JP5919832B2 - 切削インサートおよび刃先交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、長板状のインサート本体の厚さ方向を向く面の周りに配置される側面がすくい面とされた、いわゆる縦刃式の切削インサート、およびこのような切削インサートを、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けた刃先交換式切削工具に関するものである。
本願は、２０１１年０１月１８日に日本に出願された特願２０１１−００７９９５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

縦刃式の切削インサートとして、例えば特許文献１や特許文献２には、略長方形の形状を有する２つの端面と、インサート本体の厚さ方向を向いて略平行四辺形の形状を有する２つの側面と、２つの小さな側面とにより形成されて概略四角形板状をなし、ただし上記略平行四辺形の側面に対向して上記厚さ方向に見たときには、これらがなす平行四辺形がその鋭角角部と鈍角角部とを互い違いに位置させるようにしていて、これにより上記端面がインサートの内側に凹む凹Ｖ字状とされたものが提案されている。

このような特許文献１、２に記載の切削インサートは、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に、上記２つの端面のうちの１つをすくい面として工具回転方向の前方側に向け、上記略平行四辺形の２つの側面のうちの１つを外周逃げ面として工具外周側に向け、また上記２つの小さな側面のうちの１つを先端逃げ面として工具先端側に向けて着座させられ、上記略平行四辺形の側面の中央に開口するように貫設された取付孔にクランプネジが挿通されて工具本体にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられる。

そして、こうして取り付けられた切削インサートは、上記すくい面とされた端面と外周逃げ面とされた略平行四辺形の側面との交差稜線部に形成された主切刃と、同様にすくい面とされた端面と先端逃げ面とされた小さな側面との交差稜線部に形成された副切刃とにより、被削材に切削加工を施してゆく。

特表２００６−５０８８１０号公報（図１、図４、図７） 特表２００５−５２８２３０号公報（図１、図４、図８、図１１、図１４）

これら特許文献１、２に記載の切削インサートは、上述のようにインサート取付座に取り付けられた状態で、上記外周逃げ面とされた側面の反対側の側面がインサート取付座の工具外周側を向く底面に当接させられる。またすくい面とされた端面の反対側の端面は、インサート取付座の工具回転方向の前方側を向く壁面に当接させられる。先端逃げ面とされた小さな側面の反対側の小さな側面は、インサート取付座の工具先端側を向く壁面に当接させられて、上記インサート取付座に拘束される。

このインサート取付座の工具先端側を向く壁面に当接させられる小さな側面は、反対側の先端逃げ面とされた小さな側面に逃げ角が与えられるのに伴い、工具回転方向の後方側に向かうに従い工具本体の後端側に向けて傾斜するように延びる。これに合わせてインサート取付座の工具先端側を向く壁面も同様に、工具回転方向の後方側に向かうに従い工具後端側に傾斜するため、主切刃に大きな切削負荷が作用して切削インサートが工具回転方向の後方側に強く押圧されると、この小さな側面はインサート取付座の工具先端側を向く壁面から離れてしまう。

従って、特許文献１、２に記載の切削インサートおよび刃先交換式切削工具では、こうして大きな切削負荷が作用したときに切削インサートにがたつきが生じたりして取り付けが不安定となることが避けられず、加工精度の劣化を招いたり、振動および騒音が発生して円滑な切削加工を行うことが困難となったりするおそれがあった。そして、このような問題は、切り込み深さを大きくするために上記主切刃の切刃長が長くされて、すなわち上記厚さ方向に見たときにインサート本体が長板状をなしている切削インサートにおいて特に顕著となる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、インサート本体が長板状をなしていても、主切刃に大きな切削負荷が作用したときの取付安定性を確保することができ、加工精度の劣化および振動、騒音の発生を防ぐことが可能な切削インサート、および上記切削インサートを着脱可能に取り付けた刃先交換式切削工具を提供することを目的としている。

本発明の切削インサートは、長板状に形成されるインサート本体を有し、
上記インサート本体は、
長辺と短辺とを有し、上記インサート本体の厚さ方向に対向する一対の主面（長方形面）と、
上記主面の長辺が延びる長さ方向に沿って形成され、上記主面の短辺が延びる幅方向に対向する一対の長側面と、
上記主面の幅方向に沿って形成され、上記主面の長さ方向に対向する一対の短側面とを有し、
上記インサート本体は、上記インサート本体の上記厚さ方向に延びてこれら一対の前記主面の中心同士を結ぶ第一の中心線と、前記主面の上記幅方向に延びて一対の前記長側面の中心同士を結ぶ第二の中心線と、前記主面の上記長さ方向に延びて一対の前記短側面の中心同士を結ぶ第三の中心線とのそれぞれに関して、１８０°回転対称形状に形成され、
上記主面と上記長側面との交差稜線部には主切刃がそれぞれ形成され、これら主切刃は、上記長側面にすくい面を有するとともに、上記主面に第一逃げ面を有し、
上記短側面と上記長側面との交差稜線部には副切刃がそれぞれ形成され、これら副切刃は上記長側面にすくい面を有するとともに、上記短側面に第二逃げ面を有して、上記主切刃に連なっており、
上記主切刃と、各々の上記主切刃に対して上記長側面の周回り方向のうち一方の方向側に隣接する上記副切刃とはコーナ刃に連続させられ、これら組をなす上記主切刃、コーナ刃、副切刃は上記第二の中心線方向において上記コーナ刃が最も突出し、上記主切刃はこのコーナ刃から上記第二の中心線方向に凹むように形成されて、上記長側面は上記コーナ刃とは反対の角部が上記第二の中心線方向において最も凹むように形成され、
上記副切刃の上記第二逃げ面が形成された上記短側面は、上記厚さ方向から見たときに、上記主面の短辺の中央部に向かうに従い互いに上記主面の内側に向かって延びる一対の当接面を備えて凹Ｖ字状に形成されている。

