JP5549729B2 - カッティングインサートおよび切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、カッティングインサートおよびこれを備える切削工具に関する。

中ぐり加工や穴あけ加工に好適なカッティングインサートが種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

特許第３８１２４７８号 特許第２７１２５８０号 特許第３４３８５７８号 特許第４３８５５１９号

ところで、上記のような特許文献１〜４に開示されたようなカッティングインサートでは、中ぐり加工や穴あけ加工に際して、ワークピースに予め下穴を形成しておく必要がある。このため、従来から工数削減への要求が存在した。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークピースに下穴を形成することなく、中ぐり加工や穴あけ加工が可能なカッティングインサートおよび切削工具を提供することにある。

本発明に係るカッティングインサートは、すくい面と、逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差部に形成される切刃とを有し、切削工具本体の取付座に取り外し可能に装着されるカッティングインサートであって、前記切刃は、前記取付座に装着された状態において、前記切削工具本体の外周側から中心軸線側に向けて延びる切刃部であって、前記中心軸線を含む第１の平面まで達するとともに、前記第１の平面に直交し、かつ、前記中心軸線を含む第２の平面を一方側から他方へ横断する切刃部を含む、ことを特徴とする。

好適には、前記すくい面は、第１の面に形成された第１のすくい面および第２の面に形成された第２のすくい面を含み、前記逃げ面は、前記第１の面と第２の面との間で延在する側面に形成された、第１の逃げ面および第２の逃げ面を含み、前記切刃は、前記第１のすくい面と前記第１の逃げ面との交差部に形成された第１の切刃と、前記第２のすくい面と前記第２の逃げ面との交差部に形成された第２の切刃とを含み、前記第１および第２の切刃は、前記切刃部をそれぞれ含む。また、前記第１の逃げ面および第２の逃げ面は、正の逃げ角をもつようにそれぞれ形成されている。さらに、前記第１の切れ刃と、前記第２の切れ刃とは、カッティングインサートの中心軸線に直交する少なくとも一の軸線に関して回転対称性を有している。またさらに、前記第１および第２の切刃は、前記第１および第２の面のコーナー部に形成されたコーナー切刃部をそれぞれ有し、前記切刃部は、前記各コーナー切刃部から連続している。

さらに好適には、前記切刃部は、前記コーナー切刃部から離れるにしたがって、カッティングインサートの中心軸線に直交し、かつ、前記コーナー部を通過する平面から離れる向きに傾斜している。

本発明に係る切削工具は、すくい面と、逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差部に形成される切刃とを有するカッティングインサートと、前記カッティングインサートが取り外し可能に装着される取付座を有する切削工具本体と、を有し、前記切刃は、前記カッティングインサートが前記取付座に装着された状態において、前記切削工具本体の外周側から中心軸線側に向けて延びる切刃部であって、前記中心軸線を含む第１の平面まで達するとともに、前記第１の平面に直交し、かつ、前記中心軸線を含む第２の平面を一方側から他方へ横断する切刃部を含む、ことを特徴とする。

好適には、前記切削工具本体の取付座は、当該取付座に装着された前記カッティングインサートと被加工物との間の逃げが確保されるように、前記カッティングインサートが互いに直交する第１および第２の方向に傾斜するように形成されている。

本発明によれば、下穴を形成せずに、穴あけ加工や中ぐり加工ができ、加工工数を削減できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る切削工具の斜視図である。 図２は、図１の切削工具の側面図である。 図３は、図１の切削工具を中心軸線方向から見た図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る実施形態のカッティングインサートの斜視図である。 図５は、図４のカッティングインサートの平面図である。 図６は、図４のカッティングインサートの側面図である。 図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線方向の断面図である。 図８は、加工穴とカッティングインサートとの関係を示す図であって、ワークピースの断面を一部に含む切削工具を中心軸線方向から見た図である。 図９は、加工穴とカッティングインサートとの関係を示す図であって、ワークピースの断面を切削工具をカッティングインサートの上方側から見た図である。

