JP4824767B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、金属材料等の旋削加工で溝入れに使用される切削インサートに関する。

溝入れ加工用の切削インサートには、生成する切り屑が円滑に排出されることが要求される。この切り屑排出性を向上させるために、従来から前記切削インサートのすくい面の形状について種々検討がなされている（例えば、特許文献１参照）。

図２１は、特許文献１に記載されているような従来の切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略斜視図である。同図に示すように、従来の切削インサート１００は、インサート本体部の上面にすくい面１０１とクランプ面１０２とすくい面１０１からクランプ面１０２に向かって斜面状に形成された立上り部（降段部）１０３とを備えている。また、すくい面１０１上には、前切刃１０４近傍に該前切刃１０４から見て左右一対の第１の突起１０５，１０５が形成され、さらにすくい面１０１の後方に第２の突起１０６が形成されている。

この切削インサート１００を用いて溝入れ加工を行うと、生成した切り屑は、まず、第１の突起１０５，第２の突起１０６であらかじめカールされた後、立上り部１０３でさらに緻密なコイル状になって破断、切断される。そのため、切り屑が切削インサートやホルダに絡むことが抑制され、円滑な切削加工を行うことができる。

ここで、立上り部１０３を構成する傾斜面は、切り屑が立上り部１０３に当たり上方にカールして排出されるように構成されている。これにより、切り屑の効果的な破断、切断が可能になっている。

ところが、近時、被削材として延性に富む材料が増加している。このような被削材に対して切削インサート１００で溝入れ加工すると、切り屑が破断、切断されにくいため、カールした切り屑が排出されずに立上り部１０３上に滞留しやすいという傾向があった。

このため、例えば筒型の被削材の内壁面に溝入れ加工を行う内径加工に切削インサート１００を用いると、すくい面１０１上の空間が閉ざされた状態で加工を行うことになるので、滞留した切り屑が切削インサート１００と被削材との間に詰まり、その結果、加工面を傷つけたり、切削インサート１００を損傷させる場合があった。また、切り屑が立上り部１０３に滞留するのを避けるため、すくい面１０１上で切り屑がカールすることを抑制すると、切り屑が伸びたまま立上り部１０３を擦過して、その結果、切り屑が切削インサート１００やホルダに絡みつき、加工面を傷つけたり、切削インサート１００やホルダを損傷させる場合があった。

一方、特許文献２や特許文献３には、切刃からの距離が異なる３種の突起がすくい面に配置された切削インサートが開示されている。具体的には、特許文献２の切削インサートには、前記３種の突起が、その頂部が側面視において一直線上に並ぶよう設けられている。特許文献３の切削インサートには、前記３種の突起が、その頂部が側面視において切刃からの距離が２番目に大きい突起の頂部が最も高くなるよう設けられている。

しかしながら、上記のような延性に富む被削材に対して特許文献２の切削インサートで溝入れ加工すると、切り屑が一直線上に並ぶ突起の頂部をすべって通過してしまい、カールされずに立上り部に乗り上げてしまう。また、上記のような延性に富む被削材に対して特許文献３の切削インサートで溝入れ加工すると、切り屑が切刃からの距離が３番目に大きい突起に接触せずに立上り部に乗り上げてしまう。
このため、特許文献２および３に開示された切削インサートでは、立上り部に乗り上げた切り屑が、切削インサートやホルダに絡みつき、加工面を傷つけたりする場合があった。

実開昭６４−５６９０４号公報 特開２０００−１７６７０８号公報 特開２００６−１５０５８４号公報

本発明の課題は、優れた切り屑排出性を有する切削インサートを提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の切削インサートは、上面に形成されたすくい面領域と、正面に形成された逃げ面と、前記すくい面領域と前記逃げ面との交差部に形成された切刃と、を備えたものであって、前記すくい面領域上に、切刃からの距離が異なる少なくとも３種の突起を有すると共に、前記３種の突起を切刃に近いものから順に第１の突起、第２の突起、第３の突起としたとき、側面視で前記第１の突起の頂部と前記第３の突起の頂部とを結ぶ仮想直線よりも前記第２の突起の頂部が下方側に位置する。

前記第１の突起、第２の突起および第３の突起が側面視で１つの円弧に接するのが好ましい。
本発明の溝入れ加工用工具は、前記切削インサートをホルダに装着してなる。
本発明の被削材の切削方法は、被削材を回転させる工程と、前記被削材に前記溝入れ加工用工具を近接させる工程と、前記被削材に前記溝入れ加工用工具の前記切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、前記被削材から前記溝入れ加工用工具を離間させる工程と、を備えている。

なお、本発明における前記「すくい面領域」とは、インサート上面において実質的にすくい面として機能する面領域、すなわち、切り屑が擦過する面領域のことを意味している。
前記第１〜第３の突起の「頂部」とは、切削インサートをホルダに装着した際のホルダ載置面を基準面とし、該基準面に対して垂直な方向における突起の寸法が最大となる位置を意味している。
切刃から突起までの「距離」とは、上面視での切刃に略垂直な方向における切刃から前記突起の頂部までの距離（±０．１ｍｍの誤差を含む）のことを意味している。
前記「円弧」とは、すくい面領域の上方に中心を有する仮想円の円周の一部分を意味している。

本発明の切削インサートによれば、前記すくい面領域上に有する前記第１の突起、第２の突起および第３の突起が側面視で前記第１の突起の頂部と前記第３の突起の頂部とを結ぶ仮想直線よりも前記第２の突起の頂部が下方側に位置する。これにより、延性に富む材料を加工する場合であっても、各突起の相互作用により、生成した切り屑を安定してカールさせ、スムーズに排出することができるという効果を有する。

本発明の溝入れ加工用工具によれば、前記切削インサートをホルダに装着するので、切り屑がホルダに絡みつくのを抑制することができ、長期にわたり安定して溝入れ加工を行うことができる。
本発明の被削材の切削方法によれば、生成する切り屑を安定してカールさせ、スムーズに排出して、良好な仕上げ面を得ることができる。

