JP5552162B2 - 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切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切削加工物の製造方法に関する。

溝入れ加工に用いられる切削インサートは、切削インサートの送り量が低いほど得られる切屑の厚みは薄くなる傾向がある。薄い切屑は剛性が低いため、切屑を安定して外部に排出することができない場合がある。

これに対して、例えば、特許文献１の切削インサートは、切刃に連続して設けられるすくい面のうち、切刃の中央部に対応する部分では下方に傾斜しており、切刃の両端部に対応する部分では上方に傾斜している構成を開示している。この切削インサートによって生成される切屑は、すくい面の角度の違いに応じて、切屑が波型に変形するため剛性を高くすることができる。

特開平１−１１５５０３号公報

しかしながら、この切削インサートは、切刃の両端部に対応する部分ではすくい面が上方に傾斜しているため、生成される切屑とすくい面との摩擦抵抗が大きくなり、結果として切削抵抗が大きくなるおそれがあった。

そこで、切削抵抗が小さく、かつ切屑排出性が良好な切削インサートが求められている。

本発明の第１の実施形態に係る切削インサートは、 上面と、下面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に設けられる切刃とを備え、 前記上面には、前記切刃に連続してすくい面が設けられており、 前記すくい面は、前記切刃の中央部に対応して位置するとともに、前記交線部を含む水平面に対して平行な、または前記切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、前記第１すくい面の両側に位置するとともに、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している一対の第２すくい面と、を有しており、 前記一対の第２すくい面のそれぞれは凹部を有している。

本発明の第２の実施形態に係る切削インサートは、 上面、下面、側面、および前記上面と前記側面との交線部に設けられる切刃を備え、 前記上面には、前記切刃に連続してすくい面が設けられており、 前記すくい面は、前記切刃の中央部に対応して位置するとともに、前記交線部を含む水平面に対して平行な、または前記切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、前記第１すくい面の両側に位置するとともに、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している一対の第２すくい面と、を有しており、 前記第１すくい面には、前記切刃に平行な方向に沿って互いに離隔して位置している、一対の凸部が設けられ、 前記一対の凸部はそれぞれ、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している傾斜面を有している。

本発明の第３の実施形態に係る切削インサートは、 上面と、 前側面と前記前側面に接続する一対の横側面とを有する側面と、 前記上面および前記前側面の交線部に位置する前切刃と、 前記上面および前記一対の横側面の交線部に位置する一対の横切刃とを備え、 前記上面は、 前記前切刃と連続し、前記前切刃から離れるに従って下方に傾斜している下降部を有する、第１すくい面と、 前記前切刃と連続し、前記前切刃から離れるに従って上方に傾斜している上昇部を有しており、前記第１すくい面の両端側に連続するとともに前記一対の横切刃から離れて位置する、一対の第２すくい面とを有し、 前記一対の第２すくい面はそれぞれ、上部と前記上部の前記一対の横切刃のうち隣接する横切刃側に連続する第１側部とを有し、前記上部および前記第１側部の交線部は平面視で前記前切刃から離れるに従って前記隣接する横切刃から離れるとともに前記第１すくい面側に凸の第１曲線領域を有する。

本発明の実施形態に係る切削工具は、上述の各実施形態に係る切削インサートと、前記切削インサートを装着するホルダとを備える。

本発明の一の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、上述の実施形態に係る切削工具の前切刃を、回転している被削材に接触させる工程と、前記工程の後で、前記切削工具の横切刃を、回転している前記被削材に接触させる工程とを備える。

本発明の他の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、被削材を回転させる工程と、回転している前記被削材に前記切削工具のうち前記切刃、前記前切刃あるいは前記横切刃のいずれかを接触させる工程と、前記被削材と前記切削工具とを離隔させる工程とを備える。

本発明の第１の実施形態に係る切削インサートによれば、すくい面が、切刃の中央部に対応して位置するとともに、交線部を含む水平面に対して平行な、または切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、第１すくい面の両側に位置するとともに、切刃から離れるに従って上方に傾斜しておりかつ凹部を有する一対の第２すくい面と、を有している。そのため、切削抵抗が大きくなる第２すくい面において、切削抵抗が小さく、かつ、一対の第２すくい面によって、切屑の流れる方向は、安定し易くなり、切屑排出性も良好となる。

本発明の第２の実施形態に係る切削インサートによれば、すくい面が、切刃の中央部に対応して位置するとともに、交線部を含む水平面に対して平行な、または切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、第１すくい面の両側に位置するとともに、切刃から離れるに従って上方に傾斜している一対の第２すくい面と、を有しており、第１すくい面には、前記切刃に平行な方向に沿って互いに離隔して位置している、一対の凸部が設けられ、一対の凸部はそれぞれ、切刃から離れるに従って上方に傾斜している傾斜面を有している。そのため、切屑が極端に薄いことによって切屑が左右に振れるように進行するような切削条件下においても、切屑排出性が良好となる。

本発明の第３の実施形態に係る切削インサートによれば、横切刃を用いて横送り加工を行う場合に、横切刃で生成される切屑を第２すくい面の第１側部に接触させてカールさせる事ができる。そして、一対の第２すくい面における上部および第１側部の交線部が、平面視で前切刃から離れるに従って前記隣接する横切刃から離れるとともに第１すくい面側に凸の第１曲線領域を有することから、低い切り込み量から高い切り込み量までの広い条件範囲において、切屑の排出安定性を向上させる事ができる。

