JP5817230B2 - 刃先交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、工具本体に円形のインサートを着脱自在に取付けるフライス加工用の刃先交換式切削工具において、インサートの内接円直径のばらつきに対してこのインサートをインサート着座面に安定、かつ高精度な取付けを可能とするとともに、切削加工時におけるインサートの回動防止を可能とした刃先交換式切削工具に関する。

円形（又は丸駒形）のインサート（以下、「円形インサート」という）を、ねじ部材を用いて工具本体のインサート着座面に着脱自在に取付ける（又は「装着する」）刃先交換式工具は、切削加工中に円形インサートの切れ刃に作用する切削加工負荷により、円形インサートが回動するという課題がある。この円形インサートが回動するという課題を解決するための手段、すなわち、工具本体に装着して固定した円形インサートについて、切削加工中に回動することを防止するための手段については、従来から種々の技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１〜４に記載の発明が提案されている。

特許文献１（特表平１１−５０８１９２号公報）に記載の発明には、円形の形状を有する切削インサートを取付けたフライス加工用の切削工具において、この切削インサートの回動を阻止する手段として、円形インサートの外周面である円錐形状面を工具本体の受け面に接触させて固定する手段と、円形インサートの底面側を多角形状に形成し、この多角形状とした底面を工具本体と当接させて円形インサートの回動を阻止する手段とを併用することが提案されている。また、円形インサートの底面を多角形状にすることにより、円形インサートを着座面（ポケット）に装着するときの位置決め手段としている。

特許文献２（特表２００６−５２３５４１号公報）に記載の発明には、円形インサート（円形の切削用チップ）を使用した回転防止工具ホルダー及び切削用チップ工具において、工具ホルダー内に少なくとも１つのチップ用ポケットと、このチップ用ポケットに対応する少なくとも１つの回転防止ストッパであって実質的に平らな面を含む回転防止ストッパを備えた回動防止手段が提案されている。また、特許文献２に記載の円形の切削用チップは、その側壁の周囲に多数の凹部を底面に達するように設け（Ｆｉｇ２参照）、工具ホルダーに設けた回転防止ストッパをこの凹部に当接させて円形の切削用チップの回転を防止する構成としている。また、回転防止ストッパの両側には円弧形状をなす側壁を設けていることも開示されている（Ｆｉｇ２参照）。

特許文献３（特開２００７−２１００９０号公報）に記載の発明には、周面にニック溝を形成した円形インサートを誤装着することなく所定の角度ずつ回転させて取付座に取り付け直すことを可能とした丸駒インサート着脱式切削工具が提案されている。この切削工具は、円形インサートの周面に複数の切欠面とニック溝を等間隔に形成し、切欠面のうち周方向に一定数おきの一部の切欠面同士は、その周方向の互いに等しい位置に一部のニック溝が延びて、工具本体のインサート取付座への拘束面とし、さらに、このインサート取付座には、拘束面が当接させられる取付座壁面と、これら取付座壁面から突出して拘束面の一部のニック溝に収容される突起を形成した構成としたものである。
そして、この切削工具においては、円形インサートの拘束面が工具本体の取付座壁面に当接するように取り付けられるため、円形インサートの拘束面と工具本体の取付座壁面との面同士の当接で円形インサートを保持してそのズレ動きや脱落、誤装着を防止し、安定した加工を促すことが可能になっている。また、特許文献３の図５等には、ニック溝は円形インサートの上面まで達する構成としたことも示されている。

特許文献４（特開２０１０−２４７３２２号公報）に記載の発明には、円形インサートの回動を防止すると共にインサートの刃先強度を落とすことなく、この円形インサートを工具本体に精度良く取付けることができる刃先交換式切削工具が提案されている。この刃先交換式切削工具は、円錐状をなす外周面に回動防止面となる凹部を設けた円形インサートを、工具本体に固定するためのインサート固定部の構成が開示されており、このインサート固定部の構成は、円形インサートの底面を受ける着座面と、インサートの外周面を受ける２つの受け面と、２つの受け面の中央部に回動防止部材を組み込む手段と、からなる構成とされている。そして、インサートの回動防止面（凹部）とこの回動防止部材とを接触させることにより、円形インサートの回動を防止するための手段としている。
さらに、特許文献４に記載の刃先交換式切削工具においては、刃先強度を含むインサートの強度を低下させないために、円形インサートの厚さをｈとしたときに、回動防止面の上端がインサートの底面から（２／３）ｈの位置より下方にあり、回動防止面の下端がインサートの底面から（１／１０）ｈの位置より上方になるようにすることが開示されている。

一方、円形インサートを着脱自在に装着する刃先交換式切削工具において、この円形インサートは超硬合金製のインサートが使用される。超硬合金製の円形インサートの製造は、一般に次の手段が採用されている。すなわち、微粉末状の超硬合金を、例えば、金型成形等により所定の寸法を備えたインサート成形体（グリーン成形体）を成形し、続いて、このインサート成形体を所定の温度に加熱して焼成して、高硬度となった焼成されたインサート成形体を製造する。次に、この焼成されたインサート成形体に、耐磨耗性を向上させるための硬質皮膜を被覆すことにより円形インサートが製造される。

上記した円形インサートの製造においては、インサートのグリーン成形体は焼成時の収縮を考慮して所定の寸法を備えた成形体として成形される。焼成した後の焼成された個々のインサート成形体は、焼成時の収縮により各部位には微小な寸法差が生じる。このため、例えば、内接円の直径の仕様を１２．０ｍｍとした円形インサートの場合、各部位の寸法の公差は「±０．０５」等とし、この公差を外れたインサートは規格外として使用されないようになされている。

しかし、上記のように、円形インサートの各部位の寸法に厳格な公差を設けても、工具本体のインサートの着座面に装着する個々の円形インサートには微小な寸法差がある。従って、円形インサートにこのような公差範囲内の微小な寸法差があっても、各円形インサートを工具本体の着座面を含むインサート固定部に、安定、かつ高精度に取付けことは、被削材の加工面の精度向上にとって極めて重要になる。特に、一つの円形インサートを、その取付け角度を変えて再装着して、数回使用する刃先交換式切削工具にとっては、円形インサートの高精度な装着が要求されている。
この円形インサートを工具本体のインサート固定部に、安定して、かつ高精度に取付ける手段に関する技術については、例えば、下記の特許文献５（特開２００６−６２００７号公報）、特許文献６（特開２００６−６８８９７号公報）に記載の発明が提案されている。

特許文献５には、チップ取付座へのチップの装着時や装着後においてチップが周方向での位置ズレが生じないようにしたスローアウェイ式切削工具に関する発明が提案されている。このスローアウェイ式切削工具は、チップ本体の周面を受けるために設けたチップ取付座の側壁面を、チップ本体の周面よりも小さい曲率半径で形成された面を備えるようにしたものである。同文献にはその効果として、チップをチップ取付座に装着するときには、チップ本体の周面とチップ取付座の側壁面との当接部分が、主として側壁面における両端部分に集中することになる。これにより、チップ本体の周面がチップ取付座の側壁面における両端部分によって局所的に大きな荷重で押圧されるため、チップ本体の周方向でのチップの位置ズレを確実に抑制することができる、ことが記載されている。

特許文献６には、インサート座に装着する円形インサートの回動防止と位置決めを改善したインサート座に関する発明が提案されている。この特許文献６に記載の発明は、インサート座の後端部に間隔をおいて円弧形状をなす２つの支持面を設け、この円弧形状をなす支持面の内周面にインサート座の平面と平行をなす複数の稜線と溝を設けることにより、装着する円形インサートの回動防止と位置決めを行うものである。

特表平１１−５０８１９２号公報 特表２００６−５２３５４１号公報 特開２００７−２１００９０号公報 特開２０１０−２４７３２２号公報 特開２００６−６２００７号公報 特開２００６−６８８９７号公報

上記した特許文献１、２及び３に記載の刃先交換式工具において、工具本体に固定する円形インサートの底面の形状を多角形状にすると、底面を円形にした円形インサートと比較して底面の面積が減少するので、着座面との接触面積が少なくなるので切削加工時にインサートが回動する可能性が生じる。また、装着する円形インサートの微小な寸法のばらつきが存在していても、着座面に高精度で装着するための手段については開示されていない。

