JP5350383B2 - 切削挿入体 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具に用いられる切削挿入体、より詳細には精密切削加工のための切削挿入体に関する。

工具の切削刃を提供する切削挿入体（ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｅｒｔ）は工具本体に堅固に結合する。図１には切削挿入体がネジによりミリングカッタに固定されたものが示されている。切削挿入体はウェッジ固定方式など、他の方式でも工具本体に結合され得る。

図２〜図６には、従来の切削挿入体及びそのような切削挿入体を装着したミリングカッタが示されている。

図２は切削挿入体の斜視図であり、図３はその側面図である。切削挿入体１００は上面１１２と、下面１１４と、上面１１２及び下面１１４との間を連結する四つの側面１１６とを備える。側面１１６はコーナー面１１８を介して隣接する他の側面１１６と連結される。また、上面１１２及び下面１１４と側面１１６との間の境界部には曲率半径Ｒを有する曲線状の副切削エッジ１２２が形成され、上面１１２及び下面１１４とコーナー面１１８との間の境界部には主切削エッジ１２４が形成される。主切削エッジ１２４は副切削エッジ１２２と隣接する副切削エッジ１２２を連結する。上面１１２及び下面１１４は装着面１２６と傾斜面１２８とで構成され、傾斜面１２８は装着面１２６に対して傾斜角（ａ）で延長される。

図４は、切削挿入体をコーナー面１１８（Ａ方向）から見たものである。図４に示すように、従来切削挿入体１００の主切削エッジ１２４は水平に延びる。

図５は、従来の切削挿入体がミリングカッタに装着されて被削材の加工面を切削する状態を示し、図６は図５のＢ部分に対する拡大図である。図５に示すように、切削挿入体１００の主切削エッジ１２４はミリングカッタの移送方向に沿って被削材を最初に切削する機能を行い、副切削エッジ１２２は主切削エッジ１２４により切削された被削材部分を精削して滑らかにしあげる機能を行う。

ところが、ミリングカッタと切削挿入体１００との製造公差と、切削挿入体１００をミリングカッタに装着する時の装着誤差とによって各切削エッジ間に位置の差が発生する。加工面を高精度に平坦に加工するためには誤差の影響を最小化しなければならない。このために、副切削エッジ１２２は１００ｍｍ〜２００ｍｍ度の曲率半径Ｒを有する凸な曲線状で形成される。

一方、主切削エッジ１２４の切削性能は主切削エッジ１２４の軸方向傾斜角と密接な関連がある。軸方向傾斜角はミリングカッタの回転軸に対して主切削エッジ１２４が傾いた角度を意味する。切削挿入体１００の側面１１６と被削材の面接触を避けるために図６に示すように、余裕角（ｒｅｌｉｅｆ ａｎｇｌｅ）が形成される。このような軸方向傾斜角は正の値、０または負の値がある。ここで、正の値はミリングカッタの回転反対方向に切削挿入体が傾いた場合であり、負の値はミリングカッタの回転方向に切削挿入体が傾いた場合であり、０は回転軸に対して傾かない場合である。軸方向傾斜角が正の値を有してその値がより大きいほどチップの流出が容易になされ、切削抵抗が減少する。ところが、図６に示すように、従来の切削挿入体１００では余裕角（通常４゜〜６゜）を維持するために主切削エッジ１２４の軸方向傾斜角は負の値（図６において、−５゜）を有する。

従って、主切削エッジ１２４部分で切削抵抗が大きいために切削性能が低い。これは他の問題を引き起こす。特に、切削加工深さが約０．５ｍｍ以上の場合には、切削抵抗の増加によって被削材の加工面上にバリ（ｂｕｒｒ）が生じたり主切削エッジ１２４が被削材の加工面に過度な圧力を加えて組織を変形させたり破損させる。このような理由で、従来の切削挿入体は優れた表面粗さを要求する精密切削に用いられる際に切削深さが相当制限される。

本発明はこのような従来技術の問題を解決するためのものであって、切削挿入体のコーナー面に形成される主切削エッジが正の軸方向傾斜角を有するようにし、切削加工時に主切削エッジに対する切削抵抗を減少させて切削性能を向上させることを目的とする。特に、約０．５ｍｍ以上の切削深さに対しても精密切削を行うことができる切削挿入体を提供することを目的とする。

