JP5334668B2 - 切削インサートおよび切削工具ならびにそれらを用いた被削加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサートおよび切削工具ならびにそれらを用いた被削加工物の製造方法に関する。

従来、スローアウェイ式の切削工具は、切削インサートの中心に設けられた取付孔に取付ねじを挿通し、ホルダにねじ止めして用いられる。

他方、切削インサートの取付安定性の点で、上記ねじ止めに加えて、ホルダに備えられるクランプ部材にて切削インサート上面を押圧する場合もある。特に、送り量が大きな切削工具、すなわち高送り加工用の切削工具においては、高送り加工時に加わる負荷による切削インサートの浮き上がりを抑制する観点から、ねじ止めに加えてクランプ部材が用いられる場合が多い（例えば、特許文献１）。

しかし、クランプ部材を用いる場合、切削時に生成される切屑がクランプ部材に絡みつき、切削インサートが損傷する、あるいは被削材の加工面に傷を生じるなどの問題がある。さらに、クランプ部材の存在は、切削インサートを交換する際の作業効率の妨げとなる。

特表２０００−００５９２１号公報

本発明の目的は、切削インサートの拘束性に優れ、加工した被削材の加工面が良好な切削インサートを提供することにある。

本発明の切削インサートは、略多角形平板状をなす本体部を備え、該本体部には、上面と側面との交差稜線部に形成され、主切刃および副切刃からなる切刃と、上面および下面
を貫通する取付ねじ当接部とが形成される切削インサートであって、上面視において、前記取付ねじ当接部の中心軸が、前記主切刃の垂直二等分線と交わるとともに、前記主切刃に対して前記本体部の中心軸よりも離れた位置にあることを特徴とする。

ある実施態様においては、前記切刃が複数形成されるとともに、前記切刃のそれぞれに対応して前記取付ねじ当接部が形成されることを特徴とする。

ある実施態様においては、前記取付ねじ当接部は、対応する前記切刃までの距離が等しくなるように形成されることを特徴とする。

ある実施態様においては、上面視において、前記取付ねじ当接部が重複するように形成されることを特徴とする。

本発明の切削工具は、上記切削インサートと、前記該切削インサートが複数装着されるホルダとを備える。

本発明の被削加工物の製造方法は、上記切削工具を回転させて近づける工程と、被削材の表面に前記切削工具の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切削工具を離間させる工程と、を包含する。

本発明の切削インサートによれば、取付ねじ当接部の中心軸が、上面視で、本体部の中心軸よりも切刃から離れた位置に設けられている、すなわち、切刃から切削インサートをねじ止めする位置までの距離が従来に比べて長くなるため、切削インサートの拘束力のモーメントを増大させることができ、高送り加工などの切刃に大きな負荷がかかる場合であっても、クランプ部材を用いることなく、切削インサートの浮き上がり、特に被削材に衝突する際に生じる切削インサートの浮き上がりを抑制することができる。したがって、上記切削インサートを用いた切削工具は、安定した加工が可能である。

本実施形態の切削インサート１の全体斜視図である。 図１に示す切削インサートの上面図である。 切削インサート１の別の実施形態の全体斜視図である。 図３に示す切削インサートの上面図である。 本実施形態の切削インサート１を用いた切削工具の全体斜視図である。 切削工具による被削加工物の製造方法を説明するための工程図である。

＜切削インサート＞
以下、図１および図２を用いて、本発明の一実施形態である切削インサート１（以下、単にインサート１と略す）について説明する。

図１において、インサート１は、略多角形板状の本体部を備えている。この本体部の上面視での形状は、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形などの当業者が通常インサートに使用する形状であればよく、特に制限されない。図１および図２においては、５つの長辺を有する略五角形の形状が用いられている。

上記本体部はまた、すくい面として機能する上面２と、着座面として機能する下面３と、逃げ面として機能する上面２および下面３に連続する側面４とで構成され、上面２と側面４との交差稜線部にそれぞれ切刃５が形成されている。さらにすくい面に相当する上面２上には、上面２から下面３にむかって本体部を貫通する取付ねじ当接部６が、各切刃５に対応して複数形成されている。

図１に示すインサート１は、具体的には、側面４が上面２および下面３に対して垂直に形成されている。すなわち上面および下面の両面をそれぞれすくい面として使用可能なネガティブ形のインサートである。すなわち、インサート１は１０コーナー使いのインサートである。この場合、下面３と側面４との交差稜線においても切刃５が形成されており、下面側の切刃５を用いる場合、下面３をすくい面、上面２を着座面として使用することが可能である。なお、本発明においては、上面２または下面３と、側面４との間に逃げ角を有する、いわゆるポジティブ形のインサートであってもよい。

