JP5999586B2 - 切削インサート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、それを着脱自在に装着した刃先交換式回転切削工具と、に関する。

刃先交換式回転切削工具の分野においては、金型等を精密に加工することを目的として、工具径が従来と比較して大幅に小さい工具の開発が望まれている。このような小径の回転切削工具は、一般的に、エンドミルであり、求められる工具径は約２０ｍｍ以下という細さである。従来の刃先交換式のエンドミルをそのまま小径化すると、前述のように径が非常に小さくなるために、切削インサートを装着するインサート取付座の工具回転方向後方側に隣接するバックメタル部分の厚さが薄くなる。工具ボデーのバックメタル部分は切削インサートにかかる切削抵抗を受け止める箇所であるため、この部分の厚さが薄いと、加工時において切削インサートにびびりが生じやすくなる。結果、びびりによって加工面品位の低下や切削インサートの破損といった問題が生じることがある。従来、これを解決するために、バックメタル部分の厚さを確保する工夫がなされてきた。例えば、工具先端面視にて、切削に関与する切削コーナの位置を変化させないままラジアルレーキが負となるように切削インサートを配置することによって、工具ボデーのインサート取付座におけるバックメタル部分を厚くすることができる。

しかしながら、上記のようにラジアルレーキが負となるように切削インサートを配置した場合、インサート取付座の底壁面は工具外周方向へ向くようになる。これにより、工具外周側において略軸方向に延在する主切れ刃にかかる切削抵抗により切削インサートが受ける力には工具外周方向を向く成分が強く生じる。このため、切削インサートが工具外周方向にスライドするように動きやすく、その固定性が低下してしまう可能性があった。

この問題を解決する手段の一例として、特許文献１に開示されているように、切削インサートの下面を略Ｖ字形状に膨らんで形成する方法がある。特許文献１の切削インサートの下面は、長手方向に延びる平坦な基準面と、この基準面の両側から上面側に向かって外方に拡がるように延在する２つの傾斜面とを有する。この切削インサートは、Ｖ字形状の山部分に位置する基準面が工具ボデーの回転中心軸と略平行の位置関係となるように、工具ボデーに装着されている。これによって、Ｖ字形状をなす２つの傾斜面のうち、工具外周側に位置している傾斜面が工具外周方向を向く力を受け止めることで、切削インサートの工具外周方向へのずれ動きを抑制しようとしている。

特表２０１２−５１０３８０号公報

しかしながら、特許文献１の切削インサートにおいては、次の問題があった。すなわち、切削インサートの下面を略Ｖ字形状にした場合、切削インサートにかかる切削抵抗や遠心力又はインサート取付座の弾性変形などの要因が複合することによって、下面の２つの傾斜面のうち、工具内周側に位置している内周側傾斜面がインサート取付座の底壁面から離れてしまい、実質的に、工具外周側に位置している外周側傾斜面のみによって切削インサートが支持されるという状況が発生する場合がある。このような状況においては、切削抵抗の全てを工具外周側に位置している外周側傾斜面のみによって支えることになるので、切削インサートの固定性が低下してしまい、びびり等の問題が発生しやすくなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、固定性に優れた、下面が略Ｖ字形状の切削インサート及びそれを装着した刃先交換式回転切削工具を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によれば、
第１端面と、該第１端面と対向し工具ボデーに形成されたインサート取付座と当接する着座面として機能する第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、を備え、前記第１端面と前記第２端面とを貫通するように定められる軸線を有する切削インサートであって、
前記周側面は、対向する一対の第１側面部を有し、
前記第１端面と前記周側面との交差稜線部に沿って、少なくとも１つの切れ刃が形成され、各切れ刃は、前記第１端面と前記第１側面部との交差稜線部に沿って形成された主切れ刃を備え、
前記軸線に対して略平行で且つ前記主切れ刃に沿う第１仮想面を定めるとき、前記第１側面部は、前記第１端面側から前記第２端面側に向かうにつれ、前記第１仮想面側から切削インサート外方側へ漸次離間するように形成されていて、
前記第２端面は、一対の傾斜部を有し、
前記軸線に対して略直角で且つ前記主切れ刃を通る第２仮想面を定めるとき、
一方の前記傾斜部は、一方の前記第１側面部と接続されるとともに、該一方の前記第１側面部側から前記軸線側に向かうにつれ、前記第２仮想面から離間するように傾斜し、
他方の前記傾斜部は、他方の前記第１側面部と接続されるとともに、該他方の前記第１側面部側から前記軸線側に向かうにつれ、前記第２仮想面から離間するように傾斜し、
前記第１仮想面が前記傾斜部と交差する、ことを特徴とする切削インサート、
が提供される。

かかる構成を備える本発明の第１態様に係る切削インサートによれば、主切れ刃に関連する第１側面部は前記第１端面側から前記第２端面側に向かうにつれインサート外方側へ延在するので、第２端面の傾斜部を拡張することができる。したがって、第２端面の傾斜部が、十分に広い接触領域で、切削工具の工具ボデーのインサート取付座の底壁面にしっかりと当接することができる。これによって、切削インサートの固定性が大幅に向上し、びびりなどの発生を顕著に抑制することが可能となる。

