JP5831549B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換式切削工具に用いられる切削インサートに関し、特に刃先交換式ドリルに主として用いられる切削インサートに関する。

従来の切削インサートには、長手方向（切り屑の排出方向に沿った方向）ではなく幅方向（長手方向に直交する方向）に湾曲した切りくずを生成することを目的とした切れ刃形状を有する切削インサートがある。このような切削インサートの使用により生成し得る、幅方向に湾曲した切りくずは、折断し易かったり、過度に長く螺旋状に延びることが抑制されたりする。

このような効果を狙った切削インサートとしては、例えば特許文献１に示すような切削インサートがある。特許文献１の切削インサートは、穴加工を行うドリル用のものであり、このドリルでは、工具本体の先端部に互いの切れ刃の回転軌跡が交差するように外周側のインサートとして、かつ、中心側のインサートとして、２つの当該切削インサートが異なる配置で着脱自在に装着される。この切削インサートは、外周側の切削インサートとして用いられるときの凹部付き切れ刃部分と、中心側の切削インサートとして用いられるときの凹部無し切れ刃部分とを有し、これら切れ刃部分はそれぞれ切りくずの伸び易さおよび折れ易さを考慮して設計されている。この切削インサートは、外周側の切削インサートとして用いられるとき、凹部の存在により切れ刃部分は略波形を有するので、幅方向に湾曲した切りくずの生成に寄与し得る。

特許第３６５２０４５号公報

特許文献１の切削インサートの使用により生成される切りくずに代表されるような、湾曲横断面形状を有する切りくずは、確かに幅方向の力には弱く、相対的に小さな力が加わっただけで折れる。しかし、この切りくずは、長手方向に延びる谷部および山部を有するので、長手方向の曲げには逆に強くなる傾向がある。なお、そのような傾向は、幅方向に湾曲した部分のある切りくずでは、幅方向に湾曲した部分が無い切りくずに比べて、一般に高まる。

切りくずの長手方向の曲げ強度が増大すると、延出した切りくずが実質的に変形せずにそのまま真直ぐに延びて、切削インサートのチップブレーカの壁面と勢い良く衝突する頻度が高まる。切りくずが勢い良くチップブレーカの壁面と衝突することが繰り返し生じると、チップブレーカの壁面の摩耗がそれだけ早く進行する。チップブレーカが摩耗する箇所は切りくずの延びる軌道上の部位である。したがって、そこが摩滅するとチップブレーカは切りくずに対して十分な力を加えられなくなったり、適切な方向に向かって力を加えられなくなったりするので、切りくずの折断等が円滑に行われず、例えば切りくずが詰まり易くなる。

本発明は上記の課題を鑑み、開発されたものである。すなわち、本発明は、長手方向に延びた切りくずがチップブレーカに与える衝撃力を緩和させ、チップブレーカの摩耗を抑制する構造を備える切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様の切削インサートは、対向する２つの端面と、２つの端面間に延在する側面と、２つの端面のうちの一方の端面と側面との交差稜線部に形成された切れ刃とを有する切削インサートに関する。この切削インサートは、切れ刃の一部を構成する凹状湾曲刃部分であって、２つの端面をつなぐ方向に湾曲した凹状湾曲刃部分と、凹状湾曲刃部分に延在するようにその一方の端面に形成された凹状湾曲面であって、凹状湾曲刃部分から離れる方向に順に配置された、該凹状湾曲刃部分に隣接するすくい面部、第１の立ち上がり壁面部、および、該第１の立ち上がり壁面部よりも２つの端面のうちの他方の端面から離れた位置に形成された第２の立ち上がり壁面部を含む、凹状湾曲面とを備える。

このような構成を有する切削インサートによれば、切削インサートの一方の端面に沿って延びる切りくずを、先ず切れ刃側に形成された第１の立ち上がり壁面部によって下方から持ち上げて、その切りくずの進路を変えることができる。その後、第１の立ち上がり壁面部よりも切れ刃から遠い位置に形成され且つ他方の端面から離れた位置に形成された第２の立ち上がり壁面部に切りくずが衝突することで、第２の立ち上がり壁面部が切りくずに力を加え、これにより切りくずの折断を促すことができる。このように、本発明の一態様に係る切削インサートによれば、切れ刃側に配置された第１の立ち上がり壁面部でまず切りくずの進路を逸らせて、切りくずが２つめの第２の立ち上がり壁面部へ直撃することを防ぐことができ、これにより２つめの第２の立ち上がり壁面部の摩耗が抑制される。

また、好ましくは、凹状湾曲面の第２の立ち上がり壁面部は、凹状湾曲刃部分側から離れる方向に向かって窪んだ湾曲面を形成するように、延在する。この構造と、上記の構成と、の組み合わせの作用により、切りくずの折断能力がさらに高まる。すなわち、第２の立ち上がり壁面部が窪んだ湾曲面つまり凹曲面であると、第２の立ち上がり壁面部が切りくずに対して折断力を加える向きが１方向ではなく多方向になる。よって、切りくずがより折断されやすくなる。

本発明の実施形態の上述のおよび／またはその他の態様および利点は、添付図面と併せた、以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。