本発明の実施形態に係る切削インサートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図（長手方向の側面図）、（ｃ）は平面図、（ｄ）は幅方向の側面図である。 図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した斜視図である。 図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した平面図である。 図３に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線における断面図である。 図３に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線における断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線における断面図である。 図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した平面図である。 図６に示す切削インサートのＥ−Ｅ線における断面図である。 図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した斜視図である。 図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した平面図である。 図９に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線における断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線における断面図である。 本発明の実施形態に係る切削工具を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す概略図である。

＜切削インサート＞
（第１実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る切削インサートについて、図１〜図５を用いて詳細に説明する。

第１の実施形態に係る切削インサートは、上面と、下面と、側面と、上面と側面との交線部に設けられる切刃とを備え、上面には切刃に連続してすくい面が設けられている。そして、すくい面が、切刃の中央部に対応して位置するとともに、交線部を含む水平面に対して平行な、または切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、第１すくい面の両側に位置するとともに、切刃から離れるに従って上方に傾斜しておりかつ凹部を有する一対の第２すくい面と、を有している。そのため、切削抵抗が大きくなる第２すくい面において、切削抵抗が小さく、かつ、一対の第２すくい面によって、切屑の流れる方向は、安定し易くなり、切屑排出性も良好となる。

以下、本実施形態の切削インサート１について、詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る切削インサートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図（長手方向の側面図）、（ｃ）は平面図、（ｄ）は幅方向の側面図である。

図１（ｃ）に示すように、切削インサート１（以下、単にインサート１ということがある）は、略角柱状をなし、両端部に位置する切削部Ｉと、切削部Ｉの間に位置し、ホルダ１１のクランプ部材で固定される際に、ホルダ１１と接するクランプ面２６を備えるクランプ部ＩＩとを備えている。本実施形態のインサート１は、内径又は外径の溝入れ加工や突切り加工に使用することができ、肩溝加工や横引き加工にも好適に使用することができる。

図２は、図１に示す切削インサート１の切削部Ｉを拡大した斜視図である。

図２に示すように、切削部Ｉは、上面２と、下面３と、上面２と下面３に接続されている側面４とを有する。上面２はすくい面として、下面３はホルダへ載置する載置面として、そして側面４は逃げ面として機能する。側面４は、図１（ｂ）に示すように、正面側に位置する前側面４ａと、前側面４ａに接続する一対の横側面４ｂとを有している。

なお、切削インサート１の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成として、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）にコバルト（Ｃｏ）の粉末を加えて焼結して生成されるＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−Ｃｏ合金に炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏに炭化タンタル（ＴａＣ）を添加したＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料である。具体的には、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）などのチタン系化合物を主成分としたものがある。

切削インサート１の表面には、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法によって被膜をコーティングしていてもよい。コーティングされる被膜の組成としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）およびアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などがある。

また、本実施形態においては、インサート１の幅方向の長さが２〜６ｍｍ、インサート１の長手方向の長さが２０ｍｍである。インサート１の下面３から上面２までの高さは、インサート１の幅方向の長さに応じて４〜６ｍｍで決められる。

上面２と側面４との交線部には、切刃５が設けられている。本実施形態のインサート１は、切削部Ｉの幅方向の交線部、すなわち上面２および前側面４ａの交線部には前切刃５ａが、切削部Ｉの長手方向の交線部、すなわち上面２および横側面４ｂの交線部には横切刃５ｂが、そして前切刃５ａおよび横切刃５ｂを接続する位置には曲線状の曲線部を有するコーナー切刃５ｃがそれぞれ設けられている。

なお、切刃５はランド部５１を備えていてもよい。ここで、ランド部５１とは、切削部Ｉの交線部のうち上面２側に位置する略一定幅の細い帯状の領域のことをいう。切刃５が、すくい面、特に第１すくい面２１と連続する構成である場合には、ランド部５１を設ける事によって、切刃５先端の強度を向上させて欠損を抑制することができる。

上面２には、切刃５の内方にすくい面（第１すくい面２１および第２すくい面２２）が設けられている。すくい面は、切屑を擦過させつつ排出方向に導く役割を有する面である。本実施形態においては、図２に示すように、すくい面は、前切刃５ａの中央部の内方に位置している第１すくい面２１と、第１すくい面２１の両側に位置している一対の第２すくい面２２と、一対のコーナー切刃５ｃのそれぞれに連続する一対のコーナーすくい面２３を有している。なお、「内方」とは、特記しない限り、本明細書において、平面視で、切刃５を基準として、インサート本体部の中央側のことをいう。なお、各コーナーすくい面２３は、コーナー切刃５ｃの全領域においてコーナー切刃５ｃから離れるに従って下方に傾斜している下降部２３ａを有している。

図３は、図１に示す切削インサートの切削部Ｉを拡大した平面図である。また、図４は、図３に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ線における断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線における断面図である。

第１すくい面２１は、前切刃５ａを含む水平面Ｌに対して平行、または前切刃５ａから離れるに従って下面３に近づくように傾斜する下降部２１１ａを有しており、第２すくい面２２は、前切刃５ａから離れるに従って前切刃５ａを含む水平面Ｌに対して下面３から離れるように傾斜する上昇部（前すくい部）２２１ａを有している。なお、「水平面」とは、特記しない限り、本明細書において、切削インサートを所定の平面に配置した際に該平面に平行な平面をいう。

