JP2015000446A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱合金切削における熱損傷と切屑の打撃による欠けを防ぐ。【解決手段】表裏の多角形面２の一方がすくい面、他方が着座面とされ、切刃５の主切刃５Ｂはコーナ刃５Ａの一端から順にすくい角一定の第１領域Ｌと、すくい角が小さくなる第２領域Ｍと、第１領域Ｌより小さなすくい角で一定の第３領域Ｎを備え、多角形面２には突部１１と突起１２が切刃５と間隔をあけて形成され、突部１１は切刃５よりも突出してインサート厚さ方向に垂直な頂面１１Ａと頂面１１Ａに向かうに従い多角形面２の内側に向けて傾斜する周面１１Ｂを備えて平面視にコーナ刃５Ａに臨む突端部１１Ｃを有し、突起１２は表面が凸曲面状で突出高さが突部１１より低く主切刃５Ｂより高くされ、突端部１１Ｃに対しコーナ刃５Ａとは反対側に位置するとともに突起１２の少なくとも一部が第２領域Ｍの内側に位置している。【選択図】図４

Description

本発明は、耐熱合金等の金属材料の切削加工に用いて好適な切削インサートに関するものである。

耐熱合金のような熱伝導率が低くて加工硬化の大きい金属材料を切削する場合には、切刃のすくい角を正角側に大きくして切れ味を鋭くし、切削抵抗を低減して切削熱の発生を抑えるのが望ましい。ただし、すくい角を大きくすると、すくい面上を擦過した切屑が分断されずに弧を描いてすくい面とは反対側のインサート取付座への着座面に向けて延び、この着座面の周縁に形成された切刃や、その内側のインサート本体を反転させたときにすくい面となる面に衝突する現象を引き起こし、これらの部分を打撃して欠けやチッピング等が生じる場合がある。

このような着座面やその周縁の切刃の欠けやチッピングを防止するには、例えば特許文献１、２に記載されているように、一方がすくい面とされたときに他方が着座面とされるインサート本体の表裏の多角形面に、その周縁にランド面を形成するとともに、このランド面の内側にブレーカ溝を挟んで中央面を形成し、さらにこれらランド面と中央面とをインサート厚さ方向に同じ高さとして連結部により連結し、着座面とされた他方の多角形面とこの着座面が着座するインサート取付座の底面との間に隙間が空かないようにすることが考えられる。

ところが、そのような特許文献１、２に記載された切削インサートでは、この多角形面がすくい面とされたときには、ブレーカ溝に収容された切屑がランド面および中央面と同じ高さとされた連結部によって行き場を無くしてしまい、切屑詰まりを生じるおそれがある。そこで、特許文献３には、インサート本体の表裏の多角形面のコーナ刃側に凸球面状をなす主ドットが形成されるとともに、この主ドットから切刃に沿って離間した位置にも凸球面状をなす副ドットが形成された切削インサートが提案されている。

この特許文献３に記載された切削インサートでは、主ドットと副ドットとが切刃との間に間隔をあけて形成されているので、すくい面とされた多角形面において切り屑詰まりを生じることがない。そして、これら主ドットおよび副ドットのインサート厚さ方向への突出高さを切刃よりも高く、インサート取付座の底面に密着するボス面よりは低くすることにより、この底面と着座面とされる多角形面との間の隙間をドットによって小さくして、切屑の侵入による多角形面の欠けを防止することができる。

特許第４０９５４３１号公報 特許第４１６３９８１号公報 特開２００３−２２０５０３号公報

しかしながら、この特許文献３に記載された切削インサートでは、切刃のすくい角が多角形面のコーナ部から切刃に沿って離間する方向に漸次または段階的に小さくなるようにされている。このため、上述した耐熱合金のような金属材料の切削加工においては、特に切り込み量に関わらず常に切削に使用されるコーナ部側の切刃ですくい角が小さくなって切れ味が鈍ると、切削抵抗が増大することによって切削熱が高くなるのに対し、熱伝導率が低いためにこのような切削熱が切屑に伝達されずに除去され難くなって被削材の切削部位や切刃のコーナ部側に集中してしまい、インサート本体に熱による損傷が生じるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、耐熱合金のような金属材料の切削加工において熱によるインサート本体の損傷を防ぐとともに、着座面とされた多角形面が切屑に打撃されて欠けを生じたりするのも防ぐことが可能な切削インサートを提供することを目的としている。

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、表裏の多角形面と、これらの多角形面の周りに配置される側面とを有する多角形板状のインサート本体を備え、上記多角形面のそれぞれと上記側面との交差稜線部には切刃が形成され、上記切刃は、上記インサート本体の表裏に位置する上記多角形面の少なくとも１つずつのコーナ部に配置されて該多角形面に対向するインサート厚さ方向から見た平面視に凸曲線状をなすコーナ刃と、このコーナ刃の少なくとも一端から延びる主切刃とを備え、上記多角形面は互いに、一方の多角形面がすくい面とされたときに他方の多角形面が着座面とされる切削インサートであって、上記主切刃は、上記コーナ刃の一端から離間する方向に向けて順に、すくい角が一定とされた第１領域と、この第１領域から離間するに従いすくい角が小さくなる第２領域と、上記第１領域よりも小さな角度ですくい角が一定とされた第３領域とを備え、上記多角形面にはそれぞれ、該多角形面から上記インサート厚さ方向に突出する突部と突起とが上記切刃と間隔をあけて形成されていて、上記突部は、上記多角形面のそれぞれにおいて、該多角形面の上記切刃よりも突出して上記インサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に配置される頂面と、各多角形面から上記頂面に向かうに従い該多角形面の内側に向かうように傾斜する周面とを備えて、上記平面視において上記コーナ刃に臨む突端部を有し、上記突起は表面が凸曲面状であって、上記多角形面のそれぞれにおいて、上記インサート厚さ方向への突出高さが上記突部の頂面よりも低く、上記主切刃よりは高くされており、上記平面視において、上記突部の上記突端部に対して上記主切刃に沿った方向に上記コーナ刃とは反対側に位置するとともに、該突起の少なくとも一部が、上記多角形面における上記主切刃の第２領域の内側に位置していることを特徴とする。

