JP5594213B2 - Cutting insert - Google Patents
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Description
本発明は、インサート本体のすくい面にCBN(立方晶窒化ホウ素)等の超高硬度焼結体と超硬合金とを層状に焼結した層状焼結体が、超高硬度焼結体がすくい面のコーナ部に位置するように配設され、例えば刃先交換式の正面フライスに取り付けられてその切刃を構成する切削インサートに関するものである。 In the present invention, a laminar sintered body obtained by laminating a superhard sintered body such as CBN (cubic boron nitride) and a cemented carbide layered on the rake face of the insert body is raked. The present invention relates to a cutting insert which is disposed so as to be positioned at a corner portion of a surface, and is attached to, for example, a blade-tip-exchangeable front milling cutter to constitute the cutting blade.
このように、インサート本体のすくい面のコーナ部にCBN等の超高硬度焼結体が配設された切削インサートとしては、例えば特許文献1に、旋削加工用切削インサートとして記載されたものが知られている。この特許文献1に記載の切削インサートでは、こうしてコーナ部に配設された超高硬度焼結体上にチャンファホーニングが施された切刃が形成されていて、そのホーニング角が、コーナ部の突端でこの突端から離間した位置よりも大きくされており、高送り加工でもコーナ部突端での切刃の損傷を防ぐことができる一方で、この突端から離間した位置の切刃をワイパー刃として使用するときの径方向の切削抵抗を低減して仕上げ面精度の向上と実質的な工具寿命の改善とを図ることができるとされている。
As described above, as a cutting insert in which an ultra-high hardness sintered body such as CBN is disposed at the corner portion of the rake face of the insert body, for example, a cutting insert described in
ところで、従来このようにコーナ部に超高硬度焼結体が配設された切削インサートでは、特許文献1に記載されているように、切削に使用される切刃はこの超高硬度焼結体に形成された部分だけとされている。しかしながら、このような超高硬度焼結体は、硬度は極めて高いものの、これに伴って脆性も高く、例えば断続切削となる転削加工に用いたときには、上記ワイパー刃の作用をする副切刃のコーナ部とは反対側の端部でチッピングや欠損が生じ易くなる。特に、上記特許文献1に記載されているように、ワイパー刃として使用されるコーナ部突端から離間した位置で切刃に施されるチャンファホーニングのホーニング角が小さくされた切削インサートでは、このワイパー刃の切刃強度が低下するため、チッピングや欠損は一層顕著となる。
By the way, in the conventional cutting insert in which the ultra-high hardness sintered body is disposed in the corner portion as described above, as described in
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように高脆性の超高硬度焼結体をすくい面のコーナ部に配設した切削インサートにおいて、たとえ転削加工に使用しても切刃にチッピングや欠損が生じるのを防ぐことが可能な切削インサートを提供することを目的としている。 The present invention has been made under such a background. As described above, a cutting insert in which a highly brittle ultra-high hardness sintered body is disposed in a corner portion of a rake face is used for a rolling process. However, an object of the present invention is to provide a cutting insert that can prevent chipping and chipping from occurring on the cutting edge.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、インサート本体のすくい面に、超高硬度焼結体と超硬合金とを層状に焼結した層状焼結体が、上記超高硬度焼結体が上記すくい面のコーナ部に位置して該すくい面側を向くように配設されていて、この層状焼結体上の上記すくい面の辺稜部に上記コーナ部から延びる切刃が形成されており、上記切刃には、上記コーナ部側から離間するに従いホーニング角が漸次大きくなるホーニング面が形成されているとともに、上記層状焼結体における上記超高硬度焼結体と超硬合金との境界面は、上記切刃のホーニング面と交差させられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve such an object, the present invention provides a laminar sintered body obtained by laminating an ultra-high hardness sintered body and a cemented carbide alloy in layers on the rake face of the insert body. The ultra-high-hardness sintered body is disposed at the corner portion of the rake face so as to face the rake face side, and the corner is formed on the side ridge portion of the rake face on the layered sintered body. A cutting blade extending from the corner is formed, and the cutting blade is formed with a honing surface in which the honing angle gradually increases as the distance from the corner portion increases, and the ultrahigh hardness in the layered sintered body A boundary surface between the sintered body and the cemented carbide is crossed with a honing surface of the cutting blade.
このように構成された切削インサートでは、インサート本体のすくい面にCBN等の超高硬度焼結体と超硬合金との層状焼結体が配設されていて、このうち超高硬度焼結体がすくい面のコーナ部に位置して該すくい面側に向けられており、この層状焼結体上にホーニングが施された切刃が形成される。ここで、このホーニングによるホーニング面は、コーナ部から離間するに従いホーニング角が漸次大きくなるようにされているので、このコーナ部から延びる切刃をワイパー刃として使用するときでも切刃強度を確保することができる。 In the cutting insert configured as described above, a laminar sintered body of an ultrahigh hardness sintered body such as CBN and a cemented carbide alloy is disposed on the rake face of the insert body, and among these, the ultrahigh hardness sintered body Is positioned at the corner portion of the rake face and directed toward the rake face side, and a honing blade is formed on the layered sintered body. Here, the honing surface by this honing is designed so that the honing angle gradually increases as the distance from the corner portion increases, so that the cutting blade strength is ensured even when the cutting blade extending from this corner portion is used as a wiper blade. be able to.