このような構成によって、前切刃５ａから生成された切屑は、切屑が擦過する第１および第２すくい面のそれぞれに応じて変形する。具体的には、切屑の断面が、第１すくい面２１を擦過した中央部において凹状に変形し、第２すくい面２２を擦過した両端部において凸状に変形して波型形状となる。これにより、切屑の剛性を高め、送り量が低い場合においても、切屑はゼンマイ状にカールすることができる。また、この切屑は、波型形状になることによって、前切刃５ａの幅すなわち切削部Ｉの一辺の幅より狭くなるため、周囲の被削材の加工面を傷つけることが低減される。さらに、上記の構成によって、切屑の進行方向を前切刃５ａからクランプ面２６へ向かう方向へと定めやすくする。

具体的には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、前切刃５ａを含む水平面をＬとし、第１すくい面２１の下降部２１１ａの仮想延長線Ｐと水平面Ｌとのなす角度をすくい角αとし、第２すくい面２２の前すくい部２２１ａの仮想延長線Ｑと水平面Ｌとのなす角度をすくい角βとする。また、断面視において、すくい面と水平面Ｌとの交点を回転中心として、仮想延長線Ｐが水平面Ｌよりも下面３から離れるように回転する傾斜方向を正とし、そして、仮想延長線Ｑが水平面Ｌよりも下面３に近づくように回転する傾斜方向を負とすれば、α≧０°、β＜０°である。なお、図４は側面図であるため、水平面Ｌは直線で表現されている。

なお、すくい角αはインサート強度維持の観点から１０°〜３０°が好ましく、すくい角βは切削抵抗低減の観点から−１０°〜−２０°が好ましい。さらには、切削抵抗低減の観点からは、すくい角αとすくい角βとの差の絶対値が２５°〜３０°であるのが好ましい。例えば、本実施形態においては、すくい角αが１６°で、すくい角βが−１２°であり、この場合、すくい角αとすくい角βとの差の絶対値（｜α−β｜）は２８°となる。

第２すくい面２２はその幅が、平面視において、前切刃５ａから離れるに従って狭くなっている。具体的には、図５（ａ）における第２すくい面２２の幅をＷｘ１，図５（ｂ）における第２すくい面２２の幅をＷｘ２とすれば、Ｗｘ１＞Ｗｘ２である。このように、下面３から離れるに従って、第２すくい面２２と切屑との接触面積を小さくすることによって、摩擦抵抗を低減することができるので、切削抵抗を低減することができる。なお、切削抵抗の低減の観点からは、図３に示すように、第２すくい面２２の最大の幅をＷｘ０とすると、一対の第２すくい面２２の最大の幅Ｗｘ０の合計が前切刃５ａの幅Ｗ５ａの３０％〜５０％であるのが好ましい。

第２すくい面２２には凹部２２１ｂ,ｃが設けられている。第２すくい面２２は、すくい角βが負であるため、最も抵抗が大きくなる。凹部２２１ｂ,ｃを有することによって、切屑と第２すくい面２２との接触面積を低減させることができ、切削抵抗を低減することができる。なお、本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、凹部２２１ｂ,ｃが１つ形成される態様であるが、凹部２２１ｂ,ｃの数は特に制限されず、複数設けられていてもよい。

さらに、図４（ｂ）に示すように、第２すくい面２２は、下面３から離れるような前すくい部２２１ａを有しており、凹部２２１ｂ,ｃが、前すくい部２２１ａに比べて、前切刃５ａから離れる側に位置しているのが好ましい。この構成によって、切屑は、前すくい部２２１ａにおいて排出方向を方向付けられて剛性が高まった後、凹部２２１ｂ,ｃに達するため、切屑の排出方向をより安定させることができる。

なお、第２すくい面２２は、溝幅を拡げる加工である「横送り加工」において、横切刃５ｂから生成される切屑を制御する役割も有する。この時、第２すくい面が凹部２２１ｂ,ｃを有することによって、下面３からの高さが低くなり、横切刃５ｂから生成された切屑が受ける衝撃を緩和し、切屑が加工溝に詰まることが抑制される。

第１すくい面２１と一対の第２すくい面２２との間には、第１すくい面２１から第２すくい面２２に向かうに従って下面３から離れるような境界部２４を有している。この境界部２４には、前切刃５ａに連続するとともに、境界部２４間の距離が、前切刃５ａから離れるに従って狭くなる領域を有している。具体的には、図５（ａ）において、一方の境界部２４の第１すくい面２１側の端部から、他方の境界部２４の第１すくい面２１側の端部までの距離をＷｙ１とし、図５（ｂ）において、一方の境界部２４の第１すくい面２１側の端部から、他方の境界部２４の第１すくい面２１側の端部までの距離をＷｙ２とすれば、Ｗｙ１＞Ｗｙ２である。これによって、切屑をより確実に、切削部Ｉの幅よりも狭くなるように変形させることができる。

また、境界部２４には、図３に示すように、凸部２４１が設けられている。凸部２４１は、生成された切屑をゼンマイ状に変形させ、分断して排出するために設けられる。凸部２４１は前切刃５ａに沿う方向において、凹部２２１ｂ,ｃに対応する位置に設けられるのがよい。具体的には、図３において、凸部２４１は、凹部２２１ｂ,ｃの中央部を通り、横切刃５ｂに対する垂線上に位置している。これによって、切屑が凸部２４１に接触するために増加する切削抵抗を低減することができる。また、凸部２４１は、前すくい部２２１ａよりも前切刃５ａから遠い位置に設けられるのがよい。この構成によって、切屑の剛性を高めた後のち、凸部２４１によってゼンマイ状に変形させ、分断し排出することができるため、切屑排出性はより良好となる。

