JP5441615B2 - Cutting insert, cutting tool, and method of manufacturing workpiece - Google Patents
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Description
本発明は、切削インサートおよび切削工具ならびに被削加工物の製造方法に関する。 The present invention relates to a cutting insert, a cutting tool, and a method for manufacturing a workpiece.
従来、切削インサートにおいて、切屑排出性の向上の観点から、被削材を切削する主切刃に対して、その内方にブレーカ溝が形成されている。例えば、特許文献1には主切刃に対してすくい面と立ち上がり面とからなるブレーカ溝を有する切削インサートが開示されている。しかし、このような立ち上り面を有する切削インサートは、難削材を切削する場合においては、生成される切屑が立ち上がり面によりカールされ、切屑の先端が切刃と被削材との間に絡まる場合がある。特に、このような現象は、送り量が高い条件下において特に顕著である。 Conventionally, in a cutting insert, a breaker groove is formed inward of a main cutting edge for cutting a work material from the viewpoint of improving chip dischargeability. For example, Patent Document 1 discloses a cutting insert having a breaker groove formed of a rake face and a rising face with respect to a main cutting edge. However, when a cutting insert having such a rising surface is used to cut a difficult-to-cut material, the generated chip is curled by the rising surface, and the tip of the chip is entangled between the cutting edge and the work material. There is. In particular, such a phenomenon is particularly remarkable under conditions where the feed amount is high.
本発明の課題は、優れた切屑排出性を有する切削インサートを提供することにある。 The subject of this invention is providing the cutting insert which has the outstanding chip discharge | emission property.
本発明の一実施形態における切削インサートは、第1側面と上面との交差部に位置する主切刃と、前記第1側面に隣接する第2側面と前記上面との交差部に位置する副切刃と、前記第2側面に隣接する第3側面と前記上面との交差部に位置するさらい刃と、前記上面であって、前記主切刃、前記副切刃及び前記さらい刃の内方側に位置するすくい面と、を備え、前記すくい面は、前記主切刃及び前記副切刃の内方側に位置して、すくい角αを成す第1すくい面と、該第1すくい面の内方側に位置して前記第1すくい面と接続し且つ前記すくい角αより小さいすくい角βを成す第2すくい面とを有し、前記第1すくい面の幅は、前記第1すくい面の外方に位置する前記副切刃に隣接する前記さらい刃から離れるに従って広くなる。
The cutting insert in one embodiment of the present invention includes a main cutting edge located at the intersection of the first side surface and the upper surface, and a sub-cut located at the intersection of the second side surface adjacent to the first side surface and the upper surface. A blade, a wiping blade positioned at the intersection of the third side surface adjacent to the second side surface and the upper surface, and the upper surface, the inner side of the main cutting blade , the auxiliary cutting blade and the wiping blade A rake face located on the inner side of the main cutting edge and the auxiliary cutting edge, and a rake angle α, and a rake face located on the inner side of the first rake face . A second rake face located on the inner side and connected to the first rake face and forming a rake angle β smaller than the rake angle α, and the width of the first rake face is the first rake face The width becomes wider as the distance from the wiping blade adjacent to the sub-cutting blade located on the outer side of the blade increases.
本発明の一実施形態における切削工具は、上記切削インサートと、該切削インサートが複数装着されるホルダとを備える。 Cutting tool according to an embodiment of the present invention comprises a holder and the cutting insert, the cutting insert is more worn.
本発明の一実施形態における被削加工物の製造方法は、上記切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。 A method of manufacturing a workpiece according to an embodiment of the present invention includes a step of rotating the cutting tool to bring it closer to the work material, and bringing a cutting blade of the cutting tool into contact with the surface of the work material to form the work piece. A step of cutting a material, and a step of separating the cutting tool from the work material.
