JP2022106578A - 切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素かつコンパクトな構成であり、部品点数が低減され、切削インサートのインデックス時の位置合わせの精度および作業性を向上できる切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具を提供する。【解決手段】インサート中心軸を中心とする多段円柱状の切削インサート１であって、インサート中心軸を中心とする円形状の切刃１１を有する頭部１２と、インサート中心軸に沿うインサート軸方向において頭部１２の下側に配置され、頭部１２よりも外径寸法が小さい軸部１３と、頭部１２と軸部１３とを繋ぐ段差部１４と、段差部１４の一部および頭部１２の一部にわたって配置され、段差部１４および頭部１２の各外周面からインサート径方向の内側に窪むインデックス部１５と、を備え、インデックス部１５は、インサート周方向に並んで複数設けられ、各インデックス部１５は、インサート径方向の外側を向く平面状の位置合わせ面１５ａを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具に関する。

従来、円形状の切刃を有するいわゆる丸駒タイプの切削インサートと、切削インサートが着脱可能に装着されるホルダと、を備える刃先交換式バイト等の刃先交換式切削工具として、例えば特許文献１、２に記載のものが知られている。この種の刃先交換式切削工具では、切削インサートの切刃の使用部分が摩耗やチッピング等で加工精度が確保できなくなった場合に、切削インサートをインサート中心軸回りに回転させてホルダに装着し直すことにより、切刃の未使用部分を切削加工に供することが行われている。このように、切削インサートをインサート中心軸回りに回転させて、インサート周方向に位置合わせしつつホルダに取り付けることを、以下の説明では単に「インデックス」と呼ぶ場合がある。

特許文献１では、丸駒形スローアウェイチップ（切削インサート）の外周面またはすくい面に、インサート中心軸回りに配列する複数の目印を設け、これらの目印の１つと、工具本体（ホルダ）の目印とを目視で位置合わせすることにより、チップをインデックスする。

特許文献２では、工具ビット（切削インサート）のシャンクが、工具ホルダーのソケットの凹形部分に対応する形状のスプラインで形成されている。工具ビットは、新しい切削エッジ（切刃）部分が要求される場合、インサート中心軸回りに固定量（所定角度）だけインデックスされる。また工具ビットは、細長いバー状のクランプ部材、調節ねじおよび締めつけねじを用いて、工具ホルダーに固定される。

実公昭５５－５３２８３号公報 特許第３２８３５２１号公報

特許文献１では、チップのインデックスを目視により行うため、位置合わせの精度や作業性を向上させる点に改善の余地があった。
特許文献２では、工具ビットのシャンクおよび工具ホルダーのソケットの各形状が複雑であり、各部材の製作が困難である。また、工具の構成部材にクランプ部材および複数のねじ部材を含むため、部品点数が多く、製造コストが嵩む。またクランプ構造上、工具ビットが配置される工具先端部の工具幅寸法を小さく抑えることが難しい。

本発明は、簡素かつコンパクトな構成であり、部品点数が低減され、切削インサートのインデックス時の位置合わせの精度および作業性を向上できる切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具を提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様は、インサート中心軸を中心とする多段円柱状の切削インサートであって、前記インサート中心軸を中心とする円形状の切刃を有する頭部と、前記インサート中心軸に沿うインサート軸方向において前記頭部の下側に配置され、前記頭部よりも外径寸法が小さい軸部と、前記頭部と前記軸部とを繋ぐ段差部と、前記段差部の一部および前記頭部の一部にわたって配置され、前記段差部および前記頭部の各外周面から前記インサート中心軸と直交するインサート径方向の内側に窪むインデックス部と、を備え、前記インデックス部は、前記インサート中心軸回りのインサート周方向に並んで複数設けられ、各前記インデックス部は、前記インサート径方向の外側を向く平面状の位置合わせ面を有する。
また、本発明の一つの態様は、上述の切削インサートが着脱可能に装着されるホルダであって、前記インサート軸方向に延びる筒部と、前記筒部の前記インサート軸方向の上側に配置されるガイド壁部と、を備え、前記筒部は、前記軸部を嵌合により保持する軸穴部を有し、前記ガイド壁部は、前記インサート径方向の内側を向き、前記位置合わせ面と対向する平面状のガイド面を有する。
また、本発明の刃先交換式切削工具の一つの態様は、上述の切削インサートと、前記切削インサートが着脱可能に装着されるホルダと、を備え、前記ホルダは、前記軸部を嵌合により保持する軸穴部と、前記インサート径方向の内側を向き、前記位置合わせ面と対向する平面状のガイド面と、を有する。

本発明では、切削インサートをホルダに取り付ける際、軸穴部に軸部を嵌合させることで、切削インサートがホルダに保持される。またこの際、切削インサートの複数のインデックス部のうち、所定のインデックス部の平面状の位置合わせ面が、ホルダの平面状のガイド面によってガイドされることにより、切削インサートがインサート周方向に精度よく位置合わせされてインデックスされる。

本発明によれば、切削インサートをホルダに固定するためのねじ部材等は不要であり、部品点数が低減されて、製造コストを削減できる。また、切削インサートをインデックスするための位置合わせ面およびガイド面が簡素な構造を有しており、切削インサートおよびホルダの製作が容易であり、かつ、インデックス時の位置合わせの精度および作業性が向上する。

