JP4677747B2

JP4677747B2 - インサートおよびスローアウェイ式切削工具

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Publication number: JP4677747B2
Application number: JP2004259472A
Authority: JP
Inventors: 秀彦長屋; 弘章林崎; 幸一池永
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2024-09-07
Also published as: JP2006075913A

Description

本発明は、スローアウェイ式切削工具（以下、切削工具と称する。）に着脱可能に取り付けられるインサート、および該インサートを取り付けた切削工具に関するものである。

この種のインサート（スローアウェイチップ）および切削工具として、本発明の発明者らは特許文献１において、多角形平板状をなすスローアウェイチップ本体の上記多角形をなす面がすくい面とされ、このすくい面の角部に形成されたコーナ刃の一端部に連なるすくい面の辺稜部には主切刃が、コーナ刃の他端部に連なる辺稜部には、このコーナ刃の他端部における接線に対してすくい面の内側に凹む凹部がそれぞれ形成されたスローアウェイチップ、およびかかるスローアウェイチップを軸線回りに回転される切削工具本体の先端部外周に、上記すくい面を工具本体の回転方向に向けて、上記コーナ刃を工具本体先端部外周側に突出させるとともに、上記主切刃をコーナ刃の一端部から工具本体内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように工具本体先端側に突出させ、さらにこのコーナ刃の他端部における上記接線を上記軸線方向後端側に向かうに従い工具本体内周側に傾斜するように配設させて着脱可能に取り付けた切削工具を提案している。
特開２００３−２７５９１９号公報

ところで、このようなインサートでは、上述のように切削工具の工具本体に取り付けられて加工を行う際に、上記コーナ刃の部分が、回転する工具本体の先端部外周に突出させられているために最も周速が速く、しかも加工物への離接を繰り返すために食い付き時の衝撃が断続的に作用することとなって、場合によっては欠損等の損傷がコーナ刃周辺に生じるおそれがある。特に、近年この種のインサートおよび切削工具は、加工時の送り量を比較的大きく設定する高送り加工に用いられることが多く、このような高送り加工では１刃当たりの切削量も大きくなるため、コーナ刃への負担も増大する傾向になる。

また、上記特許文献１記載の切削工具では、工具本体の外周側に位置することとなる上記コーナ刃の他端部に連なる辺稜部に上述のような凹部が形成されており、これにより、この辺稜部と加工面との間に切屑が噛み込まれて仕上げ面精度を損なったりインサートに欠損が生じたりするのを防ぐことができ、さらには、上記主切刃には負のラジアルレーキ角が与えられているため、この主切刃により生成された切屑を工具本体の回転によってその外周側に押し出して排出することが可能となるが、上述のような高送り加工においては切屑も多量に生成されるため、その円滑な排出と処理とが一層求められることになる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、特にこのような高送り加工に用いてインサート本体の損傷等を防ぐことができ、さらには多量に生成される切屑もより円滑に排出処理することが可能なインサートおよび切削工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のインサートは、多角形平板状をなすインサート本体の上記多角形をなす上面の角部にすくい面が形成され、上記上面の辺稜のうち、このすくい面が形成された上記角部の先端にはコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃の一端に連なる上記すくい面の一方の辺稜部には切刃が形成されており、上記すくい面は、上記一方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部と、該コーナ刃の他端に連なるこのすくい面の他方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部とを結ぶ直線に対し、この直線から垂直に上記コーナ刃側に向かうに従い漸次下降する傾斜面とされているとともに、上記上面において上記直線よりも内側の部分は上記インサート本体の厚さ方向に垂直な平坦面とされていることを特徴とするものである。

また、本発明の切削工具は、軸線回りに回転される切削工具本体の先端部外周に、ポジティブインサートとされたこのようなインサートが、上記インサート本体の上面を上記切削工具本体の回転方向に向けるとともに、この上面の角部先端の上記コーナ刃を上記切削工具本体の先端部の外周側に突出させて着脱可能に取り付けられ、このコーナ刃の一端に連なる上記切刃が、該コーナ刃の一端から上記切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように該切削工具本体の先端側に突出させられる一方、このコーナ刃の他端に連なる上記他方の辺稜部が上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切削工具本体の内周側に傾斜するように配設され、上記直線は、上記回転方向側から見て上記切刃が形成された上記一方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部から上記他方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部に向けて上記切削工具本体の先端内周側から後端外周側に延びるように配設されることを特徴とする。

このように構成されたインサートにおいては、インサート本体の上面角部に形成されたすくい面が、この角部先端のコーナ刃に連なる一対の辺稜部のそれぞれコーナ刃とは反対側となる端部同士を結ぶ直線から垂直にコーナ刃側に向けて下降する傾斜面とされており、すなわちこの直線から上面の角部を下面側に折り曲げたような形状とされているので、切刃の刃先角はコーナ刃側に向かうに従い漸次大きくなり、このコーナ刃の突端で最大となる。従って、コーナ刃に高い切刃強度を確保することができて、高送り加工において大きな負荷が作用してもインサート本体に欠損等の損傷が生じるのを防ぐことができ、安定した加工を図ることが可能となる。

