JP2014076511A - 切削用インサート及び切削工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】一方の主面側の切れ刃が欠損して側面に亀裂が発生したときに、他方の主面にまで亀裂が及ぶことを防止できる切削用インサート及び切削工具を提供する。
【解決手段】切削工具は、ホルダに着脱可能に保持される切削用インサート4を備えている。切削用インサート4は、平面視で略正四角形状をなしており、4つのR状コーナ部4aを含んでいる。切削用インサート4は、全体的にCBN焼結体で形成されている。切削用インサート4は、互いに対向する上下面となる2つの主面6と、各主面6同士をつなぐように配置された4つの側面7とからなっている。各主面6と各側面7との境界部分(稜線部分)は、切れ刃8を形成している。切削用インサート4の各側面7の中央部には、側面7に対して凹むような亀裂吸収用の断面略V字状の溝部10が切削用インサート4の全周にわたって形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】切削工具は、ホルダに着脱可能に保持される切削用インサート4を備えている。切削用インサート4は、平面視で略正四角形状をなしており、4つのR状コーナ部4aを含んでいる。切削用インサート4は、全体的にCBN焼結体で形成されている。切削用インサート4は、互いに対向する上下面となる2つの主面6と、各主面6同士をつなぐように配置された4つの側面7とからなっている。各主面6と各側面7との境界部分(稜線部分)は、切れ刃8を形成している。切削用インサート4の各側面7の中央部には、側面7に対して凹むような亀裂吸収用の断面略V字状の溝部10が切削用インサート4の全周にわたって形成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、高硬度な被削材を切削するための切削用インサート及び切削工具に関するものである。
従来の切削用インサートとしては、例えば非特許文献1に記載されているものが知られている。切削用インサートは、互いに対向する2つの主面と、各主面同士をつなぐ側面とを有し、各主面と側面との境界部分(稜線部分)が切れ刃を形成している。また、切削用インサートは、全体がCBN焼結体で形成されている。
スミボロン/スミダイヤ製品ガイドNo.020 スミボロンBNS800 第4版 住友電工ハードメタル
上記従来技術のようにCBN焼結体のみからなる切削用インサートでは、全周にわたって各主面と側面との境界部分が切れ刃として使用可能であるため、トータル的なコストダウン化を実現することができる。しかし、CBN焼結体は、高硬度材料ではあるが、脆性材料であるため、靱性に劣り、亀裂が伝搬しやすい。このため、高硬度な被削材の切削時に、切削用インサートの一方の主面側の切れ刃が欠損して、切削用インサートの側面に亀裂が生じると、その亀裂が切削用インサートの他方の主面にまで伝搬してしまい、結果的に他方の主面側の切れ刃が使用不能となることがある。
本発明の目的は、一方の主面側の切れ刃が欠損して側面に亀裂が発生したときに、他方の主面にまで亀裂が及ぶことを防止できる切削用インサート及び切削工具を提供することである。
本発明は、被削材を切削するための切削用インサートにおいて、互いに対向する2つの主面と、各主面同士をつなぐ側面とを有し、各主面と側面との境界部分は、切れ刃を形成しており、切れ刃は、全体がCBN焼結体からなり、側面には、当該側面に対して凹むような溝部が設けられていることを特徴とするものである。
このような本発明の切削用インサートにおいては、被削材の切削加工を行うときは、切削用インサートの各主面と側面との境界部分が切れ刃として使用される。ここで、切削用インサートの側面に、当該側面に対して凹むような溝部を設けることにより、高硬度な被削材の切削時に、切削用インサートの一方の主面側の切れ刃が欠損して、切削用インサートの側面に亀裂が生じても、その亀裂は溝部で吸収されるため、切削用インサートの他方の主面にまで亀裂が及ぶことは無い。
好ましくは、溝部は、側面の全周に形成されている。このような構成では、被削材の切削時に切削用インサートのどの部分の切れ刃を使った場合であっても、切れ刃の欠損によって切削用インサートの側面に亀裂が生じたときには、その亀裂が溝部で吸収されることになる。
また、複数のR状コーナ部を含み、溝部は、複数のR状コーナ部の側面に形成されていても良い。複数のR状コーナ部を有する切削用インサートでは、R状コーナ部における切れ刃を使って切削加工を行うことが多い。従って、R状コーナ部の側面に溝部を形成するのが好適であり、この場合には溝部の加工にかかるコストを抑えることができる。
また、好ましくは、各主面と側面とのなす角度が90度未満である。この場合には、切れ刃の角度が鋭角となるため、切れ刃の切れ味が向上し、切削抵抗が低減される。また、被削材の加工部位にぬすみ加工や隅R加工等を行う必要がある場合にも対応することができる。