また、切削インサートのインデックス部が、頭部および段差部の各外周面からインサート径方向の内側に窪んでいる。このため位置合わせ面は、頭部および段差部の各外周面よりもインサート径方向の内側に位置する。位置合わせ面と対向するホルダのガイド面についても、インサート中心軸に近づけて配置することができる。これにより、例えば、ホルダのうちガイド面が位置するガイド壁部を、切削インサートの頭部の外周面よりもインサート径方向の内側に配置することなどが可能になる。本発明によれば、切削インサートが配置される工具先端部の工具幅寸法を小さく抑えてコンパクト化を図ることができ、これにより、種々の切削条件に対応可能である。

上記切削インサートにおいて、前記位置合わせ面の前記インサート周方向の寸法は、前記位置合わせ面の前記インサート軸方向の寸法よりも大きいことが好ましい。

この場合、位置合わせ面のインサート周方向の寸法が大きく確保されるため、切削インサートのインデックスがより容易となる。また、位置合わせ面のインサート軸方向の寸法が小さく抑えられるため、インデックス部を設けたことによる切削インサートの体積減少量を小さく抑えて、インサート強度を確保できる。

上記切削インサートにおいて、前記位置合わせ面は、前記インサート周方向の寸法が最も大きくなる最大周長部を有し、前記最大周長部の前記インサート軸方向の位置は、前記頭部と前記段差部との境界部分の前記インサート軸方向の位置と、同じであることが好ましい。

この場合、位置合わせ面のインサート周方向の寸法を大きく確保しやすい。これにより、インデックス容易性が向上する。

上記切削インサートにおいて、前記位置合わせ面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い前記インサート径方向の外側に位置することが好ましい。

この場合、位置合わせ面が、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に向けて延びる傾斜面状であり、インサート中心軸に対して傾斜している。このため、インデックス部を設けたことによる頭部側での体積減少量を小さく抑えることができ、切刃が配置される頭部において、インサート強度を安定して確保できる。

上記切削インサートにおいて、前記インデックス部は、前記位置合わせ面の前記インサート軸方向の上側に配置される上側面を有し、前記上側面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い前記インサート径方向の外側に位置し、前記インサート径方向から見た側面視で、前記上側面の前記インサート中心軸に対する傾斜角は、前記位置合わせ面の前記インサート中心軸に対する傾斜角よりも大きいことが好ましい。

この場合、インデックス部が、インサート中心軸に対する傾斜角が大きい上側面を有するため、インデックス部を設けたことによる頭部側での体積減少量を、さらに小さく抑えることができる。

上記切削インサートにおいて、前記軸部の外周面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状であり、前記インサート径方向から見た側面視で、前記軸部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角は、前記位置合わせ面の前記インサート中心軸に対する傾斜角よりも小さいことが好ましい。

この場合、製造時において、切削インサートの軸部を成形する加工、および、この軸部と嵌合するホルダの軸穴部を成形する加工が容易である。

上記切削インサートにおいて、前記頭部の外周面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状であり、前記インサート径方向から見た側面視で、前記頭部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角と、前記軸部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角との差が、５°以内であることが好ましい。

例えば、切削インサートの軸部を軸穴部で保持するとともに、頭部をホルダの他の一部で支持する場合に、上記構成のように、軸部の傾斜角と頭部の傾斜角とが互いに近似した値であると、製造時に焼結等により切削インサートが等方拡縮しても、切削インサートのホルダへの固定状態に影響が生じにくい。すなわち、切削インサートがホルダに安定して保持される。

上記切削インサートにおいて、前記位置合わせ面の上端部は、前記インサート軸方向において、前記頭部と前記段差部との境界部分よりも上側に位置し、かつ、前記境界部分と前記切刃との中間点よりも下側に位置することが好ましい。

この場合、切刃強度を安定して高めつつ、位置合わせ面のインサート周方向の寸法を大きく確保しやすくして、インデックスの作業性を向上できる。

上記切削インサートにおいて、複数の前記インデックス部は、前記インサート中心軸を中心として互いに１８０°回転対称位置に配置される一対の前記インデックス部を含むことが好ましい。

この場合、インサート径方向において互いに反対側を向く一対のインデックス部の各位置合わせ面が、ホルダの一対のガイド面によりそれぞれガイドされることで、インデックス時の位置合わせの精度および作業性がより向上する。

上記ホルダにおいて、前記筒部は、前記ホルダの工具先端側の端部に配置され、前記ガイド壁部は、前記筒部の上端部のうち前記工具先端側の端部以外の部分から上側に突出することが好ましい。

この場合、筒部のうち工具先端側の端部の直上に位置する切刃の使用部分（正面切刃部）と、筒部と、の間にガイド壁部が配置されないため、ガイド壁部が加工の邪魔になりにくい。また、切削インサートの下側から逃げ面上を通して、切刃の使用部分にクーラントを効率よく供給できる。

上記ホルダは、前記筒部よりも前記インサート軸方向の上側に配置され、前記頭部の外周面の少なくとも一部と接触する頭部拘束面を備えることが好ましい。

この場合、切削インサートは、軸部が軸穴部に嵌合され、かつ頭部が頭部拘束面に支持されて、ホルダに保持される。このため、ホルダに対する切削インサートの取り付け姿勢がより安定する。

上記刃先交換式切削工具において、前記位置合わせ面と前記ガイド面とは、互いに隙間をあけて対向することが好ましい。

この場合、インデックス時に、位置合わせ面がガイド面によって安定してガイドされつつ、軸部と軸穴部とが安定して嵌合させられる。このため、ホルダに対する切削インサートの取り付け姿勢つまり固定状態が、より安定する。

本発明の一つの態様の切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具によれば、簡素かつコンパクトな構成であり、部品点数が低減され、切削インサートのインデックス時の位置合わせの精度および作業性が向上する。

