JP2021030401A - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】経済性に優れ、工具本体に安定して固定できる切削インサートを提供する。
【解決手段】切削インサート２の第１稜線１０Ｒは、長辺である第１辺１１及び第３辺１３と、短辺である第２辺１２及び第４辺１４と、を有した矩形である。第１辺１１、第２辺１２及び第３辺１３に切れ刃が形成されている。一方、第４辺１４には切れ刃が形成されていない。第１稜線１０Ｒと同一の形状の第２稜線２０Ｒは、切れ刃が形成されている第６辺２２が第４辺１４に対向し、切れ刃が形成されていない第８辺２４が第２辺１２に対向している。周側面３０は、第４辺１４及び第６辺２２に臨む第４側面３４を含んでいる。第４側面３４は、第１端面１０から第２端面２０へ向かうに従い第２辺１２から第４辺１４へ向かって傾斜している。
【選択図】図３

Description

本発明は、切削インサートに関する。

エンドミルは、径方向に切削する主切れ刃に加えて、軸方向に切削する内刃をさらに備えている。工具本体の外周面から回転中心まで内刃が延在していれば、真下に切削するドリル加工が可能になる。

ドリル加工が可能なエンドミルは、例えば、二枚一組の切削インサートを備えている。一方の切削インサートは、中心刃と呼ばれ、工具本体の外周面から回転中心まで延在する内刃と、工具本体の外周面に位置した主切れ刃と、を有している。他の切削インサートは、外周刃と呼ばれ、中心刃の主切れ刃とは１８０°反対側に位置した主切れ刃を有している。そのようなエンドミルは、異なる形状の二種類の切削インサートを用意しなければならないため、工具管理の負担が大きい。

工具管理の負担を軽減するため、同一の形状の切削インサートを中心刃と外周刃とどちらにも使いまわすことができる切削インサートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の切削インサートは、中心刃として使用した切削インサートを外周刃として再使用できる。

国際公開２０１２／１１４８４８号

しかしながら、特許文献１に記載の切削インサートは、表面と裏面とが対称でない複雑な形状であるため、表裏を入れ替えて再使用できない。そこで、本発明は、経済性に優れ、工具本体に安定して固定できる切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る切削インサートは、第１端面と、該第１端面とは反対側の第２端面と、第１端面及び第２端面を繋ぐ周側面と、を有している。第１端面と周側面とが交差する第１稜線は、長辺である第１辺及び第３辺と、短辺である第２辺及び第４辺と、を有した矩形である。第１辺、第２辺及び第３辺に切れ刃が形成されている。一方、第４辺には切れ刃が形成されていない。第２端面と周側面とが交差する第２稜線は、第１稜線と同一の形状の矩形である。切れ刃が形成されている第６辺が第４辺に対向し、切れ刃が形成されていない第８辺が第２辺に対向している。周側面は、第４辺及び第６辺に臨む第４側面を含んでいる。第４側面は、第１端面から第２端面へ向かうに従い第２辺から第４辺へ向かって傾斜している。

この態様によれば、第２辺よりも長い第１辺が内刃となり、第２辺が主切れ刃となる中心刃と、第３辺が主切れ刃となる外周刃と、どちらも同一の形状の切削インサートで構成できる。中心刃用と外周刃用とで二種類の切削インサートを用意する必要がない。第１稜線及び第２稜線の各々に中心刃用の切れ刃と外周刃用の切れ刃とが形成されているため、中心刃と外周刃とを入れ替えて切削インサートを再使用できる。第１稜線と第２稜線とが同一の形状であるため、表裏を入れ替えて切削インサートを再使用できる。つまり、同一の切削インサートを四回使用できる。切削インサートは、第４側面と第２端面とがなす角が鋭角になり、切削インサートの一端がくさび状に形成されている。中心刃として切削インサートを固定する場合であっても、外周刃として切削インサートを固定する場合であっても、第1端面側に切れ刃が形成されていない第４側面が、工具本体のインサートポケットの隅に食い込んで固定される。そのため、経済性に優れ、工具本体に安定して固定できる切削インサートを提供することができる。

上記態様において、二枚一組で工具本体に装着されてドリル加工が可能なエンドミルを構成する切削インサートであってもよい。一方の切削インサートと他方の切削インサートとは、交換可能な同一の形状である。一方の切削インサートは、第４辺が工具本体の回転軸に沿う向きに装着された状態において、第１辺が工具本体の外周面から回転軸まで延在した中心刃になる。他方の切削インサートは、第３辺が回転軸に沿う向きに装着された状態において、第２辺が中心刃とは反対側の外周面に位置する外周刃になる。

