JP2013078827A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】切屑の擦過による未使用切れ刃の損傷を防止して、高精度な切削加工を安定して行うことができ、工具寿命を延長できる切削インサートを提供すること。
【解決手段】多角形板状をなすインサート本体２と、多角形面状のすくい面３と、すくい面３に交差する逃げ面５と、すくい面３と逃げ面５との交差稜線をなす切れ刃６と、を備えた切削インサート１であって、すくい面３の外周をなす各辺には切れ刃６がそれぞれ形成され、切れ刃６は、辺の中央部に配置される主切れ刃８と、該辺の一端部に配置されるとともに、すくい面３に対向する向きから見て、主切れ刃８の延在する方向に対して交差するように延びるさらい刃９と、を有し、すくい面３の外周方向に隣り合う切れ刃６Ａ、６Ｂ同士のうち、一の切れ刃６Ａにおける主切れ刃８と、他の切れ刃６Ｂにおけるさらい刃９との間には、この主切れ刃８より厚さ方向に窪むように凹部１２が形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、フライス加工に用いられる切削インサートに関するものである。

従来、金属材料等からなる被削材にフライス加工を施す刃先交換式切削工具が知られている。刃先交換式切削工具は、円盤状の鋼材等からなり、その先端外周部に凹状のインサート取付座が複数形成された工具本体と、超硬合金等の硬質材料からなり、前記インサート取付座に着脱可能に装着される複数の切削インサートと、を備えている。

また、切削インサートとしては、例えば下記特許文献１に示されるような、多角形板状をなすインサート本体と、前記インサート本体の厚さ方向を向く多角形面状のすくい面と、前記インサート本体の周壁に形成され、前記すくい面に交差する逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線をなす切れ刃と、を備えたものが知られている。
この切削インサートにおいて、すくい面の外周をなす各辺には、前記切れ刃がそれぞれ形成され、前記切れ刃は、辺の中央部に配置される主切れ刃と、該辺の一端部に配置されるとともに、前記すくい面に対向する向きから見て、前記主切れ刃の延在する方向に対して交差するように延びるさらい刃（副切れ刃）と、を有している。

国際公開第２０１０／１３７６６３号

しかしながら、前記従来の切削インサートでは、下記の課題があった。
すなわち、従来の切削インサートでは、すくい面の外周方向に隣り合う切れ刃同士のうち、一の切れ刃が切削して生じた切屑は、該一の切れ刃の主切れ刃に沿うように隣り合う他の切れ刃へ向けて流れていき、すくい面の外周縁部などに接触しつつ他の切れ刃のさらい刃へ乗り上げて、該さらい刃を擦過し傷めてしまうことがあった。つまり、切削に供されていない切れ刃に対して切屑が擦過することで、未使用切れ刃が損傷するおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切屑の擦過による未使用切れ刃の損傷を防止して、高精度な切削加工を安定して行うことができ、工具寿命を延長できる切削インサートを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、多角形板状をなすインサート本体と、前記インサート本体の厚さ方向を向く多角形面状のすくい面と、前記インサート本体の周壁に形成され、前記すくい面に交差する逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線をなす切れ刃と、を備えた切削インサートであって、前記すくい面の外周をなす各辺には、前記切れ刃がそれぞれ形成され、前記切れ刃は、辺の中央部に配置される主切れ刃と、該辺の一端部に配置されるとともに、前記すくい面に対向する向きから見て、前記主切れ刃の延在する方向に対して交差するように延びるさらい刃と、を有し、前記すくい面の外周方向に隣り合う前記切れ刃同士のうち、一の切れ刃における前記主切れ刃と、他の切れ刃における前記さらい刃との間には、この主切れ刃より前記厚さ方向に窪むように凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明の切削インサートによれば、すくい面の外周方向に隣り合う切れ刃同士のうち、一の切れ刃における主切れ刃と、他の切れ刃におけるさらい刃との間に、該一の切れ刃の主切れ刃よりインサート本体の厚さ方向に窪むように凹部が形成されているので、下記の優れた効果を奏する。すなわち、一の切れ刃が被削材の切削に供される際、該一の切れ刃が切削して生じた切屑は、その主切れ刃の延在方向に沿うように他の切れ刃へ向けて流れていくが、該一の切れ刃の主切れ刃と他の切れ刃のさらい刃との間に凹部が形成されていることによって、切屑は該凹部を通って排出されるようになっている。