また、切削加工に使用する切れ刃のコーナー数をより多くするために、円形インサートの外周面（側面）に形成する凹部（回動防止面やニック溝）の数を多くし、かつ、これら凹部をインサートの底面に達するように形成すると、インサートの底面の面積が減少するので、上記したように切削加工時にインサートが回動する可能性が生じる。また、凹部をインサートの上に達するように形成すると、切れ刃の強度が低下するので切削加工負荷により切れ刃あるいは切れ刃近傍に欠損が発生する可能性が生じる。

特許文献４に記載の刃先交換式切削工具においても、装着する円形インサートの微小な寸法のばらつきが存在していても、着座面に高精度で装着するための手段については開示されていない。

特許文献５に記載のスローアウェイ式切削工具においては、取り付け座の変形を前提とした拘束方法であるため、繰り返しの取り付け精度は良くない。また、工具本体自体の硬度を上げてしまうと、取り付け座の変形量が小さくなりインサートを拘束する効果が得難くなる。

特許文献６に記載にインサート座は、インサート座の後端部に設けた円弧形状をなす２つの支持面にインサート座の平面と平行となる複数の稜線と溝を設けることにより、円形インサートの回動防止と位置決めを行う構成とされているが、円形インサートの微小な寸法のばらつきが存在していても、着座面に高精度で装着するための手段については開示されていない。

本発明の目的は、円形インサートを工具本体の着座面に着脱可能に固定する方式の刃先交換式切削工具において、着座面に固定した円形インサートが切削加工時に作用する切削加工負荷により回動することを防止すると共に、円形インサートの刃先強度や底面の強度を落とすことなく、かつ、工具本体の着座面等に変形などが生じることなく、着座面に円形インサートを精度良く取付けることができる刃先交換式切削工具を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、工具本体に形成したインサート着座面に、円形で平板状をなし、すくい面となる上面と、前記上面と対向して配置されて該上面より小径の底面と、前記上面と前記底面をつなぐ円錐形状をなして逃げ面となる外周面と、前記すくい面と前記逃げ面によって形成された稜線部に切れ刃を備えた円形インサートが着脱自在に装着される刃先交換式切削工具において、
前記インサート着座面が前記インサート着座面に装着する前記円形インサートの前記外周面を拘束するために円弧形状をなす側壁面を備えた２つの座受け面部を備え、
前記２つの座受け面部のそれぞれが間隔を設けて形成されているとともに、前記円弧形状をなす側壁面が、円弧形状の直径が異なる少なくとも２つの側壁面から構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明は更に、前記座受け面部における前記円弧形状の直径が異なる２つの側壁面のうち、前記座受け面部の一方が、前記間隔の一方の側から第１側壁面と、前記第１側壁面と一体に形成された第２側壁面から構成され、
前記座受け面部の他方は、前記間隔の他方の側から第３側壁面と、前記第３側壁面と一体に形成された第４側壁面から構成され、
前記第１側壁面と前記第３側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径ｄ１に設定されているとともに、前記直径ｄ１は前記円形インサートの内接円の直径ｄ０に設定され、
前記第２側壁面と前記第４側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径ｄ２に設定されているとともに、前記直径ｄ２は前記直径ｄ１より大きく設定されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の刃先交換式切削工具に係り、前記第１〜第４側壁面が、前記インサート取付座と直交する線分に対して工具軸方向に傾斜角度β１をもって傾斜して立設され、
前記インサートの外周面の傾斜角度をθ１としたときに、下記の式（１）を満足していることを特徴としている。
０≦θ１−β１≦１．０ ・・・・・・・・・・・・・・・式（１）

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式切削工具に係り、前記第１〜第４側壁面が、縦方向に複数の加工筋を有していることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の刃先交換式切削工具に係り、前記インサート着座面に装着される前記円形インサートが、その前記外周面に少なくとも一つの回動防止面を備え、前記２つの座受け面部の間の前記間隔に、切削加工中において前記円形インサートの前記回動防止面に当接する回動防止部が設けられていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式切削工具に係り、前記インサート着座面と、前記第1〜第４側壁面と、前記回動防止部の少なくとも一つには、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかからなる硬質皮膜が被覆されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の刃先交換式切削工具に係り、前記インサートの厚さをｈ１、前記底面から前記回動防止面の上端までの高さをｈ２、前記底面から前記回動防止面の下端までの高さをｈ３としたとき、前記ｈ２が下記の式（２）を、前記ｈ３が下記の式（３）を満足していることを特徴としている。
（１／２）ｈ１≦ｈ２≦（２／３）ｈ１ ・・・・・・・式（２）
（１／１０）ｈ１≦ｈ３≦（１／３）ｈ１ ・・・・・・式（３）

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の刃先交換式切削工具に係り、前記円弧形状をなす側壁面は、前記円弧形状の直径が異なる３つの側壁面から構成されていることを特徴としている。

本発明の刃先交換式切削工具によれば、インサート着座面に装着する円形インサートの内接円の直径等に微小な寸法のばらつきがあっても、インサート着座面に、この着座面に装着する円形インサートの外周面を拘束するために円弧形状をなす側壁面を備えた２つの座受け面部を設けるとともに、この２つの座受け面部のそれぞれは間隔を設けて形成され、この円弧形状なす側壁面は、円弧形状の直径が異なる少なくとも２つの側壁面から構成されるようにしているために、円形インサートをインサート着座面に高い位置精度で、かつ、安定した状態で装着することが可能になる。

また、２つの座受け面部の間に、拘束部を有する回動防止部を設けることにより、切削加工中に、この回動防止部の拘束部が円形インサートの外周面に設けた回動防止面に当接するようにしているので、インサート着座面に装着した円形インサートの回動を防止することができる。

本発明の刃先交換式切削工具の一例を示す斜視図であって、着座面にインサートを装着していない状態を示す図である。 図１に示す刃先交換式切削工具の着座面に、インサートを装着したときの状態を示す斜視図である。 図１に示す刃先交換式切削工具について、着座面を含むインサート固定部を拡大して示した図である。 （ａ）は図２に示す刃先交換式切削工具の着座面にインサートを装着したとき、インサートと座受け面部と回動固定部との位置関係を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）に示す座受け面部を拡大して示す図である。 図１に示すインサート固定部を、上面から見た平面図である。 図５に示すＡ−Ａ線における断面図である。 図１に示すインサートの側面図である。 図７に示すインサートを、底面方向から見たときの状態を示す図である。 図７に示す矢印Ｂ方向におけるインサートの断面の構成を示す断面図である。 図１に示すインサート固定部にインサートを装着ときに、上面から見た平面図である。 図１０に示すＣ−Ｃ線における断面図である。 図１０に示すＤ−Ｄ線における断面図である。 図２に示す刃先交換式切削工具の着座面にインサートを装着したとき、インサートと座受け面部と回動固定部との位置関係を模式的に示す図であって、（ａ）は装着した円形インサートの内接円の公差が下限値の場合、（ｂ）は中央値の場合、（ｃ）は上限値の場合を示す。 切れ刃の軸方向すくい角を説明するための図である。

まず、本発明に係る刃先交換式切削工具が備えている基本構成を、図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態となる刃先交換式切削工具１について、工具本体２の先端部に円形インサート４を取付ける（装着する）前の状態を示す斜視図である。円形インサート４は、工具本体２の先端部の外周面に沿って等間隔で形成されたインサート着座面３に取付けられる。図２は、工具本体２に円形インサート４を装着したときの状態を示す斜視図である。図１（図２）に示す刃先交換式切削工具１は、３個のインサート着座面３（以下、単に「着座面３」という）を備えており、それぞれの着座面３に円形インサート４を装着した３枚刃の刃先交換式切削工具の例を示している。

平面状をなす着座面３のそれぞれの中央部にはねじ孔３ａが穿孔されており、円形の超硬合金製からなる円形インサート４が、ねじ部材である止めねじ５によって着座面３に取付けられる。なお、工具本体２は、その着座面３に円形インサート４を装着したときに、円形インサート４の切れ刃の軸方向すくい角が所定の正角（正）又は負角（負）になるような構成として予め製造される。

