JP2011051039A - 切削インサートおよび切削工具ならびにそれらを用いた被削加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インサート取付座数が異なる種々のホルダに対応でき、かつ拘束力に優れた切削インサートを提供することを提供すること。
【解決手段】 本発明の切削インサートは、上面と下面との交差稜線部に形成される切刃と、上面から下面に向けて貫通する取付孔と、を備える切削インサートであって、前記取付孔の内壁は、断面視において、前記上面および前記下面の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って前記取付孔の内径が小さくなるように傾斜するテーパ部を有し、前記テーパ部と、前記取付孔の中心軸とのなす角が、２０°〜４０°であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、切削インサートおよび切削工具ならびにそれらを用いた被削加工物の製造方法に関する。

正面フライスなどの切削工具は、使用条件に応じて適正な数の切削インサートをホルダに装着して使用されている。ところで、切削インサートの数が多くなると、ホルダにおけるインサート取付座間のスペースが狭くなるため、切削インサートの取付穴に取付ねじを挿入しにくくなるという問題がある。そのため、多刃仕様の切削工具においては、例えば、特許文献１に開示されるように、取付ねじの挿入方向をインサート取付座に垂直な方向から外方に傾けることが必要となる。他方、切削インサートの数が少ない条件においては、切削インサートの拘束力が高くなる点から、切削インサートをインサート取付座に対して垂直に取付ける固定方法が採用されている。

このように、切削インサートの拘束力を考慮すると、インサート取付座の数が異なるホルダに応じて、取付穴の形状が異なる切削インサートを準備しなければならず煩雑であった。

特開２００２−１６０１１７号公報

本発明の目的は、インサート取付座数が異なる種々のホルダに対応でき、かつ拘束力に優れた切削インサートを提供することにある。

本発明の切削インサートは、上面と下面との交差稜線部に形成される切刃と、上面から下面に向けて貫通する取付孔と、を備える切削インサートであって、前記取付孔の内壁は、断面視において、前記上面および前記下面の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って前記取付孔の内径が小さくなるように傾斜するテーパ部を有し、前記テーパ部と、前記取付孔の中心軸とのなす角が、２０°〜４０°であることを特徴とする。

ある実施態様においては、前記取付孔の内壁は、断面視において、さらに前記取付孔の内径が略一定の内壁部と、前記テーパ部と前記内壁部との間に形成されるとともに曲線状の凸部と、を有することを特徴とする。

ある実施態様においては、前記凸部は、断面視において、前記上面または前記下面から、前記上面から前記下面までの距離の１／４以下の位置に配置されることを特徴とする。

本発明の切削工具は、上記切削インサートと、前記切削インサートが装着されるインサートポケットと、前記切削インサートの取付穴に挿通し、前記インサートポケットの着座面に取り付けるための取付ねじとを有するホルダと、を備える切削工具であって、前記取付ねじの頭部が、断面視において、前記切削インサートの前記テーパ部の少なくとも一部を覆うように、前記取付穴の開口部から突出して固定されることを特徴とする。

本発明の被削加工物の製造方法は、上記切削工具を回転させて被削材に近づける工程と、被削材の表面に前記切削工具の切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、を包含する。

本発明の切削インサートは、上面から下面に向けて貫通する取付孔を有し、この取付孔の内壁は、断面視において、前記上面および前記下面の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って前記取付孔の内径が小さくなるように特定の角度で傾斜するテーパ部を有している。そのため、取付ねじをインサート取付座に対して傾けて取り付けた場合においても、このテーパ部と、取付ねじの頭部とが当接され、切削インサートを安定に押圧することができ、切削インサートの拘束力の向上に寄与する。

本実施形態の切削インサートの全体斜視図である。 図１に示す切削インサートの（ａ）上面図、（ｂ）側面図、および（ｃ）（ｂ）の部分拡大図である。 図２（ａ）に示す切削インサートの（ａ）Ａ−Ａ線における断面図である。 本実施形態の切削インサートを用いた切削工具の側面図である。 図４に示す切削工具の部分拡大図である。 （ａ）図４に示す切削工具の断面図、（ｂ）図４に示す切削工具とは別の態様の切削工具の断面図である。 本発明の一実施形態による被削加工物の製造方法を説明する工程図である。

＜切削インサート＞
以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態である切削インサート１（以下、単にインサート１と略す）について説明する。

図１において、インサート１は、略多角形板状の本体部を備えている。この本体部の形状は、上面視において、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形などの当業者が通常インサートに使用する形状であればよく、特に制限されない。図１および図２においては、一主面に５つの長辺を有する略五角形の形状が用いられている。

