JP2013121642A - 切削インサートおよび刃先交換式エンドミル - Google Patents

Abstract

【課題】切屑が厚くなる部分での主切刃の切刃強度を確保するとともに、切屑の厚さが厚くなりすぎるのを防いで異常損傷を防止することができ、送り量をさらに高めて一層効率的な高送り加工を行う。
【解決手段】多角形板状をなすインサート本体１の多角形面にすくい面３が形成されるとともに多角形面の周囲に配置される側面には逃げ面４が形成され、これらすくい面３と逃げ面４との交差稜線部には、多角形面の辺稜部に主切刃５が形成されていて、すくい面３に対向する方向から見て、主切刃５の一端部５ａは凸曲線状とされるとともに他端部５ｂは凹曲線状とされており、主切刃５にはランド７が形成され、このランド７のランド角θは、主切刃５の他端部５ｂにおいて主切刃５の一端部５ａに向かうに従い負角側に向けて大きくされている。
【選択図】図４

Description

本発明は、特に高送り加工用の刃先交換式エンドミルに着脱可能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高送り加工用の刃先交換式エンドミルに関するものである。

このような高送り加工用の刃先交換式エンドミルに取り付けられる切削インサートとして、例えば特許文献１、２には、略正三角形板状をなしてこの正三角形をなす表裏面が選択的にすくい面とされ、これら表裏面の角部に円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃に連なる表裏面の辺稜部に主切刃が形成されたネガティブタイプの切削インサートが提案されている。

この切削インサートは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記表裏面の一方をすくい面としてエンドミル回転方向に向けるとともに、このすくい面の１つの上記主切刃をエンドミル本体先端側に向けて、この主切刃に比較的小さな切り込み角と負のアキシャルレーキ角およびラジアルレーキ角とが与えられるようにして取り付けられ、通常は上記軸線に直交する方向に高送りさせられて切削加工に使用される。主切刃の切り込み角が比較的小さいので、このように送りを高くしても生成される切屑の厚さは薄くなり、効率的な切削加工を行うことができる。

特許第３９５１７６６号公報 特表２０１０−５１７８０２号公報

ところで、これら特許文献１、２においては、特許文献１には主切刃が鈍角に交差する直線からなる折れ線状に形成されたものが記載されており、また特許文献２に記載の切削インサートは主切刃が凸湾曲するように形成されている。しかしながら、そのような切削インサートによって高送り加工を行うと、エンドミル本体の外周側に向けて切り込み角が大きくなるため、生成される切屑の厚さが外周側に向けて厚くなってしまう。

そして、この切屑の厚さは主切刃の最外周の切り込み境界部で最大となるため、この切り込み境界部で切削インサートの主切刃がチッピングや欠損等の異常損傷を起こすおそれ生じる。このため、例えば１刃当たりの送り量を抑えて切屑の厚さが厚くなりすぎないようにせざるを得ず、送り量をさらに高めて一層効率的な高送り加工を行うことは困難とされていた。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切屑が厚くなる部分での主切刃の切刃強度を確保するとともに、切屑の厚さが厚くなりすぎるのを防いで異常損傷を防止することができ、送り量をさらに高めて一層効率的な高送り加工を行うことが可能な切削インサート、および該切削インサートを着脱可能に取り付けた刃先交換式エンドミル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、多角形板状をなすインサート本体の多角形面にすくい面が形成されるとともに上記多角形面の周囲に配置される側面には逃げ面が形成され、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部には、上記多角形面の辺稜部に主切刃が形成されていて、上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃の一端部は凸曲線状とされるとともに他端部は凹曲線状とされており、上記主切刃にはランドが形成され、このランドのランド角は、上記主切刃の他端部において上記主切刃の一端部に向かうに従い負角側に向けて大きくされていることを特徴とする。

また、本発明の刃先交換式エンドミルは、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部に形成されたインサート取付座に、このような切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式エンドミルであって、上記切削インサートは、上記すくい面を上記エンドミル回転方向に向けるとともに上記主切刃を上記エンドミル本体の先端側に向け、この主切刃の上記一端部を上記エンドミル本体の内周側に位置させるとともに上記他端部を上記エンドミル本体の外周側に位置させて、この主切刃が上記一端部から上記他端部に向かうに従い漸次上記エンドミル本体の後端側に延びるように取り付けられていることを特徴とする。

このようにエンドミル本体に取り付けられる上記構成の切削インサートにおいては、すくい面に対向する方向から見て主切刃が、エンドミル本体内周側に位置させられる一端部が凸曲線状とされるとともに、エンドミル本体外周側に位置させられる他端部は凹曲線状とされているので、主切刃の切り込み角はエンドミル本体外周側に向けて、一旦大きくなった後に小さくなる。このため、エンドミル本体外周側の主切刃の切り込み境界部で切屑が厚くなるのを防ぐことができて、チッピングや欠損等の異常損傷を防止することができるとともに、切屑の最大厚さ自体も小さく抑えることができる。