図１は本発明の一実施形態に係る切削インサートの斜視図である。 図２は図１の切削インサートの平面図である。 図３は図１の切削インサートの正面図である。 図４は図１の切削インサートの右側面図である。 図５は図２の切削インサートのＶ−Ｖ線断面図である。 図６は図５の切削インサートの円ＶＩで囲まれた部分の部分拡大図である。 図７は図２の切削インサートのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 図８は図７の切削インサートの円ＶＩＩＩで囲まれた部分の部分拡大図である。 図９は本発明の一実施形態に係る切削工具である、刃先交換式ドリルの側面図である。 図１０は図９のドリルに図１の切削インサートを装着したときの側面配置図である。 図１１は図９のドリルに図１の切削インサートを装着したときの底面配置図である。 図１２は図１の切削インサートを備えた刃先交換式ドリルの拡大組立て図であって、図１の切削インサートが外周側の切削インサートとして使用されるときの図である。 図１３は図１の切削インサートを備えた刃先交換式ドリルの拡大組立て図であって、図１の切削インサートが中心側の切削インサートとして使用されるときの図である。 図１４Ａは、本発明の別の実施形態の切削インサートの基本形状を表す模式図である。 図１４Ｂは、本発明のさらに別の実施形態の切削インサートの基本形状を表す模式図である。 図１４Ｃは、本発明のさらに別の実施形態の切削インサートの基本形状を表す模式図である。 図１４Ｄは、本発明のさらに別の実施形態の切削インサートの基本形状を表す模式図である。 図１５Ａは、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。 図１５Ｂは、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。 図１６は、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。 図１７は、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。 図１８は、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。 図１９は、本発明のさらに別の実施形態に係る切削インサートの切れ刃の形状を表す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を適宜参照しながら説明する。ただし、以下の説明および図では、複数の実施形態を通じて、同じまたは同様の構成要素に同じ符号を用い、それらの重複説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。これらの図では、本発明の一実施形態に係る切削インサートおよび切削工具の構造および／または特徴の理解を容易にするべく、面の境界、湾曲形状などを表す線が積極的に表されている。

本発明の一実施形態に係る切削インサート１は図１〜図８に表されている。切削インサート１は、対向するつまり互いに対して反対側にある２つの端面２、３と、これら端面２、３間に延在する周側面４とを有する。２つの端面２、３間を貫通する貫通孔５が切削インサート１に形成されていて、貫通孔５には２つの端面２、３を通過するように延びる中心軸線Ａが定められる。貫通孔５は、両端面２、３のそれぞれの実質的な中央に位置づけられている。貫通孔５にねじ等の締結具が挿通されて、切削インサート１は後述するように工具本体のインサート取付座に固定されて、刃先交換式切削工具の刃部として機能することができる。なお、切削インサート１では、２つの端面２、３は全体として略平行に形成され、それぞれ中心軸線Ａに対して直交するように定められる平面に沿って延在する。

図２に示すように本実施形態の切削インサート１を平面視したとき（一方の端面１２に対向する側から切削インサート１を見たとき）、端面の外郭は平行四辺形の仮想線Ｊによって囲まれる。すなわち、切削インサート１は基本形状が平行四辺形の板状体であり、且つ中心軸線Ａに関して１８０°回転対称な形状になっている。なお本実施形態および本発明において「切削インサートの基本形状」とは、本実施形態および本発明の切削インサートを平面視したときの外郭形状を最小限の本数の直線で大まかに囲んだときに形成される単純な多角形形状をいう。別の表現を用いれば、その基本形状とは一方の端面を平面視したとき、この一方の端面の縁部の細かい曲線形状、特に切れ刃の細かい曲線形状を無視した、より直感的な単純な形状をいう。

以下の説明では、便宜的に、図２に描かれている一方の端面２を「上面」といい、上面２とは反対側の他方の端面３を「下面」という。しかし、これは、本発明を限定することを意図するものではない。また、以下の説明において「上方」とは例えば上面２を基準にして切削インサート１から軸線Ａの方向に離れる方向を指し、「下方」とは例えば下面３を基準にして切削インサート１から軸線Ａの方向に離れる方向を指す。なお、以下の説明において「高さ」とは、一方の端面若しくはその端面に平行な平面、特に好ましくは軸線Ａに直交するように定められる平面を基準にして、好ましくは軸線Ａの方向において、規定される長さである。

切削インサート１では、上面２と周側面４との交差稜線部に切れ刃６が形成されている。ここでは、この切削インサート１は、ポジティブ型のインサートである。つまり、図３および図４に示されるように、上面２と周側面４とは実質的に９０度未満の角度をなしている。したがって、切削インサート１は、正の逃げ角を形成するのに適する。下面３はインサート取付座への着座面として機能するように構成されていて、本実施形態では略平坦面として形成されている。しかし、着座面としての下面３は、平坦とされることに限定されず、インサート取付座の対応する面に対応した種々の形状を有するように形成されることができる。

ただし、切削インサート１がネガティブ型のインサートにされる場合は、２つの端面２、３のいずれも上面になり得、それらのいずれも下面になり得、両端面の各々の縁部に切れ刃が形成され得る。したがって、切削インサート１がこのようなネガティブ型の切削インサートとされる場合、以下説明される上面側の構成が、両端面に適用され得る。なお、この場合、２つの端面はそれぞれインサート取付座への着座面としても機能するように形成される。

さて、切削インサート１における、基本形状が平行四辺形である上面２と周側面４との交差稜線部には、切れ刃６として、２種類の切れ刃７、８が形成されている。切削インサート１では、２種類の切れ刃７、８は交互に連続するが、連続しなくてもよい。

上面２は基本形状を平行四辺形とするものであるので、周側面４は実質的に４つの側面群（以下、単に「側面」という）を有する。４つの側面は、２つの対向するつまり互いに対して反対側にある第１側面９と、２つの対向するつまり互いに対して反対側にある第２側面１０とである。第１側面９と第２側面１０とは交互に連続する。

第１側面９と上面２との交差稜線部には第１切れ刃７が形成される。第２側面１０と上面２との交差稜線部には第２切れ刃８が形成される。第１切れ刃７と第２切れ刃８とは異なる目的のために形成されている。したがって、図１および図２から明らかなように、第１切れ刃７と第２切れ刃８とはそれぞれ独特の湾曲形状を有するように形成され、それに対応するように上面２および周側面４つまり側面９、１０は形づくられている。切削インサート１では、第１および第２切れ刃７、８はそれぞれ先端部分７Ｌ、８Ｌを有するように形づくられている。