図１は、本実施形態の刃先交換式切削工具を示す斜視図である。 図２は、刃先交換式切削工具を示す正面図である。 図３は、刃先交換式切削工具の一部を示す上面図である。 図４は、刃先交換式切削工具の一部を示す側面図である。 図５は、図３のV-V断面を示す断面図である。 図６は、図４のVI-VI断面を示す断面図である。 図７は、本実施形態の切削インサートを示す斜視図である。 図８は、切削インサートを示す上面図である。 図９は、切削インサートを示す側面図である。 図１０は、切削インサートを示す側面図であり、図９とは異なるインサート径方向から切削インサートを見た図である。 図１１は、本実施形態のホルダの一部を示す斜視図である。 図１２は、ホルダの一部を示す上面図である。 図１３は、図１２のXIII-XIII断面を示す断面図である。 図１４は、図１２のXIV-XIV断面を示す断面図である。

本発明の一実施形態の切削インサート１、ホルダ２および刃先交換式切削工具１０について、図面を参照して説明する。刃先交換式切削工具１０は、例えば、図示しない被削材を旋削加工（ターニング）する刃先交換式旋削工具等である。具体的に、本実施形態の刃先交換式切削工具１０は、被削材の外周面や内周面などに粗倣い加工を施す、外径・内径加工用の刃先交換式バイトである。刃先交換式切削工具１０は、図示しない旋盤などの工作機械の刃物台等に着脱可能に装着される。刃先交換式切削工具１０が切削する被削材は、例えば、航空機エンジン部品などに用いられる耐熱合金製の金属材料等である。

図１～図６に示すように、刃先交換式切削工具１０は、インサート中心軸Ｃを中心とする多段円柱状の切削インサート１と、切削インサート１が着脱可能に装着されるホルダ２と、を備える。

切削インサート１は、インサート中心軸Ｃを中心とする円形状の切刃１１を有する頭部１２と、頭部１２よりも外径寸法が小さい軸部１３と、頭部１２と軸部１３とを繋ぐ段差部１４と、インデックス部１５と、を備える。
ホルダ２は、略角柱状であり、図示しない工具中心軸に沿って延びる。ホルダ２は、筒部２１と、ガイド壁部２２と、頭部拘束壁部２３と、前壁部２４と、を備える。筒部２１、ガイド壁部２２、頭部拘束壁部２３、および、前壁部２４の一部は、ホルダ２の両端部すなわち第１端部２ａおよび第２端部２ｂのうち、第１端部２ａに配置される。

〔方向の定義〕
本実施形態では、ホルダ２の工具中心軸が延びる方向を、工具軸方向と呼ぶ。各図に示すＸＹＺ直交座標系において、工具軸方向は、Ｘ軸方向に相当する。工具軸方向のうち、ホルダ２の第２端部２ｂから第１端部２ａへ向かう方向（－Ｘ側）を工具先端側または単に先端側と呼び、第１端部２ａから第２端部２ｂへ向かう方向（＋Ｘ側）を工具後端側または単に後端側と呼ぶ。
工具中心軸と直交する方向のうち、ホルダ２の一対の側面２ｃ，２ｄが向く方向を、工具幅方向（左右方向）と呼ぶ。工具幅方向は、Ｙ軸方向に相当する。工具幅方向のうち、一方の側面２ｃから他方の側面２ｄへ向かう方向（＋Ｙ側）を左側と呼び、他方の側面２ｄから一方の側面２ｃへ向かう方向（－Ｙ側）を右側と呼ぶ。
工具軸方向および工具幅方向と直交する方向を、上下方向と呼ぶ。上下方向は、Ｚ軸方向に相当する。上下方向は、ホルダ２の頂面２ｅおよび底面２ｆが向く方向である。上下方向のうち、底面２ｆから頂面２ｅへ向かう方向（＋Ｚ側）を上側と呼び、頂面２ｅから底面２ｆへ向かう方向（－Ｚ側）を下側と呼ぶ。

切削インサート１のインサート中心軸Ｃは、上下方向に沿って延びる。すなわち、インサート中心軸Ｃに沿うインサート軸方向は、上下方向と同一の方向である。このため本実施形態では、上下方向をインサート軸方向と呼ぶ場合がある。インサート軸方向において、頭部１２と軸部１３とは、互いに異なる位置に配置される。インサート軸方向のうち、軸部１３から頭部１２へ向かう方向（＋Ｚ側）は上側であり、頭部１２から軸部１３へ向かう方向（－Ｚ側）は下側である。
インサート中心軸Ｃと直交する方向をインサート径方向と呼ぶ。インサート径方向のうち、インサート中心軸Ｃに近づく方向をインサート径方向の内側と呼び、インサート中心軸Ｃから離れる方向をインサート径方向の外側と呼ぶ。
インサート中心軸Ｃ回りに周回する方向をインサート周方向と呼ぶ。

なお本実施形態において、左側、右側、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係以外の配置関係等であってもよい。

〔切削インサート〕
切削インサート１は、例えば超硬合金製である。切削インサート１は、ホルダ２の第１端部２ａつまり先端部に、取り外し可能に固定される。図７～図１０に示すように、切削インサート１は、インサート軸方向の各部で互いに外径が異なる多段円柱状である。本実施形態の切削インサート１は、いわゆる丸駒インサートである。

頭部１２は、インサート中心軸Ｃを中心とする円柱状である。頭部１２の外周面は、インサート中心軸Ｃを中心とする環状であり、インサート周方向に延びる。頭部１２の外周面は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状である。すなわち、頭部１２の外径（外径寸法）は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い大きくなる。
頭部１２は、切刃１１と、すくい面１２ａと、被押圧面１２ｂと、逃げ面１２ｃと、を有する。