図１に示すように、工具本体２の着座面３の後方端部、すなわち、工具軸線Ｏ側には、２つの座受け面部６と７が所定の間隔をおいて立設されている。また、図１では、２つの座受け面部６、７の間には、同じく着座面３の後方端部、すなわち、工具軸線Ｏ側から、回動防止部８を立設させている例を示している。なお、回動防止部８は、所定の幅と高さを備えた拘束面８ａを備えており、拘束面８ａは、切削加工中において、着座面３に装着された円形インサート４の外周面１３に形成された回動防止面１５に当接して、円形インサート４の回動を防止する作用を行う。本実施形態を示す刃先交換式切削工具１において、工具本体２に形成した上記した着座面３と、２つの座受け面部６及び７と、回動防止部８とは、インサート固定部９を構成する。

インサート固定部９を構成する着座面３は、円形インサート４を着座面３に止めねじ５によって強固に固定する機能を備えている。同じく、座受け面部６及び７は、円形インサート４を着座面３に装着するときに、この円形インサート４を着座面３に安定した状態で、かつ取付け位置が高精度になるように円形インサート４の外周面１３を拘束するための側壁としての機能を備えている。また、回動防止部８は、切削加工中において、円形インサート４の回動を防止するための機能を備えている。

座受け面部６及び７が備えている上記機能、すなわち、円形インサート４を着座面３に装着するときに、この円形インサート４を着座面３に安定した状態で、かつ円形インサート４の取付け（装着）位置を高精度に拘束するための機能（以下、「高精度取付け機能」という）は、本発明の刃先交換式切削工具において特徴となる機能である。

本発明の刃先交換式切削工具においてこの高精度取付け機能を設けた理由は、前記したように、超硬合金からなる円形インサート４は、その各部位の寸法に厳格な寸法公差を設けても、工具本体２の着座面３に装着する個々のインサート４には微小な寸法差が不可避的に生じてしまう。この理由は、円形インサートは粉末冶金法によって形成された超硬合金からなる焼結体であり、これを焼結肌の状態のままで使用するために、焼結時の収縮程度によって微小な寸法差が生じるからである。従って、このような微小な寸法差があっても円形インサート４を着座面３に、安定、かつ高精度となる位置に拘束して取付け、かつ、切削加工中における円形インサート４の回動を防止することができる手段を備えることが、加工精度向上にとって極めて重要になるからである。

本発明の発明者は、この円形インサートについて高精度取付け機能を実現するための手段について種々検討、実験を行った結果、円形インサートに微小な寸法上の公差があっても、着座面に装着する円形インサートの外周面を上記座受け面部６及び７の円弧形状をなす側壁面の構成を改善して拘束すれば、高精度取付け機能を実現することができることを見出した。

続いて、本発明の特徴となる座受け面部６及び７の詳細な構成について説明する。
図１に示すように、着座面３の後方端部には、所定の間隔Ｋ（図４参照）をおいて、座受け面部６と座受け面部７を立設させている。この２つの座受け面部６、７は、着座面３に取付けた円形インサート４の外周面１３を拘束するための側壁となる。そして、２つの座受け面部６と座受け面部７は、その着座面３側を向く面は円弧形状をなす側壁面としている。この側壁面の円弧形状は、着座面３に装着する円形インサート４の円錐形状をなす外周面１３に略沿った形状（図４参照）を備えている。また、これら２つの座受け面部６と座受け面部７との間となる間隔部（間隔Ｋ内）には着座面３の後方端部から回動防止部８を立設させている。

図１に示す「Ｍ」は、円形インサート４を着座面３に装着するときに、円形インサート４を着座面３に載置する位置を目視で確認するための突起あるいは凹状をなす溝形状（以下、「突起Ｍ」という）である。工具本体２に形成したこの突起Ｍに対応して、円形インサート４のすくい面となる上面には、その周面に沿って、４〜８つの位置合せ用のマークが等角度の間隔で形成されている。この位置合せ用のマークは、円形インサートのプレス成形時に凹状をなす溝形状あるいは凸状をなす突起形状に形成されている。例えば、位置合せ用マークが４つの場合にはこの円形インサート４は、着座面３への装着位置を９０度変えることにより、４回使用可能であることを示している。

図３は、図１に示すインサート固定部９の部分を拡大して示した図である。図３に示すように、２つの座受け面部６と座受け面部７のうち、座受け面部６は、回動防止部８側（間隔Ｋ側）又は他の座受け面部７側に位置する第１側壁面６ａと、この第１側壁面６ａに段差６ｃを介して一体に隣接（接続）されている第２側壁面６ｂとから構成されている。
また、他方の座受け面部７は、回動防止部８側（又は座受け面部６側）に位置する第３側壁面７ａと、第３側壁面７ａに段差部７ｃを介して一体に隣接（接続）されている第４側壁面７ｂとから構成されている。そして、これら第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの着座面３側を向く面は円弧形状をなす側壁面として形成されており、この円弧形状をなす側壁面は、着座面３に装着する円形インサート４の円錐形状をなす外周面１３（図１参照）に概略沿うように円弧形状をなしている。

図３においては、２つの座受け面部６と座受け面部７は、着座面３の後端部から立設させて形成している例を示しているが、着座面３の後端部周辺に溝（間隙溝）を形成し、この隙間溝の後方に座受け面部６と７、及び回動防止部８を立設させた構成としてもよい。

次に、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが備えている構成の特徴を、図４に基づいて説明する。図４（ａ）は、着座面３に円形インサート４を装着したときに、着座面３の端部後方から立設している座受け面部６と座受け面部７及び回動防止部８と、円形インサート４の外周面１３との拘束関係を模式的に示した図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）から座受け面部６と座受け面部７のみを取り出して、これら座受け面部６と座受け面部７を拡大して示した図である。図４に示すように、２つの座受け面部６と座受け面部７は、所定の間隔Ｋをおいて、着座面３の後端部に形成されており、この間隔Ｋ内であって着座面３の後端部に回動防止部８が形成されている。
なお、間隔Ｋの幅は、装着する円形インサート４の内接円の直径、すなわち、着座面３の大きさに基づくが、間隔Ｋの両端部と着座面３に設けたねじ孔３ａの中心を結んだ線がなす角度が４０°〜７０°程度になるに設定する。

図４（ａ）に示すように、座受け面部６は、円弧形状をなす第１側壁面６ａと、同じく円弧形状をなす第２側壁面６ｂとが着座面３側において段差部６ｃ（○印）を介して一体化された構成になっている。図４（ａ）には、円弧形状をなす第１側壁面６ａの直径はｄ１、円弧形状をなす第２側壁面６ｂの直径はｄ２として示している。また、円弧形状をなす第３側壁面７ａの直径はｄ１、円弧形状をなす第４側壁面７ｂの直径はｄ２として示している。段差部６ｃは、座受け面部６の中間位置当たり、すなわち、第１側壁面６ａと第２側壁面６ｂの中間位置に設けるようにする。

座受け面部７についても、座受け面部６と同様に、円弧形状をなす第３側壁面７ａと、同じく円弧形状をなす第４側壁面７ｂが段差部７ｃ（○印）を介して一体化された構成になっている。段差部７ｃは、座受け面部７の中間位置当たり、すなわち、第３側壁面７ａと第４側壁面７ｂの中間位置に設けるようにする。
このように、座受け面部６と座受け面部７の着座面３側は、それぞれ２つの直径が異なる円弧形状をなす側壁が段差部６ｃ、７ｃを介して一体化された円弧形状をなす内壁面を構成している。

なお、２つの座受け面部６と７を拡大して示した図４（ｂ）においては、段差部６ｃ及び７ｃの形状は、円形インサート４の中心方向に直線的に形成した例を示しているが、緩やかなＲ形状からなる段差部としてもよい。
また、段差部６ｃ及び７ｃの形状を段差ではなく、凹形状、例えば、微小なＵ字状、円弧状の形状をなす溝としてもよい。すなわち、この場合は、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが独立して存在するような構成としてもよい。

本発明においては、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの円弧形状の直径は、次の（１）及び（２）に記載したように設定していることに特徴がある。
（１）第１側壁面６ａの円弧形状の直径と、第３側壁面７ａの円弧形状の直径は同一となる直径ｄ１に設定し、この直径ｄ１は円形インサート４の直径ｄ０、すなわち、上面１０の直径(内接円の直径であって公差の中央値）と同一になるように設定している。

（２）第２側壁面６ｂの円弧形状の直径と、第４側壁面７ｂの円弧形状の直径は同一となる直径ｄ２に設定しているとともに、この直径ｄ２は、直径ｄ１（ｄ０）より大きな値になるように設定している。なお、（ｄ２−ｄ１）値は装着する円形インサートの内接円の直径の（（公差の上限値）−（公差の中央値））と同一またはこの値に近い値にする。