上面２には、図４（ａ）に示すように、凸部２４１よりも前切刃５ａから離れた側に、第１すくい面２１の上昇部２１１ｂに加えて傾斜部２５を有していてもよい。上昇部２１１ｂおよび傾斜部２５は、生成された切屑をゼンマイ状に変形させ、分断して排出するために設けられる。これによって、生成された切屑は、剛性が十分でなく凸部２４１を乗り越えてしまった場合にも、上昇部２１１ｂおよび傾斜部２５で分断することができる。

また、傾斜部２５は、インサート１をホルダに固定する際にホルダと当接するクランプ面２６に連続して設けられている。傾斜部２５のクランプ面２６側の端部は、上面２において最も高い位置にある。この構成によって、上昇部２１１ｂを乗り越えた切屑がホルダに衝突することによってホルダが摩耗することを抑制することが可能である。傾斜部２５の傾斜角度は、切削条件により適宜設定されるが、通常、２０°〜４０°程度の範囲に設定される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る切削インサートについて、主として図６および図７を用いて詳細に説明する。なお、基本構成は上述の第１の実施形態の切削インサートと同一であるため、同一の構成要素の説明については同一の符号を付して適宜省略することがある。また、必要に応じて、図１〜図５を用いて説明する。

第２の実施形態に係る切削インサートは、上面、下面、側面、および上面と側面との交線部に設けられる切刃を備え、上面には切刃に連続してすくい面が設けられている。そして、すくい面が、切刃の中央部に対応して位置するとともに、交線部を含む水平面に対して平行な、または切刃から離れるに従って下面に近づくように傾斜している第１すくい面と、第１すくい面の両側に位置するとともに、切刃から離れるに従って水平面に対して下面から離れるように傾斜している一対の第２すくい面とを有している。この第１すくい面には、切刃に平行な方向に位置し、互いに離隔した一対の凸部が設けられ、凸部は、切刃から離れるに従って下面から離れるように傾斜している傾斜面を有している。そのため、切屑が極端に薄いことによって切屑が左右に振れるように進行するような場合においても、切屑排出性が良好となる。

なお、上記特許文献１のインサートは、切刃に連続して設けられるすくい面のうち、切刃の中央部に対応する部分では下方に傾斜しており、切刃の両端部に対応する部分では上方に傾斜している。このすくい面の角度の違いによって、生成される切屑を波型に変形させ、剛性を高め易くしている。しかしながら、例えば、切屑が極端に薄くなると、切屑が左右に振れるように進行し、切屑排出性が悪くなる場合があった。

以下、本実施形態の切削インサート１について、詳細に説明する。

第１すくい面２１には、前切刃５ａに平行な方向に位置し、互いに離隔した一対の凸部２４１が設けられている。凸部２４１は、切屑が左右に振れるように進行することを抑制するために設けられている。具体的には、切屑の下部が凸部２４１に接触し、支持されるため、例えば切屑が極端に薄い場合においても、切屑が左右に振れるように進行することを抑制できる。

凸部２４１は、平面視において、前切刃５ａから離れるに従って下面３から離れるように傾斜している傾斜面２４１ａが、平面視において、前切刃５ａに直交する線上に位置するように設けられている。この構成によって、切屑が傾斜面２４１ａに接触しやすくなり、接触する面積を適度に確保でき、切屑が左右に振れるように進行することをより確実に抑制できる。

また、傾斜面２４１ａの形状は、特に制限されない。切屑をより確実に傾斜面２４１ａに接触させるために、本実施形態においては、傾斜面２４１ａは、図７に示すように、前切刃５ａに垂直な方向の断面視において下面３側に湾曲しているのがよい。

さらに、より良好な切屑の支持を目的として、傾斜面２４１ａは、図５（ｂ）に示すように、切削部Ｉの幅方向に平行な断面視においても、横切刃５ｂに近づくに従って下面３から離れるように傾斜している。

傾斜面２４１ａは、図６に示すように、平面視において、前切刃５ａから離れるにつれて幅が広くなっている。この構成によって、切屑と接触する面積が切屑の流れる方向に向かうに従って徐々に大きくなるため、より良好な切屑排出が期待できる。

本実施形態においては、図７に示すように、傾斜面２４１ａは、凸部２４１のうち最も下面からの距離が大きい頂部２４１ｂに連続している。頂部２４１ｂの高さは特に制限されない。本実施形態においては、凸部２４１の頂部２４１ｂは前切刃５ａよりも高くなっている。具体的には、図７に示すように、頂部２４１ｂを含む水平面Ｈは水平面Ｌよりも高い位置にある。この構成によって、前切刃５ａから生成された切屑が凸部２４１に接触しやすくなるため、より確実に支持することができる。

一対の凸部２４１，２４１は、上記の構成を満たしていれば、上面２のどの部分に設けられていてもよい。より好ましい位置関係としては、第１すくい面２１の端部、具体的には、一対の第２すくい面２２側の端部にそれぞれ設けられていることである。図６に示すように、平面視において、凸部２４１は、それぞれ第２すくい面２２に連続して設けられている。この構成によって、変形した切屑の下部を、切削部Ｉの幅方向の両側から支持できるため、切屑の左右に振れるような進行をより良好に抑制することができる。