そして、さらにこのようなインサートを取り付けた上記切削工具においては、すくい面が折れ曲がる上記直線が工具本体の回転方向側から見て上記切刃の端部から上記他方の辺稜部の端部に向けて工具本体の先端内周側から後端外周側に延びるように配設されるので、切刃によって生成された切屑はこの直線が延びる方向に沿って工具本体の後端外周側に案内され、円滑に排出されることとなる。このため、多量の切屑が生成される高送り加工においても確実にその処理を図ることが可能となり、上述のようにインサート本体の損傷防止が図られることとも相俟って、一層安定かつ円滑な加工を促すことができる。さらにまた、上記インサートでは、上面の上記直線よりも内側はインサート本体の厚さ方向に垂直な平坦面となっており、切刃によって生成された切屑は、上述のように上記直線に沿って案内されるように工具本体の後端外周側に流れ出て、この直線を越えたところで上面およびすくい面から離間させられることとなるので、切屑離れがよく、従って切削抵抗等の低減を図るとともにより素早い切屑排出を可能として、さらに円滑な切屑処理を促すことが可能となる。

ここで、上記すくい面は、例えば上記直線に垂直な断面が凸曲線をなすような凸曲面状であってもよく、この場合にはコーナ刃の刃先角をさらに大きくしてその強度を一層向上させることができるが、その反面この場合には切屑がこの凸曲面の凸となる部分に沿って流れ出るために切屑の案内性が損なわれてしまうおそれがあるので、このすくい面は平面状とされるのが望ましい。また、上述のように下降傾斜する上記すくい面は、その上記直線に垂直な断面における傾斜角が３°〜１５°の範囲とされるのが望ましく、これよりも傾斜角が小さいとコーナ刃の強度や切屑の案内性を向上させることができなくなるおそれがある一方、上記範囲より傾斜角が大きすぎても、コーナ刃の突端部分でのインサート本体の肉厚が小さくなって却って損傷を招きやすくなったり、また切削工具に取り付けた状態で切刃のラジアルレーキ角が負角側に大きくなりすぎて切削抵抗の増大を招いたりするおそれが生じる。

一方、上記切刃は、上記すくい面に対向する方向から見て例えば凸円弧等の凸曲線状とされていてもよいが、該切刃を、上記コーナ刃の一端とこのコーナ刃とは反対側の上記端部とを結ぶ１の直線状、または互いに鈍角に交差する複数の直線からなる折れ線状に形成することにより、上述のように切刃が凸曲線状とされている場合などに比べて切刃の全長を短くすることができ、切削抵抗の増大や変動を防ぐことができるとともに、特に切刃を複数の直線によって折れ線状とした場合には切屑の分断効果も期待することができて、より一層の安定した切屑処理を促すことが可能となる。

また、例えばこうして切刃を折れ線状に形成した場合などにおいては、該切刃に、上記コーナ刃の一端に連なる主切刃と、この主切刃に連なって該切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部に達し、該主切刃との交点におけるこの主切刃の延長線に対して上記上面の内側に後退する副切刃を備えることにより、切削工具においてこの副切刃が工具本体の軸線に直交する平面に沿って延びるようにインサートを取り付けることで、より平滑な平面部を形成することができる。さらに、上記すくい面に、上記コーナ刃および上記切刃に沿った部分にのみ、これらコーナ刃および切刃との間に間隔をあけて凹溝状のチップブレーカを形成すれば、すくい面の傾斜によるコーナ刃や切刃の強度向上効果は維持しながらも、切れ味の鈍化による切削抵抗の増大などを抑えることが可能となる。

図１ないし図９は本発明のインサートの一実施形態を示すものであり、図１０ないし図１４はこの実施形態のインサートを取り付けた本発明の切削工具の一実施形態を示すものである。本実施形態のインサートは、そのインサート本体１が超硬合金等の硬質材料により形成されて外形が概略正三角形（より厳密には偏六角形）の平板状をなし、すなわちこの概略正三角形をなす上下面２，３と、その周りに配置される３つの側面４とから構成されている。

また、インサート本体１には、上下面２，３の中央に開口して該インサート本体１をその厚さ方向（図２において図面に直交する方向。図３においては左右方向、図４〜図９においては上下方向。以下、インサート厚さ方向と称する。）に貫通する断面円形の取付孔５が形成されており、インサート本体１はこの取付孔５の中心線Ｃに関して１２０°ずつの回転対称形となるように略形成されている。なお、上記上下面２，３のうち下面３は、上面２に対して一回り小さな略相似形をなすように形成されていて、上記厚さ方向に垂直な平坦面とされており、上記周面４は上面２から下面３側に向かうに従い全体的にインサート本体１の内側に向かうように傾斜させられている。

上述のように概略正三角形をなす上面２の３つの角部にはそれぞれすくい面６が形成されており、上面２の辺稜のうち、このすくい面６が形成された上記角部の先端にはコーナ刃７が形成されるとともに、このコーナ刃７の一端（図２において中心線Ｃを中心とした時計回り方向側の端部）７Ａに連なるすくい面６の一方の辺稜部６Ａには切刃８が形成されている。従って、上記側面４のうちこれらコーナ刃７および切刃８に連なる部分は逃げ面４Ａとされ、本実施形態のインサートは、この逃げ面４Ａが形成された側面４が上述のように下面３側に向かうに従いインサート本体１の内側に向かうように傾斜させられることにより、コーナ刃７および切刃８に逃げ角が付されたポジティブインサートとされるとともに、中心線Ｃに関して１２０°ずつの回転対称に配置される３組のコーナ刃７および切刃８により、１つのインサート本体１で３回の使い回しが可能とされている。

