JP5963034B2 - 切削インサート、工具ボデー及び刃先交換式回転切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサートと、工具ボデーと、刃先交換式回転切削工具と、に関する。より詳細には、本発明は、平面視にて略円形の外郭形状を有する切削インサートと、その切削インサートを装着することが可能な工具ボデーと、その切削インサートが着脱自在に装着される刃先交換式回転切削工具と、に関する。

従来、平面視にて円形又は略円形の外郭形状を有する切削インサートを使用した刃先交換式のラジアスカッタが存在している。このような切削インサートは、上面又は下面と側面との交差稜線部に、円弧状に湾曲した切れ刃を有している。このタイプの切削インサートにおいては、切削インサートを軸線周りに回転させることによって、切削加工に使用した切れ刃を未使用の切れ刃へと順次割り出すことが可能である。

そのような切削インサートを使用したラジアスカッタの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の切削インサートは、平面視にて上面が完全な円形状ではなく、相対的に長さの長い円弧状湾曲部と、相対的に長さの短い直線部と、が交互に連続した形状を有している。円弧状湾曲部と直線部とは、切削インサートの中心軸線を中心として９０°回転対称となるように、それぞれ４つ形成されている。すなわち、円弧状湾曲部と直線部とはそれぞれ、中心軸線を中心として９０°間隔に設けられている。この切削インサートにおいては、円弧状湾曲部は主切れ刃として機能し、直線部は副切れ刃（さらい刃）として機能する。したがって、直線状の副切れ刃は、被削材の加工底面を切削する位置、すなわち、工具ボデーの中心軸に沿った方向において最も工具先端側に位置するように配置される。このように特許文献１の切削インサートは、主切れ刃と副切れ刃の組を４つ有しているので、切れ刃を４回割り出すことが可能である。

また、特許文献１の切削インサートは、側面視にて各副切れ刃の直下の側面部分に、平面から構成された拘束部を有している。この平坦な拘束部は、工具ボデーのインサート座に切削インサートが取り付けられるとき、そのインサート座の対応する側面部と接触する。このため、特許文献１の切削インサートは略円形の外郭形状を有しながらも、インサート座において回転しないように確実にインサート座に固定される。さらに、インサート座は２つの側面部を有する。一方の側面部は、工具ボデーの側面視にて、工具ボデーの中心軸線に平行な方向における最も工具基端側に位置付けられ、他方の側面部は、工具ボデーの中心軸線に直角な方向における最も中心軸線側に位置付けられている。したがって、切削インサートの拘束部とインサート座の側面部とを互いに対してしっかりと当接させることで、作用副切れ刃は工具ボデーの中心軸線に沿った方向において最も工具先端側に必ず位置する。そのため、切削インサートを回転させることによる切れ刃の割り出しを容易に行うことができる。

特開平１１−０９０７２３号公報

しかしながら、特許文献１のラジアスカッタにおいては、次のような問題があった。特許文献１の切削インサートは、前述したように主切れ刃が円弧状に湾曲している。そのため、主切れ刃にかかる切削抵抗（合力）は、通常、工具ボデーの中心軸線に直角な方向を向いていない。すなわち、インサート座に取り付けられた切削インサートをそれに対向する方向からみたとき、切削抵抗は、中心軸線に直角な方向と中心軸線の工具ボデーの基端側の方向との間の方向を向くことが一般的である。これに対し、インサート座の１つの側面部は工具ボデーの中心軸線に直角な方向に配置されている。そのため、切削抵抗の中でも最も大きいとされる、主切れ刃にかかる切削抵抗を正面から十分に受け止めることが難しかった。したがって、切削抵抗が過度に大きくなるとき切削インサートの固定力が不足し、切削インサートのがたつきやびびりが生じてしまう場合があった。

さらに、工具を斜め下方向に送るスラント加工では、刃先交換式回転切削工具に装着されている略円形の切削インサートにおいて、工具外周側に延びる主切れ刃およびそれにつながる先端側の副切れ刃に加えて、工具ボデーの中心軸線側に配置されている円弧状の切れ刃（すなわち、内刃）も切削に関与する。このとき内刃にかかる切削抵抗に関しても、前述した主切れ刃の場合と同様の事態が発生する。すなわち、内刃にかかる切削抵抗を十分に受け止めることが可能な位置に、インサート座の２つの側面部のいずれもが配置されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、工具ボデーでの切削インサートの固定性を十分に改善することが可能な略円形形状の切削インサート、工具ボデー及び刃先交換式回転切削工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
略円形の第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、該第１端面と該第２端面とを接続する周側面と、を有し、該第１端面と該周側面との交差稜線部に切れ刃が延在する、切削インサートにおいて、
前記第１端面は、複数の円弧状曲線部と、該円弧状曲線部と同数の直線部と、が交互に並んだ外郭形状を有しており、該円弧状曲線部と該直線部とはそれぞれ切れ刃として機能することができるように構成されていて、該第１端面と該第２端面とを貫通するように定められる中心軸線周りに、該第１端面はｎ回回転対称な形状を有し（ただし、ｎは、該第１端面の円弧状曲線部の数である）、
前記周側面には、複数の拘束部が設けられており、
各拘束部は、中心軸線を挟んで、対応する円弧状曲線部の反対側に位置し、
前記第１端面（２）は、奇数個の円弧状曲線部（６）を有するとき、
前記中心軸線に直交するように定められる平面での断面において、いずれか１つの前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）とそれと最も近接した位置にある１つの拘束部（８）との間において、前記拘束部（８）を切断した交差線（８ｃ）又はその延長線と、前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）又はその延長線と、は略平行の位置関係にある、切削インサートが提供される。