好ましくは、前記第２端面は、前記一対の傾斜部の間に、前記軸線に対して略直角な平坦部を有している。
また、好ましくは、前記第１側面部の逃げ角は、−２０°以上−１０°以下の範囲にある。

好ましくは、前記周側面は、前記第１側面部と異なる位置に第２側面部を有し、前記各切れ刃は、前記第１端面と前記第２側面部との交差稜線部に沿って形成された副切れ刃を備え、前記第２側面部のうち、前記副切れ刃に関して逃げ面として機能する部分の逃げ角は、正の角度である。

好ましくは、前記第１端面と前記周側面との交差稜線部に沿って形成されている切れ刃の数はｎ個（ただし、ｎは２以上の整数）であり、前記切削インサートは、前記軸線周りにｎ回回転対称な形状を有する。

好ましくは、前記一対の傾斜部同士又はその延長面同士のなす内角は、１４０°以上１６０°以下の範囲にある。

好ましくは、前記一対の第１側面部の逃げ角は、等しい角度である。

好ましくは、前記一対の傾斜部の傾斜角度は、等しい角度である。

本発明の第２態様によれば、
回転軸線を有し、少なくとも１つのインサート取付座が形成された工具ボデーを備え、該インサート取付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であって、
前記切削インサートは、上記したような切削インサートである、
ことを特徴とする刃先交換式回転切削工具
が提供される。

好ましくは、前記切削インサート自体は、ラジアルレーキが−４０°以上−３０°以下の範囲で前記工具ボデーに装着されている。

好ましくは、作用切れ刃のうちの前記主切れ刃は工具外周側において実質的に回転軸線方向に延在し、この場合、前記作用切れ刃のうちの前記主切れ刃の裏側に位置する傾斜部は、前記インサート取付座の底壁面の外周側の傾斜底壁面によって当接されるとよい。

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上面図を示す。 図３は、図１の切削インサートの長側面部側から見た側面図を示す。 図４は、図１の切削インサートの短側面部側から見た側面図を示す。 図５は、図１の切削インサートの下面図を示す。 図６Ａは、図２におけるＶＩＡ−ＶＩＡ線に沿った図１の切削インサートの断面図を示す。 図６Ｂは、図２におけるＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った図１の切削インサートの断面図を示す。 図７は、本発明の一実施形態に係る、図１の切削インサートが着脱自在に取り付けられた刃先交換式回転切削工具の斜視図を示す。 図８は、図７の刃先交換式回転切削工具の側面図を示す。 図９は、図７の刃先交換式回転切削工具の先端面図を示す。 図１０は、図７の切削工具における、本発明の一実施形態に係る工具ボデーの斜視図を示す。 図１１は、図１０の工具ボデーの側面図を示す。 図１２は、図１０の工具ボデーの先端面図を示す。 図１３は、図９における、１つの切削インサート付近の拡大図を示す。

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。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「前」、「後」のような用語を用いるが、これらは理解を容易にするように用いられるに過ぎず、本発明を限定することを意図しない。

本実施形態の切削インサート１は、図１から図６Ｂに示されているように、略四角形板状である。切削インサート１は、略四角形形状を有する第１端面２と、第１端面２に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。第１端面２の略中央部と第２端面３の略中央部とを貫通するように、中心軸線Ｏが定められる取付穴５が設けられている。この中心軸線Ｏは、本来的には切削インサート１の中心軸線であり、本実施形態では切削インサート１の中心軸線と取付穴５の中心軸線とが一致しているが、これに限定されることはない。すなわち、取付穴５が存在しない形態においても、中心軸線Ｏを定めることができる。切削インサート１は、中心軸線Ｏの周りに、１８０°回転対称に構成されている。なお、以下の説明から明らかなように、切削インサートは第１端面側にのみ切れ刃を備えるので、単に、第１端面を上面と称し、第２端面を下面と称してもよい。

第１端面２は、第１端面２に対向する方向から見て（つまり図２において）、４つの湾曲したコーナ部６と、それらコーナ部６の間に形成された４つの辺部７と、から構成された略四角形形状をなしている。４つの辺部７は、２つの長辺部７ａと２つの短辺部７ｂとから構成されている。一対の長辺部７ａは互いに対向しており、一対の短辺部７ｂも互いに対向するように配置されている。また、４つのコーナ部６は、切削に関与する２つのコーナ部（切削コーナ）６ａと、切削に関与しない２つのコーナ部６ｂと、から構成されている。切削に関与するコーナ部６ａと切削に関与しないコーナ部６ｂは、長辺部７ａ又は短辺部７ｂを間に介して交互に配置されている。したがって、本実施形態の切削インサート１の第１端面２は、図２において、中心軸線Ｏに関して１８０°回転対称の略四角形状をなしているのであるが、本発明はこれに限定されることはなく、三角形状や五角形状など他の形状であっても構わない。また、周側面４は、長辺部７ａに隣接している第１側面部（長側面部）４ａと、短辺部７ｂに隣接している第２側面部（短側面部）４ｂと、コーナ部６ａに隣接している第３側面部（コーナ側面部）４ｃと、コーナ部６ｂに隣接しているコーナ側面部４ｃ´と、から構成されていて、ここではそれらは互いに周方向に連続する。これらの面の形状や大きさに関しては適宜変更することができる。なお、切削インサート１は、中心軸線Ｏの周りに、１８０°回転対称に構成されているので、２つの第１側面部４ａは互いに対向し、２つの第２側面部４ｂは互いに対向する。

