JP5004487B2 - 切削インサートおよびそれを装着した切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、金属等の切削加工、特に低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料の仕上げ切削加工に用いる切削インサートに関する。

従来、金属等の切削加工に用いる切削インサートとして、特許文献１に示すような、切削インサート本体中央部のボス面から切削インサートのコーナー部先端に向かって突出した傾斜面の先端に、突起状の段部を形成した構成の切削インサートが知られている。該突起状段部は、コーナ部側に形成された先端に向かってθ_１傾斜した面と、ボス面側に形成された先端に向かってθ_２傾斜した面とで挟まれてなり、これらの傾斜角はθ_１＞θ_２となるよう構成される。このような構成とすることにより、仕上げ切削領域の中の、特に切り込みと送りの小さな切削条件下でも、θ_１傾斜面で切り屑を変形させて、切れ刃より流出する切り屑を適切な大きさにカールさせ、分断せしめることができる。
実開平７−１５２０６号公報

しかしながら、上記構成の切削インサートであっても、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料である場合、切り屑は前記傾斜面ですべってしまい、カールされにくく、生成された切り屑は、前述のような突起状段部では分断されずに突起状段部を乗り越えて伸びやすくなる。その結果、伸びた切り屑が被削材やホルダにからんで、製品の表面を傷つけたり、ホルダや切削インサートが損傷してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、特に切り込みと送りの小さな切削領域での仕上げ切削加工に用いる切削インサートにおいて、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料の場合でも、切り屑を確実にカールさせて、切り屑排出性に優れた切削インサートを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の切削インサートは、略多角形板状で形成された本体部と、該本体部の上面に形成されたすくい面と、前記本体部の下面に形成された着座面と、前記本体部の側面に形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に形成された切れ刃と、前記すくい面上に、前記切れ刃に対応して頂部を有して形成された突起部と、を具備してなる切削インサートにおいて、前記切刃は、曲線状のコーナ切刃部と直線状の直線切刃部とを有し、前記突起部の前記頂部は、前記本体部の中央から前記本体部のコーナ部に向かうにつれて幅が狭くなるように設けられており、前記すくい面のうち、前記突起部の側壁部に切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが最も大きいことを特徴とする。

このような構成により、切削によって生成された切り屑は、被削材が延性に富む場合であっても、前記すくい面において、最も大きな最大高さ粗さを有する前記切り屑すべり部を通過することで、切り屑がカールされる前記突起部に到達するまでに、十分な進行速度に減速させることができる。そのため、前記突起部で、切り屑が前記突起部に乗り上げることなく、切り屑がカール、破断されやすくなる。したがって、切り込みと送りが小さい等の切り屑の破断が難しい切削条件下においても、特に、延性に富む被削材の切削加工においても、切り屑が伸びてホルダおよび被削材に巻き付くのを抑制することができる。その結果、製品の表面を傷つけることを防ぎ、加工面精度に優れた製品に仕上げることができるとともに、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができる。

また、前記切り屑すべり部は、前記直線切刃部の少なくとも一部および前記コーナ切刃部に対応する位置に複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略垂直である。これにより、倣い加工のように切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、前記突起部への切り屑の進入速度を落とすことで、前記突起部で切り屑がカールされやすくなる。

さらに、前記切り屑すべり部は、前記直線切刃部の少なくとも一部および前記コーナ切刃部に対応する位置に複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略平行である。これにより、被削材が延性に富む場合の切削加工においても、生成された切り屑が複数の前記山部の稜線に接触することで、切り屑に適度な衝撃を与え、前記突起部への切り屑の進入速度を落として、前記突起部での切り屑のカール作用を高めることができる。

また、前記課題を解決するため、本発明の切削工具は、前記切削インサートを装着してなることを特徴とする。

このような構成により、切り込みと送りが小さな切削条件下において、特に、被削材が低炭素鋼やステンレス鋼などの延性に富む材料である場合であっても、生成された切り屑が破断されず伸びてしまうことを防ぎ、効果的に切り屑を前記突起部でカールさせて排出することができる。その結果、切り屑のホルダへの巻き付きおよび製品の損傷を抑制することができるため、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができるとともに、加工精度も優れたものとなる。

本発明の切削インサートによれば、前記突起部の前記頂部が前記本体部の中央から前記本体部のコーナ部に向かうにつれて幅が狭くなるように設けられており、前記突起部の側壁部に切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが、最も大きくなるよう構成されるため、生成された切り屑が、最も大きな最大高さ粗さを有した前記切り屑すべり部を通過することで、進行速度が減速した状態で前記突起部に到達するので、延性に富み伸びやすい切り屑であっても、効果的にカールさせ
ることで、切り屑が突起部に乗り上げることを防ぐことができる。その結果、切り屑のホルダへの巻き付きおよび製品の損傷を抑制することができるため、切削インサートおよびホルダ寿命を長くすることができるとともに、加工精度も優れたものとなる。さらに、前記切り屑すべり部は、前記直線切刃部の少なくとも一部および前記コーナ切刃部に対応する位置に複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略垂直である。これにより、倣い加工のように切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、前記突起部への切り屑の進入速度を落とすことで、前記突起部で切り屑がカールされやすくなる。

