JP5046453B2 - 切削インサート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具本体に着取自在に装着して金属材料、特にアルミニウム合金などの比較的軟質な被削材の切削加工に用いる切削インサートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の切削インサートとして、ノーズＲ２１の２等分線方向のすくい角γおよび切刃２６のすくい角γを、ノーズ部切れ味を向上するため約２０°とした図９乃至図１５に示す切削インサート２０が用いられてきた。
図９は、上記従来の切削インサート２０の斜視図を、図１１はその刃先の拡大図を示し、図１０は上面図を示す。また、図１２乃至図１４はそれらの切刃に直交する断面形状を示し、図１５はノーズＲ２１の２等分線方向の垂直断面形状を示す。
【０００３】
この切削インサート２０において、切刃２６はノーズＲから離れるにしたがって着座面に向かって傾斜している。また、ノーズ部の中央のすくい面２３はノーズＲ２１から離れるにしたがって着座面に向かって傾斜する面であるのに対して、これよりも離れたすくい面２５は平坦状となっている。
この切削インサート２０では、比較的大きなすくい角で切削抵抗を低減させ切れ味を向上させることを主眼としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の切削インサート２０では、比較的大きなすくい角を備えていたので、切れ味は良好であるが、切刃で切削された切りくずは、すくい面２３もしくは反対側のすくい面２２にあたることでカールさせられるため、切りくずのカール半径が大きくなり、もしくは切りくずが全くカールせず、切りくず処理が不能であった。それにより、切屑のホルダーへの絡みつきや切屑の切刃への噛み込みなどにより、作業を停止しなければならない頻度が高く、生産性が悪いという不具合があった。
【０００５】
このような従来技術の課題に鑑み、本発明は、アルミニウム合金など比較的軟質な被削材を切削したときも良好な切りくず処理が得られ、且つ切りくずの溶着も少ない切削インサートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するため、請求項１の切削インサートは、主面が多角形状である略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、上記すくい面外周の稜線に切刃を形成し、この切刃はコーナーにノーズＲが設けられ、かつ、このノーズＲから離れるにしたがって上記着座面に向かって上記切刃が傾斜している切削インサートであって、上記すくい面のうち上記ノーズＲに連続する連続部位は内方に向かうにしたがって上記着座面に向かって傾斜しており、且つ、上記すくい面のうち上記連続部位の内方であって上記ノーズＲを２等分する方向の両側が凹円弧状となって上記切刃にまで至っており、上記二つの凹円弧状部分の境界部分は上記ノーズＲから離れるにしたがって１°〜５°の角度で上記着座面に向かって傾斜しつつ上記すくい面中央の貫通孔に至っていることを特徴とする。
【０００７】
例えばアルミニウム合金の加工において、ノーズＲから離れた位置のブレーカー溝の幅が狭い場合、切りくずがカールされずにブレーカー壁を乗り越えてしまうか、上記本発明の構成のように、ノーズＲを２等分する方向の両側のすくい面を凹円弧状とすることにより、ノーズＲから離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくず２つの凹円弧状部分の境界部分に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、上記凹円弧状の円弧半径が上記ノーズＲから離れるにしたがって漸増することを特徴とする。
切りくずは切刃直下を支点に、もう一方の端点が円運動を行い、その力により切りくずは切刃直下の支点より折れる。一般にカールした切りくずが一定の角度をもってねじれることを横向きカールといい、横向きカールの場合、切りくずの円運動の振幅が大きくなり、切りくずはより折れやすくなる。
【０００９】
そこで上記請求項２の構成によれば、ノーズＲから離れるにしたがって切りくずは大きな曲率半径を呈し、ノーズＲでは小さな曲率半径を呈するので、切りくず全体にねじれが発生し、切りくずが良好に処理される。
請求項３の発明は、上記切刃のすくい角がノーズＲから離れるに従って漸減することを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、ノーズＲに近いところでは切刃のすくい角が大きく、離れたところではすくい角が小さく、切削抵抗に差が出る。これにより、切りくず全体にねじれが発生し、切りくずが良好に処理される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１乃至図３に本発明の実施形態の切削インサート１を示し、この切削インサート１０は図１に示す如く、主面が多角形状である略平板状をなし、一方の主面にすくい面１２〜１５、他方の主面に不図示の着座面を、側面に逃げ面１８を形成するとともに、すくい面外周の稜線に切刃１６を形成し、多角形のコーナーにはノーズＲ１１を備える。