切削インサート１は、図９〜図１１に表すように、工具本体の先端部に相互の切れ刃の回転軌跡が交差するように外周側の切削インサート１´および中心側の切削インサート１´´が着脱自在に装着される刃先交換式切削工具において、それら使用目的の異なる切削インサート１´、１´´のいずれでも用いられることができるように形成されている。第１切れ刃７は、切削インサート１が外周側の切削インサート１´として用いられるとき外周刃として機能するように構成されている。これに対して、第２切れ刃８は、切削インサート１が中心側の切削インサート１´´として用いられるとき中心刃として機能するように構成されている。このように、切削インサート１は、１つの切削インサートで外周刃用の切削インサートとしての使用も、中心刃用の切削インサートとしての使用も可能に構成されている。なお、切削インサート１では、図２から理解できるように、切削インサート１の平面視において、第１切れ刃７および第１側面９は、第２切れ刃８および第２側面１０よりも短くみえるようにそれらと関係付けられている。ただし、本発明は、これらの長さ関係が逆である切削インサートを許容する。

切削インサート１は中心軸線Ａに関して１８０°回転対称な形状に形成されていて、割り出し可能な切削インサートである。１対の第１切れ刃７は互いに同じ構成を有するように形成され、１対の第２切れ刃８は互いに同じ構成を有するように形成されている。そして、それら同じ構成を有するように形成された切れ刃同士は、上面２および周側面４に関して同じまたは実質的に同じ構成を有する。そこで、以下では、１対の第１切れ刃の任意の一方の切れ刃および１対の第２切れ刃の任意の一方の切れ刃に関して切削インサート１が説明される。

第１切れ刃７に関して、上面２には、凹状湾曲面（以下、「第１凹曲面」という）１１が形成されている。具体的には、外周刃としての第１切れ刃側に３つの第１凹曲面１１が互いに対して間隔を空けて形成されている。ただし、中心刃としての第２切れ刃８側にも２つの凹状湾曲面（以下、「第２凹曲面」という）１２が互いに対して間隔をあけて形成されている。

図３および図４に示すように、各凹曲面１１、１２は、第１および第２切れ刃７、８をあたかも抉るように上面２の縁部にまで延在するように形成されている。これに対応して、第１および第２切れ刃７、８には２つの端面２、３をつなぐ方向においてつまり軸線Ａの方向において下面３側に向かって凹むように湾曲する凹状湾曲刃部分（以下、「凹湾曲刃」という）７ａ、８ａが形成されている。

また第１切れ刃７側に関しては、上面２には、図１から図３に示すように、第１凹曲面１１に隣接して凸状湾曲面つまり第１凸曲面（または第１隆起部）１３が形成されている。より詳しく述べると、第１凸曲面１３は第１凹曲面１１間に配置され、その端縁部と第１凹曲面１３の端縁部とが滑らかに且つ連続的に接続されるように形成されている。

第１凸曲面１３も第１凹曲面と同様に上面２の縁部にまでつまり切れ刃７にまで延在するように形成されている。この第１凸曲面１３が形成されることに対応して、第１切れ刃７には上方に盛り上がる、つまり２つの端面をつなぐ方向において凸形状に湾曲する凸状湾曲刃部分（以下、「凸湾曲刃」という）７ｂが形成されている。

切削インサート１では、互いに逆向きに湾曲する第１凹曲面１１と第１凸曲面１３とが滑らかに且つ連続的に接続されているため、第１切れ刃７における凹湾曲刃７ａと凸湾曲刃７ｂも滑らかに且つ連続的に接続される。したがって、図３に示すように、切削インサート１を第１側面９に対向する側から見ると、特に第１切れ刃７に関して切削インサート１を側面視すると、第１切れ刃７、特にその主要部はほぼ波形の形状を呈する。

また第２切れ刃８側に関しても、第１凸曲面１３に対応する凸状湾曲面つまり第２凸曲面（または第２隆起部）１４が設けられている。第２凸曲面１４は２つの第２凹曲面１２間に配置され、その端縁部と第２凹曲面１２の端縁部とが滑らかに且つ連続的に接続されるように形成されている。そして、第２凸曲面１４も第２凹曲面１２と同様に上面２の縁部にまで延在するように形成されている。第２切れ刃８側に関しても第２凸曲面１４が形成されることに対応して、凸湾曲刃７ｂと同様の凸状湾曲刃部分つまり凸湾曲刃８ｂが第２切れ刃８にも形成されている。よって、図４に示すように、切削インサート１を第２側面１０に対向する側から見ると、特に第２切れ刃８に関して切削インサート１を側面視すると、第２切れ刃８、特にその主要部はほぼ波形の形状を呈する。

切削インサート１の外周刃として機能するように構成された第１切れ刃７側に関して、それら第１凹曲面１１および第１凸曲面１３は、それぞれ、第１切れ刃７の凹湾曲刃７ａおよび凸湾曲刃７ｂに延在し、１つの連続した湾曲面１５を形成する。図５および図６は第１切れ刃７側の１つの第１凹曲面１１の最深部を通り且つ下面３に直角に延びるように定められる面での断面図である。また、図７および図８は第１切れ刃７側の１つの第１凸曲面１３の頂部を通り下面３に直角に延びるように定められる面での断面図である。なお、図５から図８は、それぞれ、図２の平面視において、切れ刃７に対して略直角に、かつ、軸線Ａに平行に延びるように定められる面での断面図である。

図５から８に示すように、湾曲面１５は、第１切れ刃７に隣接して形成されるすくい面（以下、「第１すくい面」という）１６と、第１すくい面１６に隣接して形成され、第１すくい面側から順に配置された第２すくい面（または窪み面）１７および第１の立ち上がり壁面１８を有する窪み部１５ｃと、第１の立ち上がり壁面１８の頂部に接続し、下面３側に向かって緩やかに傾斜する連絡面１９と、連絡面１９に接続する第２の立ち上がり壁面２０とを備える。

