Ｗの先端を係止可能な大きさとなるように、その大きさが設定されている。例えば、係止用凹部１１Ｂの場合、その縦寸法Ｌａ及び横寸法Ｌｂは、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍに、また、深さＤは０．０２ｍｍ〜３．０ｍｍに設定されている。

なお、逃げ面３に凹部１１を形成する方法としては、例えば、当該切削インサートを形成する型の内面に予め凸部を形成しておき、切削インサートをプレス成形するまたは射出成形する際に、インサート本体１の側面に凹凸を転写する方法が考えられる。勿論、このような型の内面を用いた凹凸の転写方法に限られることなく、切削や研削等の機械加工によって凹部１１形成しても良く、放電加工や成膜技術を利用することも考えられる。

次に、上記構成の切削インサートの作用について説明する。
切刃４のコーナ部４Ａからその一端に連なる上記傾斜部４Ｂまで使用するような切り込み量が比較的大きい中切削の場合、切削により生成され切屑Ｗは、これらコーナ部４Ａおよび傾斜部４Ｂからすくい面２の内側に流出して、まず凸部７の上記第２壁面７Ｂに接触する。そして切屑Ｗは、この凸部７の第２壁面７Ｂに摺接して案内されながら、突起部５の壁面５Ｂに衝突し、この壁面５Ｂから抵抗を受けてカールさせられて分断される。

このとき、切屑Ｗの中には、カールされながらも分断されずそのまま延びる場合があるが、この場合、切屑Ｗは、案内部を構成する壁面５Ｂから抵抗を受けてカールさせられて、図１に示すように、大きな円弧を描くように延びて、その先端が切削インサートの逃げ面３に接触する。ここで、逃げ面３には予め係止用凹部１１Ａ、１１Ｂが形成されており、切屑Ｗの先端は、これら係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの中央部分近傍あるいは係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの境界部分近傍に接触する。
切屑Ｗの先端が、係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの中央部分近傍に接触するときには、係止用凹部１１Ａ、１１Ｂを形成する傾斜面に沿って案内されながら該係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの奥方の底部に至り、そこで係止される。

一方、切屑Ｗの先端が、これら係止用凹部１１Ａ、１１Ｂの境界部分近傍に接触する場合には、切屑Ｗの先端は、直ちに、係止用凹部１１Ａ、１１Ｂに係止されることはなく、そのまま境界部分に沿って滑りながら所定方向例えば図１にＸで示すように厚さ方向へ移動することがある。このとき、この実施形態では、係止用凹部１１Ａ、１１Ｂが厚さ方向に対して例えば４５度の角度をもって斜めに交差するように配置されており、したがって、これら係止用凹部１１Ａ、１１Ｂは、厚さ方向に対して互いにオーバーラップしながら配置されていることになる。このため、切屑Ｗの先端が最初の係止用凹部１１Ａ、１１Ｂに係止されない場合でも、移動方向下流側に向かうに従い、移動方向に互いにオーバーラップしながら幾重にも重なって配置される何れかの係止用凹部１１Ａ、１１Ｂに係止される。

切屑Ｗの先端が係止用凹部１１Ａ、１１Ｂに係止されると、先端が係止された切屑Ｗは、先端側のそれ以上の移動を拘束される。この結果、螺旋状あるいは円弧状の切屑Ｗには強い曲げ力や剪断力が作用することとなり、結果的に分断される。

他方、切り込み量の小さい仕上げ切削の場合には、切刃４のコーナ部４Ａで生成される切屑Ｗは、このコーナ部４Ａの内側のすくい面２を擦過して一対の凸部７の両第１壁面７Ａ間に流出して、上記二等分線Ｌに沿ってそのまま、あるいはこの第１壁面７Ａに摺接して案内されるようにして、突起部５のコーナ部４Ａを臨む壁面５Ｂの凸曲面に衝突させられ、この壁面５Ｂから抵抗を受けてカールさせられる。このとき、壁面５Ｂの凸曲面に稜線に沿ってエッジ部を形成し、切屑Ｗをエッジ部に当てることによって、左右いずれかに振らせながらカールさせてもよい。

このようにカールされた切屑Ｗは、それ自体の厚みが薄く剛性が比較的低いため、カールしても折れにくくそのまま螺旋状を描くように延びる傾向が強い。この場合にも、切屑Ｗはカールされながら大きな円弧を描くように延びて、その先端が切削インサートの逃げ面３に接触する。そして、切屑Ｗは、前記中切削の場合の切屑Ｗと同様に、その先端が逃げ面３に予め形成された係止用凹部１１Ａ、１１Ｂに係止され、先端側のそれ以上の移動を拘束されることとなり、強い曲げ力や剪断力を受けて、結果的に分断される。