かかる本発明の一態様の切削インサートによれば、周側面の各拘束部は、中心軸線を挟んで、対応する円弧状曲線部の反対側に位置する。したがって、この切削インサートが取り付けられた刃先交換式切削工具において、円弧状曲線部が切れ刃として作用するとき、この作用切れ刃にかかる切削抵抗を、中心軸を挟んで作用切れ刃の反対側にある拘束部に当接する工具ボデーの壁面部で効果的に受け止めることができる。したがって、本発明の一態様によれば、切削インサートの固定性が向上し、切削性能や工具寿命が向上する。

好ましくは、前記第２端面は、複数の円弧状曲線部と、複数の直線部とが交互に並んだ外殻形状を有しており、切削インサートを２等分するように中心軸線に対して直交する仮想平面を中間平面Ｍと定義するとき、該第２端面は、該中間平面を基準にして前記第１端面と対称な形状を有する。複数の拘束部の各々は、中間平面に対して対称な第１面部と第２面部とを含むことができる。１つの拘束部において、第１面部は切削インサートの外部において第２面部との間に鈍角を形成するとよい。

本発明は、工具ボデーにも存する。本発明の別の態様によれば、少なくとも１つのインサート座を備え、該インサート座に切削インサートが着脱自在に装着される刃先交換式回転切削工具用の工具ボデーにおいて、インサート座は、工具回転方向を向いた底壁面と、該底壁面に一定の角度で交差する側壁面と、を有し、前記側壁面は、前記工具ボデーの先端側且つ外周面側を向く第１側壁面と、前記工具ボデーの先端側且つ工具中心軸側を向く第２側壁面と、から構成されていて、該第１側壁面および該第２側壁面は、それぞれ、上記切削インサートが該インサート座に装着されたとき、対応する拘束部に当接可能に構成されている、工具ボデーが提供される。

本発明は、刃先交換式回転切削工具にも存する。本発明のさらに別の態様によれば、工具中心軸線を有する工具ボデーと、該工具ボデーに形成された少なくとも１つのインサート座と、該インサート座に着脱自在に装着される切削インサートと、から少なくとも構成される刃先交換式回転切削工具において、前記インサート座は、工具回転方向を向いた底壁面と、該底壁面に一定の角度で交差する側壁面と、を有し、前記側壁面は、前記工具ボデーの先端側且つ外周面側を向く第１側壁面と、前記工具ボデーの先端側且つ工具中心軸線側を向く第２側壁面と、から構成されていて、上記切削インサートが該インサート座に装着されたとき、前記第１側壁面は対応する１つの拘束部に当接し、前記第２側壁面は該第１側壁面が当接する拘束部とは異なる別の拘束部に当接し、１つの直線部が該工具中心軸に直交する平面に実質的に沿って延在して作用切れ刃として作用する、刃先交換式回転切削工具が提供される。複数の拘束部の各々が中間平面に対して対称な第１面部と第２面部とを含み、該第１面部は切削インサートの外部において該第２面部との間に鈍角を形成するとき、その切削インサートが該インサート座に装着されたとき、第１側壁面は、拘束部の第１面部と第２面部とのいずれか一方にのみ当接し、第２側壁面は、拘束部の第１面部と第２面部とのいずれか一方にのみ当接するとよい。

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を示す。 図２は、図１の切削インサートの平面図を示す。 図３は、図１の切削インサートの側面図を示す。 図４は、図１の切削インサートを備えた本発明の一実施形態に係る刃先交換式回転切削工具の斜視図を示す。 図５は、本発明の一実施形態に係る工具ボデーであって、図４の刃先交換式回転切削工具の工具ボデーの斜視図を示す。 図６は、図５の工具ボデーの１つのインサート座付近の拡大図を示す。 図７Ａは、図４の切削工具を１つの切削インサートに対向する側からみた部分拡大図であり、図１の切削インサートの主切れ刃にかかる切削抵抗とインサート座の側壁面との関係を説明するための図である。 図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った断面図である。 図７Ｃは、図７ＡのＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った断面図である。 図８Ａは、図１の切削インサートにおける側面図であり、図３とは異なる側からみた図である。 図８Ｂは、図１の切削インサートにおける図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った断面図である。 図９は、本発明の別の実施形態に係る切削インサートの斜視図を示す。 図１０は、図９の切削インサートの平面図を示す。 図１１Ａは、図９の切削インサートにおける側面図を示す。 図１１Ｂは、図９の切削インサートにおける、図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿った断面図である。 図１２は、図９の切削インサートが取り付けられた刃先交換式回転切削工具における該切削インサートに対向する側からみた部分拡大図であり、図９の切削インサートの切れ刃にかかる切削抵抗とインサート座の側壁面との関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の切削インサート１は、図１から図３に示されている。切削インサート１は、平面視（第１端面２に対向する側から切削インサート１をみた図２）にて略円形をなす第１端面２と、第１端面２と同様の形状を有し且つ第１端面２と対向するように配置された第２端面３と、第１端面２と第２端面３とを接続する周側面４と、から基本的に構成されている。また、第１端面２及び第２端面３の略中央には、第１端面２と第２端面３とを貫通する取付穴５が設けられている。また、周側面４は、第１端面２及び第２端面３に対して略直角に交差している（つまり取付穴５の中心軸線ＩＡに略平行に延在している）。したがって、本実施形態の切削インサート１は、いわゆるネガタイプであるが、本発明はこれに限定されることはない。

