JP5701385B2 - 切削インサートおよび切削工具ならびにそれ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を用いた切削加工物の製造方法に関する。

耐熱合金および高硬度材といったいわゆる難削材と称される金属材料の加工（以下、単に難削材の加工という）に、例えば、特許文献１に開示されているような平面視円弧状の切刃を有している切削インサートが用いられている。このような切削インサートは、平面視直線状の切刃の場合に比べて、生成される切屑が薄いこと、また、切刃強度が高いなどの観点から、難削材の加工において有利である。

しかし、切り込み量が大きくなるにつれ、生成される切屑が厚くなるため、上記のような切削インサートであっても切削抵抗が大きくなって切刃が欠損しやすくなる場合がある。
国際公開第２０１０／０２３６５９号

本発明の一態様の切削インサートは、上面と、下面と、前記上面と前記下面とに接続されている側面と、前記上面と前記側面との交差部に位置する切刃とを有している本体部を備えている。前記切刃は、前記本体部の外方に凸状の円弧状主切刃と、前記本体部の外方に凸状で、かつ前記円弧状主切刃の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する円弧状副切刃とを有している。前記上面には、前記円弧状主切刃から前記本体部の内方に向かうにつれて前記下面に近づくように傾斜する第１すくい部が前記円弧状主切刃に沿って設けられている。前記第１すくい部の傾斜角は、前記円弧状主切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状主切刃の中央部に連なる部分に向かうに従って小さくなっており、側面視において、前記側面は凹状の拘束部を有しており、該拘束部は、前記円弧状主切刃の下方に位置する第１拘束部と、前記円弧状副切刃の下方に位置する第２拘束部とを備え、前記第１拘束部は、前記下面から前記上面に向かうにつれて前記本体部の内方に傾斜しており、前記第２拘束部は、前記下面から前記上面に向かうにつれて前記本体部の外方に傾斜している。

本発明の一態様の切削工具は、上記態様の切削インサートと、回転中心軸を有している円柱状のホルダとを備えている。前記切削インサートは、前記円弧状主切刃が前記ホルダの外周面から突出して前記ホルダに装着されている。

本発明の切削加工物の製造方法は、上記態様の切削工具を回転させる工程と、回転している前記切削工具の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含む。

本発明の切削インサートの実施形態の一例を示す斜視図である。 図１に示す切削インサートの平面図である。 （ａ）は、図２に示す切削インサートの矢印Ａの指す方向の側面図である。（ｂ）は、図２に示す切削インサートの矢印Ｂの指す方向の側面図である。 図２に示す切削インサートのＣ−Ｃ線における断面図である。 図２に示す切削インサートのＤ−Ｄ線における断面図である。 図２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２に示す切削インサートのＦ−Ｆ線における断面図である。 図２に示す切削インサートのＧ−Ｇ線における断面図である。 図２に示す切削インサートのＨ−Ｈ線における断面図である。 図３に示す切削インサートのＩ−Ｉ線における断面図である。 図１に示す切削インサートの底面図である。 本発明の切削ホルダの実施形態の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、図１２に示すＪ領域における部分拡大斜視図である。（ｂ）は、図１３（ａ）に示す領域の平面図である。 （ａ）は、本発明の切削工具の実施形態の一例を示す斜視図である。（ｂ）は、図１４（ａ）に示す切削工具の側面図である。（ｃ）は、図１４（ａ）に示すＫ領域における部分拡大図である。 本発明の被削材の切削方法の実施形態の一例を説明する工程図である。

＜切削インサート＞
以下、図１〜図１１を用いて、本発明の実施形態の例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。

本発明の実施形態の一例であるインサート１は、上面２と、下面３と、上面２および下面３に接続されている側面４とを有する本体部１０を備える。本例においては、図１および図２に示すように、この本体部１０は板状である。本体部１０の形状は、平面視において、例えば円形状、あるいは三角形状、四角形状、五角形状、六角形状または八角形状といった多角形状などである。これらの形状は、当業者が通常インサートに使用する形状である。本例においては、具体的には、略円形状である。本例において、本体部１０の寸法は上面２における最大幅が５ｍｍ〜２０ｍｍであり、下面３から上面２までの高さは２ｍｍ〜８ｍｍである。上面２と側面４との交差部には切刃５が位置している。

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は、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に炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ、あるいは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り、具体的には、炭化チタン（ＴｉＣ）、または窒化チタン（ＴｉＮ）を主成分としたチタン化合物がある。

インサート１の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて被膜されていてもよい。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）またはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが挙げられる。