また、本発明の刃先交換式切削工具は、軸線回りに工具回転方向に回転される工具本体を有し、
上記工具本体の先端部の外周にはインサート取付座が形成され、
上記インサート取付座は、上記工具本体の外周側を向く取付座底面と、
上記工具回転方向の前方側を向く取付座第１壁面と、
上記工具本体の先端側を向いて上記工具回転方向の後方側に向かうに従い上記工具本体の先端側に向かって傾斜する取付座第２壁面とを備え、
上記インサート取付座には、上記切削インサートが着脱可能に取り付けられており、上記インサート本体の上記一対の主面のうちの一方を上記工具本体の内周側に向けて上記取付座底面に当接させられ、
上記一対の長側面のうちの一方の長側面を上記工具回転方向の後方側に向けて上記取付座第１壁面に当接させられ、
上記一対の短側面のうちの一方を上記工具本体の後端側に向けて、上記一方の短側面の上記一対の当接面のうち、上記一方の長側面とは反対側に位置する一方の当接面を上記取付座第２壁面に当接させられているとともに、上記一方の長側面側に位置する他方の当接面は、上記取付座第２壁面と取付座第１壁面との間に形成された逃げ部に収容される。

本発明の切削インサートでは、上述のように副切刃の第二逃げ面が形成されるインサート本体の一対の短側面が、主切刃の第一逃げ面が形成される上記主面に対向する上記厚さ方向に見たときにそれぞれ一対の当接面を備えて凹Ｖ字状をなすようにされている。従って切削加工時には、上記短側面は、この副切刃の第二逃げ面として工具先端側に向けられた短側面とは反対側の工具後端側に向けられる。また、前記短側面の一方の当接面は、インサート取付座の工具回転方向の前方側を向く取付座第１壁面に当接した一方の長側面側とは反対側に位置される。よって、短側面における工具回転方向の前方側に位置する当接面は、工具回転方向の後方側に向かうに従い工具本体の先端側に向かって傾斜するように配置することができる。

本発明の刃先交換式切削工具のように、インサート取付座に、この一方の当接面と同様に工具回転方向の後方側に向かうに従い上記工具本体の先端側に向かって傾斜する取付座第２壁面を形成する。この取付座第２壁面に上記一方の当接面を当接させるようにして切削インサートを取り付けることにより、この一方の当接面は、切削インサートが工具回転方向の後方側に押圧されると上記取付座第２壁面により強く押し付けられる。このため、工具回転方向の前方側に向けられてすくい面が形成された長側面と工具外周側に向けられて第一逃げ面（外周逃げ面）が形成された主面との交差稜線部の主切刃に大きな切削負荷が作用しても、切削インサートのインサート取付座への取付安定性が損なわれるのを防ぐことができる。

従って、上記の切削インサートによれば、例えば、上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり上記一対の短側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離と、上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり上記一対の長側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離との比が、１．２〜２．５の範囲内とされている。すなわち、上記主面の長さ方向に形成される上記主切刃の切刃長が上記主面の短辺の長さに比べて長く、従って主切刃から作用する切削負荷が大きくなりがちな場合でも、インサート取付座への取付安定性を十分に確保して、加工精度の向上や切削加工時の振動、騒音の防止を図ることが可能となる。

なお、上記厚さ方向から見たときに上記短側面がなす凹Ｖ字の挟角は、大きすぎると短側面が上記厚さ方向に見たときに平坦に近くなって、工具本体先端側に向けられて先端逃げ面とされる短側面に与えられる逃げ角によっては、上記一方の当接面を工具回転方向の後方側に向かうに従い工具本体先端側に向かって傾斜するように配置して同じ方向に傾斜した取付座第２壁面に当接させることが困難となるおそれが生じる。ただし、上記挟角が逆に小さすぎると、インサート本体の上記先端逃げ面とされる短側面とすくい面とされる長側面とがなす交差角、すなわち副切刃の刃物角が小さくなって欠損等を生じ易くなるので、上記短側面がなす凹Ｖ字の挟角は、１４０°〜１７５°の範囲内とされるのが望ましい。

一方、特許文献１、２に記載された切削インサートのように、インサート本体を工具本体に取り付けるためのクランプネジが挿通される取付孔が略平行四辺形の側面の中央に開口するように１つ貫設されているだけであると、特にインサート本体の厚さ方向から見たときに、上記厚さ方向に平行であり上記一対の短側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離と、上記厚さ方向から見たときに、上記厚さ方向に平行であり上記一対の長側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離との比が上述のように大きい切削インサートでは、上述のような過大な切削負荷が作用したときに、この取付孔の中心線回りにインサート本体が回転するようにしてがたつきを生じるおそれがある。また、このようなインサート本体を、超硬合金等の原料粉末から圧粉体をプレス成形して焼結することにより製造する場合には、圧粉体における取付孔と長側面との間の肉厚と、取付孔と短側面との間の肉厚との差が著しく大きくなるため、焼結後のインサート本体において変形や寸法精度の低下が生じるおそれもある。