しかも、こうして切り込み角がエンドミル本体外周側に向けて一旦大きくなった後に小さくなることにより、切屑の厚さが最大となる位置はエンドミル本体外周側の主切刃の切り込み境界部からエンドミル本体内周側寄りの中央部に変位するが、エンドミル本体外周側に位置する主切刃の他端部においては、エンドミル本体内周側に位置する一端部に向かうに従い主切刃に形成されたランドのランド角が負角側に向けて大きくされている。従って、切屑の厚さが厚くなる中央部でランドと逃げ面との交差角を大きくして切刃強度を確保することができるので、送り量をさらに高めて一層効率的な高送り加工を行うことが可能となる。

ここで、このような刃先交換式エンドミルでは、上述のようにエンドミル本体をその軸線に直交する方向に高送りするほかに、エンドミル本体を軸線方向に僅かに送り出して被削材を掘り下げるように加工するランピング加工を行うことが近年多くなってきている。そして、このランピング加工では、主切刃のうちエンドミル本体先端側に突出することになる一端部から被削材に切り込まれるため、そのようなランピング加工に多用される切削インサートでは、主切刃の一端部においてはランドのランド角を一定とすることにより、一端部のランド角は他端部から負角側に向けて大きくされたままとなるので、切刃強度を維持して主切刃が被削材に切り込まれる際のチッピングや欠損も防止することができる。

一方、このように主切刃の他端部においてランド角を一端部に向かうに従い負角側に向けて大きくした場合に、この一端部におけるランドのランド角も上記他端部に向かうに従い負角側に向けて大きくなるようにすることにより、上述のようにこれら主切刃の一端部と他端部との間の中央部での切刃強度は確保しつつ、両端部ではランド角を正角側に向けて大きくして主切刃の切れ味の向上を図ることができる。このため、高送り加工の際の切削抵抗の低減を図ってより一層効率的な切削加工を促すことができる。

なお、上記ランドのランド幅は、上記一端部から上記他端部に亙って一定とすることにより、特に主切刃の他端部においてランド角が正角側に大きくなる一端部から離れた部分での切刃強度が損なわれるのを防ぐことができる。また、主切刃の逃げ角は、上記一端部よりも上記他端部において正角側に向けて大きくすることにより、一端部では他端部よりも負角側に大きな逃げ角となるので、上述のランピング加工の際のチッピングや欠損を一層確実に防止することができるとともに、主切刃の他端部では切削抵抗の低減を図ることができる。

さらに、凹凸曲線状に形成された主切刃の曲率半径は、上記一端部がなす凸曲線の曲率半径よりも、上記他端部がなす凹曲線の曲率半径を大きくすることにより、切屑の厚さが最も厚くなる位置を主切刃の中央部により近い位置とすることができるため、切刃強度をさらに十分に確保することができる。また、上記一端部がなす凸曲線と上記他端部がなす凹曲線とが互いに接していて、主切刃が滑らかに連続した凹凸曲線とされていれば、切屑の厚さの変動量も滑らかとなり、主切刃の負担を軽減することができる。

さらにまた、上記インサート本体が正多角形板状をなしていて、正多角形状をなす表裏の上記多角形面の各辺稜部に上記主切刃を形成するとともに、表裏の上記多角形面は該多角形面の中心を通るインサート中心線回りに捩られた配置とし、これら表裏の上記多角形面に関して上記インサート本体を表裏反転対称形状とすることにより、１つのインサート本体で表裏の多角形面を干渉させずに、その辺稜部に形成された主切刃を満遍なく切削加工に使用することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、切屑が厚くなる部分での主切刃の強度を確保するとともに切屑の厚さ自体が厚くなりすぎるのを防いで主切刃の異常損傷を防止し、送り量をさらに高めて一層効率的な高送り加工を行うことが可能となる。

本発明の切削インサートの第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の平面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図２における（ａ）ＡＡ拡大断面図、（ｂ）ＢＢ拡大断面図、（ｃ）ＤＤ拡大断面図、（ｄ）ＥＥ拡大断面図、（ｅ）ＦＦ拡大断面図である。 図２における（ａ）ＸＸ拡大断面図、（ｂ）ＹＹ拡大断面図、（ｃ）ＺＺ拡大断面図である。 図１に示す実施形態の切削インサートを取り付けた本発明の刃先交換式エンドミルの一実施形態を示す斜視図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの平面図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの側面図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの拡大正面図である。 高送り加工を行う場合の、（ａ）図６に示す刃先交換式エンドミルにより生成される切屑の断面を示す図、（ｂ）従来の切削インサートを取り付けた刃先交換式エンドミルにより生成される切屑の断面を示す図である。 本発明の切削インサートの第２の実施形態を示す、図２における（ａ）ＡＡ拡大断面図、（ｂ）ＢＢ拡大断面図、（ｃ）ＤＤ拡大断面図、（ｄ）ＥＥ拡大断面図、（ｅ）ＦＦ拡大断面図に相当する図である。

図１ないし図５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６ないし図９はこの実施形態の切削インサートを取り付けた本発明の刃先交換式エンドミルの一実施形態を示すものである。本実施形態の切削インサートにおいて、そのインサート本体１は、超硬合金等の硬質材料により多角形板状、詳しくは正多角形板状であって、本実施形態では略正方形板状に形成され、この略正方形状をなすインサート本体１の表裏一対の多角形面の中央には、インサート本体１の厚さ方向（図３における上下方向）に貫通して該インサート本体１を刃先交換式エンドミルのエンドミル本体１１に取り付けるための取付孔２が開口している。