本発明の一実施形態にかかる切削インサートを示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ線の破断面を示す図である。 図１のＢ−Ｂ線の破断面を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態にかかる切削インサートのすくい面付近を側面視した状態を示す概略説明図である。 本発明の一実施形態にかかる溝入れ加工用工具を示す斜視図である。 図６に示す溝入れ加工用工具の先端部付近を示す拡大斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる切り屑の排出過程を示す概略説明図である。 本発明の一実施形態にかかる切り屑の排出過程を示す概略説明図である。 排出された切り屑の一例を示す概略説明図である。 本発明の他の実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。 （ａ）は、図１１のＣ−Ｃ線の破断面を示す図であり、（ｂ）は、図１１のＤ−Ｄ線の破断面を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。 図１３のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。 図１５のＦ−Ｆ線断面図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。 図１７のＧ−Ｇ線断面図である。 実施例２における評価方法を示す概略説明図である。 （ａ），（ｂ）は、実施例２における評価結果を示す概略断面図である。 従来の切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略斜視図である。

以下、本発明の切削インサートの一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる切削インサートを示す平面図である。図２は、本実施形態にかかる切削インサートの一端部付近を示す部分拡大概略斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線の破断面を示す図である。図４は、図１のＢ−Ｂ線の破断面を示す図である。図５（ａ），（ｂ）は、本実施形態にかかる切削インサートのすくい面付近を側面視した状態を示す概略説明図である。

図１〜図５に示すように、本実施形態にかかる切削インサート（以下、単に「インサート」と略す。）１は、インサート本体部の両端部において、上面にすくい面領域２とクランプ面領域３とを備え、先端正面に先端逃げ面５、両側面に横逃げ面６，６、すくい面領域２と先端逃げ面５との交差部に形成された前切刃７、すくい面領域２と横逃げ面６との交差部に形成された横切刃８を備えている。そして、上面視において前切刃７から順にすくい面領域２およびクランプ面領域３が配置されている。

前記インサート本体部は、例えば超硬合金、サーメット、セラミックス等の焼結体に硬質膜を被覆したものからなる。前記硬質膜は、インサート１の耐摩耗性、耐欠損性等を改善するためのものであり、その組成としては、例えば炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン等のチタン系化合物や、アルミナ等が挙げられる。また、硬質膜は、少なくとも１層であればよく、複数層で構成されていてもよい。なお、前記インサート本体部としては、このような硬質膜を被覆したものに限定されるものではなく、硬質膜を被覆しない超硬合金、サーメット、セラミックス等の焼結体からなるものを用いてもよい。

クランプ面領域３は、後述するホルダ５２にクランプされる領域であり、その中央部には、貫通穴５０が形成されている。この貫通穴５０は、インサート１をホルダ５２に固定するためのものである。インサート１は、該貫通穴５０の中心軸に対して１８０度回転対称な形状であり、これにより使用している一方の切刃が摩耗した際には、インサート１を１８０度回転させ、使用していない他方の切刃を用いることができるので使い勝手がよい。

すくい面領域２は、すくい面２ａと、このすくい面２ａから前切刃７から遠ざかるにつれて上方に向かって傾斜して形成された立上り部２ｂとを有している。具体的には、すくい面２ａは、前切刃７に対して下向きに傾斜しており、クランプ面領域３は、前切刃７よりも厚み方向において高い位置にある。そして、このすくい面２ａからクランプ面領域３に向かって斜面状に立上り部（降段部）２ｂが形成されている。すなわち、前切刃７からクランプ面領域３に向かうにつれて一旦低くなった後に隆起するようにすくい面２ａ，立上り部２ｂが形成されている（図３，図４参照）。これにより、生成する切り屑をすくい面２ａ上でカールさせた後、立上り部２ｂでコイル状にして排出することができる。

上記のようにして形成された立上り部２ｂの傾斜面は、切り屑が立上り部２ｂに当たり上方にカールして排出されるように構成されており、これによりカールした切り屑を効率よくコイル状にすることができる。また、本実施形態では、立上り部２ｂの傾斜面がクランプ面領域３と接続されてなる。

ここで、本実施形態では、上記のようなすくい面領域２上に前切刃７からの距離が異なる３種の突起１０，１１，１２を有する。これら３種の突起１０〜１２を前切刃７に近いものから順に第１の突起１０、第２の突起１１および第３の突起１２としたとき、図５（ａ）に示すように、側面視で第１の突起１０の頂部ｔ１と第３の突起部１２の頂部ｔ３とを結ぶ仮想直線Ｓよりも第２の突起１１の頂部ｔ２が下方側に位置する。そして、図５（ｂ）に示すように、第１〜第３の突起１０〜１２が側面視で１つの円弧Ｃに接する。

このような特定の配置で第１〜第３の突起１０〜１２をすくい面領域２上に有すると、延性に富む材料を加工する場合であっても、第１〜第３の突起１０〜１２の相互作用により、生成した切り屑を後述する排出過程でスムーズに安定してカールさせ、破断、切断して排出することができる。さらに、側面視で仮想直線Ｓに対する第２の突起１１の頂部ｔ２の位置や、第１〜第３の突起１０〜１２が接する円弧Ｃの大きさや、第１〜第３の突起１０〜１２の前後位置を調整すること等により、切り屑の曲率や大きさを任意に制御することができるので、加工材料の性質や加工条件等に応じた最適の加工が可能になる。
本実施形態の円弧Ｃは、すくい面領域２の上方に中心Ｃ１を有する仮想円の円周の一部分である。この円弧Ｃの曲率半径（Ｒ）等は、本発明の実施を妨げない限り任意である。

ここで、上述した第１〜第３の突起１０〜１２の前切刃７からの距離とは、各々、前切刃７に対して略垂直な方向における、前切刃７から第１〜第３の突起１０〜１２までの距離のことである。具体的には、上面視において、前切刃７に対して略垂直な方向における、前切刃７から第１〜第３の突起１０〜１２の頂部ｔ１〜ｔ３までの距離（±０．１ｍｍの誤差を含む）として算出することができる。