本発明の切削インサートによれば、すくい面が、すくい角αを成す第1すくい面と、すくい角αより角度の小さいすくい角βを成す第2すくい面とを有し、第1すくい面がさらい刃から離れるに従って幅広になっているため、生成される切屑が切刃前方に向かうような急激なカールとなることが抑制され、第1すくい面から第2すくい面、および着座面を通って排出される。したがって、切刃と被削材との間に切屑が絡まることが低減され、切屑排出性に優れる。 According to the cutting insert of the present invention, the rake face has a first rake face that forms a rake angle α and a second rake face that forms a rake angle β that is smaller than the rake angle α, and the first rake face is Since it becomes wide as it leaves | separates from a wiping blade, it is suppressed that the generated chip | curd becomes a curl which goes to the front of a cutting blade, and it passes through a 2nd rake surface and a seating surface from a 1st rake face. Discharged. Therefore, the entanglement of chips between the cutting blade and the work material is reduced, and the chip dischargeability is excellent.
<切削インサート>
以下、 図1〜図4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。
<Cutting insert>
Hereinafter, a cutting insert 1 (hereinafter simply referred to as an insert 1) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
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。この本体部の形状は、上面視において、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。本実施形態においては、5つの長辺を有する略五角形の形状が用いられている。 In FIG. 1, the insert 1 includes a substantially polygonal plate-like main body. The shape of the main body is not particularly limited as long as it is a shape normally used for inserts by those skilled in the art, for example, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, and an octagon when viewed from above. In the present embodiment, a substantially pentagonal shape having five long sides is used.
インサート1は、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、上面2および下面3に連続し、逃げ面として機能する側面4とを備えている。上面2と側面4の交差部には、切刃5が形成されている。さらに上面2から下面3に向かって、取付ねじを通すための貫通孔6が形成している。上面2の貫通孔6の内部の段部は取付ねじの頭部が係合する当接部7である。当接部7はインサート1を反転して固定できるように上下に形成されている。また、インサート1の上面2には、切刃5に沿って幅が狭い平坦面からなるランド部8が形成され、さらに切刃5に対応するすくい面(傾斜面)9が形成されている。
The insert 1 includes an
図1に示すインサート1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(図3参照)。すなわちインサート1は、上面2および下面3の両面をそれぞれすくい面として使用することが可能な、ネガティブ型の切削インサートである。したがってこのインサート1は、片面5個所、上下面で、10個所のコーナを切削に使うことができる。この場合、下面3と側面4との交差稜線部においても切刃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をすくい面とし、上面2を着座面として使用することが可能である。なお、下面側に切刃5を形成しなくてもよい。その場合でも5個所のコーナを切削に使用できる。また、本発明の切削インサートにおいては、側面4に逃げ角が付与された、いわゆるポジティブ型の切削インサートであってもよい。