具体的に、従来の切削インサートでは、一の切れ刃が切削して生じた切屑は、該一の切れ刃の主切れ刃に沿うように隣り合う他の切れ刃へ向けて流れていき、すくい面の外周縁部などに接触しつつ他の切れ刃のさらい刃へ乗り上げるなどして、該さらい刃を擦過し傷めてしまうことがあった。一方、本発明の切削インサートによれば、一の切れ刃が切削して生じた切屑は、凹部を通って他の切れ刃に接触することなく排出される。これにより、切屑の擦過による未使用切れ刃の損傷が防止されて、高精度な切削加工を安定して行うことができ、工具寿命が延長する。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記凹部は、前記一の切れ刃の主切れ刃の延長線より前記インサート本体の厚さ方向の内側に後退するように形成されていることとしてもよい。

この場合、凹部が主切れ刃より確実に窪まされることになり、前述の効果がより得やすくなる。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記凹部は、前記インサート本体の周壁の前記逃げ面より窪んで形成されていることとしてもよい。

この場合、凹部を通って排出される切屑が、インサート本体の周壁に対して接触するようなことも防止されて、切屑排出性がより高められる。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記すくい面には、前記切れ刃に沿うようにブレーカ溝が形成されており、前記凹部は、前記ブレーカ溝に連なるように形成されて、前記インサート本体の周壁に開口していることとしてもよい。

この場合、切れ刃に切削されて生じた切屑が、ブレーカ溝によりカールされつつ、該ブレーカ溝から凹部へ向けてスムースに流れて、該凹部におけるインサート本体の周壁に開口する部分から排出されやすくなり、切屑排出性がさらに高められる。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記すくい面は、前記インサート本体の厚さ方向を向く表裏面に一対形成されていることとしてもよい。

この場合、すくい面がインサート本体の表裏面に一対形成されており、これらすくい面の各辺に対応するように切れ刃がそれぞれ配置されるので、例えば、このインサート本体が四角形板状である場合には、計８つの切れ刃を有することになる。従って、切削インサートの単位数量あたりの使用可能な切れ刃数が十分に確保され、工具寿命がさらに延長する。

本発明の切削インサートによれば、切屑の擦過による未使用切れ刃の損傷を防止して、高精度な切削加工を安定して行うことができ、工具寿命を延長できる。

本発明の一実施形態に係る切削インサートを装着した刃先交換式切削工具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る切削インサートを装着した刃先交換式切削工具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る切削インサートを装着した刃先交換式切削工具を示す下面図である。 本発明の一実施形態に係る切削インサートを装着した刃先交換式切削工具を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る切削インサートを装着した刃先交換式切削工具の部分側断面図である。 図４のＡ部を拡大して示す図である。 図１のＢ部を拡大して示す図である。 図２のＣ部を拡大して示す図である。 図７の切削インサートが切削して生じる切屑を示す図である。 図８の切削インサートが切削して生じる切屑を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る切削インサート１及びこれを用いた刃先交換式切削工具２０について、図面を参照して説明する。
本実施形態の切削インサート１及び刃先交換式切削工具２０は、金属材料等からなる被削材にフライス加工を施すものである。

図１〜図５に示されるように、刃先交換式切削工具２０は、円盤状の鋼材等からなり、その先端外周部に凹状のインサート取付座２２が複数形成された工具本体２１と、超硬合金等の硬質材料からなり、インサート取付座２２に着脱可能に装着される複数の切削インサート１と、を備えている。