本発明のインサート本体には、上記主面に開口して上記インサート本体を上記厚さ方向に貫通する一対のインサート取付孔が備えられ、上記一対のインサート取付孔が、上記主面の上記長さ方向に並んで形成されていることが望ましい。これにより、インサート本体をいずれか一方のインサート取付孔の中心線回りに回転させるような力が作用しても、他方のインサート取付孔に挿通されたクランプネジによってがたつきが生じるのを防ぐことができる。また、インサート本体を上述のような圧粉体を焼結して製造する場合でも、圧粉体におけるインサート取付孔と長側面および短側面との間のインサート本体の肉厚および、インサート取付孔同士の間の肉厚とに大きな差が生じるのを避けることができて、焼結後の変形や寸法精度低下を防ぐことができる。

さらに、インサート本体の上記主面は、上記一対の長側面側の縁部が、上記主面よりも内側の部分に対して上記厚さ方向に突出するように形成される。このことにより、上記縁部と長側面との交差稜線部に形成される上記主切刃に欠損等が生じても、これを上記縁部の厚さ方向に突出した部分までに抑えて、例えば、上記インサート取付孔や反対側の長側面にまで欠損や亀裂が達することによりインサート寿命が潰えてしまうのを防ぐことができる。なお、このように主面の縁部を突出させた場合、インサート取付座の上記取付座底面には、これらの縁部の内側部分の主面を当接させるようにすればよい。

以上説明したように、本発明の切削インサートおよび刃先交換式切削工具によれば、インサート本体の主切刃の切刃長が長くて大きな切削負荷が作用したような場合でも、切削インサートのインサート取付座への取付安定性を十分に確保することができ、インサート本体のがたつき等を抑えて高い加工精度を得ることができ、振動や騒音の発生を防いで円滑な切削加工を促すことが可能となる。

本発明の切削インサートの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す切削インサートを、その主面に対向してインサート本体の厚さ方向からみた側面図である。 図１に示す切削インサートを、その長側面に対向する方向から見た正面図である。 図１に示す切削インサートを、その短側面に対向する方向から見た平面図である。 図２におけるＡＡ断面図である。 図２におけるＢＢ断面図である。 本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態における工具本体を示す斜視図である。 図７に示す工具本体のインサート取付座を示す斜視図である。 図７に示す工具本体に図１〜図６に示した実施形態の切削インサートを取り付けた、本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態を示す斜視図である。 図９に示す刃先交換式切削工具を、その工具本体先端側から見た底面図である。 図１０における矢線Ｃ方向視の側面図である。 図１０における矢線Ｄ方向視の側面図である。

図１〜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る。図７および図８は、この実施形態の切削インサートが取り付けられる本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態における工具本体を示すものである。図９〜図１２は、この工具本体に図１〜図６に示した実施形態の切削インサートを取り付けた、本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態を示すものである。

本実施形態の切削インサートは、そのインサート本体１が超硬合金等の硬質材料により形成されている。また図２に示すように、切削インサートは、長板状であり、一対の主面２と、一対の長側面３と、一対の短側面４とを備えている。一対の主面２は、このようなインサート本体１のインサート取付孔８が貫通する方向すなわち厚さ方向（図３、図５における左右方向。図４、図６における上下方向。）を向く。一対の長側面３は、この主面２の長辺（図２において上下方向に延びる辺）に連なる。一対の短側面４は、同主面２の短辺（図２において左右方向に延びる辺）に連なる。

なお、インサート本体１は、上記インサート本体１の上記厚さ方向に延びてこれら一対の主面２の中心同士を結ぶ中心線Ｘと、主面２の幅方向に延びて一対の長側面３の中心同士を結ぶ中心線Ｙと、主面２の長さ方向に延びて一対の短側面４の中心同士を結ぶ中心線Ｚとのそれぞれに関して、１８０°回転対称形状に形成されている。なお、上記中心線Ｘは第一の中心線であり、上記中心線Ｙは第二の中心線であり、上記中心線Ｚは第三の中心線である。

そして、これら４つの側面のうち、長側面３と上記主面２との交差稜線部、すなわち長側面３の長辺には、この長側面３にすくい面を有し、主面２に第一逃げ面を有する主切刃５がそれぞれ形成され、長側面３と短側面４との交差稜線部すなわち長側面３の短辺には、長側面３にすくい面を有し、短側面４に第二逃げ面を有する副切刃６がそれぞれ形成されている。

このうち、主切刃５と、各々の主切刃５に対して長側面３に対向する方向から見たときに上記長側面３の周回り方向のうち一方の方向（本実施形態では図３において時計回り方向）側に隣接する副切刃６とは、この長側面３に対向する方向から見たときに略円弧状をなすコーナ刃７に接して連続させられている。従って、１つのインサート本体１には、それぞれ４組ずつの連続した主切刃５とコーナ刃７と副切刃６とが形成される。また、円弧状のコーナ刃７が形成される主面２と短側面４との交差稜線部は円筒面状に形成されている。

上記のように組をなす主切刃５と副切刃６は、同じく長側面３に対向する方向から見て、主切刃５が略全長に亙って略直線状に延びているのに対し、副切刃６はコーナ刃７に連なる短い部分が主切刃５に略直交する方向に延びる一方、これに連なってコーナ刃７から離間する方向に延びる部分は僅かに鈍角に曲折して主切刃５に対しては直角よりも僅かに鋭角に交差する方向に延びている。これにより、この長側面３は図３に示すように上記コーナ刃７が形成された角部が鋭角角部とされた概略平行四辺形状に形成される。

ただし、同じく長側面３に対向する方向から見たときに、副切刃６は、上記長側面３がなす上記平行四辺形の鈍角角部側では凹曲するように延びてこの鈍角端部に至るように形成されており、この鈍角角部側の副切刃６は、実質的に切削に使用されることはない。言い換えれば、本実施形態では、副切刃６のうち、長側面３に対向する方向から見たときにコーナ刃７に連なって主切刃５に対し略直交する方向に延びる上記短い部分と、この部分に連なって主切刃５に対し鋭角に交差する方向に延びる部分のコーナ刃７側の部分とが副切刃６として使用される。従って、短側面４のうち上記短い部分の副切刃６に連なる部分は、この副切刃６の第二逃げ面４Ａとなる。