ここで、本実施形態において、インサート本体１の表裏の多角形面は、図２に示すように上記取付孔２の中心（表裏の多角形面の中心）を通ってインサート本体１の上記厚さ方向に延びるインサート中心線Ｃ回りに僅かに捩られるように配置されている。また、正方形板状とされた本実施形態のインサート本体１は、インサート中心線Ｃ回りに９０°ずつの回転対称形状とされるとともに、このインサート中心線Ｃに直交してインサート本体１の厚さ方向の中心を通り、インサート中心線Ｃ方向視において捩られた表裏の正方形面の対角線同士の二等分線と、これら表裏の正方形面の周囲に配置されるインサート本体１の側面の中心を通る直線とに関して表裏反転対称形状とされている。

このようなインサート本体１の表裏の多角形面にはすくい面３が形成されるとともに、これらの多角形面の周囲に配置されるインサート本体１の上記側面には逃げ面４が形成されている。さらに、これらすくい面３と逃げ面４との交差稜線部には、両多角形面の各辺稜部に主切刃５が形成されるとともに、該多角形面の各角部にはコーナ刃６が形成されており、このコーナ刃６はインサート中心線Ｃ方向にすくい面３に対向する方向から見て１／４円弧等の凸曲線状をなしている。なお、これら主切刃５とコーナ刃６とは、本実施形態では表裏の多角形面それぞれにおいてインサート中心線Ｃに垂直な１つの平面上に位置するようにされている。

表裏の多角形面に形成されるすくい面３は、主切刃５およびコーナ刃６に沿った外周部分が、これら主切刃５およびコーナ刃６から離間して多角形面の内側に向かうに従い反対の多角形面側に向けて上記厚さ方向に後退するように傾斜するポジすくい面３ａとされるとともに、該多角形面中央の取付孔２開口部周辺は上記インサート中心線Ｃに垂直な拘束面３ｂとされている。

さらに、インサート本体１の表裏の四角形面の周囲に配置される４つの側面は、図３に示すようにインサート本体１の厚さ方向の中央部が凹むように形成されており、４つの側面のこの凹んだ部分はインサート中心線Ｃに直交する断面において表裏の四角形面の対角線同士の二等分線を対角線とする正方形状をなし、それぞれはインサート中心線Ｃに平行に延びる平面状とされている。主切刃５およびコーナ刃６の逃げ面４は、各側面の上記厚さ方向の両外側の、凹んだ部分に対して凸となる部分にそれぞれ形成されている。

ここで、本実施形態の切削インサートは、切削加工時に使用される主切刃５およびコーナ刃６が、図９に示すように刃先交換式エンドミルを正面側から見て反時計回り方向に回転させられる右刃をなすようにされた右勝手の切削インサートであり、この主切刃５およびコーナ刃６のすくい面３が形成された多角形面に対向する方向から見て、該多角形面の周回りのうち時計回り方向側に位置する主切刃５の一端部５ａに、この主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６の一端部６ａが位置し、反時計回り方向側に位置する主切刃５の他端部５ｂに他のコーナ刃６の他端部６ｂが連なるようにされている。

また、このコーナ刃６の逃げ角β６、すなわちコーナ刃６に連なる逃げ面４がインサート中心線Ｃに沿った断面において該インサート中心線Ｃに平行な直線に対してなす角度は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように主切刃５の一端部５ａに連なる該コーナ刃６の一端部６ａから該コーナ刃６の他端部６ｂに向かうに従い正角側に向けて大きくなるようにされている。つまり、一端部６ａから他端部６ｂに向けて逃げ面４が、上記断面においてコーナ刃６から上記厚さ方向に離間するに従いインサート本体１の内側により大きく凹んで後退するように傾斜させられている。なお、本実施形態におけるコーナ刃６の逃げ角β６は、コーナ刃６の一端部６ａにおいて０°とされており、従ってコーナ刃６の他端部６ｂにおいては正角で、ただし２０°以下となるように正角側に漸次大きくされている。

さらに、主切刃５の逃げ角β５も、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように上記主切刃５の一端部５ａよりも該主切刃５の他端部５ｂにおいて正角側に向けて大きくされている。言い換えれば、主切刃５の一端部５ａでは他端部５ｂよりも逃げ角β５が負角側に大きくされている。ここで、この主切刃５の逃げ角β５は、本実施形態では図２に示すように、インサート中心線Ｃとインサート本体１の側面の中心を通る直線とを含んだ平面による断面（インサート本体１の側面中央部の凹んだ平面に直交する断面。図２におけるＤＤ断面）とこれに平行な断面において、主切刃５に連なる逃げ面４がインサート中心線Ｃに平行な直線に対してなす角度とされている。

なお、この主切刃５の逃げ角β５は、該主切刃５の一端部５ａにおいては、この一端部５ａに連なるコーナ刃６との接点（主切刃５とコーナ刃６の一端）でコーナ刃６の一端部６ａにおける逃げ角β６と等しく０°とされ、主切刃５の他端部５ｂにおいては正角側に漸次大きくなるようにされている。また、この主切刃５の他端部５ｂに連なる他のコーナ刃６との接点において主切刃５の逃げ角β５は、該接点における他のコーナ刃６の他端部６ｂの逃げ角β６と等しくされ、主切刃５とコーナ刃６の逃げ面４が滑らかに連続するようにされている。