このような湾曲面１５は、第１凹曲面１１および第１凸曲面１３の各々を通じて形成されている。したがって、第１凹曲面１１は、第１切れ刃７から離れる方向に順に互いに隣接して配置された、第１切れ刃７に隣接して形成される第１すくい面部１１ａと、窪み面部としての第２すくい面部１１ｂと、第１の立ち上がり壁面部１１ｃと、連絡面部１１ｄと、第２の立ち上がり壁面部１１ｅとを備える（図６参照）。第１凸曲面１３は、第１切れ刃７から離れる方向に順に互いに隣接して配置された、第１切れ刃７に隣接して形成される第１すくい面部１３ａと、窪み面部としての第２すくい面部１３ｂと、第１の立ち上がり壁面部１３ｃと、連絡面部１３ｄと、第２の立ち上がり壁面部１３ｅとを備える（図８参照）。よって、湾曲面１５の第１すくい面１６には第１凹曲面１１の第１すくい面部１１ａと第１凸曲面１３の第１すくい面部１３ａとが含まれる。湾曲面１５の第２すくい面１７には、第１凹曲面１１の第２すくい面部１１ｂと第１凸曲面１３の第２すくい面部１３ｂとが含まれる。湾曲面１５の第１の立ち上がり壁面１８には、第１凹曲面１１の第１の立ち上がり壁面部１１ｃと、第１凸曲面１３の第１の立ち上がり壁面部１３ｃとが含まれる。湾曲面１５の連絡面１９には、第１凹曲面１１の連絡面部１１ｄと、第１凸曲面１３の連絡面部１３ｄとが含まれる。湾曲面１５の第２の立ち上がり壁面２０には、第１凹曲面１１の第２の立ち上がり壁面部１１ｅと、第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面部１３ｅとが含まれる。なお、第１すくい面１６および第２すくい面１７は、特に、第１すくい面は、切削インサート１が工具本体に取り付けられて切削工具の刃部として用いられるときに、第１切れ刃７に関してすくい面として機能することが意図される表面を意味する。

本実施形態の切削インサート１０において、第１すくい面１６および第２すくい面１７は、下面３側に向かってつまり下方に傾斜する、すなわち正のすくい角を有するすくい面を形成するように構成されている。図６からは、第１すくい面１６は下面３に略平行に形成されているように見られ得るが、図８からは、第１すくい面１６は下面３側に向かって傾斜することが理解できる。このように、第１すくい面１６は全体としてみたとき下面３側に向かって傾斜するように形成されている。また、窪み面である第２すくい面１７の軸線Ａに直交するように定められる平面に対する傾斜角は、第１すくい面１６の同傾斜角よりも大きく、第２すくい面におけるすくい角は第１すくい面におけるすくい角よりも大きくなるように、第１および第２すくい面は形成されている（図６および図８参照）。

湾曲面１５のうちの、第１すくい面１６に隣接する部分、特に第１の立ち上がり壁面１８および第２の立ち上がり壁面２０（図２のＣＢ部参照）はチップブレーカとして機能するように構成されている。

第１の立ち上がり壁面１８および第２立ち上がり壁面２０は、それぞれ、切れ刃７から離れるにしたがい、下面３から離れるように、つまり切れ刃７側に向く壁面が立ち上がるように、延在する。したがって、第１の立ち上がり壁面１８および第２立ち上がり壁面２０は、それぞれ、軸線Ａに直交するように定められる平面に対して、第１すくい面１６および第２すくい面１７とは逆の傾きを有する。第１の立ち上がり壁面１８は、切りくずの延出方向つまり流れ方向を変えるように定められた第１立ち上がり傾きを有する。これに対して、第２の立ち上がり壁面２０は、切りくずの切断または折れを促すように定められた第２立ち上がり傾きを有する。第１立ち上がり傾きと第２立ち上がり傾きとは同じであってもよいが、ここでは互いに異なる。切削インサート１では、軸線Ａに直交するように定められる平面Ｐを基準にして、第２の立ち上がり壁面の傾き角θ２は第１の立ち上がり壁面の傾き角θ１よりも大きい（図６および図８参照）。この角度関係は、好ましくは、図２の平面視において切れ刃７に対して略直角に、かつ、軸線Ａに平行に延びるように定められる面上において、定められるとよい。

第１の立ち上がり壁面１８の立ち上がり高さｈは、第１の立ち上がり壁面１８の軸線Ａ方向における下面３から最も離れた部分１８ａつまり頂部が第１すくい面１６の延長面Ｅと交差する箇所よりも高い位置（軸線Ａ方向において下面３からより離れた位置）にくるように設計されている（図６参照）。すなわち、第１の立ち上がり壁面１８の高さｈは第１の立ち上がり壁面１８の頂部１８ａが第１すくい面１６の延長面との交差箇所にならない程度に高く設計されている。これは、第１の立ち上がり壁面部１１ｃ、１３ｃのいずれにおいても成立する。つまり、図６および図８に示すように、第１凹曲面１１の第１すくい面部１１ａを延長するように定められる延長面Ｅ１が第１の立ち上がり壁面部１１ｃの縁部を除く部分と交差するように、第１凹曲面１１の第１および第２すくい面部１１ａ、ｂ、第１の立ち上がり壁面部１１ｃは形成され、第１凸曲面１３の第１すくい面部１３ａを延長するように定められる延長面Ｅ２が第１の立ち上がり壁面部１３ｃの縁部を除く部分と交差するように、第２凸曲面１３の第１および第２すくい面部１３ａ、ｂ、第１の立ち上がり壁面部１３ｃは形成されている。なお、図６を参照して、立ち上がり高さｈとは、窪み部１５ｃの最低部１５ｕ（第１の立ち上がり面の切れ刃側縁部に相当）から第１の立ち上がり壁面１８の頂部１８ａまでの垂直距離（軸線Ａ方向における距離）を指すと、定義可能である。ただし、立ち上がり高さｈは、好ましくは、図２の平面視において切れ刃７に対して略直角に、かつ、軸線Ａに平行に延びるように定められる面上において、定められるとよい。そして、立ち上がり高さｈは、湾曲面１５の異なる場所で異なってよい。

