JP2021088026A - 切削方法及び切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性が高く、クーラントを効率的に利用して切削することが可能となる切削方法及び切削工具を提供すること【解決手段】すくい面を有する端面２４と、周側面２２と、端面２４と周側面２２との接続部に形成され、コーナ切れ刃２６Ａと、コーナ切れ刃２６Ａに接続され、直線状に形成される直線切れ刃２６Ｂと、を有する切れ刃と、を備える切削インサート２０を用いる。そして、端面２４に対向する方向から見た端面視において、端面２４の上方をコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行する第１クーラントを噴射し、端面２４に対向する方向から見た端面視において、直線切れ刃２６Ｂに沿ってコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行する第２クーラントを噴射し、切れ刃を用いて被切削物を切削する。【選択図】図８

Description

本発明は、切削方法及び切削工具に関する。

従来より、切削インサートを端面から押圧して固定するためのクランプ駒、又は、押さえ金などと呼ばれる部品が知られている。

また、切削加工の際に、切削油剤等のクーラントを吐出して、切れ刃の冷却を図る技術が知られている。

特許文献１には、「クーラントが空中を飛んで切刃に当たる」（段落［０００５］）ようにクーラントを吐出して切れ刃の冷却を図る場合に、クーラントの量が多くならざるを得ない課題を解決するために、切削インサート３の上面３１を押圧して工具本体２に固定するための押さえ金に相当するノズル部品４を設けるととともに、このノズル部品４に形成した一対の吐出口４２から上面３１に沿ってクーラントを吐出する切削工具が開示されている。

特許文献２には、溝入れ加工の際、「溝の深さが増すにつれ、切削インサートと被加工物との界面へのクーラント供給」（段落［０００４］）が困難となる問題を解決するために、切削インサートの頂面の隆起部にクーラント流路を設け、切削インサートの頂面に沿ってクーラントを供給する技術が開示されている。

特許文献３には、溝入れ加工の際、「溝の深さが深くなっても被削材に妨げられること無く切削液を十分にチップに供給する」（（段落［００３１］）ために、すくい面側と逃げ面側からクーラントを供給する技術が開示されている。

特許文献４には、３つのノズルからクーラントを噴射する切削工具が開示されている。

特開２０１４−２３１０９７号公報 特開２０１３−１０７１９６号公報 特開平０７−２２７７０２号公報 国際公開第２０１７／０５６９６９号明細書

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載される切削方法の場合、ノズル部品等と切削インサートの頂面との間隙にクーラントを流さなければならない。また、勢い良くクーラントを噴射することができないため、切削工具としての適用範囲が限定される。

また、特許文献２及び３に記載された切削方法は、溝入れ加工特有の課題を解決するためのものに過ぎない。

また、特許文献４には、限られた流量を有するクーラントを効率的に利用して切削するための技術思想が開示されていない。

そこで本発明は、汎用性が高く、クーラントを効率的に利用して切削することが可能となる切削方法及び切削工具を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る切削方法は、すくい面を有する端面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、を備える切削インサートを用いる。そして、端面に対向する方向から見た端面視において、端面の上方をコーナ切れ刃に向かって進行する第１クーラントを噴射し、端面に対向する方向から見た端面視において、直線切れ刃に沿ってコーナ切れ刃に向かって進行する第２クーラントを噴射し、切れ刃を用いて被切削物を切削する。

このような切削方法によれば、コーナ切れ刃に向かって進行する第１クーラントを噴射するから、コーナ切れ刃によって発生する切りくずの折断を促進することができる。また、直線切れ刃に沿ってコーナ切れ刃に向かって進行する第２クーラントを噴射するから、直線切れ刃によって発生する切りくずの排出を促進することが可能になる。従って、汎用性が高く、かつ、切りくずの折断及び排出のためにクーラントを効率的に利用した切削方法を提供することが可能になる。

なお、コーナ切れ刃は、一定の曲率半径を有して形成されたコーナ切れ刃に限られず、曲率が変化する曲線を少なくとも一部に含む切れ刃であってもよい。直線切れ刃は、少なくともコーナ切れ刃との接続部から延在する部分が直線状（直線を含み、当業者によって直線と解される場合を含む）に形成されていればよい。また、直線切れ刃のコーナ切れ刃と接続する方の端部とは異なる端部に、更に、別の切れ刃、例えば、大きな曲率半径（小さな曲率）を有する切れ刃等が形成されていてもよい。

また、端面視は、切削インサートの中心にこれを固定するための貫通穴が形成される場合、端面を近似する平面に対して直角な方向から端面を見た場合に相当する。

また、直線切れ刃に沿って、とは、端面視において直線切れ刃と平行になる場合の他、概ね直線切れ刃を近似する直線と平行であり、端面視において、±１０度以内、より好ましくは、±５度以内の範囲に含まれる場合を含む。

また、第１クーラントと第２クーラントは、共通する流路から分岐される二つの流路から供給されるように構成することができる。また、第１クーラントと第２クーラントのみが噴射されるように構成することが好ましい。しかしながら、更に、第３クーラントが噴射されるように構成してもよい。

また、本開示の一側面に係る切削方法は、すくい面を有する端面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、を備える切削インサートを用いる。また、この切削方法は、第１クーラントと第２クーラントを噴射する。そして、端面に対向する方向から見た端面視において、第１クーラントは、端面上をコーナ切れ刃に向かって進行するように噴射される。端面視において、直線切れ刃の直線に対する第１クーラントの進行方向がなす角を正とするとき、第２クーラントは、直線切れ刃の直線に対する進行方向がなす角が負となるように噴射される。

このような切削方法によれば、第１クーラントは、端面上をコーナ切れ刃に向かって進行するように噴射される。このためコーナ切れ刃によって発生した切りくずを折断することが可能になる。一方で、第２クーラントは、直線切れ刃の直線に対する進行方向がなす角が負となるように噴射される。例えば、フランジがあるような被切削物を切削するとき、直線切れ刃がフランジに近づくと、フランジと直線切れ刃との隙間が狭くなってくる。このため、切りくずの排出が難しくなってくる。隙間が小さくなると、切りくずが排出できなくなって、直線切れ刃とフランジの間に切りくずが噛みこむこともある。そのような切削の場合、直線切れ刃に沿って第２クーラントを噴出すると、切りくずが、直線切れ刃とフランジとの隙間とは異なる経路で排出されるようになるため、切りくずの排出を促進することが可能になる。