また、本実施形態では、前切刃７と第１の突起（前切刃７に最も近い突起）１０との間に位置するすくい面領域２は、平坦な部分として平坦面４を有している。そして、第１の突起１０と円弧Ｃとの接触点をａとしたとき、該ａが、上面視で前切刃７に略垂直な方向におけるすくい面領域２の寸法のうち前切刃７から１／３の範囲内にある（図３，図５参照）。これにより、切り屑にいわゆる加工硬化を大きく生じさせることができる。すなわち、突起に接触した切り屑は、その断面が平坦な形態から絞りこんだ形に変形し、この変形量に比して切り屑の硬さが増す、いわゆる加工硬化が生じる。前記したように平坦面４，接触点ａを特定の配置で設けると、切り屑が平坦面４に押し付けられて効果的に圧縮される。この圧縮された切り屑は、切り屑の断面が平坦な形から絞りこんだ形（切り屑の幅方向寸法がより小さくなる形）になるよう、第１の突起１０によってさらに変形されやすくなる。そのため、切り屑の加工硬化を大きく生じさせることができるので、切り屑が適度な長さで破断、切断され易くなる。その結果、生成する切り屑を後述する図１０に示すような少ない巻き数のコイル状の切り屑６０にして排出することができるので、より優れた切り屑排出性を示すことができる。

特に、平坦面４を前切刃７から０．１ｍｍ以上の長さを有するよう、第１の突起１０を、該第１の突起１０の高さが０．１ｍｍ以上となるよう各々形成するのが好ましい。これにより、上記効果を好適に奏することができる。また、前記平坦面４の長さは、前記第１の突起１０の高さと略同一となるよう形成することが、上記効果を高める点でより好ましい。なお、すくい面領域２中に占める平坦面４の面積の割合等は、特に限定されるものではなく、溝入れ加工条件等に応じて任意に選定すればよい。

また、第２の突起１１と円弧Ｃとの接触点をｂ、第３の突起１２と円弧Ｃとの接触点をｃとし、前記ａｂ間の円弧長をＬ１、前記ｂｃ間の円弧長をＬ２としたとき、前記Ｌ１およびＬ２がＬ１≦Ｌ２の関係を満たすように構成されている（図５参照）。すなわち、円弧長Ｌ１とＬ２とが前記特定の関係を満足する場合とは、第２の突起１１を、第１の突起１０と第３の突起１２との中間位置か、第１の突起１０に近づけるように配置する場合である。このように第１〜第３の突起１０〜１２を配置すると、各突起の相互作用が高まり、切り屑を安定して好適にカールさせ、破断、切断して排出することができる。

接触点ａと接触点ｃとの間の円弧Ｃの中心角は４５度〜１５０度が好ましい。切り屑のカール径が安定する等の点で、前記中心角は６０度〜１２０度がより好ましい。

ここで、第１の突起１０は、正面視で、具体的には、前切刃７から見て（図１，図２に矢印９で示す）すくい面領域２上の左右に形成された一対の突起１０，１０からなる。第２の突起１１は、正面視ですくい面領域２上の左右に形成された一対の突起１１，１１からなる。これにより、切り屑が突起に接触しやすくなるので、切り屑の変形量がより大きく、加工硬化を一層大きく生じさせることができる。その結果、前記した効果を好適に奏することができ、効率よく切り屑排出性を向上させることができる。さらに、すくい面２ａ上での切り屑のカール性を向上させることができると共に、切り屑に加工硬化をより大きく生じさせることができるので、切り屑をより少ない巻き数のコイル状にして排出することができる。

一対の第１の突起１０，１０および一対の第２の突起１１，１１は、各々、平面視で略楕円形状、すなわち略半楕円体状に形成されている。第３の突起１２も略半楕円体状に形成されている。これにより、切り屑と突起との接触を安定させ、点接触にすることができる。したがって、切り屑の突起上における移動がスムーズになり、切り屑の排出方向が安定するので、切り屑排出性をより向上することができる。

上面視において、一対の第１の突起１０，１０の長軸のなす角度αが、一対の第２の突起１１，１１の長軸のなす角度βよりも小さくなるよう形成されている（図１参照）。これにより、第１の突起１０の軸線と第２の突起１１の軸線とがずれて突起と切り屑との接触範囲が広域となるため、第１の突起１０によって断面が平坦な形態から絞りこんだ形に変形された切り屑を、安定して第２の突起１１へ滑らせ、切り屑の曲率をコントロールすることができる。その結果、切り屑をより少ない巻き数のコイル状にして排出することができる。

第１，第２の突起１０，１１は連続して（すなわち重なるようにして）形成されている（図１，図２参照）。これにより、生成する切り屑の第１，第２の突起１０，１１間における移動がスムーズになるので、切り屑をスムーズに立上り部２ｂに送ることができる。なお、第１，第２の突起１０，１１は、それぞれ独立するように配置してもよい。

一方、第３の突起１２は、立上り部２ｂに形成されている。これにより、すくい面２ａ上でカールされた切り屑は、立上り部２ｂで第３の突起１２に接触するので、切り屑が立上り部２ｂに接触する面積を、突起を形成しない場合に比べて減少させることができる。すなわち、立上り部２ｂにおける切り屑の摩擦抵抗を減少することができる。したがって、延性に富む材料を加工した場合であっても、カールした切り屑を立上り部２ｂに滞留させることなくスムーズに立上り部２ｂを擦過させて排出することができる。

第３の突起１２は、立上り部２ｂの略中央位置に形成された１つの突起からなる。これにより、すくい面２ａ上でカールされた切り屑の排出方向が安定するので、効率よく切り屑排出性を向上させることができる。なお、突起１２を設ける位置は、これに限定されるものではなく、立上り部２ｂの左右または上下のいずれか一方側に偏在させた位置であってもよい。