上面２のうち切刃５に沿う領域は、切屑が擦過するすくい面として機能する。側面４のうち切刃５に沿う領域は、逃げ面として機能する。

切刃５は、平面視において、本体部１０の外方に凸状で、かつ曲率半径ｒ１を有する円弧状主切刃５１と、本体部１０の外方に凸状で、かつ曲率半径ｒ２を有する円弧状副切刃５２とを有している。円弧状副切刃５２の曲率半径ｒ２は、円弧状主切刃５１の曲率半径ｒ１よりも小さい。すなわち、ｒ１＞ｒ２である。具体的には、本例における円弧状主切刃５１の曲率半径は６．０ｍｍであり、円弧状副切刃５２の曲率半径は４．５ｍｍである。このように、複数の曲率半径を有した切刃５を備えていることによって、３次元加工等の複雑な曲面の形成を容易に行なうことができる。

本例においては、図２に示すように、平面視において、円弧状主切刃５１の長さは、円弧状副切刃５２の長さよりも長い。この構成によって、主切刃として機能する円弧状主切刃５１を副切刃として機能する円弧状副切刃５２よりも長く確保することができる。

円弧状主切刃５１は、図３に示すように、円弧状副切刃５２から離れるにつれて下面３に近づくように傾斜している。また、円弧状副切刃５２は、円弧状主切刃５１から離れるにつれて下面３に近づくように傾斜している。この構成によって、被削材との接触面積が低減されて切削抵抗が低減する。

そのため、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２と被削材との間に起こる相対振動（以下、びびり振動という）を抑制することができる。その結果、倣い加工のような加工面の精度が要求される切削に好適となる。さらには、接触面積の低減によって切削時の発熱が抑制され、耐熱合金および高硬度材といった難削材の加工に好適となる。

切刃５には、図３に示すように、下面３から最も離れる最高点５３が、円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２との間に位置している。具体的には、下面３に最も近づく最高点５３が、円弧状主切刃５１の高い側の端部および円弧状副切刃５２の高い側の端部の間に位置している。すなわち、円弧状主切刃５１の高い側の端部と円弧状副切刃５２の高い側の端部は下面３から等しい高さに位置している。この構成によって、最高点５３は円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２との間のコーナー部として機能し、被削材に食い付き易くなって切削抵抗が低減されて、びびり振動を抑制することができる。

切刃５には、図３に示すように、下面３に最も近づく最低点５４が、円弧状主切刃５１の低い側の端部および円弧状副切刃５２の低い側の端部に位置している。すなわち、円弧状主切刃５１の低い側の端部と円弧状副切刃５２の低い側の端部は下面３から等しい高さに位置している。この構成によって、円弧状主切刃５１における最大切り込み量と、円弧状副切刃５２における最大切り込み量とが等しくなる。

本例においては、図３（ａ）に示すように、側面視において、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２は、下面３から離れる側に湾曲している。この構成によって、背分力を良好に分散することができ、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２の欠損を抑制することができる。なお、本例においては、曲率半径１５ｍｍの曲線１つで構成されているが、複数の曲率半径の複数の曲線で構成されていても構わない。

上面２は、図１および図２に示すように、切刃５に連続して、切刃５から本体部の内方側に向かうにつれて下面３に近づくように傾斜しているすくい面２０を有している。すくい面２０は、切刃５から生成される切屑の厚みに関与する。一般に、すくいの角度が大きくなると、切屑の厚みは薄くなる傾向がある。上面２が切刃５に連続してすくい面２０を有していることによって、切刃５の被削材への食い付きが良好になって、切削抵抗を低減することができる。

なお、本例においては、図１および図２に示すように、切刃５の刃先の強度を強くするため、切刃５とすくい面２０との交差部に平坦なランド６を設けている。ランド６の幅は、切削条件によって適宜設定されるが、本例においては０．１２ｍｍである。なお、本例においては、切刃５が円弧状であるため、切刃５によって生成された切屑は、直線状の切刃に比べて薄くなる。したがって、すくい面２０を擦過することによって螺旋状にカールしやすくなる。すなわち、すくい面２０によって切屑の排出方向が制御される。切削条件によって切屑の排出方向を制御しにくい場合には、上面２に凹部または凸部を別途設けて、ブレーカ形状を適宜設計すればよい。

上面２に、円弧状主切刃５１から本体部１０の内方に向かうにつれて下面３に近づくように傾斜する第１すくい部２１が円弧状主切刃５１に沿って設けられている。第１すくい部２１の傾斜角は、円弧状主切刃５１の一方の端部に連なる部分から円弧状主切刃５１の中央部に連なる部分に向かうに従って小さくなっている。この構成によって、円弧状主切刃５１の切刃強度が、円弧状主切刃５１の一方の端部から中央部に向かうにつれて向上する。そのため、円弧状主切刃５１における切り込み量が大きくなるような加工においても、円弧状主切刃５１の欠損を抑制することができる。