上記（１）、（２）に記載したように、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの円弧形状の直径ｄ１、ｄ２を設定することにより、円形インサート４ごとに必然的に生じる内接円の直径や外周面１３の周方向の直径等に微小な寸法差があっても、各インサート４を工具本体の着座面３を含むインサート固定部９に、安定した状態で、かつ高精度に取付けることが可能になる。本発明において、この円形インサート４を着座面３に安定、かつ高精度に取付けことができる作用については後述する。

続いて、座受け面部６、７の断面形状について説明する。座受け面部６、７の断面形状、すなわち、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの断面形状は基本的には同一であるので、第３側壁面７ａの断面形状を図５、図６に基づいて説明する。
図５は着座面３に円形インサート４を装着していないときに、着座面３を上方から見たときの平面図を示している。図５に示す回動防止部８の拘束部８ａは幅Ｗを有し、その先端部は平坦な面（平坦面）とした例を示しているが、拘束部８ａは凸状に突出する凸円弧面としてもよい。図６は図５に示すＡ−Ａ線における断面、すなわち、第３側壁面７ａを通る断面図を示している。

図６に示すように、第３側壁面７ａは、着座面３に垂直な線分に対して傾斜角度β１をもって着座面３から遠ざかる方向に傾斜するように立設させて形成され、その立設している高さはＴ１とされている。この立設高さＴ１は、着座面３に装着する円形インサート４の厚さｈ１より若干小さくする。また、座受け面部７を構成する他の第４側壁面７ｂ、及び座受け面部６を構成する第１側壁面６ａ及び第２側壁面６ｂも、図６に示す第３側壁面７ａと同様に、立設の高さＴ１を有し、傾斜角度β１をもって傾斜している。
なお、円弧形状をなす第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂが、着座面３に装着されたインサート４を正確な位置に位置決めするために外周面１３に当接する部分は、少なくとも、外周面１３であって、回動防止面１５の上面部１５ｂの上部から、切れ刃１４の稜線部から所定の距離をおいた下方部分の範囲が含まれる。

この傾斜角度β１と、着座面３に装着する円形インサート４の外周面１３の傾斜角度θ１との関係も、着座面３に円形インサート４を正確に位置決めして装着するために重要になる。傾斜角度β１と傾斜角度θ１は、下記の式（１）を満足するように設定することが望ましい。
０≦θ１−β１≦１．０ ・・・・・・・・・・・・・・・ 式（１）

第1〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの傾斜角度β１と、円形インサート４の外周面１３の傾斜角度θ１とを、上記式（１）を満足するように設定する理由は、次の通りである。外周面１３の傾斜角度θ１と第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの傾斜角度β１との差が「０」か「１°」以下と、両者の傾斜角度を極めて近い値に設定することにより、第１〜第４側壁面６ａと６ｂ、または７ａと７ｂのいずれかが円形インサート４の外周面１３に当接する長さを大きくすることが可能になる。これにより、第1〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂは、円形インサート４を着座面３に精度高く位置決めし、かつ、安定した状態で装着することが可能になるからである。さらに、これにより、切削加工中において、円形インサート４の位置ズレや回動を防止することも可能になるからである。なお、外周面１３の傾斜角度θ１、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの傾斜角度β１は、１５°程度に設定すればよい。

なお、上記式（１）を満足する条件で傾斜角度β１値を傾斜角度θ１値より小さな値とすることにより、着座面３の後端に設けた第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂは、インサート４の外周面１３の切れ刃１４の稜線に近い上部で当接することになり、円形インサート４の位置ズレや回動を防止することに有効である。しかし、β１値がθ１値より大きな値となると、着座面３に設けた第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂは、インサート４の外周面１３の下部で当接することになり、位置ズレの原因となって不都合である。

本発明の実施形態となる刃先交換式切削工具１において、工具本体２の着座面３と、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂと、回動防止部８（拘束面８ａ）のうちの少なくとも一つには、硬質皮膜が被覆されていることが好ましい。硬質皮膜は周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかであることが好ましい。硬質皮膜を被覆する理由は、円形インサート４が工具本体２に繰り返し着脱することで生じる接触部の摩耗、摩滅を抑制することができ、工具本体２の受け面となる着座面３、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、回動防止部８（拘束面８ａ）の精度劣化を回避し、円形インサート４を確実に精度良く取付けることができるからである。

続いて、本発明の刃先交換式切削工具に装着する円形インサート４の構成を、図７〜図９に基づいて説明する。図７は円形インサート４の一実施形態を示す側面図、図８は図７に示す円形インサート４を底面方向から見たときの円形インサート４の外形を示す図、図９は図７に示す円形インサート４について、矢印Ｂ方向における断面の形状を１／２程度に縮小して示した図である。

円形インサート４は、平板状の円形をなしている。平面視で円形をなすインサート４の上面１０の中央部には、この円形インサート４を工具本体２の着座面３にねじ締結により固定するための止めねじ５を挿入するためのねじ挿通孔１１（図８参照）が設けられている。このねじ挿通孔１１は、すくい面となる上面１０から底面１２まで貫通して形成されている。また、上面１０と対向する底面１２は、上面１０よりも小径の円形をなしている。これにより、円形インサート４の上面１０と底面１２を繋ぐ外周面は、円錐形状をなす外周面１３とされている。

すくい面となる上面１０と外周面１３とが交わる稜線部には、この稜線部の全周にわたって切れ刃１４が形成されている。また、円錐形状をなす外周面１３には、回動防止面１５が形成されている。回動防止面１５は、外周面１３に少なくとも一つ設ければよいが、円錐形状をなす外周面１３に沿って等間隔で複数個（複数面）設けることが望ましい。回動防止面１５は、図７に示すように、その上面部１５ｂ近傍は円弧状をなしているが、この円弧状部の下端部から底面１２方向に向かう面は図９に示すように平面状（平坦面）に形成されている。なお、回動防止面１５の形状はその水平断面（図７に示す矢印Ｂ方向）が緩やかな凹状をなす形状としてもよい。

円形インサート４の外周面１３に形成されている回動防止面１５は、図７の側面部又は図９に示すように、外周面１３に対して窪んだ平面状になっており、超硬合金粉末による円形インサート４の成形時にこの回動防止面１５が形成されるようにする。
図８においては、円形インサート４の外周面１３の周方向に、幅が所定の長さＬ１となる外周面１３（１３ａ）の部分を介して６個の回動防止面１５が等間隔で形成されている例を示している。このように、円形インサート４の外周面１３の周方向に、複数の回動防止面１５を設ける場合には、回動防止面１５が互いに交わることなく、かつ円錐形状をなす外周面１３の一部となる外周面１３ａを介して、等間隔で回動防止面１５が配置されるように形成する。

また、円形インサート４の外周面１３に形成する回動防止面１５の位置は、図７に示すように、回動防止面１５の下端部１５ａは円形インサート４の底面１２から高さｈ３の距離をおいた位置に、さらに、回動防止面１５の上端部１５ｂは円形インサート４の上面１０から高さｈ４の距離をおいた位置に配置されるように形成している。すなわち、全ての回動防止面１５は、その下端部１５ａは円形インサート４の底面１２まで達していなく、同様に、全ての回動防止面１５の上端部１５ｂも円形インサート４の上面１０、すなわち、切れ刃１４に達しないように、外周面１３に形成している。これにより、円形インサート４の上面１０と底面１２の形状は、円形の形状が確保され、かつ、外周面１３の上面１０と底面１２の近傍の強度も確保されることになる。

ここで、図７に示すように、円形インサート４について、その厚さをｈ１（ｍｍ）、底面１２から回動防止面１５の上端部１５ｂまでの高さをｈ２（ｍｍ）、底面１２から回動防止面１５の下端部１５ａまでの高さを前記したｈ３（ｍｍ）としたときに、着座面３に取付ける円形インサート４は上記したｈ１とｈ２については、次の式（２）を満足するように、回動防止面１５を外周面１３に形成することが望ましい。
（１／２）ｈ１≦ｈ２≦（２／３）ｈ１・・・・・・・・式（２）