以上説明したように、この実施形態の切削インサートによれば、切り込み量が比較的大きい中切削における切屑Ｗを分断できるのは勿論、切り込み量が比較的小さい仕上げ切削においても切屑Ｗの先端を逃げ面に係止させてその動きを拘束し、切屑Ｗを好適に分断することができる。

また、この実施形態の切削インサートによれば、逃げ面３に複数の凹部１１を形成しているので、その分表面積を増すことができ、この結果、良好な放熱性が得られる。
加えて、作業者が切削インサートを指でつかむ際に、通常、切削インサートの側面である逃げ面３を把持するのが通例であるが、この逃げ面３に予め複数の凹部１１を形成しているため、この凹部１１が滑り止めとして機能する。このため、作業者が切削インサートを指でつかんでホルダに固定する際に、その作業性が向上する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前記した実施形態では、平板状の切削インサートの逃げ面３の大略平坦部分に、正四角錐状の係止用凹部１１Ｂを複数形成したものを例に挙げて本発明を説明したが、これに限られることなく、凹部としては、図５に示すように、平面視菱形の四角錐状の凹部２０であっても、また、図６に示すように平面視正六角形の六角錐状の凹部３０であっても、さらに図７に示すように、角錐台状の凹部４０であってもよい。これら図５〜図７において、切削インサートの上面の細かな形状については省略してある。
なお、逃げ面３に形成する凹部や凸部は、図５〜図７に示すように、切刃４を支持するためある程度の強度が供給されるコーナ部を避けて、コーナ部どうしをつなぐフラット部分にのみ設けても良い。

また、前記実施形態では、平面視菱形の平板状の切削インサートを例に挙げて本発明を説明したが、本発明が適用される切削インサートの形状としては、平面視菱形の平板状のものの他に、平面視三角形、正方形、長方形、あるいは五角形等の平面視多角形の平板状のものであってもよく、このように平面視多角形の平板状の切削インサートの場合、角部は必ずしも鋭角あるいは鈍角に尖っている必要はなく、アールをつけたものであっても良い。さらに、本発明が適用される切削インサートの形状としては、平面視円形や楕円形の平板状のものであってもよい。

また、前記実施形態では、逃げ面に複数の凹部１１を形成したが、これに限られることなく、凹部の他に、凸部でも良く、さらに凹部と凸部が互いに対をなすよう隣接して形成される凹凸部とされて一ユニットを構成し、これらユニットをなす凹凸部が複数形成されたものであっても良い。
これら凸部あるいは凹凸部の形状は、前述した凹部と同様に、平面視菱形の四角錐状であっても、また、平面視正六角形の六角錐状であっても、角錐台状であってもよい。

また、前記実施形態では、平板状のインサート本体の表裏面それぞれに切刃４とすくい面２を形成しているが、これに限られることなく、表裏面のうち何れか一方にのみ切刃４とすくい面２を形成したものにも本発明は適用可能である。

さらに、前記実施形態では、逃げ面３に、複数の凹部１１を切削インサートの厚さ方向または周方向に対して適宜角度をもって斜めに交差するように、かつ互いに縦横に配列させた状態で形成しているが、これに限られることなく、複数の凹部あるいは凸部または凹凸部を、インサート本体１の厚さ方向及び厚さ方向に直交する周方向に沿ってそれぞれ縦横に配列させた状態で形成してもよい。

１ インサート本体、２ すくい面、３ 逃げ面、４ 切刃、４Ａ コーナ部、４Ｂ
傾斜部、４Ｃ 直線部、５ 突起部、５Ａ 頂部、５Ｂ 壁面、７ 凸部、１０ 案内部、１１ 凹部、１１Ａ、１１Ｂ 係止用凹部、Ｗ 切屑。

Claims (6)

1. 平板状のインサート本体の表裏面のうち少なくとも一面がすくい面とされるとともに、該インサート本体の周側面が逃げ面とされ、前記すくい面の周縁部であって該すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に切刃が形成される切削インサートにおいて、
   前記逃げ面には、凹凸部、凸部、または凹部のうち少なくとも一種類のものが複数互いの間に隙間を形成することなく連続して形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記逃げ面には複数の凹部が連続して形成され、該凹部は前記インサート本体の厚さ方向及び該厚さ方向に直交する周方向に沿ってそれぞれ縦横に配列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. 前記逃げ面には複数の凹部が連続して形成され、該凹部は前記インサート本体の厚さ方向及び該厚さ方向に直交する周方向に対して交差する方向に沿って縦横に配列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. 前記すくい面には切屑の先端を前記逃げ面に導く案内部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削インサート。
5. 前記凹部は角錐状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削インサート。
6. 前記凹部は角錐台状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記記載の切削インサート。

Images