第１端面２は、平面視にて、一定の曲率を有する円弧状曲線部６と直線部７とが、それぞれ交互に配列された略円形の外郭形状を有している。具体的には、第１端面２の外郭形状は互いに対して連続する４つの円弧状曲線部６と４つの直線部７とから構成されている。円弧状曲線部６は直線部７と比較して相対的に長さが長い。４つの円弧状曲線部６は、切削インサートの中心軸線ＩＡをそれらの間に挟んで配置され、該中心軸ＩＡ周りに９０°回転対称となるように配置されている。直線部７も、円弧状曲線部６と同様に、切削インサート１の中心軸線ＩＡをそれらの間に挟んでその周りに９０°回転対称となるように配置されている。したがって、各々の円弧状曲線部６は中心軸線ＩＡを中心として９０°間隔に配置されており、各々の直線部７も中心軸線ＩＡを中心として９０°間隔に配置されている。円弧状曲線部６及び直線部７の長さについては、図示されているものに限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することが可能である。また、円弧状曲線部６及び直線部７のそれぞれの数も、上述したものに限定されることはなく、適宜設定することが可能である。なお、中心軸線ＩＡは、取付穴５の中心軸線に一致する。

第２端面３は、第１端面２と同様の外郭形状を有している。すなわち、第２端面３は、第１端面２と同様の形状、長さ及び数の円弧状曲線部６及び直線部７を有している。切削インサート１を２等分するように中心軸線ＩＡに対して直交する仮想平面を中間平面Ｍと定義するとき、第１端面２と第２端面３とは中間平面Ｍを基準として対称となるように構成されている。したがって、切削インサート１の平面視（図２）における第１端面２の円弧状曲線部６及び直線部７の位置は、切削インサート２の図示しない底面視（第２端面３に対向する側から切削インサート１をみた図）における第２端面３の円弧状曲線部６及び直線部７の位置と一致している。なお、中間平面Ｍは、第１端面２と第２端面３との間の中央の地点を通る。

このように、切削インサート１は、第１端面２及び第２端面３の各々において４つの円弧状曲線部６と４つの直線部７とを有し、中心軸線ＩＡ周りに９０°回転対称（４回回転対称）に構成されている。

円弧状曲線部６は切削インサートの平面視及び底面視の各々にて上で述べたように一定の曲率を有する。また、直線部７は、切削インサートの平面視及び底面視の各々にて直線状に延在する。そして、本実施形態の切削インサート１では、各端面２、３における円弧状曲線部６及び直線部７の各々は、中心軸線ＩＡに直交する仮想平面Ｐ１、Ｐ２に沿って、延在する（図３参照）。しかし、本発明は、円弧状曲線部６及び直線部７のいずれか一方または両方が中心軸線ＩＡ方向において湾曲するまたは中心軸線ＩＡに直交する仮想平面に対して傾斜する切削インサートを排除しない。

第１端面２と周側面４との交差稜線部及び第２端面３と周側面４との交差稜線部のそれぞれには、切れ刃が形成されている。したがって、本実施形態の切削インサート１は、第１端面２と第２端面３の両方に切れ刃を有する両面使いタイプである。詳細には、円弧状曲線部６に相当する交差稜線部は主切れ刃として機能することができ、直線部７に相当する交差稜線部は副切れ刃（さらい刃）として機能することができる。ここでは、主切れ刃は被削材加工面の側面側の切削を担当する切れ刃であり、副切れ刃は被削材加工面の底面側の切削を担当する切れ刃である。このように、円弧状曲線部６は主切れ刃として機能するように構成され、直線部７は副切れ刃として機能するように構成されているので、円弧状曲線部６が主切れ刃として機能する（作用する）ときには主切れ刃に符号「６」を用い、直線部７が副切れ刃として機能するときには副切れ刃に符号「７」を用いる。第１端面２側に形成されている切れ刃が切削に関与するとき、第１端面２はすくい面として機能し、第２端面３は着座面として機能する。一方、第２端面３側に形成されている切れ刃が切削に関与するとき、第２端面３はすくい面として機能し、第１端面２は着座面として機能する。ここにおいて、着座面とは、後述する工具ボデー１１のインサート座１２の底壁面１２１と当接する部分のことを意味する。

本実施形態の切削インサート１においては、後述する工具ボデーのインサート座に取り付けられたとき、互いに対して隣り合う１つの主切れ刃６と１つの副切れ刃７とが組となって１つの作用切れ刃を構成し、切削に関与することができる。前述したように、切削インサート１の各端面は４つの円弧状曲線部６と４つの直線部７とを有しているので、各端面に関して切れ刃の組（切れ刃セクション）を４回使用することが可能である。端面が完全な円形状の切削インサートでは、主切れ刃及び副切れ刃と言った区別はなく、円弧状の切れ刃の一部が被削材の加工面の底面側を切削するのに対し、本実施形態の切削インサート１では、直線状の副切れ刃７が被削材の加工面の底面側を切削する。そのため、切削インサート１によれば、被削材の加工底面の面粗さが、完全な円形状の切削インサートと比較して良好である。したがって、本実施形態のような、副切れ刃７付きの切削インサート１は、必ず直線状の作用副切れ刃７が被削材の加工面の底面側を切削するように工具ボデー１１に配置されることが求められる。