上面２と側面４との交差稜線部に形成される切刃５は、主切刃５１と、主切刃５１に連続して形成される副切刃５２とからなる。主切刃５１は、切削作用において、切屑生成に主な役割を果たす刃である。切削抵抗の低減の観点から、主切刃を分断するような溝部を設けてもよい。副切刃５２は、被削材の仕上げ面粗度向上の目的で形成される。

取付ねじ当接部６は、具体的には、ホルダ取付孔であり、本体部を貫通するように略円筒形状に形成されている。この取付ねじ当接部６は、インサート１をホルダに固定する目的で形成され、この取付ねじ当接部６に取付ねじを挿入してホルダにねじ込むことによって固定される。取付ねじ当接部６は、切刃５、特に主切刃５１に対応して形成される。例えば、図２に示すインサート１においては、上面２と側面４との交差稜線部に形成された５本の主切刃５１ａ〜５１eにそれぞれ対応して、５個の取付ねじ当接部６ａ〜６eが形成されている。

本発明においては、取付ねじ当接部６は、取付ねじ当接部６の中心軸が、上面２（すくい面）から見て、本体部の中心軸を通る対応する切刃５、特に主切刃５１の垂直二等分線と交わるとともに、この切刃５に対して本体部の中心軸よりも離れた位置に形成されている。例えば、図２においては、取付ねじ当接部６aの中心軸が、切刃５１ａの垂直二等分線Ｌと交わっており、切刃５１ａから略五角形のインサート本体部の中心軸Ｃまでの距離Ｄより離れた位置に形成されている。このような構成によって、切削インサートをねじ止めする位置の切刃からの距離が、従来本体部の中心軸に設けられていた場合に比べて長くなるため、切削インサートの拘束力のモーメントが増大する。したがって、例えば、高送り加工などの切刃に大きな負荷がかかる場合であっても、クランプ部材を用いることなく、インサート１の浮き上がりを抑制することができ、安定した加工が可能となる。また、本発明においては、従来に比べて、取付ねじ当接部（取付孔）を小さく形成しても同程度のインサートの拘束性が得られるため、取付ねじ当接部による空隙を小さくすることが可能であり、インサート自体の耐久性を向上することが可能である。さらに、クランプ部材を必要としないため、切屑排出性が良好となり、切屑がクランプ部材に絡みつくことにより生じるインサートの損傷、あるいは切屑により生じる加工面の傷を抑制することができる。本発明はまた、クランプ部材を必要としないため、クランプ部材に生じるコストの増加を低減できるとともに、従来のインサートの交換時に生じるクランパーの取り外しなどの煩雑な操作を必要としない。なお、取付ねじ当接部６における切刃５からの距離の上限は、取付ねじ当接部が本体部に形成できればよく、特に制限されない。

取付ねじ当接部６の大きさは、インサート１の強度、インサート１の取付安定性などに応じて適宜設定される。インサート１の強度の点では、取付ねじ当接部（取付孔）の径を小さくすることが好ましく、他方、インサート１の取付安定性（インサート１の浮き上がり抑制）の点では、取付ねじ当接部（取付孔）の径を大きくすることが好ましい。さらに、取付ねじ当接部６の位置は、切刃５に対して本体部の中心軸より離れていればよく、例えば、取付ねじ当接部６の中心軸と本体部の中心軸との距離が、切刃５から本体部の中心軸の距離の約１／１０〜約２／３程度、好ましくは約１／１０〜約１／２程度となるように設計される。例えば、図２では、切刃から本体部の中心軸を通る径が１７ｍｍの略五角形板状のインサートにおいて、約３．５の直径を有する取付ねじ当接部６が形成されており、取付ねじ当接部の中心軸が、本体部の中心軸Ｃから約４．５ｍｍ離れた位置に形成されている。なお、切刃５から本体部中心軸Ｃまでは約８．５ｍｍである。

取付ねじ当接部６はまた、断面視において、径が一定で、かつ上面から下面に向かって鉛直に形成されている。このような構成にすれば、上面および下面の形状が同じになり、ネガティブ形のインサート１として使用する場合に好適である。インサート１の浮き上がりをさらに抑制する観点から、例えば、取付ねじ当接部の断面形状が、上面２および下面３から中央に向かってテーパー状となるように形成してもよいし、あるいは上面２から下面３に向かうに従って、対応する切刃５に近づくように傾斜させて形成してもよい。