以下、本発明の一実施形態について図１ないし図９を参照して説明する。

図１ないし図３に示す切削工具３０は、切削工具本体３１と、カッティングインサート１０を含む。この切削工具３０は、ワークピースを回転させることにより、切削工具２０の中心軸線Ｊに直交する基準面上に位置するワークピースがカッティングインサート１０により切削加工される。なお、使用者はワークピースを回転させずに、切削工具３０をマシニングセンタなど工作機械の主軸に装着し、それを中心軸線Ｊを中心に回転させることにより、ワークピースを加工することも可能できる。

切削工具３０の切削工具本体３１は、切削工具本体３１は、円柱状に形成され、その先端部側に取付座３２を有するとともに、基端部側に、上記した中心軸線Ｊに直交する基準面に垂直で、かつ、中心軸線Ｊに平行な基準面３１ｆを有する。取付座３２には、カッティングインサート１０が装着されている。カッティングインサート１０は、切削工具本体３１にボルトＢＴにより固定されている。なお、取付座３２の構造については後述する。

カッティングインサート１０は、例えば、超硬合金などの材料で形成される。このカッティングインサート１０は、図４ないし図７に示すように、略四角形状の外形を有する板状部材である。このカッティングインサート１０は、ボルトＢＴを挿入しカッティングインサート１０を切削工具本体３１に固定するための中心軸線Ｋと同心の貫通穴１６が形成されている。

カッティングインサート１０の上面（第１の面）には、中心軸線Ｋと垂直な平面からなる基準面１０ｆＡと、上部すくい面（第１のすくい面）１１Ａが形成されている。カッティングインサート１０の下面（第２の面）には、中心軸線Ｋと垂直な平面からなる基準面１０ｆＢと、下部すくい面（第２のすくい面）１１Ｂが形成されている。

カッティングインサート１０の上面と下面との間で延びる側面には、上部すくい面１１Ａと交差する上部逃げ面（第１の逃げ面）１２Ａと、下部すくい面１１Ｂと交差する下部逃げ面（第２の逃げ面）１２Ｂとが形成されている。これら上部逃げ面１２Ａおよび下部逃げ面１２Ｂは、正の逃げ角をもつようにそれぞれ形成されている。上部逃げ面１２Ａは、上部すくい面１１Ａから下面まで延在し、下部逃げ面１２Ｂは、下部すくい面１１Ｂから上面まで延在している。

上部切刃（第１の切刃）１３Ａは、上部すくい面１１Ａと上部逃げ面１２Ａとの交差部に形成されている。下部切刃（第１の切刃）１３Ｂは、下部すくい面１１Ｂと下部逃げ面１２Ｂとの交差部に形成されている。

上部切刃１３Ａは、図３に示すように、切削工具本体３１の取付座３２に装着された状態において、切削工具本体３１の外周側から中心軸線Ｊ側に向けて延びる上部切刃部１３Ａ＿１を含む。さらに、上部切刃１３Ａは、上面の２つのコーナー部に形成された上部コーナー切刃部１３Ａ＿２を有し、この上部コーナー切刃部１３Ａ＿２は、上部切刃部１３Ａ＿１と連続している。

上部切刃部１３Ａ＿１は、中心軸線Ｊを含む第１の平面ＰＬ１まで達するとともに、第１の平面ＰＬ１に直交し、かつ、中心軸線Ｊを含む第２の平面ＰＬ２を一方側から他方へ横断している。具体的には、図３に示すように、上部切刃部１３Ａ＿１は、上部コーナー切刃部１３Ａ＿２側から中心軸側Ｊに向けて第２の平面ＰＬ２の一方側でほぼ平行に延び、中心軸線Ｊの近傍の位置Ｐ１において、第２の平面ＰＬ２に交差して第２の平面ＰＬ２の他方側に抜けて第１の平面ＰＬ１に達している。すなわち、図３に示すように、カッティングインサート１０を切削工具本体３１に装着した際に、上部切刃部１３Ａ＿１の一部が中心軸の下側を通過するように形成されている。