周側面４には、第１端面２と第２端面３との中間の領域において、切削インサート１の内方（中心軸線ＩＡ側）に向かって凹状に陥没した拘束部８が形成されている。拘束部８は、切削インサート１の側面視（図３）に明瞭に表されている。拘束部８とは、工具ボデー１１のインサート座１２の側壁面１２２と当接するように構成されている周側面４の部分である。本実施形態において、拘束部８は、２つの面部（第１面部及び第２面部）を含む。第１面部としての第１平面８ａは、第１端面２側から第２端面３側に向かって切削インサート１の内方へと傾斜する。第２面部としての第２平面８ｂは、第２端面３側から第１端面２側に向かって切削インサート１の内方へと傾斜する。第１平面８ａは第２平面８ｂと接続している。第１平面８ａ及び第２平面８ｂは、前述した中間平面Ｍを基準として対称となるように形成されている。第１平面８ａは、中間平面Ｍの第１端面２側の領域に位置し、切削インサート１の外側において中間平面Ｍとの間に鋭角をなすように延在する（図３において角度α＜９０°）。第２平面８ｂは、中間平面Ｍの第２端面３側の領域に位置し、切削インサート１の外側において中間平面Ｍとの間に鋭角をなすように延在する（図３において角度β＜９０°）。これら第１および第２平面８ａ、８ｂの中間平面Ｍに対する傾斜角度は同じである（α＝β）。そして、第１平面８ａは、切削インサート１の外部において、第２平面８ｂとの間に鈍角を形成する（９０°＜α＋β＜１８０°）。しかし、第１および第２平面８ａ、８ｂの中間平面Ｍに対する傾斜角度は異なってもよい（α≠β）。また、第１平面８ａは第２平面８ｂに、さらなる面部分を介して接続されてもよい。

この拘束部８は、複数ある。複数の拘束部８は、切削インサート１の側面視にて、中心軸線ＩＡ方向に並ぶ第１端面２の円弧状曲線部６と第２端面３の円弧状曲線部６との間の周側面４の側面部分４ａにそれぞれ設けられている。したがって、本実施形態の切削インサート１に設けられている拘束部８の数は４つであるが、当然ながらこれは円弧状曲線部６の数と同様に適宜変更可能である。また、拘束部８は、中心軸線ＩＡ周りの周方向において、等間隔（ここでは９０°間隔）で配置されているが、これはそれらが不等間隔で配置されることを排除するものではない。また、拘束部８の形状は上述したものに限定されることはなく、拘束部８としての目的を達成することが可能な他の形状であっても構わない。例えば、拘束部８の第１平面８ａ及び第２平面８ｂは、第１端面２及び第２端面３に略直角な平面（つまり中心軸線ＩＡに平行な平面）とすることも可能である。この場合、第１平面８ａ及び第２平面８ｂは１つの平面を構成し、拘束部８は中間平面Ｍに対して対称なたった１つの平面を有する。

上で述べたように、切削インサート１は、中心軸線ＩＡ周りに９０°回転対称（４回回転対称）に構成されている。したがって、ある１つの拘束部８に着目したとき、この拘束部８は、中心軸線ＩＡを挟んで、対応する各端面における１つの円弧状曲線部６の反対側に位置する。ここで、より具体的に、この位置関係について図１及び図３に基づいて説明する。図１で右奥側の第１端面２の円弧状曲線部６ｚに着目する。図１では、中心軸線ＩＡに直交すると共に、円弧状曲線部６ｚを縁部に有する側面部分４ｚを通過する軸線ＩＡ２が定義されて示されている。この軸線ＩＡ２が通過する図３の手前側の拘束部８ｚが、中心軸線ＩＡを挟んで、対応する円弧状曲線部６ｚの反対側に位置する拘束部である。図３において右側に位置する拘束部８を拘束部８ｚとすると、図３の左側に位置する側面部分４ａが側面部分４ｚになる。そして、側面部分４ｚの第１端面２側の縁部の円弧状曲線部６が、拘束部８ｚの中心軸線ＩＡを挟んで反対側の円弧状曲線部６ｚである。もちろん、側面部分４ｚの第２端面３側の縁部の円弧状曲線部６も、拘束部８ｚの中心軸線ＩＡを挟んで反対側の円弧状曲線部である。

本実施形態の切削インサート１においては、第１端面２は、円弧状曲線部６及び直線部７の各々から切削インサート１の中心軸線ＩＡに向かって、中間平面Ｍに近づくように傾斜するすくい面部と、このすくい面部につながるボス面とを有する。同様に、第２端面３は、円弧状曲線部６及び直線部７の各々から切削インサート１の中心軸線ＩＡに向かって、中間平面Ｍに近づくように傾斜するすくい面部と、このすくい面部につながるボス面とを有する。より具体的に、第１端面２に関して説明すると、中心軸ＩＡに直交すると共に円弧状曲線部６および直線部７が実質的に延在する上記仮想平面Ｐ１に対して、これらの円弧状曲線部６および直線部７が切れ刃となるときのすくい面に相当する部分（すくい面部）は、第２端面３側に位置する。そして、すくい面部は、該仮想平面Ｐ１に対するすくい面部の傾斜角度が中心軸線ＩＡ側に至るほど小さくなるように傾斜し、最終的にインサート座の底壁面に当接可能なボス面につながる。ボス面は、貫通孔の周囲に形成され、中心軸ＩＡに略直角な平坦な面として形成されている。第２端面３に関しても同様である。第１端面２又は第２端面３の形状は、これに限定されることはなく、必要に応じて適宜変更することが可能である。例えば、ボス面は、平坦な面であることに限定されず、湾曲面として形成されてもよい。また、円弧状曲線部６および直線部７の各々には、必要に応じてランドやホーニングを形成してもよい。

