JP6014427B2 - 切削インサート並びにそれを用いた切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、Ａ面とＢ面と側面とを有する平板多角形状の切削インサート並びにその切削インサートを装着した正面フライスカッター、ボーリング加工用切削工具及び旋削加工用切削工具に関する。

外形が平板三角形状に形成されていて、Ａ面と、Ｂ面と、側面と、を有する切削インサートが、例えば特許文献１に記載されている。このような切削インサートは６コーナー仕様で経済性に優れる利点がある。

特開２０１０−６４２２４号公報

上記従来の切削インサートは、側面の厚さ方向中間部分に工具本体のインサート取付部に当接して拘束される拘束面が凹溝状に形成されており、高い加工精度 が要求される複雑な形状になっている。切削インサートの複雑な側面形状を高い加工精度で形成するためには、横方向のプレス軸を持つプレス機で成形する必要があるが、例えば、セラミック材料で切削インサートを成形した場合は、プレス機で成形された場合の焼結肌の方が研削で成形された場合の焼結肌よりしばしば劣るため、切削に影響するすくい面の性能が十分でない。したがって切削インサートとして使用可能な材料の範囲が狭くなる問題があった。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的は、６コーナー仕様でありながら研削によっても成形可能な形状の切削インサートを提供することにあり、また、そのような切削インサートを装着した正面フライスカッター、ボーリング加工用切削具及び旋削加工用切削工具を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明は、請求項１に記載したように、
Ａ面と、Ｂ面と、側面と、を有する平板多角形状の切削インサートであって、
前記Ａ面と前記Ｂ面は、７０゜〜８５゜の内角αを有する各々３つの鋭角頂点と、その鋭角頂点同士の中間に内角が（（７２０゜−３α）／３）゜である鈍角頂点を有する六角形状であり、
前記側面は、前記Ａ面、Ｂ面に対して直角をなし且つ前記鋭角頂点の任意の１つに接するものを第１斜面としてそこから順に第６斜面にまで連なって前記第１斜面に戻る６面で構成され、
前記側面の奇数斜面と前記Ａ面とが交わる稜線と、前記側面の偶数斜面と前記Ｂ面とが交わる稜線と、をそれぞれ主切刃とし、
前記鋭角頂点で前記奇数斜面と前記偶数斜面が交わる稜線を前切刃とし、
前記第１斜面〜第６斜面をすくい面又は前逃げ面として前記前切刃に対応する前記奇数斜面と偶数斜面の一方をすくい面としたとき他方を前逃げ面とし、
前記Ａ面と前記Ｂ面を横逃げ面とし、
前記主切刃と前記前切刃とが交わるコーナー部分をＲ面取り及び／又はＣ面取りして該コーナー部分をコーナー刃若しくは副切刃とし、
さらに前記第１斜面〜第６斜面のそれぞれに前記主切刃に沿って切り屑排出用の凹溝が形成されており、
該凹溝は、前記前切刃から少なくとも前記主切刃の長さの１／２以上の長さで前記側面の幅の１／２以下の溝幅であり且つ切り屑の排出側端部が前記前切刃とは反対の方向に開放されている切削インサートを提供する。

また、請求項２に記載したように、
前記凹溝は、
一辺が前記主切刃に一致し、
他の一辺が、前記前切刃側を下部とし前記鈍角頂点側を上部としたとき、下部から上部に向けて溝幅が狭まるように前記主切刃に対して角度θの傾きが設けられており、
さらに前記角度θが、０゜以上２０゜以下に設定されたものである請求項１記載の切削インサートを提供する。

また、請求項３に記載したように、
請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の外周面に設けられた複数個のインサート取付部に装着して前記工具本体と一体に軸回転させる正面フライスカッターであって、
前記Ａ面又は前記Ｂ面が外周側となり且つコーナー角ｘが１゜〜４５゜でアキシャルレーキ角ｙがプラスとなるように前記インサート取付部に装着してなる正面フライスカッターを提供する。

また、請求項４に記載したように、請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の先端に設けられたインサート取付部に装着してなるボーリング加工用切削工具を提供する。

また、請求項５に記載したように、請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の先端に設けられたインサート取付部に装着してなる旋削加工用切削工具を提供する。