【００１２】
図３の拡大図に示す如く、切刃１６はノーズＲ１１から離れるに従い着座面に向かって傾斜している。この傾斜により、切削抵抗を低減することができる。
また、上記すくい面１２〜１５において上記ノーズＲ１１を２等分する方向の両側が凹円弧状であり、また、上記２等分方向に、この二つの凹円弧状部分の境界部分（以下、境界部分と略称する）１７が形成されている。この境界部分１７の幅としては０．２ｍｍまでが好ましい。この幅が０．２ｍｍを越えると、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１３】
このように構成される、上記切削インサート１は、ノーズＲ１１の２等分線方向の両側のすくい面１２〜１５を凹円弧状としたことにより、ノーズＲ１１から離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくずが２つの凹円弧状部分の境界部分１７に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【００１４】
また、図８を参照して、上記境界部分１７は傾斜角θ＝１°〜５°で上記ノーズＲ１１から離れるにしたがって上記着座面に向かって傾斜している。比較的切り込みが大きい場合、この傾斜角θが１°未満か、あるいは反対方向に傾斜（高くなっていく）すると、すくい面でカールされた切りくずの排出方向を過度にコントロールすることとなり、切りくずが切削方向へ排出され、切りくずが被削材にあたり傷つける恐れがある。他方、この傾斜角θが５°を越える場合、切りくずの排出方向が不安定になり、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１５】
図４乃至図７に示される、上記切刃１６に対する上記境界部分の高さｄは、−０．１〜０．１５ｍｍの範囲であることが好ましい。境界部分１７の高さｄが−０．１mm以下、すなわち切刃１６より０．１ｍｍ以上低い場合、すくい面１２〜１５上で切りくずが十分にカールされなかった場合、切りくずは上記境界部分１７が低いため、コントロールされることなく排出され、切りくず処理が悪化する。他方、上記境界部分１７の高さｄが０．１５ｍｍより大きい場合、境界部分１７によって切りくずが過大にコントロールされるため、切削抵抗が増大したり、切りくずの塑性変形量が増大し、被削材にバリが発生する恐れがある。
【００１６】
図４乃至図７に示すように切削インサート１は、上記垂直断面において凹円弧状のすくい面１２〜１５の曲率半径Ｒ1〜Ｒ4が上記ノーズＲ１１から離れるに従って漸増する。
【００１７】
すなわち、上記凹円弧状のすくい面１２〜１５の曲率半径Ｒ1〜Ｒ4は順次、ノーズＲ１１から離れた位置の曲率半径であるが、その曲率半径の大小関係がＲ1＜Ｒ2＜Ｒ3＜Ｒ4であり、ノーズＲ１１から離れる従って大きくなっている。
【００１８】
なお、円弧溝の曲率半径はＲｎ＝０．４〜５ｍｍの範囲で緩やかに変化することが好ましい。この曲率半径Ｒｎが０．４ｍｍより小さいとき、切りくずをすくい面１２〜１５上に沿って流れるようにコントロールすることができなくなり、その結果、切りくずがカールし難くなり、切りくず処理が悪化する恐れがある。他方、上記曲率半径Ｒｎが５ｍｍを越える場合も、曲率半径が大きいため、切りくずのカール半径が大きくり、カールし難くなるため、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１９】
次に、図４乃至図７に示すように、上記切刃１６のすくい角α1〜α4はノーズＲ１１から離れるにしたがって漸減する。
【００２０】
すなわち、切刃１６のすくい角α1〜α4は順次、ノーズＲ１１から離れた位置の切刃１６のすくい角であるが、そのすくい角の大小関係がα1＞α2＞α3＞α4であり、ノーズＲ１１から離れる従って小さくなる。
【００２１】
なお、このすくい角αｎは３０°〜１５°の範囲で緩やかに変化することが好ましい。このすくい角αｎが３０°より大きい場合、切刃で生成した切りくずがすくい面上を滑らかに流れることが困難となり、すくい面上のある点に切りくずが集中的にあたりやすくなる。その結果、切りくずのコントロールが不安定になったり、すくい面に切りくずの溶着が起こりやすくなる恐れがある。また、すくい角αｎが３０°より大きいと、切刃強度も低下し欠損等の不具合も発生しやすくなる。他方、すくい角αｎが１５°より小さい場合、切削抵抗が増加し、切れ味が悪化する。また、αｎが３０°〜１５°の範囲を越えて変化すると、切り込み位置ですくい角の差が大きくなりすぎ、切りくずに必要以上のねじれが生じるため、過度に切りくずをカールさせ、切削抵抗が増加し、切れ味が悪化する。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、切刃がノーズＲから離れるにしたがって着座面に向かって傾斜し、すくい面の上記ノーズＲを２等分する方向の両側が凹円弧状となっていることにより、例えばアルミニウム合金の加工において、ノーズＲから離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくずが２つの凹円弧状部分の境界部分に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の切削インサートの斜視図である。