第２の立ち上がり壁面２０は、第２の立ち上がり壁面２０の軸線Ａ方向において下面３から最も離れた部分つまりその頂部２０ａが少なくとも第１の立ち上がり壁面１８の上記頂部１８ａおよび第１切れ刃７に比べて、軸線Ａの方向において下面３から離れた位置に位置するように、設計されている。この構成は、図５から図８の、切削インサート１の平面視において切れ刃７に対して略直角にかつ軸線Ａに平行に延びるように定められる面での断面図で、明瞭に示されている。

なお、第１凹曲面１１の断面形状は最深部における断面のみが上記のような形状であるわけではなく、第１凹曲面１１の任意の位置における断面であっても、その形状は図５および図６に示したような形状的特徴を有している。換言すると、第１凹曲面１１はどの位置で断面視しても、各箇所で多少の寸法的な差異はあれど、それぞれの位置で第１すくい面部、第２すくい面部、連絡面部、および第２の立ち上がり壁面部を備えている。これは、第１凸曲面１３においても同様である。

図１および図２、特に図１に示すように、第１凹曲面１１における第２の立ち上がり壁面部１１ｅは、対応する第１切れ刃７の凹湾曲刃７ａから離れる方向に向かって窪んだ湾曲面を形成するように、延在している。別の言い方で説明すると、図２に示すように、第１凹曲面１１に対応する第２の立ち上がり壁面部１１ｅを平面視すると、その第２の立ち上がり壁面部の切れ刃側の縁部とは異なる側の縁部の輪郭１１ｆは、切削インサート１の上面２の中央に向かって湾曲する凹曲線形状を有する。

第１凹曲面１１の第２の立ち上がり壁面部１１ｅについて、図２に示された線ｍ−ｍが通る第１凹曲面１１´に着目してより詳細なその形状を説明する。第１凹曲面１１´の第２の立ち上がり壁面部１１ｅは、該第１凹曲面１１´の最深部を通る線ｍ−ｍ上に位置する箇所が対応する凹湾曲刃７ａから最も遠い位置になり、線ｍ−ｍから離れるに従い対応する凹湾曲刃７ａに近づくようなＶ字形状に屈曲した凹曲面を形成する。言い換えると、図２の平面視おいて、第２の立ち上がり壁面部１１ｅは上面２の中央に向かうに従い先すぼまりになる形状となっている。

一方、第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面部１３ｅは、図１に示すように、対応する第１切れ刃７の凸湾曲刃７ｂに向かって湾曲する凸曲面を形成するように、延在している。別の言い方で説明すると、図２に示すように、第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面部１３ｅを平面視すると、その第２の立ち上がり壁面部の切れ刃側の縁部とは異なる側の縁部の輪郭１３ｆは、切削インサート１の外方に向かって湾曲する凸曲線形状を有する。

第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面１３ｅについて、図２の線ｎ−ｎが通る第１凸曲面１３´に着目してより詳細なその形状を説明する。第１凸曲面１３´の第２の立ち上がり壁面部１３ｅは、該第１凸曲面１３´の最も下面３側から遠い部分つまり頂部を通る線ｎ−ｎ上に位置する箇所が対応する凸湾曲刃７ｂから最も近い位置になり、線ｎ−ｎから離れるに従い対応する凸湾曲刃７ｂから遠くに離れるようなＶ字形状に屈曲した凸曲面を形成する。つまり、図２の平面視において、第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面部１３ｅは、第１凹曲面１１の第２の立ち上がり壁面部１１ｅと逆のＶ字形状を有する。

各第２の立ち上がり壁面部１１ｅ、１３ｅが上記のように設計されているため、第２の立ち上がり壁面部の輪郭線１１ｆ、１３ｆは平面視でジグザグな形状となっている。したがって、第２の立ち上がり壁面２０は、第１切れ刃７側に向けて、のこぎりの歯状に延在する壁面を構成する。

第２切れ刃８側に関しても、第１切れ刃７側と同様に、第２凹曲面１２および第２凸曲面１４は、それぞれ第２切れ刃８に延在し、１つの連続した湾曲面２２を形成する。しかし、第２切れ刃８側の第２凹曲面１２および第２凸曲面１４のそれぞれの湾曲の度合いは、第１切れ刃７側の第１凹曲面１１および第１凸曲面１３のそれぞれの湾曲の度合いよりも小さく、第２切れ刃８の湾曲の度合いは第１切れ刃７の湾曲の度合いよりも小さい。そして、図１および図２から特に理解できるように、第２凹曲面１２は部分的に第１凹曲面１１と同じような構成を有するが、特に（第２立ち上がり壁面部１１ｅに相当する）第２の立ち上がり壁面部を有するように形成されてはいない。第２凸曲面１４も部分的に第１凸曲面１３と同じような構成を有するが、特に（第２立ち上がり壁面部１３ｅに相当する）第２の立ち上がり壁面部を有するように形成されてはいない。これらは、第２切れ刃側の湾曲面２２がチップブレーカとして機能するように特に構成されておらず、第２切れ刃が中心刃として機能するように形成されているからである。

ただし、本発明は、第２切れ刃側の湾曲面２２が第１切れ刃側の湾曲面１５と同じように特徴付けられて形成されることを許容する。また、代わりに、第２切れ刃は湾曲形状に形成されず、略直線形状に形成されてもよく、この場合、第２切れ刃側の湾曲面２２は平坦な面とされてもよい。

図９は、本発明の一実施形態に係る刃先交換式切削工具としての刃先交換式のドリル３０の側面図である。ドリル３０は、上記切削インサート１が着脱自在に装着される工具本体３２を有する。図９のドリル３０では、上記切削インサート１が外周側の切削インサート１´として、また、上記切削インサート１が中心側の切削インサート１´´として、工具本体３２に着脱自在に装着されている。

工具本体３２の長手方向に延びるように中心軸線Ｏが定められ、ドリル３０は、一般に、該軸線Ｏ周りに回転させられて用いられる。図１０は、工具本体３２の側面側からみた切削インサート１の透視配置図である。図１０中、点線で示す外周側のインサートとしての切削インサート１´は、外周側のインサート１´と中心側のインサート１´´の軌跡の関係を示すためのものであり、実線で表す外周側の切削インサート１´が軸線Ｏに関して１８０°回転した位置で表されている。