そして、この主切刃５は、インサート中心線Ｃ方向視にすくい面３に対向する方向から見て図２に示すように、コーナ刃６に連なる該主切刃５の上記一端部５ａが、コーナ刃６がなす凸曲線よりも曲率半径の大きな凸曲線状とされるとともに、該主切刃５の他端部５ｂは凹曲線状とされている。ここで、これら主切刃５がなす凹凸曲線は、主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線の曲率半径よりも、主切刃５の他端部５ｂがなす凹曲線の曲率半径の方が大きくなるようにされている。

また、本実施形態では、主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線と他端部５ｂがなす凹曲線とが互いに接している。主切刃５の一端部５ａとこれに連なるコーナ刃６の一端部６ａ、および主切刃５の他端部５ｂとこれに連なる他のコーナ刃６の他端部６ｂも、それぞれ上記接点において互いに接しており、従ってすくい面３とされる表裏の多角形面それぞれの辺稜部と角部に形成された主切刃５とコーナ刃６は、本実施形態では滑らかに連続する凹凸曲線を描いて周回することになる。

さらに、これら主切刃５およびコーナ刃６には、ランド７が形成されている。そして、このうち主切刃５に形成されるランド７のランド角θは、主切刃５の上記他端部５ｂにおいて一端部５ａ側に向かうに従い負角側に大きくなるようにされている。ここで、このランド７のランド角θは、本実施形態では、上述したインサート中心線Ｃと主切刃５に連なる逃げ面４が形成されたインサート本体１の側面の中心を通る直線とを含んだ平面による断面とこれに平行な断面において、ランド７がインサート中心線Ｃに垂直な平面に対してなす角度とされている。

なお、このランド７のランド角θは、ポジすくい面３ａのように主切刃５から離間して四角形面の内側に向かうに従い反対の四角形面側に向けて上記インサート中心線Ｃに垂直な平面に対し厚さ方向に後退するように傾斜する側が正角側、逆に四角形面の内側に向かうに従い反対の四角形面とは離間して上記インサート中心線Ｃに垂直な平面に対し厚さ方向に隆起するように傾斜する側が負角側となり、ランド７がインサート中心線Ｃに垂直な平面上に位置している場合にはランド角θ＝０°のフラットランドとなる。ただし、この主切刃５に形成されたランド７のランド角θや、後述するコーナ刃６に形成されたランド７のランド角も、上記各断面において上記ポジすくい面３ａがインサート中心線Ｃに垂直な平面に対してなす主切刃５やコーナ刃６のすくい角よりは負角側に向けて大きくされている。

また、この主切刃５におけるランド７のランド角θは、主切刃５の一端部５ａにおいては、他端部５ｂからこの一端部５ａに向けて負角側に向けて大きなランド角θとされたまま、一定とされている。より詳しくは、本実施形態における主切刃５のランド７は、主切刃５の他端部５ｂにおいて一端部５ａから離れた上記他のコーナ刃６との接点付近においてランド角θが正角側に最も大きくされたポジランドとされ、この接点から一端部５ａ側に向かうに従い漸次ランド角θが負角側に向けて大きくなって、一端部５ａにおいてはランド角θが０°のフラットランドとなり、こうしてランド角θが０°とされたまま一定とされて、この主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６の一端部６ａに至るようにされている。すなわち、本実施形態では、ランド角θは正角から０°までの範囲内で一端部５ａに向かうに従い負角側に向けて大きくされている。

なお、コーナ刃６におけるランド７のランド角は、主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６の一端部６ａで主切刃５の一端部５ａにおける負角側に大きなランド角（０°）と等しくされ、これとは反対のコーナ刃６の他端部６ｂに向かうに従い漸次正角側に大きくされて、このコーナ刃６の他端部６ｂに連なる他の主切刃５の他端部５ｂのランド角と等しくなるようにされている。また、ランド７のランド幅、すなわち上記インサート中心線Ｃ方向にすくい面３に対向する方向から見たときの主切刃５に垂直な方向におけるランド７の幅は、図２に示すように主切刃５の一端部５ａから他端部５ｂに亙って略一定とされており、さらにコーナ刃６におけるランド７のランド幅も主切刃５のランド幅と等しく、略一定とされている。

このように構成された切削インサートが着脱可能に取り付けられる本実施形態の刃先交換式エンドミルは、そのエンドミル本体１１が軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、このエンドミル本体１１の後端側（図６において右上側。図７および図８においては上側）は円柱状のままのシャンク部１２とされるとともに、このシャンク部１２よりも先端側（図６において左下側。図７および図８においては下側）には首部１３を介して上記切削インサートが取り付けられる刃部１４が形成されている。このような刃先交換式エンドミルは、上記シャンク部１２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、通常は軸線Ｏに垂直な方向に送り出され、刃部１４に取り付けられた切削インサートにより被削材に切削加工を行う。

この刃部１４には、エンドミル本体１１の先端部外周に開口するように複数（本実施形態では２つ）のチップポケット１５が形成されるとともに、これらのチップポケット１５のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端部には切削インサートが取り付けられるインサート取付座１６がそれぞれ形成されている。なお、エンドミル本体１１には、シャンク部１２の後端面から先端側に向けてクーラント孔１７が軸線Ｏに沿って穿設されており、このクーラント孔１７は刃部１４において複数に分岐して、各チップポケット１５のエンドミル回転方向Ｔの後方側を向く壁面に、インサート取付座１６に向けて開口させられている。