前記した第１〜第３の突起１０〜１２をまとめると、以下の通りである。すなわち、立上り部２ｂに形成されている第３の突起１２が、立上り部２ｂの略中央位置に形成された１つの突起からなる。すくい面２ａ上に形成されている第１，第２の突起１０，１１が、正面視でそれぞれ左右一対の第１の突起１０，１０と、第２の１１，１１とからなる。これにより生成する切り屑は、まず、すくい面２ａ上で一対の第１の突起１０，１０によって効果的に変形される。そして、一対の第１の突起１０，１０と第３の突起１２か、または一対の第２の突起１１，１１と第３の突起１２の３点で切り屑を支持するので、切り屑の排出方向が安定すると共に、切り屑を安定してカールさせることができる。さらに、このような特定の配置をなすよう長手方向に３つの突起を設けると、切刃の刃幅が大きく切り屑の変形による抵抗が大きくなることでカール作用を受けにくい切り屑を、第３の突起１２で好適にカールさせることができる。その結果、優れた切り屑排出性を発揮することができる。

上記のような第１〜第３の突起１０〜１２を形成する方法としては、例えば焼結後に切削加工やレーザー加工等で形成する方法や、焼結前の成形工程で一体に形成する方法等が挙げられる。第１〜第３の突起１０〜１２の高さ、幅等については、各突起が側面視で第１の突起１０の頂部ｔ１と第３の突起１２の頂部ｔ３とを結ぶ仮想直線Ｓよりも第２の突起１１の頂部ｔ２が下方側に位置するように構成されている限り任意であり、溝入れ加工条件等に応じて選定すればよい。

上記で説明したインサート１は、内径の溝入れ加工用（内径加工用）、外径の溝入れ加工用（外径加工用）のいずれにも適用することができる。滞留した切り屑がインサートと被削材との間に詰まりやすい内径加工用として前記インサート１を使用するのが、本発明の有用性が向上する上で好ましい。また、被削材としては、延性に富む材料であるのが好ましく、具体例としては、例えばオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４等）、クロムモリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４３５等）等が挙げられ、特に、クロムモリブデン鋼等が好ましい。

次に、インサート１を装着した溝入れ加工用工具の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図６は、本実施形態の溝入れ加工用工具を示す斜視図である。図７は、図６に示す溝入れ加工用工具の先端部付近を示す拡大斜視図である。図６および図７に示すように、本実施形態にかかる溝入れ加工用工具（以下、単に「工具」と略す。）５１は、インサート１をホルダ５２に装着してなる。

具体的には、ホルダ５２は、外部機器に取り付けられる支持部５３と、インサート１がねじ止めによって装着されるインサート装着座部５５が形成された先端部５４とを有している。先端部５４は、インサート１のクランプ面領域３よりも低位に位置する先端部上面５６を有している。これにより、切り屑の排出スペースを確保することができる。

工具５１は、インサート１の貫通穴５０に締付けネジ５７を挿通し、該締付けネジ５７の先端側をホルダ５２のインサート装着座部５５に形成されたネジ穴（図示せず）に螺合して、インサート１の前切刃７，横切刃８が一側方に向かってホルダ５２から突出するように装着してなる。また、工具５１は、被削材と干渉しないように前逃げ角を有している。工具５１が前逃げ角を有する構成としては、例えば前逃げ角を有したインサート１をホルダ５２の載置面に平行となるようホルダ５２に装着する構成や、前逃げ角を有していないインサート１をホルダ５２の載置面に対して傾斜してホルダ５２に装着する構成などが挙げられる。

この工具５１を用いる被削材の切削方法は、以下の工程を備える。すなわち、被削材を回転させる工程と、前記被削材に工具５１を近接させる工程と、前記被削材に工具５１の前切刃７，横切刃８を接触させて前記被削材を切削する工程と、前記被削材から工具５１を離間させる工程とを備える。工具５１を用いてこのような工程で被削材を切削すると、生成する切り屑を安定してカールさせ、スムーズに排出して、良好な仕上げ面を得ることができる。

より具体的には、この工具５１を用いて溝入れ加工を行うと、インサート１を装着しているので、生成する切り屑を下記で説明する排出過程でスムーズに安定してカールさせ、破断、切断して排出することができる。したがって、切り屑がホルダ５２に絡みつくのを抑制することができ、長期にわたり安定して溝入れ加工を行うことができる。特に、工具５１は、切り屑の排出スペースが限定される小内径加工においても好適に用いることができる。したがって、前記被削材を切削する工程において、前記被削材の内径を加工するのが好ましい。

次に、工具５１（すなわちインサート１）を用いて、溝入れ加工を行った際に生じる切り屑の排出過程について図面を参照して詳細に説明する。図８および図９は、切り屑の排出過程を示す概略説明図である。図１０は、排出された切り屑の一例を示す概略説明図である。なお、図８，図９は、図５と同様にインサートのすくい面付近を側面視した状態を示している。

インサート１による溝入れ加工によって生成する切り屑は、まず、図８に示すように、一対の第１の突起１０，１０に接触して絞られ変形し、局部的に圧縮される。ここで、切り屑は破断には至らないものの、加工硬化が大きく生じるので、折り曲げられると共に小さな曲率でカールする（図８中の矢印Ｉおよび図１０中の領域Ｉ参照）。

次に、上記のようにして折り曲げられカールした切り屑は後方に流れ、第１の突起１０を乗り越えて後方の一対の第２の突起１１，１１に接触する（図８中の矢印IIａ参照）。第２の突起１１に接触した切り屑は、カールする起点、すなわち、第２の突起１１との接触点を徐々に切刃から後方に移動させながら、大きな曲率でカールして第２の突起１１の後方に連続して流れる（図８中の矢印IIｂおよび図１０中の領域II参照）。

上記のようにして第２の突起１１を乗り越えた切り屑は、図９に示すように、第２の突起１１の後方に位置する第３の突起１２に接触し始める（図９中の矢印IIIおよび図１０中の領域III参照）。そして、第３の突起１２に接触した直後から、切り屑が第２の突起１１から離間し、第３の突起１２によってカールされると共に、第３の突起１２との接触点が第３の突起１２の上方に向かい移動する。その結果、切り屑はさらに大きな曲率でカールして、後方に向かって滑らかに流れる（図９中の矢印IVおよび図１０中の領域IV参照）。

