JP2020196119A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】主切れ刃がより欠損しにくい形状の切削インサートを提供すること【解決手段】少なくとも上面２０に主切れ刃２４と、コーナ刃２３と、さらい刃２２と、内切れ刃２１とが形成され、側面４０のうち主切れ刃２４に対応する主切れ刃側面部４１に外方に向かって突出する突出部４３が形成され、上面視したとき、突出部４３がコーナ刃から離れるにしたがってその突出量が小さくなる第１部分４３ａを有する切削インサート１０。また、主切れ刃側面部４１に形成される主切れ刃逃げ面部４２がコーナ刃２３から離れるにしたがい逃げ角が小さくなる第１の逃げ角変化部４２ａと、コーナ刃から離れるにしたがい逃げ角が大きくなる第２の逃げ角変化部４２ｂと、を備え、第１の逃げ角変化部４２ａの方が第２の逃げ角変化部４２ｂよりもコーナ刃２３に近い位置にあり、第１の逃げ角変化部４２ａの端部のうちコーナ刃２３から遠い方の端部における逃げ角がマイナスであると好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は切削加工に用いられる切削工具で利用される切削インサートに関し、特に刃先交換式の転削工具に用いられる切削インサートに関する。

従来、肩削りに利用される切削インサートとして、特許文献１に開示されるような上面視の形状が略長方形のものがある。長辺側に形成される主切れ刃が壁面を加工し、短辺側に形成される副切れ刃が平面を加工する。

特開2008-213078号公報

一般的に切れ刃がワークへ喰いついていくときは、先ずコーナ刃付近の部分が喰いつき、その後徐々にコーナ刃から遠い部分も喰いついていくという過程を経る。このとき、ワークへの喰いつきの瞬間に加わる切れ刃への負荷は、喰いついた後に加わる切れ刃への負荷よりも大分大きく、喰いつきの瞬間は切れ刃が欠損しやすい。このため、特許文献１に開示されているような主切れ刃の逃げ角が正の値の切削インサートは、刃先の欠損が発生しやすく、より高負荷の切削条件で加工することが難しい。本発明は上記の問題に鑑み、主切れ刃がより欠損しにくい形状の切削インサートを提供することを目的とする。

本発明に係る切削インサートは、内切れ刃と、内切れ刃に接続するさらい刃と、さらい刃に接続するコーナ刃と、コーナ刃に接続する主切れ刃とを備え、主切れ刃に対応する側面部に切削インサートの外方に突出する突出部を備え、上面視したとき突出部はコーナ刃から離れるにしたがい突出量が小さくなる第１部分を有する。

また本発明の切削インサートは、主切れ刃に対応する逃げ面がコーナ刃から離れるにしたがい逃げ角が小さくなる第１の逃げ角変化部と、コーナ刃から離れるにしたがい逃げ角が大きくなる第２の逃げ角変化部と、を備え、第１の逃げ角変化部の方が第２の逃げ角変化部よりもコーナ刃に近い位置にあり、第１の逃げ角変化部の端部のうちコーナ刃から遠い方の端部における逃げ角がマイナスであると好ましい。

また本発明の切削インサートは、突出部の逃げ角が正の値であると好ましい。

また本発明の切削インサートは、突出部がコーナ刃から離れるにしたがい突出量が大きくなる第２部分をさらに備え、第２部分の方が前記第１部分よりも前記コーナ刃に近い位置にあると好ましい。

また本発明の切削インサートは、上面視したとき、突出部の第１部分の始端が主切れ刃の中間位置よりもコーナ刃側に寄った位置にあると好ましい。

また、本発明に係る切削インサートは、回転軸を中心に回転するボデーに取り付けられる。この切削インサートは、すくい面を含む第１端面と、ボデーに取り付けられるときにボデーに接触する第２端面と、第１端面と第２端面を接続し回転軸方向を向く副切れ刃側面部と、第１端面と第２端面を接続し回転軸に垂直な外径方向を向く主切れ刃側面部と、を含む側面と、第１端面と主切れ刃側面部の交差稜線部に形成される主切れ刃と、第１端面と副切れ刃側面部の交差稜線部に形成される副切れ刃と、主切れ刃と副切れ刃とを接続するコーナ切れ刃と、を備える。また、第１端面及び第２端面を貫通する貫通穴が形成される。この主切れ刃側面部は、貫通穴の中心軸線に平行な方向から第１端面を見たときに、主切れ刃と垂直な方向に突出し、その主切れ刃に対する突出量がコーナ切れ刃から離れるほど増加する第２部分と、第２部分に接続しその突出量がコーナ切れ刃から離れるほど減少する第１部分とを含む突出部を備える。この突出部は、コーナ切れ刃から離れるほど逃げ角の値が減少する第１の逃げ角変化部と、第１の逃げ角変化部よりもコーナ切れ刃から離れた位置に形成され、コーナ切れ刃から離れるほど逃げ角の値が増加する第２の逃げ角変化部とを備える。更に、第１逃げ角変化部に接続する主切れ刃の長さより、第２の逃げ角変化部に接続する主切れ刃の長さの方が大きく形成されていると好ましい。