【図２】図１の切削インサートの上面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】従来の切削インサートの斜視図である。
【図１０】図１０の切削インサートの上面図である。
【図１１】図１０の切削インサートの部分拡大図である。
【図１２】図１０のＡ‘−Ａ’線断面図である。
【図１３】図１０のＣ‘−Ｃ’線断面図である。
【図１４】図１０のＤ‘−Ｄ’線断面図である。
【図１５】図１０のＥ‘−Ｅ’線断面図である。
【符号の説明】
１０ 切削インサート
１１ ノーズＲ
１２ すくい面
１３ すくい面
１４ すくい面
１５ すくい面
１６ 切刃
１７ 境界部分
１８ 逃げ面
Ｒｎ 曲率半径
αｎ すくい角
ｄ 高さ
θ 傾斜角
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具本体に着取自在に装着して金属材料、特にアルミニウム合金などの比較的軟質な被削材の切削加工に用いる切削インサートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の切削インサートとして、ノーズＲ２１の２等分線方向のすくい角γおよび切刃２６のすくい角γを、ノーズ部切れ味を向上するため約２０°とした図９乃至図１５に示す切削インサート２０が用いられてきた。
図９は、上記従来の切削インサート２０の斜視図を、図１１はその刃先の拡大図を示し、図１０は上面図を示す。また、図１２乃至図１４はそれらの切刃に直交する断面形状を示し、図１５はノーズＲ２１の２等分線方向の垂直断面形状を示す。
【０００３】
この切削インサート２０において、切刃２６はノーズＲから離れるにしたがって着座面に向かって傾斜している。また、ノーズ部の中央のすくい面２３はノーズＲ２１から離れるにしたがって着座面に向かって傾斜する面であるのに対して、これよりも離れたすくい面２５は平坦状となっている。
この切削インサート２０では、比較的大きなすくい角で切削抵抗を低減させ切れ味を向上させることを主眼としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の切削インサート２０では、比較的大きなすくい角を備えていたので、切れ味は良好であるが、切刃で切削された切りくずは、すくい面２３もしくは反対側のすくい面２２にあたることでカールさせられるため、切りくずのカール半径が大きくなり、もしくは切りくずが全くカールせず、切りくず処理が不能であった。それにより、切屑のホルダーへの絡みつきや切屑の切刃への噛み込みなどにより、作業を停止しなければならない頻度が高く、生産性が悪いという不具合があった。
【０００５】
このような従来技術の課題に鑑み、本発明は、アルミニウム合金など比較的軟質な被削材を切削したときも良好な切りくず処理が得られ、且つ切りくずの溶着も少ない切削インサートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するため、請求項１の切削インサートは、主面が多角形状である略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、上記すくい面外周の稜線に切刃を形成し、この切刃はコーナーにノーズＲが設けられ、かつ、このノーズＲから離れるにしたがって上記着座面に向かって上記切刃が傾斜している切削インサートであって、上記すくい面のうち上記ノーズＲに連続する連続部位は内方に向かうにしたがって上記着座面に向かって傾斜しており、且つ、上記すくい面のうち上記連続部位の内方であって上記ノーズＲを２等分する方向の両側が凹円弧状となって上記切刃にまで至っており、上記二つの凹円弧状部分の境界部分は上記ノーズＲから離れるにしたがって１°〜５°の角度で上記着座面に向かって傾斜しつつ上記すくい面中央の貫通孔に至っていることを特徴とする。
【０００７】
例えばアルミニウム合金の加工において、ノーズＲから離れた位置のブレーカー溝の幅が狭い場合、切りくずがカールされずにブレーカー壁を乗り越えてしまうか、上記本発明の構成のように、ノーズＲを２等分する方向の両側のすくい面を凹円弧状とすることにより、ノーズＲから離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくず２つの凹円弧状部分の境界部分に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、上記凹円弧状の円弧半径が上記ノーズＲから離れるにしたがって漸増することを特徴とする。
