JP6137738B2 - 切削インサート、刃先交換式切削工具のボデーおよび刃先交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサート、ボデーおよびこれらを備えた刃先交換式切削工具に関する。特に、本発明は、直角肩削り加工に適用できる切削インサートおよび刃先交換式切削工具に関する。

従来、略円柱状のボデーの先端部外周に複数の切削インサートを装着する刃先交換式切削工具の種類の一つに、特許文献１が開示するような９０°の壁面を加工するための（つまり直角肩削り用の）ものがある。特許文献１が開示する切削インサートは、その上面の基本形状が略三角形であり、両面使用可能に構成されている。上下面の各々における切れ刃は同一構成を有する。各切れ刃は、主切れ刃と、副切れ刃と、コーナ切れ刃と、補助切れ刃とを備える。平面視において、この切削インサートは、略三角形形状輪郭を有し、辺稜部とコーナ縁部とが交互につながる。副切れ刃とコーナ切れ刃とはコーナ縁部に延在し、主切れ刃と補助切れ刃とはコーナ縁部間の辺稜部に延在する。副切れ刃は、コーナ切れ刃から、切削インサートを２等分するべく上下面の間に延びるように定められる仮想の中間面に向けて傾斜する。主切れ刃は同コーナ切れ刃から反対側に同中間面に向けて傾斜し、さらに補助切れ刃につながる。補助切れ刃は、主切れ刃と同じように、主切れ刃と副切れ刃との間のコーナ切れ刃から離れるにしたがい、中間面に近づくように傾斜する。補助切れ刃の中間面に対する傾斜度合いは主切れ刃の傾斜度合いよりも小さく、補助切れ刃は中間面に平行であり得る。補助切れ刃は、このように関連する主切れ刃から延び、隣接するコーナ切れ刃に従属する副切れ刃に接続する。

国際公開第２０１４／００６６０９号

特許文献１の切削インサートがボデーに取り付けられて切削に用いられるとき、作用切れ刃は、１つのコーナ切れ刃と、このコーナ切れ刃の一端から順に延びる主切れ刃および補助切れ刃と、同じコーナ切れ刃の他端から延びる副切れ刃とからなる。側面視で、作用主切れ刃および作用補助切れ刃は、作用コーナ切れ刃から離れるに従い中間面に近づくように、延在する。作用補助切れ刃は、作用切れ刃でない隣の切れ刃の副切れ刃につながる。副切れ刃は、側面視で、同一切れ刃におけるコーナ切れ刃から離れるに従い中間面に近づくように傾斜し、その長さは主切れ刃の長さよりも明らかに短い。したがって、側面視において、副切れ刃の中間面に対する傾斜角は、主切れ刃の中間面に対する傾斜角よりもはるかに大きい。よって、作用切れ刃の作用補助切れ刃と、非作用切れ刃の副切れ刃との接続部での傾斜方向の交代は急激となる。したがって、切削工具において、１つの切れ刃が作用しているとき、作用補助切れ刃に接続する、非作用副切れ刃は作用切れ刃で生じた切りくずの流出を妨げる向きに延びる。これにより切りくずは非作用副切れ刃によって切削工具の基端側へ進むのが妨げられ、先端付近に滞留しやすくなる。その結果、工具と被加工物との間に切りくずが挟まったり、切りくずが被加工物の表面を傷つけたりする場合がある。

さらに、切り込み量を多くして主切れ刃のほぼ全体を使用して切削を行うときがある。この場合、特許文献１の切削インサートを用いた切削工具では、特に作用主切れ刃の傾斜に応じて被加工物にそれをすくい上げる方向に力が加わってしまう場合がある。よって、被加工物をよりしっかりと保持することが必要である。

そこで、本発明は、上記の事情の少なくとも１つに鑑みて創案された切削インサート、該切削インサートが着脱自在に取り付けられる工具ボデー、およびその切削インサートが着脱自在に取り付けられる刃先交換式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、
略多角形形状の第１の端面と、その第１の端面に対向する第２の端面と、第１の端面と第２の端面とをつなぐ周側面と、第１の端面と周側面との交差部に形成された複数の切れ刃と、第２の端面と周側面との交差部に形成された複数の切れ刃とを備える切削インサートであって、
切れ刃は第１切れ刃部と、その第１切れ刃部につながる第２切れ刃部とを備え、
第１の端面についての切削インサートの端面視において、第２切れ刃部は第１の端面の互いに対して隣り合う２つのコーナ部のうちの第１コーナ部に位置し、第１切れ刃部は第１コーナ部から隣りの第２コーナ部に向けて延びる第１の端面の辺稜部に延在し、
第１の端面と第２の端面との間を通って周側面を通過する中間面を定めるとき、切削インサートの側面視において、第１切れ刃部は、該中間面に向けて凹形状に構成されていて、第１コーナ部側の第１傾斜部と、中間面に対する該第１傾斜部の傾斜方向に対して反対の傾斜方向を有して第１傾斜部に対して第２コーナ部側に位置する第２傾斜部と、第１傾斜部と第２傾斜部とをつなぐ凹底部とを備え、
第１の端面と第２の端面とを貫通するように延びる第１軸線（Ａ１）と、該第１軸線に直交し周側面を貫通するように延びるとともに中間面に含まれる第２軸線（Ａ２）と、を定めるとき、
第１の端面に関する複数の切れ刃は、第１軸線に関して回転対称であり、
第２の端面に関する複数の切れ刃は、第２軸線周りに、第１の端面に関する複数の切れ刃と回転対称であり、
第１傾斜部および第２傾斜部は、切削インサートの端面視および側面視において直線状を呈し、
周側面のうち、第１傾斜部および第２傾斜部と対応する部分は略平面である、
切削インサートが提供される。