インサート取付座１６は、エンドミル回転方向Ｔを向く平坦な底面１６ａと、この底面１６ａからエンドミル回転方向Ｔに向けて延びてエンドミル本体１１の先端側を向く壁面１６ｂおよび外周側を向く壁面１６ｃとを備えて、刃部１４におけるエンドミル本体１１の先端面と外周面に開口する凹部とされている。底面１６ａにはネジ孔１６ｄが形成されるとともに、壁面１６ｂ、１６ｃには、底面１６ａに垂直な方向から見て互いに直交するとともに底面１６ａに対しても直交する方向に延びる平坦な突端面を有する突条部が形成されている。

このようなインサート取付座１６に、上記切削インサートは、インサート本体１の表裏の多角形面のうち切削に使用する主切刃５およびコーナ刃６が形成された一方の多角形面をすくい面３としてエンドミル回転方向Ｔに向け、これとは反対の他方の多角形面中央の拘束面３ｂを底面１６ａに密着させるとともに、インサート本体１の隣接する２つの側面の凹んだ平面状の中央部を壁面１６ｂ、１６ｃの上記突条部の突端面に当接させて着座させられる。そして、インサート本体１の取付孔２に挿通したクランプネジ１８を上記ネジ孔１６ｄにねじ込むことにより、切削インサートは、底面１６ａに押し付けられるとともに上記２つの側面の中央部が上記突条部の突端面にも押し付けられるようにされ、インサート取付座１６に固定されて取り付けられる。

こうして取り付けられた切削インサートは、上記切削に使用する主切刃５がエンドミル本体１１先端側に向けられて突出させられ、その一端部５ａをエンドミル本体１１内周側に位置させるとともに他端部５ｂを外周側に位置させて、この一端部５ａから他端部５ｂに向かうに従い漸次エンドミル本体１１の後端側に延びるように配置され、比較的小さな切り込み角がこの主切刃５に与えられるようにされる。

また、エンドミル本体１１内周側に位置してこの主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６は、該主切刃５の一端部５ａから離間するに従いエンドミル本体１１の後端内周側に向けて延びるように配置され、これら主切刃５の一端部５ａとコーナ刃６の一端部６ａとの接点周辺がエンドミル本体１１の先端側に最も突出するようにされる。なお、この切削に使用される主切刃５の他端部５ｂのエンドミル本体１１外周側に連なる他のコーナ刃６は、刃部１４においてエンドミル本体１１の外周側に突出させられて、図９に示すようにその軸線Ｏ回りの回転軌跡の内周側にインサート本体１の他方の多角形面が位置させられる。

さらに、この切削インサートは、図８に示すようにインサート中心線Ｃがすくい面とされる一方の多角形面から他方の多角形面に向かうに従いエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に向かうように僅かに傾けられて取り付けられており、切削に使用される主切刃５には負のアキシャルレーキ角が設定される。ただし、この主切刃５に連なるすくい面３は上述のようなポジすくい面３ａとされているため、実際の主切刃５のアキシャルレーキ角は負角側に大きくなりすぎることはない。また、この切削に使用される主切刃５は、エンドミル本体１１の軸線Ｏ方向先端側から見て図９に示すように、該主切刃５に平行で軸線Ｏに交差する直線よりもエンドミル回転方向Ｔ側に位置するように配置されていて、いわゆる芯上がりとされており、これによってこの主切刃５には負のラジアルレーキ角が与えられる。

上記構成の切削インサートおよび刃先交換式エンドミルにおいては、主切刃５が、すくい面３に対向する方向から見たときに、エンドミル本体１１内周側に配置される一端部５ａがコーナ刃６よりも曲率半径の大きい凸曲線状をなすとともに、エンドミル本体１１外周側に配置される他端部５ｂは凹曲線状をなしており、このような主切刃５を一端部５ａから他端部５ｂに向かうに従いエンドミル本体１１後端側に延びるようにインサート本体１を取り付けることにより、主切刃５の切り込み角は、エンドミル本体１１外周側に向けて一端部５ａでは漸次大きくなるのに対して他端部５ｂでは漸次小さくなる。

ここで、図１０（ａ）にハッチングで示すのは、このような主切刃５によって生成される切屑の断面であり、図１０（ｂ）にハッチングで示すのは、例えば特許文献２に記載の切削インサートを取り付けた刃先交換式エンドミルのように主切刃の切り込み角が全体的にエンドミル本体外周側に向けて大きくなる場合の切屑の断面であり、１刃当たりの送り量ｆｚと切り込み深さａｐは互いに等しくされている。そして、このうち図１０（ｂ）に示すように主切刃５の切り込み角が外周側に向けて漸次大きくなる場合には、切屑の厚さも外周側に向けて厚くなって最外周の切り込み境界部分で最大の厚さｔとなるため、この切り込み境界部で切削インサートがチッピングや欠損等の異常損傷を起こすおそれがあり、例えば１刃当たりの送り量を小さくしたりせざるを得ない。