直線切れ刃の直線に対する第２クーラントの進行方向がなす角は、直線切れ刃の直線に対する第１クーラントの進行方向がなす角より小さい角度であることが好ましい。例えば、端面視において、直線切れ刃の直線に対する第１クーラントの進行方向がなす角を５度以上２５度以内とし、直線切れ刃の直線に対する第２クーラントの進行方向がなす角を、−５度未満とすることが好ましい。更に、端面視における第１クーラントの進行方向と、第２クーラントの進行方向とがなす角は、１５度より大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、第１クーラントによる切りくずの折断効果と、第２クーラントによる切りくずの排出効果をより発揮させることが可能になる。

また、端面視において第１クーラントと第２クーラントが交差する地点において、第１クーラントの圧力は、第２クーラントの圧力より大きくてもよい。例えば第１クーラントと第２クーラントをコーナ切れ刃付近で交差させる場合、第１クーラントを噴射する第１開口からコーナ切れ刃までの距離よりも、第２クーラントを噴射する第２開口からコーナ切れ刃までの距離を、例えば、１．５倍より大きくして第２クーラントが当該地点に至るまで広がりながら進行するように構成することにより、コーナ切れ刃における第１クーラントの圧力を、第２クーラントの圧力より大きくすることが可能になる。第２クーラントが噴射される第２開口に、第２開口に近付くほど開口径が大きくなるようなテーパを設け、第２クーラントが広がりやすくなるように構成してもよい。切りくずを折断させるためには、切りくず全体ではなく、その一部に集中して高圧力のクーラントを衝突させることが好ましいところ、第１クーラントを高圧力とすることにより、折断効果を促進することが可能になる。切りくずを排出させるためには、切りくず全体に低圧のクーラントを広範囲に衝突させることが好ましいところ、第２クーラントを低圧力とすることにより、切りくずの排出効果を促進することが可能になる。更に、このような構成とすることにより、クーラントを効率良く利用することが可能になる。

また、第２クーラントの端面に対する仰角は、第１クーラントの端面に対する仰角より小さくてもよい。第１クーラントと第２クーラントの仰角を異ならせることにより、切りくずの排出を促進することが可能になる。特に第２クーラントの仰角を小さくした場合、第１クーラントと比較して、下側（逃げ面側）から上向き、すなわち、切れ刃から離れる方向にクーラントが進行することを促進することができる。このため、切りくずが逃げ面側から排出されることを促進することができる。

ここで、端面に対する仰角、とは、当業者にとって、通常の意味を有するように解され、端面が凹凸を有する場合、端面を近似する平面に対する仰角に相当する。

また、第２クーラントの流量は、第１クーラントの流量より大きくてよい。切りくずを折断させるためには、切りくず全体ではなく、その一部に集中して高圧力のクーラントを衝突させることが好ましいところ、第１クーラントを噴射する第１開口の開口径を相対的に小さくすることにより、折断効果を促進することが可能になる。切りくずを排出させるためには、切りくず全体に低圧のクーラントを広範囲に衝突させれば足りるところ、第２クーラントを噴射する第２開口の開口径を相対的に大きくすることにより、切りくずの排出効果を発揮させることが可能になる。更に、このような構成とすることにより、クーラントを効率良く利用することが可能になる。

また、本開示の一側面に係る切削工具は、すくい面を有する端面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、を備える切削インサートと、切削インサートを保持するためのボデーであって、第１クーラントを噴射するための第１開口と、第２クーラントを噴射するための第２開口とが形成されるボデーとを備える切削工具であって、ボデーには、切削インサートがボデーに固定されたときに、端面に対向する端面視において第１クーラントが端面の上方をコーナ切れ刃に向かって進行するように、第１開口に接続するクーラント流路と、直線切れ刃に沿ってコーナ切れ刃に向かって進行するように、第２開口に接続するクーラント流路が形成されている。

このような切削工具によれば、コーナ切れ刃に向かって進行する第１流量の第１クーラントを噴射するから、コーナ切れ刃によって発生する切りくずの折断を促進することができる。また、直線切れ刃に沿ってコーナ切れ刃に向かって進行する第２クーラントを噴射するから、直線切れ刃によって発生する切りくずの排出を促進することが可能になる。従って、汎用性が高く、かつ、切りくずの折断及び排出のためにクーラントを効率的に利用した切削方法を提供することが可能になる。例えば、第２クーラントが噴射される第２開口に接続される流路の中心軸が、端面視において、切削インサートの直線切れ刃を通過する直線と、略平行となるように構成することにより、第２クーラントを直線切れ刃に沿って進行させることが可能になる。

なお、第２開口の開口径は、第１開口の開口径より大きく構成することが好ましい。このような構成とすることにより、第２クーラントの流量を第１クーラントの流量より相対的に大きくすることができる。このため、上述のとおり、第１クーラントを切りくずの折断に利用し、第２クーラントを切りくずの排出に利用することが可能になる。例えば、第２開口の開口径は、第１開口の開口径の１．２倍より大きくなるように構成することができる。

また、第２開口に接続するクーラント流路の端面に対する仰角は、第１開口に接続するクーラント流路の端面に対する仰角より小さくなるように構成してもよい。

また、ボデーは、ホルダと、切削インサートの端面を押圧して、切削インサートをホルダに対して固定するための押さえ金を有する冶具とを備え、第１開口は、押さえ金の表面に形成され、第２開口は、ホルダの表面に形成されるように構成してもよい。