この態様によれば、第１辺が工具本体の回転軸まで延在しているため、安定してドリル加工できる。なお、第１辺が回転軸に僅かに届かない場合であっても、削り残しを工具本体で押しつぶしながらドリル加工ができる場合がある。しかしながら、そのような加工はエンドミルへの負担が大きい。

上記態様において、第２辺には、中心刃の主切れ刃に加えて、外周刃の主切れ刃に切削された被削材の仕上げ面をさらうさらい刃が設けられていてもよい。外周刃のさらい刃は、中心刃の主切れ刃に対して傾斜していることが好ましい。

この態様では、中心刃の主切れ刃と外周刃のさらい刃とが隣接していても、それらの間に角度のずれが生じている。主切れ刃を使用するとき、さらい刃は工具本体の進行方向において主切れ刃よりも後退している。さらい刃を使用するとき、主切れ刃はさらい刃がさらう仕上げ面から退避している。仮に、中心刃の主切れ刃とさらい刃とが同一の平面上にあると、いずれか一方の切れ刃を使用したとき、他方の切れ刃も同時に傷んでしまう。例えば、中心刃として使用していた切削インサートを外周刃として再使用するとき、交換前からすでに傷があるさらい刃を使用しなければならなくなる。この態様によれば、そのような傷を抑制できる。

上記態様において、工具本体に螺合する締結ねじを挿通可能な取付け孔が設けられている。取付け孔は、第１端面及び第２端面を貫通し且つその中心軸が第１端面及び第２端面に対して傾斜していてもよい。

この態様によれば、締結するとき、くさび状の切削インサートの一端を工具本体のインサートポケットの隅に押し込むように押圧できるため、より安定して切削インサートを工具本体に固定できる。

上記態様において、周側面は、第１辺に臨む第１側面を含んでいる。外周刃の主切れ刃は、第１側面から見たとき、第２端面から第１端面へ向かって膨らんでいてもよい。

この態様によれば、主切れ刃の回転軌跡が理想的な仮想円筒面に近づくため、平滑性に優れた仕上げ面を形成できる。

本発明によれば、経済性に優れ、工具本体に安定して固定できる切削インサートを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態の切削インサートを備えたエンドミルの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示されたエンドミルを外周刃側から見た斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態の切削インサートの一例を示す斜視図である。 図４は、図３に示された切削インサートの第１端面を示す平面図である。 図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図６は、図３に示された外周刃の主切れ刃を示す側面図である。 図７は、図３に示された外周刃のさらい刃を示す側面図である。 図８は、工具本体に装着された状態における中心刃の主切れ刃のすくい角を示す図である。 図９は、工具本体に装着された状態における外周刃の主切れ刃のすくい角を示す図である。 図１０は、工具本体に装着された状態における中心刃及び外周刃の回転軌跡を模式的に示す図である。 図１１は、図１０中の右下の部分を拡大して示す図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の一実施形態の切削インサート２は、二枚一組で工具本体３に装着されてドリル加工が可能なエンドミル１を構成する。

二枚一組の切削インサート２は、交換可能な同一の形状である。さらに、切削インサート２の第１端面１０と該第１端面の反対側の第２端面２０とは、交換可能な同一の形状である。そのため、中心刃２Ｃとして使用した切削インサート２を外周刃２Ｐとして再使用できる。表裏１０，２０を入れ替えて切削インサート２を再使用できる。一枚の切削インサート２を合計四回使用できる。

切削インサート２は、第１端面１０の第１稜線１０Ｒが略矩形に形成され、第２端面２０の第２稜線２０Ｒが同一の形状の略矩形に形成されている。第１稜線１０Ｒにおいて、第１乃至第３辺１１，１２，１３には、切れ刃が形成されている。一方、短辺の第４辺には、切れ刃が形成されていない。第２稜線２０Ｒにおいても同様である。切れ刃が形成されていない短辺（第４辺１４、第８辺２４）は、タブテール形状になっており、工具本体３のインサートポケット９１，９２にくさび状に食い込んで強固に拘束される。以下、図１から図１１を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態の切削インサート２を備えたエンドミル１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、回転駆動される工具本体３と交換可能な切削インサート２とを組み合わせて、刃先交換式のエンドミル１を構成できる。工具本体３の先端には、インサートポケット９１，９２が設けられている。本発明の切削インサート２は、中心刃用のインサートポケット９１であっても、外周刃用のインサートポケット９２であっても、どちらにも固定することができることが特徴の一つである。図１に示すように、中心刃２Ｃは、工具本体３の外周面３Ｐから回転軸Ｚまで延在している。外周刃２Ｐは、中心刃２Ｃとは１８０°反対側の外周面３Ｐに位置している。