以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１乃至図４は、本発明の実施形態を示すものであり、図１は、本発明の第一の実施形態による切削インサート（以下、インサートと略す。）１の全体斜視図、図２は、図１のインサート１の平面図である。そして、図３は、図１のインサート１および本発明の第二乃至第四の実施形態によるインサートの要部拡大図である。また、図４は、第一の実施形態によるインサート１の（ａ）要部拡大図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。さらに、図５は、インサート１の比較例、インサート１０１の（ａ）要部拡大図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。

図１において、第一の実施形態によるインサート１は、略多角形板状の本体部、具体的には菱形板状で形成される。本体部下面に着座面２が、本体部上面にすくい面３が、本体部側面に逃げ面４が形成され、すくい面３と逃げ面４との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃５が形成される。そして、すくい面３上には、鋭角コーナ部分に位置する切れ刃５に向かって伸びる突起部６が形成される。

突起部６は、切れ刃５よりインサート上方に形成された突起部の頂部７と、該突起部の頂部７と切れ刃５とに挟まれた突起部の側壁部８とを有している。突起部の頂部７は、インサート１中央から前記鋭角コーナ部に向かうにつれて、幅が狭くなるよう形成される。また、突起部の側壁部８は、突起部の頂部７からすくい面３にむかって傾斜する傾斜面で構成される。

さらに、すくい面３には、切れ刃５および突起部の頂部７に挟まれた領域の少なくとも一部に、切り屑すべり部９が形成される。すなわち、本実施形態において、切り屑すべり部９は、切れ刃５から突起の側壁部８までのすくい面部分と、突起部の側壁部８とからなる領域に形成される。

図５（ｂ）に、切削インサート１の比較例、インサート１０１の要部拡大図およびＡ―Ａ断面図を示す。インサート１０１は、すくい面１０３と逃げ面１０４との交差稜線部の一部に形成された切れ刃１０５を有し、該切れ刃１０５に対応して、すくい面１０３上に突起部１０６が形成される。また、切れ刃１０５と突起部の頂部１０７に挟まれたすくい面領域は、該領域以外のすくい面における領域と同様の表面構成、すなわち焼き肌面で構成される。このような構成により、インサート１０１は、切れ刃１０５で生成された切り屑の剛性が高い場合は、切れ刃１０５で切り屑が生成されると同時に、部分的にカールされる。そのため、このような剛性の高い切り屑は、ある程度カールされた状態で突起部１０６に衝突するので、突起部の傾斜部１０８の上方部分でカールされ、時には破断され排出される。しかし、切り込みと送りの小さな切削条件下においては、切り屑が薄く、剛性が不十分であるので、切り屑が生成されると同時にはカールされず、インサート１０１のような構成では、切り屑が伸びやすくなってしまう。特に、被削材が延性に富む材料の場合には、切れ刃１０５で生成された切り屑は、伸びた状態で、焼き肌面からなる前記すくい面１０３の一部分を摩擦を受けにくくすべって通過してしまい、勢いよく突起部１０６に衝突するため、カールされず、突起部の頂部１０７に乗り上げてしまうことが多い。そのため、カールされず伸びた切り屑は、被削材やホルダに巻き付きやすく、仕上げ精度を低下させたり、ホルダ寿命を短くしてしまう傾向にある。

これに対し、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明のインサート１は、切れ刃５と突起部の頂部７とに挟まれた領域の一部に、切り屑すべり部９が形成される。そして、この切り屑すべり部９は、すくい面３のうち、最大高さ粗さが最も大きくなるよう構成される。すなわち、インサート１０１では、焼き肌面として全て同一表面構成を有していたすくい面領域のうち、切り屑が当接して切り屑カール作用に寄与する領域に切り屑すべり部９を形成し、該切り屑すべり部９は、その他のすくい面領域と異なり、微小な凹凸を有して形成される。これにより、切れ刃５で生成された切り屑は、最大高さ粗さの大きな切り屑すべり部９を通過する間に、生じた摩擦および衝撃により進行速度が低下する。その結果、切り屑の先端側（突起部側）と末端側（切れ刃側）での切り屑の進行速度が異なり、切り屑の先端側では圧縮され、切り屑の厚みが増加する。そして、その厚みが増した切り屑は、進行速度が低下した状態で、突起部の側壁部８に到達するため、突起部の側壁部８の上方においてカール、破断されやすくなる。このように、本構成により、切り屑が突起部６に到達した際に、切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる。そのため、延性に富む材料の切削加工であっても、切り屑形状をコントロールすることができ、切り屑がホルダや被削材に巻き付くことを防ぐことができる。その結果、ホルダ寿命を長くするとともに、仕上げ精度を高くすることができる。