本発明の一態様の切削インサートによれば、第１切れ刃部は、側面視において、第１傾斜部と、該第１傾斜部と反対の傾斜方向で傾斜する第２傾斜部と、これらの間の凹底部とを備える。したがって、特許文献１の切削インサートに比べて、第１切れ刃部の切削により生じる切りくずが流出し易くなり、切りくずが工具と被加工物との間に挟まる等の問題を抑制できる。さらに、第１傾斜部と第２傾斜部との傾斜方向が逆であるので、切削加工中に被加工物が浮き上がる力を抑制することができ、よって被加工物の挙動または姿勢をより安定させることができる。また、この切削インサートでは、第２切れ刃部から第１切れ刃部にかけて、特に、その第１切れ刃部のより広い範囲を、さらに好ましくはその全体を作用切れ刃として用いることが可能になる。

好ましくは、第１の端面についての切削インサートの端面視において、第１切れ刃部は少なくとも部分的に外方に向けて凸に湾曲する。

前記第１切れ刃部が延在する辺稜部の２つのコーナ部間の中央からその両側に該辺稜部の長さの１０％以下の範囲を定めるとき、該範囲内に、前記凹底部は最底部を有するとよい。

前記切削インサートの端面視において、前記辺稜部は、隣り合う２つのコーナ部間でほぼ鏡像対称に形成されているとよい。

好ましくは、前記第１の端面には、該第１の端面の切れ刃の数に応じた数の凹部が形成されている。各凹部は該第１の端面の関連する切れ刃の前記第１切れ刃部の凹底部近傍に設けられているとよい。

好ましくは、前記周側面は、前記第１切れ刃部に関して１つまたは複数の溝をさらに備える。これにより、切りくずを細分化して、切りくずの流出を円滑に改善することができる。よって、第１切れ刃部の中央部に加わる応力を緩和することができる。これらの溝の各々は前記第１の端面に開口部を有するとよい。前記溝のうちの少なくとも１つは、前記凹底部において前記第１切れ刃部と交差するとよい。好ましくは、前記溝は、前記凹底部のうちの最底部において、前記第１切れ刃部と交差する。前記第１の端面と前記第２の端面とを貫通するように延びる第１軸線を定めるとき、前記溝の各々は前記第１軸線に略平行に延在してもよい。このような溝を備える場合、第２の端面に関する複数の切れ刃は、上記第２軸線周りに、第１の端面に関する複数の切れ刃と非回転対称であるとよい。好ましくは、前記第１端面の端面視と前記第２端面の端面視とを重ねたとき、前記溝は、互いに対して重ならない。

本発明は、上記切削インサートを取り付けるためのインサート取り付け座を備える、刃先交換式切削工具のボデーにも存する。さらに、本発明は、少なくとも１つのインサート取付座を備えた工具ボデーを備えた刃先交換式切削工具であって、上記切削インサートが、該インサート取付座に着脱自在に取り付けられる、刃先交換式切削工具にも存する。

図１は本発明の実施形態に係る切削インサートの斜視図である。 図２は図１の切削インサートを別の角度から見た斜視図である。 図３は図１の切削インサートの上面図である。 図４は図１の切削インサートの側面図である。 図５は図１の切削インサートの下面図である。 図６は図１の切削インサートを装着した、本発明の実施形態に係る刃先交換式切削工具の斜視図である。 図７は図６の刃先交換式切削工具の側面図である。 図８は図６の刃先交換式切削工具の先端図である。 図９は図６の刃先交換式切削工具の工具ボデーのインサート取付座の拡大図である。 図１０は図６の切削工具の切削態様を説明するための模式的な図である。 図１１は参考例に係るインサートの斜視図である。 図１２は図１１のインサートを別の角度から見た斜視図である。 図１３は図１１のインサートの上面図である。 図１４は図１１のインサートの下面図である。 図１５は図１１のインサートの側面図である。 図１６は上面側の切れ刃と下面側の切れ刃との形状を比較するための模式図である。 図１７は図１１の切削インサートを装着した、参考例に係る刃先交換式切削工具の斜視図である。 図１８は図１７の刃先交換式切削工具の側面図である。 図１９は図１７の刃先交換式切削工具の先端図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。まず、本発明の実施形態について説明する。