特に、本例における第１すくい部のように傾斜角が、円弧状主切刃の一方の端部に連なる部分から円弧状主切刃の他方の端部に連なる部分に向かうに従って小さくなっている場合には、円弧状主切刃５１における切り込み量がさらに大きくなるような加工においても、円弧状主切刃５１の欠損を抑制することができる。

図４は円弧状主切刃５１の一方の端部の法線方向の断面を示している。図５は円弧状主切刃５１の中央部の法線方向の断面を示している。図６は円弧状主切刃５１の他方の端部の法線方向の断面を示している。

本例においては、具体的には、図４に示す第１すくい部２１の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｐ１と円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１とが成す角度をα１としている。図５に示す第１すくい部２１の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｐ２と円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１とが成す角度をα２としている。図６に示す第１すくい部２１の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｐ３と円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１とが成す角度をα３としている。

このとき、α１＞α２＞α３である。角度α１，α２，α３は１０°〜４０°の範囲から適宜設定される。本例においては、具体的には、α１＝３２°、α２＝２５°、α３＝２１°である。なお、図４〜図６はいずれも側面図であるため、水平面ｈ１は直線で表わされている。

平面視において、第１すくい部２１は、円弧状主切刃５１の中央部に対応する領域で本体部内方（回転中心軸Ｓ１）に最も近づいており、円弧状主切刃５１の両端部に対応する領域で本体部内方（回転中心軸Ｓ１）から最も離れている。具体的には、本例において、図４〜図６に示すように、円弧状主切刃５１の法線方向の長さｗ１は、円弧状主切刃５１の中央部に対応する領域で最も大きくなっており、円弧状主切刃５１の両端部に対応する領域で最も小さくなっている。このような構成によって、生成された切屑と上面２との接触面積が低減され、切削抵抗の低減を促進することができる。その結果、円弧状主切刃５１の欠損をより抑制する。

上面２は、円弧状副切刃５２に沿って、円弧状副切刃５２から本体部内方に向かうにつれて下面３に近づくように傾斜する第２すくい部２２を有している。第２すくい部２２の傾斜角は、円弧状副切刃５２の一方の端部に連なる部分から円弧状副切刃５２の中央部に連なる部分に向かうに従って小さくなっている。この構成によって、円弧状副切刃５２における切刃強度が、円弧状副切刃５２の一方の端部から中央部に向かうにつれて向上する。そのため、円弧状副切刃５２における切り込み量が大きくなるような加工においても、円弧状副切刃５２の欠損を抑制することができる。

図７は円弧状副切刃５２の一方の端部における法線方向の断面を示している。図８は円弧状副切刃５２の中央部における法線方向の断面を示している。図９は円弧状副切刃５２の他方の端部における法線方向の断面を示している。

本例においては、具体的には、図７に示す第２すくい部２２の円弧状副切刃部５２に近い側の端部の仮想延長線Ｑ１と、円弧状副切刃５２を通る水平面に平行な基準面ｈ２と、が成す角度をβ１としている。図８に示す第２すくい部２２の円弧状副切刃部５２に近い側の端部の仮想延長線Ｑ２と、円弧状副切刃５２を通る水平面に平行な基準面ｈ２と、が成す角度をβ２としている。図９に示す第２すくい部２２の円弧状副切刃部５２に近い側の端部の仮想延長線Ｑ３と、円弧状副切刃５２を通る水平面に平行な基準面ｈ２と、が成す角度をβ３としている。

このとき、β１＜β２＜β３である。角度β１，β２，β３は１０°〜４０°の範囲から適宜設定される。なお、図７〜図９は断面図であるため、水平面ｈ２は直線で表わされている。

平面視において、第２すくい部２２の円弧状副切刃５２から本体部内方の幅が略一定である。この構成によって、生成された切屑の排出方向の安定性を向上させることができる。本例において、第２すくい部２２の円弧状副切刃５２から本体部内方の幅とは、円弧状副切刃５２の法線方向の長さを指している。上記の幅は、具体的には図７〜図９に示すｗ２である。第２すくい部２２の幅ｗ２は、第２すくい部２２にわたって略一定であることが明らかである。なお、略一定とは、大きさの変化量が±２ｍｍのことと定義する。

本例においては、図１および図２に示すように、本体部１０は、中央部に、上面２および下面３を貫く貫通孔７を有している。切刃５は、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２を含む切削部５０を貫通孔７の周りに複数備えている。貫通孔７は、ホルダ（後述する）に取り付けるために取付けネジを挿通する孔である。この構成によって、インサート１を貫通孔７の周りに回転させて、複数の切削部をそれぞれ切削に用いることができ、経済性が良好となる。