第１端面２と周側面４との交差稜線部には、複数の切れ刃Ｅが形成されている。上で述べたように切削インサート１は中心軸線Ｏに関して１８０°回転対称であるので、より正確には第１端面２と周側面４との交差稜線部に２つの切れ刃Ｅを有する。各切れ刃Ｅは、主切れ刃８と、コーナ切れ刃９と、副切れ刃１０と、から構成されている。主切れ刃８は、（長辺部７ａに相当する）第１端面２と第１側面部４ａとの交差稜線部の全体に沿って形成されている。すなわち、主切れ刃８は、互いに対して隣り合う２つのコーナ部６ａ及び６ｂの間にわたって延在している。コーナ切れ刃９は、（切削コーナ６ａに相当する）第１端面２と第３側面部４ｃとの交差稜線部の全体に沿って形成されている。コーナ切れ刃９の一方の端部は、主切れ刃８の一方の端部に接続している。副切れ刃１０は、（短辺部７ｂに相当する）第１端面２と第２側面部４ｂとの交差稜線部の一部に沿って形成されている。すなわち、副切れ刃１０は、互いに対して隣り合う２つのコーナ６ａ及び６ｂの間において、コーナ６ａから始まってコーナ６ｂ方向に一定距離進んだ位置まで延在しており、コーナ６ｂに接続してはいない。副切れ刃１０の一方の端部は、コーナ切れ刃９の主切れ刃８と接続している方とは異なる端部に接続している。したがって、本実施形態においては、主切れ刃８と、コーナ切れ刃９と、副切れ刃１０と、がこの順番で連続して接続している。また、第１端面２と第２側面部４ｂとの交差稜線部において、副切れ刃１０とコーナ部６ｂとの間に内刃を形成してもよい。内刃は、ランピング加工等の掘り込み加工において使用される切れ刃である。

ここで、主切れ刃８につらなる第１側面部４ａに対向する側から切削インサート１をみた側面図である図３と、副切れ刃１０につらなる第２側面部４ｂに対向する側から切削インサート１をみた側面図である図４と、を参照する。図３及び図４に示されているように、第１端面２と第２端面３との間において周側面４を貫通すると共に中心軸線Ｏに対して直角に交差する面を定め、その面を中間面Ｍと定義する。主切れ刃８は、２つのコーナ６ａ、６ｂ間において、中間面Ｍとの距離が変化するように形成されている。具体的には、主切れ刃８は、図３において、切削コーナ６ａからコーナ部６ｂ方向に進むにつれ、第１端面２側から第２端面３側に漸次近接するように（すなわち、中間面Ｍに漸次近接するように）直線状に延伸している。また、副切れ刃１０も、２つのコーナ６ａ、６ｂ間において、中間面Ｍとの距離が変化するように形成されている。具体的には、副切れ刃１０は、図４において、切削コーナ６ａからコーナ部６ｂ方向に進むにつれ、第１端面２側から第２端面３側に漸次近接するように（すなわち、中間面Ｍに漸次近接するように）直線状に延伸している。前述したように、副切れ刃１０は、短辺部７ｂの全体に形成されているのではなく、その一部分にのみ形成されていることを注意する。そして、コーナ切れ刃９は、隣接する主切れ刃８と、隣接する副切れ刃１０とを互いに滑らかにつなぐように延在する。したがって、切れ刃Ｅのうち、コーナ切れ刃９が、中心軸線Ｏに平行な方向であるインサート厚さ方向にて、最も中間面Ｍから離れた切れ刃部分となる。本実施形態の切削インサート１において、各切れ刃部分８，９，１０は上記のような形状を有しているのであるが、本発明はこれに限定されることはなく、他の形状も可能である。

後述する刃先交換式回転切削工具１１において、主切れ刃８は、被削材の加工側面を切削する機能を有する切れ刃である。副切れ刃１０は、被削材の加工底面を切削する機能を有する切れ刃である。コーナ切れ刃９は、被削材の加工側面と加工底面との間にある隅部を切削する機能を有する切れ刃である。本実施形態の切削インサート１は、主切れ刃８と副切れ刃１０とが図２の平面視にて略直角に交差する、いわゆる、直角肩削りを行うことが可能なタイプの切削インサートであるが、本発明はこれに限定されることはない。