図２は、図１に示されたエンドミル１を外周刃２Ｐ側から見た斜視図である。図示した例では、外周刃用のインサートポケット９２が一箇所設けられている。外周刃用のインサートポケット９２の数は、二箇所以上であってもよい。図示した例では、切削インサート２をインサートポケット９１，９２に固定するクランプ手段が、切削インサート２の取付け孔４０に締結ねじ９を挿通するスクリューオン式に構成されている。なお、工具本体３は、スクリューオン式に限定されず、レバーロック式等であってもよい。

図３は、本発明の一実施形態の切削インサート２の一例を示す斜視図である。切削インサート２の材料は、特に限定されず、超硬合金をはじめとした種々の切削インサート用材料を適用できる。図３に示すように、切削インサート２は、第１端面１０と、第１端面１０とは反対側の第２端面２０と、第１及び第２端面１０，２０を繋ぐ周側面３０と、を有している。

第１及び第２端面１０，２０は、略同一の形状及び機能を有している。エンドミル１において、第１端面１０がすくい面になり、第２端面２０が拘束面になってもよいし、第２端面２０がすくい面になり、第１端面１０が拘束面になってもよい。そのため、代表して第１端面１０について詳しく説明し、第２端面２０については重複する説明を省略することがある。

第１端面１０と周側面３０とが交差する第１稜線１０Ｒは、長辺である第１及び第３辺１１，１３と、短辺である第２及び第４辺１２，１４と、を有した矩形に形成されている（図４参照）。第２端面２０と周側面３０とが交差する第２稜線２０Ｒは、第１稜線１０Ｒと同一の形状であり、第５及び第７辺２１，２３と、短辺である第６及び第８辺２２，２４と、を有した矩形に形成されている。周側面３０において、第１及び第７辺１１，２３が対向し、第２及び第８辺１２，２４が対向し、第３及び第５辺１３，２１が対向している。

第１稜線１０Ｒにおいて、第１乃至第３辺１１，１２，１３に切れ刃が形成されている。一方、第４辺１４に切れ刃が形成されていない。同様に、第２稜線２０Ｒにおいて、第５乃至第７辺２１，２２，２３に切れ刃が形成されている。一方、第８辺２４に切れ刃が形成されていない。

詳しく述べると、第１辺１１に外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐが形成されている。第２辺１２に外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐと、中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃとが隣接して形成されている。第３辺１３に中心刃２Ｃの内刃１３Ｃが形成されている。第１稜線１０Ｒと同様に、第５辺２１に外周刃２Ｐの主切れ刃が形成され、第６辺２２に外周刃２Ｐのさらい刃と、中心刃２Ｃの主切れ刃とが隣接して形成され、第７辺２３に中心刃２Ｃの内刃が形成されている。

周側面３０は、第１乃至第４コーナＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４で区画された第１乃至第４側面３１，３２，３３，３４を含んでいる。第１側面３１は、第１及び第７辺１１，２３に臨むように形成されている。第２側面３２は、第２及び第８辺１２，２４に臨むように形成されている。第３側面３３は、第３及び第５辺１３，２１に臨むように形成されている。第４側面３４は、第４及び第６辺１４，２２に臨むように形成されている。

第４辺１４に臨む第４側面３４は、第１端面１０から第２端面２０へ向かうに従い第２辺１２から第４辺１４へ向かって傾斜している。同様に、第８辺２４に臨む第２側面３２は、第２端面２０から第１端面１０へ向かうに従い第６辺２２から第８辺２４へ向かって傾斜している。第１及び第３側面３１，３３は、内角が直角ではない略平行四辺形に形成されている。