また、端面視において、第２開口とコーナ切れ刃との距離は、第１開口とコーナ切れ刃との距離の１．５倍より大きくなるように構成してもよい。

また、本開示の一側面に係る切削工具は、すくい面を有する端面と、逃げ面と、すくい面と逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、を備える切削インサートに、第１クーラントと第２クーラントを噴射するように構成されるボデーを備える。端面に対向する方向から見た端面視において、ボデーには、第１クーラントが端面上をコーナ切れ刃に向かって進行するように噴射される流路が形成される。端面視において、ボデーには、直線切れ刃の直線に対する第１クーラントの進行方向がなす角を正とするとき、第２クーラントが直線切れ刃の直線に対する進行方向がなす角が負となるように噴射される流路が形成される。

また、本開示は、インサートを押圧して、切削インサートをホルダに対して固定するための押さえ金と、この押さえ金をホルダに固定するための雄ねじ部品と、を備える冶具を含む。そして、雄ねじ部品は、雄ねじが形成されるねじ部と、ねじ部よりも径大に形成される頭部と、ねじ部と頭部を接続する接続部と、を備え、ねじ部には、内部にクーラントを供給するためにねじ部の底面に開口し、接続部の方向に向かう第１クーラント流路が形成され、接続部には、第１クーラント流路に連通し、接続部の側面に開口する第２クーラント流路が形成され、押さえ金には、雄ねじ部品が貫通するための貫通穴と、貫通穴及び第２クーラント流路に連通し、貫通穴より径大に形成されるザグリと、ザグリに連通し、押さえ金の表面に開口する第３クーラント流路と、が形成される。

なお、押さえ金とホルダは、一体的に構成されていても、分離可能に構成されていてもよい。

また、各流路は、その端部、または、端部以外の部分で連通してもよいし、複数の端部を有するように設けることにより流路抵抗の低減を図ってもよい。

また、切削インサートを固定したときに、雄ねじの軸線方向における第２クーラント流路が形成される位置と、ザグリが形成される位置とが重複することが好ましい。

本開示の他の側面に係るクーラント供給構造は、冶具とホルダとを備える。ホルダは、切削インサートを支持するための切削インサート着座面と、切削インサートの端面を押圧する押さえ金を支持するための押え金着座面と、を備えるとともに、ホルダには、押え金着座面に開口し、雄ねじと螺合するための雌ねじと、雌ねじと連通するクーラント供給流路が形成される。

また、本開示の更に他の側面に係る切削工具は、クーラント供給構造と、切削インサートを備える。切削インサートは、切削インサートの端面に対向する方向から端面視において、円弧状に形成されるコーナ切れ刃と、コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃とを備え、ホルダには、クーラント供給流路に連通し、ホルダの表面に開口する第４クーラント流路が形成され、切削インサートの端面が押さえ金により押圧されてホルダに対して固定されたときに、端面視において、押さえ金の表面から供給されるクーラントが、切削インサートの端面上を通過し、直線切れ刃に対して第１鋭角をなしてコーナ切れ刃に向かって進行するように、第３クーラント流路は形成され、ホルダの表面から供給されるクーラントが、切削インサートの端面上を通過し、直線切れ刃に対して第１鋭角の半分未満の第２鋭角をなしてコーナ切れ刃に向かって進行するように、第４クーラント流路は形成される。

また、本開示の更に他の側面に係る冶具は、切削インサートを押圧して、切削インサートをホルダに対して固定するための押さえ金と、この押さえ金をホルダに固定するための雄ねじ部品と、を備える冶具であって、雄ねじ部品は、雄ねじが形成されるねじ部と、ねじ部よりも径大に形成される頭部と、ねじ部と頭部を接続する接続部と、を備え、ねじ部には、内部にクーラントを供給するためにねじ部の底面に開口し、接続部の方向に向かう第１クーラント流路が形成され、接続部には、第１クーラント流路に連通し、一端が接続部の側面に開口する第２クーラント流路が形成され、押さえ金には、一端が第２クーラント流路に連通し、他端が押さえ金の表面に開口する第３クーラント流路と、が形成される。

第２クーラント流路と第３クーラント流路は、接続部の一部を径小にすることで連通するようにしてもよい。また、漏れ防止のために、Оリングや、樹脂等の種々の手段を適用することができる。

切削工具１００の斜視図 切削工具１００の先端視の拡大図 切削工具１００の正面図 切削工具１００の右側面図 切削工具１００の前端部分の拡大図 図５におけるＡ−Ａ断面図 雄ねじ部品５０ 切削工具１００を用いて被削材Ｗを旋削する様子を示した正面図

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。

図１は、本実施形態に係る切削工具１００の斜視図である。図２は、切削工具１００を、先端方向から見た先端視の拡大図である。図３は、切削工具１００を、ホルダ１０の中心軸ＡＸに垂直な方向から見た正面図であり、図４は、切削工具１００の右側面図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る切削工具１００は左勝手で切削するための旋削工具であり、切削インサート２０を保持するためのホルダ１０と、切削インサート２０と、押さえ金４０及び雄ねじ部品５０とを備える治具３０から構成される。切削インサート２０は、例えば、３０度〜４０度の鋭角をなす角部と、１４０度〜１５０度の鈍角をなす角部を有し、内接円が８〜１５ｍｍの菱形に形成される。切削インサート２０は、すくい面として機能する端面２４と、逃げ面として機能する周側面２２と、端面２４と周側面２２との接続部に形成され、菱形の鋭角をなす角部に形成された円弧状のコーナ切れ刃２６Ａと、菱形の一辺に、コーナ切れ刃２６Ａに接続して形成される直線状の直線切れ刃２６Ｂを備える。切削インサート２０を保持するためのボデーは、本実施形態においては、ホルダ１０と治具３０から構成される。

切削インサート２０に向かって供給されるクーラントの一部（「第１クーラント」の一例）は、ホルダ１０の内部に形成される流路から、治具３０の雄ねじ部品５０内の流路を介して押さえ金４０に形成された第１開口部Ｈ１から吐出される。また、ホルダ１０内部の流路は途中で分岐され、クーラントの一部（「第２クーラント」の一例）は、ホルダ１０に形成された第２開口部Ｈ２から吐出される。このため、ホルダ１０及び治具３０は、クーラントを供給するためのクーラント供給構造を構成する。なお、クーラントは、切削油剤その他の知られた流体を使用することができる。