切りくずは切刃直下を支点に、もう一方の端点が円運動を行い、その力により切りくずは切刃直下の支点より折れる。一般にカールした切りくずが一定の角度をもってねじれることを横向きカールといい、横向きカールの場合、切りくずの円運動の振幅が大きくなり、切りくずはより折れやすくなる。
【０００９】
そこで上記請求項２の構成によれば、ノーズＲから離れるにしたがって切りくずは大きな曲率半径を呈し、ノーズＲでは小さな曲率半径を呈するので、切りくず全体にねじれが発生し、切りくずが良好に処理される。
請求項３の発明は、上記切刃のすくい角がノーズＲから離れるに従って漸減することを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、ノーズＲに近いところでは切刃のすくい角が大きく、離れたところではすくい角が小さく、切削抵抗に差が出る。これにより、切りくず全体にねじれが発生し、切りくずが良好に処理される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１乃至図３に本発明の実施形態の切削インサート１を示し、この切削インサート１０は図１に示す如く、主面が多角形状である略平板状をなし、一方の主面にすくい面１２〜１５、他方の主面に不図示の着座面を、側面に逃げ面１８を形成するとともに、すくい面外周の稜線に切刃１６を形成し、多角形のコーナーにはノーズＲ１１を備える。
【００１２】
図３の拡大図に示す如く、切刃１６はノーズＲ１１から離れるに従い着座面に向かって傾斜している。この傾斜により、切削抵抗を低減することができる。
また、上記すくい面１２〜１５において上記ノーズＲ１１を２等分する方向の両側が凹円弧状であり、また、上記２等分方向に、この二つの凹円弧状部分の境界部分（以下、境界部分と略称する）１７が形成されている。この境界部分１７の幅としては０．２ｍｍまでが好ましい。この幅が０．２ｍｍを越えると、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１３】
このように構成される、上記切削インサート１は、ノーズＲ１１の２等分線方向の両側のすくい面１２〜１５を凹円弧状としたことにより、ノーズＲ１１から離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくずが２つの凹円弧状部分の境界部分１７に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【００１４】
また、図８を参照して、上記境界部分１７は傾斜角θ＝１°〜５°で上記ノーズＲ１１から離れるにしたがって上記着座面に向かって傾斜している。比較的切り込みが大きい場合、この傾斜角θが１°未満か、あるいは反対方向に傾斜（高くなっていく）すると、すくい面でカールされた切りくずの排出方向を過度にコントロールすることとなり、切りくずが切削方向へ排出され、切りくずが被削材にあたり傷つける恐れがある。他方、この傾斜角θが５°を越える場合、切りくずの排出方向が不安定になり、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１５】
図４乃至図７に示される、上記切刃１６に対する上記境界部分の高さｄは、−０．１〜０．１５ｍｍの範囲であることが好ましい。境界部分１７の高さｄが−０．１mm以下、すなわち切刃１６より０．１ｍｍ以上低い場合、すくい面１２〜１５上で切りくずが十分にカールされなかった場合、切りくずは上記境界部分１７が低いため、コントロールされることなく排出され、切りくず処理が悪化する。他方、上記境界部分１７の高さｄが０．１５ｍｍより大きい場合、境界部分１７によって切りくずが過大にコントロールされるため、切削抵抗が増大したり、切りくずの塑性変形量が増大し、被削材にバリが発生する恐れがある。
【００１６】
図４乃至図７に示すように切削インサート１は、上記垂直断面において凹円弧状のすくい面１２〜１５の曲率半径Ｒ1〜Ｒ4が上記ノーズＲ１１から離れるに従って漸増する。
【００１７】
すなわち、上記凹円弧状のすくい面１２〜１５の曲率半径Ｒ1〜Ｒ4は順次、ノーズＲ１１から離れた位置の曲率半径であるが、その曲率半径の大小関係がＲ1＜Ｒ2＜Ｒ3＜Ｒ4であり、ノーズＲ１１から離れる従って大きくなっている。
【００１８】
なお、円弧溝の曲率半径はＲｎ＝０．４〜５ｍｍの範囲で緩やかに変化することが好ましい。この曲率半径Ｒｎが０．４ｍｍより小さいとき、切りくずをすくい面１２〜１５上に沿って流れるようにコントロールすることができなくなり、その結果、切りくずがカールし難くなり、切りくず処理が悪化する恐れがある。他方、上記曲率半径Ｒｎが５ｍｍを越える場合も、曲率半径が大きいため、切りくずのカール半径が大きくり、カールし難くなるため、切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００１９】