そして、上記層状焼結体の超高硬度焼結体と超硬合金との境界面は、この切刃のホーニング面と交差させられており、従ってコーナ部側の切刃のホーニング面が超高硬度焼結体上に形成されるのに対して、コーナ部とは反対側の切刃のホーニング面は超硬合金上に形成されることになる。しかるに、このような超硬合金は、CBN等の超高硬度焼結体と比べ、低硬度ではあるものの切削には十分な硬度を有し、その一方で靱性は高いので、転削加工のような断続切削においても、上述のように切刃強度が確保されることとも相俟ってコーナ部とは反対側の切刃にチッピングや欠損が生じるのを防ぐことができる。 The boundary surface between the super-hard sintered body of the layered sintered body and the cemented carbide is intersected with the honing surface of the cutting edge, so that the honing surface of the cutting edge on the corner side is super high. The honing surface of the cutting blade on the opposite side to the corner portion is formed on the cemented carbide, whereas it is formed on the hardness sintered body. However, such a cemented carbide has a low hardness but sufficient hardness for cutting, while it has a high toughness compared to a super-hard sintered body such as CBN. Even in intermittent cutting, it is possible to prevent chipping and chipping from occurring on the cutting blade on the side opposite to the corner portion in combination with ensuring the cutting blade strength as described above.
ここで、上述のようにコーナ部から延びる切刃をワイパー刃として使用する場合には、実質的に切削に関与する切刃のホーニング面と層状焼結体に形成される逃げ面との交差稜線は、すくい面に対向する方向から見たときには、コーナ部から離間するに従い一旦突出して突端部を経た後に後退する、該コーナ部よりも曲率半径の大きな凸曲線をなしているのが望ましい。すなわち、上記交差稜線をこのような曲率半径の大きい凸曲線状とすることにより、被削材の仕上げ面は曲率半径の大きい凹曲線が連続するような断面形状となるため、切刃に傾きがあったりしても送りマークが仕上げ面に残されたりするのを防ぐことができる。 Here, when the cutting edge extending from the corner portion is used as the wiper blade as described above, the intersecting ridge line between the honing surface of the cutting edge substantially involved in cutting and the flank surface formed in the layered sintered body. When viewed from the direction facing the rake face, it is desirable to form a convex curve having a larger radius of curvature than the corner portion, which once protrudes as it moves away from the corner portion, then retreats after passing through the protruding end portion. That is, by making the intersecting ridge line into such a convex curve shape having a large curvature radius, the finished surface of the work material has a cross-sectional shape in which a concave curve having a large curvature radius is continuous, so that the cutting edge is inclined. Even if there is, it is possible to prevent the feed mark from being left on the finished surface.
そして、さらに、このように上記交差稜線がすくい面に対向する方向から見たときにコーナ部から突端部を経て後退する曲率半径の大きな凸曲線をなしているときには、この交差稜線は、すくい面に沿って逃げ面に対向する方向から見たときには、上記突端部からコーナ部と反対側に向かうに従いすくい面に対して漸次離間するように後退させられて、ただし上記突端部から層状焼結体におけるコーナ部とは反対側の切刃の端部までの該交差稜線の後退量が0.005mm以上0.02mm以下の範囲内とされるのが望ましい。 Further, when the intersection ridge line is a convex curve having a large radius of curvature that retreats from the corner portion through the tip when viewed from the direction facing the rake face, the intersection ridge line is a rake face. When viewed from the direction facing the flank along the flank, it is retracted so as to gradually move away from the rake face toward the opposite side of the corner from the tip, but the layered sintered body from the tip It is desirable that the amount of retreat of the intersecting ridge line up to the end of the cutting edge on the opposite side to the corner in the range from 0.005 mm to 0.02 mm.
すなわち、このように上記交差稜線を、すくい面から見たときの突端部からコーナ部と反対側に向かうに従いすくい面に対して漸次離間するように後退させることにより、すくい面に沿って逃げ面に対向する方向から見たときのホーニング面の幅が突端部からコーナ部と反対側に向かうに従い漸次大きくなるので、このコーナ部とは反対側において一層確実に切刃のチッピングや欠損を防ぐことができる。 That is, the above-mentioned intersection ridgeline is retreated so as to gradually move away from the rake face as it goes from the tip when viewed from the rake face to the opposite side of the corner part, thereby flank along the rake face. The width of the honing surface when viewed from the direction opposite to the corner gradually increases from the tip toward the opposite side of the corner, so the chipping and chipping of the cutting edge can be prevented more reliably on the opposite side of the corner. Can do.
