JP6035697B1 - 切削インサートおよび切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】加工形状（歯）を高精度にできる切削インサートおよび切削工具を提供する。【解決手段】本発明は、対向する第１および第２の端面（２、３）と、該端面（２、３）の間をつなぐ周側面（４）とを有する切削インサートであって、前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、該第１の端面（２）の輪郭形状は、少なくとも１つの頂部（９ａ）と、該頂部（９ａ）を挟むように延在する２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）とを有する。前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の少なくとも一部は切れ刃（１２）とされる。前記第１の端面（２）は、前記切れ刃（１２）に接続するすくい面（５）を備える。前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の両方を横切り、かつ前記第２の端面（３）に直交する断面でみて、前記すくい面（５）は、前記第２の端面（３）に対して傾斜している。【選択図】図１

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切削工具に関する。

総形の切削工具として、特に歯車等の歯を形成するための切削工具として、総形の切れ刃を有する複数の切削インサートが着脱自在に装着されてなるホブが知られている。そのような刃先交換式ホブにおいては、切れ刃が損傷した場合、損傷した切れ刃を有する切削インサートを交換する、または同一切削インサートの他の切れ刃を使用できるように向きを変えることができ、工具全体を交換する必要がない。したがって、経済性に優れるとともに迅速に加工に復帰することができるため、生産性が厳しく要求される近年の生産現場において多用されている。

特許文献１には、そのような刃先交換式ホブの一例が開示されている。特許文献１のホブにおいては、同一形状の切削インサートが、略円筒形状の工具ボデーの周側面上に、進み角が一定の螺旋状に配置されている。各々の切削インサートは、螺旋の進行方向に対してすくい面が直角に交差するように配置されている。

特開２０１２−１１６３３６号公報

特許文献１のような従来の切削工具（ホブ）は、同一形状の複数の切削インサートを用いて各々の切削インサートが螺旋状に配置されている。すなわち、切削インサートを載置するインサート取付部（座）も、螺旋状に配置されている。そして、各々のインサート取付部は、その配置位置だけでなく、円周方向の配置角度が少しずつ異なる。特にホブにおいては、非常に多くの切削インサートを用いるため、それに応じてインサート取付部も非常に多く配置される。これらのインサート取付部を切削工具の工具ボデーに形成するためには、長い加工時間を要する。そして、少しずつ配置角度の異なるインサート取付部を多数形成するためは、工作機械のテーブル上に回転割出しの角度調整が自在にできる回転割出し台などを載置するか、工作機械の工具軸の傾斜角度を自在に調整できる５軸マシニングセンタなどを用いることを要する。しかし、いずれの方法でインサート取付部を切削加工する場合でも、制御軸として自在に制御できる回転軸が１軸加わるため、加工位置精度が低下しやすい。または、工作機械の剛性などが低下して切削条件を高めることが難しく、切削条件が制限されて製造コストが増大しやすい。

この問題を解決する方法の一つに、図示しないが、工具ボデー側のインサート取付部はプレート部材などを用いて形成し、工具ボデーにはプレート部材の溝状装着部のみを形成する方法がある。しかし、その場合でも、複数のプレート部材を同一形状に形成し、プレート部材の溝状装着部が少しずつ角度を変えるように形成するのでは、前述の問題を解決することができない。したがって、加工位置精度を高めるため、または製造コストを抑制するためには、１つのプレート部材で複数の切削インサートに対応させ、なおかつプレート部材の装着部は、単純な形状である直線状の溝に（同一平面上に）形成されることが望まれる。そのようにすることで、工具ボデーの回転姿勢を固定した状態でプレート部材の溝状装着部を好適に形成することが可能となる。すなわち、加工位置精度が向上し、また切削条件を高めることを可能にし、加工する切削工具をエンドミルからサイドカッタへ変更するなど加工能率を高め、製造コストを抑制することが可能となる。

プレート部材の溝状装着部が直線状に形成される場合、プレート部材のインサート取付部も同一平面上に谷部（頂部）の深さ（高さ）を整列させて配置されることが望まれる。そうしないと、プレート部材のインサート取付部が階段状になり、またインサート取付部の配置角度も少しずつ異なるため、プレート部材の切削加工の際に加工位置精度が低下したり、製造コストが増大しやすくなり、前述の問題を解決することができない。特許文献１のようなホブは、プレート部材のインサート取付部を同一平面上に配置する場合、工具ボデーの回転軸線方向に整列した切削インサートが、ホブの側面視において、工具ボデーの回転軸線に対して一定の角度だけ傾斜する直線上に配置される。また、その直線上において、各々の切削インサートは、高さを揃えて整列させられる。そのため、あらたに次のような問題が生じる。すなわち、工具ボデーの回転軸線方向中央に位置している切削インサートに合わせた切れ刃形状とされた場合、中央から離れた位置にある切削インサートほど、工具ボデーの円筒形状の周側面から突出した位置に切れ刃が位置することになる。回転軸線方向中央は、形成したい歯の形状に対して誤差のない理想的な切れ刃位置であるので、この位置にある切削インサートは、意図したとおりの歯の形状を切削加工することが可能であるが、回転軸線方向中央から離れるほど、本来であれば周方向にずれた分だけ切削インサートを配置する高さや角度を調整しなければならないが、同一平面上に平行に高さを揃えて整列させられているために工具ボデーの中心軸線Ｏから切れ刃までの距離が大きくなり、また理想の切れ刃形状に対して配置される周方向の角度がずれるため、同一形状の切削インサートを使用すると、形成される歯の形状にずれが生じてくる。すなわち、回転軸線方向中央にある切削インサート以外は、円筒面上からずれ、配置角度もずれるので、被加工物に作用するときの切れ刃の角度等が、回転軸線方向中央に配置される切削インサートとずれてしまう。ここで使用されている切削インサートは切れ刃形状を被加工物に転写する総形タイプであるので、被加工物に形成される歯の形状精度が低下してしまう。このような理由により、特許文献１のような切削工具において、プレート部材のインサート取付部を同一平面上に配置すると、歯を高精度に形成することが難しいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、同一形状の複数の切削インサートを使用する総形の切削工具でありながらも、加工形状（歯）を高精度に切削加工することが可能で、なおかつ切削工具の製造コストを抑制できる切削インサートおよび切削工具（ホブ）を提供することを目的とする。