具体的には、図２に示すように、３つの切削部５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）が貫通孔７の周りに３つ形成されている。それぞれの切削部が１つの円弧状主切刃５１および１つの円弧状副切刃５２を有している。すなわち、３つの円弧状主切刃５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）と、３つの円弧状副切刃５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）とを有している。本例においては、平面視において、円弧状主切刃５１ａ、最高点５４、円弧状副切刃５２ａ、最低点５４、円弧状主切刃５１ｂ・・・の順で、円弧状主切刃５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、円弧状副切刃５２ａ，５２ｂ，５２ｃとが、それぞれ交互に配置されている。

ここで、円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２とが交互に配置されることによって形成される形状は特に限定されない。例えば、本体部１０の形状が平面視において多角形状の場合には、上面２の各辺に円弧状主切刃５１を、上面２のコーナーに円弧状副切刃５２を配置して多角形状を形成していてもよい。

本例においては、図２に示すように上面２は略三角形状であり、３つの辺に３つの円弧状主切刃５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）を、３つのコーナーに３つの円弧状副切刃５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）を有している。このように、平面視において、円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２とを多角形状に配置することによって、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２の曲率半径の増大に起因してインサート１の寸法が大きくなることを抑制できる。

また、切刃５の形状は上記の形状とは別の構成であっても良い。本例における切刃５は、複数の円弧状主切刃５１および複数の円弧状副切刃５２を備え、それぞれの円弧状主切刃５１の間に円弧状副切刃５２が配置されている。このように、本例における切刃は円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２のみによって構成されているが、切刃の構成はこのような形態に限定されるものではない。例えば、円弧状主切刃５１と円弧状副切刃５２との間に直線状切刃を有するような構成であっても良い。

また、複数の円弧状主切刃５１の間にそれぞれ直線状切刃が位置して、かつ、それぞれの円弧状主切刃５１と直線状切刃との間にそれぞれ円弧状副切刃５２が位置するような構成であってもよい。このような場合、切刃５は、円弧状主切刃５１、円弧状副切刃５２、直線状切刃、円弧状副切刃５２、円弧状主切刃５１、・・・のような順で配置される。なお、上記の「円弧状」及び「直線状」とは、上面視した場合の形状を意味している。そのため、側面視した場合においても「円弧状」及び「直線状」であることを要求するものではない。

上面２は、図２に示すように、第１すくい部２１および第２すくい部２２よりも本体部１０の内方に位置する平坦面２３を有している。平坦面２３は、回転中心軸Ｓ１に垂直である。平坦面２３は、第１すくい部２１および第２すくい部２２よりも低い。平面視において、平坦面２３は、円弧状主切刃５１の中央部において円弧状主切刃５１から最も離れる。この構成によって、円弧状主切刃５１の中央部の切刃強度を高めることができ、びびり振動を抑制することができる。

上面２は、図２に示すように、平坦面２３と第１すくい部２１および第２すくい部２２との間に位置する段差部２４を有している。段差部２４は、本体部内方に向かうにつれて下面３に近づくように傾斜している。段差部２４は、円弧状副切刃５２から離れるにつれて傾斜角が小さくなっている。また、複数の円弧状主切刃５１の中央部に対応する領域にて、段差部２４の傾斜角は、第１すくい部２１の傾斜角と等しい。円弧状主切刃５１は主切刃として用いられるが、この円弧状主切刃５１の中央部において、上面２におけるすくいとして機能する領域を大きく確保することができる。そのため、生成される切屑の排出方向の安定性を向上することができる。

本例においては、図４に示す段差部２４の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｒ１と、円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１と、が成す角度をγ１としている。図５に示す段差部２４の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｒ２と、円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１と、が成す角度をγ２としている。図６に示す段差部２４の円弧状主切刃５１に近い側の端部の仮想延長線Ｒ３と、円弧状主切刃５１を通る水平面に平行な基準面ｈ１と、が成す角度をγ３としている。図４〜図６において、γ１＞γ２＞γ３でありγ２＝α２である。なお、角度γは１０°〜７０°の範囲から適宜設定される。

図２に示すように、段差部２４は、円弧状主切刃５１の中央部に対応する領域にて、本体部内方に最も近づく。また、段差部２４は、複数の円弧状主切刃５１の両端部に対応する領域にて本体部内方から最も離れる。円弧状主切刃５１は主切刃として用いられるが、この円弧状主切刃５１の中央部において、上面２におけるすくいとして機能する領域を大きく確保することができる。そのため、生成される切屑の排出方向の安定性を向上することができる。