図９、１０に示すように、２つの切削インサート１は、外周側のインサート１´および中心側のインサート１´´として、一本の工具本体３２に、同一回転方向Ｒに上面２を向けて装着される。すなわち、図１１のように外周側の切削インサート１´の上面２と中心側の切削インサート１´´の上面２は略１８０°反対方向に向いた状態となっている。そして、図１０、１１に示すように、外周側の第１切れ刃７と中心側の第２切れ刃８の回転軌跡が交差するように、２つの切削インサート１は工具本体３２に設置される。なお、図１１では、２つの切削インサート１が工具本体３２に装着されたドリル３０を用いて加工される加工穴Ｈが点線で表されている。

工具本体３２は、らせん状の溝３４を有し、切削インサート１を外周側の切削インサート１´として取り付けるための第１インサート取付座３６、および、切削インサート１を中心側の切削インサート１´´として取り付けるための第２インサート取付座３８とを備える。第１インサート取付座３６および第２インサート取付座３８は工具本体３２の回転軸線Ｏに対して非対称に形成されている。一方の第１インサート取付座３６はもう一方の第２インサート取付座３８よりも回転軸線Ｏから遠い位置に形成されている。図１２に示すように、第１インサート取付座３６に切削インサート１は第１切れ刃７を先端側に向けた状態で機械的取付手段であるねじ４０を用いて固定される。図１３に示すように、もう１つの第２インサート取付座３８には、切削インサート１は第２切れ刃８を先端側に向けた状態で機械的取付手段であるねじ４２を用いて固定される。図１０に示すように、工具本体３２に取り付けられた切削インサートでは、使用される切れ刃７、８の先端部分７Ｌ、８Ｌが工具本体３２の最も先端側に位置する。

第１インサート取付座３６は、切削インサート１の下面３が当接可能に構成されると共にねじ穴３６ａを有する底壁面３６ｂと、底壁面３６ｂから立ち上がるように延びて切削インサート１の側面と当接可能に構成された２つの側壁面３６ｃ、３６ｄとを有する。同様に、第２インサート取付座３８は、切削インサート１の下面３が当接可能に構成されると共にねじ穴３８ａを有する底壁面３８ｂと、底壁面３８ｂから立ち上がるように延びて切削インサート１の側面と当接可能に構成された３つの側壁面３８ｃ、３８ｄ、３８ｅとを有する。

以上説明した切削インサート１およびドリル３０における作用および効果に関して以下に説明する。

本実施形態の切削インサート１においては、外周刃としての第１切れ刃７に関して第１凹曲面１１および第１凸曲面１３が形成されているため、第１切れ刃７は波形形状を呈する曲線形状を有する。そのような切れ刃形状のため、第１切れ刃７による切削により生成される切りくずには、第１切れ刃７の形状が転写され、切りくずは波形形状となり得る。

切れ刃として切削インサート１の第１切れ刃７を用いた切削加工により生成された切りくずは、まずすくい面、特に第１すくい面１６に沿ってほぼ真直ぐに延び、第１の立ち上がり壁面１８に向けて進む。その後、好ましくは、切りくずは第１の立ち上がり壁面１８に衝突する。

第１の立ち上がり壁面１８に衝突した切りくずは、流れ方向を変えられ、一旦第１の立ち上がり壁面１８に沿って上方に延び、その後は第１の立ち上がり壁面１８および連絡面１９の形状にしたがって、好ましくは緩やかな曲線を描きながら切削インサート１の上面２の中心側に向かって進む（延びる）。そして切りくずは第２の立ち上がり壁面２０に衝突する。これにより、第２の立ち上がり壁面２０が第１切れ刃７側に向けて上記の如くのこぎりの歯状に湾曲して立ち上がっているので、第２の立ち上がり壁面２０から切りくずに切りくずの幅方向の力が加えられ、切りくずは折断される。第２の立ち上がり壁面２０に接触する際の切りくずは、弧を描きながら切削インサート１の上方に向かって延びている状態なので、切りくずの速度のうち第２の立ち上がり壁面２０に平行な成分が増し、その分、第２の立ち上がり壁面２０の法線方向の成分が減少している。このことにより、切りくずが第２の立ち上がり壁面に直撃する場合に比べて、第２の立ち上がり壁面２０が切りくずから受ける衝撃力が弱まり、第２の立ち上がり壁面２０の摩耗が抑制される。

なお、上記したように、切りくずは、第２の立ち上がり壁面２０に衝突する前に、第１の立ち上がり壁面に衝突し得る。第１の立ち上がり壁面は切りくずの流れ方向を変えるように設計されているので、第１の立ち上がり壁面１８も、従来のチップブレーカに比べて、切りくずから大きな衝撃を受け難い。

以上のことをまとめると、切りくずの流れ方向を変えることを主な目的とする第１の立ち上がり壁面１８が、第１切れ刃７と第２の立ち上がり壁面２０との間に配置されることで、第２の立ち上がり壁面に切りくずが衝突して折断する前に、第１の立ち上がり壁面１８が切りくずを下側から持ち上げ、その延出方向を上方へ逸らすことができる。切りくずの延出方向が上方へ逸れることにより、切りくずが第２の立ち上がり壁面２０に接触した際の衝撃が弱まり、第２の立ち上がり壁面２０の摩耗が抑制される。

さらに、第１凹曲面１１の第２の立ち上がり壁面部１１ｅと、第１凸曲面１３の第２の立ち上がり壁面１３ｅとが上記したように曲面となっているため、それぞれの第２の立ち上がり壁面１１ｅ、１３ｅは切りくずに対して多方向から折断力を加えることができる。したがって、切削インサート１によれば、切りくずの折断力が向上し、切断性能が高まる。