同じく図１に示されるように、ホルダ１０は、中心軸ＡＸ（図３）を中心に円筒状又は傾斜の小さい円錐状に形成される基部１２と、この基部１２と一体的に形成され、切削インサート２０を保持する保持部１４を備える。

図３及び図４に示されるように基部１２の端面には、中心軸ＡＸを中心として端面に開口する接続部Ｈ３が形成される。この接続部Ｈ３は、クーラントを供給するためのポンプ（不図示）と係合するように形成されている。更に、この接続部Ｈ３と連通するように、中心軸ＡＸを中心に形成された円筒状のクーラント流路ＣＨ１が形成される。図に示されるように、クーラント流路ＣＨ１は、中心軸ＡＸに沿って、基部１２から保持部１４にかけて形成される。

保持部１４は、中心軸ＡＸを中心に基部１２よりも径大な円筒状に形成される保持ベース部１４Ａ１と、中心軸ＡＸ方向先端に、保持ベース部１４Ａ１と一体的に形成されるホルダ先端部１４Ａ２を備えている。切削インサート２０の端面２４方向から切削工具１００を見た図３に示されるように、左勝手の切削工具１００の場合、ホルダ先端部１４Ａ２は、切削インサート２０を先端としたときに中心軸ＡＸを含む中心線に対して左側に形成される。また、切削インサート２０の逃げ面となる周側面２２方向から切削工具１００を見た図４に示されるように、ホルダ先端部１４Ａ２は、中心軸ＡＸを含む下側に形成される。そのため、保持ベース部１４Ａ１には、ホルダ先端部１４Ａ２と連なるために中心軸ＡＸの進行方向を向いた傾斜面１４Ｂ１が形成される。そして、この傾斜面１４Ｂ１には、クーラントを吐出方向ＡＲ２に向かって吐出するための第２開口部Ｈ２が形成される。

また、ホルダ先端部１４Ａ２には、傾斜面１４Ｂ１と連なり、切削インサート２０の端面２４と同じ方向を向いたホルダ端面１４Ｂ２が形成される。ホルダ端面１４Ｂ２上には、押さえ金４０が取り付けられる。図４に示されるように、ホルダ端面１４Ｂ２は、中心軸ＡＸと平行ではなく、先端に進むほど中心軸ＡＸに近づくように傾斜する。従って、先端視を示す図２においても、切削インサート２０の端面２４及びホルダ端面１４Ｂ２を視認することができる。

ホルダ先端部１４Ａ２の前端には、切削インサート２０を保持するためのチップ座１４Ｃが形成される。このチップ座１４Ｃは、切削インサート２０の底面を支持するために、ホルダ端面１４Ｂ２と略平行に形成されたチップ座面と、切削インサート２０の２つの周側面を支持するために、チップ座面に垂直に、切削インサート２０の周側面２２と同一の３０〜４０度の鋭角をなすように形成される二つの壁面を備える。この二つの側面は、上辺においてホルダ端面１４Ｂ２に接続される。

また、本実施形態における切削工具１００は、切削インサート２０をレバーロック方式で固定している。従って、チップ座１４Ｃのチップ座面に開口するようにホルダ先端部１４Ａ２の内部に形成された穴に挿入されたＬ字形のレバーＬ（図６）の一端を雄ねじ１４Ｂ３（図３）の側面に形成された傾斜面等で押し下げることにより、チップ座面から突出し、切削インサート２０の貫通穴内に挿通されたＬ字形のレバーＬの他端で切削インサート２０の貫通穴の内壁を押圧し、もって、切削インサート２０の２つの周側面をチップ座１４Ｃの二つの壁面方向に押し付けることにより、切削インサート２０を、ホルダ１０に対して固定することができる。

切削インサート２０のように、貫通穴が形成された切削インサートを、チップ座１４Ｃの二つの壁面に押し付けて固定するために、ホルダ先端部１４Ａ２の内部には、雄ねじ１４Ｂ３と螺合するための雌ねじと、この雌ねじ及び切削インサート２０の貫通穴と連通し、Ｌ字形のレバーＬを収容するスペースが形成されている。ただし、本発明はレバーロック方式で切削インサートを固定する場合に限定されるものではなく、クランプ駒などの押さえ金を用いて、貫通穴が形成されていない切削インサートを固定する方式など、ＩＳＯ規格等で規定されているクランプ機構を用いて切削インサートを固定する場合等に広く適用することが可能である。

なお、切削インサート２０とチップ座面の間には、シム１６が挿入され、その結果、切削インサート２０の端面２４と、ホルダ先端部１４Ａ２のホルダ端面１４Ｂ２は、ほぼ面一となるように調整されている。

図３及び図４に示されるように、中心軸ＡＸに沿って形成されるクーラント流路ＣＨ１は、基部１２から保持部１４にわたって形成され、その端部で、クーラント流路ＣＨ１より径小に中心軸ＡＸに沿って円筒状に形成されるクーラント流路ＣＨ２に連通する。このクーラント流路ＣＨ２は、その先端部においてクーラント流路ＣＨ２より径小なクーラント流路ＣＨ３に連通する。更に、クーラント流路ＣＨ２の円筒をなす側面において、クーラント流路ＣＨ２より径小なクーラント流路ＣＨ４にも連通する。

図３及び図４に示されるように、クーラント流路ＣＨ３は、保持ベース部１４Ａ１からホルダ先端部１４Ａ２にわたって円筒状に形成され、雄ねじ部品５０のねじ部５０Ｂ（図４）に螺合する雌ねじが形成されるクーラント流路ＣＨ５に連通する。具体的には、図３に示されるように、クーラント流路ＣＨ３は、雄ねじ部品５０に向かって進行するほど中心軸ＡＸから離れるように傾斜し、切削インサート２０を周側面２２方向から見た図４においては、中心軸ＡＸの進行方向に進むほど、ホルダ端面１４Ｂ２から離れるように傾斜して形成される。

