JP2018111205A - 切削工具用敷板および切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】境界摩耗を抑制可能な切削工具用敷板および切削工具を提供する。【解決手段】切削工具用敷板は、切削インサートとホルダとの間に配置されて、かつホルダに固定される。切削インサートは、逃げ面と、逃げ面と連なるすくい面とを含む。逃げ面とすくい面との稜線は、切れ刃を構成する。切れ刃は、円弧状部を含む。切削工具用敷板には、ホルダから供給されたクーラントを円弧状部に噴射するためのクーラント供給路が設けられている。クーラント供給路は、ホルダからクーラント供給路にクーラントを導入するための導入口と、クーラントを円弧状部に噴射するための円弧状部用噴射口とを有する。円弧状部用噴射口は、円弧状部に沿って湾曲した形状を有している。円弧状部用噴射口と円弧状部との距離は、２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、切削工具用敷板および切削工具に関する。

特開２０１５−２１７５１２号公報（特許文献１）および特開２０１５−２１７５１４号公報（特許文献２）には、切削インサートとホルダとの間に敷板が配置された切削工具が開示されている。当該敷板には、切削インサートの切れ刃に対してクーラントを供給するための噴出口が設けられている。

切削工具用の敷板にクーラントの噴出口を設ける場合には、その敷板を交換することによりクーラントの噴出方向を調整することができる。そのため、切れ刃の形状の異なる複数の切削インサートに対して、各切削インサートに対応した敷板を用いることにより、共通のホルダを使用することができる。また敷板にクーラントの噴出口を設ける場合には、噴出口を切れ刃に近づけることができる。そのため、クーラントを切れ刃に対して精度良く供給することができる。

特開２０１５−２１７５１２号公報 特開２０１５−２１７５１４号公報

敷板に噴出口を設けることにより噴出口を切れ刃に近づけると、クーラントを切れ刃に対して精度良く供給できる反面、クーラントは拡散しづらくなる。そのため、クーラントは切れ刃に対して局所的に噴出される。言い換えれば、切れ刃においてクーラントが十分に供給されない部分が生じる。クーラントが十分に供給されない切れ刃の部分においては、摩耗が局所的に進行する。特に、切れ刃の円弧状部と円弧状部に連なる直線部との境界付近においては境界摩耗と呼ばれる逃げ面摩耗が発生する。特開２０１５−２１７５１２号公報および特開２０１５−２１７５１４号公報に開示されている切削工具においては、境界付近に対して十分なクーラントを供給することができないため、境界摩耗を抑制することが困難であった。

本発明の一態様は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、境界摩耗を抑制可能な切削工具用敷板および切削工具を提供することである。

本発明の一態様に係る切削工具用敷板は、切削インサートとホルダとの間に配置されて、かつホルダに固定される切削工具用敷板である。切削インサートは、逃げ面と、逃げ面と連なるすくい面とを含む。逃げ面とすくい面との稜線は、切れ刃を構成する。切れ刃は、円弧状部を含む。切削工具用敷板には、ホルダから供給されたクーラントを円弧状部に噴射するためのクーラント供給路が設けられている。クーラント供給路は、ホルダからクーラント供給路にクーラントを導入するための導入口と、クーラントを円弧状部に噴射するための円弧状部用噴射口とを有する。円弧状部用噴射口は、円弧状部に沿って湾曲した形状を有している。円弧状部用噴射口と円弧状部との距離は、２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下である。

本発明の一態様によれば、境界摩耗を抑制可能な切削工具用敷板および切削工具を提供することができる。

第１の実施形態に係る切削工具用敷板を備えた切削工具の構成を示す斜視模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板を備えた切削工具の構成を示す分解斜視模式図である。 図１の領域ＩＩＩにおける拡大斜視模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板の構成を示す斜視模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板の構成を示す平面模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板の構成を示す底面模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板のクーラント供給路の構成を示す斜視模式図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面模式図である。 図５のＩＸ−ＩＸ線に沿った矢視断面模式図である。 図５のＸ−Ｘ線に沿った矢視断面模式図である。 第１の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の構成を示す平面模式図である。 第２の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の構成を示す平面模式図である。 第２の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の変形例の構成を示す平面模式図である。 第３の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の構成を示す平面模式図である。 第３の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の変形例の構成を示す平面模式図である。 第４の実施形態に係る切削工具用敷板に設けられた円弧状部用噴射口の構成を示す平面模式図である。

［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。

（１）本発明の一態様に係る切削工具用敷板１０は、切削インサート２０とホルダ３０との間に配置されて、かつホルダ３０に固定される切削工具用敷板１０である。切削インサート２０は、逃げ面２１と、逃げ面２１と連なるすくい面２２とを含む。逃げ面２１とすくい面２２との稜線は、切れ刃２を構成する。切れ刃２は、円弧状部２ａを含む。切削工具用敷板１０には、ホルダ３０から供給されたクーラントを円弧状部２ａに噴射するためのクーラント供給路１が設けられている。クーラント供給路１は、ホルダ３０からクーラント供給路１にクーラントを導入するための導入口９と、クーラントを円弧状部２ａに噴射するための円弧状部用噴射口３とを有する。円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａに沿って湾曲した形状を有している。円弧状部用噴射口３と円弧状部２ａとの距離は、２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下である。