また、本実施形態においては、一対の凸部２４１，２４１の前切刃５ａ側の端部から前切刃５ａまでの距離が互いに等しくなっている。このような構成によって、それぞれの凸部に切屑が接触するタイミングが等しくなり、より安定した切屑の排出を促進することができる。

具体的には、図６に示すように、一対の凸部２４１，２４１のそれぞれにおいて、前切刃５ａ側の端部を通り前切刃５ａに平行な直線をＲ，Ｓとすれば、直線Ｒと直線Ｓは一致する。すなわち、直線Ｒ，Ｓから前切刃５ａまでの距離をそれぞれＤ１，Ｄ２とすれば、Ｄ１＝Ｄ２である。

本実施形態においては、凸部２４１は前切刃５ａに沿う方向において、凹部２２１ｂ,ｃに対応する位置に設けられているのがよい。具体的には、図６において、一対の凸部２４１の頂部２４１ｂを通過する直線Ｄが、凹部２２１ｂ,ｃを通っている。これによって、切屑が凸部２４１に接触するために増加する切削抵抗を低減することができる。また、凸部２４１は、前すくい部２２１ａよりも前切刃５ａから遠い位置に設けられるのがよい。この構成によって、切屑が十分に波型形状に変形し、剛性を高めた後のち、凸部２４１によって支持し、排出することができるため切屑排出性はより良好となる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る切削インサートについて、主として図８〜図１０を用いて詳細に説明する。なお、基本構成は上述の第１の実施形態の切削インサートと同一であるため、同一の構成要素の説明については同一の符号を付して適宜省略することがある。また、必要に応じて、図１〜図５を用いて説明する。

第３の実施形態に係る切削インサートは、上面と、前側面と前側面に接続する一対の横側面とを有する側面と、上面および前側面の交線部に位置する前切刃と、上面および一対の横側面の交線部に位置する一対の横切刃とを備える。そして、上面は、前切刃と連続し、前切刃から離れるに従って下方に傾斜している下降部を有する、第１すくい面と、前切刃と連続し、前切刃から離れるに従って上方に傾斜している上昇部を有しており、第１すくい面の両端側に連続するとともに一対の横切刃から離れて位置する、一対の第２すくい面とを有し、一対の第２すくい面はそれぞれ、上部と上部の一対の横切刃のうち隣接する横切刃側に連続する第１側部とを有し、上部および第１側部の交線部は平面視で前切刃から離れるに従って隣接する横切刃から離れるとともに第１すくい面側に凸の第１曲線領域を有する。そのため、溝入れ加工などに使用可能であって、且つ、横切刃を用いて横送り加工を行う場合に、横切刃で生成される切屑を第２すくい面の第１側部に接触させてカールさせる事ができる。そして、一対の第２すくい面における上部および第１側部の交線部が、平面視で前切刃から離れるに従って前記隣接する横切刃から離れるとともに第１すくい面側に凸の第１曲線領域を有することから、低い切り込み量から高い切り込み量までの広い条件範囲において、切屑の排出安定性を向上させる事ができる。

これに対して、上記特許文献１の切削インサートは、その図２に示されるような構成を有するため、前部チップデフレクター表面２９ａ、２９ｂは、平面視において、その上面のうち側部切削縁２５ａ、２５ｂ側の端部が、側部切削縁２５ａ、２５ｂ側に凸の形状となっている。そのため、側部切削縁２５ａ、２５ｂを用いて横送り加工を行う場合に、切屑がカールされずに前部チップデフレクター表面２９ａ、２９ｂを飛び越えるように延びて、他の部材や被削材に絡みつくというおそれがあった。このような現象は、切屑が薄い場合、切屑が不安定に延びやすい場合、あるいは、延性に富む材料からなる被削材を切削する場合に顕在化しやすいおそれがあった。

以下、本実施形態の切削インサート１について、詳細に説明する。

上述の第１の実施形態と同様、上面２には、切刃５の内方にすくい面（第１すくい面２１および第２すくい面２２）が設けられている。すくい面は、切屑を擦過させつつ排出方向に導く役割を有する面である。本実施形態においては、図８に示すように、すくい面は、前切刃５ａの中央部の内方に位置している第１すくい面２１と、第１すくい面２１の両側に位置している一対の第２すくい面２２と、一対のコーナー切刃５ｃのそれぞれに連続する一対のコーナーすくい面２３を有している。なお、「内方」とは、平面視において、切刃５を基準として、インサート本体部の中央側のことをいう。なお、各コーナーすくい面２３は、コーナー切刃５ｃの全領域においてコーナー切刃５ｃから離れるに従って下方に傾斜している下降部２３ａを有している。

すくい面がこのような構成を有することによって、溝入れ加工において溝を形成する「縦送り加工」を行なう場合に、前切刃５ａから生成された切屑は、擦過するすくい面の部位に応じて厚みが異なるため、断面視において中央部が凹でその両端部が凸の波型形状となる。図１０は、図９に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＣ−Ｃ線における断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線における断面図である。すくい面（第１すくい面２１および第２すくい面２２）がこのような断面形状を有するため、切屑はその形状に追従するように変形していくこととなる。このように、切屑は、断面視で波型形状に変形されることによって切削部Ｉの幅方向の幅より狭くなるため、切屑が被削材の加工面や周囲に存在する部材を傷つけることを抑制できる。また、一対の第２すくい面２２はそれぞれ、図９に示すように上部２２１および側部２２２（第１側部２２２ａ、第２側部２２２ｂ）を有しており、前切刃５に平行な断面視において略台形状であるため、切屑の進行方向を一方向へと定め易くして左右へのブレを抑制する役割も有している。そして、第２すくい面２２は、図９に示すように、その上部２２１および第２側部２２２ｂ（第１の実施形態における境界部２４の一部である。）の交線部が、平面視において前切刃５ａから離れるに従って隣接する横切刃５ｂに近づくとともに隣接する横切刃５ｂ側に凸の第２曲線領域Ａ２を有することが好ましい。