ただし、その後退量が大きくなりすぎると、切削加工時には逃げ面に逃げ角が与えられることによってコーナ部とは反対側で切刃が仕上げ面から離れすぎてしまい、仕上げ面粗さの劣化や仕上げ面にうねりを生じるおそれがあり、また後退量が0mmと変わらないほど小さすぎると上記効果を得られないおそれがあるので、上記突端部とコーナ部と反対側の切刃端部との後退量の差は上述のように0.005mm以上0.02mm以下とされるのが望ましい。 However, if the amount of retraction is too large, the cutting edge will be too far away from the finished surface on the side opposite to the corner due to the clearance angle being given to the flank during machining, resulting in deterioration of the finished surface roughness or finishing. There is a risk of causing undulations on the surface, and if the retraction amount is too small to be as small as 0 mm, the above effect may not be obtained. Therefore, the retraction amount between the protruding end and the edge of the cutting edge opposite to the corner portion As described above, the difference is desirably 0.005 mm or more and 0.02 mm or less.
なお、上記ホーニング面を、上記コーナ部から離間するに従い上記すくい面に沿った方向の幅も漸次幅広となるように形成すれば、やはりコーナ部と反対側において切刃強度を向上させて、さらに確実にチッピングや欠損を防止することが可能となる。 If the honing surface is formed so that the width in the direction along the rake surface gradually increases as the distance from the corner portion increases, the edge strength on the opposite side of the corner portion is also improved, It is possible to reliably prevent chipping and chipping.
以上説明したように、本発明によれば、高硬度でありながら高脆性でもある超高硬度焼結体をすくい面のコーナ部に配設した切削インサートにおいても、コーナ部とは反対側での切刃のチッピングや欠損を防ぐことが可能であり、転削加工のような断続切削においてワイパー刃として上記切刃を用いても、長期に亙って安定した切削加工を行うことができる。 As described above, according to the present invention, even in a cutting insert in which an ultra-high hardness sintered body that is both hard and highly brittle is disposed in a corner portion of a rake face, Chipping and chipping of the cutting edge can be prevented, and stable cutting can be performed over a long period of time even when the cutting edge is used as a wiper blade in intermittent cutting such as rolling.
図1ないし図6は、本発明の切削インサートの一実施形態を示すものであり、図7ないし図9は、この実施形態の切削インサートを取り付けた刃先交換式切削工具である正面フライスを示すものである。本実施形態の切削インサートは、そのインサート本体1の基体1Aが超硬合金によって形成されて図1に示すように多角形、具体的には略平行四辺形の1つの鋭角角部を直角となるように切り欠いた偏五角形の平板状をなしており、インサート本体1の厚さ方向(図2ないし図4において上下方向)を向いてこのように多角形(偏五角形)をなす一対の平板面とその周囲に配置される5つの側面とを有している。
FIGS. 1 to 6 show an embodiment of the cutting insert of the present invention, and FIGS. 7 to 9 show a face mill that is a cutting edge exchangeable cutting tool to which the cutting insert of this embodiment is attached. It is. In the cutting insert of this embodiment, the