ここで、切り屑は、第１の突起１０において特に大きな加工硬化作用を受けているため、例えば内径溝加工では、切り屑が加工内壁面に接触するような外部からの力を受けると容易に破断、切断する。また、外径溝加工であっても、切り屑は被削材壁面などに接触するなどして、適度な長さで容易に破断、切断する。その結果、排出された切り屑は、図１０に示すような少ない巻き数のコイル状の切り屑６０になるので、切り屑がインサート１と被削材との間に詰まって加工面を傷つけたり、インサート１、ホルダ５２が損傷するのを抑制することができる。
なお、前記「前方」とは、溝入れ送り方向を意味しており、「後方」とは、その逆方向（溝入れ送り方向と反対方向）、すなわち切り屑の排出方向を意味している。

次に、本発明のインサートにかかる他の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１１は、本実施形態にかかるインサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。図１２（ａ）は、図１１のＣ−Ｃ線の破断面を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１１のＤ−Ｄ線の破断面を示す図である。なお、図１１，図１２においては、前述した図１〜図１０と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図１１に示すように、本実施形態のインサートは、前記した一実施形態と同様に、すくい面領域２上に前切刃７からの距離が異なる３種の突起１５，１６，１７を有する。これら３種の突起１５〜１７を前切刃７に近いものから順に第１の突起１５、第２の突起１６および第３の突起１７としたとき、側面視で第１の突起１５の頂部と第３の突起部１７の頂部とを結ぶ仮想直線よりも第２の突起１６の頂部が下方側に位置する。そして、第１〜第３の突起１５〜１７が側面視で１つの円弧に接する。

第１の突起１５は、正面視で（図１１に矢印９で示す）すくい面領域２上の左右に形成された一対の突起１５ａ，１５ｂからなる。第２の突起１６は、正面視ですくい面領域２上の左右に形成された一対の突起１６ａ，１６ｂからなる。第３の突起１７は、立上り部２ｂの略中央位置に形成された１つの突起からなる。

ここで、本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、一対の第１の突起１５ａ，１５ｂは、前切刃７の一端側７ａの突起１５ａの頂部ｔ_15aが、前切刃７の他端側７ｂの突起１５ｂの頂部ｔ_15bよりも高くなるように形成されている。図１２（ｂ）に示すように、一対の第２の突起１６ａ，１６ｂは、前切刃７の一端側７ａの突起１６ａの頂部ｔ_16aが、前切刃７の他端側７ｂの突起１６ｂの頂部ｔ_16bよりも高くなるように形成されている。

さらに、一対の第１の突起１５ａ，１５ｂの頂部ｔ_15a，ｔ_15b間を結ぶ仮想直線Ｋ１の前切刃７に対する傾斜角度が、一対の第２の突起１６ａ，１６ｂの頂部ｔ_16a，ｔ_16b間を結ぶ仮想直線Ｋ２の前切刃７に対する傾斜角度よりも小さくなるように形成されている。一対の第１の突起１５ａ，１５ｂと、一対の第２の突起１６ａ，１６ｂとを、このような構成にすると、生成する切り屑を少ない巻き数の螺旋状の切り屑にして排出することができ、優れた切り屑排出性を示すことができる。また、生成する切り屑の排出方向を前切刃７の他端側７ｂに向かうようコントロールすることができるため、生成する切り屑をホルダ５２の先端側から支持部５３側に向かう方向へ安定して排出することができる。

すくい面領域２のクランプ面領域３側の端部は、上面視において、前切刃７の一端側７ａから他端側７ｂに向かうにつれて前切刃７から遠ざかるように傾斜して形成されている。これにより、切り屑の排出スペースを確保することができる。また、生成する切り屑の排出方向が一定方向になるので、生成した切り屑を、ホルダ５２の先端側から支持部５３側に向かってスムーズに排出することができる。

すくい面領域２のすくい角は、前切刃７の一端側７ａから他端側７ｂに向かうにつれて増大するように形成されている。これにより、生成する切り屑を確実に少ない巻き数の螺旋状の切り屑にして排出することができる。すなわち、前切刃７の他端側７ｂにおいて、生成される切り屑の厚みがより薄くなるとともに、切り屑の生成速度がより速くなる。そのため、前切刃７の他端側７ｂの切り屑が立上り部２ｂによるカール作用を前切刃７の一端側７ａよりも先に受ける。これにより切り屑は、螺旋状となり、切り屑の排出スペースが広く確保できる前切刃７の他端側７ｂに向かって安定して排出される。その結果、加工溝内に切り屑が詰まって加工壁面を傷つけることを抑制することができる。

なお、インサートをホルダ５２に装着した際において、前切刃７の一端側７ａは、ホルダ５２の先端側に位置し、前切刃７の他端側７ｂは、ホルダ５２の支持部５３側に位置する。その他の構成は、前記した一実施形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、本発明のインサートにかかるさらに他の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１３は、本実施形態にかかるインサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。図１４は、図１３のＥ−Ｅ線断面図である。なお、図１３，図１４においては、前述した図１〜図１２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図１３および図１４に示すように、本実施形態のインサートは、前記した一実施形態と同様に、すくい面領域２上に前切刃７からの距離が異なる３種の突起２０，２１，２２を有する。これら３種の突起２０〜２２を前切刃７に近いものから順に第１の突起２０、第２の突起２１および第３の突起２２としたとき、側面視で第１の突起２０の頂部と第３の突起部２２の頂部とを結ぶ仮想直線よりも第２の突起２１の頂部が下方側に位置する。第１〜第３の突起２０〜２２が側面視で１つの円弧に接する。

