JP2014083626A - フライス加工用刃先交換式切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】サラエ加工のための副切れ刃を有するフライス加工用の切削インサートを、加工面の品位向上が図れるものにすることを課題としている。
【解決手段】コーナ部に設けられる副切れ刃３を、主切れ刃２に連なる２つの円弧切れ刃部３ａ，３ａと、その２つの円弧切れ刃部間に配置される直線切れ刃部３ｂとで構成し、切削インサートを厚み方向に見た図において各主切れ刃に対する内接円の半径をＴＡ、副切れ刃３の直線切れ刃部長手方向長さをＬ１、直線切れ刃部３ｂの長さをＬ、副切れ刃３の高さをｈとして、０．０５ＴＡ≦Ｌ１≦０．４ＴＡ、０．１Ｌ１≦Ｌ≦０．５Ｌ１、及びｈ≦１５μｍ以下の各条件を満足させた。
【選択図】図３

Description

この発明は、フライス加工用刃先交換式切削インサート（以下では単に切削インサートと称す）、詳しくは、コーナ部にサラエ刃として使用する副切れ刃を設けた切削インサートに関する。

首記のフライス加工用切削インサートとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１の切削インサートは、正方形などの多角形を基本形にしたものであって、多角形のコーナ部に平面視でコーナの２等分線と直交する方向に延びた直線の副切れ刃（副刃）を作り出している。

なお、前記直線の副切れ刃に代えて、多角形のコーナ部に曲率半径の大きな直線近似の円弧の副切れ刃を設けることも行われている。

特開２００９−２７４２０７号公報

平面視直線の副切れ刃は、カッタボディに対する切削インサートの装着姿勢が振れる（正常な装着姿勢から傾く）と、その副切れ刃で加工した面が粗くなる弱点がある。フライスカッタは、一般に複数の切削インサートを備えており、各切削インサートの傾きを均一に揃える（フェース角を一定させる）のは不可能に近い。

各切削インサートの装着姿勢がばらつくと、図７に示すように、直線の副切れ刃１３による仕上げでは、被削材Ｗの取り残し量が大きくなって加工面が粗くなる。また、各切削インサートの傾きがばらつくことで加工面に形成されるいわゆる送りマークも不規則になり、加工面の品位向上が図り難い。

一方、円弧の副切れ刃は、切削インサートの傾きによる影響が直線の副切れ刃による仕上げの場合ほど大きくない。しかしながら、図８に示すように、円弧の副切れ刃２３による仕上げでは、切削インサートの正常姿勢に対する傾きが０°に近くても、加工面に取り残される刃間の山の高さｈ１が直線の副切れ刃を使用する場合よりも高くなるため、取り残し量が多くなる。

また、円弧の副切れ刃は刃振れ測定の基準となる位置が一定せず、複数の切削インサートの刃先位置を揃えるのも難しい。このために、円弧の副切れ刃を有する切削インサートを使用した加工でも面粗さが粗くなって加工品位の向上が図り難い。

この発明は、サラエ加工のための副切れ刃を有するフライス加工用の切削インサートを、加工面の品位向上が図れるものにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、仕上げ切削用の副切れ刃をコーナ部に有し、その副切れ刃が、コーナの両側の直線の主切れ刃に連なる２つの円弧切れ刃部と、その２つの円弧切れ刃部間に配置される直線切れ刃部とで構成される基本形が多角形のフライス加工用刃先交換式切削インサートを以下の通りに構成した。

即ち、そのフライス加工用刃先交換式切削インサートを厚み方向に見た図において各主切れ刃に対する内接円の半径をＴＡ、前記副切れ刃の直線切れ刃部長手方向長さをＬ１、前記直線切れ刃部の長さをＬ、前記副切れ刃の高さをｈとしたとき、
０．０５ＴＡ≦Ｌ１≦０．４ＴＡ、０．１Ｌ１≦Ｌ≦０．５Ｌ１、及びｈ≦１５μｍ以下の各条件を満たすものにした。