このように構成された切削インサートでは、まず主切刃が、コーナ刃側から順に一定の大きなすくい角とされた第１領域と、この第１領域の大きなすくい角から小さなすくい角へとすくい角が小さくなる第２領域と、この小さなすくい角で一定とされた第３領域とを備えているので、コーナ刃側の大きな一定のすくい角とされた第１領域により切刃の切れ味を鋭くして切削抵抗の低減を図り、耐熱合金のような金属材料の切削加工でも切削熱の発生を抑えてインサート本体の損傷を防ぐことができる。その一方で、第３領域までもが使用される切り込み量の大きな切削加工では、小さなすくい角で一定とされたこの第３領域によって切刃強度を確保することができる。

また、こうして切刃によって生成される切屑は、切り込み量が小さくてコーナ刃から主切刃のコーナ刃側の部分だけが使用される場合には、すくい面とされた一方の多角形面に形成された突部のコーナ刃に臨む突端部の周面により案内されて該多角形面上をコーナ刃とは反対側に擦過し、この突端部に対して上記主切刃に沿った方向にコーナ刃と反対側に位置する突起の凸曲面状の表面に乗り上げるように摺接して抵抗を受けることによりカールされて分断される。このときにも、突起の表面が凸曲面状であるので、切屑との接触面積は小さく、切削抵抗の増大を避けることができる。

一方、上述のように切り込み量が大きくてコーナ刃から突起にかけての主切刃のある程度の部分までが使用される場合に生成される切屑は、主切刃からすくい面とされた一方の多角形面の内側に流出して突部の突端部と突起とに乗り上げるように摺接することによりカールされるとともに、流出方向にみてＶ字状に折り曲げられるようにして分断されて処理される。従って、切り込み量に関わらずに確実な切屑の処理を図ることができるとともに、たとえ十分に分断処理されなかったとしても、切屑は突起や突端部に乗り上げてすくい面とされた一方の多角形面の上方に流出するので、弧状に巻き込まれて着座面とされた他方の多角形面側に延びるのは避けることができる。

そして、万一このように切屑が十分に分断処理されず、しかも着座面とされた他方の多角形面側に向けて延びたとしても、この着座面とされた他方の多角形面にも主切刃よりはインサート厚さ方向への突出高さが高い表面凸曲面状の突起が形成されているので、他方の多角形面とインサート取付座の底面との間の隙間を小さくすることができ、この隙間に他方の多角形面側に向けて延びた切屑が侵入してインサート本体に欠けを生じるような事態を防ぐことができる。

さらに、この突起は、その少なくとも一部が主切刃の第２領域の内側に位置している。しかるに、すくい角が一定の第１、第３領域の間にあってすくい角が変化する第２領域の内側では、主切刃の切刃強度が不安定となって欠け等が生じ易くなるが、そのような第２領域に突起の少なくとも一部が形成されることにより、切屑の侵入によるインサート本体の欠けの発生を一層確実に防止することができる。これは、すくい面とされた多角形面においても同様である。

ここで、第１領域における主切刃の切れ味をさらに鋭くするのに、主切刃は、第１領域においてコーナ刃から離間するに従いインサート厚さ方向に後退するように傾斜していてもよい。この場合には、着座面とされた他方の多角形面において、第２、第３領域で主切刃とインサート取付座の底面との隙間が大きくなって切屑が侵入し易くなるが、上述のように第２領域に突起の少なくとも一部が形成されていることにより、このような場合でも切屑の侵入を確実に防止することができる。

また、専らコーナ刃から主切刃のコーナ刃側の部分が使用される低切り込み加工用の切削インサートにおいては、上記突部の上記突端部から、該突部の上記頂面よりも上記インサート厚さ方向への突出高さが低く、上記突端部における上記周面に対して凹曲して交差する側面を有する突条部を、上記平面視において上記コーナ刃に向けて延びるように形成することにより、コーナ刃の周辺で生成される延び気味となる切屑を、この突条部の側面から突端部の周面に摺接させて抵抗を与えることにより、確実に突端部から突起に向けて案内することができる。

一方、これとは逆に、コーナ刃から主切刃のある程度の部分までが使用される高切り込み加工用の切削インサートにおいては、上記突部の上記突端部に円錐台状部を形成し、この円錐台状部の円錐面の母線が上記インサート厚さ方向に垂直な平面に対してなす傾斜角を、上記平面視において上記コーナ刃の二等分線に沿った断面における傾斜角が最も小さく、上記円錐面の周回り方向に該断面から離間するに従い大きくなるようにすることにより、主切刃から円錐台状部までの間隔を確保して、高切り込みの際の幅広の切屑による円錐台状部の摩耗を抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、耐熱合金のような金属材料の切削加工においても、切削熱の発生を抑えて熱によるインサート本体の損傷を防ぐことができるとともに、切屑の円滑な処理を図ることができ、さらに切屑が着座面とされた他方の多角形面側に向けて延びても、この他方の多角形面とインサート取付座の底面との間に侵入してインサート本体に欠け等が生じるのを防止することができる。

本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態のインサート厚さ方向に多角形面に対向する方向から見た平面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図１に示す実施形態の１つの鋭角コーナ部のインサート厚さ方向に多角形面に対向する方向から見た拡大平面図である。 図４におけるＰＰ断面図である。 図４におけるＱＱ断面図である。 図４におけるＲＲ断面図である。 図４におけるＳＳ断面図である。 図４におけるＴＴ断面図である。 図４におけるＵＵ断面図である。 図４におけるＶＶ断面図である。 図４におけるＷＷ断面図である。 図４におけるＸＸ断面図である。 図４におけるＹＹ断面図である。 図４におけるＺＺ断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 図１６に示す実施形態のインサート厚さ方向に多角形面に対向する方向から見た平面図である。 図１６に示す実施形態の側面図である。 図１６に示す実施形態の１つの鋭角コーナ部のインサート厚さ方向に多角形面に対向する方向から見た拡大平面図である。 図１９におけるＲＲ断面図である。 図１９におけるＳＳ断面図である。 図１９におけるＴＴ断面図である。 図１９におけるＵＵ断面図である。 図１９におけるＶＶ断面図である。 図１９におけるＷＷ断面図である。 図１９におけるＸＸ断面図である。 図１９におけるＹＹ断面図である。 図１９におけるＺＺ断面図である。