図２に示すように、上面２は、貫通孔７の周囲にネジ当接部８を有している。ネジ当接部８は、取付けネジのネジ頭と当接し、取付けネジのネジ頭の当接面と同一形状をしている。貫通孔７に取付けネジを取り付ける際に、ネジ当接部８とネジ頭の当接面とが密着する。この構成によって、ネジ頭と上面２との間に隙間ができることを抑制して、切屑が詰まることを抑制する。

この場合、ネジ当接部８は、切刃５と同じ高さに位置しているか、あるいは切刃５よりも低い位置にあるのがよい。本例においては、図４〜図６に示すように、ネジ当接部８は切刃５よりも低い位置にある。この構成によって、取付けネジのネジ頭とネジ当接部８とが接触する位置が切刃５よりも低い位置にあるため、取付けネジのネジ頭とネジ当接部８との間に切屑が噛み込まれにくくなる。

側面４は、図１に示すように、上面２と側面４との成す角度は、円弧状主切刃５１から円弧状副切刃５２に向かうにつれて、大きくなっている。すなわち、逃げ角が円弧状主切刃５１から円弧状副切刃５２に向かうにつれて大きくなっている。この構成によって、切刃５が受ける切削力によって、逃げ角を変化させることで、切刃強度を均衡に保ちやすくし、びびり振動を抑制することができる。本例において、図４に示すように、円弧状主切刃５１の中央部の法線方向における断面においては逃げ角が０°である。図７に示すように、円弧状副切刃５２の中央部の法線方向における断面においては逃げ角が鋭角である。

ここで、逃げ角は、図４〜図９に示すように、側面視において、基準面ｈ１，ｈ２それぞれに垂直な補助線Ｖ１，Ｖ２に対する側面４の傾斜角度θ１，θ２である。逃げ角θ１，θ２の大きさは特に制限されないが、好ましくは０°〜１５°の範囲であり、この範囲内で適宜設定すればよい。具体的には、本例においては、図５におけるθ１＝０°、かつ、図８におけるθ２＝８°となるように、円弧状主切刃５１から円弧状副切刃５２にかけて逃げ角は滑らかに変化している。

側面４は、凹状の拘束部を有しており、拘束部は、円弧状主切刃５１の下方に位置する第１拘束部４１と、円弧状副切刃５２の下方に位置する第２拘束部４２とを備えている。第１拘束部４１は、下面３から上面２に向かうにつれて本体部１０の内方に傾斜している。第２拘束部４２は、下面３から上面２に向かうにつれて本体部１０の外方に傾斜している。この構成によって、第１拘束部４１によって円弧状主切刃５１を割り出すことができる。そのため、第２拘束部４２によって円弧状副切刃５２を正確に割り出すことができるとともに、インサート１がホルダから離脱しにくくできる。

本例においては、図３に示すように、側面視において、第１拘束部４１は円弧状主切刃５１の下方に位置している。側面視において、第２拘束部４２は円弧状副切刃５２の下方に位置している。この構成によって、円弧状主切刃５１および円弧状副切刃５２を正確に割り出して切削に用いることができる。

また、本例においては、図４に示すように、第１拘束部４１は、下面３から上面２に向かうにつれて回転中心軸Ｓ１に近づく方向に傾斜している。図７に示すように、第２拘束部４２は、下面３から上面２に向かうにつれて回転中心軸Ｓ１から離れる方向に傾斜している。この構成によって、第１拘束部４１が当接するホルダ側から受ける力は上面２から下面３に向かう方向となるため、インサート１がホルダから離脱しにくくなる。

具体的には、図５に示す、第１拘束部４１の回転中心軸Ｓ１に平行な線ｌ１に対する傾斜角φと、図８に示す、第２拘束部４２の回転中心軸Ｓ１に平行な線ｌ２に対する傾斜角δとは、その値がともに２°〜１５°であることが好ましい。さらには、本例のように、傾斜角δと傾斜角φとはその値が等しいことが好ましい。この構成によって、インサート１の上面２を下面３として、また、下面３を上面２として用いることができるので、経済性が向上する。

さらに、本例においては、図１０に示すように、第１拘束部４１と第２拘束部４２とは、回転中心軸Ｓ１を中心とした正六角形を形成するように配置されている。この構成によって、第１拘束部４１および第２拘束部４２における回転モーメントが等しくなって、インサート１の回転を抑制することができる。

