JP6020949B1 - 工具ボデーおよび切削工具 - Google Patents

Abstract

切削加工中の切削インサートのずれ動きを抑制できる切削インサートを提供する。切削インサートを装着するインサート取付部を有する工具ボデー（２０）であって、先端面（３０）と外側面（３２）とを有する。インサート取付部は、切削インサートが当接するベース面（２１Ａ）および側壁面と、ベース面に形成され、切削インサートが当接する第２および第３の係合部とを有する。ベース面と対向する方向からみて、ベース面をその略中央を通ると共に先端面側から基端側に延びるように定められる第１の境界線（Ｌ１）と、第１の境界線と直交するように定められる第２の境界線（Ｌ２）とによって、４つの領域に分けるとき、第２の係合部（２４）は、第１の境界線の外側面側で、かつ第２の境界線の基端側となる第１の領域（２６）に形成され、第３の係合部（２５）は、第１の境界線の外側面側で、かつ第２の境界線の先端面側となる第２の領域（２７）に形成される。

Description

本発明は、切削インサートを用いる切削工具の工具ボデーおよび切削工具に関する。

円弧状の切れ刃を有する切削インサートを用いる切削工具は、３次元的な形状加工などに適するため、広く利用されている。このような切削工具として、ボールエンドミルやラジアスエンドミルなどが知られている。また回転切削工具に限らず、旋盤用の切削工具でも、円弧状の切れ刃を有する切削インサートを用いる切削工具は、ならい加工などに適する。円弧状の切れ刃を有する切削インサートを用いる切削工具は、切削インサートの周側面が切れ刃の形状に対応した円筒状または切頭円錐状の曲面とされる。このため、切削インサートの周側面における曲面の比率が平面と比較して大きくなると、切削インサートの固定が不安定になりやすく、切削加工中に切削インサートが回転方向にずれ動くおそれがある。切削インサートの回転方向の受け止め機構として、特許文献１の切削工具が開示されている。特許文献１の切削工具は、切削インサートと、工具ボデーとを備える切削工具であって、工具ボデーは、先端面と、この先端面につながり先端側から基端側に延びる外側面とを有する。工具ボデーは、切削インサートを装着するためのインサート取付部を備える。インサート取付部は、切削インサートの下面と接触するベース面と、切削インサートの周側面と接触する側壁面とを有する。この切削工具は、インサート取付部に装着された切削インサートをベース面上で回転させるように切削インサートに作用する回転モーメントを受け止める受け止め機構を有する。受け止め機構は、切削インサートの下面に形成された係合部（第１の係合部）と、インサート取付部のベース面に形成された係合部（第２の係合部）とを含み、これらの係合部が互いに対して係合するように構成されている。ベース面に形成された第２の係合部は、切削インサートの下面に形成された第１の係合部を画定する面のうち、１つの特定部分に対応する。ベース面に対向する方向からみて、ベース面を、切削インサートの上面の重心を通ると共に切削工具の長手方向と平行な境界線（第１の仮想平面）で２つの領域に分けるとき、ベース面に形成された係合部は、切削工具の外側面側（側壁面が位置する側とは反対側）に形成されている。またベース面を、切削インサートの上面の重心を通ると共に切削工具の長手方向と直角な境界線（つまり第１の仮想平面に直交する第２の仮想平面）で２つの領域に分けるとき、ベース面に形成された係合部は、切削工具の基端側の領域に位置するように形成されている。

国際公開第２０１３／０５１７０３号

特許文献１の切削工具は、切削加工中の切削インサートのずれ動きを抑制する一定の効果がある。しかし切削インサートの第１の係合部とインサート取付座の第２の係合部とは、１箇所のみで接触しているため、ずれ動きを抑制できる負荷に制限がある。すなわち高能率加工のために切削条件を高めるには改善の余地があり、大きな負荷が加わるときに切削インサートがずれ動く虞がある。切削加工中に切削インサートがずれ動くと、切削インサートが異常損傷を起こす虞がある。または、被加工物の加工精度が低下する虞がある。

本発明の目的の一つは、切削インサートに作用する回転モーメントを安定的に支持できる構造を有する切削工具、およびその切削工具の工具ボデーを提供することである。

本発明の切削工具の工具ボデーは、切削インサートを着脱自在に装着するインサート取付部を有する工具ボデーである。工具ボデーは、先端面と、先端面から基端側に延びる外側面とを有する。インサート取付部は、先端面および外側面の少なくとも一方に開放部を有する。インサート取付部は、切削インサートが当接するベース面および側壁面と、ベース面に形成され、切削インサートに形成された第１の係合部が当接する第２および第３の係合部と、ベース面に形成され、切削インサートを固定する締め付けねじと螺合するねじ穴と、を有する。ねじ穴の中心軸線とベース面を延長する仮想平面との交点を中央点とし、ベース面に対向する方向からみて、ベース面を、中央点を通ると共に先端面側から基端側に延びるように定められる第１の境界線Ｌ１と、中央点を通ると共に第１の境界線Ｌ１と直交するように定められる第２の境界線Ｌ２とによって、４つの領域に分けるとき、第２の係合部は、第１の境界線Ｌ１の外側面側で、かつ第２の境界線Ｌ２の基端側となる第１の領域に形成され、第３の係合部は、第１の境界線Ｌ１の外側面側で、かつ第２の境界線Ｌ２の先端面側となる第２の領域に形成される。ベース面と対向する方向からみて、第２の係合部と中央点との距離は、第３の係合部と中央点との距離よりも大きい。