このインサート本体1の基体1Aの上記一対の平板面のうち一方の平板面(図2ないし図4において上側の平板面)には、該平板面がなす多角形の1つのコーナ部C(上記直角となるように切り欠かれた角部。図1において右側の角部)を含む領域にすくい面2が形成されるとともに、この一方の平板面とは反対側の他方の平板面(図2ないし図4において下側の平板面)は、上記刃先交換式切削工具の工具本体に形成されるインサート取付座への着座面3とされる。
One of the pair of flat plate surfaces of the
また、インサート本体1の上記5つの側面のうち、上記コーナ部Cに連なる2つの側面は逃げ面4とされて、すくい面2から着座面3側に向かうに従いインサート本体1の内側に漸次後退するようにされ、これにより本実施形態の切削インサートはポジティブインサートとされる。さらに、この逃げ面4とされる側面を除いたインサート本体1の3つの側面(図1において上側と下側、左側の側面)は上記厚さ方向に沿って延びていて、このうち上記2つの側面にそれぞれ連なる側面は互いに平行とされるとともに、残りの1つの側面はこれら互いに平行な側面の一方に鋭角に、他方に鈍角に交差するように斜めに形成されている。
Of the five side surfaces of the
さらにまた、上記すくい面2が形成される一方の平板面の上記コーナ部Cには、インサート本体1の上記基体1Aを切り欠くように凹部5が形成されている。この凹部5は、上記逃げ面4とされる2つの側面のうち一方の側面(図1において上記1つのコーナ部Cの上側の側面)においては図2および図3に示すようにL字状に開口するとともに、他方の側面(図1において上記1つのコーナ部Cの下側の側面)においては、図3、図4、および図6に示すように該凹部5の底面5Aがこの一方の側面から離間するに従い上記一方の平板面側に切れ上がるように傾斜して形成されており、またこの底面5Aに交差して上記厚さ方向に延びて上記コーナ部Cの先端側を向く壁面5Bを備えている。
Furthermore, a
そして、この凹部5には、CBNまたはダイヤモンド焼結体よりなる超高硬度焼結体(本実施形態ではCBN)6Aと超硬合金6Bとを層状に一体焼結した層状焼結体6が、そのうち超高硬度焼結体6A部分がコーナ部Cに位置してすくい面2側を向くように配設されている。すなわち、この層状焼結体6は、上記超高硬度焼結体6Aの原料粉末と超硬合金6Bの原料粉末とを一体に圧粉成形して焼結したものであり、薄板状に焼結されたものから放電加工等によって所定の形状に切り出され、ロウ付け等により凹部5に接合されて固着され、配設される。
And in this recessed
ここで、本実施形態における層状焼結体6は、インサート本体1の基体1Aの逃げ面4とされる上記一方の側面の側では、図2に示すように超高硬度焼結体6Aと超硬合金6Bとがそれぞれ一定の厚さをなすようにされている。さらに、この一方の側面から同じく逃げ面4とされる上記他方の側面に沿って凹部5の底面5Aの傾斜とともに一方の平板面側に切れ上がるに従い、超高硬度焼結体6A部分は漸次薄くなって途中で厚さが0となるとともに、超硬合金6B部分は、超高硬度焼結体6A部分の厚さが0になるところまでは一定の厚さとされた後に漸次薄くなり、厚さが0になる前で途切れるように形成されている。従って、この超硬合金6B部分が途切れた端部とインサート本体1の基体1Aとの間には凹部5が残されることになる。
Here, the layered
また、この層状焼結体6は、そのすくい面2側を向く面が、この面に連なるインサート本体1の基体1Aの上記一方の平板面と面一とされて上記厚さ方向に垂直となるようにされるとともに、基体1Aの逃げ面4とされる2つの側面に連なる面はこれら2つの側面と面一とされて、該2つの側面と同様に着座面3側に向かうに従い漸次後退するように傾斜させられている。なお、基体1Aの上記一方の平板面のコーナ部Cとは反対側には、基体1Aの上記互い平行な側面のうち一方から他方に向かうに従い着座面3側に向かうように傾斜する傾斜平面1Bが形成されている。
Further, the layered
そして、この層状焼結体6の上記すくい面2側を向く面と基体1Aの逃げ面4とされる2つの側面に連なる面との交差稜線部には、上記コーナ部Cから延びる切刃7が形成されており、すなわちこれらの面が該切刃7のすくい面2および逃げ面4とされて、切刃7は層状焼結体6上の該すくい面2の辺稜部に形成されることになる。また、コーナ部Cには基体1Aの上記2つの側面の交差稜線部から層状焼結体6に亙って円筒面状の面取りが施されており、これによって切刃7のコーナ部Cには略1/4円弧状のコーナ刃7Aが形成される。
A
さらに、切刃7にはホーニングが施されていて、すくい面2と逃げ面4とに交差するようにホーニング面8が形成されている。ここで、本実施形態におけるホーニングはチャンファホーニングであって、ホーニング面8は切刃7に直交する断面において直線状をなしてすくい面2と鈍角に交差させられる一方、このホーニング面8と逃げ面4との交差稜線が実質的な切刃として作用する。
Further, honing is applied to the
このホーニング面8は、切刃7の上記コーナ刃7Aと、コーナ刃7Aからインサート本体1の基体1Aの逃げ面4とされる2つの側面のうち上記一方の側面の側に延びる部分では、上記すくい面2に対するホーニング角が一定とされるとともに、切刃7に直交する断面においてホーニング面8がすくい面2に沿った方向になす幅も図5に示すように一定とされている。なお、切刃7のこのコーナ刃7から上記一方の側面の側に延びる部分は、当該切削インサートが上述のように刃先交換式切削工具に取り付けられたときの主切刃7Bとされ、本実施形態ではコーナ刃7Aがなす1/4円弧に接する接線として直線状に延びている。
The honing