図１ないし図１５は、本発明の第１の実施形態を示すものであって、切り込み量が小さい仕上げ旋削加工に専ら使用される切削インサートに本発明を適用したものである。本実施形態において、インサート本体１は超硬合金等の硬質材料により形成されて、多角形板状、詳しくは四角形板状、より詳しくは菱形平板状をなしており、表裏の多角形面２とその周囲に配置される本実施形態では４つの側面３とを備えている。多角形面２がなす菱形の鋭角コーナ部Ａの挟角は、本実施形態では８０°とされている。これら表裏の多角形面２は、一方が切削に使用されるすくい面とされたときに、他方が刃先交換式バイト等の切削工具の工具本体に形成されたインサート取付座への着座面とされる。

また、インサート本体１には、表裏の多角形面２がなす菱形の中心を通るインサート中心線Ｃを中心とした断面円形の取付孔４が、このインサート中心線Ｃ方向すなわちインサート厚さ方向（図３における上下方向）にインサート本体１を貫通するように形成されている。本実施形態では、インサート本体１が、このインサート中心線Ｃ回りに１８０°回転対称な形状に形成されるとともに、インサート厚さ方向に多角形面２に対向する平面視において多角形面２がなす菱形の対角線に沿った２つの平面に関してそれぞれ面対称形状とされている。さらに、インサート本体１は、これらの平面上に位置してインサート厚さ方向の中央でインサート中心線Ｃに直交する２つの直線に関してもそれぞれ１８０°回転対称形状とされ、すなわち表裏の多角形面２に関して表裏反転対称な形状に形成されている。

さらにまた、表裏の多角形面２と側面３との交差稜線部にはそれぞれ切刃５が形成されている。ここで、多角形面２の周回り方向に隣接する側面３同士の交差稜線部は凸曲面状に形成されており、これに伴い菱形をなす多角形面２のそれぞれ表裏に位置する各一対の鋭角コーナ部Ａと鈍角コーナ部Ｂは上記平面視において図２および図４に示すように凸曲線状に形成される。本実施形態では、上記凸曲面は凸円筒面であって鋭角コーナ部Ａと鈍角コーナ部Ｂは凸円弧状に形成され、切刃５は、このうち一対の鋭角コーナ部Ａにコーナ刃５Ａをそれぞれ備えるとともに、これらのコーナ刃５Ａの両端から上記平面視に直線状に延びる１つのコーナ刃５Ａに対して２つずつの主切刃５Ｂを備えている。

従って、側面３は、表裏の多角形面２の一方がすくい面とされたときの切刃５の逃げ面とされる。ここで、この逃げ面とされる側面３は、隣接する側面３同士の上記交差稜線部も含め、インサート厚さ方向に向けてインサート中心線Ｃに平行に延びるように形成されており、本実施形態の切削インサートは切刃５に逃げ角が付されていないネガティブタイプのインサートとされている。

主切刃５Ｂは、該主切刃５Ｂが連なるコーナ刃５Ａ側からこのコーナ刃５Ａとは反対側に向けて順に、第１領域Ｌ、第２領域Ｍ、および第３領域Ｎを備えている。コーナ刃５Ａに連なる第１領域Ｌでは、主切刃５Ｂに連なる多角形面２の周縁部が、主切刃５Ｂから離間して該多角形面２の内側に向かうに従い一定の傾斜角（すくい角）でインサート厚さ方向に後退するように傾斜したポジすくい面６とされ、逃げ面とされる側面３に鋭角に交差するように形成されている。この第１領域Ｌにおいて一定とされたすくい角は、例えば２０°とされている。なお、コーナ刃５Ａのすくい角も、この第１領域Ｌにおける主切刃５Ｂのすくい角と等しい一定の角度とされている。

また、コーナ刃５Ａとは反対側の第３領域Ｎにおいては、主切刃５Ｂに連なる多角形面２の周縁部に、インサート厚さ方向に垂直な平面状で幅広のフラットランド７が主切刃５Ｂを稜線として介して側面３に直交するように形成され、このフラットランド７によって主切刃５Ｂのすくい角が０°と、第１領域Ｌにおけるすくい角に対して小さくされている。このフラットランド７の上記平面視における幅は第３領域Ｎでは鈍角コーナ部Ｂの手前まで一定とされている。

さらに、第３領域Ｎにおいて、このフラットランド７の内側には、多角形面２の内側に向かうに従いインサート厚さ方向に後退するように傾斜したポジすくい面８が形成されている。本実施形態では、この第３領域Ｎにおけるポジすくい面８に、多角形面２の内側に向けてすくい角が段階的に大きくなる複数段（２段）の第１、第２のポジすくい面８Ａ、８Ｂが形成され、このうち最も内側の第１のポジすくい面８Ａのすくい角は、第１領域Ｌにおけるポジすくい面６のすくい角と等しく２０°とされている。また、この第１のポジすくい面８Ａとフラットランド７との間の第２のポジすくい面８Ｂの上記平面視における幅は、鈍角コーナ部Ｂの手前まで一定とされている。