工具本体２１は、軸線Ｏを中心とした円盤状をなしている。工具本体２１には、軸線Ｏに沿って延びる工具取付孔２３が該工具本体２１を貫通して形成されている。また、工具本体２１において軸線Ｏ方向に沿う基端側（図２における左上方向）を向く端面２４には、工具取付孔２３の開口縁部から径方向外方に向かって延びる一対のキー溝２５、２５が形成されている。工具本体２１は、これらキー溝２５、２５を工作機械（不図示）の主軸先端部に設けられたキーに嵌合させた状態で、工具取付孔２３に挿通されるボルト部材によって該主軸先端部に取り付けられ、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させられて、被削材の切削加工に供される。

また、工具本体２１における軸線Ｏ方向に沿う先端側（図１における右下方向）の端部には、該工具本体２１の外面が切り欠かれて先端側及び径方向外方に向けて開口するチップポケット２６が周方向に間隔を開けて複数形成されている。また、チップポケット２６において工具回転方向Ｔの後方側の端部に配置されるとともに工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面には、切削インサート１の形状に対応するように切り欠かれたインサート取付座２２が形成されている。本実施形態では、インサート取付座２２は、四角形板状をなす切削インサート１の形状に対応して、四角形穴状に形成されている。

インサート取付座２２において、工具回転方向Ｔの前方側を向く底面には、雌ねじ孔が穿設されており、切削インサート１の後述する取付孔７にクランプネジ２７を挿入し前記雌ねじ孔にねじ込むことで、切削インサート１がインサート取付座２２に装着される。また、クランプネジ２７を取り外すことで、切削インサート１はインサート取付座２２から取り外し可能である。このように、切削インサート１は工具本体２１の先端外周部のインサート取付座２２に着脱可能とされている。

また、図５〜図８に示されるように、切削インサート１は、多角形板状をなすインサート本体２と、インサート本体２の厚さ方向を向く多角形面状のすくい面３と、インサート本体２の周壁４に形成され、すくい面３に交差する逃げ面５と、すくい面３と逃げ面５との交差稜線をなす切れ刃６と、を備えている。

具体的に、本実施形態のインサート本体２は、四角形板状をなしており、すくい面３は、四角形面状に形成されている。インサート本体２には、該インサート本体２を厚さ方向に貫通してすくい面３に開口する取付孔７が形成されている。この切削インサート１は、取付孔７の中心軸を中心とした回転対称形となっている。具体的に、切削インサート１は、取付孔７の中心軸について４回対称（９０°対称）に形成されている。

また、本実施形態の切削インサート１は、インサート本体２の厚さ方向を向く表裏面にすくい面３が一対形成されている。この切削インサート１は、表裏回転対称に形成されており、逃げ面５がネガ逃げ面とされた所謂ネガティブインサートである。切削インサート１を工具本体２１のインサート取付座２２に装着した状態で、一対のすくい面３のうち、一方のすくい面３は工具回転方向Ｔの前方側を向いて配置され、他のすくい面３は工具回転方向Ｔの後方側を向いて配置されるとともに該インサート取付座２２の底面に当接する着座面とされる。

図５において、すくい面３の外周をなす各辺には、切れ刃６がそれぞれ形成されている。本実施形態では、すくい面３が四角形面に形成されていることに対応して、切れ刃６がすくい面３の外周方向に沿って４つ配置されている。尚、ここで言うすくい面３の外周方向とは、取付孔７の中心軸回りに周回する方向である。

また、切れ刃６は、すくい面３の辺の中央部に配置される主切れ刃８と、該辺の一端部に配置されるとともに、この切削インサート１をすくい面３に対向する向きから見て（つまりすくい面３を正面に見て）、主切れ刃８の延在する方向に対して交差するように延びるさらい刃（副切れ刃）９と、主切れ刃８及びさらい刃９を滑らかに繋ぐコーナー刃１０と、を有している。

図６において、主切れ刃８は、すくい面３の辺の一端部から他端部へ向かうに従い（図６では下方から上方へ向かうに従い）漸次インサート本体２の厚さ方向の内側へ向かうように傾斜して形成されている。