さらに、好ましくは、溝部は、側面の中央部に形成されており、インサート厚さをa、溝部の溝幅をbとしたときに、(a−b)/2≧1mmである。この場合には、切削用インサートにおける各主面側の切れ刃の刃先から溝部までの距離が確保されるため、切れ刃の強度低下を抑制することができる。
また、本発明の切削工具は、上記の切削用インサートを備えたことを特徴とするものである。
このような本発明の切削工具においては、上記の切削用インサートを使用するので、上述したように、高硬度な被削材の切削時に、切削用インサートの一方の主面側の切れ刃が欠損して、切削用インサートの側面に亀裂が生じても、その亀裂は溝部で吸収されるため、切削用インサートの他方の主面にまで亀裂が及ぶことは無い。
本発明によれば、切削用インサートの一方の主面側の切れ刃が欠損して、切削用インサートの側面に亀裂が発生したときに、切削用インサートの他方の主面にまで亀裂が及ぶことを防止できる。これにより、切削用インサートの他方の主面側の切れ刃が欠損することを防止できる。
以下、本発明に係る切削用インサート及び切削工具の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明に係る切削用インサートの第1実施形態を備えた切削工具を示す概略構成図である。同図において、切削工具1は、例えば焼き入れ鋼からなる自動車部品等といった刃先に高い負荷のかかる高硬度な被削材(ワーク)2を切削する工具である。
切削工具1は、ホルダ3と、このホルダ3の先端部に着脱可能に保持され、被削材2を切削するための切削用インサート4とを備えている。ホルダ3には、切削用インサート4を押さえ付けるクランプ部5が設けられている。
図2は、本実施形態の切削用インサート4の斜視図であり、図3は、図2に示した切削用インサート4の側面図である。各図において、切削用インサート4は、平面視で略正四角形状をなしており、4つのR状コーナ部4aを含んでいる。切削用インサート4は、互いに対向する上下面となる2つの主面6と、各主面6同士をつなぐように配置された4つの側面7とからなっている。各側面7の両端部は湾曲状となっている。切削用インサート4の厚さは、例えば3mm〜5mm程度である。
また、切削用インサート4は、全体的にCBN(立方晶窒化ホウ素)焼結体で形成されたチップである。このため、各主面6と各側面7との境界部分(稜線部分)は、R状コーナ部4a及びその他の直線部分を含めて全て切れ刃8として使用されることになる。従って、切削用インサート4は、多くの種類の切削加工に対応可能である。なお、切れ刃8は、各主面6と各側面7との境界(稜線)と、各主面6の一部領域及び各側面7の一部領域とで形成されている。また、切削用インサート4はCBN焼結体のみからなっているので、切削用インサート4を容易に作ることができる。
切削用インサート4は、全体的にポジティブ形状のチップである。具体的には、図4にも示すように、切削用インサート4の側面7は、切削用インサート4の主面6に対して垂直ではなく、厚さ方向中心に向かって斜めに切ったテーパ面となっている。側面7のテーパ角αは、例えば7度〜11度である。つまり、主面6と側面7とのなす角度(切れ刃8の刃先角)βは、例えば79度〜83度となっている。
このように切れ刃8の刃先角βを90度未満(鋭角)とすることにより、切れ刃8の切れ味が高くなり、切れ刃8の切削抵抗が低減される。特に、切削用インサート4の直線部分の切れ刃8を使ってプランジ切削を行う際に、切削抵抗の低減作用が有効に発揮される。また、ポジティブ形状の切削用インサート4であるにもかかわらず、両方の主面6側の切れ刃8が使用可能となるため、経済面で有利となる。また、被削材2に対してぬすみ加工や隅R加工を行うことも可能となる。
切削用インサート4の各側面7の中央部には、側面7に対して凹むような断面略V字状の溝部10が切削用インサート4の全周にわたって形成されている。溝部10は、切削用インサート4の側面7に発生する亀裂(後述)を吸収するためのものである。溝部10は、例えば加工しやすい砥石によって形成されている。このため、図4に示すように、溝部10の底部は、欠けにくいR状となっている。溝部10の両側面のなす角度θは、90度程度となっている。
また、切削用インサート4の厚み(インサート厚み)をa(mm)、溝部10の溝幅をb(mm)としたときに、(a−b)/2≧1mmとなるのが好ましい。この場合には、切れ刃8の刃先と溝部10との間の長さが1mm以上となるため、切れ刃8の強度を十分確保することができる。
このような切削工具1を使用して被削材2の切削加工を行うときは、切削用インサート4をホルダ3の先端部の所定箇所に位置決めし、切削用インサート4の一方の主面6をクランプ部5により押し付けて保持した状態で、被削材2を回転させながら切削用インサート4の切れ刃8により被削材2を切削していく。