クーラント流路ＣＨ４は、クーラント流路ＣＨ２の側面から、中心軸ＡＸの径方向外側に向かって形成される。クーラント流路ＣＨ４は、その円筒状の側面において、第２開口部Ｈ２から吐出するクーラントの吐出方向ＡＲ２を規定するクーラント流路ＣＨ６に連通する。

クーラント流路ＣＨ５は、ホルダ端面１４Ｂ２とほぼ垂直に延伸してクーラント流路ＣＨ３の円筒状の側面の端部と連通する。また、クーラント流路ＣＨ５の内壁には、雄ねじ部品５０のねじ部５０Ｂに形成される雄ねじと螺合するための雌ねじが形成される。

第２開口部Ｈ２に接続するクーラント流路ＣＨ６は、一端がクーラント流路ＣＨ４の側面に連通し、他端が傾斜面１４Ｂ１に連通するように形成される。後に詳述するが、クーラント流路ＣＨ６は、端面視（本実施形態において、端面２４に垂直で、切削インサート２０の中心を貫通する貫通穴の中心軸と平行な方向）において、その中心軸の延長線が、直線切れ刃２６Ｂに沿ってコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行するように形成され、図４に示される側面視において、その中心軸の延長線が、端面２４の上方をコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行するように形成される。第２クーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ２は、切削インサート２０の端面２４及びこれと面一なホルダ端面１４Ｂ２に対し、およそ１０度〜１５度の仰角を有する。

図３（端面２４が僅かに傾斜していることから端面視ではないが、ほぼ、端面視に等しい図）及び後述する図８から理解されるように、本実施形態において、端面視における直線切れ刃２６Ｂの直線Ｌ２（図８）に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ１のなす角を正とするとき、端面視における直線切れ刃２６Ｂの直線Ｌ２に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ２のなす角は、負となる。このような構成とすることにより、直線切れ刃２６Ｂと被切削物とのわずかな隙間に向かってクーラントを噴射し、切りくずの排出を促進することが可能になる。この隙間に向かってクーラントを噴射するためには、直線切れ刃２６Ｂの直線Ｌ２に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ２のなす角は、小さいことが好ましく、例えば、−５度未満であることが好ましい。ただし、直線切れ刃２６Ｂと被切削物との間隙が大きい切削の場合等、適用される実施態様によっては、−１０度以内であってもよい。

また、被切削物にクーラントが衝突して切削部分まで到達しないことを確実に回避したい場合、端面視における直線切れ刃２６Ｂの直線Ｌ２（図８）に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ１のなす角を正とするとき、端面視における直線切れ刃２６Ｂの直線に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ２のなす角を正としてもよい。切りくずの排出性を高めるためには、端面視において、吐出方向ＡＲ２のなす角は、直線切れ刃２６Ｂの直線Ｌ２に対して１０度以下、より好ましくは、５度以下であることが好ましい。また、吐出方向ＡＲ２と直線Ｌ２とのなす角は、吐出方向ＡＲ１と直線Ｌ１とのなす角の半分未満の鋭角であることが好ましい。

次いで、クーラント流路ＣＨ５から、第１開口部Ｈ１に至る流路について図面を用いて説明する。図５は、図３における切削工具１００の前端部分を拡大した拡大図である。図６は、図５において、第１開口部Ｈ１の中心と、雄ねじ部品５０の軸を通過する断面図である。図７は、雄ねじ部品５０を示している。

図７に示されるように、雄ねじ部品５０は、例えば、Ｍ６の雄ねじが形成される円筒状のねじ部５０Ｂと、ねじ部５０Ｂより径大に形成されるねじ頭部５０Ａと、ねじ部５０Ｂとねじ頭部５０Ａとを接続する接続部５０Ｃ（又は締付ねじ部）を備える。ねじ部５０Ｂには、底面に開口し、雄ねじの軸に沿って、接続部５０Ｃの方向に向かう例えば、１〜３ｍｍの直径を有する円筒状のクーラント流路ＣＨ７が形成される。また、接続部５０Ｃは、Оリングをはめるために径小に形成される２つの径小部５０Ｃ１及び５０Ｃ２と、二つの径小部５０Ｃ１及び５０Ｃ２で挟まれ、径小部５０Ｃ１及び５０Ｃ２より径大に形成される円筒部５０Ｃ３を備える。円筒部５０Ｃ３の内部には、雄ねじの軸と垂直に貫通し、両端が円筒部５０Ｃ３の側面にそれぞれ開口するクーラント流路ＣＨ８が形成される。クーラント流路ＣＨ７は、クーラント流路ＣＨ８と連通するために、接続部５０Ｃの円筒部５０Ｃ３内部まで形成される。なお、ねじ頭部５０Ａには、締め付けに用いる六角レンチが係合するための六角穴（図５）が形成されている。

図６に示されるように、押さえ金４０は、ねじ頭部５０Ａと当接するための上面４０Ｂと、底面側に形成され、ホルダ端面１４Ｂ２に形成される凹みにより支持される脚部４０Ｃと、切削インサート２０の端面２４を押圧して、ホルダ１０に固定するための押圧部４０Ｄと、切削インサート２０の端面２４方向を向いた傾斜面４０Ａを備える。更に、押さえ金４０には、上面４０Ｂと底面を貫通する円筒状の貫通穴が形成され、さらに、この貫通穴の軸方向中央部において、貫通穴に連通し、貫通穴より径大に形成されるザグリ４０Ｅが形成される。ザグリ４０Ｅは、ねじ頭部５０Ａが上面４０Ｂに当接したときに、円筒部５０Ｃ３の側面に形成されるクーラント流路ＣＨ８の開口部と連通する位置に形成される。なお、ザグリ４０Ｅは、押さえ金４０に形成された貫通穴の中心軸を中心として所定半径を有する円筒状に形成されるため、クーラント流路ＣＨ８の向きにかかわらず、ザグリ４０Ｅとクーラント流路ＣＨ８は連通するように構成されている。また、押さえ金４０の内部には、一端がザグリ４０Ｅに連通し、他端が傾斜面４０Ａに連通するクーラント流路ＣＨ９が形成される。