図５において、さらい刃９は、すくい面３の角部に位置しており、インサート本体２の厚さ方向に垂直な方向に延びるように形成されている。また、さらい刃９の刃長は、主切れ刃８の刃長より短くなっている。尚、さらい刃９の刃長は、主切れ刃８の刃長より長くてもよく、或いは同一であってもよい。
コーナー刃１０は、すくい面３に対向する向きから見て、凸曲線状に形成されている。

図７において、すくい面３には、切れ刃６に沿うようにブレーカ溝１１が形成されている。すなわち、ブレーカ溝１１は、すくい面３の外周縁部において切れ刃６に略平行に延びている。ブレーカ溝１１は、その断面がすくい面３の外周縁部（つまり切れ刃６部分）からすくい面３の中央側に向かうに従い漸次インサート本体２の厚さ方向の内側に向かって直線状に延びた後、さらにすくい面３の中央側に向かうに従い漸次厚さ方向の外側に向かって方向を変えるように、凹曲線状に延びている。

ブレーカ溝１１の幅（すくい面３の外周縁部から中央側へ向かう方向の長さ）は、切れ刃６のさらい刃９に対応する部位で狭く、主切れ刃８に対応する部位で広くなっている。また、ブレーカ溝１１の深さ（インサート本体２の厚さ方向に沿う深さ）は、さらい刃９に対応する部位で小さく、主切れ刃８に対応する部位で大きくなっている。

図７において、逃げ面５は、主切れ刃８に連なる主逃げ面１３と、さらい刃９に連なる副逃げ面１４と、コーナー刃１０に連なるコーナー逃げ面１５と、を有している。主逃げ面１３におけるインサート本体２の厚さ方向の両端部には、主切れ刃８がそれぞれ配置されている。副逃げ面１４におけるインサート本体２の厚さ方向の両端部には、さらい刃９がそれぞれ配置されている。主逃げ面１３及び副逃げ面１４は、インサート本体２の周壁４において厚さ方向の全長に亘り形成されている。一方、コーナー逃げ面１５は、インサート本体２の周壁４において厚さ方向の全長に亘って形成されてはおらず、厚さ方向に沿う片側略半分の領域に形成されている。

そして、図６〜図８において、すくい面３の外周方向に隣り合う切れ刃６（６Ａ、６Ｂ）同士のうち、一の切れ刃６Ａにおける主切れ刃８と、他の切れ刃６Ｂにおけるさらい刃９との間には、切れ刃６Ａの主切れ刃８よりインサート本体２の厚さ方向に窪むように凹部１２が形成されている。具体的に、凹部１２は、一の切れ刃６Ａの主切れ刃８（該凹部１２が隣接する主切れ刃８）の延長線８Ｌよりインサート本体２の厚さ方向の内側に後退するように形成されている。

また、凹部１２は、ブレーカ溝１１に連なるように形成されて、インサート本体２の周壁４に開口している。具体的に、図７において、凹部１２は、ブレーカ溝１１に連続するように溝状に延びており、該ブレーカ溝１１の延在する方向に垂直な断面が凹曲線状をなしている。また、凹部１２は、すくい面３の中央から外側へ向かうに従い漸次インサート本体２の厚さ方向の内側へ向かって傾斜するように形成されている。

凹部１２は、すくい面３の外周縁部のうち、切れ刃６Ａの主切れ刃８における他端側の端部（該主切れ刃８において切れ刃６Ａのさらい刃９とは反対側に位置する端部）と、切れ刃６Ｂのさらい刃９における一端側の端部（該さらい刃９において切れ刃６Ａ側に位置する端部）との間に位置する部位を切り欠くように形成されている。凹部１２において、すくい面３の外周縁部に対応する稜線部分１２Ａは、インサート本体２の厚さ方向の内側に窪むように凹曲線状をなしており、切れ刃６Ａの主切れ刃８の他端側の端部と切れ刃６Ｂのさらい刃９の一端側の端部とを繋いでいる。