また、上記のように組をなす主切刃５、コーナ刃７、および副切刃６は、そのすくい面とされる上記長側面３の上記中心線Ｙ方向（図２および図４において左右方向）においては、コーナ刃７が最も突出し、主切刃５および副切刃６は、このコーナ刃７の両端から凸曲線を描きつつ上記中心線Ｙ方向に凹むように形成されている。従って、長側面３は、上記コーナ刃７とは反対の上記鈍角角部が図２および図４に示すように上記中心線Ｙ方向において最も凹むように形成される。なお、副切刃６の上記鈍角角部の部分は、図４に示すように短側面４に対向する方向から見たときにも、上記凸曲線を描く部分から凹曲するように延びてこの鈍角端部に至るように形成されている。

また、１つのインサート本体１の一対の長側面３同士は、図３に示すようにいずれの長側面３に対向する方向から見たときにも、一方の長側面３のコーナ刃７が反対側の長側面３がなす上記平行四辺形の鈍角角部よりも上記中心線Ｚ方向に突出するように、また両長側面３の主切刃５同士が僅かな角度をもって交差して、反対側の長側面３の鈍角角部に連なる主切刃５が一方の長側面３のコーナ刃７に連なる主切刃５よりも僅かに突出するように、上記中心線Ｙ回りに互いに捩られたような位置に配置されている。

さらに、この長側面３の内側には、上記長側面３に対向する方向から見て図３に示すように長側面３と略相似であり、長側面３より小さな平行四辺形状をなす第１当接面３Ａが形成されている。この第１当接面３Ａは、中心線Ｙに垂直な平坦面状とされている。その中心線Ｙ方向の位置は、上記中心線Ｙ方向に最も突出したコーナ刃７と最も凹んだ上記鈍角角部との間にあって、これらコーナ刃７と鈍角角部との中間よりも中心線Ｙ方向に凹んだ位置とされている。

また、主切刃５、コーナ刃７、および副切刃６から長側面３の内側に向けて、この第１当接面３Ａにかけては、内側に向かうに従い中心線Ｙ方向に凹むように傾斜して凹むポジランド面３Ｂと、このポジランド面３Ｂの内側から凹曲面状をなして第１当接面３Ａに連なるブレーカ面３Ｃとが順に形成されている。少なくともこれらポジランド面３Ｂとブレーカ面３Ｃとにより、上記主切刃５、コーナ刃７、および副切刃６のすくい面が形成される。

なお、このうちブレーカ面３Ｃは、図６に示すように、ポジランド面３Ｂの内周縁が第１当接面３Ａよりも中心線Ｙ方向に突出している部分では、ポジランド面３Ｂと同様に内側に向かうに従い中心線Ｙ方向に凹むように凹曲させられる一方、ポジランド面３Ｂの内周縁が第１当接面３Ａよりも中心線Ｙ方向に凹んでいる部分では、内側に向かうに従い中心線Ｙ方向に凹むように凹曲させられている。

一方、上記一対の主面２は、それぞれその上記一対の長側面３側の縁部２Ａが、主面２の内側の部分に対して上記厚さ方向に一段突出するように形成されている。ここで、これらの縁部２Ａは、主切刃５から上記中心線Ｙ方向に略等しい幅で上記厚さ方向に突出するように形成されており、その主切刃５に連なる突面が上記主切刃５の第一逃げ面２Ｂとされて、この主切刃５から上記中心線Ｙ方向に離間するに従い漸次に凹むように逃げ角が与えられている。また、主面２のこれら縁部２Ａの間の部分は、上記厚さ方向に垂直、すなわち中心線Ｘに直交する平坦面であり、当接側面２Ｃとされる。従って、当接側面２Ｃは、長側面３の第１当接面３Ａに対しても直交する方向に形成される。

さらに、インサート本体１には、上記インサート本体１を上記厚さ方向に貫通するインサート取付孔８が形成されて、この主面２の上記当接側面２Ｃ部分に開口させられている。ここで、本実施形態では図１、図２、および図５に示すように、同形同大の一対のインサート取付孔８が、主面２の長辺が延びる長手方向、すなわち上記中心線Ｚ方向に並んで開口するように形成されている。

これらのインサート取付孔８は、後述するようにクランプネジによってインサート本体１を工具本体に取り付けるためのものである。図５および図６に示すように、インサート取付孔８は、開口部８Ａと、被当接部８Ｂと、貫通部８Ｃとを備えている。開口部８Ａは、一対の主面２の両当接側面２Ｃから上記厚さ方向の内側に向けて順に、厚さ方向内側に向かうに従い極小さな一定のテーパで縮径する。被当接部８Ｂは、この開口部８Ａよりも大きなテーパ、または当上記インサート取付孔８の中心線に沿った断面において凸曲線状をなすようにして厚さ方向内側に向かうに従い縮径する。貫通部８Ｃは、縮径したこの被当接部８Ｂから略一定内径で貫通する。このうち被当接部８Ｂに上記クランプネジの頭部が当接させられて押圧されることにより、インサート本体１が固定されるようになされている。