また、すくい面１６のすくい角が正で且つその延長面が第１立ち上がり壁面１８と交差するように切削インサート１が形成されているので、第１切れ刃７の使用により生じた切りくずは確実に第１立ち上がり壁面１８に衝突できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態のみに限定されるものではない。特に、第１切れ刃に少なくとも１つの凹湾曲刃が形成されるように、該切れ刃が縁部に形成された一方の端面に少なくとも１つの凹曲面が形成され、これにより凹湾曲刃に関してすくい面部（上記第１すくい面に相当）と、第１の立ち上がり壁面部と、第２の立ち上がり壁面部とが備えられ、且つ第２の立ち上がり壁面部が、対応する凹湾曲刃から離れる方向に向かって窪んだ曲面を形成するように延在している、ことで特徴付けられる切削インサートは、本発明の技術思想の範囲内にある。

例えば切削インサートの外郭形状の基本形状は平行四辺形だけではなく、他の形状にされてもよい。図１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄに本発明の別の実施形態に係る切削インサートの外郭形状の基本形状が示される。図１４Ａ〜Ｄに示されるように、切削インサートの外郭の基本形状は、三角形、長方形、正方形、変形六角形等が可能である。

チップブレーカの窪み部についても必須の構成要素ではない。上記第１すくい面に相当するすくい面に直接的に連続して第１立ち上がり壁面が形成されても良い。ただし、窪み部が形成されて第２すくい面が形成されるとよい。この場合、第１および第２すくい面を含むすくい面と切りくずとの接触面積が減少するので、すくい面摩耗の速さが低下する。

すくい面の角度については、上記実施形態では正のすくい角を持つすくい面であったが、負のすくい角を持つすくい面であってもよい。ただし、ポジすくい面は該すくい面により切りくずの延出方向を一旦下面側に向かって制御することができるので、切りくずを確実に第１の立ち上がり壁面に衝突させることができる。また、この場合、切りくずのカールの曲率も大きくなる。切りくずのカールの曲率が大きいほど、切りくずと第２の立ち上がり壁面との接触力が減少する傾向がある。

チップブレーカは、上記第1の立ち上がり壁面および上記第２の立ち上がり壁面を含んで構成され、上記実施形態では外周刃に相当する第１切れ刃にしか積極的に形成されていない。しかし、全ての切れ刃に関してチップブレーカが形成されることも可能である。また、切削インサートにおける全ての切れ刃は、外周刃として機能することができるように形成されてもよく、例えば上記第１切れ刃の如く形成されることができる。

さらに、図１５Ａから図１９にそれぞれ一部のみを概念的に示す実施形態に基づいて、上記実施形態の第１切れ刃と異なる形状の第１切れ刃の切れ刃形状例を説明する。図１５Ａは本発明の別の実施形態の切削インサートを側面視したときの第１切れ刃７の形状を示す模式図である。図１５Ａに示すように第１切れ刃７全体が１つの凹状湾曲刃部分７ａと直線状切れ刃部分７ｃとで構成されることも可能である。凹状湾曲刃部分７ａの形状は、図１５Ａに示すように曲線形状でなく、図１５Ｂに示すようにＶ字形状でもよい。

図１６はさらに別の実施形態の切削インサートを側面視したときの第１切れ刃７の形状を示す模式図である。図１６に示すように、１つの第１切れ刃７において、凹状湾曲刃部分７ａどうしが隣接して形成されても良い。

図１５および図１６に示す実施形態のように、１つの第１切れ刃に関して、凸湾曲刃が形成されずに、１つまたは複数の凹湾曲刃が形成されることができる。この場合、それら凹湾曲刃に対応した数の凹湾曲面が第１切れ刃が縁部に形成された一方の端面に形成される。そして、複数の凹湾曲刃が１つの第１切れ刃に関して形成されるとき、図１６の実施形態のように複数の凹状湾曲刃部分は連続してもよいが、互いに対して離れてもよい。このように１つの第１切れ刃に関して少なくとも１つの凹湾曲刃およびそれに対応した数の凹湾曲面のみが形成された切削インサートでも、上記実施形態において説明された作用および効果が同様に奏される。つまり、このような略波形の第１切れ刃を有する切削インサートを用いた切削でも、切りくずの進路は、第１の立ち上がり壁面を構成する少なくとも１つの第１の立ち上がり壁面部でまず逸らされ得る。そして、進路が変えられた切りくずは、第２の立ち上がり壁面を構成する少なくとも１つの第２の立ち上がり壁面部へ衝突することができる。したがって、第２の立ち上がり壁面部を含むチップブレーカの摩耗を抑制しつつ、切りくずの折断を促すことができる。

図１７はさらに別の実施形態の切削インサートを側面視したときの第１切れ刃の形状を示す模式図である。図１７に示す実施形態では、１つの第１切れ刃７に関して凹曲面および凹湾曲刃７ａが複数個形成され、各凹曲面の深さは異なる。なお、「凹曲面の深さ」とは、側面視したときにおける、軸線Ａの方向における、直線状切れ刃７ｃから凹曲面つまり凹湾曲刃７ａの最深部までの長さを指す。また、直線状切れ刃が存在しない場合における「凹曲面の深さ」とは、上面のうちの平坦な面（例えばボス面）から凹曲面の最深部までの長さを指す。

図１８はさらに別の実施形態の切削インサートの側面視したときの第１切れ刃の形状を示す模式図である。図１７に示した実施形態と同様に、図１８の実施形態の第１切れ刃では、凸曲面および凸湾曲刃７ｂが複数個形成され、各凸曲面の高さは異なる。なお、「凸曲面の高さ」とは、側面視したときにおける、軸線Ａの方向における、直線状切れ刃７ｃから隆起部つまり凸湾曲刃７ｂの頂部までの長さを指す。

このように、１つの切れ刃における、複数の凹曲面の深さは異なってもよい。また、１つの切れ刃における、複数の凸曲面の高さは異なってもよい。１つの切れ刃に関して凹湾曲刃と凸湾曲刃、つまり凹曲面と凸曲面とがそれぞれ複数個形成された場合も、各凹曲面の深さは全てが同じ大きさである必要が無く、各凸曲面の高さも全てが同じ大きさである必要が無い。