切刃１１は、頭部１２の外周面と上面とが接続される稜線部に配置される。切刃１１は、インサート周方向に延びる。切刃１１は、頭部１２の上端外周部に全周にわたって配置される。切刃１１は、頭部１２において最もインサート径方向の外側に位置する。切刃１１は、切削インサート１のうち最もインサート径方向の外側に位置する部分である。

すくい面１２ａは、頭部１２の上面のうち外周部に位置する部分である。すくい面１２ａは、切刃１１のインサート径方向の内側に配置され、切刃１１と接続される。図５および図６に示すように、すくい面１２ａのうち切刃１１と隣接する部分は、インサート径方向の内側へ向かうに従いインサート軸方向の下側に位置する傾斜面状である。すなわち、切刃１１のすくい角は、ポジティブ角（正角）である。

図７および図８に示すように、被押圧面１２ｂは、頭部１２の上面のうちすくい面１２ａよりもインサート径方向の内側に位置する部分である。被押圧面１２ｂは、インサート中心軸Ｃを中心とする円形面状である。被押圧面１２ｂは、インサート中心軸Ｃと垂直な方向に拡がる平面状である。図９および図１０に示すように、被押圧面１２ｂは、切刃１１よりもインサート軸方向の上側に位置する。被押圧面１２ｂと切刃１１との間のインサート軸方向の距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。被押圧面１２ｂは、頭部１２において最もインサート軸方向の上側に位置する。被押圧面１２ｂは、切削インサート１のうち最もインサート軸方向の上側に位置する部分である。

逃げ面１２ｃは、頭部１２の外周面のうち上端部に位置する部分である。逃げ面１２ｃは、切刃１１のインサート軸方向の下側に配置され、切刃１１と接続される。逃げ面１２ｃは、インサート軸方向の下側へ向かうに従いインサート径方向の内側に位置する傾斜面状である。すなわち切刃１１には、逃げ角が付与されている。

軸部１３は、インサート軸方向において頭部１２の下側に配置される。軸部１３は、インサート中心軸Ｃを中心とする円柱状である。軸部１３のインサート軸方向の寸法は、頭部１２のインサート軸方向の寸法よりも大きい。軸部１３の外周面は、インサート中心軸Ｃを中心とする環状であり、インサート周方向に延びる。軸部１３の外周面は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状である。すなわち、軸部１３の外径は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い大きくなる。

図９に示すように、インサート径方向から見た側面視で、頭部１２の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ１と、軸部１３の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ２との差は、５°以内である。つまり、傾斜角θ１と傾斜角θ２とは、略同じ角度である。
なお、本実施形態で説明する「インサート径方向から見た側面視」は、適宜、「インサート中心軸Ｃを含む縦断面視」、「インサート中心軸Ｃに沿う縦断面視」等と言い換えてもよい。

軸部１３は、下面１３ａを有する。下面１３ａは、インサート中心軸Ｃを中心とする円形面状である。下面１３ａは、インサート中心軸Ｃと垂直な方向に拡がる平面状である。下面１３ａは、軸部１３において最もインサート軸方向の下側に位置する。下面１３ａは、切削インサート１のうち最もインサート軸方向の下側に位置する部分である。

図１０に示すように、段差部１４は、インサート軸方向において頭部１２と軸部１３との間に配置され、頭部１２と軸部１３とに接続される。すなわち、段差部１４の上端部は、頭部１２の下端部と接続され、段差部１４の下端部は、軸部１３の上端部と接続される。段差部１４のインサート軸方向の寸法は、頭部１２のインサート軸方向の寸法および軸部１３のインサート軸方向の寸法よりも小さい。段差部１４の外径寸法は、頭部１２の外径寸法以下であり、軸部１３の外径寸法以上である。

段差部１４の外周面は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状である。すなわち、段差部１４の外径は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い大きくなる。図９および図１０に示すように、インサート径方向から見た側面視で、段差部１４の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ３は、頭部１２の傾斜角θ１および軸部１３の傾斜角θ２よりも大きい。このため、段差部１４の外周面は、インサート径方向の外側を向き、かつインサート軸方向の下側を向く。具体的に、傾斜角θ３は、例えば、１５°以上６０°以下である。

インデックス部１５は、切削インサート１をインサート周方向に回転させてホルダ２に取り付け直す際、つまりインデックス時において、切削インサート１のインサート周方向の位置合わせに用いられる。
インデックス部１５は、段差部１４の一部および頭部１２の一部にわたって配置され、段差部１４および頭部１２の各外周面からインサート径方向の内側に窪む。具体的に、インデックス部１５は、インサート軸方向において、段差部１４の下端部以外の部分と、頭部１２の下端部とにわたって配置される。

インデックス部１５は、インサート周方向に並んで複数設けられる。複数のインデックス部１５は、インサート周方向に互いに間隔をあけて配置される。本実施形態ではインデックス部１５が、インサート周方向に等ピッチで４つ配置される。複数のインデックス部１５は、インサート中心軸Ｃを中心として互いに１８０°回転対称位置に配置される一対のインデックス部１５を含む。本実施形態では、前記一対のインデックス部１５の組が、２組設けられる。

各インデックス部１５は、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する面１５ａ，１５ｂを有する。具体的に、各インデックス部１５は、インサート径方向の外側を向く平面状の位置合わせ面１５ａと、位置合わせ面１５ａのインサート軸方向の上側に配置される上側面１５ｂと、を有する。