上記（１）に係る切削工具用敷板１０は、クーラントを切れ刃２の円弧状部２ａに噴射するための円弧状部用噴射口３を有しており、円弧状部用噴射口３は円弧状部２ａに沿って湾曲した形状を有している。これにより、円弧状部２ａに対してクーラントを層状（カーテン状）に噴射することができる。そのため、円弧状部２ａの広い領域に亘ってクーラントを供給することができる。結果として、切れ刃の局所的な摩耗の発生を抑制することができる。特に、円弧状部２ａと円弧状部２ａに連なる直線部２ｂとの境界付近に対してクーラントが効果的に供給される。そのため、当該境界付近の逃げ面における境界摩耗を抑制することができる。

（２）上記（１）に係る切削工具用敷板１０において、円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａに沿って設けられた外周側円弧３ａと、外周側円弧３ａと離間しかつ円弧状部２ａに沿って設けられた内周側円弧３ｂとを有していてもよい。これにより、円弧状部２ａの広い領域に亘ってクーラントを供給することができる。

（３）上記（１）に係る切削工具用敷板１０において、円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａと同じ形状および円弧状部２ａの相似形状のいずれかに沿って設けられた複数のスリット３ｄにより構成されていてもよい。これにより、円弧状部２ａの広い領域に亘ってクーラントを供給することができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切削工具用敷板１０は、切削インサート２０が搭載される頂面１１を含んでいてもよい。頂面１１は、切削インサート２０に接する接触部１１ａと、接触部１１ａと連なりかつ切削インサート２０から離間した張り出し部１１ｂとを有していてもよい。円弧状部用噴射口３は、張り出し部１１ｂに開口していてもよい。これにより、円弧状部２ａに対してクーラントを効果的に供給することができる。

（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切れ刃２は、円弧状部２ａと連なる直線部２ｂをさらに含んでいてもよい。クーラント供給路１は、クーラントを直線部２ｂに噴射するための直線部用噴射口４ｂをさらに有していてもよい。これにより、直線部２ｂにクーラントを供給しつつ、円弧状部２ａと直線部２ｂとの境界付近に対してもクーラントを供給することができる。そのため、直線部２ｂの摩耗を抑制しつつ、境界摩耗をさらに抑制することができる。

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切削工具用敷板１０の密度は、９９．０％以上９９．９％以下であってもよい。切削工具用敷板１０に設けられた空孔により、切削時の振動を抑制することができる。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切削工具用敷板１０を構成する材料のロックウェル硬度は、２０以上６０以下であってもよい。ロックウェル硬度を２０以上とすることにより、耐久性が低下することを抑制することができる。ロックウェル硬度を６０以下とすることにより、振動減衰特性が劣化することを抑制することができる。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切削工具用敷板１０を構成する材料は、鉄系合金およびコバルトクロム合金のいずれかであってもよい。これらの材料は、金属３Ｄプリンターの材料として使用可能である。金属３Ｄプリンターを使用することにより、複雑な形状のクーラント供給路１を精度良く作製することができる。

（９）上記（１）〜（７）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、切削工具用敷板１０を構成する材料は、多結晶体であってもよい。

（１０）上記（９）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、多結晶体の粒径は、４μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。

（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに係る切削工具用敷板１０において、円弧状部用噴射口と円弧状部との距離は、３．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下であってもよい。

（１２）上記（１１）に係る切削工具用敷板１０において、円弧状部用噴射口と前記円弧状部との距離は、３．８ｍｍ以上４．９ｍｍ以下であってもよい。

（１３）本発明の一態様に係る切削工具１００は、上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の切削工具用敷板１０と、切削インサート２０と、ホルダ３０とを備えている。これにより、境界摩耗を抑制することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る切削工具用敷板を備えた切削工具の構成について説明する。

図１および図２に示されるように、切削工具１００は、切削工具用敷板１０（以降、敷板とも称する）と、切削インサート２０と、ホルダ３０と、固定部４０と、第１締結部５０と、第２締結部６０とを主に有している。ホルダ３０は、座面３４と、側面３５と、上面３６とを有している。座面３４には、第１締結孔３１と、クーラント供給孔３２とが設けられている。上面３６には、第２締結孔３３が設けられている。側面３５は、座面３４および上面３６の双方と交差する方向に延在し、側面３５は、座面３４および上面３６の双方と連なる。

敷板１０は、切削インサート２０とホルダ３０との間に配置されている。敷板１０には、第１貫通孔１４が設けられている。第１貫通孔１４には、第１締結部５０が挿入される。第１締結部５０は、第１締結孔３１と螺合する。これにより、敷板１０が、ホルダ３０に固定される。固定部４０は、ホルダ３０の上面３６上に配置されている。固定部４０の先端部は、切削インサート２０に設けられた第２貫通孔２４の内部に配置されている。固定部４０は、切削インサート２０の上面を部分的に覆っている。固定部４０には、第３貫通孔４４が設けられている。第２締結部６０は、第３貫通孔４４内に配置され、上面３６に設けられた第２締結孔３３と螺合する。これにより、固定部４０は、ホルダ３０に固定される。固定部４０は、切削インサート２０を固定する。