請求項１に記載の形状を有する切削インサートは、側面を２等分する平面で分割されたそれぞれが同じ切れ刃の勝手を持つため、経済性に優れた６コーナー仕様のものが研削加工によっても成形することができる。したがって加工手段選択の幅が広がり、使用可能な材料の幅も広がる。
また、この切削インサートは、鋭角頂点の内角αを７０゜〜８５゜に設定したため、刃先折損のリスクが小さくなって優れた耐久性を発揮する。

また、第１斜面〜第６斜面のそれぞれに主切刃に沿って凹溝を形成したことにより、該凹溝を通って切り屑が円滑に排出され、また、凹溝の深さ方向の傾斜が、工具本体に装着した状態でのコーナー刃のラジアルレーキ角に反映されるため、該ラジアルレーキ角の変更が工具本体を変えずに行える効果がある。

また、前記凹溝は、請求項２に記載したように、切り屑の排出方向に沿って溝幅が狭まる角度θの傾きを設けることによって、切り屑の排出方向を特定の範囲に集中させることができる。

また、請求項３に記載した正面フライスカッターは、本発明の切削インサートが鋭角の頂点を有することにより、アキシャルレーキ角を容易にポジティブに設定することが可能であり、切削時の負荷を低減することで、加工歪みが抑制され、削り終わり箇所のバリやコバ欠けの発生が抑制される効果がある。

また、本発明の切削インサートを、請求項４に記載したように工具本体の先端に設けられたインサート取付部に取着することにより、垂直・直角すくい角の双方を容易にポジティブに設定できるため、６コーナー仕様でありながら切削時の負荷を低減しボーリング性能に優れたボーリング加工用切削工具が提供できる。

また、本発明の切削インサートを、請求項５に記載したように工具本体の先端に設けられたインサート取付部に取着することにより、垂直・直角すくい角の双方を容易にポジティブに設定できるため、６コーナー仕様でありながら、切削時の負荷を低減し切削性能に優れた旋削加工用切削工具が提供できる。

（ａ）は切削インサートをＡ面側から見た正面図、（ｂ）は切削インサートをＢ面側から見た背面図、（ｃ）は切削インサートを矢示Ｖ１方向から見てＡ面を実線で、Ｂ面を破線で表した側面図である。 切削インサートの斜視図である。 要部拡大図を含む正面フライスカッターの正面図である。 正面フライスカッターの要部拡大側面図である。 正面フライスカッターの要部拡大底面図である。 実施形態２に係る切削インサートの斜視図である。 要部拡大図を含む実施形態２に係る正面フライスカッターの正面図である。 実施形態２に係る正面フライスカッターの要部拡大側面図である。 実施形態２に係る正面フライスカッターの要部拡大底面図である。 実施形態２の別態様を示すもので、（ａ）は切削インサートをＡ面側から見た正面図、（ｂ）は切削インサートをＢ面側から見た背面図、（ｃ）は切削インサートを矢示Ｖ２方向から見てＡ面を実線で、Ｂ面を破線で表した側面図、（ｄ）は切削インサートを矢示Ｖ３方向から見てＡ面を実線で、Ｂ面を破線で表した側面図である。 実施形態２の別態様を示す切削インサートの斜視図である。

［実施形態１］
以下に本発明の実施形態１を図面を参照しつつ説明する。
切削インサート１は、図１，図２に示したように、Ａ面２と、Ｂ面３と、側面４と、を備えた平板多角形状であり、中心（重心）にスクリュー挿通用の貫通孔５を有する。なお、貫通孔５は、その両端にテーパ部５ａが形成されている。

前記Ａ面２は、図１（ａ）に示したように、７０゜〜８５゜の内角α（実施形態１はα＝８０゜）を有する３つの鋭角頂点Ａ１〜Ａ３と、その鋭角頂点Ａ１＿Ａ２，Ａ２＿Ａ３，Ａ３＿Ａ１同士の中間に内角が（（７２０゜−３α）／３）゜（実施形態１は１６０゜）である鈍角頂点Ａ０，Ａ０，Ａ０を有する六角形状である。
前記Ｂ面３は、図１（ｂ）に示したように、Ａ面２と同じ内角αを有する３つの鋭角頂点Ｂ１〜Ｂ３と、その鋭角頂点Ｂ１＿Ｂ２，Ｂ２＿Ｂ３，Ｂ３＿Ｂ１同士の中間に内角が（（７２０゜−３α）／３）゜（実施形態１は１６０゜）である鈍角頂点Ｂ０，Ｂ０，Ｂ０を有する六角形状である。