なお、本例においては、インサート１の強度維持の観点から、第１拘束部４１と第２拘束部４２との間を滑らかに連続させるために、連続面４３を設けている。本例においては、円弧状主切刃５１の中央部の下方に第１拘束部４１が位置しており、円弧状主切刃５１の端部の下方には連続面４３が位置している。図４および図７に示すように、連続面４３は回転中心軸に対する傾斜角度は特に限定されない。

下面３は、インサート１がホルダに装着する際に、ホルダと当接するための面として機能する。そのため、少なくとも、回転中心軸Ｓ１に対して垂直な面を備えていればよく、下面３の形状は特に限定されない。

本例においては、下面３は、上面２を回転中心軸Ｓ１に直交する直線を中心軸として反転した形状である。すなわち、図１１に示すように、下面３は、上面２と同様に、第１すくい部３１および第２すくい部３２、平坦面３３、段差部３４をそれぞれ備えている。この構成によって、インサート１はいわゆる両面使いのインサートとして用いることができる。

図１１に示すように、本体部１０は、下面３と側面４との交差部には、下切刃５Ｕを備えている。下切刃５Ｕは、本体部１０の外方に凸状の円弧状下主切刃５１Ｕと、本体部１０の外方に凸状の円弧状下副切刃５２Ｕとを有している。円弧状下副切刃５２Ｕの曲率半径ｒ２は、円弧状下主切刃５１Ｕの曲率半径ｒ１よりも小さい。また、本例においては、図１１に示すように、切刃５Ｕは、円弧状下主切刃５１Ｕと円弧状下副切刃５２Ｕとを含む切削部を３つ（５０Ｕａ，５０Ｕｂ，５０Ｕｃ）有している。すなわち、３つの円弧状下主切刃５１Ｕ（５１Ｕａ，５１Ｕｂ，５１Ｕｃ）と、３つの円弧状下副切刃５２Ｕ（５２Ｕａ，５２Ｕｂ，５２Ｕｃ）とを有している。このため、インサート１は、６コーナー使いのインサートである。

円弧状副切刃５２の曲率半径は、円弧状下主切刃５１Ｕの曲率半径よりも小さい。そのため、アキシャルレーキが負である場合にも、円弧状下主切刃５１Ｕが被削材に干渉することが抑制される。そのため、被削材の表面に平行な方向と垂直な方向との両方に切刃５が進行して切削を行なう、沈み込み加工を良好に行なうことができる。

下面３における平坦面３３は、インサート１をホルダに当接した際の支持面となる。本例においては、下面３における平坦面３３は、円弧状下副切刃５２Ｕに最も近づいている。この構成によって、インサート１をホルダに装着した際に、下面３における平坦面３３を大きく確保することができる。そのため、円弧状主切刃５１が受ける切削力を受けることができ、かつ、切削拘束力を向上させてびびり振動を抑制できる。

＜切削ホルダ＞
本発明の実施形態の一例である切削ホルダ１００は、図１２に示すように、回転中心軸Ｓ２を有している円柱状の支持本体部の外周面にインサートポケット１０１が形成されている。

インサートポケット１０１は、図１３に示すように、回転方向に対向する着座面１０３と、着座面１０３の交差する方向に位置する複数の拘束側面１０４とを有している。複数の拘束側面１０４は、それぞれ着座面１０３から離れるにつれて、着座面１０３の垂線に近づく方向に傾斜している。着座面１０３には、インサート１をホルダ１００に装着する際に取付けネジ（図示せず）を螺合させるネジ孔１０５が設けられている。着座面１０３は、インサート１の平坦面２３と当接している。複数の拘束側面１０４は、インサート１の第１拘束部４１に当接している。

この構成によって、拘束側面１０４が着座面１０３から離れるにつれて着座面１０３の垂線ｌ３に近づく方向に傾斜する。そのため、拘束面１０４は、インサート１を拘束する際にインサート１に取付けネジをねじ込むことによる抵抗力を受けにくくなる。したがって、インサート１の下面３と着座面１０３とがより当接しやすくなり、インサート１は安定して拘束される。本例においては、拘束側面１０４の傾斜角は第１拘束部４１の傾斜角に等しく形成されている。この構成によって、拘束側面１０４と第１拘束部４１とがより確実に当接しやすくなる。

また、図１３に示すように、複数の拘束側面１０４が平面視で交差するように配置されている。この構成によって、難削材の加工のような背分力が大きい加工の場合においても、インサート１の回転を抑制することができる。

なお、本例においては、切屑の排出方向の安定性を保つために、切屑排出ポケット１０２を備えている。図１２に示すように、切屑の排出方向の安定性向上の観点から、切屑排出ポケット１０２は、インサートポケット１０１の後端側に連続して形成されているのが好ましい。