図３に示されるように、切削インサート２０は、逃げ面２１と、逃げ面２１と連なるすくい面２２とを含む。逃げ面２１とすくい面２２との稜線は、切れ刃２を構成する。逃げ面２１は、切れ刃２から敷板１０に向かって延在する。すくい面２２は、切削インサート２０において敷板１０に接する面とは反対側の面である。切れ刃２は、円弧状部２ａと、第１直線部２ｂと、第２直線部２ｃとを含む。第１直線部２ｂおよび第２直線部２ｃの各々は、円弧状部２ａと連なる。円弧状部２ａは、第１直線部２ｂと第２直線部２ｃとの間を繋いでいる。なお、主に円弧状部が、主切れ刃（切削作用において切り屑生成に主な役割を果たす切れ刃）に対応する。主に円弧状部と直線部の境界付近の内、工具送り方向側が、前切れ刃（一般に切削仕上げ面から遠ざかる側の切れ刃）に対応する。主に円弧状部と直線部の境界付近の内、工具送り方向とは逆側が横切れ刃（一般に切削仕上げ面を生成する側の切れ刃）に対応する。

逃げ面２１は、第１曲面部２１ａと、第１平面部２１ｂと、第２平面部２１ｃとを有する。第１平面部２１ｂおよび第２平面部２１ｃの各々は、第１曲面部２１ａに連なる。第１曲面部２１ａは、第１平面部２１ｂと、第２平面部２１ｃとの間を繋いでいる。円弧状部２ａは、第１曲面部２１ａとすくい面２２との稜線である。第１直線部２ｂは、第１平面部２１ｂとすくい面２２との稜線である。第２直線部２ｃは、第２平面部２１ｃとすくい面２２との稜線である。第１直線部２ｂに沿った直線と、第２直線部２ｃに沿った直線とがなす角度は、９０°よりも小さくてもよい。第１平面部２１ｂとすくい面２２とがなす角度は、９０°よりも小さくてもよい。同様に、第２平面部２１ｃとすくい面２２とがなす角度は、９０°よりも小さくてもよい。

図４、図５および図６を参照して、敷板１０は、頂面１１と、底面１２と、側面１３とを有している。底面１２は、頂面１１の反対側にある。側面１３は、頂面１１および底面１２の双方に連なっている。側面１３は、頂面１１および底面１２の間を繋ぐ。側面１３は、第２曲面部１３ａと、第３平面部１３ｂと、第４平面部１３ｃとを有する。頂面１１には、切削インサート２０が搭載される。言い換えれば、頂面１１は、切削インサート２０の底面に接する。図５に示されるように、頂面１１は、切削インサート２０に接する接触部１１ａと、接触部１１ａと連なりかつ切削インサート２０から離間した張り出し部１１ｂとを有している。第１貫通孔１４は、頂面１１および底面１２の双方に開口する。

敷板１０を構成する材料は、たとえば鉄系合金およびコバルトクロム合金である。鉄系合金とは、たとえばマルエージ鋼またはステンレス（ＳＵＳ３１６）などである。敷板１０を構成する材料は、たとえば粉末冶金、３Ｄプリンターまたは金属体からの切り出しなどにより得られる成形体である。敷板１０を構成する材料は、単結晶体または多結晶体であってもよい。多結晶体は、たとえば粉末冶金による金属成形体である。多結晶体の粒径は、たとえば４μｍ以上１０μｍ以下である。粒径の上限は、９μｍであってもよいし、８μｍであってもよい。粒径の下限は５μｍであってもよいし、６μｍであってもよい。なお敷板１０を構成する材料は、敷板としての機能を有していれば、金属に限られない。加工性および耐久性を考慮すると、敷板１０を構成する材料は鉄系合金およびコバルトクロム合金であることが望ましい。

次に、粒径の測定方法について説明する。まず、クロスセクションポリッシャを用いたイオンミリングによって、敷板のＣＰ（Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｉｓｈｅｒ)加工面が形成される。次に、当該ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)で写真撮影することにより、敷板の組織が観察される。解析手法は、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析である。加速電圧は１５ｋＶである。撮影倍率が５００倍の視野が写真撮影される。多結晶体中の各結晶の結晶方位の違いにより粒界を観察し、粒径が測定される。

敷板１０は、たとえば金属３Ｄプリンターを用いて作製することができる。具体的には、金属粉末をレーザーで加熱して敷板１０が作製される。これにより、敷板１０に空隙を形成することができる。敷板１０の密度は１００％未満である。具体的には、敷板１０の密度は、たとえば９９．００％以上９９．９９％以下である。密度の上限は、９９．９５％であってもよいし、９９．９０％であってもよい。密度の下限は、９９．１０％であってもよいし、９９．２０％であってもよい。敷板１０の密度が１００％よりも小さい（つまり敷板の内部に空隙が存在する）ことで、振動の減衰特性が向上する。

次に、敷板の密度の測定方法について説明する。まず、クロスセクションポリッシャを用いたイオンミリングによって、敷板のＣＰ加工面が形成される。次に、当該ＣＰ加工面を走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)で写真撮影することにより、撮影倍率が１００倍の視野の敷板の２次元組織写真が得られる。三谷商事株式会社製の画像処理ソフト(ＷｉｎＲＯＯＦ
Ｖｅｒ．７．４．１)を使用して、組織中に存在する空隙が特定される。具体的には、組織写真に対して２値化処理が行われることにより、空隙の領域と、空隙以外の領域とが判別される。敷板の密度は、（測定視野の全面積−空隙の面積）／測定視野の全面積として求められる。敷板の内部に空隙が全く存在しない場合、敷板の密度は１００％である。