ここで、上記コーナ刃７は、中心線Ｃに沿って上面２側から見た平面視に略凸円弧をなす凸曲線状に形成されている。また、同平面視において切刃８は、図２に示すように互いに鈍角に交差する複数（本実施形態では３つ）の直線からなる折れ線状に形成されている。そして、このうちコーナ刃７の一端７Ａに連なる第１の直線状部９Ａとその次の第２の直線状部９Ｂとによって主切刃９が形成されるとともに、当該切刃８が形成されたすくい面６の上記一方の辺稜部６Ａのうちコーナ刃７とは反対側の端部Ｐに達する第３の直線状部は副切刃１０とされている。

従って、この副切刃１０は、主切刃９の第２直線状部９Ｂとの交点Ｑにおけるこの主切刃９の延長線に対して上面２の内側に後退するように延びることとなる。なお、この副切刃１０は、上面２がなす上記概略正三角形の３つの辺の略中央に延びるように形成されており、従ってこの副切刃１０の上記交点Ｑとは反対側の端部、すなわちすくい面６の上記一方の辺稜部６Ａのコーナ刃７とは反対側の端部Ｐは、図２に示されるように上記辺の中点よりも該副切刃１０が連なるコーナ刃７とは反対側に位置することとなる。また、この副切刃１０は曲率半径の大きな凸円弧等の凸曲線状とされていてもよい。

一方、この切刃８が形成された上記一方の辺稜部６Ａとは反対側の、コーナ刃７の他端（図２において中心線Ｃを中心とした反時計回り方向側の端部）７Ｂに連なるすくい面６の他方の辺稜部６Ｂには、本実施形態においても上記特許文献１記載のスローアウェイチップと同様に凹部１１が形成されている。この凹部１１は、上記他方の辺稜部６Ｂに連なるインサート本体１の周面４がすくい面６から下面３に亙って凹所１２によって切り欠かれることにより、上記他端７Ｂにおけるコーナ刃７の接線に対してすくい面６の内側に凹むように形成されたものであり、このコーナ刃７の他端７Ｂから直接、あるいは他端７Ｂとの間に僅かに間隔をあけて隣接した位置から、上記他方の辺稜部６Ｂの中央を越えた位置にまで形成されている。なお、この凹部１１は、本実施形態では上記平面視において上記接線に平行に延びる底部１１Ａと、この底部１１Ａの両端から凹曲線状をなして上記他方の辺稜部６Ｂ側に延びる端部１１Ｂとにより構成されているが、底部１１Ａも含めて凹部１１全体を凹曲線状に形成してもよい。

また、この凹部１１以外の上記他方の辺稜部６Ｂは、コーナ刃７の他端７Ｂにおける上記接線に沿って延びるように形成されており、このコーナ刃７とは反対側の当該他方の辺稜部６Ｂの端部Ｒは、本実施形態では当該コーナ刃７が形成された角部に上面２の周回り方向に隣接する他の角部におけるすくい面６の一方の辺稜部６Ａの上記端部Ｐと一致させられている。ここで、このようにコーナ刃７とは反対側の端部Ｐ，Ｒが一致させられた上記隣接する角部同士の一方の辺稜部６Ａと他方の辺稜部６Ｂとは、この端部Ｐ，Ｒにおいて鈍角に交差するようになされており、すなわち端部Ｐ側に副切刃１０が形成された本実施形態ではこの副切刃１０が他方の辺稜部６Ｂに鈍角に交差させられている。従って、この副切刃１０を含めた一方の辺稜部６Ａの切刃８を１つの辺とすると、インサート本体１は、より厳密には上述のように上面２が偏六角形をなす平板状を呈することとなる。

そして、この上面２の各角部に形成された上記すくい面６は、それぞれその一方の辺稜部６Ａのコーナ刃７とは反対側の上記端部Ｐと、他方の辺稜部６Ｂのやはりコーナ刃７とは反対側の上記端部Ｒとを結ぶ直線Ｌに対し、この直線Ｌから垂直に上記コーナ刃７側に向かうに従いインサート厚さ方向に下面３に向けて漸次下降する傾斜面とされている。すなわち、このすくい面６は、上面２の角部を、上記直線Ｌを山線として下面３側に折り曲げたような形状とされている。ここで、こうして上記直線Ｌから垂直に下降する傾斜面とされたすくい面６は、本実施形態では平面状に形成されており、従ってその傾斜角は直線Ｌの全長に亙って該直線Ｌからコーナ刃７側に向け一定とされ、本実施形態では直線Ｌに垂直な断面において図５に示すようにインサート厚さ方向に垂直な平面Ｓに対する傾斜角θが３°〜１５°の範囲となるようにされている。