また、好ましくは、切り屑すべり部９の最大高さ粗さが、５μｍ〜１０μｍであるのがよい。切り屑すべり部９の最大高さ粗さが５μｍより小さいと、延性に富む切り屑は、切り屑すべり部９においてほとんど摩擦および衝撃を受けずにすべって通過してしまい、切り屑の進行速度を十分低下させ、切り屑がカール、破断されやすい環境を作りにくい。そのため、切り屑はカールされず伸びやすく、また、突起部の頂部７に乗り上げたりして、ホルダおよび被削材に巻き付きやすくなる。また、切り屑すべり部９の最大高さ粗さが１０μｍより大きいと、切り屑すべり部９の凸部が大きすぎて、突起部６と同様に、切り屑の進行速度を低下させる作用を発揮できす、切り屑は切り屑すべり部９の凸部に乗り上げやすくなる。その結果、突起部の側壁部８では、進行速度が速く、厚みが十分ではない状態で切り屑が到達しやすく、切り屑はカールされず伸びやすくなってしまう。

なお、上述の切り屑すべり部９および他のすくい面領域における最大高さ粗さは、例えば接触式表面粗さ測定器や、非接触式のレーザー顕微鏡等で、各々３箇所以上測定し、その平均値を最大高さ粗さとすることができる。

またここで、一般にすくい面上に形成されるブレーカー突起や、ブレーカー溝のように、切り屑の進行方向に大きな影響を及ぼすほどの凹凸形状は、０．１ｍｍ〜ほどの段差を有するため、該段差をもってして、ブレーカー突起などにおける最大高さ粗さとはしない。すなわち、すくい面上の各部分における最大高さ粗さは、ブレーカー突起やブレーカー溝などを構成する各々の構成面において測定する。

ここで、本実施形態によるインサート１は、切り屑すべり部９が、切れ刃５と突起部の頂部７とで挟まれる領域のうち、突起部の側壁部８に形成される。また、切り屑すべり部９は、すくい面３のうち、最も大きな最大高さ粗さを有したものとするために、複数の山部を有して形成される。また、前記山部の稜線は、切れ刃５に対して略垂直となるように形成される。このような構成により、従来は切り屑がカールされずに伸びてしまうような切削条件においても、切り屑が切り屑すべり部９の複数の山部に当接することで、切り屑と切り屑すべり部９との間に、適切な摩擦および衝撃を生じさせることができる。その結果、突起部への進入速度を低下させ、突起部６における切り屑厚みを確保して、突起部６で切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる。また、倣い加工のように切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、前記突起部への切り屑の進入速度を落とし、切り屑の進行方向を調整して、前記突起部で切り屑がカールされやすくなるため望ましい。

次に、図３(ｂ)乃至（ｄ）を用いて、本発明の第二乃至第四の実施形態によるインサートについて説明する。なお、ここで第一の実施形態によるインサート１と同一の構成については、説明を省略する。

図３（ｂ）に示すように、第二の実施形態によるインサート２１の切り屑すべり部２９は、切れ刃５と突起部の頂部７とで挟まれる領域のうち、切れ刃５と突起部の側壁部８とに挟まれたすくい面領域に形成される。本実施形態によれば、特に切り込みや送りが小さい、伸びた切り屑が生成されやすい切削条件下においても、確実に切り屑の進行速度を、突起部６（突起部の側壁部８）に切り屑が到達するまでに落とすことができる。したがって、切り屑厚みを確保して、突起部の側壁部８の上方においてカールされやすい環境を作ることができる。

また、図３（ｃ）に示すように、第三の実施形態によるインサート３１の切り屑すべり部３９は、第二の実施形態によるインサート２１と同様に、切れ刃５と突起部の側壁部７とに挟まれたすくい面領域に形成される。そして、本実施形態の切り屑すべり部３９は、第一および第二の実施形態によるインサートと異なった形状で構成される。切り屑すべり部３９は、複数の山部を有して形成され、前記山部の稜線が、切れ刃５に対して略平行となるように形成される。これにより、切り屑が切り屑すべり部３９の複数の山部に、断続的に当接することで、切り屑と切り屑すべり部３９との間に、適切な摩擦および衝撃を生じさせ、切り屑厚みを確保しやすくなる。その結果、効果的に切り屑を突起部６でカールさせることができる。また、被削材が延性に富む場合の切削加工においても、生成された切り屑が複数の前記山部の稜線に接触して、突起部６への進入速度を効果的に低下させることができ、前記突起部での切り屑カール作用を高めることができるため望ましい。