上記本体部はまた、すくい面として機能する上面２と、着座面として機能する下面３と、上面２および下面３に連続し、逃げ面として機能する側面４とで構成され、上面２と側面４との交差稜線部にそれぞれ切刃５が形成されている。さらにすくい面に相当する上面２上には、上面２から下面３にむかって本体部を貫通する取付穴６が形成されている。

図１に示すインサート１は、具体的には、側面４が上面２および下面３に対して垂直に形成されている。すなわち上面および下面の両面をそれぞれすくい面として使用可能なネガティブ型のインサートである。したがって、インサート１は１０コーナー使いのインサートである。この場合、下面３と側面４との交差稜線部においても切刃５が形成されており、下面側の切刃５を用いる場合、下面３をすくい面、上面２を着座面として使用することが可能である。なお、本発明のインサートにおいては、側面４に逃げ角が付与された、いわゆるポジティブ型のインサートであってもよい。

上面２と側面４との交差稜線部に形成される切刃５は、主切刃５１と、さらい刃５２と、主切刃５１とさらい刃５２との間に配置される副切刃５３とを有する。さらに、本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、主切刃５１と副切刃５３との間に、第１のコーナ切刃が形成され、副切刃５３とさらい刃５２との間に、第２のコーナ切刃が形成されている。切刃５は、直線状であってもよく、曲線であってもよい。

主切刃５１は、切削作用において、切屑生成に主な役割を果たす刃である。切削抵抗の低減の観点から、主切刃を分断するような溝部を設けてもよい。

主切刃５１は、図２（ｂ）に示すように、側面視において、下面３に向かって凹状である。これによって、切削インサートの主切刃を容易に正のアキシャルレーキを有するようにホルダに装着することができる。例えば、ネガティブ型のインサートの場合、ホルダ先端部において、副切刃５２の逃げ面（側面４）と、被削材の仕上げ面とが干渉しないようにするために、切削工具ホルダの回転中心軸方向に対してインサート自体を負のアキシャルレーキを有するようにホルダに装着される。このような場合、主切刃も負のアキシャルレーキを有するため、切削抵抗が高くなるといった問題がある。本実施形態においては、主切刃５１が凹状であるため、図５に示すように、インサート自体を負のアキシャルレーキを有して装着した場合であっても、主切刃が正のアキシャルレーキを有し得る。なお、主切刃が曲線状の場合には、実質的に使用する主切刃部分の接線が正のアキシャルレーキを有すればよい。本実施形態においては、主切刃の両端を結ぶ直線が、下面３に対して傾斜するように形成されている。

主切刃５１の形状は凹状であればよく、特に制限されない。直線部のみを複数組み合わせて凹状としてもよいし、直線部（主切刃直線部という場合がある）と曲線部（主切刃曲線部という場合がある）とを組み合わせて形成してもよい。主切刃全体が曲線状に湾曲していることが、切屑がより安定にカールされる点で好ましい。特に主切刃５１の一方端５１ａから他方端５１ｂに向かうにしたがって曲率半径が大きくなる、すなわち曲率が小さくなるように形成する場合、切屑をより安定にカールさせることが可能である。主切刃５１は、曲線状、特に円弧状の主切刃曲線部を含むことが好ましい。なお、この場合、主切刃曲線部の曲率については、例えば、ＣＣＤカメラや画像測定器を用いて側面を観察することによって測定することができる。

主切刃５１は、主切刃曲線部を有する場合、インサート強度の観点から、直線部を組み合わせて形成することが好ましい。例えば、被削材に最初にあたる部分に直線部を用いることによって、切刃のカケなどを抑制することが可能である。例えば、対応する副切刃５２側の端部から直線部および曲部の順で形成する場合、直線部と曲部との長さの割合は１：９〜２：８程度であることが好ましい。なお、直線部は、側面視において下面３に平行であってもよく、下面３に対して傾斜していてもよい。

さらい刃５２は、被削材の仕上げ面粗度向上の目的で形成される。図２において、さらい刃５２は、上面視において直線状であり、側面視において副切刃５３に近づくにしたがって、下面３から離れるように傾斜している。

さらい刃５２の形状についても主切刃５１と同様に特に制限されない。

副切刃５３は、主切刃５１より外周切刃角の大きい切刃であり、例えば、主切刃５１の切削抵抗を低減する、主切刃の損傷を抑制するなどの主切刃５１による切削を補助する目的で配置される。本明細書において、「外周切刃角」とは、切削インサートをホルダに取付けた場合に、ホルダの回転中心軸に対する切刃の傾斜角をいう。