また、本発明は副切削エッジの曲率半径を小さくして切削加工時に発生する被削材との摩擦力を減らすことができる切削挿入体を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による切削挿入体は、上面、下面、上面と下面を連結する複数の側面、隣接する側面を連結する複数のコーナー面を含む直六面体形状の本体と、上面及び下面と複数の側面のうち一つ以上との間の境界部に形成される、一つ以上の凸な曲線状の副切削エッジと、上面及び下面と複数のコーナー面のうち一つ以上との間の境界部に形成される一つ以上の主切削エッジとを備える。上面及び下面はそれぞれ装着面と装着面に対して傾斜角を有して延長する傾斜面とを備える。上面の主切削エッジは隣接する副切削エッジが終わる地点から主切削エッジの中間地点まで下面に向かって延長し、主切削エッジの中間地点から隣接する他の副切削エッジと出合う地点まで下面から遠くなる方向に延長する。下面の主切削エッジは隣接する副切削エッジが終わる地点から主切削エッジの中間地点まで上面に向かって延長し、主切削エッジの中間地点から隣接する他の副切削エッジと出合う地点まで上面から遠くなる方向に延長する。また、切削挿入体をコーナー面から見た時、上面または下面の主切削エッジは上面または下面の装着面と８゜〜１８゜の角度を形成する。

本発明の一実施例によると、切削挿入体は上面及び下面の中心を貫通する軸を中心に９０゜回転対称であり、側面及びその対向側面の中心を貫通する軸を中心に１８０゜回転対称である形状を有する。上面から見た時、副切削エッジの延長線から主切削エッジの中間地点までの距離は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。

本発明の一実施例によると、切削挿入体の副切削エッジの曲率半径は２０ｍｍ〜６０ｍｍである。

本発明の一実施例によると、切削挿入体を上面から見た時、主切削エッジは直線部とその両側の曲線部とで構成され、主切削エッジの直線部は隣接する副切削エッジと４５゜の角度を形成する。また、切削挿入体を上面から見た時、副切削エッジの長さは側面とその対向側面との間の距離の４０％〜６０％である。

切削挿入体が装着されたミリングカッタの斜視図である。 精密切削加工のために用いられる従来の切削挿入体の斜視図である。 図２の切削挿入体の側面図である。 図２の切削挿入体のコーナー面方向の側面図である。 図２の切削挿入体が装着されたミリングカッタの使用状態図である。 図５のＢ部分の拡大図である。 本発明の一実施例における切削挿入体の斜視図である。 図７の切削挿入体の側面図である。 図７の切削挿入体が装着されたミリングカッタの使用状態図である。 図９のＤ部分の拡大図である。 図７の切削挿入体のコーナー面方向の側面図である。 図７の切削挿入体の被削材の加工状態図である。 図７の切削挿入体の平面図である。 本発明の他の実施例における切削挿入体の平面図である。

以下、本発明を添付の図面に示す実施例を参照して説明する。

図７は、本発明の一実施例による切削挿入体の斜視図であり、図８は図７の切削挿入体の側面図である。切削挿入体１０は略直六面体の形状で、互いに向かい合って平行に延長する上面１２及び下面１４と、上面１２及び下面１４とを垂直に連結する四つの側面１６とを有する。側面１６は隣接する他の側面１６にコーナー面１８を介して連結される。切削挿入体１０は工具本体に切削挿入体１０を固定するためにネジが貫通する装着孔２０を備える。図８に示すように、上面１２または下面１４と側面１６との間の境界部は曲率半径Ｒを有する凸な曲線状の副切削エッジ２２を形成する。上面１２または下面１４とコーナー面１８との間の境界部は主切削エッジ２４を形成する。副切削エッジ２２と隣接した副切削エッジ２２は主切削エッジ２４を介して連結される。上面１２及び下面１４は装着面２６と傾斜面２８とで構成され、傾斜面２８は副切削エッジ２２及び主切削エッジ２４から装着面２６に対して傾斜角（ａ）で傾いている。切削挿入体１０は上面１２及び下面１４の中心を貫通する軸を中心に９０゜回転対称であり、側面１６及びその対向側面の中心を貫通する軸を中心に１８０゜回転対称である形状を有する。

図９は図７の切削挿入体が装着されたミリングカッタが被削材の上で切削作業を行う状態を示すものであり、図１０は図９のＤ部分に対する拡大図である。図９に示すように、切削挿入体１０の主切削エッジ２４はミリングカッタの移送方向に沿って被削材を最初に切削する機能を行い、副切削エッジ２２は主切削エッジ２４により切削された被削材の部分を精削して滑らかにしあげる機能を行う。一方、主切削エッジ２４の切削性能は主切削エッジ２４の軸方向傾斜角と密接な関連があり、切削抵抗を減少させるためには軸方向傾斜角は正の値を有することが有利である。