第１端面２の一部は、関連する切れ刃Ｅ（一組の切れ刃部分８，９，１０）に関してすくい面２ａとして機能する。すくい面２ａは、第１端面２のうち各々の切れ刃部分８，９，１０に隣接した部分であり、切れ刃８，９，１０から離間するにつれて中間面Ｍに漸次近接する傾斜面となっている。具体的には、図６Ａに示されているように、すくい面２ａにはすくい角αとして正の角度が付与されている。ここで、すくい角αは、中心軸線Ｏに対して直角で且つ主切れ刃８上のいずれか一点を通過するように定められる仮想面Ｌ１と、すくい面２ａとの交差角のことを意味している。特にこのすくい角は、図２において切れ刃に直交するように定められる線に沿った断面において定められるとよく、図６Ａはそのような断面である。図６Ａにおいて、すくい面２ａが仮想面Ｌ１より下側（インサート内方側）に位置するときのすくい角の角度を正としている。例えば、すくい角αは４０°から５０°の範囲にあるとよく、本実施形態では約４５°に設定されている。しかし、本発明はこの角度に限定されることはなく、状況に応じてすくい角は適宜変更することが可能である。なお、切削インサート１では、切れ刃全体に亘って、すくい角は概ね一定としているが、可変としてもよい。また、第１端面２の取付穴５周りには、（中心軸線Ｏに直交するように延在する）平坦な頂面２ｂが形成されている。つまり、すくい面２ａは、切れ刃Ｅと頂面２ｂとの間に延在する。

周側面４の一部は、関連する切れ刃Ｅ（一組の切れ刃部分８，９，１０）に関して逃げ面として機能する。具体的には、主切れ刃８に隣接する第１側面部４ａは、その全体が逃げ面として機能する。副切れ刃１０に隣接する第２側面部４ｂは、その全体ではなく、副切れ刃１０が直接的に接続している部分４ｄのみが実質的に逃げ面として機能する。コーナ切れ刃９に隣接する第３側面部４ｃは、その全体が逃げ面として機能する。

主切れ刃８の逃げ面として機能する第１側面部４ａは、第２側面部４ｂに対向する方向から見たとき（つまり図４において）、第１端面２側から第２端面３側に向かうにつれ、中心軸線Ｏから漸次離間するように傾斜している。すなわち、図６Ａに示されているように、第１側面部４ａは、逃げ角βが負となるように形成されている。ここで、主切れ刃８に関する逃げ角βは、中心軸線Ｏに対して平行で且つ主切れ刃８に沿うように定められる仮想面Ｌ２と第１側面部４ａとの交差角のことを意味している。特にこの逃げ角は、図２において切れ刃に直交するように定められる線に沿った断面において定められるとよく、例えば図６Ａにおいて定められるとよい。図６Ａにおいて、第１側面部４ａが仮想面Ｌ２より内側に位置するときの逃げ角の角度を正としている。本実施形態の場合、逃げ角βは負の角度であるしたがって、第１側面部４ａは、第１端面２側から第２端面３側に向かうにつれ、仮想面Ｌ２側から切削インサート外方側へ漸次離間するように形成されていると言える。例えば、主切れ刃８に関する逃げ角βは−５°から−２０°の範囲にあるとよく、さらに好ましくは−１０°から−２０°の範囲（−２０°以上−１０°以下の範囲）にあるとよく、本実施形態では約−１５°に設定されている。しかし、本発明においては、主切れ刃に関する逃げ角βは、上記角度に限定されることはなく、状況に応じて適宜変更することが可能である。

一方、副切れ刃１０の逃げ面として機能する部分４ｄを有する第２側面部４ｂは、図６Ｂに示されているように、第１端面２側から第２端面３側に向かうにつれ、中心軸線Ｏに漸次近接するように傾斜している。すなわち、第２側面部４ｂのうち、逃げ面として機能する部分４ｄは、逃げ角γが正となるように形成されている。ここで、副切れ刃１０に関する逃げ角γは、中心軸線Ｏに対して平行で且つ副切れ刃１０に沿うように定められる仮想面Ｌ４と第２側面部４ｂの逃げ面部分４ｄとの交差角のことを意味していて、図２において切れ刃に直交するように定められる線に沿った断面において定められるとよい。図６Ｂにおいて、逃げ面部分４ｄが仮想面Ｌ４より内側に位置するときの角度を正としている。例えば、副切れ刃１０に関する逃げ角γは０°から１０°の範囲の正の角度であるとよく、本実施形態の場合、約５°である。したがって、第２側面分４ｂのうち、逃げ面として機能する部分４ｄは、第１端面２側から第２端面３側に向かうにつれ、仮想面Ｌ４側から切削インサート内方側へ漸次離間するように形成されていると言える。しかし、本発明においては、副切れ刃に関する逃げ角γは、上記角度に限定されることはなく、状況に応じて適宜変更することが可能である。ただし、逃げ角γは正の角度であることが好ましい。

また、コーナ切れ刃９の逃げ面として機能する第３側面部４ｃは、図２等から理解されるように、主切れ刃８側に位置する部分では逃げ角が負となり、副切れ刃１０側に位置する部分では逃げ角が正となるように形成されている。すなわち、第３側面部４ｃは、両隣の側面部４ａ、４ｂを第３側面部４ｃが滑らかにつなぐように、周方向においてその逃げ角が徐々に変化する部分を有する。

また、第２側面部４ｂのうち、逃げ面部分４ｄを除いた箇所の一部分は、工具ボデー１２に設けられたインサート取付座１３の側壁面１４ｂと当接する拘束面として機能する。

本実施形態の切削インサート１においては、周側面４のうち、主切れ刃８に隣接して配置されている部分が第１側面部４ａのみから構成されているが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、第１端面２と第１側面部４ａとの間、又は第１側面部４ａと第２端面３との間に別の側面部が設けられていてもよい。すなわち、周側面４のうち、主切れ刃８につながる側面部分が、第１端面２側から第２端面３側に向かって、複数の面部分が接続するように形成されていてもよい。しかし、第１側面部４ａは、どの部分であろうとも負の逃げ角を有していることが求められる。