前記側面４は、図１（ｃ）に示したように、前記Ａ面２、Ｂ面３に対して直角をなし且つ前記鋭角頂点Ａ１＿Ｂ１，Ａ２＿Ｂ２，Ａ３＿Ｂ３の任意の１つ（例えば、鋭角頂点Ａ１＿Ｂ１）に接するものを第１斜面４ａとしてそこから順に第６斜面４ｆにまで環状に連なって前記第１斜面４ａに戻る６面で構成される。

以上の切削インサート１は、セラミック材料で形成されており、前記Ａ面２、Ｂ面３、側面４が研削により成形された焼結肌になっている。
そして、第１に、側面４の奇数斜面である第１斜面４ａと第３斜面４ｃと第５斜面４ｅと、前記Ａ面２と、が交わる稜線６ａと、側面４の偶数斜面である第２斜面４ｂと第４斜面４ｄと第６斜面４ｆと、前記Ｂ面３と、が交わる稜線６ｂとをそれぞれ主切刃とし、
第２に、鋭角頂点Ａ１＿Ｂ１，Ａ２＿Ｂ２，Ａ３＿Ｂ３において奇数斜面４ａ，４ｃ，４ｅと偶数斜面４ｂ，４ｄ，４ｆとが交わる稜線６ｃを前切刃とし、
第３に、第１斜面４ａ〜第６斜面４ｆをすくい面又は前逃げ面として前記前切刃（稜線６ｃ）に対応する奇数斜面４ａ，４ｃ，４ｅと偶数斜面４ｂ，４ｄ，４ｆの一方をすくい面としたとき他方を前逃げ面とし、
第４に、前記Ａ面２と前記Ｂ面３を横逃げ面とし、
第５に、前記主切刃（稜線６ａ，６ｂ）と前記前切刃（稜線６ｃ）とが交わるコーナー部分７ａ〜７ｆの全てについて、切削時の欠けを防止する目的で面取りを施して該コーナー部分７ａ〜７ｆをコーナー刃若しくは副切刃とした。なお、面取りは、一般的なＲ面取りやＣ面取りの他、Ｒ面取りとＣ面取りを適宜に組み合わた複合面取りでもよい（図２参照）。

図３〜図５は、工具本体８の外周面に実施形態１の切削インサート１を縦置きに装着した正面フライスカッター９を示したものである。
前記工具本体８は、略円盤状であって、その外周面に複数個のインサート取付部１０，１０…が等間隔に形成されており、そのインサート取付部１０に切削インサート１が取り付けられている。

前記インサート取付部１０は、切削インサート１のＡ面２又はＢ面３を当接させる当接壁１１と、切削インサート１の側面４を拘束する２つの拘束壁１２ａ，１２ｂを備えている。この２つの拘束壁１２ａ，１２ｂは、図３のように工具本体８の外周側から見た場合に、切削側（図３において下側）に向かって両者の間隔が漸次広がる傾斜（具体的には切削インサート１のＡ面２又はＢ面３の前記内角αと同じ角度で広がる傾斜）を有するものである。

したがって、インサート取付部１０に切削インサート１を装着して中心の貫通孔５にスクリュー１３を挿通し、そしてそのスクリュー１３を当接壁１１の雌ネジ孔（図示せず）に締め付ければ、２つの拘束壁１２ａ，１２ｂに、奇数斜面４ａ，４ｃ，４ｅの対応する２面又は偶数斜面４ｂ，４ｄ，４ｆの対応する２面が確実に係合してしっかりと固定される。

上記のように構成される正面フライスカッター９を図３〜図５において矢示Ｒ方向に高速回転させると、切削インサート１のコーナー刃（例えばコーナー部分７ａ）と主切刃（稜線６ａ）でワークが切削される。
そしてもし、切削インサート１の切れ味が低下したり欠損等の切れ刃の損傷が発生した場合は、該当する切削インサート１の向きを１２０゜回転又は裏返して適宜付け替えることで使用済みのコーナー部分７ａを未使用の５つのコーナー部分７ｂ〜７ｆの何れかに変更することができる。