また、第１の逃げ角変化部に接続する主切れ刃の長さと、第２逃げ角変化部に接続する主切れ刃の長さの和は、主切れ刃全体の長さの１０％より大きいこと、より好ましくは、２０％より大きいことが好ましい。

図１は本発明の一実施形態に係るインサートの正面図である。 図２は図１のインサートの斜視図である。 図３は図１のインサートの底面図である。 図４は図１のインサートの右側面図である。 図５は図１のインサートの背面図である。 図６は図１のＶＩ−ＶＩ断面図である。 図７は本発明の一実施形態に係る刃先交換式切削工具の斜視図である。 図８は図７の刃先交換式切削工具の先端図である。 図９は図７の刃先交換式切削工具の正面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。なお、説明の便宜上、「上」や「下」等の二物体の相対的な位置関係を示す文言を用いることがあるが、そのときはあくまで各図面の中での位置関係を説明しているにすぎず、その二物体の絶対的な位置関係を規定するものではない。つまり、「物体Ａは物体Ｂよりも上にある」と記載されていたとしても、特定の図面においてそのように描かれているだけであり、常に物体Ａが物体Ｂよりも絶対的に上方に配置されるということを説明しているわけではない。

本実施形態の切削インサート１０は上面２０（「第１の端面」の一例）と、上面２０に対向して配置される下面３０（「第２の端面」の一例）と、上面２０と下面３０とを接続する側面４０と、を備える。切削インサート１０は上面２０から下面３０にまで到達する貫通穴５０を備え、切削インサート１０をボデー１０１に固定する場合はこの貫通穴５０にねじが挿通される。

上面視したとき（切削インサート１０に貫通穴５０が形成される場合、貫通穴５０の中心軸線に平行な方向である上面２０に対向する方向から上面２０を見たとき）、上面２０の形状は一組の略平行な辺稜部がもう一組の略平行な辺稜部よりも長いおおよそ平行四辺形のような形状になっており、貫通穴５０の中心軸線に関して１８０°回転対称になっている。

上面２０と側面４０との交差稜線部の一部は切削加工時の切れ刃となる。具体的には、上面２０の短辺側の辺稜部は内切れ刃２１とさらい刃２２を含む副切れ刃となり、上面２０の隅部はコーナ刃２３となり、上面２０の長辺側の辺稜部は主切れ刃２４となる。本実施形態の場合、内切れ刃２１、さらい刃２２、コーナ刃２３、主切れ刃２４の順に接続している。上面視したとき、内切れ刃２１とさらい刃２２とは鈍角で交差しており、それらの交差部は極小さい曲率半径の円弧で構成されている。内切れ刃２１およびさらい刃２２に接続する側面部分（逃げ面を含み、ボデー１０１（図７）に取り付けられたとき、ボデー１０１の回転軸方向を向く「副切れ刃側面部」の一例）の逃げ角は正の値（いわゆる「ポジ」）になっている。図３に示すように、内切れ刃２１およびさらい刃２２の逃げ面に対向する方向から見るとき、内切れ刃２１およびさらい刃２２はコーナ刃２３に向うにつれて下面３０から離れる向きに傾斜しており、その傾斜角度はさらい刃２２の方が内切れ刃２１よりも大きい。

図４に示すように、主切れ刃２４はコーナ刃２３との接続部から、もう一つの内切れ刃２１（貫通穴５０の中心軸線に関して、一方の内切れ刃２１と１８０度回転対称の位置に設けられた内切れ刃２１）に向うにつれて下面３０に漸次接近する。側面４０のうち、ボデー１０１（図７）に取り付けられたとき、ボデー１０１の回転軸を基準とする外径方向を向く面に相当する面であり、主切れ刃２４に対応する側面部分４１（以下、「主切れ刃側面部」と記載する）は、主切れ刃２４に隣接し逃げ面を構成する主切れ刃逃げ面部４２を備える。