副切刃５３は、直線切刃であってもよいし、曲線切刃であってもよい。本実施形態においては、副切刃５３が主切刃５１に接続されている。ただし、側面視において、図２（ｃ）に示すように、副切刃５３の下面とのなす角θ５３は、主切刃５１の下面とのなす角θ５１より小さくなること好ましい。

取付穴６は、本体部の上面から下面に向けて貫通するように形成されている。この取付穴６は、インサート１をホルダに固定する目的で形成され、この取付穴６に取付ねじを挿入してホルダの取付座にねじ込むことによって固定される。

取付穴６は、略円筒形状の内壁を有しており、具体的には、図３に示すように、断面視において、上面２および下面３の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って取付穴６の内径が小さくなるように傾斜するテーパ部６１と、取付穴６の内径が一定となる内壁部６２と、テーパ部６１と内壁部６２との間に形成される曲線状の凸部６３とを有している。本実施形態においては、このテーパ部６１によって、取付ねじを、インサート取付座に対して傾けて取り付けた場合においても、このテーパ部と、取付ねじの頭部とが当接され、インサート１を安定に押圧することができる。そのため、インサート１が安定に拘束される。また、取付ねじをインサート取付座に対して垂直に取り付けた場合においても、例えば、図５（ｂ）に示すように、このテーパ部６１または凸部６３において、取付ねじの頭部と当接し、安定に拘束される。

テーパ部６１は、上述のように、テーパ部と、取付ねじの頭部とが安定に当接されるために、図３に示すように、テーパ部６１と取付穴６の中心軸Ｏとのなす角αが２０°〜４０°、好ましくは２５°〜３５°となるように設定される。このようにテーパ部の傾斜角を特定の角度にすることによって、インサート１を安定に拘束することができる。

テーパ部６１は、上面および下面の開口部の少なくとも一方に形成すればよい。例えば、逃げ角を有するポジティブ型のインサートの場合、上面の開口部に連続して形成すればよい。本実施形態のように、ネガティブ型のインサートの場合は、上面および下面の開口部の両方にそれぞれテーパ部を形成してもよい。このように下面側にもテーパ部を設けることによって、取付ねじの傾斜を大きくして取り付けることができる。

凸部６３は、インサート１が安定に拘束される観点から、上面２または下面３側に形成されていることが好ましい。例えば、上面２の開口部に形成されるテーパ部６１に連続する凸部６３は、上面２または下面３の開口部に近い位置に配置されることが好ましい。例えば、これらのいずれかの開口部から、上面２から下面３までの距離の１／４以下の位置に配置されることが好ましい。このように、凸部６３が開口部側に配置されることによって、インサート１がより安定に拘束される。

上面３上には、さらに主切刃５１に対応するブレーカ溝７が形成されている。具体的にはブレーカ溝７は、主切刃５１に沿って形成されている。ブレーカ溝７は、主切刃５１から生成される切屑をよりカールしやすくする目的で形成される。

本実施形態によれば、取付穴６において、断面視において、上面２および下面３の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って取付穴６の内径が小さくなるように傾斜するテーパ部６１が形成されているため、取付ねじを、インサート取付座に対して傾けて取り付けた場合においても、このテーパ部と、取付ねじの頭部とが当接され、インサート１を安定に押圧することができる。他方、取付ねじをインサート取付座に対して垂直に取り付けた場合においても、テーパ部６１または凸部６３によって、取付ねじの頭部が当接されるため、切削インサートを安定に拘束することができる。このように、インサート１は、取付ねじをインサート取付座に対して垂直に取付けた場合、および傾けて取付けた場合のいずれにおいても、安定に拘束させることができるため、ホルダのインサート取付座の配置数に関わらず、使用することができ、効率的である。

＜切削工具＞
図４は、本発明の第一の実施形態によるインサート１を装着してなる切削工具１１の全体斜視図である。ここで、ホルダ１０の外周先端部に複数の切りくずポケット１３が形成されており、切りくずポケット１３内の各々外周位置にインサート１が取り付けられる。具体的には、インサート１は、回転方向に上面（すくい面）２を向けて最外周に主切刃５１が位置するように配置され、取付ねじ１４を、インサート１の取付穴６に挿入し、インサート取付座１５に固定することによって装着される。切削工具１１は、ホルダ１０を回転させることによって主切刃５１により切削が行われる。

図５に示すように、ネガティブ型インサートであるインサート１は、側面視において、約６°の負のアキシャルレーキを有してホルダに装着されている。このような場合であっても、主切刃５１は、ホルダの回転中心軸に対して、正のアキシャルレーキを有している。