本発明の切削インサート１は、図示を省略するが円柱状の工具本体の先端に設けられた上記と同様のインサート取付部に装着してボーリング加工用切削具として使用することもできる。
また、本発明の切削インサート１は、図示を省略するが角柱状の工具本体（例えばバイトホルダー）の先端に設けられた上記と同様のインサート取付部に装着して旋削加工用切削工具（例えばバイト）として使用することもできる。

［実施形態２］
実施形態２の切削インサート１は、図６〜図１１に示したように実施形態１の切削インサート１の前記第１斜面４ａ〜第６斜面４ｆのそれぞれに主切刃（稜線６ａ，６ｂ）に沿って凹溝１４，１４…を形成したものである。

図６〜図９に示した凹溝１４は、断面が弧状で、長さ方向の一辺が主切刃（稜線６ａ，６ｂ）に一致し、他辺がそれと平行な直溝であり、その長さが前切刃（稜線６ｃ）から少なくとも主切刃（稜線６ａ，６ｂ）の長さの１／２以上（図６では主切刃の長さにほぼ等しい）であり且つ溝幅が側面４の幅の１／２以下である。

また、図１０，図１１に示した凹溝１４は、主切刃（稜線６ａ，６ｂ）の反対側の一辺が、前切刃（稜線６ｃ）側を下部とし鈍角頂点Ａ０側を上部としたとき、下部から上部に向けて溝幅が漸次狭まるように主切刃（稜線６ａ，６ｂ）に対して、０゜以上２０゜以下の角度θの傾きを設けたものである。したがって、この場合の凹溝１４は、図１０，図１１に示したように略三角形状であり、その三角傾斜に沿って切り屑の排出経路が細い幅に絞られる。

なお、実施形態２の凹溝１４は、本インサートが鈍角頂点Ａ０、Ｂ０を有する形状であるため、研削によって容易且つ十分に加工し得る。また、側面４は研削によって形成されるため、加工精度が高く、拘束が安定する。

これら実施形態２の切削インサート１を工具本体８に装着して切削する方法は上記実施形態１と同じであるが、本形態２の切削インサート１では切削時の切り屑が凹溝１４により適度な長さに分断され易く、その切り屑が工具本体８の拘束壁１２ａと１２ｂの間であるフルート（図示なし）を通って容易に排出される。

また、凹溝１４は、断面弧状の他、Ｖ字形、台形等にすることもできるが、それらは深さ方向に幅狭になる傾斜を有しており、その傾斜が工具本体８に装着した状態でのコーナー刃のラジアルレーキ角に反映される（図９参照）。したがって、凹溝１４の深さ方向の傾斜が異なる複数種類の切削インサート１を用意し、それらを一つの工具本体８に対して付け替えるだけで、状況に応じた適切なラジアルレーキ角（ポジティブ設定を含む。）に設定することができる。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、上記においてＡ面２、Ｂ面３の区別は、言うまでもなく説明上の便宜に基づくものであり、それ以外の如何なる意味も有しない。
また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では切削インサート１に貫通孔５を設けてその貫通孔５に通したスクリュー１３でインサート取付部１０に取着するようにしたが、スクリュー１３を使用することなく、レバーロック等の公知の押し付け機構で切削インサート１をインサート取付部１０に取着するようにしてもよい。
また、実施形態では切削インサート１の材料としてセラミック材料を例示したが、それ以外にも超硬合金、コーテッド超硬、サーメット等の材料で形成してもよい。もっともセラミック材料は、他の材料に比べて焼結肌の性能、加工の容易性、曲げ強度等で劣る弱点があり、一方、本発明の技術はセラミック材料のこれらの弱点を十分にカバーし得るものであり、よって、セラミック材料で本発明の切削インサートを実施した場合に最も大きい利益が得られる。

図３〜図５の正面フライスカッター９に対して、切削インサート１を、コーナー角ｘ＝１゜〜４５゜、アキシャルレーキ角ｙをプラス、ラジアルレーキ角ｚをマイナスに設定してインサート取付部１０に取着する。この実施例のようにアキシャルレーキ角ｙをポジティブに設定し、ラジアルレーキ角ｚをネガティブに設定することで、切れ刃部の耐欠損性の低下を抑制しつつ、また、切削抵抗を低く抑えることができることから加工ひずみが低減され、切り終わり箇所のバリやコバ欠けの発生を抑制することができる。
また、切刃がインサート取付部１０からオーバーハングしていないため、折損の可能性が低く、さらに未使用切刃に切削時に排出される切り屑が当たって破損に至る、というような危険性を低減できる。