The insert 1 shown in FIG. 1 has a side surface 4 formed perpendicular to the
切刃5は、図1に示すように、具体的には、第1側面41と上面2との交差部に形成される主切刃51、第2側面43と上面2との交差部に形成される副切刃53、および第3側面42と上面2との交差部に形成されるさらい刃52とを有している。本実施形態においては、第1側面41、第2側面43、および第3側面42はコーナ面44、45を介して隣接し、主切刃51、副切刃53、およびさらい刃52は、コーナ切刃54、55を介して接続されている。第3側面42の反対側にはコーナ面46を介してつぎの第1側面41が連続している。そのコーナ面46の上端はコーナ切刃56である。
As shown in FIG. 1, specifically, the cutting edge 5 is formed at the intersection between the
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。この主切刃51は、他の切刃、すなわちさらい刃52や副切刃53よりも長く形成されている。そして主切刃51は、図3から分かるように、上向きに凸となる緩い湾曲線とされている。この実施形態では、後述する頂点Pが主切刃51のうち副切刃53の側に寄っている。すなわち、この実施形態では、主切刃51の途中に頂点Pを設けるため、主切刃51の副切刃53側の端部近辺では、副切刃53から離れるに従って上面に近づくように傾斜し、頂点Pに至る。そしてその後は、副切刃53から離れるに従って下面に近づくように傾斜している。
The
さらい刃52は、被削材の仕上げ面精度の向上の目的で形成される。さらい刃52は上面視においてほぼ直線状であり(図2参照)、側面視では副切刃53に近づくに従って下面から離れるように傾斜している。この実施形態では、その傾斜は主切刃51の端部近辺の傾斜より急角度である。
The
前述の副切刃53は、主切刃51より外周切刃角の大きい切刃であり、例えば、主切刃51の切削抵抗を低減する、あるいは主切刃の損傷を抑制するなどの主切刃51による切削を補助するといった目的で設けられる。「外周切刃角」とは、インサートをホルダに取り付けた場合に、ホルダの回転中心軸に対する切刃の傾斜角をいう。例えば、図6の切削工具20において、ホルダ10の回転中心(図5の符号S参照)と平行な線Lと主切刃51のなす角θ1が、主切刃51の外周切刃角である。同様に、線Lと副切刃53のなす角θ2が、副切刃53の外周切刃角である。主切刃51の外周切刃角は例えば0〜60度程度で設定され、副切刃53bの外周切刃角はそれより大きい角度、例えば60〜80度程度で設定される。また、切刃の損傷・欠損を考慮すると、副切刃53の外周切刃角が、主切刃51の外周切刃角より大きくなるように設定される。具体的には、、副切刃53の外周切刃角が、主切刃51の外周切刃角に対して1.2倍、好ましくは1.5倍以上の大きさに設定することが好ましい。副切刃53は、主切刃51とさらい刃52との間にあればよく、両者の間に複数の副切刃を設けてもよい。
The above-mentioned
図3に示すように、副切刃53は、さらい刃52と主切刃51をつなぐように設けられ、この実施形態では主切刃51に向かうにしたがって下面3から離れるように傾斜している。
As shown in FIG. 3, the
さらい刃52、副切刃53および主切刃51を含む上側の切刃5の全体は、図3に示すように上に凸となる緩やかな湾曲線である。切刃5の全体を見れば、第3のコーナ切刃56とさらい刃52との境界近辺(点V参照)で最も低く、そこから円周方向(図2の反時計方向)にさらい刃52、第2のコーナ切刃55、副切刃53、第1のコーナ切刃54、主切刃51と進むに従って次第に上昇していく。そして前述の頂点Pで最も高くなり、その頂点Pからさらに円周方向に進むと、しだいに下降していき、つぎの第3のコーナ切刃56とつぎのさらい刃52との境界近辺で再び最も低くなる。
The entire upper cutting edge 5 including the wiping
下側の切刃5は、切削インサート1を上下反転させた状態で使用できるように、上側の切刃5を反転させた形状となっている。すなわち、図3の紙面に直角の線を中心とする回転対称となっている。この場合、図3の右側に示すように、第1側面41の下端に主切刃51が形成されるが、第3側面42の下端にはさらい刃ではなく、副切刃53が形成される。同様に第2側面43の下端には副切刃ではなく、さらい刃52が形成される。それぞれの切刃51、52、53の間には、各コーナ切刃56、55、54が形成される。そのため、第3側面42の長さと第2側面43の長さは実質的に同一の長さにするのが好ましい。同様に、第1側面41の左側に連続するコーナ面44と反対側に連続するコーナ面46の長さも実質的に同一にするのが好ましい。
The lower cutting edge 5 has a shape obtained by inverting the upper cutting edge 5 so that the cutting insert 1 can be used with the cutting insert 1 turned upside down. That is, it is rotationally symmetric about a line perpendicular to the paper surface of FIG. In this case, as shown on the right side of FIG. 3, the