さらに、図３（ｄ）に示すように、第四の実施形態によるインサート４１の切り屑すべり部４９は、第二および第三の実施形態によるインサートと同様に、切れ刃５と突起部の側壁部７とに挟まれたすくい面領域に形成される。そして、本実施形態の切り屑すべり部４９は、第一乃至第三の実施形態によるインサートと異なった形状で構成される。切り屑すべり部４９は、複数の凹部を有して形成される。インサート４１では、前記凹部が略半球状で形成されるが、これに限らず、他の形状であっても、切り屑すべり部９の最大高さ粗さを、上記の関係に制御して、突起部６で切り屑がカール、破断されやすい環境を作ることができる形状であればよい。例えば、凹部の底面が多角形状であっても良い。

なお、より延性に富む材料を被削材とする切削加工などでは、切れ刃５と突起部の頂部７とで挟まれた領域の全域に切り屑すべり部９を形成することが好ましい。すなわち、切れ刃５と突起部の側壁部８とに挟まれたすくい面領域と、突起部の側壁部８とに切り屑すべり部９を形成することが好ましい。これにより、切れ刃５と突起部の側壁部８とに挟まれたすくい面領域で、効果的に切り屑の進行速度を低下させることで、突起部の側壁部８でカールされる際の切り屑の厚みを確保しやすい。そして、突起部の側壁部８では、切り屑の進行速度を低下させるとともに、倣い加工などの切り屑生成方向が一定ではない加工形態においても、切り屑が突起部の側壁部８で反れて、突起部の頂部７に乗り上げることを防ぎ、安定した切り屑排出性を示すことができる。ただし、切り屑のカール作用に関与しないすくい面領域、すなわち、切れ刃と突起部の頂部に挟まれた領域以外のすくい面領域において、最大高さ粗さが大きいと、突起部によってカール、破断された切り屑が接触した時に、摩擦が生じて、結果的に切り屑排出性に悪影響を及ぼすため望ましくない。

以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

本発明の第一の実施形態による切削インサート１の全体斜視図である。 図１の切削インサート１の（ａ）平面図、（ｂ）要部拡大図である。 本発明の第一乃至第四の実施形態の要部拡大図（ａ）〜（ｄ）である。 本発明による第一の実施形態による切削インサートの（ａ）要部拡大図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 本発明の第一の実施形態による切削インサートの比較例、切削インサート１０１の（ａ）要部拡大図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 切削インサート
２ 着座面
３ すくい面
４ 逃げ面
５ 切れ刃
６ 突起部
７ 突起部の頂部
８ 突起部の側壁部
９ 切り屑すべり部

Claims (3)

1. 略多角形板状で形成された本体部と、該本体部の上面に形成されたすくい面と、前記本体部の下面に形成された着座面と、前記本体部の側面に形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に形成された切れ刃と、前記すくい面上に、前記切れ刃に対応して頂部を有して形成された突起部とを具備してなる切削インサートにおいて、
   前記切刃は、曲線状のコーナ切刃部と直線状の直線切刃部とを有し、
   前記突起部の前記頂部は、前記本体部の中央から前記本体部のコーナ部に向かうにつれて幅が狭くなるように設けられており、
   前記すくい面のうち、前記突起部の側壁部に切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが最も大きく、
   前記切り屑すべり部は、前記直線切刃部の少なくとも一部および前記コーナ切刃部に対応する位置に複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略垂直であることを特徴とする切削インサート。
2. 略多角形板状で形成された本体部と、該本体部の上面に形成されたすくい面と、前記本体部の下面に形成された着座面と、前記本体部の側面に形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に形成された切れ刃と、前記すくい面上に、前記切れ刃に対応して頂部を有して形成された突起部とを具備してなる切削インサートにおいて、
   前記切刃は、曲線状のコーナ切刃部と直線状の直線切刃部とを有し、
   前記突起部の前記頂部は、前記本体部の中央から前記本体部のコーナ部に向かうにつれて幅が狭くなるように設けられており、
   前記すくい面のうち、前記突起部の側壁部に切り屑すべり部が形成され、前記すくい面のうち、前記切り屑すべり部における最大高さ粗さが最も大きく、
   前記切り屑すべり部は、前記直線切刃部の少なくとも一部および前記コーナ切刃部に対応する位置に複数の山部を有して形成され、該山部の稜線が、前記切れ刃に対して略平行であることを特徴とする切削インサート。
3. 請求項１または２に記載の切削インサートを装着してなる切削工具。

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