本発明における切削インサートは、対向する第１および第２の端面と、該端面の間をつなぐ周側面とを有する切削インサートであって、第１の端面に対向する方向からみて、第１の端面の輪郭形状は、少なくとも１つの頂部と、頂部を挟むように延在する２つの辺陵部とを有する。２つの辺陵部の少なくとも一部は切れ刃とされる。第１の端面は、切れ刃に接続するすくい面を備える。２つの辺陵部の両方を横切り、かつ第２の端面に直交する断面でみて、すくい面は、第２の端面に対して傾斜している。

本発明における切削工具は、本発明の切削インサートと、工具ボデーとを備え、工具ボデーは、略円形の２つの端面と、該端面をつなぐ周側面と、回転軸線（ＲＡ）とを有する略円柱形状とされ、工具ボデーの周側面上に、一方の端面から他方の端面に向かって複数の切削インサートが螺旋状に配置されるように装着されてなる切削工具であって、切削工具の側面視で、切削インサートは、回転軸線（ＲＡ）に対して略平行に整列される。切削インサートのすくい面の傾斜角度（α）は、複数の切削インサートがなす螺旋の進み角（β）と同一である。

本発明における別の切削工具は、本発明の切削インサートと、工具ボデーとを備え、工具ボデーは、略円形の２つの端面と、該端面をつなぐ周側面と、回転軸線（ＲＡ）とを有する略円柱形状とされ、工具ボデーの周側面上に、一方の端面から他方の端面に向かって複数の切削インサートの各々の頂部が螺旋状に配置されてなる切削工具であって、切削インサートの長手方向は、回転軸線（ＲＡ）に対して略平行に配置される。切削インサートの各々のすくい面の傾斜角度（α）は、前記頂部がなす螺旋の進み角（β）と同一である。

本発明によると、切削インサートを工具ボデーの回転軸線（ＲＡ）に対して略平行に並ぶように配置しながらも、切削インサートのすくい面を螺旋の進行方向に対して略直角に位置させることが可能となる。そのため、どの位置に装着された切削インサートであっても、切れ刃の形状が理想の総形刃形となるため、加工形状（歯）を高精度に形成することが可能である。なおかつ切削工具の製造コストを抑制できる。

第１の実施形態における切削インサートの斜視図を示す。 図１の切削インサートの平面図を示す。 図１の切削インサートの底面図を示す。 図１の切削インサートの背面図を示す。 図１の切削インサートの右側面図を示す。 図１の切削インサートの図２のＶＩ−ＶＩ切断線における断面図を示す。 図１の切削インサートの図２のＶＩＩ−ＶＩＩ切断線における断面図を示す。 図１の切削インサートの図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ切断線における断面図を示す。 図１の切削インサートの図２のＩＸ−ＩＸ切断線における断面図を示す。 第１の実施形態における切削インサートを装着した切削工具（第１の実施形態）の平面図を示す。 図１０の切削工具の右側面図を示す。 図１０の切削工具の左側面図を示す。 図１０の切削工具を切削インサートおよびプレート部材の装着状態が見えるように切断した部分断面図の模式図を示す。 図１０の切削工具の工具ボデーを構成するリング部材の斜視図を示す。 図１０の切削工具に装着されているブレート部材の斜視図を示す。 図１５のプレート部材の正面図を示す。 図１５のプレート部材の左側面図を示す。 図１５のプレート部材の平面図を示す。 図１５のプレート部材の右側面図を示す。 第２の実施形態における切削インサートの斜視図を示す。 図２０の切削インサートの平面図を示す。 図２０の切削インサートの背面図を示す。 図２０の切削インサートの右側面図を示す。 第３の実施形態における切削インサートの斜視図を示す。 図２４の切削インサートの平面図を示す。 図２４の切削インサートの背面図を示す。 図２４の切削インサートの右側面図を示す。 第４の実施形態における切削インサートの斜視図を示す。 図２８の切削インサートの平面図を示す。 図２８の切削インサートの背面図を示す。 図２８の切削インサートの右側面図を示す。 第５の実施形態における切削インサートの斜視図を示す。 図３２の切削インサートの平面図を示す。 図３２の切削インサートの背面図を示す。 図３２の切削インサートの右側面図を示す。 第５の実施形態における切削インサートを装着した切削工具を、切削インサートの装着状態が見えるように切断した部分断面図の模式図を示す。

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」、「右」、「左」、「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。

第１の実施形態における切削インサート１は、図１から図４に示されているように、略四角形板状の外郭形状を有している。なお、正面図は、図４の背面図と同様（回転対称）であるため省略する。また左側面図は、図５の右側面図と同様（回転対称）であるため省略する。切削インサート１は、略四角形形状を有する第１の端面２と、第１の端面２に対向するように配置された第２の端面３と、第１の端面２と第２の端面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の端面２の略中央部と第２の端面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。切削インサート１は、中心軸線Ｏに対して１８０°回転対称に構成されている。