ところが、これに対して、上述のように主切刃５の切り込み角がエンドミル本体１１外周側で小さくなる場合は、図１０（ａ）に示すように切屑の厚さは外周側に向けて一旦厚くなった後に薄くなって主切刃５の中央部で最大の厚さｔとなり、しかもこの最大の厚さｔ自体は薄くなる。そして、さらに上記構成の切削インサートでは、エンドミル本体１１外周側に配置される主切刃５の他端部５ｂにおいて、エンドミル本体１１内周側の該主切刃５の一端部５ａに向かうに従い、主切刃５に形成されたランド７のランド角θが負角側に向けて大きくされており、このように切屑が最大の厚さｔとなる部分でランド７と逃げ面４との交差角を大きくして主切刃５の切刃強度を確保することができる。

このため、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式エンドミルによれば、高送り加工の際に主切刃５に作用する切削負荷の低減を図るとともに、特に切り込み境界部における主切刃５への負担を軽減して異常損傷を防止することができ、その一方で上述のように切屑が最大の厚さｔとなる部分における主切刃５の切刃強度を確保して、この部分での主切刃５のチッピングや欠損等も防ぐことができるので、１刃当たりの送り量をさらに大きくして一層効率的な高送り加工を図ることが可能となる。なお、主切刃５の他端部５ｂでは、一端部５ａから離れるに従いランド角θが正角側に大きくなるので、切れ味が損なわれて切削抵抗の増大を招くようなことはない。

また、本実施形態では、こうして凹凸曲線状をなす主切刃５のうち、凸曲線状をなす一端部５ａの曲率半径よりも凹曲線状をなす他端部５ｂの曲率半径が大きくされており、これによって図１０（ａ）に示すように切屑が最大の厚さｔとなる位置を、これら一端部５ａと他端部５ｂとが接する主切刃５の中央部に近い位置とすることができる。このため、主切刃５の一端部５ａや他端部５ｂの隣接するコーナ刃６に連なる部分に近い位置で切屑が最大の厚さとなるのに比べ、最大の厚さｔとなる切屑に対する主切刃５の強度を確保し易く、これによってもチッピングや欠損の防止を図ることができる。

さらに、本実施形態においては、これら主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線と他端部５ｂがなす凹曲線とが互いに接するようにされており、すなわち主切刃５が直線部などを有することのない連続した凹凸曲線とされている。従って、エンドミル本体１１内外周での切屑の厚さの変動量も連続した滑らかなものとなり、主切刃５の特定の部分に切削負荷が集中するのを避けて主切刃５の負担を一層軽減することができる。しかも、本実施形態では、上記ランド７のランド幅は主切刃５の一端部５ａから他端部５ｂに亙って一定とされており、特にランド角θが正角側に大きくなる他端部５ｂの一端部５ａから離れた部分でランド幅が小さくなりすぎて切刃強度が損なわれるのを防ぐことができる。

一方、このような刃先交換式エンドミルでは、図１０に示したようにエンドミル本体１１をその軸線Ｏに垂直な方向に送り出して被削材を高送り加工する場合のほかに、エンドミル本体１１を軸線Ｏ方向先端側に僅かに送り出して被削材を掘り下げるようなランピング加工を行うような場合が近年多くなってきている。そして、このようなランピング加工ではエンドミル本体１１先端側に突き出した主切刃５の一端部５ａ周辺が最初に被削材に切り込まれることになる。

これに対して、本実施形態の切削インサートでは、主切刃５の一端部５ａにおけるランド７のランド角θは、他端部５ｂから一端部５ａに向けて大きくされたまま、一定のランド角θとされ、特に本実施形態では０°とされている。このため、上述のように最初に被削材に切り込まれる主切刃５の一端部５ａにおいては中央部と同じように高い切刃強度を確保することができ、ランピング加工の切り込みの際の衝撃によって主切刃５の一端部５ａに損傷が生じるのも防ぐことができる。

しかも、本実施形態では、主切刃５の逃げ角β５も、一端部５ａにおいて他端部５ｂより負角側に向けて大きくされて０°とされているので、この一端部５ａにおける刃物角を大きく確保して切刃強度の一層の向上を図り、ランピング加工の際の主切刃５の損傷を確実に防止することができる。加えて、ランピング加工では、主切刃５の一端部５ａに連なるエンドミル本体１１内周側のコーナ刃６の一端部６ａも被削材に切り込まれることになるが、本実施形態ではこのコーナ刃６のランド幅は一定とされるとともに、コーナ刃６の逃げ角β６も負角側に大きくされて、特に０°とされているので、コーナ刃６に損傷が生じるのも避けることができる。

ところで、上述のように切削に使用される主切刃５がエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向先端側から見て該主切刃５に平行で軸線Ｏに交差する直線よりもエンドミル回転方向Ｔ側に位置するように配置されて、主切刃５に負のラジアルレーキ角が与えられる場合において、エンドミル本体１１内周側のコーナ刃６が、その一端部６ａのままの０°の逃げ角β６で他端部６ｂに延びていると、この他端部６ｂにおけるコーナ刃６の軸線Ｏ回りの回転軌跡が他端部６ｂに連なる逃げ面４の外周側に位置してしまうため、逃げ面４が被削材と干渉するおそれが生じる。