さらにまた、第１領域Ｌと第３領域Ｎの間の第２領域Ｍでは、第１領域Ｌから第３領域Ｎに向けてすくい角が小さくなるようにされている。ここで、この第２領域Ｍのポジすくい面９は、第１領域Ｌとの境界側では図１０に示すように多角形面２の周縁部はポジすくい面６、８Ａと等しいすくい角の第１のポジすくい面９Ａとされ、この境界から第３領域Ｎ側に向けて第２領域Ｍの略中央までには、第１のポジすくい面９Ａの外側の多角形面２の周縁部に、第３領域Ｎの第２のポジすくい面８Ｂと等しいすくい角の第２のポジすくい面９Ｂが上記平面視に漸次幅広となるように形成されて、第３領域Ｎの第２のポジすくい面８Ｂに連なっている。

また、この第２領域Ｍの中央から第３領域Ｎに向けては、第２のポジすくい面９Ｂの外側の多角形面２の周縁部に、第３領域Ｎのフラットランド７と面一のインサート厚さ方向に垂直な平面状をなすフラットランド１０が漸次幅広となるように形成されて第３領域Ｎのフラットランド７に連なっている。従って、本実施形態では、この第２領域Ｎにおいて主切刃５Ｂのすくい角は、第１領域Ｌから第３領域Ｎに向けて段階的に小さくなる。

さらに、主切刃５Ｂは、本実施形態では図３に示すように上記第１領域Ｌにおいてコーナ刃５Ａから離間するに従いインサート厚さ方向に後退するように一定の傾斜角で傾斜している。また、第２、第３領域Ｍ、Ｎでは、主切刃５Ｂはインサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に位置している。さらにまた、第３領域Ｎから鈍角コーナ部Ｂに向かうに従い多角形面２と側面３との交差稜線部はインサート厚さ方向に突出するように傾斜し、この鈍角コーナ部Ｂと上記コーナ刃５Ａとは、それぞれの多角形面２において互いにインサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に位置するように形成されている。

このように周縁部が形成された多角形面２の内側には、インサート厚さ方向に突出する突部１１と突起１２とが切刃５と間隔をあけて形成されている。このうち、突部１１は、インサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に配置される頂面１１Ａと、各多角形面２からこの頂面１１Ａに向かうに従い該多角形面２の内側に向かうように傾斜して延びる周面１１Ｂとを備えているとともに、上記平面視においてコーナ刃５Ａに臨むように配置された突端部１１Ｃを有している。頂面１１Ａは、それぞれの多角形面２において、コーナ刃５Ａや鈍角コーナ部Ｂ、あるいは突起１２よりもインサート厚さ方向への突出高さが高くされ、インサート本体１において最も突出した位置に配置されている。

突部１１のコーナ刃５Ａに臨む上記突端部１１Ｃは、コーナ刃５Ａの二等分線上に位置してインサート厚さ方向に延びる中心線を有する略１／２円錐台状に形成されている。ただし、本実施形態では、この突端部１１Ｃがなす円錐台の母線がインサート厚さ方向に垂直な平面に対してなす傾斜角は一定とされている。また、この突端部１１Ｃのコーナ刃５Ａとは反対側には、主切刃５Ｂ側を向くように凹曲部１１Ｄが突部１１の周面１１Ｂに形成されている。この凹曲部１１Ｄは、主切刃５Ｂが延びる方向に向けて凹曲するとともに周面１１Ｂに沿って上述のように傾斜する略凹円筒面状をなしていて、突部１１の頂面１１Ａから第１領域Ｌの内側のポジすくい面６に達するように形成されている。すなわち、本実施形態では、凹曲部１１Ｄは、多角形面２における主切刃５Ｂの第１領域Ｌの内側に形成されている。

なお、この凹曲部１１Ｄのコーナ刃５Ａ側の端縁と上記突端部１１Ｃがなす１／２円錐台のコーナ刃５Ａとは反対側の端縁との間の部分は、これらの端縁に接する傾斜平面状とされ、やはり頂面１１Ａから第１領域Ｌの内側のポジすくい面６に達するように形成されて、上記平面視においてコーナ刃５Ａ側に向かうに従い主切刃５Ｂに近づくように形成されている。

さらに、凹曲部１１Ｄのコーナ刃５Ａとは反対側の周面１１Ｂは、コーナ刃５Ａから離間するに従い主切刃５Ｂに近づくように延びる傾斜平面とされており、この傾斜平面は、本実施形態では第１、第２領域Ｌ、Ｍに跨って延びるように形成されている。そして、上記突起１２は、この傾斜平面と、該傾斜平面が交差する第１、第２領域Ｌ、Ｍの内側の上記ポジすくい面６、８Ａとから突出するように形成されて、上記突端部１１Ｃに対して上記主切刃５Ｂに沿った方向にコーナ刃５Ａとは反対側に位置するとともに、該突起１２の少なくとも一部が上記平面視に主切刃５Ｂに垂直な方向に第２領域Ｍの内側に位置している。

突起１２は、表面が凸曲面状をなしていて、本実施形態では凸球面状をなしており、その中心は上記平面視において第２領域Ｍにおける第２のポジすくい面９Ｂが主切刃５Ｂに交差する部分の内側に位置している。また、突起１２は、本実施形態では主切刃５Ｂに沿って第１領域Ｌの第２領域Ｍとの境界付近から第２領域Ｍにおいてフラットランド１０が主切刃５Ｂに交差する部分を越える位置にまで形成され、突起１２の半分以上の大部分が第２領域Ｍの内側に形成されている。さらに、この突起１２のインサート厚さ方向への突出高さは、図３に示すように第２、第３領域Ｍ、Ｎにおける主切刃５Ｂの高さより高く、コーナ刃５Ａよりも僅かに高くされ、突部１１の頂面１１Ａの突出高さよりは僅かに低くされている。

また、この突起１２が形成された周面１１Ｂの上記傾斜平面よりもコーナ刃５Ａとは反対側は、上記平面視において主切刃５Ｂと略平行に延びる傾斜平面とされており、第３領域Ｎの略中央部で多角形面２の内側に曲折して主切刃５Ｂに沿った突部１１の終端部をなしている。なお、本実施形態では、この突部１１の終端部にも、突起１２と等しい半径と突出高さの表面凸球面状をなす突起１３が、該終端部における傾斜平面と第３領域Ｎの内側の第１のポジすくい面８Ａから突出するように形成されている。