さらに、上部切刃部１３Ａ＿１は、図６に示すように、上部コーナー切刃部１３Ａ＿２から離れるにしたがって、カッティングインサート１０の中心軸線Ｊに直交し、かつ、上部コーナー切刃部１３Ａ＿２を通過する平面ＰＬ３から離れる向きに傾斜している。また、上部切刃１３Ａは、中心軸線Ｋに関して１８０度回転対称である。

下部切刃１３Ｂは、上部切刃１３Ａと同様の構成であり、上部切刃部１３Ａ＿１と対応する下部切刃部１３Ｂ＿１と、上部コーナー切刃部１３Ａ−２に対応する上部コーナー切刃部１３Ｂ−２とを含む。そして、下部切刃部１３Ｂ＿１は、図６に示すように、下部コーナー切刃部１３Ｂ＿２から離れるにしたがって、カッティングインサート１０の中心軸線Ｊに直交し、かつ、下部コーナー切刃部１３Ｂ＿２を通過する平面ＰＬ４から離れる向きに傾斜している。また、下部切刃１３Ｂは、中心軸線Ｋに関して１８０度回転対称である。

さらに、上部切刃１３Ａと、下部切刃１３Ｂとは、軸線ＡＸ１および軸線ＡＸ２に関して、１８０度回転対称である。ここで、軸線ＡＸ１および軸線ＡＸ２は、互いに直交すると共に、上面の基準面１０ｆＡと下面の基準面１０ｆＢとの中間を通る平面に含まれている。すなわち、軸線ＡＸ１および軸線ＡＸ２は、中心軸線Ｋに直交している。
上部切刃１３Ａと下部切刃１３Ｂとが、軸線ＡＸ１および軸線ＡＸ２に関して１８０度回転対称である。

上記のように構成されるカッティングインサート１０を、工具使用者は取付座３２に対して１８０度回転させることにより、上部切刃１３Ａの２つの上部コーナー切刃部１３Ａ−２の両方を使用することができる。また、カッティングインサート１を取付座３２に対して軸線ＡＸ１又は軸線ＡＸ２に関して１８０度回転させることにより、２つの下部コーナー切刃部１３Ａ−２の両方を使用することができる。すなわち、カッティングインサート１０は、その逃げ面１２Ａおよび１２Ｂが正の逃げ角をもつが、４つのコーナー切刃部１３Ａ＿２，１３Ｂ＿２が使用される。

また、切削工具本体３１の取付座３２の取付座面３３は、取付座３２に装着されたカッティングインサート１０とワークピースとの間の逃げがさらに確保されるように、図２に示すように、中心軸線Ｊを含み切削工具本体３１の基準面３１ｆに垂直な平面内で、中心軸線Ｊに対して角度α１だけ傾斜している。また、取付座面３３は図３に示すように、中心軸線Ｊに直交する平面内において、第２の平面ＰＬ２に対して、角度α２だけ傾斜している。

次に、上記構成の切削工具を用いた加工について図８および図９を参照して説明する。

図８および図９において、ワークピース１００には下穴が形成されていないが、切削工具本体３１に装着されたカッティングインサート１０の旋削による穴ぐりにより、中心軸線Ｊの方向に切り込んでいくと、上部切刃１３Ａ＿１において回転中心軸線Ｊの下側に位置する部分が、中心刃として機能するため、加工穴１０１が加工される。加工穴１０１の内周面は、上部コーナー切刃部１３Ａ＿２により切削される。加工穴１０１の底部１０２は、上部切刃部１３Ａ＿１により円錐形状に切削される。

このように、本実施形態に係る切削工具によれば、加工穴１０１を下穴を形成することなく加工できるので、穴あけ加工や中ぐり加工における工数が削減される。

上記実施形態では、カッティングインサート１０が中心軸Ｋに関して１８０°回転対称である場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、回転対称性を有していなくてもよい。また、カッティングインサート１０の上下の切刃が軸線ＡＸ１およびＡＸ２に関して回転対称性を有している場合を説明したが、一の軸線に関してのみ回転対称性を有している場合や回転対象性を有していない場合であっても本発明を適用できる。