本発明の切削工具は、本発明の工具ボデーと、切削インサートとを備える。

図１は、本発明の実施形態における切削工具の斜視図である。 図２は、図１の切削工具から切削インサートを取り外したインサート取付部周辺の部分拡大斜視図である。 図３は、本発明の実施形態における切削インサートを第１の係合部側からみた斜視図である。 図４は、図３の切削インサートの平面図である。 図５は、図３の切削インサートの下面図である。 図６は、図３の切削インサートの側面図である。 図７は、図２のインサート取付部周辺をベース面に対応する方向からみた部分拡大図である。 図８は、切削インサートを装着した状態での第１の係合部と第２および第３の係合部との位置関係を示す模式図である。 図９は、大きな負荷がかかった状態での第１の係合部と第２および第３の係合部との位置関係を示す模式図である。 図１０は、本発明の別の実施形態における切削工具のインサート取付部に設けられるシムの斜視図である。

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。

図１に示すように、この実施形態の切削工具１は、切削インサート１０と、切削インサート１０を着脱自在に装着する工具ボデー２０とを備える。切削インサート１０は、工具ボデー２０へ締め付けねじによって固定される。切削工具１は、工具ボデー２０の先端側から基端側に延びる回転軸線Ｃを中心に回転しながらワークを切削する回転切削工具である。このような切削工具１は、転削工具とも称される。

図３から図６に示すように、切削インサート１０は、２つの対向する端面１１、１２と、これらの間に延在する周側面１３とを備える。２つの端面のうちの第１の端面１１と周側面１３との交差部に沿って切れ刃Ｅが形成されている。切れ刃Ｅは、の第１の端面１１の外縁の全周にわたって形成されている。

図４の平面図に示すように、切削インサート１０の第１の端面１１の輪郭形状は略円形になっている。すなわち切れ刃Ｅのうち、作用切れ刃は略円弧状である。周側面１３には正の逃げ角が付与されており、切削インサート１０は、所謂ポジティブタイプの切削インサートになっている。第２の端面１２の輪郭形状も第１の端面１１と同様に略円形である。図３に示すように、切削インサート１０は、第１および第２の端面１１、１２を貫通して延びるように定められる中心軸線Ｊに関して回転対称な形状を有する。このように、切削インサート１０は、所謂円形インサートとして構成されている。以降は説明をわかりやすくするため、第１の端面１１を上面１１と称し、第２の端面１２を下面１２と称する。しかし、「上」および「下」という用語は、本発明を限定するものではなく、これら用語に基づいて本発明が限定的に解釈されることを意図しない。

切削インサート１０には上面１１および下面１２を貫通する取り付け穴１８が形成されており、ここに締め付けねじが挿通される。この切削インサート１０は、回転対称な形状であるため、取り付け穴１８の中心軸線と切削インサート１０の中心軸線Ｊとは一致している。

切削インサート１０の下面１２には、凹所により画定される第１の係合部１４が形成されている。第１の係合部１４は、取り付け穴１８を囲む底面部１７Ｂと、底面部１７Ｂの外周部から起立する側壁面１７Ａとにより画定される。底面部１７Ｂは、中心軸線Ｊに直交する方向に延び、特にここでは中心軸線Ｊに直交する平面に沿って延在する。側壁面１７Ａは底面部１７Ｂの外周部から中心軸線Ｊの延びる方向に形成されている。ただし、側壁面１７Ａは中心軸線Ｊと平行ではなく、所定方向に所定角度で傾斜するように形成されている。また側壁面１７Ａと底面部１７Ｂとの間には丸み（フィレット）が付けられている。この側壁面１７Ａは、中心軸線Ｊを中心にもつ円周方向に規則的に、等間隔に配置された６つの凹状に湾曲した係合凹部１５と、隣り合う係合凹部１５の間に配置された６つの凸状に湾曲した湾曲凸部１６とを有する。第１の係合部１４は、切削インサート１０の中心軸線Ｊに関して６回回転対称の回転対称性をもつ輪郭形状を有する。複数の係合凹部１５が中心軸線Ｊの周りに規則的に配置されることで、切削インサート１０を回転させて装着しなおすことにより、摩耗して使用不能になった切れ刃の部分を別の切れ刃の部分に交代することが可能になる。なお、切削インサート１０がインサート取付部２１に装着されたとき、複数の係合凹部１５のうち、２つの特定の係合凹部１５のみが後述する第２および第３の係合部２４、２５と当接する。ここでは特定の係合凹部１５を、特定部分１５とも称する。上面１１に設けられた「Ｌ」、「６」、及び「＜」と「○」を組み合わせた模様（図４参照）は、切削インサート１０を最大６回回転させて装着しなおすときの目安となる。切削インサート１０の上面１１に形成された模様を、工具ボデー２０に形成されたマークと合わせることで、下面１２の係合凹部１５を第２および第３の係合部２４、２５と合わせやすくなる。工具ボデー２０に形成されるマークは、合わせマークなどと称され、図１、図２および図７に示すような、単純な切り欠き形状とされて構わない。