なお、副切れ刃の高さｈとは、前記直線切れ刃部から副切れ刃の端点を通る前記直線切れ刃部と平行な線までの前記コーナの２等分線方向の距離を言う。その距離が副切れ刃の左右の端点において異なる場合には大きい方の距離とする。

かかるフライス加工用刃先交換式切削インサートは、そのインサートを厚み方向に見た図において、前記直線切れ刃が、前記２つの円弧切れ刃部の円弧に対して接線をなすものが好ましい形態の１つとして挙げられる。

この発明の切削インサートの副切れ刃は、２つの円弧切れ刃部の間に直線切れ刃部を配置した状態になっており、その副切れ刃によって仕上げられた加工面に切り残される山の高さは全域が円弧の副切れ刃に比べて低くなる。そのために、加工面の切り残し量が減少して面粗さが良くなる。

また、副切れ刃の両側は円弧切れ刃となっているので、切削インサートの装着姿勢が傾いても傾きによる影響（取り代の変動や副切れ刃の軌跡形状の変動）が小さく抑えられ、送りマークが不規則になり難い。

このほか、副切れ刃に含ませた直線切れ刃部がコーナの中央に位置しており、その直線切れ刃部を基準にして刃振れの測定を行うこともできる。直線切れ刃部を基準にして刃振れを測定することで複数設ける切削インサートの刃先位置を高精度に揃えることができ、これ等の相乗効果によって加工面の品位が従来の切削インサートで加工した面に比べて向上する。

この発明の切削インサートの一例を示す平面図 図１の切削インサートの側面図 図１のＡ部の拡大平面図 この発明の切削インサートの他の例を示す平面図 図４のＡ部の拡大平面図 この発明の切削インサートの副切れ刃と全域が円弧の副切れ刃によって加工面に切り残される山の高さを比較した図 直線の副切れ刃を有する切削インサートの装着姿勢が傾き、その状態で加工される面の性状を誇張して示す図 全域が円弧の副切れ刃を有する切削インサートの装着姿勢が傾き、その状態で加工される面の性状を誇張して示す図

以下、この発明のフライス加工用切削インサートの実施の形態を添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。

例示の切削インサート１は、リードアングル４５°の正面フライスカッタ用であって、正方形を基本形とするポジティブ型のインサートとなっている。２は主切れ刃、３は、各コーナ部に形成された副切れ刃である。

主切れ刃２は、すくい面となす上面４とその上面に対して鋭角に交わる側面５が交わった位置の稜線によって構成されている。

また、副切れ刃３は、基本形のインサートの各コーナ部に形成されている。この副切れ刃３は、２つの円弧切れ刃部３ａ、３ａと、ひとつの直線切れ刃部３ｂとからなる。

２つの円弧切れ刃部３ａ、３ａは、曲率半径Ｒ１，Ｒ２が等しく、それぞれの円弧中心Ｏ１、Ｏ２が切削インサートを厚み方向に見た図３の平面視において、直線切れ刃部３ｂと直交する線上にある。これ等の円弧切れ刃部３ａ、３ａは、コーナの両側の直線の主切れ刃２に対して小円弧の繋ぎ部６を介して連ならせている。

なお、左右の円弧切れ刃部３ａ、３ａは、曲率半径Ｒ１，Ｒ２が異なっていてもよい。

直線切れ刃部３ｂは、２つの円弧切れ刃部３ａ、３ａ間に配置されている。この直線切れ刃部３ｂはコーナの２等分線Ｃと直交して両端が左右の円弧切れ刃部３ａ、３ａに連なっている。

左右の円弧切れ刃部３ａ、３ａの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が異なるものは、直線切れ刃部３ｂの長手方向中心がコーナの２等分線Ｃ上からずれる（直線切れ刃部３ｂのコーナの２等分線Ｃを境にした両側の長さに差が生じる）。この場合の中心のずれ量は、副切れ刃３の両端間長さ（直線切れ刃部長手方向の全長）をＬ１としたとき、副切れ刃３の片端からその全長Ｌ１の４０％〜６０％の範囲に直線切れ刃部３ｂの中心があるように設定される。