第１の端面２は、第１の端面２に対向する方向からみて（つまり図２の平面図において、平面視で）、略三角形形状をしたすくい面５と、すくい面５と１８０°回転対称な形状にされた第２のすくい面６と、すくい面５と第２のすくい面６との間に配置された当接面７とから構成されている。すくい面５は、略三角形形状と説明したが、略台形形状とみることもできる。すなわち、すくい面５は、短辺部９と、その短辺部９を挟むように配置される２つのほぼ同じ長さを有する長辺部８とを備えるとみることもできる。長辺部８および短辺部９は、各々が略直線状にされており、短辺部９と各々の長辺部８との接続部１０は滑らかな湾曲形状をなしている。２つの長辺部８は、それぞれの延長線がなす内角が鋭角をなすように配置されている。すくい面５、第２のすくい面６および当接面７は、それぞれ略平坦面とされている。すくい面５と周側面４との交差稜線部は切れ刃１２とされ、同様に、第２のすくい面６と周側面４との交差稜線部も切れ刃１２とされている。２つのすくい面５、６と当接面７とは、各々のつなぎ面１１によって接続されている。なお、以降は説明を簡略にするため、第２のすくい面６は、すくい面５と同様であるため、特に必要な場合を除いて説明を省略する。

すくい面５に対向する方向（法線方向）からすくい面５をみたとき、すくい面５は、ほぼ左右対称な形状にされている。第１の端面２に対向する方向からみても（平面視で）、すくい面５は、ほぼ左右対称な形状にされている。すなわち、すくい面５は、平面視で、短辺部９の中央部を通過し且つ短辺部９に直角な基準線Ｌを中心にしてほぼ左右が反転した形状を有している。別の言い方をすれば、平面視で、すくい面５は、各々の長辺部８の延長線のなす内角の２等分線Ｌに対してほぼ線対称な形状を有している。すくい面５と第２のすくい面６は、平面視で、各々の短辺部９が切削インサート１の外方側に位置するように配置されている。したがって、短辺部９は、頂部９ａと称されることもできる。後に詳細に説明するが、第１の端面２のすくい面５、第２のすくい面６および当接面７は、同一平面上に位置してはいない。一方、図３に示されているように、第１の端面２に対向する第２の端面３は、全体が１つの平坦面より構成されている。また、本実施形態においては、長辺部８および短辺部９がすべて略直線形状であるが、これに限定されることはなく、必要に応じて、インボリュート曲線のような曲線形状や直線形状と曲線形状とを組み合わせた形状などに変更することが可能である。また切れ刃から延長された切削に関与しない部分（切れ刃として使用されない稜線部分）は、どのような形状とされても構わない。

本実施形態における切削インサート１において、第１の端面２の当接面７は第２の端面３と平行にされているが、すくい面５および第２のすくい面６は第２の端面３と平行にされていない。すなわち、図４に示されているように、第１の端面２のすくい面５および第２のすくい面６は、第２の端面３に対して傾斜するように配置されている。この傾斜は、前述した基準線（２等分線）Ｌを中心軸としてすくい面５を回転させた傾斜である。そのため、すくい面５においては、一方の長辺部（第１の辺陵部）８ａ側と他方の長辺部（第２の辺陵部）８ｂ側では、切削インサート１の厚さ方向（中心軸線Ｏに沿う方向）における当接面７との距離が異なっている。すなわち、例えば、すくい面５においては、図６の断面図に示すように、左側の長辺部（第１の辺陵部）８ａ側から右側の長辺部（第２の辺陵部）８ｂ側に向かうにつれ、第２の端面３側に漸次近接するような傾斜となっている。別の言い方をすれば、基準線Ｌを横切る断面、すなわち２つの辺陵部８ａ、８ｂを横切り、かつ第２の端面３に直交する断面でみたとき、すくい面５は、第２の端面３に対して傾斜している。なお、図７の断面図に示すように、基準線Ｌを含み、かつ第２の端面３に直交する断面でみたとき、すくい面５は、第２の端面３と略平行である。

本実施形態においては、すくい面５のうち、切削インサート１の厚さ方向において当接面７と同じ高さに位置する部分は存在していない。すなわち、すくい面５のうち最も高い部分でさえも、当接面７よりも低い（第２の端面３に近い）位置にある。したがって、すくい面５と当接面７との間には段部（つなぎ面）１１が配置されている。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、すくい面５のうち最も高い位置が当接面７と同じ高さにあってもよいし、当接面７よりも高い位置にあってもよい。同様に、すくい面５のうち最も低い部分が当接面７と同じ高さにあってもよいし、当接面７よりも高い位置にあってもよい。また、当接面７を有さない形態でもよい。前述のとおり、第２のすくい面６はすくい面５と同じ形状を有しており、切削インサートの中心軸線Ｏを中心として、すくい面５と１８０度回転対称となるように配置されている。したがって、第２のすくい面６は、傾斜の方向が、すくい面５と左右反対になっている。

本実施形態において、図６に示すすくい面５の傾斜角度αは、約３°である。この角度は、後述するとおり、工具ボデー２０に装着される切削インサート１が配置される螺旋の進み角βと同一の角度である。したがって、この傾斜角度αは、加工される歯車の形状などに応じて、適宜変更されることが可能である。