さらに、副切刃６の第二逃げ面４Ａが形成された上記短側面４は全体的に、図２に示すように上記厚さ方向から見たときに、この短側面４が形成される上記主面２の短辺の中央部に向かうに従い上記中心線Ｚ方向に上記主面２の内側に凹む凹Ｖ字状に形成されている。そして、こうして凹Ｖ字状に形成された短側面４の上記一対の長側面３に連なるＶ字面には、これら長側面３に形成された副切刃６に連なる一対の上記第二逃げ面４Ａと一対の第２当接面４Ｂとが、やはり上記主面２の短辺中央部側に向かうに従い互いに上記主面２の内側に向かって延びるようにそれぞれ形成され、このうち上記第２当接面が本実施形態における当接面とされている。

ここで、このように凹Ｖ字状をなす短側面４の各Ｖ字面において、副切刃６のうちコーナ刃７に連続する上記短い部分に連なる第二逃げ面４Ａは、この短い部分の幅のままで主面２の内側に延びる上記中心線Ｘに平行な平面状とされている。第２当接面４Ｂは、副切刃６と同様にコーナ刃７から離間する方向に向けてこの第二逃げ面４Ａに対して僅かに鈍角に交差して、長側面３がなす上記平行四辺形の鈍角角部側まで延びる平面状に形成されており、その面積は第二逃げ面４Ａよりも大きくされている。

従って、第２当接面４Ｂは、上記第２当接面４Ｂが連なる副切刃６と対をなす主切刃５が形成された主面２の上記当接側面２Ｃに対しては、上記中心線Ｙに直交する断面において直角よりも僅かに鋭角に交差する方向に形成される。また、第２当接面４Ｂは、この第２当接面４Ｂが連なる副切刃６のすくい面とされる長側面３の第１当接面３Ａに対しては、中心線Ｘに直交する断面において鋭角に交差する方向に形成される一方、これとは反対側の長側面３に形成された第１当接面３Ａに対しては、同じく中心線Ｘに直交する断面において鈍角に交差する方向に形成される。

なお、こうして上記厚さ方向から見たときに上記短側面４がなす凹Ｖ字の挟角θは１４０°〜１７５°の範囲内とされている。ただし、本実施形態では、この挟角θは、上記厚さ方向（中心線Ｘ方向）に見たときの１つの短側面４における両Ｖ字面の第二逃げ面４Ａ同士の交差角となる。また、この短側面４がなす凹Ｖ字の谷底部分において、両Ｖ字面の第二逃げ面４Ａと当接面４Ｂ同士は、凹曲面４Ｃによって滑らかに連ねられている。

従って、このように主面２の短辺に沿った短側面４が凹Ｖ字状をなすことにより、本実施形態のインサート本体１の主面２は、厳密には長方形の短辺が凹んだ偏六角形状を呈することになる。また、本実施形態では、同じく主面２の長辺に沿った主切刃５もコーナ刃７側が上記中心線Ｙ方向に突出していることから、より厳密には主面２は、この長辺も凹んだ偏八角形状を呈することになる。

ここで、このようにより厳密には偏八角形をなす主面２の長辺と短辺との比は、図２に示すように上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり一対の短側面４に接する互いに平行な一対の仮想平面Ｓ間の距離である長さＬと、上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり一対の長側面３に接する互いに平行な一対の仮想平面Ｓ’間の距離である長さＭとがなす比Ｌ／Ｍとして、本実施形態では１．２〜２．５の範囲内とされている。

このように構成された本実施形態の切削インサートは、図７に示すような刃先交換式切削工具（転削工具）の工具本体１１の、図８に示すようなインサート取付座１２に着座させられて、上記インサート取付孔８に挿通されたクランプネジ１３がねじ込まれることにより上記工具本体１１に着脱可能に取り付けられ、図９〜図１２に示すような本実施形態の刃先交換式切削工具を構成する。

ここで、本実施形態の工具本体１１は、軸線Ｏを中心として先端部（図１１および図１２において下側部分）が一段拡径した軸線Ｏ方向に縦長の外形略円盤状をなし、後端部が工作機械の主軸に取り付けられて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔの前方側に回転されつつ、上記軸線Ｏに垂直な方向に送り出されて、上記切削インサートにより被削材を切削する。そして、この工具本体１１の先端部外周には周方向に間隔をあけて複数のチップポケット１４が形成され、これらのチップポケット１４の工具回転方向Ｔの後方側の壁面に、上記インサート取付座１２がそれぞれ形成されている。

各インサート取付座１２には、図８に示すように、取付座底面１２Ａと、取付座第１壁面１２Ｂと、取付座第２壁面１２Ｃとが、いずれも平面状に形成されている。取付座底面１２Ａは、工具本体１１の外周側を向く。取付座第１壁面１２Ｂは、工具回転方向Ｔの前方側を向く。取付座第２壁面１２Ｃは、工具本体１１の先端側を向く。このうち取付座底面１２Ａには、クランプネジ１３がねじ込まれる一対のクランプネジ孔１２Ｄが軸線Ｏ方向に並ぶように形成されている。なお、これら取付座底面１２Ａ、取付座第１、第２壁面１２Ｂ、１２Ｃのそれぞれの間には、インサート本体１の主切刃５、副切刃６、コーナ刃７、および上記縁部２Ａとの干渉を避けるための凹曲面（凹円筒面）状の逃げ部１５が形成されている。

また、取付座底面１２Ａと取付座第１壁面１２Ｂとは互いに直交する方向に形成されている。これに対して、取付座第２壁面１２Ｃは、取付座底面１２Ａに対しては、取付座第１壁面１２Ｂに平行な平面に沿った断面において直角よりも僅かに鋭角に交差する方向に形成されている。その交差角は、インサート本体１において第２当接面４Ｂが連なる副切刃６と対をなす主切刃５が形成された主面２の当接側面２Ｃに対して上記当接側面２Ｃがなす鋭角の角度と等しくされている。