図９に示すように、インサート径方向からインデックス部１５を正面に見て、位置合わせ面１５ａは、インサート軸方向の下側に凸となる略三角形状であり、具体的には、略二等辺三角形状である。位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法は、位置合わせ面１５ａのインサート軸方向の寸法よりも大きい。位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い大きくなる。

位置合わせ面１５ａは、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する。すなわち、位置合わせ面１５ａは、インサート中心軸Ｃに対して傾斜する傾斜面状である。インサート径方向から見た側面視で、軸部１３の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ２は、位置合わせ面１５ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ４よりも小さい。つまり位置合わせ面１５ａは、軸部１３の外周面よりもインサート中心軸Ｃに対する傾きが大きい。なお具体的に、傾斜角θ４は、例えば５°以上２０°以下である。

図１０に示すように、位置合わせ面１５ａの上端部は、インサート軸方向において、頭部１２と段差部１４との境界部分１６よりも上側に位置し、かつ、境界部分１６と切刃１１との中間点１７よりも下側に位置する。
位置合わせ面１５ａは、インサート周方向の寸法が最も大きくなる最大周長部１５ａａを有する。最大周長部１５ａａのインサート軸方向の位置は、境界部分１６のインサート軸方向の位置と、同じである。

図９に示すように、インサート径方向からインデックス部１５を正面に見て、上側面１５ｂは、インサート軸方向の上側に凸となる略三角形状であり、具体的には、略二等辺三角形状である。上側面１５ｂのインサート周方向の寸法は、上側面１５ｂのインサート軸方向の寸法よりも大きい。位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法は、上側面１５ｂのインサート周方向の寸法よりも大きい。位置合わせ面１５ａのインサート軸方向の寸法は、上側面１５ｂのインサート軸方向の寸法よりも大きい。上側面１５ｂのインサート周方向の寸法は、インサート軸方向の下側へ向かうに従い大きくなる。上側面１５ｂは、インサート軸方向において、頭部１２の下端部と同じ位置に配置される。

上側面１５ｂは、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する。すなわち、上側面１５ｂは、インサート中心軸Ｃに対して傾斜する傾斜面状である。上側面１５ｂは、平面状であり、インサート径方向の外側およびインサート軸方向の下側を向く。インサート径方向から見た側面視で、上側面１５ｂのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ５は、位置合わせ面１５ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ４よりも大きい。つまり上側面１５ｂは、位置合わせ面１５ａよりもインサート中心軸Ｃに対する傾きが大きい。なお具体的に、傾斜角θ５は、例えば２０°以上６０°以下である。

〔ホルダ〕
ホルダ２は、例えば鋼製である。図１１および図１２に示すように、ホルダ２の第１端部２ａつまり先端部は、第１端部２ａ以外の部分よりも工具幅方向の寸法が小さい。本実施形態では、図２および図３に示すように、ホルダ２の先端部の工具幅方向の寸法が、切削インサート１の切刃１１の外径寸法よりも小さい。このため、切刃１１は、ホルダ２の先端部から左側および右側に突出する。切刃１１のうち、ホルダ２の先端部から工具幅方向（左右方向）に突出する部分は、側面切刃部と言い換えてもよい。また図４に示すように、切刃１１は、ホルダ２の先端部から工具先端側に突出する。切刃１１のうち、ホルダ２の先端部から工具先端側に突出する部分は、正面切刃部と言い換えてもよい。切削時には、切刃１１のうち主として正面切刃部が加工に供される。

詳しくは、図３に示すようにインサート軸方向から見て、切刃１１のうち工具後端部以外の部分が、ホルダ２の先端部からインサート径方向の外側へ突出する。図示の例では、切刃１１が、インサート中心軸Ｃを中心とする略２４０°の範囲にわたって、ホルダ２の先端部からインサート径方向の外側へ突出する。

図１１～図１４に示すように、筒部２１は、ホルダ２の工具先端側の端部（第１端部２ａ）に配置される。筒部２１は、ホルダ２のうち最も工具先端側に位置する部分である。筒部２１は、インサート軸方向（上下方向）に延びる筒状である。筒部２１の中心軸は、インサート中心軸Ｃと同軸である。筒部２１は、貫通孔２１ａを有する。貫通孔２１ａは、ホルダ２の第１端部２ａをインサート軸方向に貫通する。貫通孔２１ａは、軸穴部２１ｂを有する。つまりホルダ２は、軸穴部２１ｂを有する。

軸穴部２１ｂは、貫通孔２１ａの内周面のうち少なくともインサート軸方向の上端部に配置される。つまり軸穴部２１ｂは、筒部２１の内周面の少なくとも一部を構成する。軸穴部２１ｂは、インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状である。すなわち、軸穴部２１ｂの内径（内径寸法）は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い大きくなる。図５および図６に示すように、インサート中心軸Ｃに沿う縦断面視で、軸穴部２１ｂの内周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角は、軸部１３の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ２と、略同じである（図９参照）。

図５および図６に示すように、軸穴部２１ｂには、切削インサート１の軸部１３が嵌合する。軸穴部２１ｂは、軸部１３を嵌合により保持する。詳しくは、軸部１３を軸穴部２１ｂに挿入し、図示しないクランプ作業工具等で切削インサート１の被押圧面１２ｂを下側へ押圧することにより、軸部１３と軸穴部２１ｂとが嵌合により固定され、これにより、切削インサート１はホルダ２に保持される。