図１に示すとおり、工具ボデー２０は、先端側端部に位置する先端面３０と、先端面３０から基端側に延びる外側面３２とを有する。この実施形態の工具ボデー２０は、さらに基端側端部に位置する基端面３１を有する。基端面３１は、切削工具１が工作機械の主軸に装着されるときの取り付け面とされる。しかしこれに限定されず、切削工具１の基端側の形状は、保持具などを介して、あるいは直接、工作機械の主軸に装着できる形状であれば、どのような形状とされても構わない。

図２に示すとおり、工具ボデー２０は、切削インサート１０を着脱自在に装着するためのインサート取付部２１を備え、インサート取付部２１は工具ボデー２０の先端面３０の一部を切り欠くように形成されている。なおかつインサート取付部２１は外側面３２の一部を切り欠くように形成されている。すなわちインサート取付部２１は、先端面３０と外側面３２との双方に開放部を有する。インサート取付部２１は、ベース面２１Ａと、先端面３０側を向く部分および外周面３２側を向く部分を含む側壁面２１Ｂとにより画定されている。側壁面２１Ｂには、切削インサートの周側面１３を支持するための２つの凹状の湾曲面が形成されている。狭義には、この２つの凹状の湾曲面のみが、側壁面２１Ｂと称されても構わない。ここでは、この２つの凹状の湾曲面を含み、ベース面２１Ａに対して壁状に交差する面部分の全体が、側壁面２１Ｂと称されている。ベース面２１Ａには、ねじ穴２３が形成されている。切削インサート１０に挿通された締め付けねじは、ねじ穴２３と螺合して、切削インサート１０をインサート取付部２１に固定する。この実施形態の切削工具１におけるねじ穴２３は、図７および図８に示すように、ベース面２１Ａに対して直角ではなく、所定方向に所定角度で傾斜するように形成されている。これは、切削インサート１０を側壁面２１Ｂ側に押さえる力を増大するためである。しかし、これに限定されず、ねじ穴２３はベース面２１Ａに対して直角に形成されても構わない。

ベース面２１Ａには、その一部にそれぞれ凸状に湾曲する側壁面を有する第２および第３の係合部２４、２５が形成されている。第２および第３の係合部２４、２５は、ベース面２１Ａから突出する突起により画定され、切削インサート１０をインサート取付部２１に装着した際に、第１の係合部１４内に収容される。図８は切削インサート１０をインサート取付部２１に装着した状態を示す模式図であり、第２の係合部２４のみが予め特定された１つの特定部分１５に係合している。これに対して、図９は切削加工中に大きな負荷が加わった状態を示す模式図である。図９に示すように、第２および第３の係合部２４、２５は、前述の複数の係合凹部１５の２つの予め特定された特定部分１５に係合することにより、インサート取付部２１に装着された切削インサート１０をベース面２１Ａ上で回転させるように当該切削インサート１０に作用する回転モーメントを受け止めるように機能する。したがって、切削工具１のこのような構造は、受け止め機構と称され得る。

ここで、第２および第３の係合部２４、２５の形成位置について説明する。

ベース面２１Ａに対向する方向（ベース面２１Ａに直角な方向）からみて、第２の係合部２４は、ベース面２１Ａの略中央を通過し、なおかつ工具ボデー２０の先端面３０と直角な第１の境界線Ｌ１（回転軸線Ｃに平行）、およびベース面２１Ａの略中央を通過し、なおかつ工具ボデー２０の先端面３０と平行な第２の境界線Ｌ２（回転軸線Ｃに直交）により分割される当該ベース面２１Ａの４つの領域のうち、外側面３２側で、なおかつ基端側（基端面３１側）の第１の領域２６に形成されている。また第３の係合部２５は、第１の境界線Ｌ１および第２の境界線Ｌ２により、分割される当該ベース面２１Ａの４つの領域のうち、外側面３２側で、なおかつ先端面３０側の第２の領域２７に形成されている。なお、この実施形態の切削工具１のように、ベース面２１Ａにねじ穴２３を有する場合、第１および第２の境界線Ｌ１、Ｌ２は、ベース面２１Ａの略中央に位置する、ねじ穴２３の中心（特にベース面２１Ａに沿った中心位置）を通るように定められることができる。切削インサート１０を固定する固定力は、締め付けねじとねじ穴２３との螺合によって生じ、この固定力が生じるように第２および第３の係合部２４、２５は、ねじ穴２３に対して適切な位置に配置される。ただし、この実施形態の切削工具１のように、ねじ穴２３がベース面２１Ａに対して傾斜している場合は、ベース面２１Ａと対向する方向からみると、ねじ穴２３の中心軸線Ｈが１点とならず直線となる。そのような場合は、ねじ穴２３の中心として、ねじ穴２３の中心軸線Ｈとベース面２１Ａを延長する仮想平面との交点Ｘを用いるとよい。交点Ｘは中央点Ｘと称され得る。すなわち、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、第２の係合部２４は、中央点Ｘを通過し、なおかつ工具ボデー２０の先端面３０と直角な第１の境界線Ｌ１、および中央点Ｘを通過し、なおかつ工具ボデー２０の先端面３０と平行な第２の境界線Ｌ２により分割される当該ベース面２１Ａの４つの領域のうち、外周側で基端側である領域、つまり、外側面３２側で、なおかつ基端面３１側の第１の領域２６に形成されている。また第３の係合部２５は、第１の境界線Ｌ１および第２の境界線Ｌ２により、分割される当該ベース面２１Ａの４つの領域のうち、外周側で先端側である領域、つまり、外側面３２側で、なおかつ先端面３０側の第２の領域２７に形成されている。