さらに、この突部１１と上記取付孔４の多角形面２への開口部との間には、突部１１の頂面１１Ａよりも突出高さが一段低いインサート厚さ方向に垂直な平面部１４が形成されている。従って、この平面部１４と突部１１の頂面１１Ａとの間には段差が形成され、この段差は、上記平面視においてコーナ刃５Ａの二等分線側に向かうに従い、突起１２が形成された傾斜平面と略平行に主切刃５Ｂから離れる方向に延びており、ただしこの二等分線に至る途中には該二等分線に略平行に取付孔４側に突出する角（つの）部１１Ｅを有している。

また、本実施形態では、突部１１のコーナ刃５Ａに臨んだ上記突端部１１Ｃからコーナ刃５Ａに向けては、上記平面視においてコーナ刃５Ａの二等分線に沿って延びるように突条部１５が形成されている。この突条部１５は、上記二等分線に直交してインサート厚さ方向に延びる断面において、図６に示すように凸円弧等の凸曲面をなす頂面１５Ａと、この頂面１５Ａから主切刃５Ｂの第１領域Ｌにおけるポジすくい面６に向かうに従い互いに離間するように延びる一対の側面１５Ｂとを備えており、やはり切刃５と間隔をあけるように形成されている。

突条部１５の頂面１５Ａは、図５に示すようにインサート厚さ方向への突出高さが、突部１１の頂面１１Ａの突出高さよりも一段低くされるとともに、コーナ刃５Ａに向かうに従い漸次低くなるように形成されている。また、側面１５Ｂは、突部１１の上記突端部１１Ｃにおける周面１１Ｂからコーナ刃５Ａの二等分線に略平行に延びていて、この突端部１１Ｃの周面１１Ｂに凹曲して交差するように形成されている。

なお、本実施形態では、表裏の多角形面２がなす菱形面の鈍角コーナ部Ｂにも、それぞれ突部１１と同じような頂面１６Ａと周面１６Ｂとを有する突部１６が切刃５と間隔をあけて形成されており、この突部１６の頂面１６Ａのインサート厚さ方向における突出高さは、各多角形面２において突部１１の頂面１１Ａの突出高さと等しくされている。また、この鈍角コーナ部Ｂ側の突部１６は、本実施形態では鋭角コーナ部Ａ側の突部１１とも間隔をあけて形成されている。

さらに、この突部１６の周面１６Ｂにも、主切刃５Ｂの第３領域Ｎに臨む位置に突起１２と同様の球面状をなす突起１７が形成されるとともに、鈍角コーナ部Ｂに臨む突端部には突条部１５と同様の突条部１８が形成されている。従って、本実施形態では、１つの主切刃５Ｂに対して合計３つの突起１２、１３、１７が形成されることになる。また、この鈍角コーナ部Ｂ側の突部１６と取付孔４の開口部との間には平面部１４は形成されておらず、頂面１６Ａがそのまま開口部に達するように形成されている。

このように構成された切削インサートが取り付けられる上記インサート取付座は、上述の刃先交換式バイトのような切削工具の工具本体先端部に形成された凹所であり、多角形面２と合同または相似形の平坦な底面と、本実施形態のようなネガティブタイプのインサートを取り付ける場合にはこの底面から垂直に立ち上がる２つの壁面とを有している。壁面同士は、インサート本体１の多角形面２の鋭角コーナ部Ａにおける挟角と等しい角度で交差している。さらに、底面の中央部には、レバーロック等のインサート取付機構のピンが突出している。

このようなインサート取付座に、上記構成の切削インサートは、上述のように表裏の多角形面２の一方がすくい面とされたときに他方が着座面とされ、上記ピンが取付孔４に挿入されながらこの着座面とされた多角形面２が上記底面に対向して着座させられ、次いでインサート取付機構の上記ピンによってインサート本体１が壁面同士の交差角の二等分線方向に引き込まれることにより、鋭角コーナ部Ａに交差する２つの側面３が壁面に当接させられて取り付けられる。

このとき、１つの多角形面２においては、２つの鋭角コーナ部Ａ側の突部１１の頂面１１Ａと本実施形態では２つの鈍角コーナ部Ｂ側の突部１６の頂面１６Ａとが、インサート厚さ方向に最も突出して１つの平面上に位置しているため、着座面とされる他方の多角形面２においては、これらの頂面１１Ａ、１６Ａがインサート取付座の底面に密着する。そして、反対側のすくい面とされた一方の多角形面２の切刃５のうち、工具本体先端部に突出する鋭角コーナ部Ａに形成されたコーナ刃５Ａ、およびこのコーナ刃５Ａの一端に連なる主切刃５Ｂが切り込み量に応じて切削に使用される。

ここで、まず上記構成の切削インサートでは、すくい面とされた一方の多角形面２において、突部１１および突起１２が切刃５と間隔をあけて形成されていて、特許文献１、２に記載された切削インサートのように多角形面の中央面とランド面とがインサート厚さ方向に同じ高さの連結部によって連結されたりしていない。このため、切刃５によって生成されて多角形面２上に流れ出た切屑がこのような連結部に遮られることにより行き場を無くして詰まりを生じるようなことがない。

そして、主切刃５Ｂは、切り込み量に関わらず切削に使用されるコーナ刃５Ａ側の第１領域Ｌが、本実施形態ではすくい角が２０°と正角側に大きくされているので、鋭い切れ味を確保して切削抵抗の低減を図ることができる。このため、切削熱の発生を抑えることができ、耐熱合金のような熱伝導率の低い金属材料の切削加工のように切削熱が切屑とともに除去され難い場合でも、インサート本体１の切刃５周辺や被削材の切削部位に切削熱が集中して損傷が生じたりするのを防ぐことが可能となり、安定した切削加工を行うことができる。