敷板１０を構成する材料のロックウェル硬度は、たとえば２０以上６０以下であってもよい。ロックウェル硬度の上限は、５８であってもよいし、５６であってもよい。ロックウェル硬度の下限は、２２であってもよし、２４であってもよい。ロックウェル硬度は、たとえば日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４５）に規定されている方法に従って、ロックウェル硬度Cスケール（ＨＲＣ）を測定することにより求められる。具体的には、円錐形ダイヤモンド圧子を試料に押し込み、永久くぼみ深さｈ（ｍｍ）が測定される。試験力は、１０ｋｇｆである。追加試験力は、１４０ｋｇｆである。全試験力は、１５０ｋｇｆである。ＨＲＣは、以下の数式１に従って算出される。なお日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４５）と同等の国際規格はＩＳＯ ６５０８−１である。

ＨＲＣ＝１００−ｈ／０．００２ ・・・（数式１）
図７に示されるように、敷板１０には、クーラント供給路１が設けられている。クーラント供給路１は、ホルダ３０から供給されたクーラントを切れ刃２に噴射するためのものである。クーラント供給路１は、導入口９と、円弧状部用噴射口３と、第１直線部用噴射口４ｂと、第２直線部用噴射口４ｃとを有する。導入口９は、ホルダ３０からクーラント供給路１にクーラントを導入するためのものである。導入口９は、ホルダ３０の座面３４に設けられたクーラント供給孔３２と連通している。円弧状部用噴射口３は、クーラントを円弧状部２ａに噴射するためのものである。円弧状部用噴射口３と円弧状部２ａとの距離は、たとえば２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下程度である。円弧状部用噴射口３と円弧状部２ａとの距離とは、頂面１１に対して垂直な方向における、円弧状部用噴射口３と円弧状部２ａとの間の距離のことである。円弧状部用噴射口３と円弧状部２ａとの距離は、３．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下であってもよいし、３．８ｍｍ以上４．９ｍｍ以下であってもよい。第１直線部用噴射口４ｂは、クーラントを第１直線部２ｂに噴射するためのものである。同様に、第２直線部用噴射口４ｃは、クーラントを第２直線部２ｃに噴射するためのものである。

図５に示されるように、円弧状部用噴射口３と、第１直線部用噴射口４ｂと、第２直線部用噴射口４ｃとは、頂面１１の張り出し部１１ｂに開口している。第１貫通孔１４は、接触部１１ａに開口している。図６に示されるように、導入口９は、たとえば底面１２に開口しているが、底面１２以外の面に開口していてもよい。導入口９は、たとえば側面１３に開口していてもよい。

図７、図８、図９および図１０に示されるように、クーラント供給路１は、縦通路５と、第１横通路６ｂと、第２横通路６ｃと、第１傾斜通路７ｂと、第２傾斜通路７ｃと、中央通路８とをさらに有している。図８に示されるように、縦通路５は、円弧状部用噴射口３と連なる。図７に示されるように、縦通路５は、第１横通路６ｂと、第２横通路６ｃと連なる。図８に示されるように、第１傾斜通路７ｂは、第１直線部用噴射口４ｂと、中央通路８と連なる。同様に、第２傾斜通路７ｃは、第２直線部用噴射口４ｃと、中央通路８と連なる。図８および図９に示されるように、縦通路５は、頂面１１に垂直な方向に延在する。第１横通路６ｂおよび第２横通路６ｃの各々は、頂面１１に平行な方向に延在する。図７および図８に示されるように、第１傾斜通路７ｂおよび第２傾斜通路７ｃの各々は、頂面１１に対して傾斜する方向に延在する。図１０に示されるように、中央通路８は、第１傾斜通路７ｂおよび第２傾斜通路７ｃの双方と連なる。

図７〜図１０における矢印は、クーラントの流れを示している。ホルダ３０から供給されたクーラントは、導入口９を通って中央通路８に導入される。クーラントの一部は、中央通路８から第１横通路６ｂおよび第２横通路６ｃに分岐し、縦通路５で合流する。クーラントの一部は、縦通路５を通って、円弧状部用噴射口３から円弧状部２ａに向かってカーテン状（層状）に噴射される。残りのクーラントは、中央通路８から第１傾斜通路７ｂおよび第２傾斜通路７ｃに分岐する。第１傾斜通路７ｂを通ったクーラントは、第１直線部用噴射口４ｂから第１直線部２ｂに向かってカーテン状（層状）に噴射される。同様に、第２傾斜通路７ｃを通ったクーラントは、第２直線部用噴射口４ｃから第２直線部２ｃに向かってカーテン状（層状）に噴射される。

次に、円弧状部用噴射口の形状の詳細について説明する。
図１１に示されるように、円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａに沿って湾曲した形状を有している。破線２ｄは、切削インサート２０の切れ刃２の円弧状部２ａの形状と同じ形状を示している。円弧状部２ａに沿って湾曲した形状は、破線２ａに沿いながら湾曲した開口形状を含む。具体的には、図１１に示されるように、頂面１１に対して垂直な方向から見て、円弧状部用噴射口３に囲まれた領域は、破線２ｄと重なっている。円弧状部用噴射口３は、破線２ｄを取り囲んでいてもよい。円弧状部２ａは、異なる曲率の円弧が連なるように湾曲した形状であってもよい。