図３及び図５から理解されるように、端面視において第１開口部Ｈ１から噴射されるクーラントは、端面２４上をコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行する。また、端面視における直線切れ刃２６Ｂの直線に対するクーラントの進行方向である吐出方向ＡＲ１のなす角は、１５度より大きく、本実施形態においては、例えば、約２０度乃至２５度である。従って、吐出方向ＡＲ１と吐出方向ＡＲ２とがなす角は、１５度より大きい。このため、後述するように、第１開口部Ｈ１から噴射されるクーラントと、第２開口部Ｈ２から噴射されるクーラントに異なる機能を発揮させることが可能になる。また、図４及び図６に示されるように、クーラント流路ＣＨ９は、切削インサート２０のコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行するように傾斜しており、押さえ金４０の貫通穴の中心軸に垂直な面に対しその仰角は、１０度〜１５度となるように形成されている。

また、本実施形態において、第１開口部Ｈ１とコーナ切れ刃２６Ａの距離は、第２開口部Ｈ２とコーナ切れ刃２６Ａとの距離より短い。例えば、端面視において、第２開口部Ｈ２とコーナ切れ刃２６Ａとの距離は、第１開口部Ｈ１とコーナ切れ刃２６Ａとの距離の１．５倍より大きくなるように構成することができる。このような構成とすることにより、コーナ切れ刃２６Ａ近傍における圧力が相対的に高い状態で、第１開口部Ｈ１からクーラントを噴射することが可能になる。一方で、距離が大きいためにコーナ切れ刃２６Ａ近傍における圧力が相対的に低い状態で、第２開口部Ｈ２からクーラントを噴射することが可能になる。なお、第２開口部Ｈ２から噴射されるクーラントを広がらせるために、その開口部にテーパを設けてもよい。

押さえ金４０は、図６に示されるように、雄ねじ部品５０の径小部５０Ｃ１及び５０Ｃ２にそれぞれОリングＲ１及びＲ２を装着させた状態で、押さえ金４０の貫通穴を介してホルダ先端部１４Ａ２に形成される雌ねじと螺合させ、ねじ頭部５０Ａで押さえ金４０の上面４０Ｂを押し付けることにより、ホルダ１０に対して固定される。このとき押圧部４０Ｄは、切削インサート２０の端面２４をチップ座１４Ｃのチップ座面方向に押し付ける。レバーロック式は、切削インサートを貫通する雄ねじでホルダに固定する方式と比較して、短時間で切削インサートを交換できるという利点を有する一方で、端面に垂直な方向への安定的な固定が困難である。しかしながら、押さえ金４０を用いて、切削インサート２０の端面２４をホルダ１０方向に押圧することで、切削インサート２０をより安定的にホルダ１０に対して固定することができる。

図５は、以上のようにして押さえ金４０がホルダ１０に対して固定されている様子を、雄ねじ部品５０の軸方向から見た図である。上述したとおり、図において実線で示されるように、ねじ頭部５０Ａには六角穴が形成されている。また、この六角穴の内部に破線で示される小円は、軸中心に形成されるクーラント流路ＣＨ７の内壁を示したものである。また、この小円の両端部と交差する長方形の破線は、クーラント流路ＣＨ８を示したものである。実線で示される六角穴を囲むように、径が異なる３つの円Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が破線で示されている。３つの円のうち、最も小径の円Ｄ３は、クーラント流路ＣＨ５の内壁を示している。また、円Ｄ２は、円筒部５０Ｃ３の壁面を示しており、クーラント流路ＣＨ８は、この円Ｄ２まで形成されている。また、円Ｄ１は、ザグリ４０Ｅの円筒面からなる内壁を示している。従って、クーラント流路ＣＨ８からザグリ４０Ｅに流入したクーラントは、矢印で示されるとおり、ザグリ４０Ｅ（円Ｄ１）と円筒部５０Ｃ３（円Ｄ２）の間隙を通ってクーラント流路ＣＨ９に流入することが示される。

なお、クーラント流路ＣＨ１乃至ＣＨ９は、ドリル等を用いて穿孔することにより形成することができる。例えば、クーラント流路ＣＨ３は、ホルダ先端部１４Ａ２の外方を向いた側面からクーラント流路ＣＨ２と連通するように、円筒状の穴を形成した後、その開口部をプラグ等を用いて液漏れしないように塞ぐことにより形成することができる。従って、各クーラント流路は、所定の内径を有する円柱状に形成されており、また、気泡等の混入を防ぎ、かつ、圧力損失を低減するために、原則として進行するほど小径となるように形成されている。

以下、本実施形態に係る切削工具１００を用いて、被削材を旋削する作用について説明する。図８は、切削工具１００を用いて、立壁Ｗ１を有する被削材Ｗを旋削する様子を示している。具体的には、紙面手前方向から奥方向に被削材Ｗを回転移動させながら、切削インサート２０の先端に形成されるコーナ切れ刃２６Ａを環状をなす立壁Ｗ１の内壁面に押し付けることにより立壁Ｗ１の内壁面を旋削する。このとき、立壁Ｗ１の内壁面が直線切れ刃２６Ｂ及びこれに接続する周側面２２と近接して対向するため、切削インサート２０は鋭角が小さい菱形に形成して立壁Ｗ１と干渉しないようにすることが好ましい。また、立壁Ｗ１の内壁面が近接して対向するために容易でない切りくずの分断と排出を、二方向から吐出するクーラントを用いて促進する。

まず、例えば図３に示される接続部Ｈ３に不図示のポンプを接続してクーラントを供給させながら旋削を行う。クーラントはポンプから、例えば、５ＭＰａから１０ＭＰａで供給される。ポンプから供給されたクーラントは、クーラント流路ＣＨ１からクーラント流路ＣＨ２を介して、一部はクーラント流路ＣＨ４からクーラント流路ＣＨ６を介して第２開口部Ｈ２から吐出方向ＡＲ２に吐出される。また、他の一部は、クーラント流路ＣＨ３からクーラント流路ＣＨ５に流入し、ねじ部５０Ｂ内部に形成されるクーラント流路ＣＨ７からねじ頭部５０Ａ方向に進行し、クーラント流路ＣＨ８からザグリ４０Ｅに流入した後、クーラント流路ＣＨ９を介して第１開口部Ｈ１から吐出方向ＡＲ１に吐出される。