一方、この主切刃7Bとは反対のコーナ刃7Aから逃げ面4とされる2つの側面のうち上記他方の側面の側に延びる切刃7部分は、副切刃7Cとされる。ここで、実質的にこの副切刃7Cとして作用するホーニング面8と逃げ面4との交差稜線は、上記厚さ方向に沿ってすくい面2に垂直に対向する方向から見たときには、コーナ刃7Aに滑らかに連なり、コーナ部Cから離間するに従いインサート本体1の外側に向けて一旦突出して突端部Pを経た後に後退する凸曲線をなすようにされている。
On the other hand, a portion of the
ただし、この副切刃7Cの交差稜線がなす凸曲線の曲率半径は、コーナ部Cのコーナ刃7Aがなす円弧の半径に対して極めて大きく、略直線状を呈するようにされている。また、上記コーナ部Cと反対側では副切刃7Cの上記交差稜線は、すくい面2に対向する方向から見たときに、こうして曲率半径の大きな凸曲線をなす部分に対して鈍角に交差して該凸曲線の仮想延長線に対して後退する直線状とされている。
However, the radius of curvature of the convex curve formed by the intersecting ridge line of the
そして、本実施形態では、この副切刃7Cに沿って形成されたホーニング面8が、コーナ部Cから離間するに従いホーニング角が漸次大きくなるようにされている。さらに、この副切刃7Cに沿うホーニング面8は、層状焼結体6のコーナ部C側の超高硬度焼結体6A部分からすくい面2上に露出した超硬合金6B部分との境界面Qを越えてこの超硬合金6B部分にまで延びるようにされており、すなわちこの境界面Qが副切刃7Cのホーニング面8と交差するようにされている。
In this embodiment, the honing
より具体的に、この副切刃7Cに沿ったホーニング面8のホーニング角は、コーナ刃7Aからすくい面2に対向する方向から見たときの上記突端部Pまでは、コーナ刃7Aおよび主切刃7Bと等しい一定の角度をなしていて、この突端部Pからコーナ部Cと反対側に離間する従い漸次大きくなるようにされている。従って、このホーニング角が大きくなる部分で副切刃7Cのホーニング面8は捩れ面状をなしている。
More specifically, the honing angle of the honing
また、この副切刃7Cに沿ったホーニング面8は、該副切刃7Cに直交する断面におけるすくい面2に沿った方向のホーニング幅も、コーナ刃7Aから突端部Pまではコーナ刃7Aや主切刃7Bのホーニング面8と等しい一定幅とされていて、この突端部Pから上記コーナ部Cに対して離間するに従い漸次幅広となるようにされている。ここで、副切刃7Cのホーニング面8は、上記突端部Pからコーナ部Cとは反対側では、図5に示すようにすくい面に対向する方向から見て該すくい面2との交差稜線が凸曲線状をなすようにされている。
In addition, the honing
このように副切刃7Cに沿ったホーニング面8のホーニング角とホーニング幅とがコーナ部Cとは反対側に向かうに従い漸次大きくなることにより、副切刃7Cの実質的に切刃として作用するホーニング面8と逃げ面4との交差稜線は、すくい面2に沿って上記逃げ面4に対向する方向から見たときには、上記突端部Pからコーナ部Cと反対側に向かうに従いすくい面2に対して上記厚さ方向に漸次離間するように後退させられて着座面3側に向かうように延びることになる。
In this way, the honing angle and the honing width of the honing
ただし、この交差稜線の後退量は、層状焼結体6の超硬合金6B部分に位置する副切刃7Cのコーナ部Cとは反対側の端部R、すなわち逃げ面4とされる2つの側面のうち上記他方の側面において超硬合金6Bが途切れた位置においても、突端部Pにおける上記厚さ方向の位置からの後退量として、0.005mm以上0.02mm以下の範囲内とされている。
However, the amount of receding of this intersecting ridge line is two ends R, that is, the end face R opposite to the corner part C of the
このように構成された切削インサートは、上述のように例えば図7ないし図9に示す刃先交換式の転削工具である正面フライスに着脱可能に取り付けられて転削加工により被削材の仕上げ面を切削するのに使用される。この正面フライスは、その工具本体11が鋼材等によって形成されて軸線Oを中心とした円盤状をなし、この軸線O回りに工具回転方向Tに回転させられつつ該軸線Oに垂直な方向に送り出されることにより、切削インサートの上記切刃7によって切削を行う。
As described above, the cutting insert configured as described above is detachably attached to a face mill, which is, for example, a cutting edge-replaceable rolling tool shown in FIGS. 7 to 9, and is finished by cutting. Used for cutting. This face mill is formed of a steel material or the like and has a disk shape centered on the axis O, and is sent in a direction perpendicular to the axis O while being rotated in the tool rotation direction T around the axis O. Then, cutting is performed by the