さらに、取付座第２壁面１２Ｃは、インサート取付座１２の工具回転方向Ｔの前方側に形成されて、工具回転方向Ｔの後方側に向かうに従い工具本体１１の先端側に向かって傾斜させられている。また、取付座第２壁面１２Ｃは、取付座底面１２Ａに平行な平面に沿った断面において、取付座第１壁面１２Ｂとは鈍角に交差する方向に形成されている。取付座第２壁面１２Ｃと取付座第１壁面１２Ｂとの交差角は、インサート本体１の第２当接面４が、上記第２当接面４Ｂが連なる副切刃６のすくい面とされる長側面３とは反対側の長側面３の第１当接面３Ａに対して中心線Ｘに直交する断面においてなす鈍角の角度と等しくされている。

このように形成されたインサート取付座１２に、上記実施形態の切削インサートは、インサート本体１の一対の主面２のうち一方の主面２を工具本体１１内周側に向けて、その当接側面２Ｃを上記取付座底面１２Ａに当接させ、一対の長側面３のうち一方の長側面３を工具回転方向Ｔの後方側に向けて、その第１当接面３Ａを上記取付座第１壁面１２Ｂに当接させ、さらに一対の短側面４のうち一方の短側面４を工具本体１１後端側に向けて、この一方の短側面４の一対の第２当接面４Ｂのうち、取付座第１壁面１２Ｂに第１当接面３Ａが当接させられた上記一方の長側面３とは反対側に位置する一方の第２当接面４Ｂを上記取付座第２壁面１２Ｃに当接させて、着座させられる。

そして、こうして着座させられた切削インサートは、一対の上記インサート取付孔８に挿通された一対のクランプネジ１３がそれぞれ上記一対のクランプネジ孔１２Ｄにねじ込まれることにより、これらのクランプネジ１３の頭部がインサート取付孔８の被当接部８Ｂに当接して、インサート本体１を工具本体１１内周側と工具回転方向Ｔの後方側かつ工具本体１１後端側とに押圧することにより、工具本体１１に固定されて着脱可能に取り付けられる。なお、上記一方の短側面４の一対の第２当接面４Ｂのうち、取付座第１壁面１２Ｂに第１当接面３Ａが当接させられた上記一方の長側面３側に位置する他方の第２当接面４Ｂと、これに連なる第二逃げ面４Ａとは、上記取付座第２壁面１２Ｃと取付座第１壁面１２Ｂとの間に形成された逃げ部１５内に収容される。

こうして取り付けられた切削インサートにおいては、工具回転方向Ｔの前方側に向けられてすくい面とされる他方の長側面３の工具本体１１外周側に位置した主切刃５が切削に使用され、この主切刃５には図１１に示すように正のアキシャルレーキ角が与えられる。また、この主切刃５とコーナ刃７を介して連なり組みをなして切削に使用される副切刃６は、そのコーナ刃７に連続して長側面３に対向する方向から見たときに上記主切刃５に直交する方向に延びる上記短い部分が、軸線Ｏに直交する平面上に位置させられる。

なお、これら切削に使用される主切刃５や副切刃６とは反対側の、取付座第１壁面１２Ｂに当接させられた上記一方の長側面３の主切刃５、副切刃６、コーナ刃７、あるいは鈍角角部は、切削に使用される主切刃５の第一逃げ面（外周逃げ面）２Ｂが形成されて工具本体１１の外周側に向けられる他方の主面２および、同じく切削に使用される副切刃６の第二逃げ面（先端逃げ面）４Ａが形成されて工具本体１１先端側に向けられる他方の短側面４に、適当な逃げ角が与えられることにより、被削材とは干渉しないようになされている。

このように、上記構成の切削インサートにおいては、工具本体１１のインサート取付座１２に取り付けられた状態において工具本体１１の後端側に向けられる一方の短側面４が、主面２に対向する方向から見て凹Ｖ字状をなして一対の第２当接面（当接面）４Ｂを備えている。上記短側面４が全体的に延びる方向は上述のように工具本体１１先端側に向けられる他方の短側面４に逃げ角を与えるために工具回転方向Ｔの後方側に向かうに従い工具本体１１の後端側に向かう方向であっても、上記一対の第２当接面４Ｂのうち、インサート取付座１２の取付座第１壁面１２Ｂに当接した一方の長側面３とは反対側の工具回転方向Ｔの前方側に位置する一方の第２当接面４Ｂは、図１１に示すように工具回転方向Ｔの後方側に向かうに従い工具本体１１の先端側に向かって傾斜するように配置することができる。

従って、こうして工具回転方向Ｔの後方側に向かうに従い工具本体１１の先端側に向かって傾斜する一方の第２当接面４Ｂに当接するように、工具本体１１のインサート取付座１２においてこの一方の短側面４に当接する取付座第２壁面１２Ｃも工具本体１１の先端側に向かって傾斜するように形成する。このことにより、切削時に主切刃５に大きな切削負荷が作用してインサート本体１が工具回転方向Ｔの後方側に押圧されても、この一方の第２当接面４Ｂが取付座第２壁面１２Ｃに押し付けられることになって、第１当接面３Ａの取付座第１壁面１２Ｂへの当接とともにインサート本体１を安定して保持することが可能となる。