第１すくい面２１は、図８に示すように、前切刃５ａから内方に向かって位置する底部２１１を有している。底部２１１は、図９および図４（ａ）に示すように、上述した下降部２１１ａと、下降部２１１ａに連続して位置する上昇部２１１ｂとを有する。この構成によって、前切刃５ａで生成された切屑は、後述する凸部２１２ａを乗り越えてしまった場合にも、上昇部２１１ｂに接触することによって分断することができる。なお、本実施形態において、底部２１１は、図９に示すように、平面および曲面が連続した面であり、角部が存在しない滑らかな構成となっている。

底部２１１は、前切刃５ａに連続するとともに、平面視においてその幅が前切刃５ａから離れるに従って狭くなる領域を有していることが好ましい。具体的には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、底部２１１の幅はＷｙ１＞Ｗｙ２の関係を有している。これによって、切屑をより確実にＵ字状に変形させることができる。

また、底部２１１の周りには側部２１２（第１の実施形態における境界部２４の一部である。）が存在し、図９に示すように、側部２１２は底部２１１の中央付近に突出する凸部２１２ａを有する。凸部２１２ａは、前切刃５ａで生成された切屑をゼンマイ状に変形させ、分断して排出する役割を有する。なお、凸部２１２ａは前切刃５ａに沿う方向において、後述する中すくい部２２１ｂに近接して設けられるのがよい。具体的には、図９において、凸部２１２ａは、中すくい部２２１ｂの内方側端部の近傍に位置している。これによって、切屑が凸部２１２ａに接触することによって増大する切削抵抗を緩和することができる。また、凸部２１２ａは、前すくい部（上昇部）２２１ａよりも前切刃５ａから遠い位置に設けられるのがよい。この構成によって、切屑の剛性を高めたのち、凸部２１２ａによってゼンマイ状に変形させ、分断し排出することができるため、切屑排出性はより良好となる。

第２すくい面２２は、図８に示すように、前切刃５ａから内方に向かって位置する上部２２１を有している。本実施形態において、図９に示すように、上部２２１は、平面および曲面が連続した面であり、角部が存在しない滑らかな構成となっている。上部２２１は、前切刃５ａに連続するとともに、平面視においてその幅が前切刃５ａから離れるに従って狭くなる領域を有していることが好ましい。具体的には、図１０（ａ）における第２すくい面２２の幅をＷｘ１，図１０（ｂ）における第２すくい面２２の幅をＷｘ２とすれば、Ｗｘ１＞Ｗｘ２である。これによれば、前切刃５ａから離れるに従って、第２すくい面２２と切屑との接触面積を小さくすることによって、切削抵抗を低減することができる。なお、切削抵抗の低減の観点から、図９に示すように、第２すくい面２２の最大の幅をＷｘ０とすると、一対の第２すくい面２２の最大の幅Ｗｘ０の合計が前切刃５ａからコーナー切刃５ｃに渡る幅Ｗ５aの３０％〜５０％であるのが好ましい。

第２すくい面２２の上部２２１は、より詳細には、図９および図４（ｂ）に示すように、内方に向かって、前すくい部２２１ａ、中すくい部２２１ｂおよび後すくい部２２１ｃを順に有している。ここで、図４（ｂ）に示すように、前切刃５ａから離れるに従って上方に傾斜している傾斜角、すなわちすくい角は、前すくい部２２１ａ、中すくい部２２１ｂおよび後すくい部２２１ｃの中で、中すくい部２２１ｂが最も小さい。換言すれば、中すくい部２２１ｂおよび後すくい部２２１ｃは、両者によって凹部２２１ｂ,ｃを構成している。また、本実施形態において、中すくい部２２１ｂは、前切刃５ａから離れるに従って下方に傾斜しているため、更なる切削抵抗の低減に寄与している。なお、一対の第２すくい面２２は後すくい部２２１ｃよりも内方側で一体化し、一つの平面を構成している。

第２すくい面２２の上部２２１が以上のような構成を有することによって、すくい角βの前すくい部２２１ａにおいて切削抵抗が大きくなるものの、この前すくい部２２１ａと後すくい部２２１ｃとの間にすくい角が最も小さい中すくい部２２１ｂを介在させることによって、切屑と第２すくい面２２との接触面積を低減させることができ、第２すくい面２２全体として切削抵抗を低減することができる。その結果、切屑は、前すくい部（上昇部）２２ａにおいて排出方向を方向付けられて剛性が高まったのち、中すくい部２２１ｂに達するため、切屑の排出方向をより安定させることができる。

なお、本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、中すくい部２２１ｂないしは凹部を１つ介在させた態様であるが、中すくい部２２１ｂないしは凹部の数は特に制限されず、複数設けられていてもよい。