図６（ａ）は、図４に示す切削工具１１における切削インサートを取付けた部分の断面図を示す。図６（ａ）においては、取付ねじの頭部がテーパ部６１の少なくとも一部に当接され、取付ねじ１４の中心軸Ｐのインサート取付座に対する傾斜角βが、約１°〜１５°程度傾いている。この際、取付ねじ１４の頭部が、テーパ部６１を覆うように取り付けられることが好ましい。インサート１の取付穴の開口部に特定傾斜を有するテーパ部を設けることは、切削時において、このテーパ部に切屑の粉などが詰まってしまい、これに起因してインサートが欠損し得る。したがって、このような特定角度のテーパ部をインサートに設けることが困難であった。本実施形態においては、このようにテーパ部を覆うように取付ねじ１４を配置することによって、切屑の粉などがテーパ部に詰まることが抑制される。その結果、取付ねじをインサート取付座に垂直にあるいは傾けて取付けた場合においても安定に拘束されるインサートが提供される。

図６（ｂ）は、図４に示す切削工具１１とは別の態様の断面図を示す。図６（ｂ）においては、取付ねじ１４の頭部がテーパ部６１の少なくとも一部に当接され、インサート取付座１５に対して略垂直に固定されている。この場合においても、取付ねじ１４の頭部が、テーパ部６１を覆うように取り付けられている。

＜被削加工物の製造方法＞
本発明に係る被削加工物の製造方法は、上記切削工具（転削工具）を回転させて被削材に近づける工程と、被削材の表面に前記切削工具の切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、を包含する。具体的な工程を以下に説明する。

まず、ホルダ１０にインサート１を装着する。このとき、ホルダ１０の同一円周上に沿って、インサート１を、ホルダ１０の取付部に取り付ける。取り付け方法は、例えば、インサート１の上面２に形成される中央部の取付ねじ穴６に、ねじを挿入することによって行われる。

次いで、ホルダ１０にインサート１を取り付けた後、図７（ａ）に示すように、ホルダ１０の回転軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転させ、次いで、切削工具１１を矢印Ｂ方向に動かし、切刃を被削材１００に近づける。さらに、図７（ｂ）に示すように、インサート１の切刃を被削材１００の表面に接触させ、切削工具１１を矢印Ｃ方向に動かし、被削材の表面を切削する。例えば、切削工具１１は、被削材の表面を略平行に切削することが可能である。

その後、図７（ｃ）に示すように、切削工具１１を矢印Ｄ方向に動かし、被削材から切削工具１１を離間させる。切削加工を継続する場合には、切削工具１１を回転させた状態を保持して、被削材の異なる箇所に切削工具の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。

なお、使用している切刃が摩耗した際には、インサート１を貫通穴の中心軸に対して回転させ、未使用の切刃を用いればよい。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本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ことは言うまでもない。

１ 切削インサート
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 切刃
５１ 主切刃
５２ 副切刃
５３ コーナー切刃
６ 取付穴
６１ テーパ部
７ ブレーカ溝
１０ ホルダ
１１ 切削工具
１４ 取付ねじ
１５ インサート取付座

Claims (5)

1. 上面と下面との交差稜線部に形成される切刃と、上面から下面に向けて貫通する取付孔と、を備える切削インサートであって、
   前記取付孔の内壁は、断面視において、前記上面および前記下面の少なくとも一方の面に形成される開口部から、他方の面に向かうに従って前記取付孔の内径が小さくなるように傾斜するテーパ部を有し、
   前記テーパ部と、前記取付孔の中心軸とのなす角が、２０°〜４０°であることを特徴とする、切削インサート。
2. 前記取付孔の内壁は、断面視において、
   さらに前記取付孔の内径が略一定の内壁部と、
   前記テーパ部と前記内壁部との間に形成されるとともに曲線状の凸部と、
   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. 前記凸部は、断面視において、前記上面または前記下面から、前記上面から前記下面までの距離の１／４以下の位置に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 請求項１から３のいずれかの項に記載の切削インサートと、
   前記切削インサートが装着されるインサートポケットと、前記切削インサートの取付穴に挿通し、前記インサートポケットの着座面に取り付けるための取付ねじとを有するホルダと、を備える切削工具であって、
   前記取付ねじの頭部が、断面視において、前記切削インサートの前記テーパ部の少なくとも一部を覆うように、前記取付穴の開口部から突出して固定されることを特徴とする、切削工具。
5. 請求項４に記載の切削工具を回転させて被削材に近づける工程と、
   被削材の表面に前記切削工具の切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、
   前記被削材から前記切削工具を離間させる工程と、
   を包含する、被削加工物の製造方法。

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