円弧状部用噴射口３は、外周側円弧３ａと、内周側円弧３ｂと、接続部３ｃとを有している単一の穴であってもよい。外周側円弧３ａは、円弧状部２ａに沿って設けられている。内周側円弧３ｂは、外周側円弧３ａと離間しかつ円弧状部２ａに沿って設けられている。接続部３ｃは、外周側円弧３ａと、内周側円弧３ｂとを繋いでいる。内周側円弧３ｂの曲率半径は、外周側円弧３ａの曲率半径よりも小さくてもよい。外周側円弧３ａは、内周側円弧３ｂと第２曲面部１３ａとの間に位置する。円弧状部用噴射口３の面積は、導入口９の面積よりも小さいことが好ましい。これにより、円弧状部用噴射口３からクーラントを高い圧力で噴出させることができる。

次に、第１直線部用噴射口および第２直線部用噴射口の形状の詳細について説明する。
第１直線部用噴射口４ｂは、たとえば第１直線部２ｂに平行な直線に沿って延在するように設けられている。第１直線部用噴射口４ｂは、単一の穴であってもよいし、複数のスリットが直線に沿って互いに間隔を隔てて配置されることにより構成されていてもよい。同様に、第２直線部用噴射口４ｃは、たとえば第２直線部２ｃに平行な直線に沿って延在するように設けられている。第２直線部用噴射口４ｃは、単一の穴であってもよいし、複数のスリットが直線に沿って互いに間隔を隔てて配置されることにより構成されていてもよい。

次に、第１の実施形態に係る切削工具用敷板および切削工具の作用効果について説明する。

第１の実施形態に係る切削工具の切削工具用敷板１０は、クーラントを切れ刃２の円弧状部２ａに噴射するための円弧状部用噴射口３を有しており、円弧状部用噴射口３は円弧状部２ａに沿って湾曲した形状を有している。これにより、円弧状部２ａに対してクーラントを層状（カーテン状）に噴射することができる。そのため、円弧状部２ａの広い領域に亘ってクーラントを供給することができる。結果として、切れ刃の局所的な摩耗の発生を抑制することができる。特に、円弧状部２ａと円弧状部２ａに連なる直線部２ｂとの境界付近に対してクーラントが供給される。そのため、当該境界付近の逃げ面における境界摩耗を抑制することができる。またホルダに噴射口を設けられる場合と比較して、敷板に噴射口を設けることにより、噴射口を切削工具の刃先に近づけることができる。そのため、円弧状部用噴射口３と切れ刃２の円弧状部２ａとの距離を短くすることができる。結果として、クーラントを精度良く円弧状部２ａに噴出することができる。さらにホルダ本体ではなく、敷板からクーラントを噴射する機構とすることで交換が容易になる。

また第１の実施形態に係る敷板１０は、円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａに沿って設けられた外周側円弧３ａと、外周側円弧３ａと離間しかつ円弧状部２ａに沿って設けられた内周側円弧３ｂとを有している。これにより、円弧状部２ａの広い領域に亘ってクーラントを供給することができる。

さらに第１の実施形態に係る敷板１０は、切削インサート２０が搭載される頂面１１を含んでいる。頂面１１は、切削インサート２０に接する接触部１１ａと、接触部１１ａと連なりかつ切削インサート２０から離間した張り出し部１１ｂとを有している。円弧状部用噴射口３は、張り出し部１１ｂに開口している。これにより、円弧状部２ａに対してクーラントを効果的に供給することができる。

さらに第１の実施形態に係る敷板１０によれば、切れ刃２は、円弧状部２ａと連なる直線部２ｂをさらに含んでいる。クーラント供給路１は、クーラントを直線部２ｂに噴射するための直線部用噴射口４ｂをさらに有している。これにより、直線部２ｂにクーラントを供給しつつ、円弧状部２ａと直線部２ｂとの境界付近に対してもクーラントを供給することができる。そのため、直線部２ｂの摩耗を抑制しつつ、境界摩耗をさらに抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る敷板１０によれば、敷板１０の密度は、９９．０％以上９９．９％以下である。敷板１０に設けられた空孔により、切削時の振動を抑制することができる。