切削インサート１は、特に、切れ刃周囲は、超硬合金、サーメット、セラミック、又はダイヤモンドあるいは立方晶窒化硼素を含有する超高圧焼結体といった硬質材料、あるいはこれらの硬質材料の表面にコーティングを施した材料から作製されることができる。

次に、前述の切削インサート１を装着した刃先交換式回転切削工具１０について図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の刃先交換式回転切削工具１０は、図４に示されているように、正面フライスである。切削工具１０は、工具ボデー１１を備え、そこに複数の切削インサート１が装着されている。切削工具１０は、先端側から基端側に延びる工具ボデー１１の工具中心軸線ＴＡ周りに回転されて、被削材に対して進められることができる。切削インサート１は、工具ボデー１１の先端側に装着されており、工具ボデー１１の基端側は工作機械と接続する部位である。工具ボデー１１には、図５に示されているように、外周面の工具先端側に開口するように設けられた複数のインサート座１２と、その各々と対応する切りくずポケット１３と、が形成されている。インサート座１２は切削インサート１を固定する部位である。切りくずポケット１３は切削加工において発生した切りくずを排出するための空間のことである。

全てのインサート座１２は、図６に示されているように、工具中心軸線ＴＡ周りの工具回転方向前方を向いた底壁面１２１と、底壁面１２１に対して一定の角度をなすように形成された側壁面１２２と、から構成されている。切削インサート１をインサート座１２に装着したとき、底壁面１２１は切削インサート１の第１端面２又は第２端面３のボス面と当接し、側壁面１２２は切削インサート１の周側面４の拘束部８と当接する。底壁面１２１の中央部には切削インサート１を固定ねじＳによって取り付けるときに該固定ねじＳが螺合するねじ穴１４が設けられている。側壁面１２２は、底壁面１２１に対向する方向から見た図６において、工具中心軸線ＴＡ側に位置している第１側壁面１２２ａと、第１側壁面１２２ａに対して工具外周側に位置している第２側壁面１２２ｂと、からなる。第１側壁面１２２ａは工具外周方向及び工具先端方向を向いており、第２側壁面１２２ｂは工具中心軸線ＴＡ方向及び工具先端方向を向いている。また、本実施形態においては、第１側壁面１２２ａと第２側壁面１２２ｂとは、底壁面１２１に対向する方向から見たときに、各々の延長線同士が約９０°の角度で交わるように配置されているが、これに限定されることはない。

切削インサート１をインサート座１２に装着したとき、インサート座１２の第１側壁面１２２ａ及び第２側壁面１２２ｂと、切削インサート１の周側面４に設けられた隣り合う２つの拘束部８と、がそれぞれ互いに対して当接する。本実施形態の刃先交換式回転切削工具１０においては、切削インサート１の第１端面２に形成された１組の切れ刃６，７が切削に関与するように切削インサート１がインサート座１２に装着されている場合、インサート座１２の第１側壁面１２２ａは１つの拘束部８の第２端面３側の第２平面８ｂとのみ当接し、インサート座１２の第２側面１２２ｂは第１側壁面１２２ａに当接する拘束部８とは異なる拘束部８の第１端面２側の第１平面８ａとのみ当接している。したがって、第１側壁面１２２ａの第２平面８ｂに当接する当接部は底壁面１２１に対して鋭角（図７Ｃの角度γ）をなすように延在し、第２側壁面１２２ｂの第１平面８ｂに当接する当接部は底壁面１２１に対して鈍角（図７Ｂの角度δ）をなすように延在する。しかしながら、インサート座１２の第１側壁面２及び第２側壁面３と拘束部８の第２平面８ｂ及び第１平面８ａとの当接関係はこれに限定されることはなく、必要に応じて様々な組み合わせを採用してもよい。例えば、第１側壁面１２２ａは第１平面８ａにのみ当接してもよく、第２側壁面１２２ｂは第２平面８ｂにのみ当接してもよい。

固定ねじＳを外して切削インサート１を回転させることによって、インサート座１２の側壁面１２２と当接する拘束面８を変えることができる。インサート座１２２と当接する拘束面８が変わることによって、切削に関与する切れ刃つまり円弧状曲線部６及び直線部７も変わる。これによって、切削に関与する切れ刃を順に割り出すことが可能になる。