このように直線Ｌから折り曲げられるように傾斜させられることにより、すくい面６は、上面２側から見た上記平面視に、コーナ刃７を挟む上記一方の辺稜部６Ａおよび他方の辺稜部６Ｂと直線Ｌとによって囲まれた概略三角形状を呈することとなり、このうち一方の辺稜部６Ａに形成された切刃８と直線Ｌとは上記端部Ｐにおいて鋭角に交差することとなる。なお、本実施形態では、上述のようにすくい面６の一方の辺稜部６Ａのコーナ刃７とは反対側の端部Ｐが、上面２がなす概略正三角形の各辺の中点よりも上記コーナ刃７とは反対側に位置するようにされているため、この切刃８（本実施形態では副切刃１０）と直線Ｌとの交差角は６０°以下とされる。

また、上面２において各角部に形成されたすくい面２の直線Ｌよりも内側の部分は上記インサート厚さ方向に垂直な平坦面１３とされており、従ってこの平坦面１３は各すくい面６とは直線Ｌを介して鈍角に交差することとなる。従って、インサート本体１の中心線Ｃに沿った断面における上面２（すくい面６）の傾斜は、上記端部Ｐを通る断面において上面２に平坦面１３が形成されるため図６に示すように最も緩やか（０°）となり、この端部Ｐから切刃８の副切刃１０、主切刃９、そしてコーナ刃７に向けて図７ないし図９に示すように漸次傾斜が急になってゆく。

なお、本実施形態では上記取付孔５の上面２側の開口部が直線Ｌの中央部を越えてすくい面６側にはみ出すように形成されており、従ってこの取付孔５がはみ出した部分ではすくい面６が直線Ｌから平面視に円弧状に切り欠かれることとなり、さらにこの円弧状に切り欠かれた部分の取付孔５開口部とすくい面６との稜線Ｍは、その両端から上記コーナ刃７側に突き出すこととなる中央部に向けて該すくい面６に沿って漸次下降傾斜するように形成される。また、図中に符号１４で示すのは、上述のように１つのインサート本体１で３回の使い回しが可能とされた３組のコーナ刃７および切刃８のいずれを使用したかを識別するための指標である。

このように構成されたインサートが取り付けられる本実施形態の切削工具は、その工具本体２１が軸線Ｏを中心とした外形略円柱状に形成されていて、この工具本体２１の先端部外周に上記インサートが着脱可能に取り付けられるとともに、該工具本体２１の後端部が工作機械の主軸に取り付けられて、上記軸線Ｏ回りに図中に符号Ｔで示す回転方向に回転させられつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、加工物（切削対象）に平面部や立壁部のような加工面を形成してゆく。ここで、本実施形態では、その工具本体２１の先端部外周に、図１２に示すように軸線Ｏ方向先端視においてこの工具本体２１先端部外周をＬ字状に切り欠くように複数（本実施形態では４つ。ただし他の図では１つのみ示されて他は省略されている。）のチップポケット２２が周方向に略等間隔に形成されていて、各チップポケット２２の切削工具回転方向Ｔ側を向く壁面２２Ａの先端側には取付座２３が形成されていて、上記実施形態のインサートはこの取付座２３にそれぞれ取り付けられる。

この取付座２３は、工具本体２１の先端および外周に開口する凹所として形成されていて、上記壁面２２Ａから回転方向Ｔの後方に一段凹むように形成された底面２３Ａと、この底面２３Ａから上記壁面２２Ａに立ち上がる壁面２３Ｂ，２３Ｃおよび凸部２３Ｄとから構成されている。このうち底面２３Ａは、工具本体２１の後端側に向かうに従い回転方向Ｔの後方側に向けて傾斜する平面状とされており、その中央部には該底面２３Ａに垂直にネジ孔２３Ｅが形成されている。また、壁面２３Ｂは取付座２３の内周側に位置して工具本体２１の先端面から略外周側を向きつつ後端外周側に延びるように、壁面２３Ｃは取付座２３の後端外周側に位置して工具本体２１の外周面から後端内周側に延びるようにそれぞれ形成され、その少なくとも上記壁面２２Ａ側の部分は、インサート本体１の下面３に対する側面４の傾斜とほぼ等しい角度で傾斜する平面状とされている。さらに、凸部２３Ｄは取付座２３の後端内周側に位置して工具本体２１の先端外周側に凸となるようにこれらの壁面２３Ｂ，２３Ｃ間に形成されている。

このような取付座２３に、上記インサートは、そのインサート本体１の１の側面４を工具本体２１の先端側に向けるとともに上面２を回転方向Ｔに向けて下面３を上記底面２３Ａに密着させることにより、この１の側面４に逃げ面４Ａを有する切刃８を工具本体２１の先端側に突出させるとともに該切刃８が連なるコーナ刃７を工具本体２１の先端部外周に突出させ、さらにこのコーナ刃７の他端７Ｂに連なる上記他方の辺稜部６Ｂの凹部１１を工具本体２１の外周側に向けるようにして着座させられる。従って、切刃８には、図１３に示すように正のアキシャルレーキ角αと、図１２に示すように負のラジアルレーキ角βとが与えられる。