主切刃51、さらい刃52、副切刃53の長さは、上記の点を除けばとくに制限されない。たとえば、主切刃51と副切刃53の長さの割合は、2:1〜10:1、好ましくは2:1〜6:1程度に設定される。また、さらい刃52と副切刃53の長さについてもとくに制限がないが、上下反転して使用する場合は、長さの比はほぼ1:1となる。ネガティブ型のインサートを設計する場合、あるいはポジティブ型でも反転使用を前提としない場合は長さの比を1:1〜1:6にするなど、比較的自由に設定することができる。
The lengths of the
コーナ切刃54、55、56は図2に示すように、上面視で曲線状である。これらのコーナ切刃の曲率半径は特に制限されない。例えば、第1のコーナ切刃54と第3のコーナ切刃56の長さおよび曲率半径はほぼ同一であり、第2のコーナ切刃55はさらい刃52と副切刃53の間に挟まれているのでなだらかである。このような構成によって、主切刃51および副切刃53によって生成される切屑間の厚みの大幅な変動が抑制され、切屑の形状のコントロールが可能である。
As shown in FIG. 2, the
例えば、コーナー切刃54により、副切刃53と主切刃51とが連続する場合、切削時に副切刃と主切刃との境界にかかる負荷が分散されるので、該境界における欠損を抑制することができる。また、切屑をスムーズに逃がすことができる。
For example, when the
ランド部8は、上述のように、それぞれの切刃51、52、53とそれらに対応するすくい面9との間の狭い領域をいう。ランド部8の幅は、主に対応する切刃51〜56の強度の点から適宜設定される。通常はランド部8の幅はほぼ一定に設定される。
As described above, the
すくい面9は、主切刃51および副切刃53の内方側に位置している。このすくい面9は、本実施形態のように切刃5全体に沿って形成されていてもよい。すくい面9は、さらに主切刃51および副切刃53に対応する第1すくい面91と、この第1すくい面91と接続する第2すくい面92とを有している。そして、第1すくい面91のすくい角は、第2すくい面92のすくい角に比べて大きくなるように設定される。ここで、すくい角とは、下面3(着座面)に平行な面とすくい面とのなす角を意味する。具体的には、図4(a)に示すように、第1すくい面のすくい角をすくい角α、第2すくい面をすくい角βとして表される。すくい角αおよびすくい角βの範囲は、特に制限されないが、切屑排出性が良好な観点から、5°<α、β<30°であることが好ましく、10°<α、β<25°であることがより好ましい。
The rake face 9 is located on the inner side of the
すくい角αおよびすくい角βはそれぞれ一定であってもよいし、あるいは変化(徐変)していてもよい。すくい角αがさらい刃から離れるにつれて大きくなるように設定した場合、切削抵抗が低減され得る。またすくい角βについてもさらい刃から離れるにつれて大きくする場合は、切屑がらせん状となり、切屑排出性が向上し得る。 The rake angle α and the rake angle β may be constant or may change (gradual change). When the rake angle α is set so as to increase as it moves away from the wiping blade, the cutting resistance can be reduced. In addition, when the rake angle β is increased as the distance from the wiping blade increases, the chips become spiral and the chip dischargeability can be improved.
本実施形態においては、図4(a)および(b)に示すように、切刃に対して垂直な断面において、すくい角αがすくい角βより大きくなるように設定される。具体的には、すくい角αとすくい角βとの差が3°を超えるように設定されている。このような構成によって、生成される切屑が円滑に第1のすくい面および第2のすくい面を通過するとともに、緩やかにカールし、切屑排出性が向上する。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the rake angle α is set to be larger than the rake angle β in a cross section perpendicular to the cutting edge. Specifically, the difference between the rake angle α and the rake angle β is set to exceed 3 °. With such a configuration, the generated chips smoothly pass through the first rake face and the second rake face, and are gently curled to improve chip discharge performance.