以下、本実施形態の切削インサート１及びそれを装着した刃先交換式回転切削１０の作用及び効果について説明する。

本実施形態の切削インサート１の第１端面２及び第２端面３の各々は、前述したように、４つの円弧状曲線部６と４つの直線部７とが交互に並んだ略円形の外郭形状を有している。加えて、周側面４の拘束部８は第１端面２の円弧状曲線部６と第２端面３の円弧状曲線部６との間の側面部分４ａのそれぞれに設けられている。そして、各端面に関して、中心軸線ＩＡを挟んで１つの拘束部８の反対側に、１つの円弧状曲線部６が位置する。ここで、工具外周面方向及び工具先端方向を向いている第１側壁面１２２ａと、工具中心軸線ＴＡ方向及び工具先端方向を向いている第２側壁面１２２ｂとを備えるインサート座１２を有する工具ボデー１１に、第１端面２側の１つの円弧状曲線部６および１つの直線部７を少なくとも作用切れ刃とするように切削インサート１を装着したとき、第１側壁面１２２ａ及び第２側壁面１２２ｂは切削インサート１の対応する拘束部８とそれぞれ当接し、結果として上面２の１つの直線部７が被削材の加工底面を切削する副切れ刃となるように配置される（作用副切れ刃７´は工具中心軸線ＴＡに直交する平面ＲＰに実質的に平行に延在する）。そして、このように切削インサート１がインサート座１２に取り付けられることで、作用主切れ刃６´は、切削インサート１の中心軸線ＩＡを挟んで、第１側壁面１２２ａによって当接される拘束部８の反対側に位置する。また、この場合、後述する内刃９は、切削インサート１の中心軸線ＩＡを挟んで、第２側壁面１２２ｂによって当接される拘束部８の反対側に位置する。そのため、（インサート座１２に取り付けられた切削インサート１の中心軸線ＩＡに沿って第１端面２に対向する側から該切削インサートをみた）図７Ａに示されているように、切削インサート１の切削に関与している円弧状の作用主切れ刃６´にかかる切削抵抗Ｆ１は、第１側壁面１２２ａ対してほぼ直角に向く。そのため、切れ刃にかかる全ての切削抵抗のうちで最も大きな、作用主切れ刃６´にかかる切削抵抗を、第１側壁面１２２ａが確実に受け止めることが可能となる。また、直線状の作用副切れ刃７´にかかる切削抵抗Ｆ２は、図７において、工具中心軸線ＴＡに沿った工具基端側に作用する。この切削抵抗Ｆ２に対しては、第１側壁面１２２ａと第２側壁面１２２ｂとが切削抵抗Ｆ２を均等に２分割する形で確実に受け止めることができる。さらに、スラント加工においては、作用副切れ刃７に隣接する（主切れ刃６としての円弧状曲線部６とは異なる）円弧状曲線部６が内刃９として機能し、図７において内刃９にかかる切削抵抗Ｆ３は第２側壁面１２２ｂに向く。したがって、この切削抵抗Ｆ３も第２側壁面１２２ｂによって確実に受け止めることが可能となる。このように、本実施形態の刃先交換式回転切削工具１０においては、どのような加工形態であっても、切削抵抗を確実に受け止めることが可能であるので、切削抵抗に起因する切削インサート１の動揺を大幅に抑制し、結果として、切削性能の向上や工具寿命の向上といった効果を得ることができる。

上記効果を達成することが可能な切削インサートの構成を一般化して表現すると、次の２つのパターンに分けられる。１つ目のパターンは、前述した実施形態の切削インサート１のように、各端面に、主切れ刃となる円弧状曲線部６と、副切れ刃となる直線部７と、がそれぞれ偶数個設けられている場合である。まず、図８Ａに示されている中間平面Ｍと平行な平面Ｎ（図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線相当）によって、切削インサート１の拘束部８上を切断した図８Ｂの断面を考える。このとき、いずれか１つの直線部７をその断面(図８Ｂ)に投影した仮想線７ａとそれと最も近接した位置にあるいずれか１つの拘束部８との間において、拘束部８を切断したときに生じる交差線８ｃ又はその延長線と、直線部７を投影した仮想線７ａ又はその延長線と、は交差する位置関係にあることが求められる。ここで、「直線部７を投影した仮想線７ａ」とは、直線部７の形状を、平面Ｎで切り取った断面上に仮想的に記載したものである。図８Ｂにおいては、交差線８ｃの延長線と仮想線７ａの延長線との交差点Ａが示されている。この構成によって、副切れ刃７を被削材の加工底面の切削に関与するように切削インサート１を配置したとき、切削に関与する作用主切れ刃６´及び内刃９のそれぞれに対向する方向に対応する拘束部８が位置するようになる。したがって、上述した効果を達成することが可能となる。

平面Ｎで切断した断面において、交差線８ｃは直線形状に限られない。なぜなら、本実施形態の切削インサート１においては、拘束部８が２つの平面８ａ、８ｂにより実質的に構成されているために交差線８ｃは直線形状になるのであるが、拘束部８が湾曲面より構成されている場合は交差線８ｃが曲線形状になることがあるからである。その場合、交差線８ｃは、曲線形状を近似する直線形状を考えればよい。すなわち、曲線状の交差線８ｃを近似する直線又はその延長線が、直線部７を投影した仮想線７ａ又はその延長線と交差する位置関係にあればよい。

２つ目のパターンは、図９及び１０に示されている別の実施形態の切削インサート２１のように、各端面に、主切れ刃となる円弧状曲線部６と、副切れ刃となる直線部７と、がそれぞれ奇数個設けられている場合である。切削インサート２１は、第１端面２及び第２端面３の各々において３つの円弧状曲線部６と３つの直線部７とを有し、中心軸線ＩＡ周りに１２０°回転対称（３回回転対称）に構成されている。ただし、切削インサート２１でも、各端面に関して、１つの拘束部８は、中心軸線ＩＡを挟んで、対応する円弧状曲線部６の反対側に位置する。具体的には、後の説明から明らかなように、中心軸線ＩＡ方向に並ぶ第１端面２の直線部７と第２端面３の直線部８との間に位置するように、拘束部８は設けられている。