＜切削工具＞
本発明の実施形態の一例である切削工具１１０は、図１４に示すように、切削ホルダ１００と、インサートポケット１０１に装着された切削インサート１とを備えている。切削インサート１は、円弧状主切刃５１がホルダ１００の外周面から突出してホルダ１００に装着されている。すなわち、この構成によって、円弧状主切刃５１が切削時にホルダ１００の外周面から最も突出した位置に拘束されることとなって、本発明のインサート１の効果を良好に奏することができる。

本例においては、図１４に示すように、インサート１は取付けネジ１１１によってインサートポケット１０１に装着されている。すなわち、インサート１の貫通孔７に取付けネジ１１１を挿入し、この取付けネジ１１１の先端をインサートポケット１０１に形成されたネジ孔に挿入してネジ状の溝部（図示せず）同士を螺合させることによって、インサート１がホルダ１００に装着されている。

また、本例においては、図１４（ｃ）に示すように、インサート１は、ホルダ１００の回転中心軸Ｓ２に対して、円弧状主切刃５２が正のアキシャルレーキψを有するようにホルダ１００に装着されている。すなわち、図１４（ｃ）に示すように、側面視で、ホルダ１００の外周面側に配置されたインサート１の切刃５は、ホルダ１００の先端側から後端側に向かうにつれて、ホルダ１００の回転中心軸Ｓ２から遠ざかるように傾斜している。このような構成によって、切削時にかかる切削抵抗の低減を図ることができ、ビビリ振動を抑制することができる。その結果、切刃５の欠損を抑制することができる。

＜切削加工物の製造方法＞
図１５を用いて、本発明の実施形態の一例である切削加工物の製造方法について、切削工具１０を用いた場合を例示して説明する。本例の切削加工物の製造方法は、以下の（ｉ）〜（iii）の工程を含む。
（ｉ）図１５（ａ）に示すように、ホルダ１００の回転中心軸Ｓ２を中心に、切削工具１１０を矢印Ｘ方向に回転させる工程、および、切削工具１１０を矢印Ｙ１方向に動かすことによって、被削材２００に切削工具１１０の切刃５を近づける工程。
（ii）図１５（ｂ）に示すように、インサート１の切刃５を被削材２００の表面に接触させ、回転している切削工具１１０を、例えば矢印Ｚ方向に動かし、被削材２００の表面を切削する工程。
（iii）図１５（ｃ）に示すように、回転している切削工具１１０を矢印Ｙ２方向に動かし、被削材２００から切削工具１１０を離間させる工程。

このように、切削工具１１０を用いて被削材２００を切削加工することによって、切削加工物が製造される。

なお、前記（ｉ）の工程では、切削工具１１０と被削材２００とは相対的に近づければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０に近づけてもよい。これと同様に、前記（iii）の工程では、被削材２００と切削工具１１０とは相対的に遠ざければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具１１０を回転させた状態を維持して、被削材２００の異なる箇所にインサート１の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。本例においては、上述のとおりインサート１の切刃５は切削部を３つ有しているので、使用している切削部（切刃５）が摩耗した際には、インサート１を貫通孔７の回転中心軸Ｓ１に対して回転させて、未使用の切削部（切刃５）を用いればよい。

さらに、被削材２００の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄または非鉄金属などが挙げられる。

１ 切削インサート（インサート）
２ 上面
２０ すくい面
２１ 第１すくい部
２２ 第２すくい部
２３ 平坦面
２４ 段差部
３ 下面
３０ 下面側のすくい面
３１ 下面側の第１すくい部
３２ 下面側の第２すくい部
３３ 下面側の平坦面
３４ 下面側の段差部
４ 側面
４１ 第１拘束部
４２ 第２拘束部
４３ 連続面
５ 切刃
５０ 切削部
５１ 円弧状主切刃
５２ 円弧状副切刃
５３ 最高点
５４ 最低点
５Ｕ 下切刃
５０Ｕ 下切刃側の切削部
５１Ｕ 円弧状下主切刃
５２Ｕ 円弧状下副切刃
５３Ｕ 下切刃側の最高点
５４Ｕ 下切刃側の最低点
６ ランド
７ 貫通孔
８ ネジ当接部
１０ 本体部
１００ ホルダ
１０１ インサートポケット
１０２ 切屑排出ポケット
１０３ 着座面
１０４ 拘束側面
１０５ ネジ孔
１１０ 切削工具
１１１ 取付けネジ
２００ 被削材

Claims (15)