図１１は、図７の切削挿入体をコーナー面（Ｃ方向）から見たものである。上面１２の主切削エッジ２４は隣接する副切削エッジ２２が終わる地点３２から主切削エッジ２４の中間地点３４まで下面１４に向かって延長し、主切削エッジ２４の中間地点３４から隣接する他の副切削エッジ２２と出合う地点３６まで下面２４から遠くなる方向に延長する。同様に、下面１４の主切削エッジは隣接する副切削エッジが終わる地点から主切削エッジの中間地点まで上面に向かって延長し、主切削エッジの中間地点から隣接する他の副切削エッジと出合う地点まで上面から遠くなる方向に延長する。即ち、コーナー面１８上の主切削エッジ２４はコーナー面１８に向かって見た時、中間地点３４で最も低い高さを有する。

コーナー面（Ｃ方向）から見た時、上面１２または下面１４の主切削エッジ２４が上面１２または下面１４の装着面となす角度（ｂ）は８゜〜１８゜である。切削挿入体１０は被削材との面接触を避けるために余裕角を有し、ミリングカッタに装着される。このような余裕角にも切削挿入体１０の主切削エッジ２４の軸方向傾斜角が正になるようにするために前記角度（ｂ）は８゜以上に形成することが好ましい。一方、前記角度（ｂ）があまりにも大きければ切削挿入体を製作するのが難しく、切削挿入体の剛性が低くなるため、前記角度（ｂ）は１８゜以下に形成することが好ましい。このように主切削エッジ２４を形成させることによって、図１０に示すように、切削挿入体１０がミリングカッタに装着されて被削材の加工面を切削する場合、本発明の切削挿入体１０の主切削エッジ２４の軸方向傾斜角は正の値（図１０において、＋１３゜）を有する。従って、従来の切削挿入体に比べて主切削エッジ２４部分での切削抵抗が減少して切削性能が顕著に改善される。

図１２は本発明の切削挿入体が被削材を加工する状態を示す。切削挿入体１０は１つの副切削エッジ２２と１つの主切削エッジ２４とが被削材と接触して切削を行う。例えば、図１２に示す状態においては、副切削エッジ２３と主切削エッジ２５が切削を行う。より詳細には、被削材と接触する主切削エッジ２５側に切削挿入体１０が傾いて装着されるため、主切削エッジ２５と副切削エッジ２３の右側部分とが主に切削を行う。しかし、切削挿入体１０の回転方向を変えて副切削エッジ２３（主に、副切削エッジの左側部分）と主切削エッジ２５´で切削を行ったり、切削挿入体１０の装着位置を変えて副切削エッジ２３´と主切削エッジ２５″または２５”’で切削を行うことができる。このように、切削挿入体１０は上面１２及び下面１４の中心を貫通する軸を中心に９０゜回転対称であり、側面１６及びその対向側面の中心を貫通する軸を中心に１８０゜回転対称である形状であるので、上面１２及び下面１４にそれぞれ４つの副切削エッジ２２及び４つの主切削エッジ２４を備え、図１１に示すように主切削エッジ２４は中間地点３４を基点として左右対称である。従って、切削挿入体１０は同じ形状の副切削エッジと主切削エッジの対（例えば、２３と２５、２３と２５´等）を上面１２及び下面１４にそれぞれ８個ずつ計１６個を備えるので、１つの切削挿入体１０を１６回用いることができ、非常に経済的である。

図１３は図７の切削挿入体の平面図であり、図１４は本発明の他の実施例による切削挿入体の平面図である。図１３及び図１４に示すように、上面から見た時、副切削エッジ２２の延長線から主切削エッジ２４の中間地点までの距離（ｃ）は約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。従って、切削挿入体１０が工具本体に装着されて切削加工を行う場合に切削深さが０．５ｍｍを超えて約１．０ｍｍまでになっても、切削挿入体１０のコーナー面１８に形成される主切削エッジ２４の軸方向傾斜角はその切削深さに対して正の値を有する。従って、切削深さが１．０ｍｍ程度になっても切削抵抗の増加による問題が発生しない。被削材の加工面上にバリ（ｂｕｒｒ）が生じたり主切削エッジ２４が被削材の加工面に過度な圧力を加えて組織を変形させたり破損させる問題が改善される。従って、本発明の切削挿入体は従来の切削挿入体に比べて精密切削が可能な切削深さを増加させることができる。

また、図１３に示す切削挿入体の主切削エッジ２４は上面から見た時、直線部３８とその両側にある曲線部４０とで構成される。主切削エッジ２４は中間地点３４を基点として左右対称である。直線部は隣接する副切削エッジ２２と４５゜の角度をなす。コーナー面１８は平面とその両側にある曲面とで構成され、平面は隣接する側面１６と４５゜の角度をなす。一方、図１４に示す切削挿入体の主切削エッジ２４は上面から見た時、曲線部（図１４でＲ４．２７）のみで構成され、コーナー面１８は曲面のみで構成される。副切削エッジ２２は主切削エッジ２４により切削された被削材の部分を精削して滑らかにしあげる機能を行うのに、副切削エッジが短くなれば被削材の移送量が制限されて加工速度が遅くなる。従って、切削可能な深さが同一の切削挿入体であれば、主切削エッジ２４を直線部とその両側にある曲線部とで構成することが主切削エッジ２４を曲線部のみで構成する場合に比べて副切削エッジ２２の長さを長く確保することができる。