さらに第１の実施形態に係る敷板１０によれば、敷板１０を構成する材料は、鉄系合金およびコバルトクロム合金のいずれかである。これらの材料は、金属３Ｄプリンターの材料として使用可能である。金属３Ｄプリンターを使用することにより、複雑な形状のクーラント供給路１を精度良く作製することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る切削工具およびその敷板の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具およびその敷板と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａに沿って湾曲した形状を有している。この円弧状部２ａに沿って湾曲した形状は、図１２に示されるように、円弧状部２ａと同じ形状である破線２ｄに沿って設けられた複数のスリット３ｄにより構成される開口形状を含む。この構成においては、複数のスリット３ｄにより円弧状部用噴射口３が構成されている。複数のスリット３ｄの各々は、互いに離間している。複数のスリット３ｄの各々の形状は、たとえば円である。図１３に示されるように、複数のスリット３ｄの各々の形状は、長方形であってもよい。なお、スリット３ｄの形状は、特に限定されない。スリット３ｄの形状は、たとえば楕円であってもよいし、正方形であってもよいし、多角形などであってもよい。円弧状部用噴射口３を構成するスリット３ｄの全面積は、導入口９の面積よりも小さいことが好ましい。導入口９が、複数の噴出スリットに対応する複数の導入スリットを有する場合には、複数の噴出スリットの各々の面積は、対応する複数の導入スリットの各々の面積よりも小さいことが望ましい。これにより、各スリット３ｄからクーラントを高い圧力で噴出させることができる。第２の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る切削工具およびその敷板の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具およびその敷板と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図１４および図１５に示されるように、円弧状部用噴射口３は、円弧状部２ａの相似形状に沿って設けられた複数のスリット３ｄにより構成されていてもよい。円弧状部２ａの相似形状とは、円弧状部２ａと同じ形状の幾何学的な相似形状を意味する。図１４において、破線２ｆは、円弧状部２ａと同じ形状を縮小した形状を示している。破線２ｆに沿った円の中心は、破線２ｄに沿った円の中心と同じである。図１４に示されるように、複数のスリット３ｄの各々は、破線２ｆに沿って設けられていてもよい。図１５において、破線２ｅは、円弧状部２ａと同じ形状を拡大した形状を示している。破線２ｅに沿った円の中心は、破線２ｄに沿った円の中心と同じである。図１５に示されるように、複数のスリット３ｄの各々は、破線２ｅに沿って設けられていてもよい。代替的に、単一の円弧状部用噴射口３が、破線２ｆまたは破線２ｅに沿って湾曲するように設けられていてもよい。第３の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る切削工具およびその敷板の構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施形態に係る切削工具およびその敷板と異なる点について主に説明し、同様の説明は繰り返さない。

図１６に示されるように、敷板１０は、台部１５を有していてもよい。台部１５は、第２曲面部１３ａの一部を構成し、かつ頂面１１に対して垂直な方向に突出している。台部１５の上面１１ｃは頂面１１の一部である。上面１１ｃは、張り出し部１１ｂに対して切削インサート２０のすくい面２２側にある。円弧状部用噴射口３は、台部１５の上面１１ｃに設けられていてもよい。これにより、円弧状部用噴射口３を、切削インサート２０の円弧状部２ａにより近づけることができる。第４の実施形態に係る切削工具においても、第１の実施形態に係る切削工具と同等の効果が得られる。

（サンプル準備）
まず、サンプル１−１〜サンプル１−９に係る敷板を準備した。サンプル１−１からサンプル１−６に係る敷板は、実施例である。サンプル１−７からサンプル１−９に係る敷板は、比較例である。サンプル１−１、サンプル１−２およびサンプル１−８に係る敷板の材料をマルエージング鋼とした。サンプル１−３およびサンプル１−４に係る敷板の材料をＳＵＳ３１６とした。サンプル１−５およびサンプル１−６に係る敷板の材料をＣｏ−Ｃｒ合金とした。サンプル１−７に係る敷板の材料を超硬合金とした。サンプル１−９に係る敷板の材料をＳＵＳ３０４とした。サンプル１−１からサンプル１−６に係る敷板の密度を９９．２５％以上９９．９９％未満とした。サンプル１−７からサンプル１−９に係る敷板の密度を９９．９９％以上１００％以下とした。

（評価方法）
切削ホルダの底面に加速度センサーが取り付けられた切削ホルダを工作機械のターレットに固定した。切削ホルダに敷板および切削インサートを取り付けた。切削インサートの刃先を、インパルスハンマーを用いて２００Ｎの力で加振した。その際の振動加速度（ｍｍ／ｓ^２）の時間変化を加速度センサーで測定した。振動加速度の振幅が最大となる時点（ｔ_０）から、振動加速度の振幅が最初に最大振幅の０．０１倍以下となる時点（ｔ_１）までの時間（ｔ_１−ｔ_０）を振動の減衰時間として算出した。

（評価結果）

表１に示されるように、サンプル１−１からサンプル１−６に係る敷板を用いた場合の振動の減衰時間は５．１μｓ以上５．８μｓ以下であるのに対して、サンプル１−７からサンプル１−９に係る敷板を用いた場合の振動の減衰時間は８．２μｓ以上９．５μｓ以下であった。サンプル１−１からサンプル１−６に係る敷板を用いた場合は、サンプル１−７からサンプル１−９に係る敷板を用いた場合よりも振動の減衰時間が短い。これにより、敷板の材料によらず、敷板の密度を９９．９９％未満とすることにより、振動の減衰特性が顕著に向上することが確かめられた。また同じ材料で比較した場合、敷板の密度が低い程、振動の減衰時間が短くなることが確かめられた。

（サンプル準備）
まず、サンプル２−１〜サンプル２−５に係る切削工具を準備した。サンプル２−１からサンプル２−３に係る切削工具は、実施例である。サンプル２−４およびサンプル２−５に係る切削工具は、比較例である。サンプル２−１からサンプル２−３に係る切削工具においては、ホルダーの内部を経由して敷板から切削油を噴射した。サンプル２−４に係る切削工具においては、ホルダーの内部を経由してホルダーの底面から切削油を噴射した。サンプル２−５に係る切削工具においては、外部から切削油を噴射した。

サンプル２−１およびサンプル２−２に係る切削工具においては、噴射口の形状を円弧形状とした。サンプル２−３に係る切削工具においては、噴射口の形状を円弧状に丸穴を複数配置した形状とした。サンプル２−４およびサンプル２−５に係る切削工具においては、噴射口を単一の丸穴形状とした。サンプル２−１に係る切削工具においては、給油圧力を１．５ＭＰａとした。サンプル２−２からサンプル２−４に係る切削工具においては、給油圧力を７ＭＰａとした。サンプル２−５に係る切削工具においては、給油圧力を０．１５ＭＰａとした。