第２端面３は、図４及び図６Ａに示されているように、第１側面部４ａ側から中心軸線Ｏ側に向かうにつれ、仮想面Ｌ１（又は中間面Ｍ）から漸次離間するような２つの傾斜部（または傾斜面）３ａを有している。２つの傾斜部３ａは、２つある第１側面部４ａにそれぞれ接続している。各傾斜部３ａは関連する主切れ刃の裏側に位置するように、その主切れ刃に沿って延在する。２つの傾斜部３ａ間には、それぞれの傾斜部３ａを接続するように平坦部３ｂが形成されている。すなわち、第２端面３は、２つの傾斜部３ａの間に平坦部３ｂが挟まれた構成を有しており、第２側面部４ｂに対向する方向から見て、外側に膨らんでいて、略Ｖ字形状を有している。平坦部３ｂは、図２の平面視において長辺部７ａ又は主切れ刃８に略平行であり且つ中心軸線Ｏを含むような面Ｐ１を定めたとき、（図５において）該面Ｐ１に沿って延びるように形成されている。平坦部３ｂは、中心軸線Ｏに直交するように延在する。しかしながら、この平坦部３ｂは必須の構成ではない。第２側面部４ｂ側から中心軸線Ｏに対して直角になる方向で見て（すなわち、図６Ａにおいて）、各傾斜部３ａの傾斜角度δは約１５°であり、２つの傾斜部３ａにおいて同一の角度となっている。ここで、傾斜角度δは、中心軸線Ｏに対して直角で且つ２つの傾斜部３ａの延長面同士の交差点を通過する仮想面Ｌ３と傾斜部３ａとの交差角として表しており、面Ｐ１に直交するように定められる仮想面での断面（例えば図６Ａ）において定められるとよい。図６Ａにおいて、傾斜角度δについては、傾斜部３ａが仮想面Ｌ３より上側（つまり内側）に位置するときの角度を正としている。本実施形態において、２つの傾斜部３ａの延長面同士がなす内角εは約１５０°である。この内角εは、上記の数値に限定されることはないが、１４０°以上１６０°以下の範囲にあることが好ましい。また、この第２端面３は、工具ボデー１２に設けられたインサート取付座１３の底壁面１４ａと当接する着座面として機能するのであるが、実際に底壁面１４ａと当接するのは２つの傾斜部３ａのみであり、平坦部３ｂは当接することがないように構成されている。

切削インサート１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、又はそれらをコーティングしたものから作製されることができる。

次に、上記実施形態の切削インサート１を着脱自在に装着した刃先交換式回転切削工具１１について、図７から図１２を参照しながら説明する。

本実施形態の刃先交換式回転切削工具１１は、工具ボデー１２を備える。工具ボデー１２は長手方向に延び、工具ボデー１２では、その先端側から後端側に（長手方向に沿って）延びる回転軸線ＲＡが定められる。ここで、先端側とは、工具ボデー１２のうち、切削インサート１が装着される方の端部側のことを指し、後端側とは、その反対側に位置する端部側のことを指す。刃先交換式回転切削工具１１は、回転軸線ＲＡ周りに、回転方向Ｋ前方側に、回転可能に構成されている。なお、切削工具１１は、被加工物に対して相対的に回転されて用いられることができ、切削工具自体が回転して用いられてもよく、あるいは、被加工物自体が回転して用いられてもよい。

工具ボデー１２は、回転軸線ＲＡに沿って延びる略円筒状をした全体形状を有している。工具ボデー１２の先端側には、複数のインサート取付座１３が形成されている。本実施形態の工具ボデー１２では、２つのインサート取付座１３が形成されているが、インサート取付座１３の数は１つであっても３つ以上であってもよい。各インサート取付座１３は、回転軸線ＲＡ周りの回転方向Ｋ前方に開くと共に、先端側及び外周側に開くように形成されている。

インサート取付座１３は、切削インサート１の第２端面３の２つの傾斜部３ａのそれぞれと当接可能な底壁面１４ａと、切削インサート１の第２側面部４ｂのうち第３側面部４ｄ以外の箇所と当接可能な側壁面１４ｂと、を備える。底壁面１４ａは、２つの分割された傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´を有する。これら傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´は、それぞれが切削インサート１の２つの傾斜部３ａの対応する一方と当接するように構成されている。したがって、それぞれの傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´を延長した延長面同士がなす角度は、切削インサート１の傾斜部３を延長した延長面同士がなす角度εとほぼ等しい。また、２つの傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´の間にはぬすみ部（すなわち、円弧状の凹部）が設けられている。また、傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´は、基本的に切削インサート１の傾斜部３ａと同様の形状を有していて、それぞれ傾斜部３ａに対応する大きさを有する。なお、傾斜底壁面１４ａ´は、傾斜底壁面１４ａ´´に対して、工具内周側に位置する。そして、２つの傾斜底壁面１４ａ´、１４ａ´´はそれぞれ、工具ボデー１２の長手方向つまり回転軸線ＲＡの方向に実質的に延在する。底壁面１４ａは、回転方向Ｋの前方を向く。底壁面１４ａの略中央には、切削インサート１を固定するための固定ねじ１５を挿入するためのねじ穴１６が形成されている。側壁面１４ｂは、工具先端方向を向いており、切削インサート１の第２側面部４ｂのうち逃げ面部分４ｄ以外の平坦な面と当接することが可能な形状及び大きさを有している。なお、側壁面１４ｂは、工具外周面近傍に設けられている。