図１の切削インサートは、その直線切れ刃部３ｂが、図１、図３の平面図（切削インサートを厚み方向に見た図）において、２つの円弧切れ刃部３ａ，３ａの円弧に対して接線をなしており、円弧切れ刃部３ａとの接続部にエッジが存在しない。

円弧切れ刃部３ａも小円弧の繋ぎ部６に対しエッジができないように繋がれており、同様に、繋ぎ部６も、主切れ刃２に対してエッジができないように（主切れ刃が繋ぎ部６に対する接線で構成されるように）繋がれている。

直線切れ刃部３ｂが２つの円弧切れ刃部３ａ，３ａの円弧に対して接線をなすこと（繋ぎ部にエッジを生じさせないこと）は切れ刃保護や加工精度の面で好ましいことであるが、図４、図５のように、円弧切れ刃部との繋ぎ部にエッジができるように繋ぐこともある。

図４、図５の切削インサート１は、２つの円弧切れ刃部３ａ、３ａの曲率半径Ｒ１，Ｒ２が等しく、それぞれの円弧切れ刃部の円弧中心Ｏが図５に示したコーナの２等分線Ｃ上にある。これ等の円弧切れ刃部３ａ、３ａは、コーナの両側の直線の主切れ刃２に対して小円弧の繋ぎ部６を介して連ならせている。繋ぎ部６は、主切れ刃２がその繋ぎ部に対する接線で構成されており、これは、先に説明した形態と同じである。

この発明の切削インサートは、上記直線切れ刃部３ｂの設置によって、図６に示すように、左右の円弧切れ刃部３ａ、３ａ間（想像線で示す箇所）が切り欠かれた状態になり、加工面に切り残される山の高さが、全域が円弧の副切れ刃によって切り残される山の高さに比べて低くなる。

即ち、全域が円弧の副切れ刃で加工される面に切り残される山の高さは図６のｈ１であるのに対し、この発明の切削インサートの副切れ刃によって切り残される山の高さは（ｈ１−Δｈ）となり、そのために、全域が円弧の副切れ刃を有する従来の切削インサートに比べて切り残し量が少なくなる。

各円弧切れ刃部３ａ、３ａは、曲率半径Ｒが２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度に設定される。また、副切れ刃３の長さ（直線切れ刃部長手方向の両端間長さ）Ｌ１と直線切れ刃部３ｂの長さＬは、各主切れ刃２に対する内接円の半径をＴＡ、副切れ刃３の高さをｈとしたとき、０．０５ＴＡ≦Ｌ１≦０．４ＴＡ、０．１Ｌ１≦Ｌ≦０．５Ｌ１、及びｈ≦１５μｍ以下の各条件を満たすように設定される。

副切れ刃３の両端間長さＬ１を０．０５ＴＡ以上とすることで、円弧のみの副切れ刃（サラエ刃）に比べて加工面品位の向上効果を得ることができ、また、その長さＬ１を０．４ＴＡ以下とすることで、主切れ刃２の長さを確保することができる。

さらに、直線切れ刃部３ｂの長さＬをＬ１の０．１倍以上とすることで、円弧のみの副切れ刃に比べて加工面品位の向上効果を得ることができ、また、その長さＬをＬ１の０．５倍以下とすることで、円弧部によって切削インサートの傾きを補正する効果を得ることができる。

また、副切れ刃３の高さｈを１５μｍ以下にすることで、円弧切れ刃部３ａが切削に関与する仕上げがなされた場合にも加工面の面精度を十分に高めることができる。

副切れ刃３の長さＬ１、直線切れ刃部の長さＬ及び副切れ刃３の高さｈを上記のように設定することにより、円弧切れ刃部３ａの曲率半径が自ずと従来の円弧切れ刃よりも大きくなり、結果として切削インサートの多少の傾きにかかわらず、加工面の面粗さが小さく抑えられるようになる。