この実施形態の切削インサート２１においては、前述した切削インサート１の場合と同様に、中間面Ｍに平行な平面Ｎ２（図１１ＡのＸＩＢ−ＸＩＢ線相当）での、図１１Ｂの断面を考える。図１１Ａ、１１Ｂに示されているように、いずれか１つの直線部７を投影した仮想線７ａとそれと最も近接した位置にある１つの拘束部８との間において、拘束部８を切断したときに生じる交差線８ｃ又はその延長線と、直線部７を投影した仮想線７ａ又はその延長線と、は略平行の位置関係にある。この構成によって、（図６の工具ボデー１１のインサート座１２とは、２つの側壁面１２２ａ、１２２ｂの交差角度が異なるが）図１２に示されているように、作用副切れ刃７´を被削材の加工底面の切削に関与するように切削インサート２１を配置したとき（作用副切れ刃７´を工具中心軸線ＴＡに直交する平面ＲＰに実質的に平行に配置したとき）、切削に関与する作用主切れ刃６´及び作用内刃９にかかる切削抵抗Ｆ４、Ｆ５に対向する方向に拘束部８が位置するようになる。したがって、上述した効果を確実に達成することが可能となる。

平面Ｎ２で切断した断面において、交差線８ｃは直線形状に限られない。なぜなら、本実施形態の切削インサート２１においては、拘束部８が２つの平面８ａ、８ｂより実質的に構成されているために交差線８ｃは直線形状になるのであるが、拘束部８が湾曲面より構成されている場合は交差線８ｃが曲線形状になることがあるからである。その場合、交差線８ｃは曲線形状を近似する直線形状を考えればよい。すなわち、曲線状の交差線８ｃを近似する直線又はその延長線が、直線部７を投影した仮想線７ａ又はその延長線と略平行の位置関係にあればよい。

当然ながら、いずれの場合にしても、工具ボデー１１のインサート座１２は、工具ボデー１１の先端側且つ外周面側を向く第１側壁面１２２ａと、工具ボデー１１の先端側且つ工具中心軸ＴＡ側を向く第２側壁面１２２ｂとを有して構成されている。したがって、上記２つのパターンの内のいずれのパターンの切削インサート１、２１が装着されたときにも、上述した効果を確実に達成することが可能である。

上記の刃先交換式回転切削工具１０及び工具ボデー１１は、正面フライスであったが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、本発明は、エンドミルやその他の形状をした回転切削工具に適用することが可能である。また、本発明は、副切れ刃（さらい刃）を有する略円形の切削インサートを用いる限り、旋盤用の切削工具にも適用することが可能である。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定されない。本発明は種々の変更が可能であり、本願の請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、置換、変更が可能である。

Claims (10)