図８および図９に示すように、第２の係合部２４は、切削インサート１０の特定の係合凹部１５の内壁と係合する。第２の係合部２４は係合凹部１５への侵入を容易にするために、係合凹部１５の寸法よりも若干小さく形成されている。また、第２の係合部２４は係合凹部１５の内壁と面接触可能なように、一部の壁面の形状が係合凹部１５の形状とほぼ一致している。第２の係合部２４の係合面は、ベース面２１Ａと平行な仮想平面に対して鋭角をなすように傾斜することが好ましい。特に、第２の係合部２４は、頂部側が細く、基端側が太くなるように係合面が傾斜することが好ましい。第２の係合部２４の係合面がこのように傾斜するように形成されると、係合凹部１５への侵入がさらに容易となり、なおかつ第２の係合部２４の強度が高まる。

図９に示すように、切削加工中に大きな負荷が加わったとき、第３の係合部２５は、２つめの特定の係合凹部１５の内壁と係合する。図８に示すように、第３の係合部２５は、切削インサート１０を工具ボデー２０に装着するのみでは、係合凹部１５の内壁と接触せず、わずかな隙間をあけて向かい合っている。第３の係合部２５は、切削インサート１０に大きな負荷が加わったとき、係合凹部１５の内壁に当接（係合）して機能する。切削インサート１０を工具ボデー２０に装着したときのこの隙間は、０．０１ｍｍ以上、かつ０．２０ｍｍ以下の範囲が好ましい。第３の係合凸部２５は係合凹部１５への侵入を容易にするために、係合凹部１５の寸法よりも若干小さく形成されている。また、第３の係合凸部２５は係合凹部１５の内壁と面接触可能なように、一部の壁面の形状が係合凹部１５の形状とほぼ一致している。第３の係合部２５の係合面は、ベース面２１Ａと平行な仮想平面に対して鋭角をなすように傾斜することが好ましい。特に、第３の係合部２５は、頂部側が細く、基端側が太くなるように係合面が傾斜することが好ましい。第３の係合部２５の係合面がこのように傾斜するように形成されると、係合凹部１５への侵入がさらに容易となり、なおかつ第３の係合部２５の強度が高まる。

ベース面２１Ａと対向する方向からみて、第２の係合部２４とねじ穴２３の中心との距離Ａは、第３の係合部２５とねじ穴２３の中心との距離Ｂよりも大きくされる（Ａ＞Ｂ）。またベース面２１Ａと対向する方向からみて、係合凹部１５と当接する領域の中央点における第２の係合部２４の法線Ｆが向かう方向は、ねじ穴２３の中心を通らない。また係合凹部１５と当接する領域の中央点における第３の係合部２５の法線Ｇが向かう方向も、ねじ穴２３の中心を通らない。ここでは、第２および第３の係合部２４、２５と係合凹部１５との接触は点ではなく所定の領域である場合を含めるため、その領域の中央点における法線を定める。したがって、第２および第３の係合部２４、２５と係合凹部１５との接触がそれぞれ点とみなされる場合を排除しない。それぞれの接触が点とみなされる場合は、それらの点での法線Ｆ、Ｇを定める。また前述のとおり、この実施形態の切削工具１は、ねじ穴２３の中心軸線Ｈがベース面２１Ａに対して傾斜しているため、ねじ穴２３の中心として中央点Ｘを用いる。すなわち、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、第２の係合部２４と中央点Ｘとの距離Ａは、第３の係合部２５と中央点Ｘとの距離Ｂよりも大きい。また図９に示すように、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、係合凹部１５と当接する領域の中央点における第２の係合部２４の法線Ｆが向かう方向は、中央点Ｘを通らず、係合凹部１５と当接する領域の中央点における第３の係合部２５の法線Ｇが向かう方向も、中央点Ｘを通らない。第２の係合部２４の法線Ｆが向かう方向が中央点Ｘに向かう方向からずれる角度αは、第３の係合部２５の法線Ｇが向かう方向が中央点Ｘに向かう方向からずれる角度βよりも小さい（α＜β）。