なお、このときこの工具本体２１の先端部外周に突出させられたコーナ刃７とは反対側のインサート本体１の他の側面４においては、逃げ面４Ａが取付座２３の上記壁面２３Ｂに当接させられる。また、凹所１２には上記凸部２３Ｄが係合し、また工具本体１の外周側を向く残りの側面４においては逃げ面４Ａが壁面２３Ｃに当接させられ、こうして取付座２３に着座させられた状態で、上記取付孔５にクランプネジ２４を挿通して上記ネジ孔２３Ｅにねじ込むことにより、インサート本体１は工具本体２１に着脱可能に取り付けられる。なお、取付座２３の上記壁面２３Ｂ，２３Ｃおよび凸部２３Ｄ以外の壁面とインサート本体１の側面４との間には、互いの干渉を防ぐための逃げ部が適宜形成されている。また、この取付状態においてクランプネジ２４の頭部は上面２の上記平坦面１３よりも突出することはなく、望ましくは取付孔５の開口部とすくい面６との稜線Ｍの上記中央部よりもインサート厚さ方向に下面３側に埋没させられる。

さらに、本実施形態ではこのクランプネジ２４の他に、インサート本体１の取付剛性をより確実に確保するためのクランプ機構２５が工具本体２１に備えられている。このクランプ機構２５は、インサート本体１の上面２をクランプ駒２６によって押圧することによって上記取付剛性の向上を図るものであって、すなわち図１４に示すように取付座２３よりも後端側のチップポケット２２の上記壁面２２Ａにクランプネジ孔２５Ａとこれよりも小径の孔２５Ｂとが形成され、このうちクランプネジ孔２５Ａには上記クランプ駒２６の中央部に挿通されるクランプネジ２７が取り付けられるとともに、孔２０Ｂにはコイルスプリング２８が収容された上でクランプ駒２６の後端側のピン部２６Ａが挿入される構成とされている。

そして、クランプ駒２６の先端２６Ｂは、インサート本体１の上面２のうち工具本体１後端側に位置することとなるすくい面６上にまで延出させられており、クランプネジ２７をクランプネジ孔２５Ａにねじ込んで締め付けることにより、クランプ駒２６の上記先端２６Ｂがインサート本体１の上記すくい面６を取付座２３の底面２３Ａ側に押圧し、インサート本体１が工具本体２１に強固に固定される。また、その一方で、クランプネジ２７を緩めたときには、上記コイルスプリング２８によってクランプ駒２６が押し上げられてインサート本体１の押圧が速やかに解かれるようになされている。

このように工具本体２１に取り付けられた上記実施形態のインサートにおいては、そのインサート本体１の先端部外周側に突出させられた上記コーナ刃７が工具本体２１の軸線Ｏから最も離れた位置となり、従って切削加工時に工具本体２１が上記回転方向Ｔに回転する際には軸線Ｏ回りの周速が最も速くなって、加工物への断続的な食い付き時の衝撃も大きくなる。また、特に工具本体２１の送り量の大きい高送り加工では１刃当たりの切削量も大きくなるために、このコーナ刃７への負担も大きくなるが、これに対して上記構成のインサートでは、該コーナ刃７が形成されるすくい面６が、その一対の辺稜部６Ａ，６Ｂのそれぞれコーナ刃７とは反対側の端部Ｐ，Ｒを結ぶ直線Ｌに垂直な方向に、該直線Ｌからコーナ刃７側に向かうに従って漸次下面４側に下降する傾斜面とされているので、コーナ刃７の刃先角、すなわち該コーナ刃７を介して交差するすくい面６と逃げ面４Ａとの交差角を大きくすることができ、これによってコーナ刃７の刃先強度を確保して上述のような大きな負荷に対しても欠損等の損傷が生じるのを防ぐことができる。

さらに、こうしてインサート本体１の多角形（本実施形態では概略正三角形）をなす上面２の角部に形成されたすくい面６の辺稜部６Ａ，６Ｂの端部Ｐ，Ｒを結ぶ直線Ｌに対して、当該すくい面６がこの直線Ｌから上記角部に位置するコーナ刃７側に向けて下降傾斜していることにより、このインサートを、上記コーナ刃７が工具本体１の先端外周側に突出させるとともに一方の辺稜部６Ａに形成された切刃８が工具本体２１先端側に向けて取り付けた上記構成の切削工具では、上記直線Ｌが工具本体２１の先端内周側から後端外周側に向けて延びるように配置され、切刃８によって生成された切屑はこの直線Ｌが延びる方向に沿って後端側に流れるに従い外周側に案内されることとなる。

しかも、こうしてすくい面６が下降傾斜することにより、切刃８のアキシャルレーキ角αは図１３に示すように正角でも比較的小さくされる一方、ラジアルレーキ角βは図１２に示すように負角に大きくされるので、切屑をその生成時から一層後端外周側に導きやすくなる。従って、上記インサートおよび該インサートを取り付けた切削工具においては、特に高送り加工において大量に生成される切屑に対しても円滑な排出、処理を図って滞留した切屑による噛み込み等を防ぐことができ、上述のようにインサート本体１の損傷が防止されることとも相俟って、安定した高効率の加工を行うことが可能となる。ただし、本実施形態では上述のようにインサートの切刃８に正のアキシャルレーキ角αが与えられるようにされているが、このアキシャルレーキ角αは０°あるいは負角であってもよい。