具体的には、図１３及び図１４に示す切削挿入体を上面から見た時、副切削エッジ２２の延長線から主切削エッジ２４の中間地点３４までの距離（ｃ）は同一である。しかし、主切削エッジ２４が直線部３８とその両側にある曲線部４０とで構成される図１３の場合、副切削エッジ２２の長さは側面とその対向側面との間の距離の約４０％〜６０％（図１３において、６．０４ｍｍ）である一方、主切削エッジ２４が曲線部のみで構成される図１４の場合、副切削エッジ２２の長さは側面とその対向側面との間の距離の約３０％〜５０％（図１４において、４．１６ｍｍ）である。

図８に示すように、本発明の切削挿入体１０の副切削エッジ２２は側面から見た時、中央部がその両側部より上方向または下方向に高い凸な曲線状である。曲率半径Ｒは好ましくは２０ｍｍ〜６０ｍｍである。このように、本発明の切削挿入体１０は副切削エッジ２２の曲率半径が小さいため、切削加工時に発生する被削材との摩擦力が小さい。

以上、本発明を好ましい実施例を挙げて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野の通常の知識を有する者であれば本発明の範囲を逸脱しなくても多様な変形実施が可能であるという点を理解するはずである。本発明の一実施例による切削挿入体は装着孔を備え、装着孔を貫通するネジにより工具本体に固定されるが、当業者に自明な他の固定方式、例えばウェッジ固定方式で固定されて装着孔を備えなくてもよい。また、本発明の一実施例による切削挿入体は略直六面体の形状であり、上面または下面と側面またはコーナー面との間の全ての境界部を切削エッジで形成しているが、一部境界部のみを切削エッジで形成することは当業者に自明である。このように当業者に自明な変形実施は本発明の範囲に属するものである。

以上詳細に説明したように、本発明によれば切削挿入体のコーナー面に形成される主切削エッジが正の軸方向傾斜角を有するようにして切削加工時に主切削エッジに対する切削抵抗を減少させ、切削性能を向上させる切削挿入体が提供される。

Claims (8)

1. 上面、下面、上面と下面を連結する複数の側面、隣接する側面を連結する複数のコーナー面を含む直六面体形状の本体と、
   前記上面及び下面と前記複数の側面のうち一つ以上との間の境界部に形成される、一つ以上の凸な曲線状の副切削エッジと、
   前記上面及び下面と前記複数のコーナー面のうち一つ以上との間の境界部に形成される、一つ以上の主切削エッジと、を備え、
   前記上面及び下面はそれぞれ装着面と装着面に対して傾斜角とを有して延長する傾斜面を備え、
   前記上面の主切削エッジは隣接する副切削エッジが終わる地点から主切削エッジの中間地点まで下面に向かって延長し、主切削エッジの中間地点から隣接する他の副切削エッジに出合う地点まで下面から遠くなる方向に延長し、
   前記下面の主切削エッジは隣接する副切削エッジが終わる地点から主切削エッジの中間地点まで上面に向かって延長し、主切削エッジの中間地点から隣接する他の副切削エッジに出合う地点まで上面から遠くなる方向に延長し、
   コーナー面から見た時、前記上面または下面の主切削エッジが上面または下面の装着面と８゜〜１８゜の角度をなす、
   切削挿入体。
2. 前記切削挿入体は、上面及び下面の中心を貫通する軸を中心に９０゜回転対称であり、前記切削挿入体は側面及びその対向側面の中心を貫通する軸を中心に１８０゜回転対称である、請求項１に記載の切削挿入体。
3. 上面から見た時、前記副切削エッジの延長線から前記主切削エッジの中間地点までの距離は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである、請求項１に記載の切削挿入体。
4. 前記副切削エッジの曲率半径は、２０ｍｍ〜６０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか項に記載の切削挿入体。
5. 前記主切削エッジは、上面から見た時、直線部とその両側の曲線部とで構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削挿入体。
6. 前記主切削エッジの直線部は、隣接する副切削エッジと４５゜の角度をなす、請求項５に記載の切削挿入体。
7. 上面から見た時、前記副切削エッジの長さは側面とその対向側面との間の距離の４０％〜６０％である、請求項５に記載の切削挿入体。
8. 前記コーナー面上の前記主切削エッジは、前記コーナー面に向かって見たとき、前記中間地点で最も低い高さを有し、
   前記主切削エッジは、前記中間地点を起点として左右対称である請求項1乃至請求項７のいずれか１項記載の切削挿入体。

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