第１の端面２のすくい面５に接続している周側面４の部分は、図８および図９の断面図に示されているように、すくい面５に対して内角が角度θ１または角度θ２で交差している。図８は、図２の平面図で第１の辺陵部８ａと直角で、かつ第２の端面３と垂直な切断面における断面図であり、すくい面５と周側面４との内角は角度θ１である。図９は、図２の平面図で第２の辺陵部８ｂと直角で、かつ第２の端面３と垂直な切断面における断面図であり、すくい面５と周側面４との内角は角度θ２である。本実施形態において、角度θ１およびθ２は、ともに直角（９０°）とされている。周側面４は、すくい面５の全領域、すなわち、２つの長辺部８および１つの短辺部９とそれらを接続する接続部１０に関して全て直角に交差している。そのため、すくい面５の２つの長辺部８に接続した各々の周側面４部分は、同じ方向に傾斜している。周側面４は、第２のすくい面６に対しても、すくい面５と同様に接続している。本実施形態における切削インサート１は、周側面４がこのようにすくい面５および第２のすくい面６に接続しているため、図２の平面図に示されるように、第１の端面２の法線方向から切削インサート１をみたとき、すくい面５に接続する周側面４のうち、一方の長辺部８（第１の辺陵部８ａ）に隣接する部分を目視することができる。周側面４のうち、当接面７に接続している部分は、すくい面５に接続している部分と第２のすくい面６に接続している部分とを接続するようにされている。本実施形態における切削インサート１では、すくい面５に接続している部分と第２のすくい面６に接続している部分との各々が同一平面上で延長され、交差部に稜線が現れている。

すくい面５と周側面４との交差稜線部は、切れ刃１２とされている。同様に、第２のすくい面６と周側面４との交差稜線部も切れ刃１２とされている。すくい面５および第２のすくい面６の長辺部８と、短辺部９と、それらをつなぐ曲線状の接続部１０のすべてが切れ刃１２として機能する。本実施形態における切削インサート１は、中心軸線Ｏを中心として１８０度回転させることによって、すくい面５側の切れ刃１２と第２のすくい面６側の切れ刃１２とを入れ替えて使用することが可能な、２コーナ使用タイプである。これらの切れ刃１２に隣接する周側面４部分は、逃げ面として機能する。第２の端面３は後述するインサート取付部３１の底面３２と当接する着座面として機能する。また、当接面７は、切削インサート１を固定するための楔部材４１が当接する部分として機能する。

以上説明してきた本実施形態における切削インサート１の切れ刃１２周辺の材料は、超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化硼素を含有する焼結体、ダイヤモンドを含有する焼結体および単結晶ダイヤモンドといった硬質材料、またはそれらにＣＶＤもしくはＰＶＤによるコーティングを施したものとされることができる。切れ刃１２周辺以外の部分の材料も、同様の硬質材料とされることが好ましい。

次に、本実施形態における切削インサート１を着脱自在に装着した切削工具（ホブ）２０について説明する。

図１０から図１２に示すように、本実施形態におけるホブ２０は、回転軸線ＲＡを有する略円柱形状の工具ボデー２１に、複数の切削インサート１が装着されてなる。なお、正面図、下面図および背面図は、図１１の平面図と同様であるため省略する。ただし、厳密には、切削インサート１の配置位置が螺旋に沿って平面図とずれた位置となっている。図１３は、切削インサート１およびプレート部材３０が見えるようにホブ２０を部分的に切断した模式図である。工具ボデー２１は、リング部材２５が６本のボルトで固定された構造とされている。リング部材２５の斜視図を図１４に示す。本実施形態において、工具ボデー２１は、リング部材２５が分離可能な構造とされたが、これに限定されない。工具ボデーは、リング部材を用いない一体構造とされても構わない。リング部材２５を含めた工具ボデー２１は、互いに対向する２つの略円形状の端面２２と、それらを接続する周側面２３とから構成されている。また、２つの端面２２間を貫通するように取付穴２４が配置されている。

工具ボデー２１の周側面２３には、複数のプレート部材３０が取り付けられている。図１５から図２１に示すように、プレート部材３０は、略直方体を基本とした全体形状であり、複数の切削インサート１と当接することが可能であるように複数の切欠き状のインサート取付部３１を有するとともに、工具ボデー２１に固定されている。図１３に隠れ線で示したように、プレート部材３０の工具ボデー２１への固定には、締め付けねじ５０が用いられている。締め付けねじ５０は、プレート部材３０を工具ボデー２１の一方の端面２２である第２の端面２２ｂ側からリング部材２５へ向かって押し付けている。プレート部材３０のとリング部材２５とは、円錐状の傾斜面で当接している。すなわち、リング部材２５は、円錐状のテーパ側面３４を備え、プレート部材３０の端面は、テーパ側面３４に対応する形状とされている。このため、プレート部材３０は、遠心力が加わったときにもリング部材２５でしっかりと固定されている。プレート部材３０は、複数の切削インサート１が一列に整列することができる程度の長さを有している。逆に言うと、円錐状のテーパ側面３４を設けやすいように、本実施形態における切削工具２０はリング部材２５を分離できるように備えている。リング部材２５は、工具ボデー２１の他方の端面となる第１の端面２２ａを有する。