図１１～図１４に示すように、ガイド壁部２２は、筒部２１のインサート軸方向の上側に配置される。ガイド壁部２２は、筒部２１の上端部のうち工具先端側の端部以外の部分から上側に突出する。本実施形態では、ホルダ２にガイド壁部２２が一対設けられ、一対のガイド壁部２２は、筒部２１の上端部のうち左端部および右端部から、上側に突出する。図１２に示すようにインサート軸方向から見て、一対のガイド壁部２２は、工具幅方向において、軸穴部２１ｂを間に挟んで互いに間隔をあけて配置される。各ガイド壁部２２は、板状である。各ガイド壁部２２の一対の板面は、工具幅方向を向く。ガイド壁部２２は、工具軸方向に延びる。

図６および図１１に示すように、ガイド壁部２２は、インサート径方向の内側を向き、切削インサート１の位置合わせ面１５ａと対向する平面状のガイド面２２ａを有する。つまりホルダ２は、ガイド面２２ａを有する。ガイド面２２ａは、ガイド壁部２２の一対の板面のうち、インサート径方向の内側を向く一方の板面に配置される。ガイド面２２ａは、ガイド壁部２２の一方の板面のうち、少なくとも上端部に配置される。

ガイド面２２ａは、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する。すなわち、ガイド面２２ａは、インサート中心軸Ｃに対して傾斜する傾斜面状である。図６に示すように、インサート中心軸Ｃに沿う縦断面視で、ガイド面２２ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角は、位置合わせ面１５ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ４と、略同じである（図９参照）。本実施形態では、位置合わせ面１５ａとガイド面２２ａとが、互いに隙間をあけて対向する。

図１３に示すように、ガイド面２２ａは、略四角形状である。ガイド面２２ａの上下方向の寸法は、工具軸方向に沿って一定である。ガイド面２２ａの工具軸方向の寸法は、上側へ向かうに従い大きくなる。本実施形態では、ガイド面２２ａのうちインサート中心軸Ｃの工具先端側に位置する前側部分２２ａａの工具軸方向の寸法が、ガイド面２２ａのうちインサート中心軸Ｃの工具後端側に位置する後側部分２２ａｂの工具軸方向の寸法よりも、大きい。また、ガイド面２２ａのうち前側部分２２ａａの表面積が、ガイド面２２ａのうち後側部分２２ａｂの表面積よりも、大きい。

図１１～図１３に示すように、頭部拘束壁部２３は、インサート軸方向において、筒部２１の上側に配置される。頭部拘束壁部２３は、筒部２１およびガイド壁部２２よりも工具後端側に位置する。頭部拘束壁部２３は、工具先端側を向く壁部である。頭部拘束壁部２３は、頭部拘束面２３ａを有する。つまりホルダ２は、頭部拘束面２３ａを備える。

頭部拘束面２３ａは、筒部２１よりもインサート軸方向の上側に配置され、工具先端側を向く。頭部拘束面２３ａは、ガイド壁部２２よりも上側に位置する。頭部拘束面２３ａは、頭部拘束壁部２３のうち、少なくとも上端部に配置される。頭部拘束面２３ａは、インサート径方向の内側を向き、インサート周方向に延びる凹曲面状である。頭部拘束面２３ａのインサート周方向の寸法は、頭部拘束面２３ａのインサート軸方向の寸法よりも大きい。

頭部拘束面２３ａは、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する。頭部拘束面２３ａは、インサート中心軸Ｃを中心とするテーパ状である。図５に示すように、インサート中心軸Ｃに沿う縦断面視で、頭部拘束面２３ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角は、頭部１２の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ１と、略同じである（図９参照）。

図５に示すように、頭部拘束面２３ａは、切削インサート１の頭部１２の外周面の少なくとも一部と接触する。本実施形態では頭部拘束面２３ａが、頭部１２の外周面のうち工具後端側を向く部分と接触する。頭部拘束面２３ａは、頭部１２の外周面のうち、インサート軸方向の上端部と下端部との間に位置する中間部分と接触する。頭部１２の外周面と頭部拘束面２３ａとが接触することにより、切削インサート１の頭部１２は、ホルダ２によって工具後端側から支持される。

図１１～図１４に示すように、前壁部２４は、インサート軸方向において、筒部２１、ガイド壁部２２および頭部拘束壁部２３の上側に配置される。前壁部２４は、筒部２１、ガイド壁部２２および頭部拘束壁部２３よりも工具後端側に位置する。前壁部２４は、工具先端側を向く壁部である。前壁部２４は、インサート軸方向の上側へ向かうに従い工具後端側に位置する。すなわち、前壁部２４は、インサート中心軸Ｃに対して傾斜する傾斜面状である。本実施形態では、前壁部２４のうち工具後端部以外の部分の工具幅方向の寸法が、前壁部２４のうち工具後端部の工具幅方向の寸法よりも小さい。

〔本実施形態による作用効果〕
以上説明した本実施形態の切削インサート１、ホルダ２および刃先交換式切削工具１０では、切削インサート１をホルダ２に取り付ける際、軸穴部２１ｂに軸部１３を嵌合させることで、切削インサート１がホルダ２に保持される。またこの際、切削インサート１の複数のインデックス部１５のうち、所定のインデックス部１５の平面状の位置合わせ面１５ａが、ホルダ２の平面状のガイド面２２ａによってガイドされることにより、切削インサート１がインサート周方向に精度よく位置合わせされてインデックスされる。本実施形態において、上記所定のインデックス部１５は、工具幅方向の両側、つまり左側および右側を向く一対のインデックス部１５である。