上記実施形態では、切刃の形状を、中心軸Ｊ付近までは平面ＰＬ２付近を並行に延び、中心軸線Ｊ付近で中心軸線Ｊの下側を通るように傾斜する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、切刃の形状は、外周側から中心軸線Ｊ側に向かって平面ＰＬ２から離れる向きに延びたのち、途中で方向を変えて平面ＰＬ２に向って延び、最終的に中心軸線Ｊの下側を通るものとしてもよい。

本発明に係るカッティングインサートおよび切削工具は、穴あけ加工や中ぐり加工に適用可能である。

Claims (6)

1. 対向する上面および下面と、
   上面および下面との間で延びる側面と、
   前記上面に形成された第１のすくい面および前記下面に形成された第２のすくい面と、
   前記側面に形成された、第１の逃げ面および第２の逃げ面と、
   前記第１のすくい面と前記第１の逃げ面との交差部に形成された第１の切刃と、
   前記第２のすくい面と前記第２の逃げ面との交差部に形成された第２の切刃とを含み、
   切削工具本体の取付座に取り外し可能に装着されるカッティングインサートであって、
   前記第１および第２の切刃は、前記取付座に装着されて使用可能な状態において、前記切削工具本体の外周側から中心軸線側に向けて延びる切刃部であって、前記中心軸線を含む第１の平面まで達するとともに、前記第１の平面に直交し、かつ、前記中心軸線を含む第２の平面を一方側から他方へ横断する切刃部をそれぞれ含み、
   前記第１の逃げ面および第２の逃げ面は、正の逃げ角をもつようにそれぞれ形成されている、ことを特徴とするカッティングインサート。
2. 前記第１の切れ刃と、前記第２の切れ刃とは、カッティングインサートの中心軸線に直交する少なくとも一の軸線に関して回転対称性を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のカッティングインサート。
3. 前記第１および第２の切刃は、前記上面および下面のコーナー部に形成されたコーナー切刃部をそれぞれ有し、
   前記切刃部は、前記各コーナー切刃部から連続していることを特徴とする請求項２に記載のカッティングインサート。
4. 前記切刃部は、前記コーナー切刃部から離れるにしたがって、カッティングインサートの中心軸線に直交し、かつ、前記コーナー切刃部を通過する平面から離れる向きに傾斜している、ことを特徴とする請求項３に記載のカッティングインサート。
5. 対向する上面および下面と、
   上面および下面との間で延びる側面と、
   前記上面に形成された第１のすくい面および前記下面に形成された第２のすくい面と、
   前記側面に形成された、第１の逃げ面および第２の逃げ面と、
   前記第１のすくい面と前記第１の逃げ面との交差部に形成された第１の切刃と、
   前記第２のすくい面と前記第２の逃げ面との交差部に形成された第２の切刃と、
   を有するカッティングインサートと、前記カッティングインサートが取り外し可能に装着される取付座を有する切削工具本体と、を有し、
   前記第１および第２切刃は、前記カッティングインサートが前記取付座に装着されて使用可能な状態において、前記切削工具本体の外周側から中心軸線側に向けて延びる切刃部であって、前記中心軸線を含む第１の平面まで達するとともに、前記第１の平面に直交し、かつ、前記中心軸線を含む第２の平面を一方側から他方へ横断する切刃部をそれぞれ含み、
   前記第１の逃げ面および第２の逃げ面は、正の逃げ角をもつようにそれぞれ形成されている、ことを特徴とする切削工具。
6. 前記切削工具本体の取付座は、当該取付座に装着された前記カッティングインサートと被加工物との間の逃げがさらに確保されるように、前記カッティングインサートが互いに直交する第１および第２の方向に傾斜するように形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の切削工具。

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