プレート部材３０の１つの端面上には、複数の同一形状のインサート取付部３１が長手方向に沿って一列に配置されている。なお、複数のプレート部材３０において、インサート取付部３１の配置される位置は、各々のプレート部材３０ごとに長手方向にずらされている。すなわち、インサート取付部３１の配置される位置は、工具ボデー２１のそれぞれの所定の位置に各々のプレート部材３０が固定されたとき、進み角が一定の螺旋基準線が定まるように配置されている。インサート取付部３１の深さは、切削インサート１の最大厚さとほぼ等しい寸法、または少し小さい寸法を有する。インサート取付部３１は、切削インサート１の外郭形状にならった形状を有している底面３２と、底面３２に交差するように配置された側壁面３３とから構成されている。底面３２は、インサート取付部３１が配置されているプレート部材３０の端面と対向する端面と略平行な平坦面からなる。複数のインサート取付部３１は、底面３２を同一の方向に向けるようにプレート部材３０上に配置されている。

本実施形態において、１つのプレート部材３０に形成されたインサート取付部３１の数は５つである。しかし、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。このような形状を有するプレート部材３０は、インサート取付部３１の底面３２が工具回転方向前方を向くように、工具ボデー２１の周側面２３上の所定の位置に装着され、締め付けねじ５０等の固定部材によって固定される。このとき、各々のプレート部材３０は、工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に固定されている。したがって、全てのインサート取付部３１の底面３２も、工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に配置される。なお、本実施形態における切削工具は、プレート部材を用いたが、それに限定されない。プレート部材を用いず、工具ボデーにインサート取付部が一体的に形成されても構わない。

切削インサート１は、インサート取付部３１の底面３２に第２の端面３を当接させるようにして載置された後、楔部材４１によって工具ボデー２１に固定される。本実施形態においては、楔部材４１は切削インサート１の当接面７にのみ当接している。すなわち、楔部材４１は、当接面７のみを押圧するように構成されている。また、固定された切削インサート１においては、すくい面５または第２のすくい面６のいずれかがプレート部材３０および工具ボデー２１から突出しており、この突出しているすくい面５または第２のすくい面６に形成されている切れ刃１２が切削加工に関与する。以降は、説明を簡略にするため、すくい面５およびその切れ刃１２が切削に関与する場合を説明する。第２のすくい面６をよびその切れ刃が切削に関与する場合も同様であるため、特別に必要がある場合を除いて説明を省略する。

本実施形態におけるホブ２０では、１２枚のプレート部材３０が、工具ボデー２１の周方向において一定間隔で、かつ工具ボデー２１の回転軸線ＲＡの方向において一方の端面２１ａ側から他方の端面２１ｂ側に向けてインサート取付部３１の位置をずらすように配置されている。このとき、隣り合うプレート部材３０の回転軸線ＲＡ方向におけるインサート取付部３１の位置のずれ量は一定とされ、各々の切削インサート１は、略円柱形状の工具ボデー２１の周側面２３上に一定の角度でねじれる螺旋状に配置される。複数の切削インサート１が並ぶことで形成された螺旋状のラインは、螺旋基準線と呼ばれることができる。螺旋基準線とは、螺旋の進行方向を示す線と言うこともできる。図１０の平面図に示すように、工具ボデー２１の回転軸線ＲＡと直角に交差する線に対する螺旋基準線の傾斜角度βを、螺旋の進み角と呼称する。進み角βによって、螺旋が工具ボデー２１を周方向に一回りする間に回転軸線ＲＡ方向に進む距離が定められる。本実施形態において、進み角βは約３°であるが、この角度は加工される歯車の形状などに応じて、適宜変更されることが可能である。

前述したように、第１の実施形態における切削インサート１のすくい面５および第２のすくい面６には、約３°の傾斜角度αが付与されている。この傾斜角度αは、螺旋の進み角βと同一角度である。そのため、切削インサート１の第２の端面３をインサート取付部３１の底面３２に、すくい面５側がプレート部材３０から突出するように載置したとき（すなわち、すくい面５の切れ刃１２が切削に関与するように切削インサート１を装着したとき）、すくい面５は螺旋基準線に対して略直角に交差する。

次に、本実施形態における切削インサート１およびそれを装着したホブ２０の作用及び効果について説明する。

本実施形態における切削インサート１は、第１の端面２と、第１の端面２に対向する第２の端面３と、第１の端面２と第２の端面３とを接続する周側面４とを有し、第１の端面２の少なくとも一部には、第２の端面３に対して傾斜したすくい面５が形成され、すくい面５と周側面４との交差稜線には切れ刃１２が形成されるという特徴を有している。このような構成によって、切削インサート１を工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に並ぶように配置しながらも、切削インサート１のすくい面５を螺旋基準線（螺旋の進行方向）に対して略直角に配置することが可能となる。すなわち、本実施形態におけるホブ２０においては、すくい面５を螺旋基準線に対して略直角に配置しながらも、切削インサート１の列を回転軸線ＲＡに対して略平行に配列させることが可能となったために、どの切削インサート１においても回転軌跡における切れ刃１２の輪郭形状が理想の総形の形状とほぼ一致する。したがって、加工される歯の形状精度を大幅に向上させることが可能である。

切削インサート１を工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に並ぶように配置できるということは、インサート取付部３１も工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に並ぶように配置できる。したがって、プレート部材３０も工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に並ぶように配置できる。ブレート部材の溝状装着部は、工具ボデー２１の回転軸線ＲＡに対して略平行に配置されるため、工具ボデー２１を回転させなくても、１列分のブレート部材の装着部を一度に形成することができる。したがって、例えばエンドミルに代えて、サイドカッタなどのような剛性の高い切削工具で切削加工することが可能となる。あるいは、工具軸の角度制御ができる５軸マシニングセンタなどの高額で剛性の低い設備を使わず、安価で剛性の高い工作機械でも切削加工できる。さらに、角度が調整できる制御軸数が１つ減るため、加工位置精度も高めることができる。すなわち、角度調整軸の位置再現性について、繰り返し精度のばらつきを防止することができる。