図４は、図３に示された切削インサート２の第１端面１０を示す平面図である。図４に示すように、切削インサート２には、第１端面１０の中心と第２端面２０の中心とを貫通する取付け孔４０が形成されている。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図５に示すように、取付け孔４０の中心軸Ｏは、第１及び第２端面１０，２０に垂直ではなく、第１及び第２端面１０，２０に対して傾斜している。図示した例では、第２及び第４側面３２，３４と中心軸Ｏとが平行になるように、取付け孔４０が形成されている。

図６は、図３に示された外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐを示す側面図である。図６に示すように、外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐは、第１側面３１から見たとき、第２端面２０から第１端面１０へ向かって円弧状に僅かに膨らんでいる。図７は、図３に示された外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐを示す側面図である。図７に示すように、第２辺１２を構成する外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐと中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃとは一直線ではない。さらい刃１２Ｐは、主切れ刃１２Ｃに対して僅かに傾斜している。図示した例では、さらい刃１２Ｐは、主切れ刃１２Ｃに対して２°傾斜している。

図８は、工具本体３に装着された状態における中心刃２Ｃの主切れ刃１１Ｃのすくい角αを示す図である。図示した例では、中心刃２Ｃの第４辺１４が、工具本体３の回転軸Ｚに沿う向きに装着されている。図８に示すように、中心刃２Ｃの主切れ刃１１Ｃは、すくい角αがゼロになるネガ形状に形成されている。

図９は、工具本体３に装着された状態における外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐのすくい角βを示す図である。図示したい例では、外周刃２Ｐの第３辺１３が、回転軸Ｚに沿う向きに装着されている。図９に示すように、外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐは、すくい角βがプラスになるポジ形状に形成されている。

図１０は、工具本体３に装着された状態における中心刃２Ｃ及び外周刃２Ｐの回転軌跡Ｃ，Ｐを模式的に示す図である。図１１は、図１０中の右下の部分を拡大して示す図である。図１１に示すように、工具本体３の外周側では、中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃの回転軌跡Ｃよりも外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐの回転軌跡Ｐの方が工具本体３の径方向Ｄｒの外側へ突出している。

図示した例では、工具本体３の径方向Ｄｒにおいて、外周刃２Ｐの方が中心刃２Ｃよりも０．０２ｍｍ外側まで突出している。図１０に示すように、工具本体３の回転軸Ｚへ向かうに従って回転軌跡Ｃ，Ｐの輪郭が互いに接近する。図示した例では、Ｌ１：Ｌ２＝８：２の位置において回転軌跡Ｃ，Ｐの輪郭が交差している。

以上のように構成された本発明の一実施形態の切削インサート２及び該切削インサート２を備えたエンドミル１によれば、二枚一組の切削インサート２が、中心刃２Ｃと外周刃２Ｐとを交換可能な同一の形状である。さらに、切削インサート２の第１端面１０と第２端面２０とが表裏を交換可能な同一の形状である。そのため、一枚の切削インサート２を合計四回使用できる。

切れ刃が形成されていない短辺（第４辺１４、第８辺２４）は、タブテール形状になっており、工具本体３のインサートポケット９１，９２にくさび状に食い込んで強固に拘束される。図５に示すように、切削インサート２の取付け孔４０は、中心軸Ｏがすくい面に対して垂直ではなく傾斜している。締結ねじ９を締結するとき、くさび状の切削インサート２の第４辺１４を工具本体のインサートポケット９１，９２の隅に押し込むように押圧できるため、より安定して切削インサート２を工具本体３に固定できる。

図６に示すように、外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐは、第１側面３１から見たとき、第２端面２０から第１端面１０へ向かって円弧状に僅かに膨らんでいる。主切れ刃１１Ｐが膨らんでいない場合と比べて、主切れ刃１１Ｐの回転軌跡Ｐが理想的な仮想円筒面に近づくため、平滑性に優れた仕上げ面を形成できる。

外周刃２Ｐは、主切れ刃１１Ｐが切削した被削材の仕上げ面をさらうさらい刃１２Ｐを有している。一方、中心刃２Ｃは、そのようなさらい刃を有していない。しかしながら、図１０及び図１１に示すように、外周刃２Ｐの回転軌跡Ｐは、中心刃２Ｃの回転軌跡Ｃよりも僅かに先行するため、外周刃２Ｐの主切れ刃１１Ｐが切削した仕上げ面であっても、中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃが切削した仕上げ面であっても、どちらも外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐでさらうことができる。