そして、前切刃７の近傍に設けた第１の突起２０と、立上り部２ｂに設けた第３の突起２２とを、正面視で（図１３に矢印９で示す）左右一対の略半楕円体状の突起に構成している。さらに、すくい面領域２上の略中央位置に設けた略半球状の第２の突起２１の大きさを、第１，第３の突起２０，２２よりも大きくして、第１，第３の突起２０，２２が第２の突起２１を介して連続して形成された構成にしている。

すくい面領域２上に形成される特定の突起がこのような構成であっても、前記した一実施形態と同様の効果を奏することができる。特に、前切刃７近傍の第１の突起２０を左右一対の突起とすることにより、切り屑に加工硬化を大きく生じさせることができる。立上り部２ｂの第３の突起２２を左右一対の突起とすることにより、すくい面２ａ上でカールされた切り屑が突起２２に接触しやすくなると共に、切り屑の排出方向が安定するので、効率よく切り屑排出性を向上させることができる。さらに、第１，第３の突起２０，２２が第２の突起２１を介して連続して形成されているので、切り屑の突起間における移動がよりスムーズになり、その結果、切り屑排出性に特に優れるという効果を有する。

なお、第１，第３の突起２０，２２の形状は、略半楕円体状に限定されるものではなく、半球状やその他の形状であってもよい。これと同様に、第２の突起２１の形状は、略半球状に限定されるものではなく、略半楕円体状やその他の形状であってもよい。その他の構成は、前記した一実施形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、本発明のインサートにかかるさらに他の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１５〜図１８は、本実施形態にかかるインサートの一端部付近を示す図面である。これらの図面のうち、図１５，図１７は、本実施形態にかかるインサートの一端部付近を示す部分拡大概略平面図である。図１６は、図１５のＦ−Ｆ線断面図である。図１８は、図１７のＧ−Ｇ線断面図である。なお、図１５〜図１８においては、前述した図１〜図１４と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態のインサートは、前切刃７と第３の突起（前記３種の突起のうち前切刃７から最も遠い突起）との間の領域に凹部を形成している。具体的には、すくい面２ａ上に形成される突起が、図１５，図１７に示すように、前切刃７の近傍に形成された正面視で（図１５，図１７に矢印９で示す）左右一対の突起３０，３０，４０，４０と、これらの突起の後方に形成された正面視で左右一対の突起３１，３１，４１，４１とからなる。また、立上り部２ｂの傾斜面上に形成される突起が、上面視において、突起３１，３１間，４１，４１間を結ぶように形成された円弧状の突起３２，４２からなる。

そして、図１５〜図１８に示すように、前切刃７と第３の突起（前切刃７から最も遠い突起）３２，４２との間の領域、すなわち突起３０〜３２，４０〜４２によって囲まれた領域に凹部３３，４３を形成している。これにより、切り屑中央部がすくい面２ａに接触するのを回避することができ、摩擦抵抗を減少させることができると共に、生成する切り屑を安定してカールさせることができる。なお、凹部３３，４３の形状や深さ等については、本発明の実施を妨げない限り任意であり、すくい面領域２の形状や溝入れ加工条件等に応じて選定すればよい。

また、突起３１，３２、突起４０〜４２が連続して形成されているので、前記した一実施形態と同様に、切り屑の突起間における移動がスムーズになり、切り屑排出性にも優れる。その他の構成は、前記した一実施形態と同様であるので、説明を省略する。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

＜インサートの作製＞
上記で説明した図１に示す構成のインサート１を作製した。ちなみに、インサート１のインサート本体部は、超硬合金焼結体の表面に硬質薄膜を被覆した被覆超硬合金からなる。インサート１の各寸法は以下の通りである。なお、突起の高さは、突起の頂部を通り前切刃７に略平行ですくい面に略垂直な断面において、突起のすくい面との境界線から突起の頂部までの厚み方向寸法（ホルダの載置面に対して略垂直な方向における寸法）を測定した。そして、長軸長さおよび短軸長さは、上面視において、各々仮想対称軸線に垂直な最大寸法を測定した。さらに、平坦面４の長さは、前切刃７から第１の突起１０の先端までの平坦な面に沿った寸法を測定した。また、すくい面領域２は、前切刃７からクランプ面領域３の前端部までの上面視における寸法を測定した。

前切刃７の長さ：３．００ｍｍ
第１の突起１０
高さ：０．２１ｍｍ
長軸長さ：０．７２ｍｍ
短軸長さ：０．５３ｍｍ
第２の突起１１
高さ：０．２７ｍｍ
長軸長さ：０．８８ｍｍ
短軸長さ：０．６５ｍｍ
第３の突起１２
高さ：０．２９ｍｍ
長軸長さ：０．７６ｍｍ
短軸長さ：０．５１ｍｍ
円弧Ｃの曲率半径（Ｒ）：１．６ｍｍ
平坦面４の長さ：前切刃７から第１の突起１０までの長さ０．１９ｍｍ
すくい面領域２：前切刃７からクランプ面領域３までの長さ３．０５ｍｍ

＜内径加工の評価＞
上記で作製したインサート１を内径加工用ホルダに装着した。すなわち、インサート１の貫通穴５０に締付けネジを挿通し、該締付けネジの先端側を内径加工用ホルダのインサート装着座部に形成されたネジ穴に螺合して、インサート１の前切刃７，横切刃８が一側方に向かってホルダから突出するように装着した。ついで、このインサート１を用いて内径加工を行い、切り屑の排出性および排出された切り屑の形態を評価した。内径加工の条件および各評価方法を以下に示すと共に、結果を表１に併せて示す。

（内径加工の条件）
被削材 ：ＳＣＭ４３５
切削速度：１００ｍ／分
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：２．０ｍｍ

（切り屑の排出性）
内径加工の状態を目視観察することにより評価した。なお、評価基準は以下のように設定した。
○：切り屑が立上り部２ｂに滞留することなく、排出される。
×：切り屑が立上り部２ｂに滞留してインサート１と被削材との間に詰まり、加工面が傷つくか、またはインサート１自体が損傷する。