本実施形態における切削インサート１においては、切れ刃１２が、２つの長辺部８と、長辺部８の間に位置する短辺部９と、短辺部９と各々の長辺部８とを接続する２つの接続部１０とから形成された総形形状をなしているが、これに限定されない。また、本実施形態における切削インサート１においては、すくい面５が、前述した２等分線Ｌを中心軸として回転するように傾斜しているが、これに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であるなら、これとは別に規定された基準線に基づいて傾斜するようにされても構わない。本実施形態における切削工具２０は、歯車などを加工することに適するホブであったが、これに限定されない。螺旋状に切れ刃が配置される切削工具に広く適用され得る。

本実施形態における切削インサート１においては、すくい面５と、中心軸線Ｏに対してすくい面５と１８０°回転対称の形状を有する第２のすくい面６とが隣接しており、すくい面５と第２のすくい面と６の間には、第２端面３と略平行な平坦面である当接面７が設けられた。したがって、使用可能な切れ刃が２組となることから、経済的である。また、第２の端面３は全体が平坦面とされ、全体が着座面として機能するため、切削インサート１の固定性（座りの安定性）も良好である。

次に、本発明の第２の実施形態における切削インサート１０１について説明する。図２０から図２３に示されているように、本実施形態における切削インサート１０１では、第１の実施形態における第２のすくい面６の部分が存在していない。したがって、本実施形態は、すくい面５の切れ刃のみが使用可能な１コーナ使用タイプである。また、第２のすくい面６がない分だけ当接面７が大きく形成されており、略四角形形状をなしているが、当接面７はこの形状に限定されることはない。また、当接面７に接続している周側面４部分は、当接面７に対して略直角に交差している。これ以外の部分の形状は、基本的に第１の実施形態における切削インサート１と同様であるため説明を省略する。

本実施形態における切削インサート１０１を装着した切削工具（ホブ）は、インサート取付部が本実施形態における切削インサート１０１に対応する形状とされている。それ以外の形状は、第１の実施形態における切削工具と同様であるため、説明を省略する。

第２の実施形態における切削インサート１０１においては、第２のすくい面６が存在していない。したがって、使用可能な切れ刃１２は１つ（一組）であるが、切削インサート１０１の長手方向の大きさを第１の実施形態における切削インサート１と比較して小さくすることができる。そのため、小型の切削工具において好適に使用され得る。

次に、本発明の第３の実施形態における切削インサート２０１について説明する。図２４から図２７に示されているように、本実施形態における切削インサート２０１では、第２の実施形態における切削インサート１０１における当接面７の部分が存在しておらず、第１の端面２の全体がすくい面５を延長した平坦面によって構成されている。すなわち、本実施形態においては、すくい面５を含む第１の端面２の全体が傾斜している。このように本実施形態においては、第１の端面２の全体がすくい面５を延長した平坦面なのであるが、切れ刃として機能する部分は、第２の実施形態における切削インサート１０１の場合と同様である。すなわち、切削インサート２０１の長辺部８、短辺部９、それらを接続する接続部１０のみが切れ刃として機能する。それ以外の交差稜線部分は、切れ刃としては機能しない。また7、すくい面５を延長した平坦面は、その一部が当接面として機能する。切削インサート２０１の外郭形状は図示されているもの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。

本実施形態における切削インサート２０１を装着した切削工具（ホブ）は、インサート取付部が本実施形態における切削インサート２０１に対応する形状とされている。また、楔部材などの固定部材も、切削インサート２０１に対応する形状とされている。すなわち、楔部材などの押圧面が、切削インサート２０１のすくい面５の傾斜にならって、傾斜面とされている。楔部材などの押圧面が、切削インサート２０１のすくい面５の一部と当接する。それ以外の形状は、第１の実施形態における切削工具と同様であるため、説明を省略する。

第３の実施形態における切削インサート２０１においては、第１の端面２の全体がすくい面５を延長した平坦面となっているため、第２のすくい面６および第２の端面３と略平行な当接面７が存在しない。本実施形態における切削インサート２０１は、使用可能な切れ刃１２は１つであるが、第２の実施形態における切削インサート１０１と同様に、切削インサート２０１の長手方向の大きさを第１の実施形態における切削インサート１と比較して小さくすることができるという利点がある。また、第１の端面２が１つの平坦面とされるために、第２の実施形態における切削インサート１０１と比較して製造が容易になるという利点が存在する。そのため、小型の切削工具において好適に使用され得る。

次に、本発明の第４の実施形態における切削インサート３０１について説明する。図２８から図３２に示されているように、本実施形態における切削インサート３０１では、第１の端面２の一方の領域には第１の実施形態と同様のすくい面５が形成されているのであるが、他方の領域には第１の実施形態における第２のすくい面６が形成されてはおらず、当接面７が残りの領域の全体に拡張した形状となっている。一方、第２の端面３は、中心軸線Ｏと直角に交差し且つ切削インサート２０１を長手方向に２等分する位置に引かれた基準線を定義するとき、基準線を中心に第１の端面２と１８０度回転対称となるような形状を有している。したがって、本実施形態における切削インサート３０１は、第１の実施形態における切削インサート１と同様に、すくい面５側の切れ刃１２と第２のすくい面６側の切れ刃１２とを切り替えて使用することが可能な２コーナ使用タイプである。ただし、第１の端面２と第２の端面３とを切り替えて使用するタイプとなっている。これ以外の部分の形状は、基本的に第１の実施形態における切削インサートと同様であるため、説明を省略する。