さらに、各々のインサート取付座１３の工具回転方向Ｋ前方側には、切削によって生じた切りくずを排出するための切りくずポケット１７が設けられている。

このインサート取付座１３に、固定ねじ１５が取付穴５を通してねじ穴１６にねじ込まれることで、切削インサート１は着脱自在に取り付けられる。このとき、切削インサート１自体は、工具ボデー１２に対してラジアルレーキθが−３６°となるように装着されている。ここで、ラジアルレーキθは、図９に示されているように、刃先交換式回転切削工具１１の先端面視において、切削インサート１の第１端面２の頂面２ｂに沿う仮想面Ｎに平行で且つ回転軸線ＲＡを通過する仮想面Ｌ５と、回転軸線ＲＡと切削インサート１の切削に関与している作用コーナ切れ刃９の頂点とを結ぶラジアルレーキ面Ｓとの交差角のことを意味している。図９において、ラジアルレーキθについては、ラジアルレーキ面Ｓが仮想面Ｌ５より工具回転方向Ｋの後方側に位置するときの角度を正としている。ラジアルレーキθの角度は上記値に限定されることはないが、−４０°以上−３０°以下の範囲にあることが好ましい。なお、ラジアルレーキの角度はこれに限定されることはなく、適宜変更することも可能である。また、切削インサート１自体は、工具ボデー１２に対してアキシャルレーキが０°となるように装着されている。なお、アキシャルレーキの角度もこれに限定されることはなく、適宜変更することが可能である。

切削工具１１では、インサート取付座１３に、切削インサート１が、作用主切れ刃８が図８において工具長手方向つまり回転軸線ＲＡの方向に実質的に延びるように配置される。このとき、作用副切れ刃１０は図８において回転軸線ＲＡに略直交する方向に延び、作用コーナ切れ刃９は工具先端側かつ工具外周側に位置する。つまり、作用切れ刃のうちの主切れ刃８は工具外周側において実質的に回転軸線ＲＡの方向に延在し、作用切れ刃のうちの主切れ刃８の裏側に位置する傾斜部３ａ´´は、インサート取付座１３の底壁面１４ａの外周側の傾斜底壁面１４ａ´´によって当接される。そして、作用主切れ刃に関連する第１側面部４ａは、第１端面側から第２端面側に向かうにつれ、切削インサートの外方側へ（特に工具外方側へ）漸次拡がる。また、作用切れ刃（特に作用主切れ刃）の裏側にある第２端面３の傾斜部３ａは、作用主切れ刃に関連する第１側面部４ａ側から中心軸線Ｏ側に向かうにつれ、軸線Ｏの方向（インサート厚さ方向）で第１端面から離れるように傾斜している。

次に、本実施形態の切削インサート１及び刃先交換式回転切削工具１１の作用及び効果について説明する。

上記のごとく、切削インサート１は、直角肩削り用に用いられることができるように設計されている。よって、刃先交換式回転切削工具１１における切削において、作用主切れ刃８が被削材の加工側面を切削し、作用副切れ刃１０が被削材の加工底面を切削し、作用コーナ切れ刃９が被削材の加工側面と加工底面との間にある隅部を切削するように、作用切れ刃Ｅは作用することができる。なお、刃先交換式回転切削工具１１は、工具径が約２０ｍｍ以下のエンドミルとして構成されて用いられることができる。

本実施形態の切削インサート１では、第１側面部４ａが、第１端面２側から第２端面３側に向かうにつれ、仮想面Ｌ２側から切削インサート外方側へ漸次離間するように形成されている。加えて、傾斜部３ａが、第１側面部４ａ側から中心軸線Ｏ側に向かうにつれ、仮想面Ｌ１側から離間する向きに傾斜している。このように、主切れ刃８に沿って延在する第１側面部４ａの逃げ角を負にすることによって、切削インサート１の傾斜部３ａの面積を従来と比較して著しく大きくとることが可能になる。その結果、何らかの要因によって、略Ｖ字形状をなす２つの傾斜部３ａのうち、工具内周側に位置している傾斜部３ａ´（図１３参照）がインサート取付座１３の傾斜底壁面１４ａ´（図１３参照）から離れてしまい、（作用主切れ刃８の裏側に延在して）工具外周側に位置している傾斜部３ａ´´（図１３参照）が外周側の傾斜底壁面１４ａ´´に当接することのみによって切削インサート１が支持される状況が発生したとしても、外周側に延在する傾斜部３ａ´´の面積が比較的広いため、切削抵抗Ｆ（分力Ｆ´、分力Ｆ´´）を十分に受け止めることが可能となる。特に、図１３に示されているように、大幅に拡大した傾斜部３ａ´´によって、（作用切れ刃Ｅに、特に作用主切れ刃８に作用する）切削抵抗Ｆの工具外周方向を向く分力Ｆ´を十分に受け止めることが可能となる。したがって、傾斜部３ａ´´だけで切削インサート１を支持する状況においても、大幅に切削インサート１の固定力が向上する。さらに、切削抵抗Ｆ自体がかかる方向において、作用主切れ刃８の直下まで底壁面１４ａ´´が伸長している（張り出している）ので、外周側の傾斜部３ａ´´が外周側の傾斜底壁面１４´´に当接することだけで切削インサート１を支持する状況においても、傾斜底壁面１４ａ´´が十分に切削抵抗Ｆ自体を受け止めることができる。また、傾斜部３ａ´´の面積が広くなることで切削抵抗Ｆを広く分散させることが可能となるので、バックメタル部分ＢＭの弾性変形をより効果的に抑制することもできる。これらの相乗効果によって、切削インサートの固定力が増大し、びびり等の発生を大幅に抑制することが可能になる。