このため、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式切削工具によれば、特に上記主切刃５の切刃長が長くて深切込み時に大きな切削負荷が作用する場合でも、切削インサートの取付安定性を十分に確保して切削加工時のインサート本体１のがたつきなどを防ぐことができる。これにより加工精度の向上を図り、振動や騒音の発生を防いで円滑な切削加工を行うことが可能となる。これは、例えば本実施形態のようにインサート本体１の厚さ方向から見たときに、上記厚さ方向に平行であり一対の短側面４に接する互いに平行な一対の仮想平面Ｓ間の距離である長さＬと、上記厚さ方向から見たときに、上記厚さ方向に平行であり一対の長側面３に接する互いに平行な一対の仮想平面Ｓ’間の距離である長さＭとの比Ｌ／Ｍが１．２〜２．５の範囲内と大きく、上記主面２の長辺上に形成される主切刃５に作用する切削負荷も大きい場合に、特に有効である。

一方、刃先交換式切削工具の工具本体１１側においても、このようにインサート取付座１２の取付座第２壁面１２Ｃを工具本体１１の先端側に向かって傾斜するように形成することにより、図８や図１１に示すようにこの取付座第２壁面１２Ｃと、チップポケット１４の工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面のうち取付座第２壁面１２Ｃに交差する部分１４Ａとの交差角αを、鈍角側に設定することができる。このため、これらの交差部分において欠け等が生じてインサート本体１の取付安定性が損なわれてしまうような事態が発生するのも防ぐことができ、一層円滑な切削加工を促すことが可能となる。

なお、本実施形態では、凹Ｖ字状をなす短側面４のＶ字面のうち、副切刃６の主切刃５に直交する方向に延びる部分に連なる第二逃げ面４Ａに対して上記第２当接面４Ｂの方が面積が大きくされており、これによってもインサート本体１の取付安定性の向上を図ることができる。

加えて、上記一方の第２当接面４Ｂは、インサート取付座１２の取付座底面１２Ａに当接する一方の当接側面２Ｃに対して、直角よりも僅かに鋭角に交差する方向に形成され、これに伴い取付座第１壁面１２Ｂも取付座底面１２Ａに対して鋭角に交差する方向に形成されているので、副切刃６に作用する切削負荷によってインサート本体１が工具本体１１後端側に押し付けられると、インサート本体１とインサート取付座１２との間に、いわゆるクサビ効果が作用する。このため、本実施形態によれば、副切刃６に過大な切削負荷が作用した場合でも、インサート本体１の取付安定性を確保することができる。

なお、本実施形態では上述のように凹Ｖ字状に形成された短側面４の挟角θが１４０°〜１７５°の範囲内とされているが、この挟角θが大きすぎると、短側面４が主面２に対向する方向から見て平坦に近くなり、インサート取付座１２の取付座第２壁面１２Ｃおよびこれに当接させられた一方の短側面４の上記一方の第２当接面４Ｂを、工具回転方向Ｔの後方側に向かうに従い工具本体１１の先端側に向かって傾斜させることができなくなる。あるいは、傾斜させることはできても工具本体１１の軸線Ｏに垂直な平面に対する傾斜角が緩やかとなり、上述の効果を確実に奏することができなくなるおそれが生じる。

その一方で、この挟角θが小さすぎると、工具本体１１の先端側に向けられて先端逃げ面とされるインサート本体１の他方の短側面４において工具回転方向Ｔの前方側に位置する第二逃げ面４Ａと、工具回転方向Ｔの前方側に向けられてすくい面とされる他方の長側面３との交差角、すなわち副切刃６の刃物角が小さくなり、切刃強度が損なわれて欠損等を生じ易くなる。このため、上記挟角θは、本実施形態のように１４０°〜１７５°の範囲内に設定されるのが望ましい。

また、本実施形態の切削インサートでは、そのインサート本体１に一対のインサート取付孔８が主面２の長辺が延びる方向（中心線Ｚ方向）に並ぶように形成されており、これらのインサート取付孔８にそれぞれ挿通された一対のクランプネジ１３がインサート取付座１２の一対のクランプネジ孔１２Ｄにねじ込まれることにより切削インサートが取り付けられる。よって、特許文献１、２に記載された切削インサートのように１つの取付孔に１本のクランプネジを挿通して取り付けるのに比べて、クランプ力自体が強いのは勿論、大きな切削負荷が作用したときでもインサート取付孔８回りにインサート本体１が回転するようにしてがたつきが生じるようなこともない。

しかも、長板状のインサート本体１に対して、このように一対のインサート取付孔８を形成することにより、これらインサート取付孔８とインサート本体１の長短側面３、４との間隔やインサート取付孔８同士の間の肉厚に大きな差が生じるのを避けることができる。このため、このようなインサート本体１を、超硬合金のように原料粉末からプレス成形された圧粉体を焼結することにより製造する場合において、この圧粉体における肉厚の差が大きくなるのも防ぐことができ、かかる圧粉体の肉厚の差によって焼結後のインサート本体１の寸法精度や形状精度が損なわれたりするのも防止することができる。

一方、本実施形態の切削インサートでは、インサート本体１の主面２の一対の長側面３側の縁部２Ａが、これよりも内側の上記当接側面２Ｃに対して上記厚さ方向に突出するように形成されており、これら主面２と長側面３との交差稜線部に形成される主切刃５の第一逃げ面２Ｂはこの縁部２Ａ上に形成される。このため、上述のような大きな切削負荷が主切刃５に作用して、万一この主切刃５に欠損が生じたりしても、このような欠損やこれに伴う亀裂等が、突出した上記縁部２Ａを超えて広がるのを防ぐことができ、インサート取付孔８や反対側の長側面３にまで亀裂等が達してインサートが潰えてしまい、インサートの寿命が短くなることを避けることができる。