本実施形態における切削インサート３０１を装着した切削工具（ホブ）は、インサート取付部が本実施形態における切削インサート３０１に対応する形状とされている。それ以外の形状は、第１の実施形態における切削工具と同様であるため、説明を省略する。

第４の実施形態における切削インサート３０１においては、中心軸線Ｏと直角に交差し、かつ切削インサート３０１を長手方向に２等分する位置に引かれた基準線を定義するとき、第２の端面３には、基準線を中心としてすくい面５と１８０度回転対称の形状を有する第２のすくい面６が形成されている。したがって、使用可能な切れ刃が２つになることから経済的である。また、すくい面５と当接面７との間の段部１１が、第１の端面２と１８０°回転対称な第２の端面３にも配置されるため、図示しないが、インサート取付部に段部１１に対応する段部形状を設けた場合、段部１１を切削インサート３０１の固定姿勢を決める基準面として利用することができる。すなわち、段部１１をインサート取付部の対応する段部形状と当接させることができる。このため、周囲面４のみを固定姿勢を決める基準面として当接させる場合と比較して、切削インサート３０１の姿勢を精度よく調整することができる。

次に、本発明の第５の実施形態における切削インサート４０１について説明する。図３２から図３５に示されているように、本実施形態における切削インサート４０１は、いわゆるブレードタイプであり、直方体形状を基本とする外周面の１つに、複数の短辺部９につらなる切れ刃１２が一列に整列するように一体的に形成された構成をなしている。切削インサート４０１は、第１の端面２と、第１の端面２に対向して配置された第２の端面３と、それらを接続する周側面４とを有する。第１の端面２には、第１の実施形態における切削インサート１と同様の形状を有するすくい面５が５つ形成されている。すべてのすくい面５は、同じ形状とされており、かつ第２の端面３に対して傾斜角度αで、同じ方向に傾斜している。各々のすくい面５と周側面４との交差稜線部は、各々の切れ刃１２として機能し、周側面４は逃げ面として機能する。第２の端面３は着座面として機能する。周側面４の逃げ面として機能する部分は、第１の実施形態における切削インサート１と同様に、各々のすくい面５に対して直角に接続している。

本実施形態における切削インサート４０１を装着した切削工具（ホブ）４２０は、インサート取付部が本実施形態における切削インサート４０１に対応する形状とされている。ただし、切削インサート４０１をプレート部材に装着する必要がない。すなわち、図３６の模式図に示すように、この切削インサート４０１は、工具ボデーの周側面上に回転軸線と略平行に設けられた凹部に挿入することによって、直接取り付けることができる。ホブ４２０は、工具ボデー４２１の周側面上に、複数の切削インサート４０１が装着されている。複数の切削インサート４０１の各々の頂部９ａは、工具ボデー４２１の一方の端面２２ａから他方の端面２２ｂに向かって螺旋状に配置されるように、各々の切削インサート４０１が装着されている。本実施形態（第５の実施形態）におけるホブ４２０においても、第１の実施形態におけるホブ２０と同様に、すくい面５は螺旋基準線に対して略直角に配置されている。それ以外の形状は、第１の実施形態における切削工具と同様であるため、説明を省略する。

第５の実施形態における切削インサート４０１においては、ブレードタイプであるため、１つの切れ刃部のみを交換することはできないが、一列の切れ刃部を同時に交換することが可能となる。したがって、切削インサート４０１を交換する労力を削減したい場合には有利である。図示しないが、本実施形態において、楔部材は、全ての切れ刃１２に隣接してではなく、１つおきなどに取り付けられても構わない。楔部材の数を削減すると、切削インサート４０１を交換する労力を削減したい場合には、さらに有利である。

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。

１ 第１の実施形態における切削インサート
２ 第１の端面
３ 第２の端面
４ 周側面
５ すくい面
６ 第２のすくい面
７ 当接面
８ 切れ刃の長辺部
８ａ 第１の辺陵部
８ｂ 第２の辺陵部
９ 切れ刃の短辺部
９ａ 頂部
１０ 切れ刃の接続部
１１ 段部（つなぎ面）
１２ 切れ刃
２０ 第１の実施形態における刃先交換式ホブ
２１ 工具ボデー
２２ 端面
２２ａ 工具ボデーの第１の端面
２２ｂ 工具ボデーの第２の端面
２３ 工具ボデーの周側面
２４ 取付穴
２５ リング部材
３０ プレート部材
３１ インサート取付部
３２ 底面
３３ 側壁面
３４ テーパ側面
４０ 固定部材
４１ 楔部材
５０ 締め付けねじ
１０１ 第２の実施形態における切削インサート
２０１ 第３の実施形態における切削インサート
３０１ 第４の実施形態における切削インサート
４０１ 第５の実施形態における切削インサート
４２０ 第５の実施形態における刃先交換式ホブ
４２１ 第５の実施形態における工具ボデー
Ｌ ２つの長辺の延長線における交差角度の２等分線
Ｏ 中心軸線
ＲＡ 回転軸線
α 切削インサートのすくい面の傾斜角度
β 螺旋の進み角

Claims (10)