また、特許文献１の従来技術の切削インサートでは、ポジティブタイプ（特に、主切れ刃につらなる側面の逃げ角が正）でありながら、さらに底面をＶ字形状にしているため、切削インサートの下面に近い領域における取付穴周りの肉厚が通常のポジティブタイプの切削インサートと比較して非常に小さくなっている。そのため、切削インサート自体の剛性が低下するという問題もあった。これと比較して、本実施形態の切削インサート１では、主切れ刃８に隣接する第１側面部４ａの逃げ角を負にすることによって、第２端面３が略Ｖ字形状でありながらも、第２端面３に近い領域における取付穴５周りの肉厚を大きくすることができるので、切削インサート１の剛性の低下を抑制できるという効果もある。

本実施形態の切削インサート１は、主切れ刃８、コーナ切れ刃９及び副切れ刃１０の組み合わせからなる切れ刃Ｅが２つ形成された、いわゆる、２つのコーナを使用可能なタイプである。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、少なくとも１つの切れ刃を備える切削インサートであれば適用可能である。その場合、少なくとも１つの切れ刃において上記構成が達成されていれば、その切れ刃を作用切れ刃として使用して切削を行う場合に、前述した効果を達成することが可能である。すなわち、切削に関与する切れ刃が形成されている側にのみ、負の逃げ角を有する逃げ面４ａ及び傾斜部３ａを形成する構成も可能である。

また、主切れ刃に関連する第１側面部４ａの負の逃げ角βは、−２０°以上−１０°以下の範囲にあることが好ましい。なぜなら、第１側面部４ａの負の逃げ角βが−２０°よりも小さい場合、第１側面部４ａが工具外周側に張り出しすぎて、その部分が被削材に衝突するおそれがある。一方、第１側面部４ａの逃げ角βが−１０°よりも大きい場合、傾斜部３ａの面積を大幅に大きくすることができず、切削インサート１を固定する効果が得られにくくなってしまう。

また、副切れ刃に関連する第２側面部４ｂのうち、逃げ面として機能する部分４ｄの逃げ角γは、正の角度であることが好ましい。なぜなら、副切れ刃１０に隣接する逃げ面部分４ｄは、工具外周方向を向く切削抵抗Ｆを受け止める必要性が相対的に小さく、そもそも副切れ刃１０にかかる切削抵抗は主切れ刃８にかかる切削抵抗と比較して小さいからである。それ故、副切れ刃に関連する第２側面部４ｂは、第１側面部４ａのように逃げ角を負にするように傾かせる必要がなく、副切れ刃の切れ味の向上を優先させて副切れ刃に関する逃げ角を正にするように設計することができる。

また、本実施形態の切削インサート１のように、中心軸線Ｏに関して１８０°回転対称に２つの切れ刃Ｅが形成されている形態においては、第２端面３の２つの傾斜部３ａがなす内角εが、１４０°以上１６０°以下の範囲にあることが好ましい。なぜなら、傾斜部３ａ間の内角εが１４０°よりも小さい場合、切削抵抗を受けた切削インサート１がインサート取付座１３を割るように工具ボデー１２に食い込むおそれがあるからである。一方、傾斜部３ａ間の内角εが１６０°よりも大きい場合、第２端面３が平坦面に近づきすぎてしまうため、Ｖ字形状の当接面によって切削抵抗を受け止めるという効果が得られにくくなってしまう。

また、本実施形態の切削インサート１のように、中心軸線Ｏ周りに１８０°回転対称に２つの切れ刃Ｅが形成されている形態においては、２つある第１側面部４ａの逃げ角βが、等しい角度であることが好ましい。なぜなら、２つの第１側面部４ａの逃げ角βが異なっていると、切削インサート１の取付穴５周りの厚さが各々の主切れ刃８に対応して異なってしまうので、切削インサート１全体の剛性のバランスが崩れてしまい、予期せぬ破損等が発生する可能性がある。同様の理由で、２つある傾斜部３ａの傾斜角度δも、等しい角度であることが好ましい。