（切り屑の形態）
排出された切り屑の形態を目視観察することにより評価した。なお、評価基準は以下のように設定した。
○：図１０に示すような少ない巻き数のコイル状の切り屑６０になる。
×：巻き数の多いコイル状の切り屑になる。

［比較例１］
第１〜第３の突起１０〜１２を形成しない以外は、上記実施例１と同様にしてインサートを作製した。ついで、このインサートについて、上記実施例１と同様にして内径加工を行い、切り屑の排出性および排出された切り屑の形態を評価した。その結果を表１に併せて示す。

表１から明らかなように、実施例１のインサート１は、比較例１のインサートよりも、切り屑排出性に優れているのがわかる。

上記実施例１におけるインサート１を用いて、第１の突起１０が切り屑６０の断面に及ぼす影響について評価した。具体的には、図１９に示すように、生成する切り屑６０の複数の断面を目視観察して評価した。その結果、特定の一点において、特徴的な断面形状を有しており、その他の点における断面は類似した形状を有していることが分かった。

図１９に、前記類似した断面形状を有する点に相当する点をＩａ、前記特定の一点をＩｂとして図示した。その結果を図２０（ａ），（ｂ）に示す。図２０（ａ）は、図１９中のＩａにおける切り屑６０の断面を、図２０（ｂ）は、図１９中のＩｂにおける切り屑６０の断面をそれぞれ示している。また、特徴的な断面形状を有する前記Ｉｂは、切り屑６０の先端部から１ｍｍの位置であった。

図２０（ａ），（ｂ）から明らかなように、切り屑６０の断面は、図２０（ａ）に示す断面から図２０（ｂ）に示す断面へ変形しているのがわかる。この結果から、切り屑６０は、ＩａからＩｂにかけて図１９に示す矢印Ｄの方向に圧縮され、その結果、切り屑６０の硬さが増大しているものと推察される。すなわち、切り屑６０は、ＩａからＩｂにかけて強度の圧縮応力を受け、平坦面４に押し付けられることにより平板化し、このような大きな加工硬化作用を突起１０で受けているため、最終的に図１０に示すような少ない巻き数のコイル状の切り屑６０になるものと推察される。つまり、上記第１〜第３の突起１０〜１２を有し、上記平坦面４を有することで、切り屑を好適に加工硬化させるとともにカールさせてスムーズに排出させることができる。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えば、前記した一実施形態では、立上り部２ｂに１つの突起１２を設けているが、この突起１２の左右に別の突起を設けてもよい。

また、前記した一実施形態では、同心円の円弧に接するように配置された突起が、３種形成された形態を例示したが、これに限定されず、４種、５種、すなわち、３種以上形成されてもよい。このような構成は、切り屑が突起間をスムーズに流れることができるため、特に、ホルダからの突き出し量が大きなインサートなどにおいて好適である。

また、すくい面領域には、同心円の円弧に接するように配置された突起のみが形成された形態を例示したが、これに限定されず、インサートのサイズや勝手の有無などインサート形状に応じて任意に同心円の円弧に接しない突起をさらに配置してもよい。

インサート１の貫通穴５０にネジを挿通させてホルダ５２にネジ止めするクランプ方式に対応した形態を例示したが、これに限定されず、クランプオン方式、レバーロック方式に対応した形態であってもよい。また、貫通穴５０の中心軸に対して１８０度回転対称な形状を例示したが、これに限らず、両面使いのインサートや、１２０度回転対称な形状など、任意の形状に適応することができる。なお、すくい面領域に略平行な線に対して１２０度対称な形状など、ホルダ装着時に上面をクランプ部材などで直接クランプしない場合には、ホルダに当接してクランプされる面（ホルダに拘束される面）を上述のクランプ面領域とすることができる。

前記した一実施形態では、前切刃７からクランプ面領域３に向かうにつれて一旦低くなった後に隆起するようにすくい面２ａ，立上り部２ｂが形成されたものを例示したが、例えばすくい面２ａは、すくい角が正または負を有して形成された面であってもよい。

略半楕円体状の第１〜第３の突起１０〜１２は偏心していてもよく、切り屑と突起との接触を点接触にする上で、例えば平面視で略円形状、すなわち略半球状等であってもよい。また、第１〜第３の突起１０〜１２の形状はこれらに限定されるものではなく、例えば三角錐台形状、四角錐台形状等の多角錐台形状、円錐台形状、楕円錐台形状等であってもよい。突起と切り屑との摩擦抵抗を減少させる上で、これらの頂面は曲面で構成されているのが好ましい。

前記した一実施形態では、上面視において、一対の第１の突起１０，１０の長軸のなす角度αが、一対の第２の突起１１，１１の長軸のなす角度βよりも小さくなるよう形成されているが、第１，第２の突起１０，１１を配置する位置は、これに限定されるものではなく、例えば第２の突起１１の楕円の長軸方向が、第１の突起１０の楕円の長軸方向と平行になる位置等であってもよい。また、一対の第１の突起１０，１０の長軸が互いに平行になる配置や、一対の第２の突起１１，１１の長軸が互いに平行になる配置等であってもよい。

さらに、第１の突起１０は、楕円の長軸が切り屑が流れる方向に向くよう、すなわち楕円の短軸が切り屑の幅方向に向くよう、すくい面２ａに配置された略半楕円体状であるのが特に好ましい。これにより、第１の突起１０によって切り屑が大きく変形され、加工硬化が大きくなる。その結果、より一層、切り屑が破断、切断されやすくなり、切り屑排出性が向上する。

一方、前記した他の実施形態では、一対の第１の突起１５ａ，１５ｂは、突起１５ａの頂部ｔ_15aが突起１５ｂの頂部ｔ_15bよりも高くなるように形成されているが、突起１５ａ，１５ｂは、各頂部の高さが等しくなるように形成されていてもよい。これと同様に、一対の第２の突起１６ａ，１６ｂは、突起１６ａの頂部ｔ_16aが突起１６ｂの頂部ｔ_16bよりも高くなるように形成されているが、突起１６ａ，１６ｂは、各頂部の高さが等しくなるように形成されていてもよい。