上記した式（２）において、高さｈ２を「ｈ２≦（２／３）ｈ１」を満たすように規定することにより、円形インサート４の上面１０から回動防止面１５の上端部１５ｂに至るまでの高さｈ４を（１／３）ｈ１以上確保できるので、切れ刃１４の刃先強度を十分に維持することができる。
また、高さｈ２を「（１／２）ｈ１≦ｈ２」を満たすように規定することにより、回動防止面１５の高さ、すなわち、円形インサート４の厚さｈ１方向の長さを十分に確保できるので、工具本体２に設けた回動防止部８の拘束面８ａを、円形インサート４の回動防止面１５に当接させる長さを十分確保して、切削加工中における円形インサート４の回動防止効果を得ることができるようになる。

さらに、円形インサート４において、底面１２から回動防止面１５の下端部１５ａまでの高さｈ３は、次の式（３）を満足するように、回動防止面１５の下端部１５ａの位置を外周面１３に形成することが望ましい。
（１／１０）ｈ１≦ｈ３≦（１／３）ｈ１ ・・・・・・・・・ 式（３）
を満足するように、回動防止面１５の下端部１５ａの位置を外周面１３に形成することが望ましい。

上記した式（３）において、高さｈ３を「（１／１０）ｈ１≦ｈ３」を満足するように規定することにより、ｈ３値は、円形インサート４の底面１２から（１／１０）ｈ１以上の高さを確保することができるので、円形インサート４を着座面３に取付けるための固定面となる円形をなす底面１２、及び底面１２近傍の外周面１３の強度を十分確保することができる。
さらに、底面１２を着座面３に着座させたときにその接触面積（固定面積）を十分に確保することができるので、円形インサート４の回動防止に有効になる。また、高さｈ３を「ｈ３≦（１／３）ｈ１」を満たすように規定することにより、底面１２から回動防止面１５の下端部１５ａまでの高さを制限し、回動防止面１５の高さ、すなわち、円形インサート４の厚さｈ１方向の長さの減少を抑制して、前記した回動防止部８の拘束面８ａを回動防止面１５に当接させる長さを十分確保することができるようになる。

また、本発明の刃先交換式切削工具において、図７に示すように、外周面１３の傾斜角度をθ１、すなわち、円形インサート４の上面１０と垂直な線分と外周面１３とがなす角度をθ１とし、回動防止面１５の傾斜角度をθ２、すなわち、インサート４の上面１０と垂直な線分と回動防止面１５とがなす角度をθ２としたときに、ｈ３値を（１／１０）ｈ１≦ｈ３として、底面１２から回転防止面１５の下端部１５ａまでの厚さを十分に確保するためには、０＜θ２＜θ１とすることが好ましい。

このように、本発明の刃先交換式切削工具１に用いる円形インサート４は、前記したように、円形インサート４の外周面１３に設けた回転防止面１５を、その下端部１５ａの位置は底面１２から（１／１０）ｈ１以上とし、上端部１２ｂの位置は底面１２から（２／３）ｈ１以下の範囲内になるように設けるとともに、さらに、回動防止面１５の下端部１５ｂの位置は底面１２から（１／３）ｈ１以下とし、上端部１２ｂの位置は底面１２から（２／３）ｈ１以下の範囲内になるように設けている。

また、円形インサート４の外周面１３に設けた回動防止面１５が、外周面１３の円周方向になす幅Ｌ２（図８参照）は、着座面３に円形インサート４を装着して切削加工を行うときに、工具本体２に設けた回動防止部８の拘束面８ａを当接させて、円形インサート４の有効な回動防止効果が得られるように、円形インサート４の大きさ（内接円の寸法）、その厚さｈ１、回動防止面１５を設ける数（回動防止面数）、回動防止部８の強度等を考慮して、適切に設定するようにする。

なお、円形インサート４の外周面１３に回動防止面１５を設ける数は、円形インサート４の大きさに応じて４〜８個程度設けることが望ましい。このように、複数個の回動防止面１５を円形インサート４に設けることにより、例えば、切削加工の累計時間が所定の時間値に達すると、止めねじ５を緩めてこの円形インサート４を着座面３に対して所定の角度ほど回転させて、再度、止めねじ５により円形インサート４を着座面３に再固定し、未使用の切れ刃１４部分を切削加工に使用することができる。このとき、工具本体２の回動防止部８の拘束面８ａは、切削加工中に今回使用する切れ刃１４部分に対応する回動防止面１５に当接して、円形インサート４の回動を防止する効果を発揮することになる。

続いて、着座面３に円形インサート４を装着したときに、円形インサート４の外周面１３と工具本体２に形成した回動防止部８との当接関係、及び外周面１３と工具本体２に形成した座受け面部６、７との拘束関係を図１０〜図１３に基づいて説明する。
なお、図１０は着座面３に円形インサート４を装着したときに、この円形インサート４を上方から見たときの平面図を示し、図１１は図１０におけるＣ−Ｃ線における断面を示す図、図１２は図１０におけるＤ−Ｄ線における断面を示す図である。また、図１３は、円形インサート４の外周面１３と工具本体２に形成した座受け面部６、７との係合関係を詳細に説明するための模式図である。

図１０において、着座面３に円形インサート４を装着したときのＣ−Ｃ線における断面、すなわち、回動防止部８を通る断面を示す図１１においては、円形インサート４の外周面１３に形成した回動防止面１５と回動防止部８の拘束面８ａとの間には、所定の範囲値内の間隔（クリアランス）ＣＬが生じるように、回動防止部８の拘束部８ａの形成位置を設定している。着座面３に円形インサート４を装着したとき、この所定の値以内の間隔ＣＬを生じるようにさせる理由は、次の通りである。

着座面３に装着する円形インサート４には、前記したように、微小な寸法差が生じる。例えば、内接円の直径を１２．０００ｍｍとした円形インサートにおいて、許容できる公差を「±０．０５０」（１２．０００±０．０５０）と設定し、回動防止部８の拘束面８ａの位置を、この公差の中央値（１２．０００ｍｍ）を基準に形成した場合に、ＣＬ値が０．１００ｍｍとなるように設計している。このとき、インサートの外周面の径の寸法公差も、内接円の直径公差と同じ「±０．０５０」である。
この場合の円形インサートは、例えば、装着時の止めねじが右ねじである場合の締め付けによって、約＋３．４度程度、締め付け方向への回動が発生する可能性があるが、装着による取り付け精度に影響は小さい。

従って、着座面３に回動防止部８の拘束面８ａを設ける位置は、装着する円形インサート４の公差を考慮して、前記した間隔ＣＬの値が公差の（上限値）−（下限値）の値以内になる位置とすればよい。例えば、上記した内接円が「１２．０００±０．０５０」に設定されている場合、間隔ＣＬの値を最大で０．１３０ｍｍになるように拘束面８ａを設けておくことで、締め付け方向への円形インサートの回動を最大４度以下に抑えることができる。
例えば、間隔ＣＬの値が０．１５０ｍｍになると、締め付け方向への回動は５度程度になってしまい、この状態で円形インサートを着座面３に装着して切削加工を行うと、切削加工の精度が得られなくなるからである。

上記した円形インサートの内接円の直径と間隔ＣＬの値を一例として説明すると次のようになる。
内接円が公差の下限値である１１．９５０ｍｍの円形インサート４が着座面３に装着されたときには間隔ＣＬが０．０９１ｍｍ、内接円が公差の中央値である１２．０００ｍｍの円形インサート４が装着されたときには間隔ＣＬが０．１００ｍｍ、内接円が公差の上限値である１２．０５０ｍｍの円形インサート４が装着されたときには間隔ＣＬが０．１２３ｍｍ、生じることになる。

加工を行う前からこの上記０．１２３ｍｍ程度の間隔ＣＬが生じていても、本発明においては、円形インサート４は前記した座受け面部６と７により着座面３に安定した状態で、かつ高い位置精度を持って装着されるとともに、外周面１３が座受け面部６と７の円弧形状をなす側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂにより拘束されるので、切削加工中において円形インサート４の回動を防止することができるようになる。

図１０において、着座面３に円形インサート４を装着したときのＤ−Ｄ線における断面、すなわち、第３側壁面７ａを通る断面を示す図１２においては、円形インサート４の外周面１３が第３側壁面７ａに当接している状態を示している。この図１２に示す例では、円形インサート４の内接円の公差が中央値である円形インサート４を装着した場合を示している。

続いて、本発明において、前記した座受け面部６と７により、この円形インサート４を着座面３に安定、かつ高精度に取付けことができる作用とその理由を、図１３を参照して説明する。なお、この説明においては、円形インサート４の内接円（上面１０）の直径の仕様を１２．０００ｍｍとし、この内接円の寸法の公差は「±０．０５０ｍｍ」に設定した場合を例にして説明する。

