JP5433061B2 - 両面型切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、両面型切削インサートに関する。

一般に切削工具は主に鉄系金属、非鉄系金属、非金属材料の切削に利用されるもので、通常工作機械に装着されて被削材を所望する形状に加工するために切削を行う工具である。このような切削工具は、切削刃（ｃｕｔｔｉｎｇ ｅｄｇｅ）を有している切削インサート（ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｅｒｔ）と、このような切削インサートを固定する工具用ホルダーとからなる。

このような切削インサートを使用するミリングカッタを例に挙げると、直角加工、側面加工において加工深さが深くなると切削に寄与する切削刃の長さが長くなり、そのため、切削刃全体が受ける抵抗も大きくなり、高速切削、高送り切削、高切込み切削の時に切削性、工具寿命を向上させるための多様な研究が行われてきた。

図９には、ＷＯ９７／１７１５７に開示された従来の両面型切削インサートの一例が示されている。参考までに、図９は、ＷＯ９７／１７１５７の図３に対応し、便宜上図面符号などは修正せずにそのまま表示した。ここで、図面符号３０は切削刃（ｃｕｔｔｉｎｇ ｅｄｇｅ）を示し、図面符号２１は主側面（ｍａｊｏｒ ｌａｔｅｒａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を示す。

このような従来の両面型切削インサートは、上面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）および下面（ｂｏｔｔｏｍ ｓｕｒｆａｃｅ）を交替に使用することができるように切削インサートを両面に設計するためにネガティブタイプで形成されており、つまり、主側面がネガティブ形状に形成されている。これによって、従来の両面型切削インサートは、実際加工時に被削材表面と切削刃がなす傾斜角がネガティブに形成されて切削インサートの切削性が劣るという問題点があった。

国際公開第９７／１７１５７号（公開日:１９９７．５．１５）

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、締結性を良好な状態に維持しながら傾斜角の増大を通じて切削性を向上させた改善された両面型切削インサートを提供することにある。

また、本発明は明示的に言及された目的以外にも、後述する本発明の構成から達成され得る他の目的も含む。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による切削インサートは、上面および下面と、前記上面および前記下面を互いに連結する複数の側面余裕面と、前記上面および下面と前記複数の側面余裕面によりそれぞれ形成される切削刃とを含み、前記複数の側面余裕面のうちの一つ以上の側面余裕面は、前記上面から前記下面方向に第１ポジティブ面、ネガティブ面、第２ポジティブ面と順次に３段に形成されたことを特徴とする。

また、前記一つ以上の側面余裕面は、前記複数の側面のうちの主側面余裕面であることを特徴とする。

また、前記切削インサートをカッタボディに装着時、前記主側面余裕面のネガティブ面のみが前記カッタボディのシート部側面に接触し、前記主側面余裕面の２つのポジティブ面は前記カッタボディのシート部側面に接触しないことを特徴とする。

また、互いに対向する前記主側面余裕面のネガティブ面を貫通する貫通ホールが形成されており、前記主側面余裕面のネガティブ面には前記カッタボディのシート部側面に定着するように前記貫通ホール周りにリセスが形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態による切削インサートは、上面および下面と、前記上面および前記下面を互いに連結する複数の側面余裕面と、前記上面および下面と前記側面余裕面により形成される切削刃とを含み、前記複数の側面のうちの一つ以上の側面余裕面は、前記上面から前記下面方向に互いに連結された第１ポジティブ面と第２ポジティブ面から形成されたことを特徴とする。

また、前記第１および第２ポジティブ面の角度は、１°〜７°であることを特徴とする。

上記の構成を有する本発明によれば、両面型切削インサートの複数の側面余裕面のうちの一つ以上の側面余裕面を上面から下面方向に第１ポジティブ面、ネガティブ面、第２ポジティブ面と順次に３段に形成することによって、従来のネガティブタイプの両面型切削インサートに比べて、加工時の傾斜角を増大させることができるため、切削性が向上する効果を得ることができる。

また、両面型切削インサートの側面余裕面のうちのネガティブ面のみでカッタボディに接触するため、締結性は従来のネガティブタイプの両面型切削インサートと同一な水準に維持することができる。

また、側面余裕面のネガティブ面に形成されたリセスを通じてカッタボディとの安定した締結を達成することができる。

一方、本発明の効果は上述したことに限定されず、後述する本発明の構成から導出され得る他の効果も本発明の効果に含まれる。

本発明の一実施形態による両面型切削インサートの斜視図である。 図１の両面型切削インサートの側面図である。 図１の両面型切削インサートの正面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１の両面型切削インサートの平面図である。 図１の両面型切削インサートがミリング用カッタボディに装着された状態を例示した図面である。 ミリング用カッタボディに図１の両面型切削インサートが装着された状態を説明する拡大図である。 従来の両面型切削インサートに対比した図１の両面型切削インサートの傾斜角を示す模式図である。 従来のネガティブタイプの両面型切削インサートを示す図面である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による両面型切削インサート１００（以下、「本両面型切削インサート」という）について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による両面型切削インサートの斜視図であり、図２は、その側面図であり、図３は、その正面図であり、図４は、その正面断面図であり、図５は、その平面図である。