工具本体11の軸線O方向の下端部(図7において下側部分)外周には、周方向に間隔をあけて複数のチップポケット12が形成されるとともに、これらのチップポケット12の工具回転方向T後方側には、上記切削インサートが着座させられる上述したインサート取付座13がそれぞれ形成されている。このインサート取付座13は、工具回転方向Tを向く底面13Aと工具本体11の外周側を向いて軸線O方向下端側に向かうに従い外周側に向かう壁面13Bとを備え、インサート本体1は、上記着座面3が底面13Aに密着させられるとともに、互いに平行とされた側面の上記一方が壁面13Bに当接させられて着座させられる。
A plurality of chip pockets 12 are formed on the outer periphery of the lower end portion (the lower portion in FIG. 7) of the
また、インサート取付座13の工具回転方向T側にはチップポケット12に開口するように凹所が形成されてるとともに、この凹所には取付クサビ14が収容されており、クランプネジによってこの取付クサビ14を工具本体11の内周側にねじ込むことにより、取付クサビ14がインサート本体1の傾斜平面1Bを押圧して切削インサートはインサート取付座13に取り付けられる。なお、インサート取付座13の軸線O方向上端側(図7および図9において上側)に形成された凹所には、切削インサートの切刃7の軸線O方向の振れを調整する調整クサビ15と、この調整クサビ15の抜け出しを防止する抜け止めネジ16が取り付けられている。
Further, a recess is formed on the
このようにインサート取付座13に取り付けられた切削インサートは、上記層状焼結体6のコーナ部Cが工具本体11の下端外周側に位置してすくい面2が工具回転方向Tに向けられ、この層状焼結体6上に形成された主切刃7Bが工具回転方向T側から見て軸線Oと略平行に延びるように工具本体11の外周側に突出させられ、また副切刃7Cは軸線Oに垂直な平面上に略位置するように工具本体11下端側に突出させられる。
In this way, the cutting insert attached to the
さらに、複数のインサート取付座13に取り付けられた切削インサート同士では、切刃7の回転軌跡が一致するようにされていて、コーナ刃7Aおよび必要に応じて主切刃7Bによって比較的小さな切込みで被削材を切削するとともに、副切刃7Cをワイパー刃として切削された加工面を平滑に仕上げてゆく。なお、副切刃7Cには正のラジアルレーキ角とアキシャルレーキ角が与えられる。
Further, the cutting inserts mounted on the plurality of
こうして被削材の切削に用いられる上記構成の切削インサートでは、まずインサート本体1のすくい面2に配設される層状焼結体6に形成された切刃7にホーニングが施されており、そのホーニング面8のホーニング角が副切刃7Cにおいてコーナ部Cから離間するに従い漸次大きくなるようにされている。このため、このコーナ部Cから延びる副切刃7Cを上述のようにワイパー刃として使用して加工面を平滑に仕上げてゆくときに、該副切刃7Cの特にコーナ部Cとは反対側で実質的に切刃として作用するホーニング面8と逃げ面4との交差稜線における交差角を大きくすることができ、その切刃強度を確保することができる。
In the cutting insert having the above-described configuration used for cutting the work material in this manner, first, honing is applied to the
そして、さらにこの層状焼結体6は、コーナ部Cには高硬度の超高硬度焼結体6Aが配設されているのに対し、副切刃7Cのコーナ部Cとは反対側には超硬合金6Bが露出するようにされていて、層状焼結体6の超高硬度焼結体6Aと超硬合金6Bとの境界面Qが副切刃7Cのホーニング面8と交差させられており、すなわちコーナ部Cとは反対側で副切刃7Cはこの超硬合金6B部分に形成されることになる。
Further, the layered
このため、上記構成の切削インサートによれば、この副切刃7Cのコーナ部Cとは反対の端部R側には、超高硬度焼結体6Aよりは低くても十分な硬度と、そして超高硬度焼結体6Aよりも高い靱性を与えることができる。従って、上述のように切刃強度を確保することができることとも相俟って、正面フライスのような刃先交換式切削工具による転削加工のように断続切削となる場合であって、切刃7にも切削負荷が断続的に作用するときでも、この副切刃7Cの端部Rにおいて切刃7にチッピングや欠損が生じるのを防ぐことができ、長期に亙って安定した切削加工を行うことが可能となる。
For this reason, according to the cutting insert having the above-described configuration, on the end R side opposite to the corner portion C of the