主切れ刃逃げ面部４２はコーナ刃２３から離れるにしたがい逃げ角が負の値に向って小さくなる第１の逃げ角変化部４２ａと、コーナ刃２３から離れるにしたがい逃げ角が正の値に向って大きくなる第２の逃げ角変化部４２ｂと、を備える。第１の逃げ角変化部４２ａは、主切れ刃２４とコーナ刃２３との接続部から所定の長さに渡って形成され、第２の逃げ角変化部４２ｂは第１の逃げ角変化部４２ａに接続する。つまり、第１の逃げ角変化部４２ａは第２の逃げ角変化部４２ｂよりもコーナ刃２３に近いところに位置する。第１の逃げ角変化部４２ａの始端部の逃げ角はほぼ０°であり、コーナ刃２３から離れるほど逃げ角は小さくなり、第２の逃げ角変化部４２ｂとの交差部において負の値になる。本実施形態において第１の逃げ角変化部４２ａの逃げ角は、第２の逃げ角変化部４２ｂとの交差部で −５° になっている。例えば、第１の逃げ角変化部４２ａにおいて、逃げ角は、コーナ刃２３から離れるほど単調に減少するように第１の逃げ角変化部４２ａを形成することができる。第２の逃げ角変化部４２ｂの始端部の逃げ角は、コーナ刃２３から離れるほど大きくなる。例えば、第２の逃げ角変化部４２ｂにおいて、逃げ角は、コーナ刃２３から離れるほど単調に増加するように第２の逃げ角変化部４２ｂを形成することができる。本実施形態において、第２の逃げ角変化部４２ｂの終端部の逃げ角は −３° になっている。

図１に示すように、上面視したとき、主切れ刃逃げ面部４２は主切れ刃２４よりも外方に突出しており、突出部４３を構成する。突出部４３はコーナ刃２３から離れるにしたがい突出量が小さくなる第１部分４３ａと、コーナ刃２３から離れるにしたがい突出量が大きくなる第２部分４３ｂと、を備える。なお、突出量とは主切れ刃２４に垂直な断面を見たとき主切れ刃２４から突出部４３の端部までの距離、すなわち、図１の上面視（貫通穴５０の中心軸線と平行な方向から上面２０を見た場合）における、主切れ刃２４と、主切れ刃２４と垂直方向の突出部４３端部の点との距離をいう。第２部分４３ｂは主切れ刃２４とコーナ刃２３との接続部を含んでもよい。また、第１部分４３ａは第２部分４３ｂに接続する。

突出部４３の第１部分４３ａの始端の位置は、上面視したとき、主切れ刃２４の中間位置よりもコーナ刃２３側に寄った位置にある。

突出部４３の逃げ角は正の値で、いずれの場所においても同一の値になっている。本実施形態においては ４° になっている。なお、突出部４３の逃げ角とは主切れ刃逃げ面部４２に対して下面３０側に接続する面の逃げ角であり、回転軸に垂直な断面における突出部４３から下面３０に接続する側面部４１がなす線分と、突出部４３が対向する被加工物の接線とがなす角のことをいう。

以上のような切削インサート１０の側面部４１は、貫通穴５０の中心軸線に平行な方向から上面２０を見たときに、主切れ刃２４と垂直な方向に突出する突出部４３を備える。このため、主切れ刃２４に垂直な断面において、突出部４３は、主切れ刃２４よりも貫通穴５０の中心軸線と垂直な方向に突出する。また、その突出量は、図１に示されるとおり、主切れ刃２４とコーナ切れ刃２３との接続部付近からコーナ切れ刃２３から離れる方向に漸増し、コーナ切れ刃２３の近傍において最大の突出量を有する。そして、更にコーナ切れ刃２３から離れる方向に漸減する。コーナ切れ刃２３から離れる方向に向かって、突出部４３の突出量がゼロとなる位置から最大となる位置までの対応する主切れ刃２４の長さより、突出量が最大となる位置から再びゼロとなる位置までの対応する主切れ刃２４の長さの方が大きくなるように、例えば、２倍以上の長さを有するように、突出部４３は形成される。また、第１の逃げ角変化部４２ａに接続する主切れ刃２４の長さと、第２逃げ角変化部４２ｂに接続する主切れ刃２４の長さの和は、主切れ刃２４全体の長さの１０％より大きく、好ましくは、２０％より大きいことが好ましい。