第１開口部Ｈ１から噴射され、端面２４の上方をコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行するクーラントを噴射するから、コーナ切れ刃２６Ａによって発生する切りくずの折断を促進することができる。また、第２開口部Ｈ２から噴射され、直線切れ刃２６Ｂに沿ってコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行するクーラントを噴射するから、直線切れ刃２６Ｂによって発生する切りくずの排出を促進することが可能になる。

また、第１開口部Ｈ１とコーナ切れ刃２６Ａの距離は、第２開口部Ｈ２とコーナ切れ刃２６Ａとの距離より短い。このため、第１開口部Ｈ１からは、コーナ切れ刃２６Ａ付近において高圧となるクーラントを噴射して切りくずの折断効果を促進することができる。第２開口部Ｈ２からは、コーナ切れ刃２６Ａ付近において低圧となるクーラントを直線切れ刃２６Ｂに沿って噴射して切りくずの排出効果を促進することができる。

また、クーラント流路ＣＨ６の流路径及びこれと接続する第２開口部Ｈ２の開口径は、クーラント流路ＣＨ９の流路径及びこれと接続する第１開口部Ｈ１の開口径より大きく、例えば、１．２倍より大きくなるように形成されている。このため第１開口部Ｈ１から吐出され、端面２４上を進行するクーラントの圧力の低下は比較的小さく、かつ、その流量は相対的に小さい。そのため、切りくずを分断させるために十分な圧力及び適した流量でクーラントを切りくずに衝突させることが可能になる。本出願の発明者らが様々な条件で実験をしたところ、端面２４の中央部を通過するように、また、端面２４を基準として１０〜１５度の仰角（すなわち、切削インサートが取り付けられたときに、コーナ切れ刃が存在することが予定される位置と、第１開口部Ｈ１を結ぶ線と、切削インサートの端面とがなす角）となるようにコーナ切れ刃２６Ａに向かってクーラントを吐出することにより、切りくずの分断効果がより好適に発揮されることがわかった。大きな仰角を有するためには、押さえ金４０の高さを大きくしなければならず、しかしながら押さえ金４０の高さを高くすると切りくずが接触する可能性がある。このため、押さえ金の高さを小さくし、５〜１０度未満の仰角となるようにクーラントを供給することも考えうるが、あえて１０度以上の仰角を有するように押さえ金４０を１０ｍｍ程度の高さとし、第１開口部Ｈ１に連通するクーラント流路ＣＨ９を形成することにより、切りくずの分断効果が高まることがわかった。更に、クーラントの吐出により、切削インサート２０を冷却する効果も発揮される。

一方で、第２開口部Ｈ２から吐出されるクーラントの圧力は、コーナ切れ刃２６Ａ付近において、第１開口部Ｈ１から吐出されるクーラントの圧力より小さい。第２開口部Ｈ２から吐出されるクーラントは、直線切れ刃２６Ｂに沿って、又は、立壁Ｗ１の壁面にほぼ平行にコーナ切れ刃２６Ａに向かって進行する。従って、端面２４に対向する方向から見た際に、二つのクーラントの角度は、概ね、切削インサート２０のコーナ切れ刃２６Ａに接続する２辺のなす角の半分程度である。このように直線切れ刃２６Ｂに沿って、又は、立壁Ｗ１の壁面にほぼ平行に、コーナ切れ刃２６Ａに向かってクーラントを供給することにより切りくずを排出する効果があることがわかった。

本出願の発明者らが様々な条件で実験をしたところ、コーナ切れ刃２６Ａとの接続部付近の切削に大きく関与する直線切れ刃２６Ｂがなす直線Ｌ１（図８）に対し、端面２４に対向する方向から見たときに、第２開口部Ｈ２から吐出されるクーラントが、端面２４上を進行し、進行するほど直線Ｌ１に近づくように、直線Ｌ１に対して僅かな鋭角（例えば、第２開口部Ｈ２から吐出されるクーラントと直線Ｌ１とがなす角度の半分未満）をなすようにコーナ切れ刃２６Ａに向かってクーラントを吐出すると、より切りくずの排出性能を向上させることがわかった。

このような作用を実現するために、図８に示されるように、切削インサート２０をチップ座１４Ｃに配置したときに、直線切れ刃２６Ｂが存在することが想定される位置に基づいて直線Ｌ１をひき、その直線Ｌ１よりも切削インサート２０側（図８では直線Ｌ１の左側）に第２開口部Ｈ２を設ける構成を採用した。

以上のように、コーナ切れ刃２６Ａとの距離が小さい第１開口部Ｈ１から、切削インサート２０の端面２４の中央部上を通過してコーナ切れ刃２６Ａに向かうようにクーラントを吐出して切りくず分断を促進し、コーナ切れ刃２６Ａとの距離が大きい第２開口部Ｈ２から、切削インサート２０の端面２４の端部上を通過してコーナ切れ刃２６Ａに向かうようにクーラントを吐出して切りくず排出を促進できることがわかった。同様に、例えば、フランジがあるような被切削物を切削するとき、直線切れ刃２６Ｂがフランジに近づくと、フランジと直線切れ刃２６Ｂとの隙間が狭くなり、切りくずの排出が難しくなってくる。直線切れ刃２６Ｂとフランジの間に切りくずが噛みこむこともある。そのような切削の場合、直線切れ刃２６Ｂに沿って第２クーラントを噴出すると、切りくずが、直線切れ刃２６Ｂとフランジとの隙間とは異なる経路で排出されるようになるため、切りくずの排出を促進することが可能になる。なお、更に開口部を設けてクーラントを異なる方向から供給するように構成してもよい。但し、開口部を３個以上の多数設けると、第１開口部Ｈ１及び第２開口部Ｈ２から噴射されるクーラントの効果が抑制される可能性がある。