（１）内接円の公差が下限値の円形インサート（内接円の直径は１１．９５０ｍｍ）を着座面３に装着したときには、円弧形状をなす第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂの直径ｄ２はこの装着した円形インサート４の直径より大きいので、この円形インサート４の外周面１３は、図１３（ａ）に示すように、第１側壁面６ａと第３側壁面７ａのＰ１点近傍において当接した状態で、精度良く着座面３に位置決めされ、この状態で円形インサート４は止めねじ５により固定されることになる。このＰ１での当接を、「内当たり状態」と呼ぶことにする。この内当たり状態では、円形インサート４が着座面３に位置決めされ際に位置ズレが懸念されるものの、円形インサート４の止めねじ５による締め付けの固定時に、回動防止部８方向への押圧により、インサート４の外周面１３が第１側壁面６ａと第３側壁面７ａを変形させることはない。

（２）内接円の公差が中央値の円形インサート（内接円の直径は１２．０００ｍｍ）を着座面３に装着したときには、円弧形状をなす第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂの直径ｄ２はこの装着した円形インサート４の直径より大きいので、この円形インサート４の外周面１３は、図１３（ｂ）に示すように、この円形インサート４の内接円と等しい直径を有する第１側壁面６ａと第３側壁面７ａのそれぞれのＰ２の範囲において当接した状態で、精度良く着座面３に位置決めされ、この状態で円形インサート４は止めねじ５により固定されることになる。この状態が最も好ましい装着状態である。

（３）内接円の公差が上限値の円形インサート（内接円の直径は１２．０５０ｍｍ）を着座面３に装着したときには、円弧形状をなす第１側壁面６ａと第３側壁面７ａの直径ｄ１はこの装着した円形インサート４の直径より大きいので、この円形インサート４の外周面１３は、図１３（ｃ）に示すように、第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂのそれぞれのＰ３、Ｐ４点の２点において当接した状態で、精度良く着座面３に位置決めされ、この状態で円形インサート４は止めねじ５により固定されることになる。

なお、Ｐ３点は、第１側壁面６ａ（第３側壁面７ａ）と第２側壁面６ｂ（第４側壁面７ｂ）の段差部６ｃ（７ｃ）よりも第１側壁面６ａ（第３側壁面７ａ）側にあり、第１側壁面６ａ（第３側壁面７ａ）の端部又は端部近傍になる。Ｐ４点は、第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂの端部又は端部近傍になる。このＰ４での当接を、「外当たり状態」と呼ぶことにする。この外当たり状態では、円形インサート４が着座面３に位置決めされた際に回動防止効果が有効に作用する。ただし、円形インサート４のねじ固定による締め付け時に、回動防止部８の方向への押圧により、インサート４の外周面１３が第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂが僅かに変形する可能性がある。

このように、第１側壁面６ａと第３側壁面７ａの直径ｄ１を装着する円形インサートの内接円の仕様、すなわち、公差の中央値ｄ０に設定し、第２側壁面６ｂと第４側壁面７ｂの直径ｄ２を装着する円形インサートの内接円の公差の中央値（ｄ０）より大きく、かつ、公差の上限値以内であってこの上限値に近い値、例えば上記例では、公差の中央値（ｄ０）より「０．０５０ｍｍ程度大きい値」に設定することにより、円形インサートを着座面３に精度良く装着して固定することができるようになる。

上記した本発明に係る刃先交換式切削工具において、工具本体２の材質は硬度がＨＲＣ４４〜５０の合金工具鋼（ＳＫＤ６１相当材）を使用することが望ましい。また、工具本体２への着座面３、座受け面部６及び７、回動防止部８、切屑排出溝等の加工は、合金工具鋼の素材を３軸ＮＣ加工機の制御により、ボールエンドミルなどの切削工具を用いて行うことができる。なお、座受け面部６及び７となる第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの加工は、着座面３に対して縦方向に切削工具、例えば、小径のボールエンドミルを移動制御して、工具の回転軸線Ｏと平行方向である、加工面の縦方向に微小な加工筋（微小な凹凸状の加工跡）が生じるようにするとよい。
この縦方向の微細な加工筋が第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの円弧形状をなす側面部に残っていると、円形インサート４の側面部１３が第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂに当接して円形インサート４を拘束したときに、この拘束力が増加することになるので、切削加工中において、円形インサート４の回動防止に効果を発揮することになる。

上記した実施形態においては、着座面３に円弧形状をなす側壁面を備えた２つの座受け面部６、７を設け、この座受け面部６、７のそれぞれは間隔を設けて形成されているとともに、円弧形状なす側壁面は、円弧形状の直径が異なる少なくとも２つの第１側壁面６ａと第２側壁面６ｂ、及び第３側壁面７ａと第４側壁面７ｂから構成されている例について説明したが、本発明においては、座受け面部６、７のそれぞれは、円弧形状の直径が異なる３つの円弧形状をなす側壁面を、前記した段差部を介して一体に連結した構成としてもよい。

座受け面部６、７のそれぞれを３つの円弧形状をなす側壁面から構成する場合には、座受け面部６と７の間に設けた間隙Ｋから着座面３の外周辺に沿って遠くなるにつれて円弧形状の直径を大きくするとともに、間隙Ｋに最も近い円弧形状の直径は着座面３に装着する円形インサートの直径（公差の中央値）とし、間隙Ｋから最も遠い円弧形状の直径は着座面３に装着する円形インサートの公差の上限値にする。

座受け面部６、７のそれぞれを、上記した直径が異なる３つの円弧形状をなす側壁面を一体に連結した構成にすると、円弧形状をなす側壁面のＮＣ制御による加工制御が複雑になるが、円形インサートの微小な寸法精度のばらつきに対して、この間隔をおいて設けた２対の３つの円弧形状をなす側壁面により、円形インサートの外周面をインサート固定部９により精度高く位置決めして拘束することが可能になる。

なお、本発明の刃先交換式切削工具は、工具径（外径）が３０〜１２５ｍｍ程度の工具に適用できるが、内接円の直径が小径の１０ｍｍ〜１５ｍｍの小径の円形インサートを装着する小径の刃先交換式切削工具においては、１つの座受け面部に設ける円弧形状をなす側壁面の数は、製作時の加工性を考慮すると２つ設けることが適しているが、例えば、工具径が１００ｍｍ以上の刃先交換式切削工具においては、１つの座受け面部に円弧形状をなす側壁面を３つ設けるようにしてもよい。

続いて、本発明に係る刃先交換式切削工具を試作して、インサート固定部へ円形インサートをねじ止めにより装着したときに、円形インサートの装着精度を確認する実験を行った。以下、この確認実験の方法とその結果について説明する。

確認実験を行うために試作した工具本体の基本仕様は、最外径が５０ｍｍ、インロー部の穴径が２２．２２５ｍｍ、長さが５０ｍｍ、３枚刃を有するボア形状、すなわち、着座面を３つ備え、切れ刃の軸方向すくい角は「＋４度」とした。
そして、本発明例となる刃先交換式切削工具の工具本体２としては、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂの傾斜角度β１が１４．５度、その高さＴ１が２．８０ｍｍ、回転防止部８の幅Ｗが３．０ｍｍ、着座面３から回動防止部８の上端までの高さＴ２が０．５０ｍｍ、回動防止部８の拘束面８ａは平坦面とした工具本体（工具本体Ａ）を試作した。また、回動防止部８を設けていない比較例となる工具本体（工具本体Ｂ）も試作した。

試作した工具本体の基材は、ＳＫＤ６１相当の合金工具鋼を用いて旋盤加工により外観形状を整えて表面硬度ＨＲＣ４４〜４６に調質した後、アーバとの取付け面およびインロー部を研磨加工により仕上げた。また、工具本体の円形インサート固定部である着座面、第１〜第４側壁面６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、及び回動防止部は、マシニングセンターにてフライス加工により本発明例となる刃先交換式切削工具の工具本体Ａと、従来例となる刃先交換式切削工具の工具本体Ｂを作製した。なお、工具本体Ａ、Ｂともに、着座面３と回動防止部８（拘束面８ａ）には硬質皮膜を被覆しなかった。