ところが、これに対して本実施形態の切削インサートでは、上記切削に使用する主切刃５のエンドミル本体１１内周側に位置する一端部５ａに連なるコーナ刃６が、この主切刃５に連なるコーナ刃６の一端部６ａから他端部６ｂに向かうに従い逃げ角β６が正角側に向けて大きくなるようにされているので、この他端部６ｂにおいてコーナ刃６の回転軌跡を逃げ面４の内周側に位置させることができ、被削材との干渉を避けることができる。従って、未使用のコーナ刃６が被削材との干渉によって摩耗したりして使用不可能となるのを防ぐことができ、１つのインサート本体１に形成されたすべての主切刃５およびコーナ刃６を満遍なく使い切って効率的かつ経済的な切削加工を促すことができる。

なお、本実施形態では、このようにコーナ刃６の一端部６ａにおける逃げ角β６が０°とされていて、逃げ面４がインサート中心線Ｃに垂直な平面に対して直交するようにされているので、すくい面３のコーナ刃６側が上述のようなポジすくい面３ａとされていてもコーナ刃６の刃物角を大きくして、切刃強度を確実に確保することができる。一方、この一端部６ａよりも逃げ角β６が正角側に大きくなるコーナ刃６の他端部６ｂでも、本実施形態では逃げ角β６が２０°以下とされているので、この他端部６ｂにおいても被削材との干渉は防ぎつつ、切刃強度が小さくなりすぎるのは防ぐことができる。

また、本実施形態では、上述のように主切刃５の一端部５ａにおけるランド７が、他端部５ｂの一端部５ａ側で負角側に向けて大きくされたままの一定のランド角θとされるとともに、コーナ刃６のランド角も一端部６ａで他端部６ｂよりも大きくされ、さらに逃げ角β５、β６も一端部５ａ、６ａが他端部５ｂ、６ｂよりも負角側に大きくされているので、これら主切刃５の一端部５ａとコーナ刃６の一端部６ａ、および主切刃５の他端部５ｂとこれに連なる他のコーナ刃６の他端部６ｂとのそれぞれの上記接点において、主切刃５のランド角θとコーナ刃６のランド角、および主切刃５の逃げ角β５とコーナ刃６の逃げ角β６とを互いに等しくすることができる。このため、インサート本体１のランド７および逃げ面４をそれぞれ滑らかに連続させることができ、これらランド７や逃げ面４に段差などが形成されることによって欠損等が発生し易くなったりするのも避けることができる。

ただし、このように主切刃５の一端部５ａにおけるランド７のランド角θを、他端部５ｂにおいて一端部５ａに向かうに従い負角側に向けて大きくされたままの一定のランド角θとするのに代えて、図１１に示す本発明の第２の実施形態の切削インサートのように、主切刃５の一端部５ａにおいても他端部５ｂに向かうに従い主切刃５に形成されたランド７のランド角θが負角側に向けて大きくなるようにしてもよい。なお、この第２の実施形態では、インサート本体１の斜視図、平面図、および側面図は図１ないし図３に示した第１の実施形態と略同じであるので図示を省略して、図２におけるＡＡ、ＢＢ、ＤＤ、ＥＥ、ＦＦ各断面に相当する拡大断面図を図１１に示し、また第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簡略化する。

このような第２の実施形態の切削インサートにおいても、主切刃５がすくい面３に対向する方向から見て、エンドミル本体１１内周側に位置する一端部５ａが凸曲線状をなすとともにエンドミル本体１１外周側に位置する他端部５ｂは凹曲線状をなしているので、切屑が最大の厚さｔとなる位置をこれら一端部５ａと他端部５ｂとの間の主切刃５の中央部に位置させることができ、またこの最大の厚さｔ自体も小さくすることができる。そして、この主切刃５の中央部ではランド７のランド角θが負角側に向けて大きくされていて、本実施形態ではランド角θ＝０°のフラットランドとされており、切刃強度を確保することができるので、チッピングや欠損等の異常損傷を防ぐことができる。

その一方で、本実施形態では、主切刃５の両端部５ａ、５ｂにおけるランド７のランド角θは主切刃５の中央部から離れるに従いともに正角側に向けて大きくなるようにされるので、この中央部から離れた部分では切れ味の向上を図って切削抵抗を低減することができる。従って、本実施形態によれば、専らエンドミル本体１１を軸線Ｏに直交する方向に送り出して高送り加工を行う刃先交換式エンドミルに取り付けて、より一層効率的な切削加工を促すことができる。

なお、本実施形態では、主切刃５の一端部５ａとこれに連なるコーナ刃６の一端部６ａとの接点における主切刃５のランド７のランド角θと、主切刃５の他端部５ａとこれに連なる他のコーナ刃６の他端部６ａとの接点における主切刃５のランド７のランド角θとは互いに略等しくされている。また、コーナ刃６におけるランド７のランド角はこれらの接点におけるランド角θと等しくされたまま一定の大きさとされている。