ベース面２１Ａの表面の硬さは、ロックウェル硬さ（ＪＩＳ Ｚ ２２４５またはＩＳＯ ６５０８−１）において４８ＨＲＣ以上、かつ６８ＨＲＣ以下の範囲が好ましい。このような硬さにされると、第２および第３の係合部２４、２５の硬さが好ましく調整され、当接するときの塑性変形を防止し、なおかつ脆性破壊も防止される。すなわち、ベース面２１Ａの表面の硬さをこのような範囲とすることで、大きな負荷が加わるときに、弾性変形によって第３の係合部２５は係合凹部１５の内壁と当接する。

次に、この実施形態の切削工具が奏する効果について説明する。切削インサート１０が切削抵抗による回転モーメントを受けるとき、その回転中心は第２の係合部２４と係合凹部１５との当接部になる。この実施形態の切削工具１のような場合、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、一般に切削インサート１０に作用する回転モーメントは右回り（時計回り）に作用する。すなわち、切削工具１の作用する切れ刃Ｅ（作用切れ刃）は、先端面３０側で、なおかつ外周面３２側に配置されている。第２の係合部２４と係合凹部１５との接触部に対して、作用切れ刃が切削工具１の先端面３０側に偏っているため、回転モーメントは右回りに作用する。このため、切削インサート１０には切削加工中、常に同じ向きの回転モーメントが加わり続ける。したがって、切削インサート１０のクランプ状態が安定化する。

また、第２の係合部２４が切削に関与している作用切れ刃から基端側の遠い位置にある第１の領域２６に形成されることで、切削抵抗によって生じる第２の係合部２４と係合凹部１５との当接部周りの回転モーメントが増大する。その結果として、第２の係合部２４が切削インサート１０に作用する回転モーメントを安定的に受け止め、クランプ力が向上する。

さらに、第２の領域２７に第３の係合部２５が、回転モーメントに対抗する向きに当接可能面（係合面）を有して形成されている。前述のとおり、第３の係合部２５は、切削インサート１０に大きな負荷が加わるとき、インサート取付部２１の弾性変形により近づいた係合凹部１５の内壁に当接して機能する。切削インサート１０に大きな負荷が加わるとき、たった１つの第２の係合部２４だけですべての負荷を受け止めると、第２の係合部２４が損傷を受ける虞がある。そこで、第３の係合部２５と協働して負荷を受け止めることで、第２の係合部２４の損傷を抑制し、大きな負荷に対応する。前述のとおり、切削インサート１０をインサート取付部２１に装着しただけでは、第３の係合部２５と切削インサート１０との間にわずかな隙間がある。この隙間は、第２の係合部２４が塑性変形などの損傷を起こす前に、第３の係合部２５と切削インサート１０とが当接する程度の隙間とされる。すなわち、第２の係合部２４または側壁面２１Ｂがわずかに弾性変形すると、すぐに第３の係合部２５と切削インサート１０とが当接して係合する。ベース面２１Ａに対向する方向からみて、第２の係合部２４とねじ穴２３の中心との距離Ａが、第３の係合部２５とねじ穴２３の中心との距離Ｂよりも大きくされることで、第３の係合部２５の隙間が適切に調整される。ただし前述のとおり、この実施形態の切削工具１は、ねじ穴２３の中心軸線Ｈがベース面２１Ａに対して傾斜しているため、ねじ穴２３の中心として中央点Ｘを用いる。すなわち、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、第２の係合部２４と中央点Ｘとの距離Ａ（図９参照）が、第３の係合部２５と中央点Ｘとの距離Ｂ（図９参照）よりも大きくされることで、第３の係合部２５の隙間が適切に調整されている。

第３の係合部２５は、第２の係合部２４に比べて作用切れ刃に近いことで、すなわち先端面３０側の第２の領域２７に形成されることで、係合凹部１５の内壁に当接して機能し始めるとすぐに、第２の係合部２４に代わって主体的に回転モーメントの力を受け止める。したがって、第２の係合部２４の損傷が、ますます抑制される。なお、この実施形態における第３の係合部２５は、切削インサート１０を工具ボデー２０に装着するのみでは、係合凹部１５の内壁と接触しないように形成されたが、これに限定されない。第３の係合部２５は、切削インサート１０を工具ボデー２０に装着するのみで係合凹部１５の内壁と当接するように形成されても構わない。その場合においても、第２の係合部２４は、係合凹部１５の内壁と当接するように形成される。