取付ねじ当接部６が複数形成される場合、切刃から取付ねじ当接部６までの距離が、それぞれ等しくなるように各取付ねじ当接部が形成されることが好ましい。このような構成にすることによって、各切刃５を用いた場合に、同様のインサートの浮き上がり抑制効果が得られる。

図３および図４は、切削インサート１の別の実施形態を示す。図３および図４においては、複数の切刃５に対応する複数の取付ねじ当接部６が上面視（すくい面から見て）で重複するように形成されている。このように取付ねじ当接部を重複するように形成することにより、切削インサートの空隙面積を減少させることができ、強度を保持することが可能である。複数の取付ねじ当接部６が重複する場合、各取付ねじ当接部の距離については、少なくともそれぞれの取付ねじ当接部で独立的にねじ止めできる程度に離して設計されることが好ましい。またこのような取付ねじ当接部においては、取付ねじを傾斜して取り付けてもよい。

＜切削工具＞
図５は、本発明の第一の実施形態によるインサート１を装着してなる切削工具１１の全体斜視図である。ここで、ホルダ１０の外周先端部に複数の切りくずポケット１３が形成されており、切りくずポケット１３内の各々外周位置にインサート１が取り付けられる。具体的には、インサート１は、回転方向に上面（すくい面）２を向けて最外周に主切刃５１が位置するように装着される。切削工具１１は、ホルダ１０を回転させることによって主切刃５１により切削が行われる。

本発明の切削工具は、使用されるインサート１が被削材に衝突する際に生じる浮き上がりを効果的に抑制される構成を有しているため、特に送り量の大きい、例えば、０．６〜２．０ｍｍ／ｒｅｖ程度の送り量の高送りの切削工具として用いる場合に好適である。

本発明の切削工具はまた、クランプ部材を必要とせず、ホルダにおいてクランプ取付部（ポケット）を形成する必要がない。そのため、十分な強度を有するホルダを用いることができる。

＜被削加工物の製造方法＞
本発明に係る被削加工物の製造方法は、上記切削工具（転削工具）を回転させて被削材に近づける工程と、被削材の表面に前記切削工具の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切削工具を離間させる工程と、を包含する。具体的な工程図を図６に示す。

このような被削加工物の製造方法は、上述のように、インサート１とホルダ１０との拘束力が高いため、切削時にインサートが振動することが少なく、さらにクランプ部材を必要としないため、良好な切削加工面が得られる。

具体的には、まず、ホルダ１０にインサート１を装着する。このとき、ホルダ１０の同一円周上に沿って、インサート１を、ホルダ１０の取付部に取り付ける。取り付け方法は、例えば、インサート１の逃げ面である上面２１に形成される中央部のねじ穴に、ねじを挿入することによって行われる。

次いで、ホルダ１０にインサート１を取り付けた後、図６（ａ）に示すように、ホルダ１０の軸心を中心にＡ方向に回転させ、切削工具１１の切刃を被削材１００に近づけ（Ｂ方向）、接触させることによって、被削材を切削する。例えば、図６（ｂ）に示すように、切削工具１１は、被削材の表面を略平行（Ｃ方向）に切削することが可能である。

その後、図６（ｃ）に示すように、被削材から切削工具を離間させる（Ｄ方向）。切削加工を継続する場合には、切削工具１１を回転させた状態を保持して、被削材の異なる箇所に切削工具の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について例示したが、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限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

１ 切削インサート
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 切刃
５１ 主切刃
５２ 副切刃
６ 取付ねじ当接部
１０ ホルダ
１１ 切削工具

Claims (6)

1. 略多角形平板状をなす本体部を備え、該本体部には、上面と側面との交差稜線部に形成され、主切刃および副切刃からなる切刃と、上面および下面を貫通する取付ねじ当接部とが形成される切削インサートであって、
   上面視において、前記取付ねじ当接部の中心軸が、前記主切刃の垂直二等分線と交わるとともに、前記主切刃に対して前記本体部の中心軸よりも離れた位置にあることを特徴とする、切削インサート。
2. 前記切刃が複数形成されるとともに、前記切刃のそれぞれに対応して前記取付ねじ当接部が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記取付ねじ当接部は、対応する前記切刃までの距離が等しくなるように形成されることを特徴とする、請求項２に記載の切削インサート。
4. 上面視において、前記取付ねじ当接部が重複するように形成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の切削インサート。
5. 請求項１から４のいずれかの項に記載の切削インサートと、該切削インサートが複数装着されるホルダとを備える、切削工具。
6. 請求項５に記載の切削工具を回転させて被削材に近づける工程と、
   前記被削材の表面に前記切削工具の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切削工具を離間させる工程と、
   を包含する、被削加工物の製造方法。

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