また、凹部１２は、インサート本体２の周壁４の逃げ面５より窪んで形成されている。すなわち、インサート本体２の周壁４において、凹部１２に対応する部位は、逃げ面５よりインサート本体２のすくい面３方向の内側（インサート本体２の厚さ方向に垂直な方向のうち、すくい面３の外周縁部から中央部に向かう方向）に窪まされるように形成されている。凹部１２は、インサート本体２の周壁４において、隣り合う切れ刃６Ａ、６Ｂのうち、一の切れ刃６Ａの主切れ刃８に連なる主逃げ面１３の他端側の端部と、他の切れ刃６Ｂのさらい刃９に連なる副逃げ面１４の一端側の端部とを切り欠くように形成されている。

以上説明した本実施形態の切削インサート１によれば、すくい面３の外周方向に隣り合う切れ刃６Ａ、６Ｂ同士のうち、一の切れ刃６Ａにおける主切れ刃８と、他の切れ刃６Ｂにおけるさらい刃９との間に、該一の切れ刃６Ａの主切れ刃８よりインサート本体２の厚さ方向に窪むように凹部１２が形成されているので、下記の優れた効果を奏する。すなわち、図９及び図１０において、一の切れ刃６Ａが被削材の切削に供される際、該一の切れ刃６Ａが切削して生じた切屑Ｓは、カールされつつ切れ刃６Ａの主切れ刃８の延在方向に沿うように他の切れ刃６Ｂへ向けて流れていくが、該一の切れ刃６Ａの主切れ刃８と他の切れ刃６Ｂのさらい刃９との間に凹部１２が形成されていることによって、切屑Ｓはすくい面３に殆んど接触することなく凹部１２を通り該すくい面３の外側へ向けて排出されるようになっている。

具体的に、従来の切削インサートでは、一の切れ刃６Ａが切削して生じた切屑Ｓは、該一の切れ刃６Ａの主切れ刃に沿うように隣り合う他の切れ刃６Ｂへ向けて流れていき、すくい面３の外周縁部などに接触しつつ他の切れ刃６Ｂのさらい刃へ乗り上げて、該さらい刃を擦過し傷めてしまうことがあった。一方、本実施形態の切削インサート１によれば、一の切れ刃６Ａが切削して生じた切屑Ｓは、凹部１２を通って他の切れ刃６Ｂに接触することなく排出される。これにより、切屑Ｓの擦過による未使用切れ刃６Ｂの損傷が防止されて、高精度な切削加工を安定して行うことができ、工具寿命が延長する。

また、凹部１２は、一の切れ刃６Ａの主切れ刃８の延長線８Ｌよりインサート本体２の厚さ方向の内側に後退するように形成されているので、該凹部１２はこの主切れ刃８より確実に窪まされることになって、前述の効果がより得やすくなる。

また、凹部１２は、インサート本体２の周壁４において逃げ面５より窪んで形成されているので、該凹部１２を通って排出される切屑Ｓが、インサート本体２の周壁４に対して接触するようなことも防止されて、切屑排出性がより高められる。すなわち、凹部１２が形成されていることによって、切屑Ｓはブレーカ溝１１でカールされた後、すくい面３及び逃げ面５に接触しにくくされている。

また、すくい面３には、切れ刃６に沿うようにブレーカ溝１１が形成されており、凹部１２は、ブレーカ溝１１に連なるように形成されて、インサート本体２の周壁４に開口しているので、切れ刃６に切削されて生じた切屑Ｓが、ブレーカ溝１１によりカールされつつ、該ブレーカ溝１１から凹部１２へ向けてスムースに流れて、該凹部１２におけるインサート本体２の周壁４に開口する部分から排出されやすくなり、切屑排出性がさらに高められる。つまり、ブレーカ溝１１と凹部１２の隣り合う向きが、切屑Ｓの排出方向と略一致するようになっている。

また、すくい面３が、インサート本体２の厚さ方向の表裏面に一対形成されており、これらすくい面３の各辺に対応するように切れ刃６がそれぞれ配置されるので、例えば、本実施形態のようにインサート本体２が四角形板状である場合には、切削インサート１は計８つの切れ刃６を有することになる。従って、切削インサート１の単位数量あたりの使用可能な切れ刃６の数が十分に確保され、工具寿命がさらに延長する。