（評価方法１）
サンプル２−１〜サンプル２−５に係る切削工具を用いてインコネル７１８製の被削材を１ｋｍ切削した後、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量を測定した。切込速度（Ｖｃ）を２００ｍ／分とした。送り量（ｆ）を０．２ｍｍ／回転とした。切込量（ａｐ）を０．２ｍｍとした。切削インサートを住友電工ハードメタル製ＢＮ７０００のＣＢＮ焼結体とした。ＣＢＮ焼結体におけるＣＢＮの含有量は９０体積％であり、ＷＣ−Ｃｏ結合材が用いられた。

（評価結果１）

表２に示されるように、サンプル２−１からサンプル２−３に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量はそれぞれ０．０４１ｍｍ以上０．０５６ｍｍ以下および０．０５１ｍｍ以上０．０６８ｍｍ以下であるのに対して、サンプル２−４およびサンプル２−５に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量は０．１１５ｍｍ以上０．１８８ｍｍ以下および０．１３３ｍｍ以上０．２４３ｍｍ以下であった。以上の結果から、敷板から切削液を噴出することにより、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量を顕著に低減できることが確かめられた。

またサンプル２−２に係る切削工具を用いた場合は、サンプル２−１に係る切削工具を用いた場合よりも、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量が少なかった。以上の結果から、給油圧力を高くすることにより、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量を低減できることが確かめられた。さらにサンプル２−２に係る切削工具を用いた場合における切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量は、サンプル２−３に係る切削工具を用いた場合における切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量とほぼ同じであった。以上の結果から、円弧状に丸穴が複数配置されている噴射口においても、円弧形状の噴射口と同様の効果があることが確かめられた。

（評価方法２）
サンプル２−１〜サンプル２−５に係る切削工具を用いてチタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）製の被削材を１ｋｍ切削した後、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量を測定した。切込速度（Ｖｃ）を１００ｍ／分とした。送り量（ｆ）を０．１ｍｍ／回転とした。切込量（ａｐ）を０．２ｍｍとした。切削インサートを住友電工ハードメタル製ＢＮ７０００のＣＢＮ焼結体とした。ＣＢＮ焼結体におけるＣＢＮの含有量は９０体積％であり、ＷＣ−Ｃｏ結合材が用いられた。

（評価結果２）

表３に示されるように、サンプル２−１からサンプル２−３に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの逃げ面摩耗量は０．０３８ｍｍ以上０．０４４ｍｍ以下であるのに対して、サンプル２−４およびサンプル２−５に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの逃げ面摩耗量は０．０６１ｍｍ以上０．１１９ｍｍ以下であった。またサンプル２−１からサンプル２−３に係る切削工具を用いた場合には、切削インサートに境界摩耗が発生しなかったのに対して、サンプル２−４およびサンプル２−５に係る切削工具を用いた場合には、切削インサートに０．０８９ｍｍ以上０．１５８ｍｍ以下の境界摩耗が発生した。以上の結果から、敷板から切削液を噴出することにより、切削インサートの逃げ面摩耗量を顕著に低減し、かつ境界摩耗の発生を抑制できることが確かめられた。

またサンプル２−２に係る切削工具を用いた場合は、サンプル２−１に係る切削工具を用いた場合よりも、切削インサートの逃げ面摩耗量が少なかった。以上の結果から、給油圧力を高くすることにより、切削インサートの逃げ面摩耗量を低減できることが確かめられた。さらにサンプル２−２に係る切削工具を用いた場合における切削インサートの逃げ面摩耗量は、サンプル２−３に係る切削工具を用いた場合における切削インサートの逃げ面摩耗量とほぼ同じであった。以上の結果から、円弧状に丸穴が複数配置されている噴射口においても、円弧形状の噴射口と同様の効果があることが確かめられた。

（サンプル準備）
まず、サンプル３−１〜サンプル３−８に係る切削工具を準備した。サンプル３−１からサンプル３−５に係る切削工具は、実施例である。サンプル３−６〜サンプル３−８に係る切削工具は、比較例である。サンプル３−１からサンプル３−６に係る切削工具においては、ホルダーの内部を経由して敷板から切削油を噴射した。サンプル３−７およびサンプル３−８に係る切削工具においては、ホルダーの内部を経由してホルダーの底面から切削油を噴射した。サンプル３−１からサンプル３−８に係る切削工具の噴射口と刃先の距離を、それぞれ２．２ｍｍ、３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．９ｍｍ、８．１ｍｍ、１．０ｍｍ、１０ｍｍおよび２０ｍｍとした。全てのサンプルに係る切削工具において、給油圧力を７ＭＰａとした。

（評価方法）
サンプル３−１〜サンプル３−８に係る切削工具を用いてインコネル７１８製の被削材を１ｋｍ切削した後、切削インサートの逃げ面摩耗量および境界摩耗量を測定した。切込速度（Ｖｃ）を２００ｍ／分とした。送り量（ｆ）を０．２ｍｍ／回転とした。切込量（ａｐ）を０．２ｍｍとした。切削インサートを住友電工ハードメタル製ＢＮ７０００のＣＢＮ焼結体とした。