本実施形態によれば、切削インサート１をホルダ２に固定するためのねじ部材等は不要であり、部品点数が低減されて、製造コストを削減できる。また、切削インサート１をインデックスするための位置合わせ面１５ａおよびガイド面２２ａが簡素な構造を有しており、切削インサート１およびホルダ２の製作が容易であり、かつ、インデックス時の位置合わせの精度および作業性が向上する。

また、切削インサート１のインデックス部１５が、頭部１２および段差部１４の各外周面からインサート径方向の内側に窪んでいる。このため位置合わせ面１５ａは、頭部１２および段差部１４の各外周面よりもインサート径方向の内側に位置する。位置合わせ面１５ａと対向するホルダ２のガイド面２２ａについても、インサート中心軸Ｃに近づけて配置することができる。これにより本実施形態のように、ホルダ２のうちガイド面２２ａが位置するガイド壁部２２を、切削インサート１の頭部１２の外周面よりもインサート径方向の内側に配置することが可能になる。本実施形態によれば、切削インサート１が配置される工具先端部の工具幅寸法を小さく抑えてコンパクト化を図ることができ、これにより、種々の切削条件に対応可能である。

また本実施形態では、位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法が、位置合わせ面１５ａのインサート軸方向の寸法よりも大きい。
この場合、位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法が大きく確保されるため、切削インサート１のインデックスがより容易となる。また、位置合わせ面１５ａのインサート軸方向の寸法が小さく抑えられるため、インデックス部１５を設けたことによる切削インサート１の体積減少量を小さく抑えて、インサート強度を確保できる。

また本実施形態では、位置合わせ面１５ａの最大周長部１５ａａのインサート軸方向の位置が、頭部１２と段差部１４との境界部分１６のインサート軸方向の位置と同じである。
この場合、位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法を大きく確保しやすい。これにより、インデックス容易性が向上する。

また本実施形態では、位置合わせ面１５ａが、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に位置する。
この場合、位置合わせ面１５ａが、インサート軸方向の上側へ向かうに従いインサート径方向の外側に向けて延びる傾斜面状であり、インサート中心軸Ｃに対して傾斜している。このため、インデックス部１５を設けたことによる頭部１２側での体積減少量を小さく抑えることができ、切刃１１が配置される頭部１２において、インサート強度を安定して確保できる。

また本実施形態では、インサート径方向から見た側面視で、上側面１５ｂのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ５が、位置合わせ面１５ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ４よりも大きい。
この場合、インデックス部１５が、インサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ５が大きい上側面１５ｂを有するため、インデックス部１５を設けたことによる頭部１２側での体積減少量を、さらに小さく抑えることができる。

また本実施形態では、インサート径方向から見た側面視で、軸部１３の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ２が、位置合わせ面１５ａのインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ４よりも小さい。
この場合、製造時において、切削インサート１の軸部１３を成形する加工、および、この軸部１３と嵌合するホルダ２の軸穴部２１ｂを成形する加工が容易である。

また本実施形態では、インサート径方向から見た側面視で、頭部１２の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ１と、軸部１３の外周面のインサート中心軸Ｃに対する傾斜角θ２との差が、５°以内である。
本実施形態のように、切削インサート１の軸部１３を軸穴部２１ｂで保持するとともに、頭部１２を頭部拘束面２３ａで支持する場合において、上記構成のように、軸部１３の傾斜角θ２と頭部１２の傾斜角θ１とが互いに近似した値であると、製造時に焼結等により切削インサート１が等方拡縮しても、切削インサート１のホルダ２への固定状態に影響が生じにくい。すなわち、切削インサート１がホルダ２に安定して保持される。

また本実施形態では、位置合わせ面１５ａの上端部が、インサート軸方向において、頭部１２と段差部１４との境界部分１６よりも上側に位置し、かつ、境界部分１６と切刃１１との中間点１７よりも下側に位置する。
この場合、切刃１１の強度を安定して高めつつ、位置合わせ面１５ａのインサート周方向の寸法を大きく確保しやすくして、インデックスの作業性を向上できる。

また本実施形態では、複数のインデックス部１５が、インサート中心軸Ｃを中心として互いに１８０°回転対称位置に配置される一対のインデックス部１５を含む。
この場合、インサート径方向において互いに反対側を向く一対のインデックス部１５の各位置合わせ面１５ａが、ホルダ２の一対のガイド面２２ａによりそれぞれガイドされることで、インデックス時の位置合わせの精度および作業性がより向上する。

また本実施形態では、ガイド壁部２２が、筒部２１の上端部のうち工具先端側の端部以外の部分から上側に突出する。
この場合、筒部２１のうち工具先端側の端部の直上に位置する切刃１１の使用部分（正面切刃部）と、筒部２１と、の間にガイド壁部２２が配置されないため、ガイド壁部２２が加工の邪魔になりにくい。また、切削インサート１の下側から逃げ面１２ｃ上を通して、切刃１１の使用部分にクーラントを効率よく供給できる。

また本実施形態では、ホルダ２が、切削インサート１の頭部１２の外周面と接触する頭部拘束面２３ａを備える。
この場合、切削インサート１は、軸部１３が軸穴部２１ｂに嵌合され、かつ頭部１２が頭部拘束面２３ａに支持されて、ホルダ２に保持される。このため、ホルダ２に対する切削インサート１の取り付け姿勢がより安定する。

また本実施形態では、切削インサート１の位置合わせ面１５ａと、ホルダ２のガイド面２２ａとが、互いに隙間をあけて対向する。
この場合、インデックス時に、位置合わせ面１５ａがガイド面２２ａによって安定してガイドされつつ、軸部１３と軸穴部２１ｂとが安定して嵌合させられる。このため、ホルダ２に対する切削インサート１の取り付け姿勢つまり固定状態が、より安定する。