本発明の切削インサートおよび刃先交換式切削工具によれば、インサート本体の主切刃の切刃長が長くて大きな切削負荷が作用したような場合でも、切削インサートのインサート取付座への取付安定性を十分に確保することができ、インサート本体のがたつき等を抑えて高い加工精度を得ることができ、振動や騒音の発生を防いで円滑な切削加工を促すことが可能となる。

１ インサート本体
２ 主面
２Ａ 主面２の縁部
２Ｂ 第一逃げ面（外周逃げ面）
２Ｃ 当接側面
３ 長側面
３Ａ 第１当接面
４ 短側面
４Ａ 第二逃げ面（先端逃げ面）
４Ｂ 第２当接面（当接面）
５ 主切刃
６ 副切刃
７ コーナ刃
８ インサート取付孔
１１ 工具本体
１２ インサート取付座
１２Ａ 取付座底面
１２Ｂ 取付座第１壁面
１２Ｃ 取付座第２壁面
１２Ｄ クランプネジ孔
１３ クランプネジ
Ｌ 一対の仮想平面Ｓ間の距離
Ｍ 一対の仮想平面Ｓ’間の距離
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｓ インサート本体１の厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり一対の短側面４に接する互いに平行な一対の仮想平面
Ｓ’ インサート本体１の厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり一対の長側面３に接する互いに平行な一対の仮想平面
Ｔ 工具回転方向
θ 凹Ｖ字状をなす短側面４の挟角

Claims (6)

1. 長板状を形成するインサート本体を有する切削インサートであって、
   上記インサート本体は、
   長辺と短辺とを有し、上記インサート本体の厚さ方向に対向する一対の主面と、
   上記主面の長辺が延びる長さ方向に沿って形成され、上記主面の短辺が延びる幅方向に対向する一対の長側面と、
   上記主面の幅方向に沿って形成され、上記主面の長さ方向に対向する一対の短側面とを有し、
   上記インサート本体は、上記インサート本体の上記厚さ方向に延びてこれら一対の前記主面の中心同士を結ぶ第一の中心線と、前記主面の上記幅方向に延びて一対の前記長側面の中心同士を結ぶ第二の中心線と、前記主面の上記長さ方向に延びて一対の前記短側面の中心同士を結ぶ第三の中心線とのそれぞれに関して、１８０°回転対称形状に形成され、
   上記主面と上記長側面との交差稜線部には主切刃がそれぞれ形成され、これら主切刃は、上記長側面にすくい面を有するとともに、上記主面に第一逃げ面を有し、
   上記短側面と上記長側面との交差稜線部には副切刃がそれぞれ形成され、これら副切刃は上記長側面にすくい面を有するとともに、上記短側面に第二逃げ面を有して、上記主切刃に連なっており、
   上記主切刃と、各々の上記主切刃に対して上記長側面の周回り方向のうち一方の方向側に隣接する上記副切刃とはコーナ刃に連続させられ、これら組をなす上記主切刃、コーナ刃、副切刃は上記第二の中心線方向において上記コーナ刃が最も突出し、上記主切刃はこのコーナ刃から上記第二の中心線方向に凹むように形成されて、上記長側面は上記コーナ刃とは反対の角部が上記第二の中心線方向において最も凹むように形成され、
   上記副切刃の上記第二逃げ面が形成された上記短側面は、上記厚さ方向から見たときに、上記主面の短辺の中央部に向かうに従い互いに上記主面の内側に向かって延びる一対の当接面を備えて凹Ｖ字状に形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 請求項１に記載の切削インサートであって、
   上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり上記一対の短側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離と、上記厚さ方向から見たときに上記厚さ方向に平行であり上記一対の長側面に接する互いに平行な一対の仮想平面間の距離との比が、１．２〜２．５の範囲内とされている切削インサート。
3. 請求項１または請求項２に記載の切削インサートであって、
   上記厚さ方向から見たときに上記短側面がなす凹Ｖ字の挟角が１４０°〜１７５°の範囲内とされている切削インサート。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の切削インサートであって、
   上記インサート本体には、上記主面に開口して上記インサート本体を上記厚さ方向に貫通する一対のインサート取付孔が備えられ、
   上記一対のインサート取付孔が、上記主面の上記長さ方向に並んで形成されている切削インサート。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の切削インサートであって、
   上記主面は、上記一対の長側面側の縁部が、上記主面よりも内側の部分に対して上記厚さ方向に突出するように形成されている切削インサート。
6. 軸線回りに工具回転方向に回転される工具本体を有し、
   上記工具本体の先端部の外周にはインサート取付座が形成され、
   上記インサート取付座は、上記工具本体の外周側を向く取付座底面と、
   上記工具回転方向の前方側を向く取付座第１壁面と、
   上記工具本体の先端側を向いて上記工具回転方向の後方側に向かうに従い上記工具本体の先端側に向かって傾斜する取付座第２壁面とを備え、
   上記インサート取付座には、請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の切削インサートが着脱可能に取り付けられており、上記インサート本体の上記一対の主面のうちの一方を上記工具本体の内周側に向けて上記取付座底面に当接させられ、
   上記一対の長側面のうちの一方の長側面を上記工具回転方向の後方側に向けて上記取付座第１壁面に当接させられ、
   上記一対の短側面のうちの一方を上記工具本体の後端側に向けて、上記一方の短側面の上記一対の当接面のうち、上記一方の長側面とは反対側に位置する一方の当接面を上記取付座第２壁面に当接させられているとともに、上記一方の長側面側に位置する他方の当接面は、上記取付座第２壁面と取付座第１壁面との間に形成された逃げ部に収容されることを特徴とする刃先交換式切削工具。

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