また切削インサート１０を貫通穴５０の中心軸線を通過する断面でみたとき、上面２０は、主切れ刃２４に近付くほど、下面３０からの距離が大きくなるように形成されている。このため、正のすくい角（ラジアルレーキ）を容易に実現し、切れ味を向上させることが可能になる。また、主切れ刃逃げ面部４２は、主切れ刃２４から遠ざかるほど中心軸線からの距離（中心軸線と垂直方向における距離）が大きくなるように形成されている。従って切削インサート１０の肉厚が増加し、切削抵抗の減少に伴う刃先強度の低下を抑制し、特に、喰いついた後に加わる切れ刃への負荷に伴う欠損を抑制することが可能になる。

また、コーナ切れ刃２４の近傍、例えば、主切れ刃２４の全長（主切れ刃２４を構成する一つの辺陵部の全長）に対し、コーナ切れ刃２４から２０％以下離間したコーナ切れ刃近傍の領域に、最大の突出量を有するように突出部４３が形成される。このため、主切れ刃２４のうち、最初に喰いつく部分付近の肉厚を特に大きくすることが可能となる。また、突出部４３を設けることにより、設けない場合と比較して逃げ角が小さくなるから、切りくずがコーナ切れ刃２４から離れる方向に移動することを促進することが可能になる。その際、突出部４３の第１部分４３ａにより、コーナ切れ刃２４から離れるほど逃げ角が大きくなるから、被加工対象物の壁面との間で噛みこまれた切りくずが壁面を傷つけることを抑制することが可能になる。

次に、本実施形態の切削インサートを備える刃先交換式切削工具について説明する。図７から図９に示すように、刃先交換式切削工具１００は略円柱状のボデー１０１と、ボデー１０１の先端に取り付けられた切削インサート１０と、で構成される。ボデー１０１の先端には二つのチップ座１０２が形成されている。切削インサート１０は、貫通穴５０に挿通され、チップ座１０２に形成される雌ねじに螺合する雄ねじによって、チップ座１０２に載置され固定される。切削インサート１０の上面２０は、すくい面として機能し、下面３０の少なくとも一部は、チップ座１０２に当接する。このとき、上面２０は、ボデー１０１の回転方向を向き、内切れ刃２１およびさらい刃２２に接続する側面部分（「副切れ刃側面部」）は、ボデー１０１の回転軸方向を向き、主切れ刃２４に接続する側面部４１は、ボデー１０１の回転軸方向に垂直な外径方向を向く。切削インサート１０は内切れ刃２１およびさらい刃２２がボデー１０１の先端側に位置し、さらい刃２２がボデー１０１の回転軸線に対してほぼ垂直になるように取り付けられる。刃先交換式切削工具１００は内切れ刃２１またはさらい刃２２で平面加工を行い、主切れ刃２４で壁面加工を行う。

次に、上記実施形態の効果について説明する。主切れ刃側面部４１にはコーナ刃２３から離れるほど突出量が小さくなる突出部４３の第１部分４３ａがあるので、コーナ刃２３近傍の主切れ刃２４が肉厚になる。そのため、主切れ刃２４が丈夫になり、ワークへの喰いつき時に主切れ刃２４が欠損しにくくなる。

また一般的に、生成された切りくずは徐々に伸びていくにつれてカールし、切りくずの先端部が切れ刃の後方部とワークとの間に噛みこまれることがある。なお、切れ刃の後方部とは、ボデー１０１に取り付けられた切削インサート１０において、刃先交換式切削工具１００の先端からより離れた位置の部分のことをいう。主切れ刃逃げ面部４２のうち、その後方部分は主切れ刃２４の突出部４３の第１部分４３ａと第２の逃げ角変化部４２ｂとが組み合わされた形状になっているため、加工された壁面との間に十分に大きな隙間が形成される。そのため、たとえ切削加工中に主切れ刃２４の後方部で切りくずの噛み込みが生じても、噛み込まれた切りくずが切削インサート１０や加工面を傷つけにくくなる。

本実施形態の切削インサート１０の場合、突出部４３の第２部分４３ｂが突出部４３の第１部分４３ａよりもコーナ刃２３に近い場所に形成されているため、第１部分４３ａからコーナ刃２３の逃げ面への形状変化が滑らかになり、第１部分４３ａの強度が増す。

突出部４３の逃げ角が正の値であるため、加工された壁面と切削インサート１０との間の隙間がより大きくなり、切削インサート１０や加工面を傷つけにくくなる。

上面視したとき、突出部４３の第１部分４３ａの始端の位置が主切れ刃２４の中間位置よりもコーナ刃２３側に寄った位置にあることで、主切れ刃２４のより欠損しやすい箇所を効果的に強化することができる。