前述のとおり、図９に示すように、ベース面２１Ａに対向する方向からみて、第２の係合部２４の法線Ｆが向かう方向が中央点Ｘに向かう方向から時計回り方向にずれる角度αは、第３の係合部２５の法線Ｇが向かう方向が中央点Ｘに向かう方向から反時計回り方向にずれる角度βよりも小さい。すなわち、第３の係合部２５は、第２の係合部２４と比較して、切削インサート１０の係合凹部１５の中央から離れた側に接触する。また、ずれる方向も係合凹部１５の中央部からみて逆側である。係合凹部１５に対して、第２の係合部２４と第３の係合部２５との接触位置をずらすことによって、切削インサート１０の第１の係合部１４の当接箇所の損傷を防止し、その結果、第２の係合部２４の損傷をさらに抑制することができる。さらに、第３の係合部２５は、係合凹部１５の中央部から離れた面、すなわち平面に近い面で接触させることができるため、接触面積を広くすることができ、塑性変形などの不具合の発生を抑制することができる。したがって、切削加工中の大きな負荷に、ますます対応できる。

前述のとおり、この実施形態の切削インサート１０の第１の端面１１の輪郭形状は略円形になっている。このため、インサート取付部２１と当接する切削インサート１０の周側面１３は切頭円錐状の曲面で構成される。周側面１３の当接面が切頭円錐状の曲面であると、切削インサート１０をベース面２１Ａ上で回転させようとする回転モーメントに対して、周側面１３で対抗することが難しくなる。そのため、切削インサート１０の第１の係合部１５と、インサート取付部２１の第２および第３の係合部２４、２５との係合が有効に作用する。切れ刃Ｅが略円弧状の切削インサート１０の輪郭形状は、略円形に限定されない。すなわち、周側面１３の当接面が略円筒状または略円錐状の曲面で構成される切削インサート１０の輪郭形状は、略円形に限定されない。略円弧状の輪郭部分が、切削インサート１０の全輪郭形状の３０％以上、なおかつ１００％以下の範囲を占める場合に、本発明のインサート支持機構は特に効果が高い。また、主切れ刃が１／４円弧以上の輪郭形状とされ、主切れ刃が複数形成される切削インサート１０の場合に、本発明のインサート支持機構は特に効果が高い。なお１／４円弧以上とは、中心角が９０°以上の円弧を意味している。

以上説明したように、この実施形態の切削工具１においては、切削インサート１０の第２の端面１２に形成された第１の係合部１４が、インサート取付部２１のベース面２１Ａに形成された第２および第３の係合部２４、２５との２箇所以上で係合するように第２および第３の係合部２４、２５の形成位置が工夫されているので、大きな負荷を受けても切削インサート１０の回転（ずれ動くこと）を効果的に抑制でき、同時にインサート取付部２１の側壁面２１Ｂが切削インサート１０の回転を抑制する効果も最大化され、切削加工中の大きな負荷に対応できる。これにより、切削インサート１の異常損傷の抑制、または、被加工物の加工精度の向上を図ることができる。

この実施形態では、インサート取付部２１にシムを用いず、工具ボデー２０に直接第２および第３の係合部２４、２５を設けたが、本発明はこれに限定されず、図１０に示すようなシム４０を用いて、シム４０に第２および第３の係合部２４、２５を設ける場合についても適用可能である。具体的には、シム４０は、切削インサート１０が当接するベース面２１Ａを画定する板状のシム本体の表面に第２および第３の係合部２４、２５が設けられてなる。このようにシム４０に第２および第３の係合部２４、２５を設けると、第２および第３の係合部２４、２５をより複雑な形状に形成することが容易になる。また、第２および第３の係合部２４、２５が損傷した場合、シム４０を交換することで、切削工具１の工具寿命を延長することが可能になる。シム４０には、シム４０をねじなどで工具ボデー２０に固定するための穴が形成されていてもよい。ねじなどの締結手段を用いれば、シム４０を工具ボデー２０に固定した後の交換が容易になる。シム４０は、締結手段、クランプ、凹凸部相互による係合などの機械的手段の他に、圧入や焼嵌めのような弾性変形や熱変形を利用したり、接着、溶接、溶着のような非機械的手段によっても工具ボデー２０に固定することが可能である。

本発明の切削工具１は前述の実施形態に限定されない。この実施形態では、第１の係合部１４は、切削インサート１０の下面１３に形成された凹所により画定され、第２および第３の係合部２４、２５は、ベース面２１Ａに形成され、凹所に収容されて当該凹所を画定する側壁面の一部に係合可能な突起により画定される場合について説明した。しかし、そのような実施形態とは逆に、第１の係合部は、切削インサート１０の下面１３に形成された突起により画定され、第２および第３の係合部は、ベース面２１Ａに形成され、突起を収容して当該突起を画定する側壁面の一部と係合可能な係合部分を有する凹所により画定される構成とすることも可能である。（図示しない。）

この実施形態の第２および第３の係合部２４、２５は、１つの突起の一部分として形成されたが、２つの係合部２４、２５は完全に独立した突起とされても構わない。同様に、第１の係合部は、１つの凹部として構成されずに、完全に独立した複数の凹部に分割されても構わない。しかし、第２および第３の係合部２４、２５は、１つの突起の一部分として形成されると、小さな空間に２つの係合部２４、２５を形成することが可能となり、また突起部の強度が高くなるため、塑性変形などの発生を防止できる。