さらに、本実施形態において、第1すくい面91のすくい角αの最大値αMaxと、第2すくい面92のすくい角βの最小値βMinとが10°より大きくなるように設定されている。このような構成により、切削抵抗の低減を実現できる。
Further, in the present embodiment, the maximum value αMax of the rake angle α of the
第1すくい面91の幅(主切刃51または副切刃53と垂直な方向の長さ)は、さらい刃52から離れるに従って広くなるように形成されている。このように、第1すくい面が副切刃52から離れるに従って幅広となることにより、生成される切屑が第1すくい面から第2すくい面に円滑に排出される。本実施形態においては、第1すくい面91の幅が、副切刃52から離れるに従って一定の割合で増加するように形成されている。さらに、本実施形態においてはすくい面9の幅(主切刃51と垂直な方向の長さ)が略一定となるように形成されている。すなわち、第2すくい面92において、主切刃51と垂直な方向の長さは、副切刃から離れるに従って短くなるように形成されている。このような構成によって、平坦面2(着座面として機能する面)の面積を大きく確保することが可能となる。
The width of the first rake face 91 (the length in the direction perpendicular to the
第1すくい面および第2のすくい面は平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。また平面状の第1すくい面と平面状の第2のすくい面とを曲面状の中間すくい面を介して接続されていてもよい。 The first rake face and the second rake face may be flat or curved. Further, the planar first rake face and the planar second rake face may be connected via a curved intermediate rake face.
なお、本実施形態においては、断面視で、内方の平坦面2(着座面として機能)が、すくい面9より低い部位に位置されている。また平坦面2は、第1側面に略平行の壁面を介して、すくい面9と接続されている。このような構成によって、座面の面積が確保され、切削時、チップの安定性が向上される。
In the present embodiment, the inner flat surface 2 (functioning as a seating surface) is positioned at a lower position than the rake face 9 in a sectional view. The
<切削工具>
図5、図6に示す切削工具20は、先述のインサート1を公知のホルダ10に取り付けたものである。ホルダ10の外周先端部には、周方向に互いに間隔をあけて複数個の切屑ポケット13が形成されている。切屑ポケット13は平面視で略V字状に切り欠いた部分であり、それによって形成される複数の取り付け面14にそれぞれインサート1を取り付ける。インサート1は、矢印Aで示す回転方向の前側に上面2を向けて、ホルダ10の外周から主切刃51を突出させて装着する。切削工具20は回転中心Sまわりに矢印A方向に回転させることにより、主切刃51、副切刃53およびさらい刃52による切削が行われる。
<Cutting tools>
The cutting
<切削方法>
つぎに図7a〜cを参照して、切削工具(転削工具)20を用いて被削材を切削する手順を説明する。切削を開始するに先立って、図5に示すように、ホルダ10にインサート1を装着しておく。このとき、ホルダ10の同一円周上に沿ってインサート1を取り付ける。取り付け方法は、例えば、インサート1の貫通孔6にボルトを挿入し、そのボルトをホルダ10の取り付け面14に形成した雌ねじに螺合する。あるいはホルダ10に形成した貫通孔にボルトを通し、反対側からナットで締め付ける。この実施形態では、切削工具11の回転中心Sは図6に示す被削材100の表面に対して略直角に配置する。そのとき、主切刃51は、被削材100に対して約45度程度の角度で傾斜している。
<Cutting method>
Next, with reference to FIGS. 7 a to 7 c, a procedure for cutting a work material using a cutting tool (a rolling tool) 20 will be described. Prior to starting the cutting, the insert 1 is mounted on the
ついで図7aに示すように、被削材100をフライス盤のベッドなどに固定し、ホルダ10を矢印B方向に移動させて適切な切り込み量を設定する。ついで図7bに示すように、ホルダ10を回転中心Sまわりに矢印A方向に回転させながら、矢印C方向に移動させる。それにより、主切刃51と副切刃53が、送り方向前方の円弧状の部分と当接し、切り込み量に応じた分を切削する。そのとき、複数個のインサート1が順に切削領域に入ってきて切削していくので、表面16に円弧状の筋(切削痕)が残る。しかしさらい刃52が被削材100の表面16に残る円弧状の筋を切削していくので、表面16は平滑になる。なお、図6で分かるように、主切刃51のうち、実際には副切刃53に近い部分(下側の部分)だけが所定の切り込み量Kで被削材100に切り込まれる。
Next, as shown in FIG. 7a, the
そして図7cに示すように切削工具20が被削材100を通過した後、切削工具20を矢印D方向に引き上げ、被削材100から切削工具20を離間する。切削加工を継続する場合は、切削工具20を回転させた状態を保持して、被削材100の同一個所あるいは異なる個所に接触させ、前述の切削工程を繰り返せばよい。使用している切刃が摩耗したときは、インサート1を孔(図1の符号6)の中心軸まわりに回転させ、あるいは上下面を裏返しにして、未使用の切刃を用いる。
Then, as shown in FIG. 7 c, after the
上記の切削方法では、それぞれのインサート1が被削材100に当たり、切削し、次いで被削材100から離れるという作用が順に繰り返される。