また、本実施形態のように専ら低切り込みの軽切削に使用される切削インサートにおいては、切刃５のコーナ刃５Ａと主切刃５Ｂの第１領域Ｌのうちコーナ刃５Ａ側の部分とが主として切削に使用されるが、このとき生成された切屑は、第１領域Ｌのポジすくい面６を擦過し、上記平面視にコーナ刃５Ａに臨む突部１１の突端部１１Ｃにおける周面１１Ｂに摺接する。そして、切屑は、この突端部１１Ｃによって多角形面２上をコーナ刃５Ａとは反対側に案内され、この反対側に位置する突起１２に乗り上げて摺接させられることになる。

さらに、この突起１２に乗り上げて摺接した切屑は、抵抗を受けることによりカールさせられて分断され、処理される。このとき、突起１２は凸曲面状であって、特に本実施形態では凸球面状であり、切屑との接触面積が必要以上に大きくなることがないので、切削抵抗を確実に低減することができるとともに、突起１２の摩耗を抑えることができる。また、仮に切屑に与えられる抵抗が不足して、切屑を十分に分断することができなかったとしても、突起１２に乗り上げた切屑はすくい面とされた多角形面２の上方に流出してゆくので、切屑が着座面とされた多角形面２側に延びてインサート取付座の底面との間から侵入することによりこの着座面とされた多角形面２に欠けが生じたりするのを避けることができる。

さらにまた、万一このように突起１２に乗り上げた切屑が上方に流出せずに弧を描いて着座面とされた他方の多角形面２側に延びたとしても、この他方の多角形面２にも突起１２が形成されており、この突起１２はインサート厚さ方向への突出高さが、突部１１の頂面１１Ａよりは低いものの切刃５よりは高くされているので、他方の多角形面２とインサート取付座の底面との間の隙間を小さくして、上述のような切屑が侵入するのを阻止することができる。このため、上記構成の切削インサートによれば、このような切屑の侵入により着座面とされた他方の多角形面２が打撃されて欠け等が生じるのを防ぐことができ、インサート本体１を表裏反転させてインサート取付座に取り付け直すことにより他方の多角形面２をすくい面としたときに切削加工に支障が生じたりするのを防止することができる。

そして、さらにこの突起１２は、主切刃５Ｂのすくい角が第１領域Ｌの大きな一定のすくい角から第３領域Ｎの小さな一定のすくい角に移り変わる第２領域Ｍの内側に、その少なくとも一部が位置するように形成されている。ここで、このようにすくい角が変化する部分では、主切刃５Ｂの切刃強度が不安定となるために欠け等が生じ易いが、そのような第２領域Ｍの内側に突起１２が形成されることにより、上述のような切屑の侵入によるインサート本体１の損傷を一層確実に防止することができる。

また、すくい面とされた一方の多角形面２においても、このように第２領域Ｍの内側に突起１２が形成されることにより、この第２領域Ｍの内側のインサート本体１の損傷を防止することができる。すなわち、本実施形態の切削インサートは上述したように切り込み量が小さい場合に専ら使用されるものであるが、これよりも切り込み量が大きくて、例えばコーナ刃５Ａから第２領域Ｍ全体までの主切刃５Ｂが使用されるような場合には、これらの部分から多角形面２の内側に流出した切屑は、突部１１の突端部１１Ｃと突起１２とに乗り上げるように摺接することにより流出方向にカールさせられるとともに、この流出方向から見てＶ字状に折り曲げられることにより分断される。

従って、このような場合でも、切削に使用される主切刃５Ｂの第２領域Ｍ内側に凸曲面状の突起１２が形成されることにより、この第２領域Ｍの内側においてインサート本体１の肉厚を大きくすることができるとともに、第２領域Ｍの主切刃５Ｂに連なるポジすくい面９Ａ、９Ｂおよびフラットランド１０から切屑が速やかに離れるようにすることができ、切刃強度が不安定となる第２領域Ｍにおいてインサート本体１に欠け等が生じるのを防止することが可能となる。しかも、第２領域Ｍのコーナ刃５Ａとは反対側にはフラットランド１０が形成されて第３領域Ｎのフラットランド７に連続しているので、第２領域Ｍや第３領域Ｎの主切刃５Ｂまでもが切削に使用される場合でも切刃強度を確保することができる。

また、本実施形態では、第１領域Ｌにおいて主切刃５Ｂがコーナ刃５Ａから離間するに従いインサート厚さ方向に後退するように傾斜しており、これに伴って着座面とされた他方の多角形面２とインサート取付座の底面との間の隙間は一層大きくなるのに対し、上述のように突起１２によって切屑の侵入を防止することができるので、インサート本体１の欠け等を防ぎつつ、第１領域Ｌにおける主切刃５Ａの切れ味をさらに鋭くして耐熱合金等の切削加工における熱損傷を防止することが可能となる。しかも、本実施形態では、１つの主切刃５Ｂに対して合計３つの突起１２、１３、１７が形成されているので、さらに確実に切屑の侵入を防止することができる。

一方、本実施形態では、突部１１のコーナ刃５Ａに臨む上記突端部１１Ｃに、コーナ刃５Ａに向けて延びる突条部１５が形成されており、この突条部１５の頂面１５Ａは、突部１１の頂面１１Ａよりもインサート厚さ方向への突出高さが低く、また突条部１５の側面１５Ｂは、突端部１１Ｃの周面１１Ｂに対して凹曲するように交差させられている。このため、切り込み量が大きい場合には、突出高さの低い突条部１５を切屑が乗り越えて突端部１１Ｃに摺接するので、コーナ刃５Ａ側で切削抵抗が増大したり、切屑詰まりを生じたりすることはない。

そして、これとは逆に切り込み量がより小さくてコーナ刃５Ａとその極近傍の主切刃５Ｂだけが切削に使用されるような場合には、切屑は幅が小さくて延び気味に生成されることになるが、このような切屑は突条部１５の側面１５Ｂにまず摺接し、次いでこの側面１５Ｂと凹曲するように交差する突端部１１Ｃの周面１１Ｂに摺接して抵抗が与えられることにより、突起１２に向けて案内されることになる。