1. 略円形の第１端面（２）と、該第１端面（２）に対向する第２端面（３）と、該第１端面（２）と該第２端面（３）とを接続する周側面（４）と、を有し、該第１端面（２）と該周側面（４）との交差稜線部に切れ刃が延在する、切削インサート（１、２１）において、
   前記第１端面（２）は、複数の円弧状曲線部（６）と、該円弧状曲線部（６）と同数の直線部（７）と、が交互に並んだ外郭形状を有しており、該円弧状曲線部（６）と該直線部（７）とはそれぞれ切れ刃として機能することができるように構成されていて、該第１端面と該第２端面とを貫通するように定められる中心軸線（ＩＡ）周りに、該第１端面（２）はｎ回回転対称な形状を有し（ただし、ｎは、該第１端面の円弧状曲線部の数である）、
   前記周側面（４）には、複数の拘束部（８）が設けられており、
   各拘束部は、中心軸線（ＩＡ）を挟んで、対応する円弧状曲線部（６）の反対側に位置し、
   前記第１端面（２）は、奇数個の円弧状曲線部（６）を有するとき、
   前記中心軸線に直交するように定められる平面での断面において、いずれか１つの前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）とそれと最も近接した位置にある１つの拘束部（８）との間において、前記拘束部（８）を切断した交差線（８ｃ）又はその延長線と、前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）又はその延長線と、は略平行の位置関係にある、
   切削インサート。
2. 前記第２端面（２）は、複数の円弧状曲線部（６）と、複数の直線部（７）とが交互に並んだ外殻形状を有しており、
   切削インサート（１）を２等分するように前記中心軸線（ＩＡ）に対して直交する仮想平面を中間平面Ｍと定義するとき、該第２端面は、該中間平面（Ｍ）を基準にして前記第１端面と対称な形状を有する、請求項１に記載の切削インサート（１，２１）。
3. 前記複数の拘束部（８）の各々は、前記中間平面（Ｍ）に対して対称な第１面部（８ａ）と第２面部（８ｂ）とを含み、該第１面部（８ａ）は前記切削インサートの外部において該第２面部（８ｂ）との間に鈍角を形成する、
   請求項２に記載の切削インサート（１、２１）。
4. 少なくとも１つのインサート座（１２）を備え、該インサート座に切削インサートが着脱自在に装着される刃先交換式回転切削工具用の工具ボデー（１１）において、
   前記インサート座（１２）は、工具回転方向を向いた底壁面（１２１）と、該底壁面（１２１）に一定の角度で交差する側壁面（１２２）と、を有し、
   前記側壁面（１２２）は、前記工具ボデー（１１）の先端側且つ外周面側を向く第１側壁面（１２２ａ）と、前記工具ボデー（１１）の先端側且つ工具中心軸線（ＴＡ）側を向く第２側壁面（１２２ｂ）と、から構成されていて、
   該第１側壁面および該第２側壁面は、それぞれ、請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサートが該インサート座に装着されたとき、対応する拘束部（８）に当接可能に構成されている、
   工具ボデー（１１）。
5. 工具中心軸線（ＴＡ）を有する工具ボデーと、該工具ボデーに形成された少なくとも１つのインサート座と、該インサート座に着脱自在に装着される切削インサートと、から少なくとも構成される刃先交換式回転切削工具（１０）において、
   前記インサート座は、工具回転方向を向いた底壁面（１２１）と、該底壁面（１２１）に一定の角度で交差する側壁面（１２２）と、を有し、前記側壁面（１２２）は、前記工具ボデー（１１）の先端側且つ外周面側を向く第１側壁面（１２２ａ）と、前記工具ボデー（１１）の先端側且つ工具中心軸線（ＴＡ）側を向く第２側壁面（１２２ｂ）と、から構成されていて、
   前記切削インサートは、略円形の第１端面（２）と、該第１端面（２）に対向する第２端面（３）と、該第１端面（２）と該第２端面（３）とを接続する周側面（４）と、を有し、該第１端面（２）と該周側面（４）との交差稜線部に切れ刃が延在し、前記第１端面（２）は、複数の円弧状曲線部（６）と、該円弧状曲線部（６）と同数の直線部（７）と、が交互に並んだ外郭形状を有しており、該円弧状曲線部（６）と該直線部（７）とはそれぞれ切れ刃として機能することができるように構成されていて、該第１端面と該第２端面とを貫通するように定められる中心軸線（ＩＡ）周りに、該第１端面（２）はｎ回回転対称な形状を有し（ただし、ｎは、該第１端面の円弧状曲線部の数である）、前記周側面（４）には、複数の拘束部（８）が設けられており、各拘束部は、中心軸線（ＩＡ）を挟んで、対応する円弧状曲線部（６）の反対側に位置し、
   該切削インサートが前記インサート座に装着されたとき、前記第１側壁面は対応する１つの拘束部（８）に当接し、前記第２側壁面は該第１側壁面が当接する拘束部とは異なる別の拘束部（８）に当接し、１つの直線部（７）が該工具中心軸（ＴＡ）に直交する平面に実質的に沿って延在して作用切れ刃として作用する、刃先交換式回転切削工具（１０）。
6. 前記第１端面（２）は、偶数個の円弧状曲線部（６）を有するとき、
   前記中心軸線に直交するように定められる平面での断面において、いずれか１つの前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）とそれと最も近接した位置にあるいずれか１つの拘束部（８）との間にて、前記拘束部（８）を切断した交差線（８ｃ）又はその延長線と、前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）又はその延長線と、は交差する位置関係にある、
   請求項５に記載の刃先交換式回転切削工具（１０）。
7. 前記第１端面（２）は、奇数個の円弧状曲線部（６）を有するとき、
   前記中心軸線に直交するように定められる平面での断面において、いずれか１つの前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）とそれと最も近接した位置にある１つの拘束部（８）との間において、前記拘束部（８）を切断した交差線（８ｃ）又はその延長線と、前記直線部（７）を投影した仮想線（７ａ）又はその延長線と、は略平行の位置関係にある、
   請求項５に記載の刃先交換式回転切削工具（１０）。
8. 前記第２端面（２）は、複数の円弧状曲線部（６）と、複数の直線部（７）とが交互に並んだ外殻形状を有しており、
   切削インサート（１）を２等分するように前記中心軸線（ＩＡ）に対して直交する仮想平面を中間平面Ｍと定義するとき、該第２端面は、該中間平面（Ｍ）を基準にして前記第１端面と対称な形状を有する、請求項５から７のいずれか一項に記載の刃先交換式回転切削工具（１０）。
9. 前記複数の拘束部（８）の各々は、前記中間平面（Ｍ）に対して対称な第１面部（８ａ）と第２面部（８ｂ）とを含み、該第１面部（８ａ）は前記切削インサートの外部において該第２面部（８ｂ）との間に鈍角を形成する、
   請求項８に記載の刃先交換式回転切削工具（１０）。
10. 前記複数の拘束部（８）の各々は、前記中間平面（Ｍ）に対して対称な第１面部（８ａ）と第２面部（８ｂ）とを含み、該第１面部（８ａ）は前記切削インサートの外部において該第２面部（８ｂ）との間に鈍角を形成し、
    前記切削インサートが該インサート座に装着されたとき、前記第１側壁面（１２２ａ）は、前記拘束部の前記第１面部（８ａ）と前記第２面部（８ｂ）とのいずれか一方にのみ当接し、前記第２側壁面（１２２ｂ）は、前記拘束部の前記第１面部（８ａ）と前記第２面部（８ｂ）とのいずれか一方にのみ当接する、
    請求項５から９のいずれか一項に記載の刃先交換式回転切削工具。

Images