また、本実施形態の切削工具では、工具本体２１の後端側に位置するすくい面６を、取付座２３よりも後端側に設けられたクランプ機構２５の上記クランプ駒２６が押圧して一層強固な固定が図られるようになされているが、このすくい面６は工具本体２１後端側に向かうに従い下降するように傾斜させられることとなるので、切削時にインサート本体１に工具本体２１の後端側に向けて切削力が作用すると、このインサート本体１はクランプ駒２６と取付座２３の底面２３Ａとの間に食い込むように押し込まれることとなる。従って、本実施形態によれば、切削時にはさらに強固にインサート本体１を保持することが可能となるので、一層安定した加工が可能となるといった利点を得ることもできる。

さらに、本実施形態のインサートでは、工具本体２１の外周側に向けられることとなる上記すくい面６の他方の辺稜部６Ｂに凹部１１が形成されており、加工物に垂直壁面を形成するような場合でもこの壁面とインサート本体１の上記他方の辺稜部６Ｂとの間に大きなクリアランスを確保することができるので、切屑の噛み込み等を一層確実に防止して良好な垂直壁面を得ることができる。加えて、本実施形態では、上面２の周方向に隣接する角部に形成されたすくい面６同士で、一方のすくい面６の一方の辺稜部６Ａの端部Ｐと他方のすくい面６の他方の辺稜部６Ｂの端部Ｒとが一致させられており、従って工具本体２１の先端側に向けられる切刃８の内周側には、図１０に示すように隣接するすくい面６の他方の辺稜部６Ｂの凹部１１が位置することとなるので、該切刃８によって平面を形成する際に生成された切屑がこの内周側に隣接する他方の辺稜部６Ｂに噛み込まれて加工面を傷つけるようなことも防止することができ、一層高品位の切削を促すことが可能となる。

さらにまた、本実施形態のインサートでは、上面２の上記直線Ｌよりも内側はインサート厚さ方向に垂直な平坦面１３となっており、切刃８によって生成された切屑は、上述のように直線Ｌに沿って案内されるように工具本体２１の後端外周側に流れ出て、この直線Ｌを越えたところで上面２およびすくい面６から離間させられることとなるので、切屑離れがよく、従って切削抵抗等の低減を図るとともにより素早い切屑排出を可能として、さらに円滑な切屑処理を促すことが可能となる。また、本実施形態では上記直線Ｌと切刃８（本実施形態では副切刃１０）との交差角が鋭角、特に６０°以下とされていて、直線Ｌと切刃８との間隔を小さくすることができるので、より速やかな切屑離れを図ることができる。しかも、本実施形態では取付孔５の開口部が直線Ｌを越えてすくい面６にはみ出しており、このはみ出した稜線Ｍではさらに直線Ｌよりも低い位置で切屑がすくい面６から離間するので、さらに良好な切屑離れを図ることができる。

ところで、本実施形態ではこのようにすくい面６を直線Ｌからコーナ刃７側に向けて下降傾斜するように形成しているが、この傾斜角θが小さすぎると上述のコーナ刃７の刃先角の確保や切屑の案内性が損なわれるおそれがある。その一方で、この傾斜角θが大きすぎるとコーナ刃７の周辺におけるインサート本体１の肉厚が小さくなって却って損傷を生じ易くなったり、ラジアルレーキ角βが負角側に大きくなりすぎて切削抵抗が増大しすぎるおそれがあるので、上記傾斜角θは本実施形態のように３°〜１５°とされるのが望ましい。また、このすくい面６は、例えば直線Ｌに直交する断面が凸曲線をなして下降傾斜する凸曲面であってもよいが、この場合にはすくい面６が湾曲する方向に切屑が流れて切屑を確実に工具本体２１の後端外周側に案内することができなくなるおそれが生じ、また上述のような切削時のインサート本体１の食い込みによる安定保持といった効果も低減されてしまうので、このすくい面６の形状についても本実施形態のように平面状とされるのが望ましい。

また、本実施形態では上記切刃８が互いに鈍角に交差する複数の直線状部９Ａ，９Ｂよりなる主切刃９と副切刃１０とによって折れ線状に形成されている。しかるに、この点、例えば切刃８全体や主切刃９を凸円弧等の凸曲線状に形成したりしてもよいが、これに比べて本実施形態では切刃８の全長を短くすることができて切削抵抗の低減や変動抑制を図ることができるとともに、直線状部９Ａ，９Ｂの交点や主切刃９と副切刃１０との交点Ｑで切屑の分断を図ることもできるので、一層安定した切屑処理を図ることが可能となる。さらに、本実施形態では上述のように切刃８のコーナ刃７から最も離れた側（一方の辺稜部の端部Ｐ側）に副切刃１０が形成されており、切削工具の工具本体２１に取り付けた状態で、この副切刃１０が軸線Ｏに垂直な平面に沿うように配置することによって、この副切刃１０により加工面の底面（平面）をより平滑に仕上げることができる。