次に、溝入れ加工において溝幅を拡げる加工である「横送り加工」を行なう場合に、第２すくい面２２は、コーナー切刃５ｂおよび横切刃５ｂから生成され、コーナーすくい面２３の下降部２３ａ近傍を通過した切屑を、第１側部２２２ａに接触させてカールさせる役割を有する。具体的には、本実施形態において、図９に示すように、第２すくい面２２における上部２２１および第１側部２２２ａの交線部が、平面視で前切刃５ａから離れるに従って隣接する横切刃５ｂから離れるとともに第１すくい面２１側に凸の第１曲線領域Ａ１を有することから、低い切り込み量から高い切り込み量までの広い条件範囲において、切屑の排出安定性を向上させる事ができる。第１曲線領域Ａ１は、図９に示すように、前すくい部２２１ａから中すくい部２２１ｂまで渡っていることが好ましい。なお、比較的高い切り込み条件の場合には、コーナー切刃５ｂおよび横切刃５ｂから生成された切屑は、横切刃５ｂに沿って位置する横すくい面（図示せず）を通過してから第１側部２２２ａに接触することとなる。この時、第２すくい面２２が中すくい部２２１ｂを有することによって、下面３からの高さが低くなり、横切刃５ｂから生成された切屑が受ける衝撃を緩和し、切屑が加工溝に詰まることが抑制される。

また、本実施形態において、一対の横切刃５ｂは、図９に示すように、平面視において前切刃５ａから内方に向かうに従って互いの距離が短くなっているが、この場合においても第１曲線領域Ａ１は平面視で前切刃５ａから離れるに従って隣接する横切刃５ｂから離れる構成であることが好ましい。コーナー切刃５ｂおよび横切刃５ｂから生成される切屑の排出安定性を向上させる上で、横切刃５ｂと第１曲線領域Ａ１との位置関係が影響するためである。なお、第１側部２２２ａは前切刃５ａと連続していることが好ましく、この構成によれば切り込み量が小さい切削条件においてコーナー切刃５ｂから生成される切屑の排出安定性を向上させることができる。また、上部２２１および第１側部２２２ａの交線部、すなわち第１曲線領域Ａ１は、前切刃５ａの両端部とそれぞれ接続していることが好ましい。本実施形態において、前切刃５ａの両端部とは、一対のコーナー切刃５ｃとの連結点である。

＜切削工具＞
次に、本発明の実施形態に係る切削工具について、上述のインサート１を溝入れ加工用に適用した切削工具を例に挙げ、図１１を参照しつつ説明する。なお、他の例として、インサート１は、内径の溝入れ加工用、外径の溝入れ加工用、および突っ切り加工用のいずれにも適用することができる。

図１１に示すように、本実施形態の切削工具１０は、インサート１と、インサート１を先端に挟持する挟持部材１２と、挟持部材１２を装着する略角柱状のホルダ１１と、を備えている。

インサート１は、切刃５が挟持部材１２の先端から突出するように挟持されるとともに、挟持部材１２は、切刃５がホルダ１１の先端から突出するようホルダ１１に装着される。なお、このような構成に代えて、ホルダ１１と挟持部材１２とが一体形成された部材を用いてもよい。

本実施形態では、ホルダ１１の先端に設けられたネジ１３で拘束力を調節し、インサート１を上から押さえ込んで拘束する「クランプオン方式」を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、インサート１に穴を開け、略Ｌ字型をしたレバーのてこの作用を利用してインサート１の穴内壁から拘束する「レバーロック方式」や、軸部と頭部とが偏心したピンを使い、インサートに開けられた穴を利用して拘束する「カムロック方式」などを用いることができる。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述の第３の実施形態に係るインサート１およびそれを装着した切削工具１０を溝入れ加工に適用する場合を例に挙げ、図１２を参照しつつ説明する。

本実施形態の切削加工物の製造方法は、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）の工程を有する。
（ｉ）図１２（ａ）に示すように、被削材１００を矢印Ｅ方向に回転させる工程。

本工程では、被削材１００と切削工具１０とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００を切削工具１０に近づけてもよい。
（ｉｉ）切削工具１０を矢印Ｆ方向に動かし、回転している被削材１００に切削工具１０を近接させる工程。

本工程では、被削材１００と切削工具１０とは相対的に遠ざかればよく、例えば被削材１００を切削工具１０から遠ざけてもよい。
（ｉｉｉ）図１２（ｂ）に示すように、回転している被削材１００に切削工具１０の切刃５を接触させて被削材１００を切削する工程。

本工程においては、溝入れ加工の際には、溝を形成する「縦送り加工」が行われるとともに、溝の幅を拡げる「横送り加工」が行われる。
（ｉｖ）図１２（ｃ）に示すように、切削工具１０を矢印Ｇ方向に動かし、切削した被削材１００から切削工具１０を離隔させる工程。

以上のような（ｉ）〜（ｉｖ）の工程を実施することによって、切削加工物を得る事ができる。その際、次のような優れた効果を奏することができる。

具体的には、すくい面が上述のような構成を有するため、「縦送り加工」を行なう場合に、前切刃５ａから生成された切屑は、擦過するすくい面の部位に応じて厚みが異なるため、断面視において中央部が凹でその両端部が凸の波型形状となる。すくい面（第１すくい面２１および第２すくい面２２）が図１０に示すような断面形状を有するため、切屑はその形状に追従するように変形していくこととなる。このように、切屑は、断面視で波型形状に変形されることによって切削部Ｉの幅方向の幅より狭くなるため、切屑が被削材の加工面や周囲に存在する部材を傷つけることを抑制できる。また、一対の第２すくい面２２はそれぞれ、図９に示すように上部２２１および側部２２２（第１側部２２２ａ、第２側部２２２ｂ）を有しており、前切刃５に平行な断面視において略台形状であるため、切屑の進行方向を一方向へと定め易くして左右へのブレを抑制する役割も有している。