また、この第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、インサート本体１が正多角形板状とされ、正多角形とされた表裏の多角形面の各辺稜部と各角部に主切刃５とコーナ刃６が形成されており、ただし表裏の多角形面はその中心を通るインサート中心線Ｃ回りに僅かに捩られた配置とされて、インサート本体１が表裏反転対称形状とされている。そして、このような切削インサートが、エンドミル本体１１のインサート取付座１６に、その１つの主切刃５に比較的小さな切り込み角が与えられるように、またインサート中心線Ｃがすくい面とされる一方の多角形面から他方の多角形面に向けてエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に延びるように取り付けられることにより、この他方の多角形面は、一方の多角形面の切削に使用される主切刃５に対してエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に、またこの主切刃５のエンドミル本体１１外周側に連なる他のコーナ刃６の回転軌跡よりも内周側に位置させることが可能となる。

従って、エンドミル回転方向Ｔに向けられた一方の多角形面の辺稜部に形成された主切刃５を切削に使用するときには、他方の多角形面の主切刃５やコーナ刃６は被削材と干渉することが無く、インサート本体１をインサート中心線Ｃ回りに９０°ずつ回転してインサート取付座１６に取り付け直し、この一方の多角形面のそれぞれ４つの辺稜部および角部に形成された主切刃５およびコーナ刃６を切削に使用した後は、インサート本体１を表裏反転してインサート取付座１６に取り付け直すことにより、他方の多角形面とされていたすくい面３をエンドミル回転方向Ｔに向けてその主切刃５およびコーナ刃６を切削に使用することができる。このため、これら第１、第２の実施形態のようにインサート本体１が正方形板状である場合には、１つのインサート本体１に形成された合計８つの主切刃５およびコーナ刃６を確実に使い切ることができて、一層効率的かつ経済的である。

なお、これら第１、第２の実施形態ではこのようにインサート本体１が正方形板状とされているが、他の正多角形板状、例えば正三角形板状のインサート本体を有する切削インサートに本発明を適用することも可能である。また、正多角形板状以外のインサート本体を有する切削インサートに本発明を適用することも可能である。

また、上記第１、第２の実施形態では上述のように、刃先交換式エンドミルを正面側から見て反時計回り方向に回転させられる右刃をなすようにされた右勝手の切削インサートに本発明を適用した場合について説明したが、正面側から見て時計回り方向に回転させられる左刃となる左勝手の切削インサートに適用した場合には、インサート本体の形状は上記実施形態のインサート本体１と鏡面対称形状となる。ただし、いずれの場合も、エンドミル本体１１先端の内周側に主切刃５の一端部５ａが配置されるとともに外周側に他端部５ｂが配置されて、この主切刃５の一端部５ａが凸曲線状とされるとともに他端部５ｂが凹曲線状とされ、この他端部５ｂにおける主切刃５のランド７のランド角θが一端部５ａに向かうに従い負角側に向けて大きくされる。

１ インサート本体
２ 取付孔
３ すくい面
３ａ ポジすくい面
３ｂ 拘束面
４ 逃げ面
５ 主切刃
５ａ 主切刃５の一端部
５ｂ 主切刃５の他端部
６ コーナ刃
６ａ コーナ刃６の一端部
６ｂ コーナ刃６の他端部
７ ランド
１１ エンドミル本体
１４ 刃部
１６ インサート取付座
１８ クランプネジ
Ｃ インサート中心線
Ｏ エンドミル本体１１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
θ 主切刃５におけるランド７のランド角
β５ 主切刃５の逃げ角
β６ コーナ刃６の逃げ角

Claims (9)

1. 多角形板状をなすインサート本体の多角形面にすくい面が形成されるとともに上記多角形面の周囲に配置される側面には逃げ面が形成され、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部には、上記多角形面の辺稜部に主切刃が形成されていて、上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃の一端部は凸曲線状とされるとともに他端部は凹曲線状とされており、上記主切刃にはランドが形成され、このランドのランド角は、上記主切刃の他端部において上記主切刃の一端部に向かうに従い負角側に向けて大きくされていることを特徴とする切削インサート。
2. 上記ランドのランド角は、上記一端部においては一定と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. 上記ランドのランド角は、上記一端部において上記他端部に向かうに従い負角側に向けて大きく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. 上記ランドのランド幅は、上記一端部から上記他端部に亙って一定と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. 上記主切刃の逃げ角は、上記一端部において上記他端部よりも負角側に向けて大きくされていることを特徴とする請求項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。
6. 上記一端部がなす凸曲線の曲率半径よりも、上記他端部がなす凹曲線の曲率半径が大きくされていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
7. 上記一端部がなす凸曲線と上記他端部がなす凹曲線とが互いに接していることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
8. 上記インサート本体は正多角形板状をなし、正多角形状をなす表裏の上記多角形面の各辺稜部に上記主切刃が形成されるとともに、表裏の上記多角形面は該多角形面の中心を通るインサート中心線回りに捩られた配置とされ、これら表裏の上記多角形面に関して上記インサート本体が表裏反転対称形状とされていることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
9. 軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部に形成されたインサート取付座に、請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式エンドミルであって、
   上記切削インサートは、上記すくい面を上記エンドミル回転方向に向けるとともに上記主切刃を上記エンドミル本体の先端側に向け、この主切刃の上記一端部を上記エンドミル本体の内周側に位置させるとともに上記他端部を上記エンドミル本体の外周側に位置させて、この主切刃が上記一端部から上記他端部に向かうに従い漸次上記エンドミル本体の後端側に延びるように取り付けられていることを特徴とする刃先交換式エンドミル。

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