図７に示すように、外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐは、中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃに対して僅かに傾斜している。主切れ刃１２Ｃを使用するとき、さらい刃１２Ｐは工具本体３の進行方向において主切れ刃よりも後退している。さらい刃１２Ｐを使用するとき、主切れ刃１２Ｃはさらい刃１２Ｐがさらう仕上げ面から退避している。切削インサート２を中心刃２Ｃとして使用するとき、外周刃２Ｐのさらい刃１２Ｐが傷つきにくい。切削インサート２を外周刃２Ｐとして使用するとき、中心刃２Ｃの主切れ刃１２Ｃが傷つきにくい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…エンドミル、２…切削インサート、２Ｃ…中心刃、２Ｐ…外周刃、３…工具本体、３Ｐ…外周面、９…締結ねじ、１０…第１端面、１０Ｒ…第１稜線、１１…第１辺、１１Ｐ…外周刃の主切れ刃、１２…第２辺、１２Ｐ…外周刃のさらい刃、１２Ｃ…中心刃の主切れ刃、１３…第３辺、１３Ｃ…中心刃の内刃、１４…第４辺、２０…第２端面、２０Ｒ…第２稜線、２１…第５辺、２１Ｐ…外周刃の主切れ刃、２２…第６辺、２２Ｐ…外周刃のさらい刃、２２Ｃ…中心刃の主切れ刃、２３…第７辺、２３Ｃ…中心刃の内刃、２４…第８辺、３０…周側面、３１…第１側面、３２…第２側面、３３…第３側面、４０…取付け孔、９１…中心刃のインサートポケット、９２…外周刃のインサートポケット、Ｃ…中心刃の回転軌跡、Ｄｚ…工具本体の軸方向、Ｄθ…工具本体の周方向、Ｏ…取付け孔の中心軸、Ｐ…外周刃の回転軌跡、Ｒ１…第１コーナ、Ｒ２…第２コーナ、Ｒ３…第３コーナ、Ｒ４…第４コーナ、Ｚ…工具本体の回転軸。

Claims (5)

1. 第１端面と、該第１端面とは反対側の第２端面と、前記第１端面及び前記第２端面を繋ぐ周側面と、を有し、
   前記第１端面と前記周側面とが交差する第１稜線は、長辺である第１辺及び第３辺と、短辺である第２辺及び第４辺と、を有した矩形であり、前記第１辺、前記第２辺及び前記第３辺に切れ刃が形成されている一方、前記第４辺には切れ刃が形成されておらず、
   前記第２端面と前記周側面とが交差する第２稜線は、前記第１稜線と同一の形状の矩形であり、切れ刃が形成されている第６辺が前記第４辺に対向し、切れ刃が形成されていない第８辺が前記第２辺に対向しており、
   前記周側面は、前記第４辺及び前記第６辺に臨む第４側面を含み、
   前記第４側面は、前記第１端面から前記第２端面へ向かうに従い前記第２辺から前記第４辺へ向かって傾斜している、
   切削インサート。
2. 二枚一組で工具本体に装着されてドリル加工が可能なエンドミルを構成する切削インサートであって、
   一方の前記切削インサートと他方の前記切削インサートとは、交換可能な同一の形状であり、
   一方の前記切削インサートは、前記第４辺が前記工具本体の回転軸に沿う向きに装着された状態において、前記第１辺が前記工具本体の外周面から前記回転軸まで延在した中心刃になり、
   他方の前記切削インサートは、前記第３辺が前記回転軸に沿う向きに装着された状態において、前記第２辺が前記中心刃とは反対側の外周面に位置する外周刃になる、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第２辺には、前記中心刃の主切れ刃に加えて、前記外周刃の主切れ刃に切削された被削材の仕上げ面をさらうさらい刃が設けられており、
   前記外周刃のさらい刃は、前記中心刃の主切れ刃に対して傾斜している、
   請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記工具本体に螺合する締結ねじを挿通可能な取付け孔が設けられており、
   前記取付け孔は、前記第１端面及び前記第２端面を貫通し且つその中心軸が前記第１端面及び前記第２端面に対して傾斜している、
   請求項２又は３に記載の切削インサート。
5. 前記周側面は、前記第１辺に臨む第１側面を含み、
   前記外周刃の主切れ刃は、前記第１側面から見たとき、前記第２端面から前記第１端面へ向かって膨らんでいる、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載の切削インサート。

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