各突起頂部の高さの組み合わせとしては、例えば（i）突起１５ａの頂部＞突起１５ｂの頂部、突起１６ａの頂部＝突起１６ｂの頂部、（ii）突起１５ａの頂部＞突起１５ｂの頂部、突起１６ａの頂部＞突起１６ｂの頂部、（iii）突起１５ａの頂部＝突起１５ｂの頂部、突起１６ａの頂部＞突起１６ｂの頂部、（iv）突起１５ａの頂部＝突起１５ｂの頂部、突起１６ａの頂部＝突起１６ｂの頂部等が挙げられる。特に前記（ii）の組み合わせが好ましいが、これに限定されるものではなく、前記（i）〜（iv）の組み合わせから用途に応じて任意に選定すればよい。

なお、本発明は、各実施形態にかかるそれぞれのインサートに限定されるものではなく、例えば一実施形態にかかるインサート（図１〜図５）と、他の実施形態にかかるインサート（図１１，図１２）とを組み合わせた実施形態にかかるインサート等であってもよい。

Claims (20)

1. 上面に形成されたすくい面領域と、正面に形成された逃げ面と、前記すくい面領域と前記逃げ面との交差部に形成された切刃と、を備えた切削インサートであって、
   前記すくい面領域上に、切刃からの距離が異なる少なくとも３種の突起を有すると共に、前記３種の突起を切刃に近いものから順に第１の突起、第２の突起、第３の突起としたとき、側面視で前記第１の突起の頂部と前記第３の突起の頂部とを結ぶ仮想直線よりも前記第２の突起の頂部が下方側に位置する切削インサート。
2. 前記第１の突起、第２の突起および第３の突起が側面視で１つの円弧に接する請求項１記載の切削インサート。
3. 前記切刃と第１の突起との間に位置するすくい面領域は、平坦な部分を有していると共に、
   前記第１の突起と前記円弧との接触点をａとしたとき、該ａが、上面視で切刃に略垂直な方向におけるすくい面領域の寸法のうち切刃から１／３の範囲内にある請求項２記載の切削インサート。
4. 前記第２の突起と円弧との接触点をｂ、第３の突起と円弧との接触点をｃとし、前記ａｂ間の円弧長をＬ１、前記ｂｃ間の円弧長をＬ２としたとき、
   前記Ｌ１およびＬ２がＬ１≦Ｌ２の関係を満足する請求項２または３記載の切削インサート。
5. 前記第１の突起が、正面視ですくい面領域上の左右に形成された一対の突起からなる請求項１〜４のいずれかに記載の切削インサート。
6. 前記第１の突起は、前記切刃の一端側の突起の頂部が前記切刃の他端側の突起の頂部よりも高くなるか、または等しくなるよう形成される請求項５記載の切削インサート。
7. 前記第２の突起が、正面視ですくい面領域上の左右に形成された一対の突起からなる請求項５または６記載の切削インサート。
8. 前記第２の突起は、前記切刃の一端側の突起の頂部が前記切刃の他端側の突起の頂部よりも高くなるか、または等しくなるよう形成される請求項７記載の切削インサート。
9. 前記第１の突起の頂部間を結ぶ仮想直線Ｋ１の前記切刃に対する傾斜角度が、前記第２の突起の頂部間を結ぶ仮想直線Ｋ２の前記切刃に対する傾斜角度よりも小さくなるよう形成されている請求項７または８記載の切削インサート。
10. 前記第１の突起および前記第２の突起は、各々、略半楕円体状をなすと共に、上面視において、前記第１の突起の長軸のなす角度αが前記第２の突起の長軸のなす角度βよりも小さくなるよう形成されている請求項７〜９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 前記上面には、ホルダにクランプされるクランプ面領域がさらに形成されると共に、上面視において、前記切刃から順に、前記すくい面領域および前記クランプ面領域が配置され、
    前記すくい面領域の前記クランプ面領域側の端部は、上面視において、前記切刃の一端側から他端側に向かうにつれて前記切刃から遠ざかるように傾斜して形成されている請求項１〜１０のいずれかに記載の切削インサート。
12. 前記すくい面領域のすくい角は、前記切刃の一端側から他端側に向かうにつれて増大する請求項１〜１１のいずれかに記載の切削インサート。
13. 前記すくい面領域は、すくい面と、このすくい面から前記切刃から遠ざかるにつれて上方に向かって傾斜して形成された立上り部とを有していると共に、少なくとも前記第３の突起が前記立上り部に形成されている請求項１〜１２のいずれかに記載の切削インサート。
14. 前記第３の突起が、前記立上り部の略中央位置に形成された１つの突起からなる請求項１３記載の切削インサート。
15. 前記第３の突起が、正面視ですくい面領域上の左右に形成された一対の突起からなる請求項１３記載の切削インサート。
16. 前記切刃と前記第３の突起との間の領域に凹部が形成された請求項１〜１５のいずれかに記載の切削インサート。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載の切削インサートをホルダに装着してなる溝入れ加工用工具。
18. 前記ホルダは、外部機器に取り付けられる支持部と、前記切削インサートがねじ止めによって装着されるインサート装着座部が形成された先端部と、を有しており、
    前記切削インサートは、前記上面に、ホルダにクランプされるクランプ面領域を有し、上面視において、前記切刃から順に、前記すくい面領域および前記クランプ面領域が配置され、
    前記ホルダの先端部は、前記切削インサートの前記クランプ面領域よりも低位に位置する先端部上面を有している請求項１７記載の溝入れ加工用工具。
19. 被削材を回転させる工程と、
    前記被削材に請求項１７または１８記載の溝入れ加工用工具を近接させる工程と、
    前記被削材に前記溝入れ加工用工具の前記切刃を接触させて前記被削材を切削する工程と、
    前記被削材から前記溝入れ加工用工具を離間させる工程と、を備えている被削材の切削方法。
20. 前記被削材を切削する工程において、前記被削材の内径を加工する請求項１９記載の被削材の切削方法。

Images