切削インサートの形状に関しても、ポジティブタイプだけでなく、周側面に正の逃げ角が付与されていないネガティブタイプも可能である。また、切削インサート全体の形状についても特に制限はなく、様々な形状の切削インサートに適用可能である。例えば、長円形や非対称な曲面形状など、様々な曲面形状の周側面とされる切削インサートにも適用可能である。

切削インサートに設けられる第１の係合部１４を画定する凹所の輪郭形状は、丸や四角等の単純な幾何学形状でも構わない。その場合、切削インサートがその軸線に関して、ｎ回対称（ｎは２以上の自然数）の回転対称性をもち、かつ、係合凹部１５が複数形成されていれば、切削インサートの複数の切れ刃部分を使用することが可能になる。第１の係合部１４は、第２および第３の係合部２４、２５とできる限り広い面積で当接できる形状にされることが好ましい。凹所が本実施形態のように係合凹部１５を有する形状であった場合、係合凹部１５の数に関して特に制限はない。係合凹部１５の数はこの実施形態で示した６つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。係合凹部１５の数は、被加工物の形状や切削条件に応じて適宜調整できる。ただし係合凹部１５の数は、３以上、なおかつ１０以下の範囲であることが好ましい。係合凹部１５の数が１０を超えると、切削インサート１０の大きさと比較して、係合凹部１５の大きさが小さくなるため、回転モーメントを十分に受け止めることが難しくなる。係合凹部が２つ以下の場合は、対応する切れ刃の数も２つ以下であるため、係合凹部１５を用いなくても、切削インサート１０の周側面１３に回転モーメントを受け止める構造を採用することができる。

この実施形態では、切削インサート１０を締め付けねじで固定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、くさびや押さえ駒などを用いる他のクランプ方法により固定される場合についても適用可能である。しかし本発明の受け止め機構は、締め付けねじで固定する場合に、もっとも大きな効果を発揮する。

この実施形態のインサート取付部２１は、切削工具１の先端面３０および外側面３２の両方に開口部が設けられるが、これに限定されない。インサート取付部２１は、切削工具１の先端面３０および外側面３２のいずれか一方に開口部が設けられればよい。この開口部に相当する切削インサート１０の上面と周側面との交差稜線部分を、作用切れ刃として機能させることができる。すなわち被加工物の形状や切削方向に応じて、作用切れ刃の位置および配置方向が適宜調整され、インサート取付部２１の開口部が配置されればよい。それらの場合でも、ベース面２１Ａに対向する方向からみた４つの領域（２６、２７、２８、２９）は、ベース面２１Ａの略中央を通過し、工具ボデー２０の先端面３０と直角な第１の境界線Ｌ１（回転軸線Ｃに平行）、およびベース面２１Ａの略中央を通過し、なおかつ工具ボデー２０の先端面３０と平行な第２の境界線Ｌ２（回転軸線Ｃに直交）により定められる。

前述の実施形態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。

１ 切削工具
１０ 切削インサート
１１ 第１の端面（上面）
１２ 第２の端面（下面）
１３ 周側面
１４ 第１の係合部
１５ 係合凹部
１６ 湾曲凸部
１７Ａ 側壁面
１７Ｂ 底面部
１８ 取り付け穴
Ｊ 中心軸線
Ｅ 切れ刃
２０ 工具ボデー
２１ インサート取付部
２１Ａ ベース面
２１Ｂ 側壁面
２３ ねじ穴
Ｈ 中心軸線
Ｘ 中央点
２４ 第２の係合部
２５ 第３の係合部
２６ 第１の領域
２７ 第２の領域
２８ 第３の領域
２９ 第４の領域
３０ 先端面
３１ 基端面
３２ 外側面
３３ 切りくずポケット
４０ シム
Ｃ 回転軸線
Ｌ１ 第１の境界線
Ｌ２ 第２の境界線
Ａ 第２の係合部と中央点Ｘとの距離
Ｂ 第３の係合部と中央点Ｘとの距離
Ｆ インサート係合凹部と当接する領域の中央点における第２の係合部の法線
Ｇ インサート係合凹部と当接する領域の中央点における第３の係合部の法線
α 第２の係合部の法線と中央点に向かう方向とのなす角度
β 第３の係合部の法線と中央点に向かう方向とのなす角度

Claims (13)