図示の切削インサート１は、副切れ刃３の長さＬ１：２ｍｍ、直線切れ刃部３ｂの長さＬ：０．６ｍｍ、各円弧切れ刃部３ａ、３ａの曲率半径Ｒ：４０ｍｍにしたが、副切れ刃の寸法諸元は例示の数値に制限されない。

また、副切れ刃３の側面視形状は、直線に限定されない。例えば、直線切れ刃部３ｂが側面視で凸円弧をなし、両側の円弧切れ刃部３ａが側面視で直線或いは直線切れ刃部よりも円弧半径の大きな凸円弧をなすような形状であってもよい。

さらに、例示の切削インサートは、正方形を基本形にしたものになっているが、この発明を適用する切削インサートは、正三角形、菱形、長方形などを基本形とするものであってもよい。

内接円径ＴＡ：１３．３４ｍｍ、副切れ刃３の長さＬ１：２ｍｍ、直線切れ刃部３ｂの長さＬ：０．６ｍｍ、各円弧切れ刃部３ａ、３ａの曲率半径Ｒ：４０ｍｍ、高さｈ：６．５μｍの寸法諸元の副切れ刃を備える図１、図３の形状の切削インサート（発明品）と、長さ２ｍｍの直線の副切れ刃を有する切削インサート、及び曲率半径Ｒが４０ｍｍ、８０ｍｍの副切れ刃（両端間長さ２ｍｍ）を有する切削インサートを使用して１刃当りの送り量Ｆｚ＝０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍの各条件で切削を行ったときの加工面の性状について比較した。

切削インサートの装着姿勢の振れ（傾き）が０°のとき、５′のとき、１０′のときのそれぞれについて加工面に切り残される山の高さ（表面粗さ）を調べた。その結果を、表１にまとめる。同表の数値は、１０点平均粗さＲｚで表している。

表１の比較データを見ると、傾き０°で１刃当りの送り量が大きい場合の面粗さは直線の副切れ刃が発明品に勝る。また、１刃当りの送り量が０．２ｍｍと０．５ｍｍのとき、及び１刃当りの送り量が１．０ｍｍで切削インサートの傾きが１０′のときの面粗さは円弧Ｒ８０の副切れ刃が発明品に勝るが、その他の条件では発明品は従来品に勝る面粗さが得られており、本発明が加工面の高品位化に寄与することがわかる。

１ 切削インサート
２ 主切れ刃
３，１３，２３ 副切れ刃
３ａ 円弧切れ刃部
３ｂ 直線切れ刃部
４ 上面
５ 側面
６ 繋ぎ部
Ｃ コーナの２等分線
Ｏ 円弧切れ刃部の円弧中心
Ｌ１ 副切れ刃の長さ（直線で結んだ両端間の距離）
Ｌ 直線切れ刃部の長さ
Ｗ 被削材
ｈ 副切れ刃の高さ

Claims (2)

1. 仕上げ切削用の副切れ刃（３）をコーナ部に有し、その副切れ刃（３）が、コーナの両側の直線の主切れ刃部（２）に連なる２つの円弧切れ刃部（３ａ，３ａ）と、その２つの円弧切れ刃部間に配置される直線切れ刃部（３ｂ）とで構成される基本形が多角形のフライス加工用刃先交換式切削インサートであって、
   そのフライス加工用刃先交換式切削インサートを厚み方向に見た図において各主切れ刃に対する内接円の半径をＴＡ、前記副切れ刃（３）の直線切れ刃部長手方向長さをＬ１、
   前記直線切れ刃部（３ｂ）の長さをＬ、前記副切れ刃（３）の高さをｈとしたとき、
   ０．０５ＴＡ≦Ｌ１≦０．４ＴＡ、０．１Ｌ１≦Ｌ≦０．５Ｌ１、及びｈ≦１５μｍ以下の各条件を満たすフライス加工用刃先交換式切削インサート。
2. フライス加工用刃先交換式切削インサートを厚み方向に見た図において、前記直線切れ刃部（３ｂ）が、前記２つの円弧切れ刃部（３ａ，３ａ）の円弧に対して接線をなす請求項１に記載のフライス加工用刃先交換式切削インサート。

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