ところで、切削用インサート4の材料であるCBN焼結体は、超硬合金と比較して、硬度は高いが、脆性材料であり、靱性に劣るため、亀裂が伝搬しやすいという性質を有している。このため、切削用インサート4の一方の主面6側の切れ刃8を使って高硬度な被削材2を切削しているときに、切れ刃8が欠損して切削用インサート4の側面7に亀裂が生じると、その亀裂が切削用インサート4の他方の主面6側に向かって延びるようになる。
しかし、本実施形態においては、切削用インサート4の側面7の中央部に、亀裂吸収用の溝部10を切削用インサート4の全周にわたって形成したので、高硬度な被削材2の切削時に、切削用インサート4における一方の主面6側の切れ刃8が欠損して、切削用インサート4の側面7に亀裂が生じ、その亀裂が他方の主面6側に向かって延びても、亀裂は溝部10で止まることになる。これにより、切削用インサート4における一方の主面6側の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が他方の主面6に及ぶことは無いため、他方の主面6側の切れ刃8の欠損を防止することができる。その結果、切削用インサート4の耐久性を向上させ、切削用インサート4を長期間にわたって使用することが可能となる。
なお、切削工具1により切削加工を行う際には、切削用インサート4の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が確実に溝部10で止まるように、被削材2の1回転当たりにおける切削用インサート4の送り量を設定する必要がある。例えば、溝部10の溝幅bが1.0mm、溝部10の深さが0.5mmである場合には、被削材2の1回転当たりにおける切削用インサート4の送り量を0.5mmよりも少なくする。
図5は、本発明に係る切削用インサートの第2実施形態を示す斜視図であり、図6は、図5に示した切削用インサート4の側面図である。各図において、本実施形態の切削用インサート4は、上記の第1実施形態と同様に、平面視で略正四角形状をなしていると共に、全体的にCBN焼結体で形成されている。
本実施形態の切削用インサート4は、上記の第1実施形態と異なり、全体的にネガティブ形状のチップである。具体的には、切削用インサート4の側面7は、切削用インサート4の主面6に対して垂直となっている。つまり、切れ刃8の刃先角は90度(直角)となっている。その他の構成は、上記の第1実施形態と同様である。
本実施形態の切削用インサート4においても、一方の主面6側の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が溝部10により他方の主面6に及ぶことは無いため、他方の主面6側の切れ刃8の欠損を防止することができる。
図7は、本発明に係る切削用インサートの第3実施形態を示す斜視図であり、図8は、図7に示した切削用インサート4の側面図である。各図において、本実施形態の切削用インサート4は、上記の第1実施形態と同様に、平面視で略正四角形状をなしていると共に、全体的にCBN焼結体で形成されている。
本実施形態の切削用インサート4は、4つのR状コーナ部4aのみがポジティブ形状であり、他の部分がネガティブ形状のチップである。つまり、各R状コーナ部4aの側面7は、厚さ方向中心に向かって斜めに切ったテーパ面となっている。側面7のテーパ角は、上記の第1実施形態と同様である。切削用インサート4の各R状コーナ部4aを除く部位の側面7は、主面6に対して垂直となっている。
切削用インサート4における各R状コーナ部4aの側面7の中央部には、側面7に対して凹むような断面略V字状の溝部11が形成されている。溝部11は、切削用インサート4の厚さ方向に対して垂直な方向に延びている。溝部11の形状、溝幅及び深さの寸法等は、上記の第1実施形態の溝部10と同様である。
このような本実施形態の切削用インサート4を使用して被削材2の切削加工を行うときは、何れかのR状コーナ部4aの切れ刃8を使って被削材2を切削する。ここで、高硬度な被削材2の切削時に、R状コーナ部4aにおける一方の主面6側の切れ刃8が欠損して、R状コーナ部4aの側面7に亀裂が生じ、その亀裂が他方の主面6側に向かって延びても、亀裂は溝部11で止まることになる。これにより、R状コーナ部4aにおける一方の主面6側の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が他方の主面6に及ぶことは無いため、他方の主面6側の切れ刃8の欠損を防止することができる。
図9は、本発明に係る切削用インサートの第4実施形態を示す斜視図であり、図10は、図9に示した切削用インサート4の側面図である。各図において、本実施形態の切削用インサート4は、上記の第3実施形態と同様に、平面視で略正四角形状をなしていると共に、全体的にCBN焼結体で形成されている。また、本実施形態の切削用インサート4は、各R状コーナ部4aを含めて全体的にネガティブ形状のチップである。その他の構成は、上記の第3実施形態と同様である。
本実施形態の切削用インサート4においても、R状コーナ部4aにおける一方の主面6側の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が溝部11により他方の主面6に及ぶことは無いため、他方の主面側6の切れ刃8の欠損を防止することができる。