１０…切削インサート
２０…上面
２１…内切れ刃
２２…さらい刃
２３…コーナ刃
２４…主切れ刃
３０…下面
４０…側面
４１…主切れ刃側面部
４２…主切れ刃逃げ面部
４２ａ…第１の逃げ角変化部
４２ｂ…第２の逃げ角変化部
４３…突出部
４３ａ…突出部の第１部分
４３ｂ…突出部の第２部分
５０…貫通穴
１００…刃先交換式切削工具
１０１…ボデー
１０２…チップ座

Claims (7)

1. 複数の辺稜部を有し互いに対向する第１の端面および第２の端面と、それら二つの端面を接続する側面と、を備える切削インサートであって、
   前記第１の端面と前記側面との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃が形成され、
   前記切れ刃は、内切れ刃と、前記内切れ刃に接続するさらい刃と、前記さらい刃に接続するコーナ刃と、前記コーナ刃に接続する主切れ刃と、を備え、
   前記側面の一部であって前記主切れ刃に対応する主切れ刃側面部は、外方に突出する突出部を備え、
   前記第１の端面に対向する方向から見たとき、前記突出部は前記コーナ刃から離れるにしたがい突出量が小さくなる第１部分を備える切削インサート。
2. 前記主切れ刃側面部は前記主切れ刃に隣接する主切れ刃逃げ面部を備え、
   前記主切れ刃逃げ面部は前記コーナ刃から離れるにしたがい逃げ角が小さくなる第１の逃げ角変化部と、前記コーナ刃から離れるにしたがい逃げ角が大きくなる第２の逃げ角変化部と、を備え、
   前記第１の逃げ角変化部の方が前記第２の逃げ角変化部よりも前記コーナ刃に近い位置にあり、
   前記第１の逃げ角変化部の端部のうち前記コーナ刃から遠い方の端部における逃げ角がマイナスである請求項１記載の切削インサート。
3. 前記突出部の逃げ角が正の値である請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記突出部は前記コーナ刃から離れるにしたがい突出量が大きくなる第２部分をさらに備え、前記第２部分の方が前記第１部分よりも前記コーナ刃に近い位置にある請求項１から３のいずれか１項に記載の切削インサート。
5. 前記第１の端面に対向する方向から見たとき、前記突出部の前記第１部分の始端が前記主切れ刃の中間位置よりも前記コーナ刃側に寄った位置にある請求項１から４のいずれか１項に記載の切削インサート。
6. 回転軸を中心に回転するボデーに取り付けられる切削インサートであって、
   すくい面を含む第１端面と、
   前記ボデーに取り付けられるときに前記ボデーに接触する第２端面と、
   前記第１端面と前記第２端面を接続し前記回転軸方向を向く副切れ刃側面部と、前記第１端面と前記第２端面を接続し前記回転軸に垂直な外径方向を向く主切れ刃側面部と、を含む側面と、
   前記第１端面と前記主切れ刃側面部の交差稜線部に形成される主切れ刃と、
   前記第１端面と前記副切れ刃側面部の交差稜線部に形成される副切れ刃と、
   前記主切れ刃と前記副切れ刃とを接続するコーナ切れ刃と、を備え、
   前記第１端面及び前記第２端面を貫通する貫通穴が形成される切削インサートであって、
   前記主切れ刃側面部は、前記貫通穴の中心軸線に平行な方向から前記第１端面を見たときに、前記主切れ刃と垂直な方向に突出し、その前記主切れ刃に対する突出量が前記コーナ切れ刃から離れるほど増加する第２部分と、前記第２部分に接続しその突出量が前記コーナ切れ刃から離れるほど減少する第１部分とを含む突出部を備え、
   前記突出部は、前記コーナ切れ刃から離れるほど逃げ角の値が減少する第１の逃げ角変化部と、前記第１の逃げ角変化部よりも前記コーナ切れ刃から離れた位置に形成され、前記コーナ切れ刃から離れるほど逃げ角の値が増加する第２の逃げ角変化部とを備え、前記第１逃げ角変化部に接続する前記主切れ刃の長さより、前記第２の逃げ角変化部に接続する前記主切れ刃の長さの方が大きい、
   切削インサート。
7. 前記第１の逃げ角変化部に接続する前記主切れ刃の長さと、前記第２逃げ角変化部に接続する前記主切れ刃の長さの和は、前記主切れ刃全体の長さの１０％より大きい、
   請求項６記載の切削インサート。