なお、本実施形態の切削インサートでは、このように層状焼結体6の超高硬度焼結体6Aと超硬合金6Bとの境界面Qを副切刃7Cのホーニング面8と交差させるのに、層状焼結体6を主切刃7Bの逃げ面4となる上記一方の側面側では超高硬度焼結体6Aと超硬合金6Bとをそれぞれ一定の厚さとし、副切刃7Cの逃げ面4とされる上記他方の側面側ではコーナ部Cから離間するに従い、超高硬度焼結体6A部分の厚さを漸次薄くして途中で0となるようにするとともに、超硬合金6B部分は、超高硬度焼結体6A部分の厚さが0になるところまでは一定の厚さとした後に漸次薄くなるようにしているが、例えばこの境界面Qがすくい面2に垂直とされていて、すなわち図5において境界面Qよりもコーナ部C側すべてが超高硬度焼結体6Aとされ、これとは反対側すべてが超硬合金6Bとされていても、コーナ部Cと反対側で副切刃7Cを超硬合金6B部分に形成したものとすることができる。
In the cutting insert of the present embodiment, the boundary surface Q between the
ただし、その場合には、インサート本体1の基体1Aへの層状焼結体6における超高硬度焼結体6A部分の接合面積が大きくなるため、上述のように超硬合金製の基体1Aに層状焼結体6をロウ付けによって接合すると、超硬合金と超高硬度焼結体との接合性の低さから十分な接合強度が得られなくなるおそれがある。また、この場合には、層状焼結体6において高価な超高硬度焼結体6Aが占める部分も多くなるので、本実施形態のように超高硬度焼結体6A部分が副切刃7Cの端部R側に向かうに従い漸次薄くなるようにして、すなわち境界面Qが層状焼結体6におけるコーナ部C側の逃げ面4に交差するとともに、副切刃7Cのコーナ部Cとは反対側で層状焼結体6上のすくい面2にも鋭角に交差するようにされるのが望ましい。
However, in that case, since the bonding area of the
また、本実施形態では、すくい面2に対向する方向から見たときに、副切刃7Cのホーニング面8と逃げ面4との交差稜線が曲率半径の大きな凸曲線をなすようにされており、この交差稜線を実質的な切刃として副切刃7Cをワイパー刃に使用したときには、被削材の仕上げ面は逆に曲率半径の大きな凹曲線が連続するような断面形状となる。このため、例えば副切刃を真っ直ぐな直線状とした場合と比べて、万一副切刃7Cに傾きがあっても仕上げ面の凹曲線同士のつなぎ目が大きく突出するのは防ぎ、すなわち仕上げ面に送りマークが残されるのを防いで、より平滑な仕上げ面を得ることができる。
In the present embodiment, when viewed from the direction facing the
そして、さらに本実施形態では、このようにすくい面2に対向する方向から見たときに曲率半径の大きな凸曲線をなす副切刃7Cのホーニング面8と逃げ面4との交差稜線が、すくい面2に沿って副切刃7Cの逃げ面4に対向する方向から見たときには、上記凸曲線の突端部Pからコーナ部Cとは反対側に向かうに従いすくい面2に対して漸次後退するように形成されており、従ってこの逃げ面4に対向する方向から見たときのホーニング面8の幅もコーナ部Cとは反対側に向かうに従い漸次大きくなるので、コーナ部Cとは反対側での副切刃7Cの強度を向上させて欠損やチッピングを一層確実に防止することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the intersection ridgeline between the honing
ただし、こうしてすくい面2から後退する上記交差稜線の後退量が大きくなりすぎると、この交差稜線が形成される逃げ面4には逃げ角が与えられることから、切削加工時に工具回転方向T側から見たときの該交差稜線がなす凸曲線の曲率半径がコーナ部Cとは反対側で小さくなり、すなわちこの交差稜線がコーナ部Cと反対側では被削材の仕上げ面から離れすぎてしまい、上述のように副切刃7Cに傾きがあったりしたときには平滑な仕上げ面を得ることができずに、仕上げ面粗さの劣化や仕上げ面にうねりを生じるおそれがある。その一方で、この後退量が0mmに近いほど小さすぎると上記効果を得ることができなくなるおそれがあるので、この後退量は、後述する実施例で実証されるように、上記突端部Pとコーナ部Cとは反対側の副切刃7Cの端部Rでのすくい面2からの上記厚さ方向における後退量の差として、本実施形態のように0.005mm以上0.02mm以下とされるのが望ましい。
However, if the amount of retreat of the intersecting ridge line retreating from the
さらにまた、本実施形態では、副切刃7Cの沿ったホーニング面8のすくい面2に沿った方向の幅も、上記突端部Pからコーナ部Cとは反対側に向かうに従い漸次幅広となるようにされている。従って、特に上述のように逃げ面4に対向する方向から見たときに上記交差稜線をすくい面2から後退するようにした場合には、ホーニング面8の実際のホーニング幅、すなわち副切刃7Cの上記交差稜線に直交する断面におけるホーニング面8の幅を、コーナ部Cとは反対側に向かうに従い漸次幅広とすることができるので、より一層確実に欠損やチッピングの防止を図ることができる。
Furthermore, in this embodiment, the width in the direction along the