図11は、本発明に係る切削用インサートの第5実施形態を示す斜視図であり、図12は、図11に示した切削用インサート4の側面図である。各図において、本実施形態の切削用インサート4は、上記の第1実施形態と同様に、平面視で略正四角形状をなしていると共に、全体的にポジティブ形状のチップとなっている。
本実施形態の切削用インサート4は、一方の主面6側に設けられたCBN層21と、他方の主面6側に設けられたCBN層22と、これらのCBN層21,22の間に配置された超硬層23とからなっている。CBN層21,22は、全体的にCBN焼結体で形成された層である。このため、切れ刃8全体は、CBN焼結体で形成されている。超硬層23は、例えば超硬合金で形成された層である。超硬合金としては、例えば炭化タングステンとコバルトとを混合して焼結してなるもの(WC−Co)等が挙げられる。
超硬層23の各側面7には、上記の第1実施形態と同様の溝部10が切削用インサート4の全周にわたって形成されている。この場合には、例えば砥石によって切削用インサート4の各側面7の中央部に容易に溝部10を形成することができる。
本実施形態の切削用インサート4においても、一方の主面6側の切れ刃8の欠損によって生じた亀裂が溝部10により他方の主面6に及ぶことは無いため、他方の主面6側の切れ刃8の欠損を防止することができる。
なお、上記の第2〜第4実施形態においても、切削用インサート4をCBN層21、超硬層23及びCBN層22からなる3層構造としても良いことは言うまでもない。
以上、本発明に係る切削用インサート及び切削工具の好適な実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、切削用インサート4の形状を平面視で略正四角形状としたが、切削用インサート4の形状としては、特にそれには限られず、平面視で略三角形状、略菱形状、円形状等であっても良い。
また、上記実施形態では、切削用インサート4の側面7全周に溝部10を形成したり、切削用インサート4の各R状コーナ部4aの側面7に溝部11を形成したが、特にそれには限られず、切削用インサートの側面の任意部分に溝部を形成すれば良い。ただし、切削用インサートの形状を平面視で略三角形状や略菱形状とした場合には、切削用インサートの側面全周または各R状コーナ部の側面に溝部を形成するのが好ましい。また、切削用インサートの形状を平面視で円形状とした場合には、切削用インサートの側面全周に溝部を形成するのが好ましい。
さらに、上記実施形態では、切削用インサート4の側面7の中央部に溝部10,11を形成したが、特に切れ刃8の強度を大きく低下させることが無いのであれば、切削用インサート4の側面7の中央部からずれた位置に溝部10,11を形成しても良い。
また、上記実施形態では、溝部10,11の形状を断面略V字状としたが、溝部10,11の形状としては、特にそれには限られず、断面半円形状や断面矩形状等であっても良い。
さらに、上記実施形態では、クランプ部5により切削用インサート4の一方の主面6を押し付けることで、切削用インサート4をホルダ3に保持するようにしたが、特にそれには限られず、切削用インサート4の一方の主面6にクランプ用の凹部を形成し、その凹部にクランプ部を挿入して押し付けるようにしても良い。
1…切削工具、2…被削材、4…切削用インサート、4a…R状コーナ部、6…主面、7…側面、8…切れ刃、10…溝部、11…溝部。
Claims (6)
- 被削材を切削するための切削用インサートにおいて、
互いに対向する2つの主面と、各主面同士をつなぐ側面とを有し、
前記各主面と前記側面との境界部分は、切れ刃を形成しており、
前記切れ刃は、全体がCBN焼結体からなり、
前記側面には、当該側面に対して凹むような溝部が設けられていることを特徴とする切削用インサート。 - 前記溝部は、前記側面の全周に形成されていることを特徴とする請求項1記載の切削用インサート。
- 複数のR状コーナ部を含み、
前記溝部は、前記複数のR状コーナ部の前記側面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の切削用インサート。 - 前記各主面と前記側面とのなす角度が90度未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の切削用インサート。
- 前記溝部は、前記側面の中央部に形成されており、
インサート厚さをa、前記溝部の溝幅をbとしたときに、(a−b)/2≧1mmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の切削用インサート。 - 請求項1〜5のいずれか一項記載の切削用インサートを備えたことを特徴とする切削工具。
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