In the above-described cutting method, each insert 1 hits the
前記実施形態では、切削工具を回転させながら送っているが、切削工具を回転させて被削材を送り走行させることもできる。さらに旋盤のように、回転させない切削工具を回転させている被削材に当接させて切削することもできる。加工機械としては、正面フライス、エンドミル、ミーリング、ドリルなど、種々の加工機械のホルダやチャックに取り付けて使用することができる。 In the embodiment, the cutting tool is sent while being rotated. However, the cutting tool can be rotated to feed the work material. Further, a cutting tool that does not rotate, such as a lathe, can be brought into contact with the rotating work material for cutting. As a processing machine, it can be used by attaching to holders and chucks of various processing machines such as face mills, end mills, milling, and drills.
1 切削インサート
2 上面
3 下面
4 側面
41 第1側面
42 第3側面
43 第2側面
44、45、46 コーナ面
5 切刃
51 主切刃
52 さらい刃
53 副切刃
54、55、56 コーナ切刃
P 頂点
θ1 主切刃の外周切刃角
θ2 副切刃の外周切刃角
6 貫通孔
7 当接部
8 ランド部
9 すくい面
91 第1すくい面
92 第2すくい面
10 ホルダ
20 切削工具
30 切削工具
31 ホルダ
100 被削材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (15)
前記第1側面に隣接する第2側面と前記上面との交差部に位置する副切刃と、
前記第2側面に隣接する第3側面と前記上面との交差部に位置するさらい刃と、
前記上面であって、前記主切刃、前記副切刃及び前記さらい刃の内方側に位置するすくい面と、を備え、
前記すくい面は、前記主切刃及び前記副切刃の内方側に位置して、すくい角αを成す第1すくい面と、該第1すくい面の内方側に位置して前記第1すくい面と接続し且つ前記すくい角αより小さいすくい角βを成す第2すくい面とを有し、
前記第1すくい面の幅は、前記第1すくい面の外方に位置する前記副切刃に隣接する前記さらい刃から離れるに従って広くなる、切削インサート。 A main cutting edge located at the intersection of the first side surface and the upper surface;
A sub cutting edge located at the intersection of the second side surface adjacent to the first side surface and the upper surface;
A wiping blade located at the intersection of the third side surface adjacent to the second side surface and the upper surface;
A rake face located on the inner side of the upper cutting edge , the main cutting edge , the auxiliary cutting edge and the wiping edge ,
The rake face, the main cutting edge and located on the inner side of the minor cutting edge, a first rake surface forming a rake angle alpha, the first located on the inner side of the first rake face A second rake face connected to the rake face and forming a rake angle β smaller than the rake angle α,
The cutting insert in which the width of the first rake face increases as the distance from the wiping edge adjacent to the sub-cutting edge located outside the first rake face increases.
ート。 The cutting insert according to any one of claims 1 to 7, wherein the rake angle β increases as the rake angle β moves away from the wiping blade adjacent to the sub-cutting blade located outside the second rake face .
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。 A step of rotating the cutting tool according to claim 13 or 14 to approach the work material;
A step of cutting the work material wherein contacting the cutting edge of the cutting tool on the surface of the workpiece,
Separating the cutting tool from the work material;
A method for manufacturing a work piece, comprising:
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