次に、図４乃至図７に示すように、上記切刃１６のすくい角α1〜α4はノーズＲ１１から離れるにしたがって漸減する。
【００２０】
すなわち、切刃１６のすくい角α1〜α4は順次、ノーズＲ１１から離れた位置の切刃１６のすくい角であるが、そのすくい角の大小関係がα1＞α2＞α3＞α4であり、ノーズＲ１１から離れる従って小さくなる。
【００２１】
なお、このすくい角αｎは３０°〜１５°の範囲で緩やかに変化することが好ましい。このすくい角αｎが３０°より大きい場合、切刃で生成した切りくずがすくい面上を滑らかに流れることが困難となり、すくい面上のある点に切りくずが集中的にあたりやすくなる。その結果、切りくずのコントロールが不安定になったり、すくい面に切りくずの溶着が起こりやすくなる恐れがある。また、すくい角αｎが３０°より大きいと、切刃強度も低下し欠損等の不具合も発生しやすくなる。他方、すくい角αｎが１５°より小さい場合、切削抵抗が増加し、切れ味が悪化する。また、αｎが３０°〜１５°の範囲を越えて変化すると、切り込み位置ですくい角の差が大きくなりすぎ、切りくずに必要以上のねじれが生じるため、過度に切りくずをカールさせ、切削抵抗が増加し、切れ味が悪化する。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、切刃がノーズＲから離れるにしたがって着座面に向かって傾斜し、すくい面の上記ノーズＲを２等分する方向の両側が凹円弧状となっていることにより、例えばアルミニウム合金の加工において、ノーズＲから離れた位置でも切りくずをカールさせることができる。また、切りくずが２つの凹円弧状部分の境界部分に強くは当たらないので、切りくずの溶着を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の切削インサートの斜視図である。
【図２】図１の切削インサートの上面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図２のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】従来の切削インサートの斜視図である。
【図１０】図１０の切削インサートの上面図である。
【図１１】図１０の切削インサートの部分拡大図である。
【図１２】図１０のＡ‘−Ａ’線断面図である。
【図１３】図１０のＣ‘−Ｃ’線断面図である。
【図１４】図１０のＤ‘−Ｄ’線断面図である。
【図１５】図１０のＥ‘−Ｅ’線断面図である。
【符号の説明】
１０ 切削インサート
１１ ノーズＲ
１２ すくい面
１３ すくい面
１４ すくい面
１５ すくい面
１６ 切刃
１７ 境界部分
１８ 逃げ面
Ｒｎ 曲率半径
αｎ すくい角
ｄ 高さ
θ 傾斜角
Claims (6)
- 主面が多角形状である略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、上記すくい面外周の稜線に切刃を形成し、この切刃はコーナーにノーズＲが設けられ、かつ、このノーズＲから離れるにしたがって上記着座面に向かって上記切刃が傾斜している切削インサートであって、
上記すくい面のうち上記ノーズＲに連続する連続部位は内方に向かうにしたがって上記着座面に向かって傾斜しており、且つ、上記すくい面のうち上記連続部位の内方であって上記ノーズＲを２等分する方向の両側が凹円弧状となって上記切刃にまで至っており、
上記二つの凹円弧状部分の境界部分は、上記ノーズＲから離れるにしたがって１°〜５°の角度で上記着座面に向かって傾斜しつつ、上記すくい面中央の貫通孔に至っていることを特徴とする切削インサート。 - 上記凹円弧状の円弧半径が上記ノーズＲから離れるにしたがって漸増することを特徴とする請求項１記載の切削インサート。
- 上記切刃のすくい角は上記ノーズＲから離れるに従って漸減することを特徴とする請求項１または請求項２記載の切削インサート。
- 上記凹円弧状の円弧半径が０．４〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２記載の切削インサート。
- 上記切刃のすくい角が３０°〜１５°の範囲であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の切削インサート。
- 上記切刃に対する上記二つの凹円弧状部分の境界部分の高さｄが−０．１〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の切削インサート。
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