（評価結果）

表４に示されるように、サンプル３−１からサンプル３−５に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの境界摩耗量は０．０４８ｍｍ以上０．０６２ｍｍ以下であるのに対して、サンプル３−６からサンプル３−８に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの境界摩耗量は０．０８６ｍｍ以上０．０９１ｍｍ以下であった。以上の結果から、噴射口と刃先との距離を２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下とすることにより、切削インサートの境界摩耗量を顕著に低減できることが確かめられた。また噴射口と刃先との距離を３．０ｍｍ以上４．９ｍｍ以下とすることにより、切削インサートの境界摩耗量をさらに低減できることが確かめられた。

サンプル３−１からサンプル３−６に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの逃げ面摩耗量は０．０４１ｍｍ以上０．０５３ｍｍ以下であるのに対して、サンプル３−７およびサンプル３−８に係る切削工具を用いた場合の切削インサートの境界摩耗量は０．０７８ｍｍ以上０．１０６ｍｍ以下であった。以上の結果から、ホルダーの底面から切削油を噴射する場合と比較して、敷板から切削油を噴射する方が、切削インサートの逃げ面摩耗量を顕著に低減できることが確かめられた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ クーラント供給路
２ 切れ刃
２ａ 円弧状部
２ｂ 第１直線部（直線部）
２ｃ 第２直線部
２ｄ，２ｅ，２ｆ 破線
３ 円弧状部用噴射口
３Ｄ 金属
３ａ 外周側円弧
３ｂ 内周側円弧
３ｃ 接続部
３ｄ スリット
４ｂ 第１直線部用噴射口（直線部用噴射口）
４ｃ 第２直線部用噴射口
５ 縦通路
６ｂ 第１横通路
６ｃ 第２横通路
７ｂ 第１傾斜通路
７ｃ 第２傾斜通路
８ 中央通路
９ 導入口
１０ 切削工具用敷板（敷板）
１１ 頂面
１１ａ 接触部
１１ｂ 張り出し部
１１ｃ，３６ 上面
１２ 底面
１３，３５ 側面
１３ａ 第２曲面部
１３ｂ 第３平面部
１３ｃ 第４平面部
１４ 第１貫通孔
１５ 台部
２０ 切削インサート
２１ 逃げ面
２１ａ 第１曲面部２１ｂ 第１平面部
２１ｃ 第２平面部
２２ すくい面
２４ 第２貫通孔
３０ ホルダ
３１ 第１締結孔
３２ クーラント供給孔
３３ 第２締結孔
３４ 座面
４０ 固定部
４４ 第３貫通孔
５０ 第１締結部
６０ 第２締結部
１００ 切削工具

Claims (12)

1. 切削インサートとホルダとの間に配置されて、かつ前記ホルダに固定される切削工具用敷板であって、
   前記切削インサートは、逃げ面と、前記逃げ面と連なるすくい面とを含み、
   前記逃げ面と前記すくい面との稜線は、切れ刃を構成し、
   前記切れ刃は、円弧状部を含み、
   前記切削工具用敷板には、前記ホルダから供給されたクーラントを前記円弧状部に噴射するためのクーラント供給路が設けられており、
   前記クーラント供給路は、前記ホルダから前記クーラント供給路に前記クーラントを導入するための導入口と、前記クーラントを前記円弧状部に噴射するための円弧状部用噴射口とを有し、
   前記円弧状部用噴射口は、前記円弧状部に沿って湾曲した形状を有しており、
   前記円弧状部用噴射口と前記円弧状部との距離は、２．２ｍｍ以上８．１ｍｍ以下であり、
   前記切削工具用敷板の密度は、９９．０％以上９９．９９％未満である、切削工具用敷板。
2. 前記円弧状部用噴射口は、前記円弧状部に沿って設けられた外周側円弧と、前記外周側円弧と離間しかつ前記円弧状部に沿って設けられた内周側円弧とを有している、請求項１に記載の切削工具用敷板。
3. 前記円弧状部用噴射口は、前記円弧状部と同じ形状および前記円弧状部の相似形状のいずれかに沿って設けられた複数のスリットにより構成される、請求項１に記載の切削工具用敷板。
4. 前記切削工具用敷板は、前記切削インサートが搭載される頂面を含み、
   前記頂面は、前記切削インサートに接する接触部と、前記接触部と連なりかつ前記切削インサートから離間した張り出し部とを有し、
   前記円弧状部用噴射口は、前記張り出し部に開口している、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
5. 前記切れ刃は、前記円弧状部と連なる直線部をさらに含み、
   前記クーラント供給路は、前記クーラントを前記直線部に噴射するための直線部用噴射口をさらに有する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
6. 前記切削工具用敷板を構成する材料のロックウェル硬度は、２０以上６０以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
7. 前記切削工具用敷板を構成する材料は、鉄系合金およびコバルトクロム合金のいずれかである、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
8. 前記切削工具用敷板を構成する材料は、多結晶体である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
9. 前記多結晶体の粒径は、４μｍ以上１０μｍ以下である、請求項８に記載の切削工具用敷板。
10. 前記円弧状部用噴射口と前記円弧状部との距離は、３．０ｍｍ以上６．５ｍｍ以下である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の切削工具用敷板。
11. 前記円弧状部用噴射口と前記円弧状部との距離は、３．８ｍｍ以上４．９ｍｍ以下である、請求項１０に記載の切削工具用敷板。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の切削工具用敷板と、
    前記切削インサートと、
    前記ホルダとを備えた、切削工具。
    

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