本両面型切削インサート１００は、主に超硬合金材料を粉末冶金法による工程、つまり、型圧または粉末射出成形（Ｐｏｗｄｅｒ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ、ＰＩＭ）、焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）などの工程を利用して製作され得る。

図１に示すように、本両面型切削インサート１００は、上面１（第１の面）および下面２（第２の面）と、上面１および下面２を互いに連結する複数の側面余裕面３と、上面１および下面２と複数の側面余裕面３によりそれぞれ形成される切削刃４とを含む。

図２および図４を参照すると、上面１および下面２は同一な形状を有し、図３に示された仮想の平行中心線（Ｃ１）を基準に１８０°回転対称形に構成される。したがって、例として提示された本切削インサート１００で上面１と下面２は同一な形状からなっている。なお、上面１および下面２は、説明の便宜上、両者を区別するために付した名称であり、上下の位置関係を特定したものではない。従って、使用状態によって、上面１および下面２の上下関係は、変化し得るものである。

側面余裕面３は、上面１および下面２を互いに連結する主側面余裕面３１と副側面余裕面３２とから構成される。そして、互いに隣接した主側面余裕面３１と副側面余裕面３２を互いに連結する角部側面３３が備えられる。

本両面型切削インサート１００で複数の側面余裕面３のうちの一つ以上の側面余裕面３は、上面１から下面２方向に第１ポジティブ面３１１、ネガティブ面３１２、第２ポジティブ面３１３と順次に３段に形成されている。これによって、締結性は従来のネガティブタイプ（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）の両面型切削インサートと同一な水準に維持しながらも、従来のネガティブタイプの両面型切削インサートに比べて加工時の傾斜角を増大させることができるため切削性が向上する。ここで、図４に示すように、「ポジティブ面」とは、その面３１１、３１３の延長線と平行中心線（Ｃ１）がなす内側角度（ａ）が９０°を超える場合、つまり、鈍角である場合を称し、「ネガティブ面」とは、その面３１２と平行中心線（Ｃ１）がなす角度が直角である場合を称す。

図４で、第１ポジティブ面３１１とネガティブ面３１２がなす角度はα、第２ポジティブ面３１３とネガティブ面３１２がなす角度はβと表示されており、第１ポジティブ面３１１とネガティブ面３１２がなす角度（α）と第２ポジティブ面３１３とネガティブ面３１２がなす角度（β）は、１°〜７°であってもよく、好ましくは２°〜３°が適切である。この場合、図８に示すように、被削材表面（Ｔ）との余裕角（γ）を同一に形成すると仮定するとき、従来の両面型切削インサートに比べてこのような角度（α、β）だけ傾斜角が相対的に増加して、上下両面で切削性を同時に向上させることができる効果を得ることができる。ここで、一点鎖線は従来の両面型切削インサートを、実線は本両面型切削インサートを示す。

また、第１ポジティブ面３１１とネガティブ面３１２がなす角度（α）と第２ポジティブ面３１３とネガティブ面３１２がなす角度（β）とは同一に形成されることが好ましいが、加工条件に応じて必要時には互いに異なるように形成されることもできる。また、ネガティブ面３１２の幅は第１ポジティブ面３１１および第２ポジティブ面３１３の幅に比べて大きく形成されることが好ましい（図１参照）。

一方、図１および図４を参照すると、本両面型切削インサート１００で互いに対向する２つの主側面余裕面３１のほぼ中央には貫通ホール５が形成されている。この貫通ホール５には後述するミリング用カッタボディに本切削インサート１００を締結時、締結用ボルトが装着される。本実施形態では貫通ホール５が互いに対向する主側面余裕面３１を貫通して形成されたものを例示しているが、必要に応じては上面１および下面２を貫通するように形成されることもできる。

本両面型切削インサート１００で切削刃４は、主側面余裕面３１と上下面１、２により形成される主切削刃４１と、副側面余裕面３２と上下面１、２により形成される副切削刃４２と、角部側面３３と上下面１、２により形成される角部切削刃４３、４４とを備える。

一方、図２に示すように、主切削刃４１は図２を基準に左側から右側に向かって下方に傾斜して形成されており、相対的に高い位置に形成された第１角部切削刃４３と相対的に低い位置に形成された第２角部切削刃４４とから構成される。

また、図５に示すように、本両面型切削インサート１００で上面１は、上面１の長手方向に沿って上面１の中心を通過する仮想の中心線（Ｃ２）を基準に１８０°回転対称形に構成される。したがって、本両面型切削インサート１００は、対角線方向に対称をなすように上面１の２つの角部にそれぞれ提供された第１角部切削刃４３と第２角部切削刃４４を備える。

本両面型切削インサート１００は、切削加工時に上面１および下面２を交替に使用することができるが、上面１および下面２には切削加工時にチップの流れを誘導するチップブレーカが形成される。

また、第１角部切削刃４３には第１角部切削刃ランド面４３１が連結されている。

図２を参照すると、主側面余裕面３１に沿って第１角部切削刃４３と互いに対向する第２角部切削刃４４との間には主切削刃４１が伸びて形成される。主切削刃４１は、切削加工時に被削材と一次的に接触しながら切断に寄与する。