1. 切削インサート（１０）を着脱自在に装着するインサート取付部（２１）を有する切削工具（１）の工具ボデー（２０）であって、
   前記工具ボデー（２０）は、先端面（３０）と、該先端面（３０）から基端側に延びる外側面（３２）とを有し、
   前記インサート取付部（２１）は、前記先端面（３０）および前記外側面（３２）の少なくとも一方に開放部を有し、
   該インサート取付部（２１）は、
   前記切削インサート（１０）が当接するベース面（２１Ａ）および側壁面（２１Ｂ）と、
   前記ベース面（２１Ａ）に形成され、前記切削インサート（１０）に形成された第１の係合部（１４）が当接する第２および第３の係合部（２４、２５）と、
   前記ベース面（２１Ａ）に形成され、前記切削インサート（１０）を固定する締め付けねじと螺合するねじ穴（２３）と、を有し、
   前記ねじ穴（２３）の中心軸線（Ｈ）と前記ベース面（２１Ａ）を延長する仮想平面との交点を中央点（Ｘ）とし、前記ベース面（２１Ａ）に対向する方向からみて、該ベース面（２１Ａ）を、前記中央点（Ｘ）を通ると共に前記先端面（３０）側から前記基端側に延びるように定められる第１の境界線（Ｌ１）と、前記中央点（Ｘ）を通ると共に前記第１の境界線（Ｌ１）と直交するように定められる第２の境界線（Ｌ２）とによって、４つの領域（２６、２７、２８、２９）に分けるとき、
   前記第２の係合部（２４）は、前記第１の境界線（Ｌ１）の前記外側面（３２）側で、かつ前記第２の境界線（Ｌ２）の前記基端側となる第１の領域（２６）に形成され、
   前記第３の係合部（２５）は、前記第１の境界線（Ｌ１）の前記外側面（３２）側で、かつ前記第２の境界線（Ｌ２）の前記先端面（３０）側となる第２の領域（２７）に形成され、
   前記ベース面（２１Ａ）と対向する方向からみて、前記第２の係合部（２４）と前記中央点（Ｘ）との距離（Ａ）は、前記第３の係合部（２５）と前記中央点（Ｘ）との距離（Ｂ）よりも大きい工具ボデー。
2. 前記インサート取付部（２１）は、前記先端面（３０）および前記外側面（３２）の双方に開放部を有する請求項１に記載の工具ボデー。
3. 前記第２および第３の係合部（２４、２５）の各々の係合面は、前記ベース面（２１Ａ）と平行な仮想平面に対して鋭角をなすように傾斜する請求項１または２に記載の工具ボデー。
4. 前記ベース面（２１Ａ）と対向する方向からみて、前記第１の係合部（１４）と当接する前記第２の係合部（２４）の領域の中央点における前記第２の係合部（２４）の法線（Ｆ）が向かう方向は、前記中央点（Ｘ）を通らず、
   前記第１の係合部（１４）と当接する前記第３の係合部（２５）の領域の中央点における前記第３の係合部（２５）の法線（Ｇ）が向かう方向は、前記中央点（Ｘ）を通らず、
   前記第２の係合部（２４）の法線（Ｆ）が向かう方向が前記中央点（Ｘ）に向かう方向からずれる角度（α）は、前記第３の係合部（２５）の法線（Ｇ）が向かう方向が前記中央点（Ｘ）に向かう方向からずれる角度（β）よりも小さい請求項１に記載の工具ボデー。
5. 前記ベース面（２１Ａ）の表面の硬さは、ロックウェル硬さにおいて４８ＨＲＣ以上、かつ６８ＨＲＣ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の工具ボデー。
6. 前記第２および第３の係合部（２４、２５）は、１つの突起部の一部分として形成される請求項１から５のいずれか一項に記載の工具ボデー。
7. 前記インサート取付部（２１）は、前記切削インサート（１０）が当接する前記ベース面（２１Ａ）を画定するシム（４０）を有し、
   前記第２および第３の係合部（２４、２５）は、該シム（４０）に形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の工具ボデー。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の工具ボデー（２０）と、切削インサート（１０）とを備える切削工具。
9. 前記切削インサート（１０）は、第１および第２の端面（１１、１２）と、該第１および第２の端面（１１、１２）を接続する周側面（１３）とを有し、
   前記第１の端面（１１）に対向する方向からみて、前記切削インサート（１０）は、円弧状の輪郭部分を有し、
   前記円弧状の輪郭部分は、該切削インサートの全輪郭形状の３０％以上、かつ１００％以下の範囲を占める請求項８に記載の切削工具。
10. 前記切削インサート（１０）は、第１および第２の端面（１１、１２）と、該第１および第２の端面（１１、１２）を接続する周側面（１３）とを有し、
    前記第１の端面（１１）に対向する方向からみて、前記切削インサート（１０）の切れ刃は、円弧状の主切れ刃を有し、
    前記主切れ刃は、１／４円弧以上の輪郭形状に形成される請求項８または９に記載の切削工具。
11. 前記第１の係合部（１４）は、互いに離れた特定部分（１５）を有し、
    前記第１の係合部（１４）の前記特定部分（１５）の数は、３以上、かつ１０以下の範囲である請求項８から１０のいずれか一項に記載の切削工具。
12. 前記第１の係合部（１４）は、凹所により画定され、
    前記第２および第３の係合部（２４、２５）は、前記凹所に収容されて当該凹所を画定する側壁面の対応する一部と、それぞれ係合可能な突起により画定される請求項８から１１のいずれか一項に記載の切削工具。
13. 前記第１の係合部（１４）は、突起により画定され、
    前記第２および第３の係合部（２４、２５）は、前記突起を収容して当該突起を画定する側壁面の対応する一部と、それぞれ係合可能な凹所により画定される請求項８から１１のいずれか一項に記載の切削工具。

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