従って、本実施形態によれば、このような切屑が延びきって流出してしまうのを防ぐことができ、突起１２によって上述のように分断処理することが可能となる。また、本実施形態では、突端部１１Ｃのコーナ刃５Ａとは反対側に、主切刃５Ｂが延びる方向に沿って凹曲する凹曲部１１Ｄが形成されており、この凹曲部１１Ｄによっても切屑を突起１２に確実に案内することができる。

次に、図１６ないし図２８は本発明の第２の実施形態を示すものであり、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を配して説明を簡略化する。本実施形態の切削インサートは、切り込み量が大きい粗切削加工に専ら用いられるもので、表裏の多角形面２と側面３との交差稜線部は図１８に示すように各多角形面２の全周に亙ってインサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に位置しており、切刃５もコーナ刃５Ａから主切刃５Ｂかけて同一の平面上に形成されている。

また、この第２の実施形態では、第１領域Ｌにおいても多角形面２の周縁部のポジすくい面２１に、多角形面２の内側に向けてすくい角が段階的に大きくなる複数段（２段）の第１、第２のポジすくい面２１Ａ、２１Ｂが形成されている。さらに、このうち最も内側の第１のポジすくい面２１Ａのさらに内側には、インサート厚さ方向に垂直な平面状をなすフラットすくい面２１Ｃが形成されている。なお、第１領域Ｌの最も外側の第２のポジすくい面２１Ｂによる主切刃５Ｂのすくい角は１０°とされて、第１の実施形態の第１領域Ｌにおけるすくい角よりも小さくされ、また第１領域Ｌ自体も第２の実施形態では第１の実施形態よりも長くされている。

さらに、第２の実施形態では、主切刃５Ｂの第２領域Ｍに連なるポジすくい面２２においても、第１領域Ｌとの境界から第１領域Ｌの第１、第２のポジすくい面２１Ａ、２１Ｂに連続する第１、第２のポジすくい面２２Ａ、２２Ｂが形成されている。また、１つの多角形面２の２つのコーナ刃５Ａの両端から延びる主切刃５Ｂの各第３領域Ｎにおいては、そのフラットランド７および第１、第２のポジすくい面８Ａ、８Ｂが鈍角コーナ部Ｂまでそれぞれ延びて連続している。さらにまた、この第３領域Ｎの最も内側の第１のポジすくい面８Ａの内側と、第２領域Ｍの最も内側の第１のポジすくい面２２Ａの内側にも、第１領域Ｌの上記フラットすくい面２１Ｃと面一となるフラットすくい面８Ｃ、２２Ｃが形成されている。

なお、この第２の実施形態では、突部１１の凹曲部１１Ｄの外側と、鈍角コーナ部Ｂ側の突部１６における凹曲部の外側とに、突部１１と取付孔４との間の平面部１４とインサート厚さ方向の突出高さが等しい平面部２３が形成されている。また、上記フラットすくい面８Ｃ、２１Ｃ、２２Ｃからこれらの平面部１４、２３にかけては、多角形面２の内側に向かうに従いインサート厚さ方向に突出するように傾斜する傾斜面２４が形成されている。

さらに、この第２の実施形態では、突起１２は上記平面視において主切刃５Ｂに垂直な方向に第２、第３領域Ｍ、Ｎの内側に跨って形成されており、ただしその半分以上の部分は第３領域Ｎに形成されている。すなわち、本実施形態でも突起１２の表面は凸球面状であるが、その中心は上記平面視において第３領域Ｎの内側に位置させられている。また、本実施形態では、この突起１２は、上記平面視において主切刃５Ｂ側を向く突部１１の周面１１Ｂのうち、コーナ刃５Ａから最も離れた突部１１の終端部に１つだけ形成されており、１つの主切刃５Ｂに対して１つの突起１２のみが形成されている。

一方、第２の実施形態でも、突部１１のコーナ刃５Ａに臨む突端部１１Ｃに、コーナ刃５Ａの二等分線上に位置してインサート厚さ方向に延びる中心線を有する略１／２円錐台状をなす円錐台状部２５が形成されているが、この円錐台状部２５は、第１の実施形態の突端部１１Ｃがなす円錐台とは異なり、その切刃５側を向く円錐面２５Ａの母線がインサート厚さ方向に垂直な平面に対してなす傾斜角が、上記平面視においてコーナ刃５Ａの二等分線に沿った図２０に示す断面において最も小さく、上記円錐面２５Ａの周回り方向に該断面から離間するに従い大きくなるようにされている。

また、この円錐台状部２５の上記円錐面２５Ａは、上記突部１１の頂面１１Ａと面一とされたその頂面２５Ｂから平面部２３および傾斜面２４を越えて、主切刃５Ｂの第１領域Ｌの内側のフラットすくい面８Ｃに達するように形成されている。なお、この円錐台状部２５の円錐面２５Ａからは、第１の実施形態のような突条部１５がコーナ刃５Ａに向けて延びるように形成されてはいない。

このような第２の実施形態においても、主切刃５Ｂのすくい角が変化する第２領域Ｍの内側に、表面が凸曲面状をなす突起１２の少なくとも一部が形成されているので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、主切刃５Ｂの第１領域Ｌに連なって第１、第２のポジすくい面２１Ａ、２１Ｂが形成され、このうち主切刃５Ｂに交差する第２のポジすくい面２１Ｂは、第１の実施形態の主切刃５Ｂの第１領域Ｌに連なるポジすくい面６よりもすくい角が小さくされているので、上述のような切り込み量が大きい粗切削加工に用いた場合でも切刃強度を確保することができる。