次に、上述のようにすくい面2に沿って副切刃7Cの逃げ面4に対向する方向から見たときの副切刃7Cのホーニング面8と逃げ面4との交差稜線のすくい面2に対する後退量について、実施例を挙げて0.02mm以下であるのが望ましいことを実証する。本実施例では、上記実施形態に基づいて、上記交差稜線の突端部Pにおけるホーニング面8のホーニング角と副切刃7Cの端部Rにおけるホーニング角を種々に変化させることにより、後退量が0.005mm以上0.02mm以下とされた5種の切削インサートを製造し、これらを図7ないし図9に示した刃先交換式の正面フライスに取り付けて切削試験を行い、その際の欠損やチッピング、異常摩耗の有無、逃げ面摩耗の大きさなどの副切刃7Cの状態を確認するとともに、仕上げ面粗さおよび仕上げ面のうねり(JIS B0601:2001における算術平均粗さRaおよび最大高さうねりWz)を測定した。これらの切削インサートを実施例1〜5として、その結果をホーニング角および後退量とともに表1に示す。
Next, the
また、これら実施例1〜5に対する比較例として、副切刃7Cの上記交差稜線の突端部Pにおけるホーニング角と端部Rにおけるホーニング角を変えずに一定のままとし、従って後退量も0とされた2種の切削インサートと、これら突端部Pから端部Rまでの上記交差稜線の後退量が0.02mmを上回るように端部Rでのホーニング角を大きくした2種の切削インサートを製造し、実施例1〜5と同じ条件で切削試験を行って、やはり副切刃7Cの状態を確認するとともに、仕上げ面粗さおよび仕上げ面のうねりを測定した。これらを比較例1〜4として、その結果をホーニング角および後退量とともに表1に示す。
Moreover, as a comparative example with respect to these Examples 1 to 5, the honing angle at the projecting end portion P and the honing angle at the end portion R of the intersecting ridge line of the
なお、これら実施例1〜5および比較例1〜4の切削インサートはインサート本体1の基本形状が三菱マテリアル株式会社製GDCN2004PDFR3タイプ(コーナ刃7Aの半径1.2mm)、層状焼結体6は超高硬度焼結体6Aが三菱マテリアル株式会社製MB730のCBN、超硬合金6Bは三菱マテリアル株式会社製HTi相当であり、副切刃7Cの上記交差稜線がなす凸曲線の曲率半径は250mmであって、副切刃長さは3mmとし、コーナ刃7Aの端部から副切刃7Cに沿って1mmの位置に上記突端部Pが配設され、またこの突端部Pから副切刃7Cに沿ってコーナ部Cとは反対側に1〜1.5mmの位置に境界面Qが表れるようにした。
In the cutting inserts of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the basic shape of the
さらに、切削試験の条件は、刃先交換式の正面フライスの工具本体11に切削インサートを1つだけ取り付けた単刃切削として、切削速度1000m/min、1刃当りの送り量0.2mm/tooth、切込み量0.5mmの乾式切削とし、被削材としてFC300相当の油圧鋳物ブロックを250mm×110mmの範囲で切削した。
Further, the conditions of the cutting test were as follows: single blade cutting with only one cutting insert attached to the
この表1の結果より、副切刃7Cの上記ホーニング面8におけるホーニング角が上記交差稜線の突端部Pから端部Rに向けて漸次大きくなって、これら突端部Pと端部Rとで0よりも大きい後退量を生じ、ただしこの後退量が0.02mm以下である実施例1〜5では、副切刃7Cに欠損やチッピング、異常摩耗を生じることはなく、また逃げ面摩耗も小さくて、仕上げ面粗さや仕上げ面のうねりも小さく抑えられていることが分かる。
From the results shown in Table 1, the honing angle of the
これに対して、比較例1〜4のうち、上記突端部Pと端部Rとでホーニング角が等しく、従って副切刃7Cの上記交差稜線が逃げ面4に対向する方向から見たときにすくい面2に対して後退せずに後退量が0とされた比較例1、3においては、比較例3では副切刃7Cの上記端部Rに溶着が生じるとともにチッピングを生じ、また比較例1に至っては副切刃7Cに欠損が生じて切削試験を中止せざるを得ず、仕上げ面粗さやうねりを測定することすらできなかった。一方、逆に突端部Pと端部Rとのホーニング角の差が大きく、これに伴い副切刃7Cの上記交差稜線の後退量が0.02mmを上回る比較例2、4では、比較例1、3のような欠損やチッピングは生じていなかったものの、仕上げ面粗さおよび仕上げ面のうねりが著しく大きくなっていることが確認された。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the honing angle is the same at the projecting end portion P and the end portion R, and therefore when the crossed ridge line of the
1 インサート本体
1A インサート本体1の基体
2 すくい面
4 逃げ面
5 凹部
6 層状焼結体
6A 超高硬度焼結体
6B 超硬合金
7 切刃
7A コーナ刃
7B 主切刃
7C 副切刃(ワイパー刃)
8 ホーニング面
11 工具本体
13 インサート取付座
C コーナ部
P ホーニング面8と逃げ面4との交差稜線の突端部
Q 層状焼結体6の超高硬度焼結体6Aと超硬合金6Bとの境界面
R 副切刃7Cのコーナ部Cとは反対側の端部
DESCRIPTION OF
8 Honing
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