また、図３を参照すると、第１角部切削刃４３と第２角部切削刃４４との間には被削材加工面の面粗度を向上させる副切削刃４２が伸びて形成される。

図２を参照すると、第１角部切削刃４３は上面１よりも高く形成され、第２角部切削刃４４は上面１よりも低く形成される。つまり、主切削刃４１は、第１角部切削刃４３から第２角部切削刃４４側に連結されて高さが低くなる直線として提供されるが、このような主切削刃４１は主側面余裕面３１と上面１が出会って形成され、主切削刃ランド面１１と連結される。

図３を参照すると、副切削刃４２は、第１角部切削刃４３から副側面余裕面３２に沿って互いに対向する第２角部切削刃４４側に順次に形成された第１副切削刃４２１、傾斜部切削刃４２２および第２副切削刃４２３を備える。

また、図２に示すように、互いに対向する主側面余裕面３１のネガティブ面３１２を貫通する貫通ホール５周りには後述するミリング用カッタボディ２００のシート部側面２１１に定着するようにリセス（ｒｅｃｅｓｓ）３１４が形成され得る。

次に、図６および図７を参照して本両面型切削インサート１００がミリング用カッタボディ２００に定着する状態を説明する。図６および図７は、本発明による両面型切削インサート１００がミリング用カッタボディ２００に結合された状態を例として示す図面である。

ミリング用カッタボディ２００には本両面型切削インサート１００が装着される複数のインサートシート部２１０が備えられている。具体的にミリング用カッタボディ２００のシート部２１０は、締結用ボルト２２０が締結され得るホール（タップ）（図示せず）と、本切削インサート１００の下面２が定着するシート部下面２１２と、本両面型切削インサート１００の主側面余裕面３１のネガティブ面３１２が定着するシート部側面２１１とを備える。また、シート部２１０は、本両面型切削インサート１００の主側面余裕面３１のうちのポジティブ面３１１とは接触しないようにリセス２１３を備える。

図７に示すように、本両面型切削インサート１００が工具用ホルダー、例えば、ミリング用カッタボディ２００に装着されるとき、主側面余裕面３１のネガティブ面３１２のみがカッタボディ２００のシート部側面２１１に接触し、主側面余裕面３１の残りの２つのポジティブ面３１１、３１３は、カッタボディ２００のシート部側面２１１に接触しない。したがって、本両面型切削インサート１００は、主側面余裕面３１のうちのネガティブ面３１２のみでカッタボディ２００のシート部側面２１１に接触するため、締結性は従来のネガティブタイプの両面型切削インサートと同一な水準に維持される。

上記で、複数の側面余裕面３のうちの一つ以上の側面余裕面３が上面１から下面２方向に第１ポジティブ面３１１、ネガティブ面３１２、第２ポジティブ面３１３順に、つまり、３段に構成されていると説明した。しかし、必要に応じては本両面型切削インサート１００の側面余裕面３を２段に、つまり、上面１から下面２方向に互いに連結された第１ポジティブ面３１１と第２ポジティブ面３１３のみで形成することもできる。この場合も側面余裕面３が３段に構成された場合と同様に、従来のネガティブタイプの両面型切削インサートに比べて、加工時の傾斜角の増大を通じて切削性が向上する効果を得ることができる。一方、この場合、カッタボディとの装着は、側面余裕面３に形成された第１ポジティブ面３１１または第２ポジティブ面３１３が装着面として使用され得る。

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、本発明の実施形態から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により容易に変更されて均等であると認められる範囲のすべての変更および修正を含む。

１…上面
２…下面
３…側面余裕面
４…切削刃
５…貫通ホール
１１…主切削刃ランド面
３１…主側面余裕面
３２…副側面余裕面
３３…角部側面
４１…主切削刃
４２…副切削刃
４３…第１角部切削刃
４４…第２角部切削刃
３１１…第１ポジティブ面
３１２…ネガティブ面
３１３…第２ポジティブ面
３１４…リセス
４３１…第１角部切削刃ランド面

Claims (3)

1. 上面および下面と、前記上面および前記下面を互いに連結する複数の側面余裕面と、前記上面および下面と前記複数の側面余裕面により形成される切削刃とを含む両面型切削インサートにおいて、
   前記複数の側面余裕面は、前記上面から前記下面方向に第１ポジティブ面、ネガティブ面、第２ポジティブ面と順次に３段に形成されており、
   前記側面余裕面における前記ネガティブ面のみでカッタボディに接触するように、前記カッタボディに装着されることを特徴とする、両面型切削インサート。
2. 前記複数の側面余裕面は、互いに対向する一対の主側面余裕面と一対の副側面余裕面とから構成されており、
   互いに対向する前記主側面余裕面のネガティブ面を貫通する貫通ホールが形成されており、前記主側面余裕面のネガティブ面には前記カッタボディのシート部側面に定着するように前記貫通ホール周りにリセスが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の両面型切削インサート。
3. 前記第１および第２ポジティブ面の角度は、１°〜７°であることを特徴とする、請求項１に記載の両面型切削インサート。