実施例の切削インサート１は、セラミック材料で形成されており、Ａ面２、Ｂ面３、側面４が研削面の焼結肌になっている。このように切削関与面を研削面とすることにより切削性能が安定する。また、インサート取付部１０との接触面、切刃、刃先共に研削面であることより、刃先の繰り返し精度に優れる。

１ …切削インサート
２ …Ａ面（横逃げ面）
３ …Ｂ面（横逃げ面）
４ …側面
４ａ …第１斜面（すくい面又は前逃げ面）
４ｂ …第２斜面（すくい面又は前逃げ面）
４ｃ …第３斜面（すくい面又は前逃げ面）
４ｄ …第４斜面（すくい面又は前逃げ面）
４ｅ …第５斜面（すくい面又は前逃げ面）
４ｆ …第６斜面（すくい面又は前逃げ面）
６ａ …稜線（主切刃）
６ｂ …稜線（主切刃）
６ｃ …稜線（前切刃）
７ａ〜７ｆ …コーナー部分（コーナー刃若しくは副切刃）
８ …工具本体
９ …正面フライスカッター
１０ …インサート取付部
１４ …凹溝
Ａ１〜Ａ３ …鋭角頂点
Ｂ１〜Ｂ３ …鋭角頂点
Ａ０ …鈍角頂点
Ｂ０ …鈍角頂点
ｘ …コーナー角
ｙ …アキシャルレーキ角

Claims (5)

1. Ａ面と、Ｂ面と、側面と、を有する平板多角形状の切削インサートであって、
   前記Ａ面と前記Ｂ面は、７０゜〜８５゜の内角αを有する各々３つの鋭角頂点と、その鋭角頂点同士の中間に内角が（（７２０゜−３α）／３）゜である鈍角頂点を有する六角形状であり、
   前記側面は、前記Ａ面、Ｂ面に対して直角をなし且つ前記鋭角頂点の任意の１つに接するものを第１斜面としてそこから順に第６斜面にまで連なって前記第１斜面に戻る６面で構成され、
   前記側面の奇数斜面と前記Ａ面とが交わる稜線と、前記側面の偶数斜面と前記Ｂ面とが交わる稜線と、をそれぞれ主切刃とし、
   前記鋭角頂点で前記奇数斜面と前記偶数斜面が交わる稜線を前切刃とし、
   前記第１斜面〜第６斜面をすくい面又は前逃げ面として前記前切刃に対応する前記奇数斜面と偶数斜面の一方をすくい面としたとき他方を前逃げ面とし、
   前記Ａ面と前記Ｂ面を横逃げ面とし、
   前記主切刃と前記前切刃とが交わるコーナー部分をＲ面取り及び／又はＣ面取りして該コーナー部分をコーナー刃若しくは副切刃とし、
   さらに前記第１斜面〜第６斜面のそれぞれに前記主切刃に沿って切り屑排出用の凹溝が形成されており、
   該凹溝は、前記前切刃から少なくとも前記主切刃の長さの１／２以上の長さで前記側面の幅の１／２以下の溝幅であり且つ切り屑の排出側端部が前記前切刃とは反対の方向に開放されていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記凹溝は、
   一辺が前記主切刃に一致し、
   他の一辺が、前記前切刃側を下部とし前記鈍角頂点側を上部としたとき、下部から上部に向けて溝幅が狭まるように前記主切刃に対して角度θの傾きが設けられており、
   さらに前記角度θが、０゜以上２０゜以下に設定されたものであることを特徴とする請求項１記載の切削インサート。
3. 請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の外周面に設けられた複数個のインサート取付部に装着して前記工具本体と一体に軸回転させる正面フライスカッターであって、
   前記Ａ面又は前記Ｂ面が外周側となり且つコーナー角ｘが１゜〜４５゜でアキシャルレーキ角ｙがプラスとなるように前記インサート取付部に装着してなることを特徴とする正面フライスカッター。
4. 請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の先端に設けられたインサート取付部に装着してなることを特徴とするボーリング加工用切削工具。
5. 請求項１又は２に記載の切削インサートを工具本体の先端に設けられたインサート取付部に装着してなることを特徴とする旋削加工用切削工具。

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