その一方で、この第２のポジすくい面２１Ｂの内側の第１のポジすくい面２１Ａは、第２のポジすくい面２１Ｂよりもすくい角が大きくされているので、主切刃５Ｂの切れ味は鋭く維持して耐熱合金のような金属材料の切削加工でも切削熱の発生を抑制することが可能となる。これらの効果は、コーナ刃５Ａや主切刃５Ｂの第２、第３領域Ｍ、Ｎについても同様である。

さらに、本実施形態では、突部１１の突端部１１Ｃに形成された円錐台状部２５において、その切刃５側を向く円錐面２５Ａの母線がインサート厚さ方向に垂直な平面に対してなす傾斜角が、上記平面視においてコーナ刃５Ａの二等分線に沿った断面において最も小さく、上記円錐面２５Ａの周回り方向に該断面から離間するに従い大きくなるようにされており、第１の実施形態の突端部１１Ｃがなす円錐台のように上記傾斜角が一定とされている場合の円錐面に対し、上記断面から離間して主切刃５Ｂ側を向く部分が円錐台状部２５の中心線側に後退するように形成することができる。

このため、主切刃５Ｂから円錐台状部２５の円錐面２５Ａまでの間隔を大きく確保することができるので、特に上述のように切り込み量が大きい高切り込みの際に主切刃５Ｂによって幅広の切屑が生成されても、突端部１１Ｃに形成された円錐台状部２５の摩耗を抑制してインサート寿命の延長を図ることができる。

なお、上記第１、第２の実施形態では、鋭角コーナ部Ａの挟角が８０°の菱形板状のインサート本体１を備えた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、挟角が８０°以外の菱形板状のインサート本体１を備えた切削インサートに本発明を適用することも可能である。さらに、菱形以外の正方形や長方形のような四角形、あるいは正三角形、もしくは等辺不等角六角形等の他の多角形板状のインサート本体を備えた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、同じく上記第１、第２の実施形態では、コーナ刃５Ａの両端から主切刃５Ｂが延びていて、インサート本体１が上記平面視において多角形面２がなす菱形の対角線（コーナ刃５Ａの二等分線）に沿った平面に関して面対称形状とされた、いわゆる勝手無し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、コーナ刃５Ａの一端からのみ主切刃５Ｂが延びていて、インサート本体１が上記平面に関して面対称とされていない、いわゆる勝手付きの切削インサートに本発明を適用することも可能である。

さらに、上記第１、第２の実施形態では突起１２の表面が凸球面状をなしているが、凸曲面状であれば楕円球面状や長円球面状であったり、涙滴形であったりしてもよい。さらにまた、第１、第２の実施形態では、主切刃５Ｂの第２領域Ｍにおいて第１領域Ｌ側から第３領域Ｎ側に向かうに従いすくい角が段階的に小さくなっているが、連続的に漸次小さくなるようにされていてもよい。

１ インサート本体
２ 多角形面
３ 側面
４ 取付孔
５ 切刃
５Ａ コーナ刃
５Ｂ 主切刃
６、８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ ポジすくい面
７、１０ フラットランド
８Ｃ、２１Ｃ、２２Ｃ フラットすくい面
１１、１６ 突部
１１Ａ 突部１１の頂面
１１Ｂ 突部１１の周面
１１Ｃ 突部１１の突端部
１１Ｄ 凹曲部
１２、１３、１７ 突起
１５、１８ 突条部
Ｃ インサート中心線
Ｌ 第１領域
Ｍ 第２領域
Ｎ 第３領域

Claims (4)

1. 表裏の多角形面と、これらの多角形面の周りに配置される側面とを有する多角形板状のインサート本体を備え、
   上記多角形面のそれぞれと上記側面との交差稜線部には切刃が形成され、
   上記切刃は、上記インサート本体の表裏に位置する上記多角形面の少なくとも１つずつのコーナ部に配置されて該多角形面に対向するインサート厚さ方向から見た平面視に凸曲線状をなすコーナ刃と、このコーナ刃の少なくとも一端から延びる主切刃とを備え、
   上記多角形面は互いに、一方の多角形面がすくい面とされたときに他方の多角形面が着座面とされる切削インサートであって、
   上記主切刃は、上記コーナ刃の一端から離間する方向に向けて順に、すくい角が一定とされた第１領域と、この第１領域から離間するに従いすくい角が小さくなる第２領域と、上記第１領域よりも小さな角度ですくい角が一定とされた第３領域とを備え、
   上記多角形面にはそれぞれ、該多角形面から上記インサート厚さ方向に突出する突部と突起とが上記切刃と間隔をあけて形成されていて、
   上記突部は、上記多角形面のそれぞれにおいて、該多角形面の上記切刃よりも突出して上記インサート厚さ方向に垂直な１つの平面上に配置される頂面と、各多角形面から上記頂面に向かうに従い該多角形面の内側に向かうように傾斜する周面とを備えて、上記平面視において上記コーナ刃に臨む突端部を有し、
   上記突起は、表面が凸曲面状であって、上記多角形面のそれぞれにおいて、上記インサート厚さ方向への突出高さが上記突部の頂面よりも低く、上記主切刃よりは高くされており、上記平面視において、上記突部の上記突端部に対して上記主切刃に沿った方向に上記コーナ刃とは反対側に位置するとともに、該突起の少なくとも一部が、上記多角形面における上記主切刃の第２領域の内側に位置していることを特徴とする切削インサート。
2. 上記主切刃は、上記第１領域において上記コーナ刃から離間するに従い上記インサート厚さ方向に後退するように傾斜し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. 上記突部の上記突端部からは、該突部の上記頂面よりも上記インサート厚さ方向への突出高さが低く、上記突端部における上記周面に対して凹曲して交差する側面を有する突条部が、上記平面視において上記コーナ刃に向けて延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
4. 上記突部の上記突端部には円錐台状部が形成されており、この円錐台状部の円錐面の母線が上記インサート厚さ方向に垂直な平面に対してなす傾斜角は、上記平面視において上記コーナ刃の二等分線に沿った断面における傾斜角が最も小さく、上記円錐面の周回り方向に該断面から離間するに従い大きくなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。

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