1. 対向する第１および第２の端面（２、３）と、該端面（２、３）の間をつなぐ周側面（４）とを有する切削インサートであって、
   前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、該第１の端面（２）の輪郭形状は、少なくとも１つの頂部（９ａ）と、該頂部（９ａ）を挟むように延在する２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）とを有し、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の少なくとも一部は切れ刃（１２）とされ、前記第１の端面（２）は、前記切れ刃（１２）に接続するすくい面（５）を備え、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の両方を横切り、かつ前記第２の端面（３）に直交する断面でみて、前記すくい面（５）は、前記第２の端面（３）に対して傾斜しており、
   前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の各々の延長線がなす内角の２等分線（Ｌ）を定め、
   前記２等分線（Ｌ）を含み、かつ前記第２の端面（３）に直交する断面でみて、前記すくい面（５）は、前記第２の端面（３）と略平行である切削インサート（１、１０１、２０１、３０１、４０１）。
2. 前記切れ刃（１２）は、前記頂部（９ａ）に配置される短辺部（９）と、前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）に各々１つずつ配置される長辺部（８）と、前記短辺部（９）と前記長辺部（８）の各々とを接続する２つの接続部（１０）とを備え、
   前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、前記切れ刃（１２）は、前記２等分線（Ｌ）に対して線対称に配置される請求項１に記載の切削インサート（１、１０１、２０１、３０１、４０１）。
3. 前記第１の端面（２）は、前記第２の端面（３）に平行でかつ略平坦な当接面（７）を有する請求項１または２に記載の切削インサート（１、１０１、３０１、４０１）。
4. 前記第１の端面（２）と前記第２の端面（３）とを貫通するように中心軸線（Ｏ）が定められ、
   前記第１の端面（２）は、前記中心軸線（Ｏ）に対して前記すくい面（５）と１８０度回転対称に配置される第２のすくい面（６）を備え、
   前記すくい面（５）と前記第２のすくい面（６）との間に前記当接面（７）が設けられる請求項３に記載の切削インサート（１０１）。
5. 前記すくい面（５）を含む前記第１の端面（２）の全体が、前記第２の端面（３）に対して傾斜している請求項１から４のいずれか一項に記載の切削インサート（２０１）。
6. 対向する第１および第２の端面（２、３）と、該端面（２、３）の間をつなぐ周側面（４）とを有する切削インサートであって、
   前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、該第１の端面（２）の輪郭形状は、少なくとも１つの頂部（９ａ）と、該頂部（９ａ）を挟むように延在する２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）とを有し、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の少なくとも一部は切れ刃（１２）とされ、前記第１の端面（２）は、前記切れ刃（１２）に接続するすくい面（５）を備え、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の両方を横切り、かつ前記第２の端面（３）に直交する断面でみて、前記すくい面（５）は、前記第２の端面（３）に対して傾斜しており、
   前記第２の端面（３）は、第２のすくい面（６）を備える切削インサート（３０１）。
7. 対向する第１および第２の端面（２、３）と、該端面（２、３）の間をつなぐ周側面（４）とを有する切削インサートであって、
   前記第１の端面（２）に対向する方向からみて、該第１の端面（２）の輪郭形状は、少なくとも１つの頂部（９ａ）と、該頂部（９ａ）を挟むように延在する２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）とを有し、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の少なくとも一部は切れ刃（１２）とされ、前記第１の端面（２）は、前記切れ刃（１２）に接続するすくい面（５）を備え、
   前記２つの辺陵部（８ａ、８ｂ）の両方を横切り、かつ前記第２の端面（３）に直交する断面でみて、前記すくい面（５）は、前記第２の端面（３）に対して傾斜しており、
   前記切れ刃（１２）の前記短辺部（９）を複数備え、
   すべての前記短辺部（９）が一列に整列するように形成されることで、全体としてくし形とされ、
   各々の前記短辺部（９）に対応する複数の前記すくい面（５）が形成され、
   すべての前記すくい面（５）の傾斜方向は同一である切削インサート（４０１）。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の切削インサート（１、１０１、２０１、３０１）と、工具ボデー（２１）とを備え、
   前記工具ボデー（２１）は、略円形の２つの端面（２２）と、該端面（２２）をつなぐ周側面（２３）と、回転軸線（ＲＡ）とを有する略円柱形状とされ、
   前記工具ボデー（２１）の周側面（２３）上に、一方の端面（２２ａ）から他方の端面（２２ｂ）に向かって複数の前記切削インサート（１、１０１、２０１、３０１）が螺旋状に配置されるように装着されてなる切削工具（２０）であって、
   前記切削工具（２０）の側面視で、前記切削インサート（１、１０１、２０１、３０１）は、前記回転軸線（ＲＡ）に対して略平行に整列され、
   前記切削インサート（１、１０１、２０１、３０１）の前記すくい面（５）の傾斜角度（α）は、複数の前記切削インサート（１、１０１、２０１、３０１）がなす螺旋の進み角（β）と同一である切削工具（２０）。
9. 請求項７に記載の切削インサート（４０１）と、工具ボデー（４２１）とを備え、
   前記工具ボデー（４２１）は、略円形の２つの端面（２２ａ、２２ｂ）と、該端面（２２ａ、２２ｂ）をつなぐ周側面と、回転軸線（ＲＡ）とを有する略円柱形状とされ、
   前記工具ボデー（４２１）の周側面上に、一方の端面（２２ａ）から他方の端面（２２ｂ）に向かって複数の前記切削インサート（４０１）の各々の前記頂部（９ａ）が螺旋状に配置されてなる切削工具（４２０）であって、
   前記切削インサート（４０１）の長手方向は、前記回転軸線（ＲＡ）に対して略平行に配置されており、
   前記切削インサート（４０１）の各々の前記すくい面（５）の傾斜角度（α）は、前記頂部（９ａ）がなす螺旋の進み角（β）と同一である切削工具（４２０）。
10. 歯車を加工するためのホブとされる請求項８または９に記載の切削工具（２０、４２０）。

Images