ただし、本実施形態のインサートにおいてはこのように切刃８が主切刃９と副切刃１０とによって構成されて、さらに主切刃９も複数の直線状部９Ａ，９Ｂによって構成されているが、例えば図１５に示す変形例のように主切刃９が１の直線状部のみによって形成されていてもよく、また図１６に示す変形例のように副切刃１０も形成されずに切刃８全体が１の直線状部によって構成されていてもよい。なお、これらの図に示す変形例を始め、以下の図に示す変形例でも、上記実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。さらに、切刃８やコーナ刃７については図１７に示すようにその刃先にホーニング３１を形成するようにしてもよく、この場合のホーニング３１は、図１８に示すようにこれらコーナ刃７や切刃８の刃先を凸曲面とした丸ホーニングでもよく、また図１９に示すようにすくい面６と逃げ面４Ａとに交差する平面とした角度ホーニングでもよく、さらには図２０に示すようにこの角度ホーニングの平面とすくい面６および逃げ面４Ａとの交差稜線部を凸曲面とした複合ホーニングでもよい。

一方、上記実施形態のインサートでは、すくい面６の全体を上述のように平面状としているが、このすくい面６がコーナ刃７側に向けて下降傾斜していることにより、図１３に示したように切刃８のアキシャルレーキ角αは正角であっても比較的小さくなり、あるいは上述のように０°もしくは負角となる場合もあり、これによって切削抵抗の増大を招くおそれがある。そこで、このような切削抵抗の増大を抑えるには、図２１ないし図２３に示す変形例のように、上記すくい面６に、上記コーナ刃７および切刃８に沿った部分にのみ、これらコーナ刃７および切刃８との間に間隔をあけて凹溝状のチップブレーカ３２を形成すればよい。

すなわち、この変形例において上記チップブレーカ３２は、図２１および図２２に示すようにコーナ刃７および切刃８から一定の間隔をおいてすくい面６の内側に形成され、図２３に示すようにこれらコーナ刃７および切刃８から離間するに従いインサート厚さ方向に漸次下面３側に向かうように一定の角度で傾斜する壁面３２Ａと、この壁面３２Ａに連なってインサート厚さ方向に垂直とされた底面３２Ｂと、この底面３２Ｂのさらにコーナ刃７および切刃８から離間した側に連なって、このコーナ刃７および切刃８から離間した側のすくい面６に連なるように隆起する壁面３２Ｃとによって構成されている。ただし、これに代えて、図２４に示す変形例のようにチップブレーカ３２全体を、コーナ刃７や切刃８に直交する断面が凹円弧等の凹曲線をなしてすくい面６から凹む凹曲面状に形成してもよい。また、上記凹部１１も含めたコーナ刃７の他端７Ｂから端部Ｒにかけての上記他方の辺稜部６Ｂの内側においては、このような凹溝状のチップブレーカ３２は形成されず、傾斜平面とされたすくい面６がそのまま延びている。

従って、これらのような変形例のインサートでは、切屑がすくい面６から凹溝状のチップブレーカ３２に入り込んだところですくい面６への切屑の押し付けが緩和されるので、切削抵抗の低減を図ることができる。また、これらの変形例では、上述のように下降傾斜する壁面３２Ａや凹曲面状のチップブレーカのコーナ刃７や切刃８側の部分で切屑が滑らかに溝底側に案内されるので、切屑が直接的に上記底面３２Ｂ等の溝底に衝突する場合のようにチップブレーカ３２内で切屑詰まりを生じるおそれもない。さらに、こうして案内された切屑は、上記隆起する壁面３２Ｃや凹曲面状のチップブレーカ３２のコーナ刃７や切刃８とは反対側の曲面に沿って流れるうちにカールされて分断されるので、一層の切屑処理性の向上を図ることもできる。そして、これらの変形例では、このチップブレーカ３２がコーナ刃７や切刃８と間隔をあけて、しかも切屑が流れるこのコーナ刃７および切刃８の内側にのみ、すくい面６上に形成されているので、すくい面６を下降傾斜させることによるコーナ刃７や切刃８そのものの強度向上が損なわれることはなく、また必要以上にインサート本体１が切り欠かれるのも防ぐことができて、インサートに損傷が生じるのは確実に防止することができる。

なお、これらの実施形態および変形例のインサートでは、インサート本体１が上述のように概略正三角形の平板状をなし、その上面２の３つの角部にそれぞれ下降傾斜するすくい面６が形成されるとともに、該上面の３つの辺においては隣接するすくい面６同士の一方の辺稜部６Ａの端部Ｐと他方の辺稜部６Ｂの端部Ｒとが一致させられているが、例えば概略平行四辺形等の平板状にインサート本体を形成して、その概略平行四辺形状のすくい面の鋭角をなす角部に下降傾斜するすくい面を形成したり、方形平板状や５角形以上の多角形平板状のインサート本体の上面の１または複数、あるいは全部の角部にこのようなすくい面を形成したりしてもよい。さらに、本実施形態のように上面２が三角形状をなす場合も含めて、多角形の上面の１の辺に隣接するすくい面６の一方の辺稜部６Ａと他方の辺稜部６Ｂとがあったとしても、その端部Ｐ，Ｒは必ずしも一致させられる必要はなく、当該辺上において互いに間隔をあけて配置されていてもよい。