〔本発明に含まれるその他の構成〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

前述の実施形態では、インデックス部１５の上側面１５ｂが平面状である例を挙げたが、これに限らない。上側面１５ｂは、例えば、インサート径方向の外側に膨出する凸曲面状や、インサート径方向の内側に窪む凹曲面状等であってもよい。

前述の実施形態では、インデックス部１５が、インサート周方向に並んで４つ設けられる例を挙げたが、これに限らない。インデックス部１５は、インサート周方向に並んで３つ以下や５つ以上設けられてもよい。

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明の切削インサート、ホルダおよび刃先交換式切削工具によれば、簡素かつコンパクトな構成であり、部品点数が低減され、切削インサートのインデックス時の位置合わせの精度および作業性が向上する。したがって、産業上の利用可能性を有する。

１…切削インサート
２…ホルダ
１０…刃先交換式切削工具
１１…切刃
１２…頭部
１３…軸部
１４…段差部
１５…インデックス部
１５ａ…位置合わせ面
１５ａａ…最大周長部
１５ｂ…上側面
１６…境界部分
１７…中間点
２１…筒部
２１ｂ…軸穴部
２２…ガイド壁部
２２ａ…ガイド面
２３ａ…頭部拘束面
Ｃ…インサート中心軸
θ１，θ２，θ３，θ４，θ５…傾斜角

Claims (14)

1. インサート中心軸を中心とする多段円柱状の切削インサートであって、
   前記インサート中心軸を中心とする円形状の切刃を有する頭部と、
   前記インサート中心軸に沿うインサート軸方向において前記頭部の下側に配置され、前記頭部よりも外径寸法が小さい軸部と、
   前記頭部と前記軸部とを繋ぐ段差部と、
   前記段差部の一部および前記頭部の一部にわたって配置され、前記段差部および前記頭部の各外周面から前記インサート中心軸と直交するインサート径方向の内側に窪むインデックス部と、を備え、
   前記インデックス部は、前記インサート中心軸回りのインサート周方向に並んで複数設けられ、
   各前記インデックス部は、前記インサート径方向の外側を向く平面状の位置合わせ面を有する、
   切削インサート。
2. 前記位置合わせ面の前記インサート周方向の寸法は、前記位置合わせ面の前記インサート軸方向の寸法よりも大きい、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記位置合わせ面は、前記インサート周方向の寸法が最も大きくなる最大周長部を有し、
   前記最大周長部の前記インサート軸方向の位置は、前記頭部と前記段差部との境界部分の前記インサート軸方向の位置と、同じである、
   請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記位置合わせ面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い前記インサート径方向の外側に位置する、
   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. 前記インデックス部は、前記位置合わせ面の前記インサート軸方向の上側に配置される上側面を有し、
   前記上側面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い前記インサート径方向の外側に位置し、
   前記インサート径方向から見た側面視で、前記上側面の前記インサート中心軸に対する傾斜角は、前記位置合わせ面の前記インサート中心軸に対する傾斜角よりも大きい、
   請求項４に記載の切削インサート。
6. 前記軸部の外周面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状であり、
   前記インサート径方向から見た側面視で、前記軸部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角は、前記位置合わせ面の前記インサート中心軸に対する傾斜角よりも小さい、
   請求項４または５に記載の切削インサート。
7. 前記頭部の外周面は、前記インサート軸方向の上側へ向かうに従い拡径するテーパ状であり、
   前記インサート径方向から見た側面視で、前記頭部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角と、前記軸部の外周面の前記インサート中心軸に対する傾斜角との差が、５°以内である、
   請求項６に記載の切削インサート。
8. 前記位置合わせ面の上端部は、前記インサート軸方向において、前記頭部と前記段差部との境界部分よりも上側に位置し、かつ、前記境界部分と前記切刃との中間点よりも下側に位置する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の切削インサート。
9. 複数の前記インデックス部は、前記インサート中心軸を中心として互いに１８０°回転対称位置に配置される一対の前記インデックス部を含む、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の切削インサート。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の切削インサートが、着脱可能に装着されるホルダであって、
    前記インサート軸方向に延びる筒部と、
    前記筒部の前記インサート軸方向の上側に配置されるガイド壁部と、を備え、
    前記筒部は、前記軸部を嵌合により保持する軸穴部を有し、
    前記ガイド壁部は、前記インサート径方向の内側を向き、前記位置合わせ面と対向する平面状のガイド面を有する、
    ホルダ。
11. 前記筒部は、前記ホルダの工具先端側の端部に配置され、
    前記ガイド壁部は、前記筒部の上端部のうち前記工具先端側の端部以外の部分から上側に突出する、
    請求項１０に記載のホルダ。
12. 前記筒部よりも前記インサート軸方向の上側に配置され、前記頭部の外周面の少なくとも一部と接触する頭部拘束面を備える、
    請求項１０または１１に記載のホルダ。
13. 請求項１から９のいずれか１項に記載の切削インサートと、
    前記切削インサートが着脱可能に装着されるホルダと、を備え、
    前記ホルダは、
    前記軸部を嵌合により保持する軸穴部と、
    前記インサート径方向の内側を向き、前記位置合わせ面と対向する平面状のガイド面と、を有する、
    刃先交換式切削工具。
14. 前記位置合わせ面と前記ガイド面とは、互いに隙間をあけて対向する、
    請求項１３に記載の刃先交換式切削工具。

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