なお、第２開口部Ｈ２から噴射するクーラントの吐出方向ＡＲ２の端面２４に対する仰角は、第１開口部Ｈ１から噴射するクーラントの吐出方向ＡＲ１の端面２４に対する仰角より小さくてもよい。第１開口部Ｈ１から噴射するクーラントと第２開口部Ｈ２から噴射するクーラントの仰角を異ならせることにより、切りくずの排出を促進することが可能になる。特に第２開口部Ｈ２から噴射されるクーラントの仰角を小さくした場合、下側（逃げ面側）から上向き、すなわち、切れ刃２６から離れる方向にクーラントが進行することを促進することができる。このため、切りくずが逃げ面側から排出されることを促進することができる。ただし、第１開口部Ｈ１から噴射するクーラントの仰角よりも、第２開口部Ｈ２から噴射するクーラントの仰角を大きくしてもよい。上述したように、押さえ金４０の高さを高くすると切りくずが接触する可能性があるため、吐出方向ＡＲ１の端面２４に対する仰角は、上限を有する場合がある。一方で、遠方からクーラントを吐出する場合、切りくずが接触する可能性が低い。このため、第１開口部Ｈ１の高さを小さくしなければならない場合、第２開口部Ｈ２の仰角が大きくなるように構成することにより、切りくずを排出するために好ましい仰角でクーラントを噴射させることが可能になる。 また、複雑な流路を押さえ金４０の内部に形成することなく、圧力損失が小さい流路で、クーラントを供給することができた。

上述したように、本実施形態では、クーラントの仰角は１０〜１５度であることが好ましいがこれに限られるものではない。

また、押さえ金４０は、ホルダ１０と一体的に設けて、ボデーを構成してもよい。例えば、切削インサートの端面を押圧するための押さえ金に相当する部分と、切削インサートの底面等を押圧するためのチップ座に相当する部分を一体的に設けて、くちばしのように上下から切削インサートを挟む態様のホルダが知られている。このような態様において、押さえ金に相当する部分とチップ座に相当する部分の間隔を雄ねじで調整することにより切削インサートをホルダに対して固定する際に、このような雄ねじの内部に、本実施形態で示されるようなクーラント流路を形成することにより本発明を適用してもよい。

また、流路は多数設けることが可能であり、例えば、クーラント流路ＣＨ８に、更に一、又は、複数の流路を連通させてもよい。

また、クーラント流路ＣＨ９とクーラント流路ＣＨ８を連通するための手段は様々なものを用いることが可能であり、例えば、円筒部５０Ｃ３を径小に形成してもよい。

また、液漏れを抑制するための構成は、Оリングのほか、様々な知られた技術を適用することが可能である。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることもできる。

１０…ホルダ、１２…基部、１４…保持部、１４Ａ１…保持ベース部、１４Ａ２…ホルダ先端部、１４Ｂ１…傾斜面、１４Ｂ２…ホルダ端面、１４Ｃ…チップ座、１６…シム、２０…切削インサート、２２…周側面、２４…端面、３０…治具、４０Ａ…傾斜面、４０Ｂ…上面、４０Ｃ…脚部、４０Ｄ…押圧部、４０Ｅ…ザグリ、５０…部品、５０Ａ…頭部、５０Ｃ…接続部、５０Ｃ１…径小部、５０Ｃ３…円筒部、１００…切削工具、ＡＸ…中心軸、ＣＨ１-ＣＨ９…クーラント流路、Ｗ…被削材、Ｈ１…第１開口部、Ｈ２…第２開口部

Claims (9)

1. すくい面を有する端面と、
   逃げ面と、
   前記すくい面と前記逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、前記コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、
   を備える切削インサートを用いる切削方法であって、
   前記端面に対向する方向から見た端面視において、前記端面の上方を前記コーナ切れ刃に向かって進行する第１クーラントを噴射し、
   前記端面に対向する方向から見た端面視において、前記直線切れ刃に沿って前記コーナ切れ刃に向かって進行する第２クーラントを噴射し、
   前記切れ刃を用いて被切削物を切削する、
   切削方法。
2. 前記第２クーラントの前記端面に対する仰角は、前記第１クーラントの前記端面に対する仰角より小さい、
   請求項１に記載の切削方法。
3. 前記第２クーラントの流量は、前記第１クーラントの流量より大きい、
   請求項１に記載の切削方法。
4. すくい面を有する端面と、逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との接続部に形成され、コーナ切れ刃と、前記コーナ切れ刃に接続され、直線状に形成される直線切れ刃と、を有する切れ刃と、を備える切削インサートと、
   前記切削インサートを保持するためのボデーであって、第１クーラントを噴射するための第１開口と、第２クーラントを噴射するための第２開口とが形成されるボデーとを備える切削工具であって、
   前記ボデーには、前記切削インサートが前記ボデーに固定されたときに、前記端面に対向する端面視において前記第１クーラントが前記端面の上方を前記コーナ切れ刃に向かって進行するように、前記第１開口に接続するクーラント流路と、前記直線切れ刃に沿って前記コーナ切れ刃に向かって進行するように、前記第２開口に接続するクーラント流路が形成されている、
   切削工具。
5. 前記第２開口の開口径は、前記第１開口の開口径より大きい、
   請求項４に記載の切削工具。
6. 前記第２開口の前記開口径は、前記第１開口の前記開口径の１．２倍より大きい、
   請求項５に記載の切削工具。
7. 前記第２開口に接続する前記クーラント流路の前記端面に対する仰角は、前記第１開口に接続する前記クーラント流路の前記端面に対する仰角より小さい、
   請求項４に記載の切削工具。
8. 前記ボデーは、
   ホルダと、
   前記切削インサートの前記端面を押圧して、前記切削インサートを前記ホルダに対して固定するための押さえ金を有する治具とを備え、
   前記第１開口は、前記押さえ金の表面に形成され、
   前記第２開口は、前記ホルダの表面に形成される、
   請求項５に記載の切削工具。
9. 前記端面視において、
   前記第２開口と前記コーナ切れ刃との距離は、前記第１開口と前記コーナ切れ刃との距離の１．５倍より大きい、
   請求項４に記載の切削工具。

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