また、切れ刃６が、主切れ刃８及びさらい刃９を滑らかに繋ぐコーナー刃１０を有しているので、切れ刃６の欠損が防止される。すなわち、主切れ刃８とさらい刃９とは互いに交差するように延びており、これら主切れ刃８及びさらい刃９をそのまま単純に連結した場合、これらの連結部位は角張って形成されることになる。このような角張った部位は切削抵抗を受けて欠損しやすいことから、本実施形態のように、主切れ刃８とさらい刃９との連結部位に滑らかなコーナー刃１０を形成することによって、切れ刃６の欠損が確実に防止される。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前述の実施形態では、切削インサート１のインサート本体２は四角形板状をなしており、これに対応してすくい面３は四角形面状に形成され、該すくい面３には切れ刃６が４つ形成されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、切削インサート１のインサート本体２は、多角形板状をなしていればよく、前述した四角形板状以外の、例えば三角形板状、五角形板状、六角形板状、七角形板状、八角形板状等であってもよい。また、すくい面３の形状はこれに対応して、前述した四角形面状以外の、例えば三角形面状、五角形面状、六角形面状、七角形面状、八角形面状等であってもよい。また、すくい面３に形成される切れ刃６の数も、前述した４つ以外の、例えば３つ、５つ、６つ、７つ、８つ等であってもよい。

また、前述の実施形態では、すくい面３がインサート本体２の厚さ方向を向く表裏面に一対形成されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、すくい面３は、インサート本体２の厚さ方向を向く表裏面のうち、いずれか一面にのみ形成されていてもよい。この場合、インサート本体２においてすくい面３とは反対側を向く他面が着座面となる。ただし、本実施形態のように、インサート本体２の表裏面にすくい面３が一対形成されていることにより、切削インサート１の工具寿命の大幅な延長が期待できることから、好ましい。

１ 切削インサート
２ インサート本体
３ すくい面
４ インサート本体の周壁
５ 逃げ面
６ 切れ刃
６Ａ 一の切れ刃
６Ｂ 他の切れ刃
８ 主切れ刃
８Ｌ 一の切れ刃の主切れ刃の延長線
９ さらい刃
１０ コーナー刃
１１ ブレーカ溝
１２ 凹部

Claims (5)

1. 多角形板状をなすインサート本体と、
   前記インサート本体の厚さ方向を向く多角形面状のすくい面と、
   前記インサート本体の周壁に形成され、前記すくい面に交差する逃げ面と、
   前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線をなす切れ刃と、を備えた切削インサートであって、
   前記すくい面の外周をなす各辺には、前記切れ刃がそれぞれ形成され、
   前記切れ刃は、
   辺の中央部に配置される主切れ刃と、
   該辺の一端部に配置されるとともに、前記すくい面に対向する向きから見て、前記主切れ刃の延在する方向に対して交差するように延びるさらい刃と、を有し、
   前記すくい面の外周方向に隣り合う前記切れ刃同士のうち、一の切れ刃における前記主切れ刃と、他の切れ刃における前記さらい刃との間には、この主切れ刃より前記厚さ方向に窪むように凹部が形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 請求項１に記載の切削インサートであって、
   前記凹部は、前記一の切れ刃の主切れ刃の延長線より前記インサート本体の厚さ方向の内側に後退するように形成されていることを特徴とする切削インサート。
3. 請求項１又は２に記載の切削インサートであって、
   前記凹部は、前記インサート本体の周壁の前記逃げ面より窪んで形成されていることを特徴とする切削インサート。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削インサートであって、
   前記すくい面には、前記切れ刃に沿うようにブレーカ溝が形成されており、
   前記凹部は、前記ブレーカ溝に連なるように形成されて、前記インサート本体の周壁に開口していることを特徴とする切削インサート。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の切削インサートであって、
   前記すくい面は、前記インサート本体の厚さ方向を向く表裏面に一対形成されていることを特徴とする切削インサート。

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