また、「横送り加工」を行なう場合に、第２すくい面２２は、コーナー切刃５ｂおよび横切刃５ｂから生成され、コーナーすくい面２３の下降部２３ａ近傍を通過した切屑を、第１側部２２２ａに接触させてカールさせる役割を有する。すなわち、図９に示すように、第２すくい面２２における上部２２１および第１側部２２２ａの交線部が、平面視で前切刃５ａから離れるに従って隣接する横切刃５ｂから離れるとともに第１すくい面２１側に凸の第１曲線領域Ａ１を有することから、低い切り込み量から高い切り込み量までの広い条件範囲において、切屑の排出安定性を向上させる事ができる。

さらに切削加工を継続する場合には、被削材１００を回転させた状態を保持したまま、被削材１００の異なる箇所に切削工具１０の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。なお、インサート１は、２コーナーを使用可能な仕様である。したがって、使用している一方の切刃５が摩耗した際には、未使用の他方の切刃５を用いればよい。

さらに、被削材１００の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレスが挙げられる。

なお、上述のような溝入れ加工に代えて、突っ切り加工を行なう場合には、被削材１００が分断されるまで、縦送り加工を実施すればよい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、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。

例えば、上述の切削加工物の製造方法の実施形態において、本溝入れ加工の際には、溝を形成する縦送り加工が行われるとともに、溝の幅を拡げる横送り加工が行なうようにした。これに代えて、溝を形成する縦送り加工だけを行っても上述のような効果を奏することは言うまでもない。

１ 切削インサート
２ 上面
２１ 第１すくい面
２１１ 底部
２１１ａ 下降部
２１１ｂ 上昇部
２１２ 側部
２１２ａ 凸部
２２ 第２すくい面
２２１ 上部
２２１ａ 前すくい部（上昇部）
２２１ｂ 中すくい部（凹部）
２２１ｃ 後すくい部（凹部）
２２２ 側部
２２２ａ 第１側部
２２２ｂ 第２側部
Ａ１ 第１曲線領域
Ａ２ 第２曲線領域
２３ コーナーすくい面
２３ａ 下降部
２４ 境界部（２１２、２２２ｂ）
２４１ 凸部（２１２ａ）
２４１ａ 傾斜面
２４１ｂ 頂部
２５ 傾斜部
２６ クランプ面
３ 下面
４ 側面
４ａ 前側面
４ｂ 横側面
５ 切刃
５ａ 前切刃
５ｂ 横切刃
５ｃ コーナー切刃
５１ ランド部
１０ 切削工具
１１ ホルダ
１２ 挟持部材
１３ ねじ
１００ 被削材

Claims (12)

1. 上面と、下面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に設けられる切刃とを備え、
   前記上面には、前記切刃に連続してすくい面が設けられており、
   前記すくい面は、
   前記切刃の中央部に対応して位置するとともに、前記交線部を含む水平面に対して平行な、または前記切刃から離れるに従って下方に傾斜している第１すくい面と、
   前記第１すくい面の両側に位置するとともに、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している一対の第２すくい面と、を有しており、
   前記第１すくい面には、前記切刃に平行な方向に沿って互いに離隔して位置している、一対の凸部が設けられ、
   前記一対の凸部はそれぞれ、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している傾斜面を有しており、
   前記一対の第２すくい面のそれぞれは凹部を有しているとともに、
   前記一対の第２すくい面の幅はそれぞれ、平面視において、前記切刃から離れるに従って狭くなっており、
   上面視において、前記一対の凸部のそれぞれが前記切刃に沿う方向において前記凹部に対応する位置に設けられている、切削インサート。
2. 前記一対の第２すくい面の最大の幅の合計は、前記切刃の幅の３０％〜５０％である、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記一対の第２すくい面はそれぞれ、前記切刃から離れるに従って上方に傾斜している前すくい部をさらに有しており、
   前記凹部は、前記前すくい部に比べて、前記切刃から離れて位置している、請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第１すくい面と前記水平面とがなす角度と、前記一対の第２すくい面と前記水平面とがなす角度との差の絶対値が２５°〜３０°である、請求項１から３のいずれかに記載の切削インサート。
5. 前記一対の凸部は、前記第１すくい面のうち前記一対の第２すくい面側の端部にそれぞれ位置している、請求項１に記載の切削インサート。
6. 前記一対の凸部は、前記切刃側の端部から前記切刃までの距離が互いに等しい、請求項１または５に記載の切削インサート。
7. 前記傾斜面は、前記切刃に垂直な方向の断面視において、下方に湾曲している、請求項１、５または６に記載の切削インサート。
8. 前記傾斜面は、平面視において、前記切刃から離れるにつれて幅が広くなっている、請求項１、５から７のいずれかに記載の切削インサート。
9. 前記一対の第２すくい面はそれぞれ、前記切刃に連続するとともに前記切刃から離れるにつれて幅が狭くなる前すくい部を有している、請求項１、５から８のいずれかに記載の切削インサート。
10. 前記凸部は、頂部が前記切刃よりも高い、請求項１、５から９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の前記切削インサートと、
    前記切削インサートを装着するホルダと、を備える切削工具。
12. 被削材を回転させる工程と、
    回転している前記被削材に請求項１１に記載の前記切削工具の前記切刃を接触させる工程と、
    前記被削材と前記切削工具とを離隔させる工程と、を備える切削加工物の製造方法。

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