1. 上面と、下面と、前記上面と前記下面とに接続されている側面と、前記上面と前記側面との交差部に位置する切刃とを有している本体部を備え、
   前記切刃は、前記本体部の外方に凸状の円弧状主切刃と、前記本体部の外方に凸状で、かつ前記円弧状主切刃の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する円弧状副切刃とを有しており、
   前記上面に、前記円弧状主切刃から前記本体部の内方に向かうにつれて前記下面に近づくように傾斜する第１すくい部が前記円弧状主切刃に沿って設けられており、
   前記第１すくい部の傾斜角は、前記円弧状主切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状主切刃の中央部に連なる部分に向かうに従って小さくなっており、
   側面視において、前記側面は凹状の拘束部を有しており、
   該拘束部は、前記円弧状主切刃の下方に位置する第１拘束部と、前記円弧状副切刃の下方に位置する第２拘束部とを備え、
   前記第１拘束部は、前記下面から前記上面に向かうにつれて前記本体部の内方に傾斜しており、前記第２拘束部は、前記下面から前記上面に向かうにつれて前記本体部の外方に傾斜していることを特徴とする切削インサート。
2. 前記第１すくい部の傾斜角は、前記円弧状主切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状主切刃の他方の端部に連なる部分に向かうに従って小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 上面と、下面と、前記上面と前記下面とに接続されている側面と、前記上面と前記側面との交差部に位置する切刃とを有している本体部を備え、
   前記切刃は、前記本体部の外方に凸状の円弧状主切刃と、前記本体部の外方に凸状で、かつ前記円弧状主切刃の曲率半径よりも小さい曲率半径を有する円弧状副切刃とを有しており、
   前記上面に、前記円弧状主切刃から前記本体部の内方に向かうにつれて前記下面に近づくように傾斜する第１すくい部が前記円弧状主切刃に沿って設けられており、
   前記第１すくい部の傾斜角は、前記円弧状主切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状主切刃の他方の端部に連なる部分に向かうに従って小さくなっており、
   前記上面に、前記第１すくい面よりも前記本体部の内方に位置する平坦面が設けられており、
   平面視において、前記平坦面は、前記円弧状主切刃の前記中央部において前記円弧状主切刃から最も離れていることを特徴とする切削インサート。
4. 前記円弧状主切刃は、前記円弧状副切刃から離れるにつれて前記下面に近づくように傾斜しており、前記円弧状副切刃は、前記円弧状主切刃から離れるにつれて前記下面に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の切削インサート。
5. 前記切刃は、前記下面から最も離れる最高点が、前記円弧状主切刃と前記円弧状副切刃との間に位置していることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の切削インサート。
6. 側面視において、前記円弧状主切刃および前記円弧状副切刃は、前記下面から離れる側に湾曲していることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の切削インサート。
7. 平面視において、前記第１すくい部は、前記円弧状主切刃の中央部に対応する領域で前記本体部内方に最も近づいており、前記円弧状主切刃の両端部に対応する領域で前記本体部内方から最も離れていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の切削インサート。
8. 平面視において、前記円弧状主切刃の長さは、前記円弧状副切刃の長さよりも長いことを特徴とする請求項１から７のいずれかの項に記載の切削インサート。
9. 前記上面は、前記円弧状副切刃に沿って、前記円弧状副切刃から前記本体部内方に向かうにつれて前記下面に近づくように傾斜する第２すくい部を有しており、
   該第２すくい部の傾斜角は、前記円弧状副切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状副切刃の中央部に連なる部分に向かうに従って小さくなっていることを特徴とする請求項１から８のいずれかの項に記載の切削インサート。
10. 前記第２すくい部の傾斜角は、前記円弧状副切刃の一方の端部に連なる部分から前記円弧状主切刃の他方の端部に連なる部分に向かうに従って小さくなっていることを特徴とする請求項９に記載の切削インサート。
11. 平面視において、前記第２すくい部の前記円弧状副切刃から前記本体部内方に向かう方向の幅が略一定であることを特徴とする請求項９または１０に記載の切削インサート。
12. 前記本体部は、前記上面および前記下面を貫く貫通孔を有しており、
    前記切刃は、前記円弧状主切刃および前記円弧状副切刃を含む切削部を前記貫通孔の周りに複数備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかの項に記載の切削インサート。
13. 請求項１から１２のいずれかの項に記載の切削インサートと、回転中心軸を有している円柱状のホルダとを備え、
    前記切削インサートは、前記円弧状主切刃が前記ホルダの外周面から突出して前記ホルダに装着されていることを特徴とする切削工具。
14. 前記切削インサートは、前記ホルダの前記回転中心軸に対して、前記円弧状主切刃が正のアキシャルレーキを有するように前記ホルダに装着されていることを特徴とする請求項１３に記載の切削工具。
15. 請求項１３または１４に記載の切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、
    回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含むことを特徴とする切削加工物の製造方法。

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