なお、試作した工具本体Ａは、第１、第３側壁面６ａ、７ａの円弧形状の直径ｄ１値を１２．０００ｍｍ、第２、第４側壁面６ｂ、７ｂの円弧形状の直径ｄ２値を１２．０５０ｍｍとした。一方、工具本体Ｂは、座受け面部の側壁面は２つの円弧形状からなる側壁面を備えておらず、１つの円弧形状からなる側壁面から構成された座受け面部とし、その円弧形状の直径は１２．０００ｍｍとした。試作した工具本体Ａ、Ｂの仕様を表１に示す。

表１には、試作した工具本体Ａ、Ｂについて、（（円形インサートの外周面の傾斜角度θ１）−（第１〜第４側壁面の傾斜角度β１））、円形インサートの回動防止面の傾斜角度θ２、（（円形インサートの回動防止面の傾斜角度θ２）−（回動防止部の拘束面の傾斜角度β２））、円形インサートを着座面に止めねじにより締付けて固定するときの「ねじ取付け時のトルク」の値（３．０Ｎｍ）、等も示している。

試作した工具本体Ａ、Ｂに装着する円形インサートは、外周面に回動防止面を４つ備え、内接円寸法の公差中央値が１２．０００ｍｍ、寸法公差が±０．０５０ｍｍの超硬合金製とし、それぞれ３種の円形インサート、すなわち、内接円寸法の公差が上限値となる１２、０５０ｍｍとなる円形インサート（試料番号１）、同じく公差が中央値である１２．０００ｍｍとなる円形インサート（試料番号２）、下限値となる１１．９５０ｍｍとなる円形インサート（試料番号３）を試作した。試作した円形インサート（試料番号１〜３）の仕様を表２に示す。

続いて、試作したそれぞれの工具本体Ａ、Ｂに、試作した円形インサートを、締付けトルク３．０（Ｎｍ）の条件でねじ止めにより着座面に装着して取付けた４種の刃先交換式切削工具（試料番号１１〜１４）を作製した。そして、この試作した４種の刃先交換式切削工具について、装着した円形インサートのインサート固定部に対する装着精度を測定し、その測定結果を評価した。

なお、この測定結果の評価において、測定結果の良否を判定する許容範囲の基準は、次のように設定した。
すなわち、切れ刃にかかる加工の切削負荷を均一化して、突発的な損傷を回避することを考慮して、装着した円形インサートの「回転軸線方向の基準点からの差」の最大値が０．１２０ｍｍ以下、「半径方向の基準点からの差」の最大値が０．２４０ｍｍ以下、と設定した。
また、円形インサートの「回動角度」の許容範囲は±５度以内とした。ここで、回動角度は、インサートの回動防止面と工具本体の回動防止部の拘束面との位置関係が平行となっている状態を回動角度ゼロ度とした。回動角度の値がプラスの場合は右回転を、マイナスの場合は左回転を示す。なお、回動角度の測定は、円形インサートの上面に形成した位置合せ用マークを画像処理により測定した。

なお、上記「回転軸方向の基準点からの差」とは、着座面を３つ形成したそれぞれの工具本体Ａ、Ｂにおいて、着座面に番号（着座面の位置番号）１〜３を付与し、着座面の位置番号「２」に該当する着座面に装着した円形インサートを測定の基準点（基準座標点）とし、他の着座面の位置番号について測定した座標値に基づいて算出した回転軸線Ｏ方向への変位量を示す。この円形インサートのインサート固定部に対する装着精度の測定は、対話式の画像処理を応用した測定装置を用いて、次のようにして測定した。

（１）まず、工具本体Ａ（Ｂ）を、測定装置の回転ステージ上に回転軸線Ｏを合わせ、クランプで固定した後、着座面の位置番号２に装着した円形インサートの回転軸線Ｏ方向で最も高い点（刃先交換式切削工具では切れ刃の最下点となる）を、対話式の画像処理により測定の基準点となる座標値として求めた。

（２）続いて、測定装置の回転ステージを１２０（度）回転させ、着座面の位置番号３に装着したインサートについて、回転軸線Ｏ方向で最も高い点の座標値を求め、上記基準点となる座標値との変位量を求めた。

（３）続いて、測定装置の回転ステージを、さらに１２０（度）回転させ、着座面の位置番号１に装着したインサートについて、回転軸線Ｏ方向で最も高い点の座標値を求め、上記基準点となる座標値との変位量を求めた。

（４）そして、上記（１）〜（３）で求めた回転軸方向に対する変位量の大きい値を「回転軸方向の基準点からの差」の最大値（３点差の最大値）とした。

また、上記した「半径方向の基準点からの差」とは、上記と同様に、測定装置の回転ステージ上に工具本体Ａ（Ｂ）の回転軸線Ｏを合わせ、この回転軸線Ｏと平行な方向であって回転軸線Ｏから最も離れた円形インサート上の点の座標（刃先交換式切削工具では切れ刃の最外周点となる）を対話式の画像処理により基準点（着座面の位置番号「２」）となる座標値と、他の二つの着座面における最外周点位置の座標値を測定した。そして、これら測定した座標値から「半径方向の基準点からの差」を求めた。

表３は、本発明例となる試料番号１１〜１２に係る刃先交換式切削工具について、３つの着座面（着座面の位置番号）別に装着した円形インサートの仕様、ＣＬ値、上記した円形インサートの装着精度を測定した結果を示している。また、表４は、比較例となる試料番号１３〜１４に係る刃先交換式切削工具について、３つの着座面（着座面の位置番号）別に装着した円形インサートの仕様、上記した円形インサートの装着精度を測定した結果を示している。

なお、表３に示す試料番号１１の刃先交換式切削工具は、上記工具本体Ａを用い、３つの着座面すべてに表２に示す試料番号２の仕様を備えた円形インサートを装着した。この試料番号２の円形インサートは、その内接円の寸法は公差の中央値である１２．０００ｍｍである。
同じく表３に示す試料番号１２の刃先交換式切削工具は、上記工具本体Ａを用い、３つの着座面に、表２に示す異なる内接円寸法（直径）をもつ試料番号１、２、３の円形インサートを装着した。試料番号１の円形インサートの内接円寸法は、寸法公差の上限値である１２．０５０ｍｍ、試料番号３の円形インサートは、内接円寸法は、寸法公差の下限値である１１．９５０ｍｍである。これら試料番号１１と１２の刃先交換式切削工具は、本発明例となる刃先交換式切削工具となる。

表４に示す試料番号１３の刃先交換式切削工具は、工具本体Ｂを用い、３つの着座面すべてに表２に示す試料番号２の仕様を備えた円形インサートを装着した。同じく表４に示す試料番号１４の刃先交換式切削工具は、工具本体Ｂを用い、３つの着座面に表２に示す異なる内接円寸法（直径）をもつ試料番号１、２、３の円形インサートを装着した。これら試料番号１３と１４の刃先交換式切削工具は、前記したように比較例となる仕様を備えた工具本体Ｂを用いているので、比較例の刃先交換式切削工具になる。

この円形インサートの装着精度に関する測定試験を行った結果を、表３及び表４の評価結果欄に示している。この測定試験の結果から次のことが判明した。

（１）本発明例となる試料番号１１の刃先交換式切削工具においては、３つのインサート切れ刃における、回転軸方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．０１０ｍｍ、半径方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．０１５ｍｍと、極めて少なく、円形インサートが精度高くインサート固定部に装着されていることが確認された。また、このことは、工具本体Ａの３つの着座面３は高精度に加工され、すべて同一形状に形成されていることが確認できたことを示し、これを本発明における基準の工具本体２とすることができる。また、表３に示すようにＣＬ値は設計値通り、すべて０．１００ｍｍとなっていた。

（２）本発明例となる試料番号１２の刃先交換式切削工具においては、着座面３に装着した円形インサ−トの内接円の寸法のばらつきの影響により、各円形インサートによって回転軸方向の基準点からの差、半径方向の基準点からの差にばらつきが大きくなっていた。このため、回転軸方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．１０１ｍｍ、半径方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．１９０ｍｍになり、試料番号１１より差が大きくなったが、円形インサートの取り付け精度において、許容できる範囲内であった。
また、ＣＬ値は、各インサートによって異なり、インサート番号１が０．１２３ｍｍと最大値となり、インサート番号３が０．０９１ｍｍと最小値となった。これらのＣＬ値のとき、インサートの回動角度は、インサート番号１が±４．２度、インサート番号３が±３．１度になり、許容範囲内であった。