図１９はさらに別の実施形態の切削インサートを側面視したときの第１切れ刃の形状を示す拡大模式図である。図１９に示す実施形態では、１つの第１切れ刃７における凹曲面と凸曲面とは連続していない。このように、１つの第１切れ刃における凹曲面と凸曲面とは、つまり、凹湾曲刃７ａと凸湾曲刃７ｂとは連続していなくても構わない。

一般に、図１６から図１９に示したように、１つの切れ刃における凹湾曲刃や凸湾曲刃の数が増えるほど、つまり、凹曲面や凸曲面の数が増えるほど、切りくずは折断され易くなる。また凹湾曲刃と凸湾曲刃とは連続している方がそうではない場合に比べて切りくずは折断され易くなる。

以上のように本発明の技術思想の範囲内の切れ刃形状は様々である。その中でも、切りくずによる立ち上がり壁面の摩耗速度の低減量および切りくずの折断性に関して最も効果が高いのは、第一に説明した実施形態のように、複数個の凹曲面と凸曲面とが交互に滑らか且つ連続してつながり、側面視した際の切れ刃の形状が滑らかな波形形状になる形態である。

前述した実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明については、請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明には、請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

Claims (13)

1. 対向する２つの端面（２、３）と、該２つの端面間に延在する側面（９）と、該２つの端面のうちの一方の端面と前記側面との交差稜線部に形成された切れ刃（７）とを有する、刃先交換式ドリル用の切削インサート（１）であって、
   該切れ刃の一部を構成する凹状湾曲刃部分であって、前記２つの端面をつなぐ方向に湾曲した凹状湾曲刃部分（７ａ）と、
   該凹状湾曲刃部分に延在するように前記一方の端面に形成された凹状湾曲面（１１）であって、該凹状湾曲刃部分から離れる方向に順に配置された、該凹状湾曲刃部分に隣接するすくい面部（１１ａ）、第１の立ち上がり壁面部（１１ｃ）、および、該第１の立ち上がり壁面部よりも前記２つの端面のうちの他方の端面から離れた位置に形成された第２の立ち上がり壁面部（１１ｅ）を含む、凹状湾曲面（１１）と
   を備え、
   前記凹状湾曲面（１１）の前記第２の立ち上がり壁面部（１１ｅ）は、前記凹状湾曲刃部分側から離れる方向に向かって窪んだ湾曲面を形成するように、延在している、
   切削インサート（１）。
2. 前記切れ刃（７）は複数の前記凹状湾曲刃部分を有し、各凹状湾曲刃部分に関して前記凹状湾曲面が形成されている、請求項１に記載の切削インサート（１）。
3. 前記複数の凹状湾曲刃部分は互いに対して離れて配置されている、請求項２に記載の切削インサート（１）。
4. 前記凹状湾曲面（１１）において、前記すくい面部（１１ａ）と前記第１の立ち上がり壁面部（１１ｃ）とをつなぐ窪み面部（１１ｂ）がさらに形成され、前記すくい面部を延長するように定められる延長面が前記第１の立ち上がり壁面部と交差するように該すくい面部、該窪み面部および該第１の立ち上がり壁面部は形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の切削インサート（１）。
5. 前記切れ刃の一部を構成する凸状湾曲刃部分（７ｂ）であって、前記２つの端面をつなぐ前記方向に湾曲した凸状湾曲刃部分（７ｂ）と、
   該凸状湾曲刃部分に延在するように前記一方の端面に形成された凸状湾曲面（１３）であって、該凸状湾曲刃部分から離れる方向に順に配置された、該凸状湾曲刃部分に隣接するすくい面部（１３ａ）、第１の立ち上がり壁面部（１３ｃ）、および、該第１の立ち上がり壁面部よりも前記他方の端面から離れた位置に形成された第２の立ち上がり壁面部（１３ｅ）を含む、凸状湾曲面（１３）と
   をさらに備えた、請求項１から４のいずれかに記載の切削インサート（１）。
6. 前記凸状湾曲面（１３）の前記第２の立ち上がり壁面部（１３ｅ）は、前記凸状湾曲刃部分側に向かって湾曲する凸曲面を形成するように、延在している、請求項５に記載の切削インサート（１）。
7. 前記切れ刃は複数の前記凸状湾曲刃部分を有し、各凸状湾曲刃部分に関して前記凸状湾曲面が形成されている、請求項５または６に記載の切削インサート（１）。
8. 前記凸状湾曲面において、前記すくい面部と前記第１の立ち上がり壁面部とをつなぐ窪み面部（１３ｂ）が形成され、前記すくい面部を延長するように定められる延長面が前記第１の立ち上がり壁面部と交差するように該すくい面部、該窪み面部および該第１の立ち上がり壁面部は形成されている、請求項５から７のいずれかに記載の切削インサート（１）。
9. 前記凹状湾曲刃部分（７ａ）と前記凸状湾曲刃部分（７ｂ）とは連続してつながり、前記凹状湾曲面（１１）と前記凸状湾曲面（１３）とは連続してつながっている、請求項５から８のいずれかに記載の切削インサート（１）。
10. 前記凹状湾曲刃部分と前記凸状湾曲刃部分とは交互に連続且つ滑らかにつながっている、請求項９に記載の切削インサート（１）。
11. 前記切削インサートは、工具本体（３２）の先端部に相互の回転軌跡が交差するように外周側の切削インサートおよび中心側の切削インサートが着脱自在に装着される刃先交換式ドリル（３０）で、該外周側の切削インサートとして使用可能であり、
    前記切れ刃（７）は、前記外周側の切削インサートにおける切れ刃として形成されている、
    請求項１から１０のいずれかに記載の切削インサート（１）。
12. 前記切削インサートは、該切削インサートが前記中心側の切削インサートとして用いられるとき機能する第２切れ刃（８）をさらに備える、請求項１１に記載の切削インサート（１）。
13. 前記２つの端面のうちの前記一方の端面に関して、前記切れ刃（７）と、前記第２切れ刃（８）とは、交互に形成されている、請求項１２に記載の切削インサート（１）。

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