本発明のインサートの一実施形態を示す斜視図である。図１に示す実施形態を中心線Ｃに沿って上面２側から見た平面図である。図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。図２における矢線Ｙ方向（直線Ｌに平行な方向）視の側面図である。図２におけるＺＺ断面図である。図１に示す実施形態において中心線Ｃに沿って端部Ｐを通る拡大断面図である。図１に示す実施形態において中心線Ｃに沿って副切刃１０に交差する拡大断面図である。図１に示す実施形態において中心線Ｃに沿って主切刃９に交差する拡大断面図である。図１に示す実施形態において中心線Ｃに沿ってコーナ刃７に交差する拡大断面図である。図１に示す実施形態のインサートを取り付けた本発明のスローアウェイ式切削工具の一実施形態を示す斜視図である。図１０に示す実施形態においてインサート本体１の上面２を回転方向Ｔ側から見た一部破断側面図である。図１０に示す実施形態の底面図である。図１１、図１２における矢線Ｘ方向視の部分側面図である。図１２におけるＺＺ部分断面図である。図１に示す実施形態の切刃８の変形例を示す平面図である。図１に示す実施形態の切刃８の他の変形例を示す平面図である。図１に示す実施形態のコーナ刃７および切刃８の刃先にホーニング３１を設けた変形例の平面図である。図１７に示す変形例においてホーニング３１が丸ホーニングである場合の拡大断面図である。図１７に示す変形例においてホーニング３１が角度ホーニングである場合の拡大断面図である。図１７に示す変形例においてホーニング３１が複合ホーニングである場合の拡大断面図である。図１に示す実施形態のチップブレーカ３２を設けた変形例を示す斜視図である。図２０に示す変形例の平面図である。図２２におけるＺＺ断面図である。図１に示す実施形態のチップブレーカ３２を設けた他の変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１インサート本体
２インサート本体１の上面
４Ａ逃げ面
５取付孔
６すくい面
６Ａすくい面６の一方の辺稜部
６Ｂすくい面６の他方の辺稜部
７コーナ刃
７Ａコーナ刃７の一端
７Ｂコーナ刃７の他端
８切刃
９主切刃
９Ａ，９Ｂ主切刃９の直線状部
１０副切刃
１１凹部
２１工具本体
２３取付座
２４クランプネジ
２５クランプ機構
２６クランプ駒
Ｃインサート本体１の取付孔５の中心線
Ｐ一方の辺稜部９Ａのコーナ刃７とは反対側の端部
Ｒ他方の辺稜部９Ｂのコーナ刃７とは反対側の端部
Ｌ端部Ｐ，Ｒを結ぶ直線
Ｏ工具本体２１の回転軸線
Ｔ工具本体２１の回転方向
θ すくい面６の傾斜角

Claims

多角形平板状をなすインサート本体の上記多角形をなす上面の角部にすくい面が形成され、上記上面の辺稜のうち、このすくい面が形成された上記角部の先端にはコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃の一端に連なる上記すくい面の一方の辺稜部には切刃が形成されており、上記すくい面は、上記一方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部と、該コーナ刃の他端に連なるこのすくい面の他方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部とを結ぶ直線に対し、この直線から垂直に上記コーナ刃側に向かうに従い漸次下降する傾斜面とされているとともに、上記上面において上記直線よりも内側の部分は上記インサート本体の厚さ方向に垂直な平坦面とされていることを特徴とするインサート。
上記すくい面は平面状とされていることを特徴とする請求項１に記載のインサート。
上記すくい面は、上記直線に垂直な断面における傾斜角が３°〜１５°の範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート。
上記切刃は、上記コーナ刃の一端とこのコーナ刃とは反対側の上記端部とを結ぶ１の直線状、または互いに鈍角に交差する複数の直線からなる折れ線状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインサート。
上記切刃は、上記コーナ刃の一端に連なる主切刃と、この主切刃に連なって該切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部に達し、該主切刃との交点におけるこの主切刃の延長線に対して上記上面の内側に後退する副切刃を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインサート。
上記すくい面には、上記コーナ刃および上記切刃に沿った部分にのみ、これらコーナ刃および切刃との間に間隔をあけて凹溝状のチップブレーカが形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインサート。
軸線回りに回転される切削工具本体の先端部外周に、ポジティブインサートとされた請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のインサートが、上記インサート本体の上面を上記切削工具本体の回転方向に向けるとともに、この上面の角部先端の上記コーナ刃を上記切削工具本体の先端部の外周側に突出させて着脱可能に取り付けられ、このコーナ刃の一端に連なる上記切刃が、該コーナ刃の一端から上記切削工具本体の内周側に向かうに従い先端側に傾斜するように該切削工具本体の先端側に突出させられる一方、このコーナ刃の他端に連なる上記他方の辺稜部が上記軸線方向後端側に向かうに従い上記切削工具本体の内周側に傾斜するように配設され、上記直線は、上記回転方向側から見て上記切刃が形成された上記一方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部から上記他方の辺稜部の上記コーナ刃とは反対側の端部に向けて上記切削工具本体の先端内周側から後端外周側に延びるように配設されることを特徴とするスローアウェイ式切削工具。