また、切削インサート自体１は、ラジアルレーキが−４０°以上−３０°以下の範囲で工具ボデー１２に装着されていることが好ましい。このように大きな負のラジアルレーキで切削インサート１を装着することで、工具ボデー１２のバックメタル部分を大きく確保することができる。ラジアルレーキが−４０°より小さい場合、ラジアルレーキが負側に大きすぎるため切削抵抗が過大なってしまう。一方、ラジアルレーキが−３０°より大きい場合、バックメタル部分を十分に確保することができなくなってしまう。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は当該実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。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、本発明は、種々の置換、変更が可能である。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 (11)

1. 第１端面（２）と、該第１端面（２）と対向し工具ボデー（１２）に形成されたインサート取付座（１３）と当接する着座面として機能する第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、を備え、前記第１端面（２）と前記第２端面（３）とを貫通するように定められる軸線（Ｏ）を有する切削インサート（１）であって、
   前記周側面（４）は、対向する一対の第１側面部（４ａ）を有し、
   前記第１端面（２）と前記周側面（４）との交差稜線部に沿って、少なくとも１つの切れ刃（Ｅ）が形成され、各切れ刃（Ｅ）は、前記第１端面（２）と前記第１側面部（４ａ）との交差稜線部に沿って形成された主切れ刃（８）を備え、
   前記軸線（Ｏ）に対して略平行で且つ前記主切れ刃（８）に沿う第１仮想面（Ｌ２）を定めるとき、前記第１側面部（４ａ）は、前記第１端面（２）側から前記第２端面（３）側に向かうにつれ、前記第１仮想面（Ｌ２）側から切削インサート外方側へ漸次離間するように形成されていて、
   前記第２端面（３）は、一対の傾斜部（３ａ）を有し、
   前記軸線（Ｏ）に対して略直角で且つ前記主切れ刃（８）を通る第２仮想面（Ｌ１）を定めるとき、
   一方の前記傾斜部（３ａ）は、一方の前記第１側面部（４ａ）と接続されるとともに、該一方の前記第１側面部（４ａ）側から前記軸線（Ｏ）側に向かうにつれ、前記第２仮想面（Ｌ１）から離間するように傾斜し、
   他方の前記傾斜部（３ａ）は、他方の前記第１側面部（４ａ）と接続されるとともに、該他方の前記第１側面部（４ａ）側から前記軸線（Ｏ）側に向かうにつれ、前記第２仮想面（Ｌ１）から離間するように傾斜し、
   前記第１仮想面（Ｌ２）が前記傾斜部（３ａ）と交差する、ことを特徴とする切削インサート（１）。
2. 前記第２端面（３）は、前記一対の傾斜部（３ａ）の間に、前記軸線（Ｏ）に対して略直角な平坦部（３ｂ）を有し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（１）。
3. 前記第１側面部（４ａ）の逃げ角（β）は、−２０°以上−１０°以下の範囲にある、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の切削インサート（１）。
4. 前記周側面（４）は、前記第１側面部（４ａ）と異なる位置に第２側面部（４ｂ）を有し、
   前記各切れ刃（Ｅ）は、前記第１端面（２）と前記第２側面部（４ｂ）との交差稜線部に沿って形成された副切れ刃（１０）を備え、
   前記第２側面部（４ｂ）のうち、前記副切れ刃（１０）に関して逃げ面として機能する部分（４ｂ）の逃げ角（γ）は、正の角度である、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサート（１）。
5. 前記第１端面と前記周側面との交差稜線部に沿って形成されている切れ刃（Ｅ）の数はｎ個（ただし、ｎは２以上の整数）であり、
   前記切削インサート（１）は、前記軸線（Ｏ）周りにｎ回回転対称な形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の切削インサート（１）。
6. 前記一対の傾斜部（３ａ）同士又はその延長面同士のなす内角（ε）は、１４０°以上１６０°以下の範囲にある、
   ことを特徴とする請求項５に記載の切削インサート（１）。
7. 前記一対の第１側面部（４ａ）の逃げ角（β）は、等しい角度である、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の切削インサート（１）。
8. 前記一対の傾斜部（３ａ）の傾斜角度（δ）は、等しい角度である、
   ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の切削インサート（１）。
9. 回転軸線（ＲＡ）を有し、少なくとも１つのインサート取付座（１３）が形成された工具ボデー（１２）を備え、該インサート取付座（１３）に切削インサート（１）が着脱自在に装着される、刃先交換式回転切削工具（１１）であって、
   前記切削インサートは、請求項１から８のいずれか一項に記載の切削インサート（１）である、
   ことを特徴とする刃先交換式回転切削工具（１１）。
10. 前記切削インサート（１）自体は、ラジアルレーキ（θ）が−４０°以上−３０°以下の範囲で前記工具ボデー（１２）に装着されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載の刃先交換式回転切削工具（１１）。
11. 作用切れ刃のうちの前記主切れ刃は工具外周側において実質的に回転軸線（ＲＡ）方向に延在し、
    前記作用切れ刃のうちの前記主切れ刃の裏側に位置する傾斜部（３ａ’’）は、前記インサート取付座の底壁面（１４ａ）の外周側の傾斜底壁面（１４ａ’’）によって当接される、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の刃先交換式回転切削工具（１１）。
    

Images