（３）表４に示す比較例となる試料番号１３の刃先交換式切削工具においては、３つのインサート切れ刃における、回転軸方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．０１２ｍｍ、半径方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．０１６ｍｍとなり、精度良く取り付けられていることが確認できた。このため、回動防止対策の無い従来技術における基準の工具本体とすることが可能である。しかしながら、実際に装着する円形インサートの内接円直径にはばらつきが存在するため、側壁面が１つの円弧径よりなる従来技術では、精度良く取り付けることができない。

（４）比較例となる試料番号１４の刃先交換式切削工具においては、装着した円形インサートの内接円直径のばらつきの影響により、各円形インサートによって回転軸方向の基準点からの差、半径方向の基準点からの差に大きな差異がみられた。このため、回転軸方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．１４０ｍｍ、半径方向の基準点からの差の最大値（３点差の最大値）は０．２６９ｍｍであった。これにより、工具本体Ｂを用いた試料番号１４は、円形インサートの取り付け精度において、許容範囲外となってしまった。また、回動防止部を設けていない、すなわち、回動防止対策が施されていないため、夫々の円形インサートの回動角度は、止めねじの締め付け操作によって、±５度以上の回転を示した。

このように、試料番号１４の工具本体Ｂを用い、装着した円形インサートの内接円寸法が公差内（１２．０００±０．０５０）でばらつきを持ったインサートを装着したときには、円形インサートの内接円寸法のばらつきに対して、このばらつきを補完して着座面に高精度な位置に装着することができなかった。このため、上記した本発明のように、座受け面部６、７の側壁面に直径が異なる複数の円弧形状をなす側壁面を形成すると、装着する円形インサートの内接円寸法に微小なばらつきが存在していても、この円形インサートを着座面に精度良く装着することが可能になる。

図１４は、工具本体２の着座面３に装着した円形インサート４の切れ刃の軸方向すくい角αを示しており、この軸方向すくい角αは「正角」である例を示している。図１３に示す直線Ｏは、工具本体２の回転軸線を示している。
本発明の刃先交換式切削工具においては、円形インサート４の切れ刃１４の軸方向すくい角αを負とした場合には、この円形インサート４を着座面３に固定するために使用する止めねじ５は、「右ねじ」を選択して切削加工中におけるねじの緩みを回避することが望ましい。また、円形インサート４の切れ刃の軸方向すくい角αを正とした場合には、この円形インサート４を着座面３に固定するために使用する止めねじ５は、「左ねじ」を選択してねじの緩みを回避することが望ましい。この理由は次の通りである。

着座面に、切れ刃の軸方向すくい角が正の角度に装着されている円形インサートにおいては、切削加工時時の切削負荷はこのインサートを反時計方向（左回転方向）へ回転させようとする力として作用する。この力は、被削材と円形インサートの切れ刃との相対運動において、円形インサートの円周方向に作用する成分による。従って、このとき、円形インサートを着座面に左ねじを用いた締付けにより装着することによって、円形インサートを回転させようと作用する力の方向と、左ねじの締まる方向が一致しているため、締り勝手となり、止めねじ５の緩みの発生を回避することができる。
一方、切れ刃の軸方向すくい角が負の角度に装着されている円形インサートにおいては、円形インサートに作用する力は上記と逆方向になるので、止めねじ５は右ねじを選択することが望ましい。

以上に説明した本発明に係る刃先交換式切削工具の実施形態においては、着座面に装着する円形インサートの外周面に回動防止面を設け、工具本体２の着座面の後端部には回動防止部を設けた例について説明したが、本発明は、工具本体２は回動防止部を設けない構成とし、外周面に回動防止面を設けていない円形インサートを着座面に装着する構成とした場合でも、２つの座受け面部により円形インサートを着座面に高い精度で装着することが可能になる。

１： 刃先交換式切削工具
２： 工具本体
３： 着座面
４： 円形インサート
５： 止めねじ
６： 座受け面部、６ａ：第１側壁面、６ｂ：第２側壁面、６ｃ：段差部
７： 座受け面部、７ａ：第３側壁面、７ｂ：第４側壁面、７ｃ：段差部
８： 回動防止部、 ８ａ：拘束面
９： インサート固定部
１０： 上面（すくい面）
１１： ねじ挿通孔
１２： 底面
１３： 外周面
１４： 切れ刃
１５： 回動防止面
ｈ１： 円形インサートの厚さ
ｈ２： 円形インサートの回動防止面の上端から円形インサートの底面までの高さ
ｈ３： 円形インサートの回動防止面の下端から円形インサートの底面までの高さ
ｈ４： 円形インサートの回動防止面の上端から円形インサート上面までの高さ
Ｌ１： 円形インサートの外周面に設けた隣接する回動防止面間の幅
Ｌ２： 回動防止面の円周方向の幅
Ｔ１： 第１〜第４側壁面の高さ
Ｔ２： 回動防止部の高さ
Ｏ ： 回転軸線
θ１： 円形インサートの外周面の傾斜角度
θ２： 円形インサートの回動防止面の傾斜角度
β１： 第１〜第４側壁面の傾斜角度
β２： 回動防止部の拘束面の傾斜角度

Claims (7)

1. 工具本体に形成したインサート着座面に、円形で平板状をなし、すくい面となる上面と、前記上面と対向して配置されて該上面より小径の底面と、前記上面と前記底面をつなぐ円錐形状をなして逃げ面となる外周面と、前記すくい面と前記逃げ面によって形成された稜線部に切れ刃を備えた円形インサートが着脱自在に装着される刃先交換式切削工具において、
   前記インサート着座面は、前記インサート着座面に装着する前記円形インサートの前記外周面を拘束するために円弧形状をなす側壁面を備えた２つの座受け面部を備え、
   前記２つの座受け面部のそれぞれは間隔を設けて形成されているとともに、前記円弧形状をなす側壁面は、円弧形状の直径が異なる少なくとも２つの側壁面から構成され、
   前記座受け面部における前記円弧形状の直径が異なる２つの側壁面のうち、前記座受け面部の一方が、前記間隔の一方の側から第１側壁面と、前記第１側壁面と一体に形成された第２側壁面から構成され、
   前記座受け面部の他方は、前記間隔の他方の側から第３側壁面と、前記第３側壁面と一体に形成された第４側壁面から構成され、
   前記第１側壁面と前記第３側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径ｄ１に設定されているとともに、前記直径ｄ１は前記円形インサートの内接円の直径ｄ０に設定され、
   前記第２側壁面と前記第４側壁面の前記円弧形状の直径は同一の直径ｄ２に設定されているとともに、前記直径ｄ２は前記直径ｄ１より大きく設定されていることを特徴とする刃先交換式切削工具。
2. 前記第１〜第４側壁面は、前記インサート着座面と直交する線分に対して工具軸方向に傾斜角度β１をもって傾斜して立設され、
   前記円形インサートの外周面の傾斜角度をθ１としたときに、下記の式（１）を満足していることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
   ０≦θ１−β１≦１．０ ・・・・・・・・・・・・・・・式（１）
3. 前記第１〜第４側壁面は、縦方向に複数の加工筋を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の刃先交換式切削工具。
4. 前記インサート着座面に装着される前記円形インサートは、その前記外周面に少なくとも一つの回動防止面を備え、前記２つの座受け面部の間の前記間隔に、切削加工中において前記円形インサートの前記回動防止面に当接する回動防止部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式切削工具。
5. 前記インサート着座面と、前記第１〜第４側壁面と、前記回動防止部の少なくとも一つには、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂの元素から選択される１種以上の元素を含有する窒化物、炭窒化物、酸窒化物のいずれかからなる硬質皮膜が被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の刃先交換式切削工具。
6. 前記円形インサートの厚さをｈ１、前記底面から前記回動防止面の上端までの高さをｈ２、前記底面から前記回動防止面の下端までの高さをｈ３としたとき、前記ｈ２は下記の式（２）を、前記ｈ３は下記の式（３）を満足していることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の刃先交換式切削工具。
   （１／２）ｈ１≦ｈ２≦（２／３）ｈ１ ・・・・・・・式（２）
   （１／１０）ｈ１≦ｈ３≦（１／３）ｈ１ ・・・・・・式（３）
7. 前記円弧形状をなす側壁面は、前記円弧形状の直径が異なる３つの側壁面から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の刃先交換式切削工具。

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