本発明の実施形態に係る切削インサート１０は図１から図５に示される。切削インサート１０は、直角肩削り用に形成されている。切削インサート１０は、２つの対向する端面２０、３０と、これら２つの端面２０、３０をつなぐ周側面４０とを備える。説明をわかりやすくするため、以降では、便宜的に、図１で上側を向いている一方の端面２０を上面２０と、他方の端面３０を下面３０と呼ぶ。なお、２つの端面２０、３０のうちのいずれか一方が本発明の第１の端面に相当し、残りの端面が本発明の第２の端面に相当する。

上面２０を多角形に近似した形状は三角形である。上面２０には、３つの辺稜部ＬＰと３つのコーナ部ＣＰとがある。ここで、用語「辺稜部」は、コーナ部間に延びる端面の縁部分を意味し、より具体的には上面に関していうと、上面の縁部のうちのコーナ部の曲線部分以外の部分をいう。実質的に、１つの辺稜部と１つのコーナ部とに関して、１つの切れ刃が形成される。なお、後述するように各辺稜部には曲線状部分があり、この曲線状部分をコーナ部として考えて上面２０の形状を略六角形として捉えることもできる。しかしながら、以下の説明では便宜的に各辺稜部は概ね外方に凸の曲線状部分を有するとみなす。そして、上面２０は略三角形であるとみなす。

下面３０も上面２０同様に多角形に近似した形状は三角形である。それ故、下面３０に、３つの辺稜部と３つのコーナ部とがあり、実質的に１つの辺稜部と１つのコーナ部とに関して１つの切れ刃が形成される。なお、下面３０においても上面２０と同様に各辺稜部は外方に凸の曲線状部分を有するとみなされる。

切削インサート１０は、上面２０と下面３０とに開く貫通孔５０を備える。上面２０は貫通孔５０の中心軸線Ａ１に対して１２０°回転対称な形状になっている。下面３０も上面２０と同じく、貫通孔５０の中心軸線Ａ１に対して１２０°回転対称な形状になっている。

切削インサート１０はいわゆるネガティブタイプの切削インサートである。よって、側面に正または負の逃げ角が特段付与されていない。さらに、上面２０と下面３０とは逆さまにしても同じ形状になっている。すなわち、切削インサート１０を上面２０に対向する側から見た図３（上面視または端面視）は、切削インサート１０を下面３０に対向する側から見た図５（下面視または端面視）と同じである。よって、切削インサート１０は、軸線Ａ１に直交すると共に周側面４０を貫通するように定められる軸線Ａ２周りに、１８０°回転対称である。ただし、図１では、３つの対称軸のうちの１つの対称軸が代表して軸線Ａ２として示されている。

切削インサート１０は、上面側の３つの切れ刃２０Ｅと、下面側の３つの切れ刃３０Ｅとを備える。切れ刃２０Ｅは上面２０と周側面４０との交差部に形成される。切れ刃３０Ｅは下面３０と周側面４０との交差部に形成される。上記説明から明らかなように、これら切れ刃２０Ｅ、３０Ｅは同一形状を有する。したがって、切削インサート１０は両面使用可能な切削インサートであり、割出可能であり、６回使用可能である。各切れ刃は、関連する端面の一部がすくい面として機能するように形成され、関連する周側面の側面部分が逃げ面として機能するように形成されている。

各切れ刃に関して考えると、周側面４０は、各切れ刃に対する部分を有し、大きく３つに分けられ得る。上面２０側の切れ刃２０Ｅに着目すると、周側面４０は３つの側面群に分けられ得、同様に、下面３０側の切れ刃３０Ｅに着目すると、周側面４０は３つの側面群に分けられ得る。

切れ刃２０Ｅ、３０Ｅの各々は、主切れ刃、副切れ刃およびこれらをつなぐコーナ切れ刃を備える。以下、詳細に説明する。

上面２０および下面３０の各辺稜部ＬＰには主切れ刃２２が形成され、上面２０および下面３０の各コーナ部ＣＰにはコーナ切れ刃２１が形成される。言い換えると、コーナ切れ刃２１は上面２０または下面３０のコーナ部ＣＰの曲線部分に形成され、主切れ刃２２は隣り合う２つのコーナ切れ刃２１同士をつなぐ辺稜部ＬＰに、特にここではその全体に形成される。なお「主切れ刃」とは、切れ刃のうち切削加工時に加工の主な部分を担う部位である。この実施形態の切削インサート１０では、切削加工時に辺稜部ＬＰのほぼ全体を主切れ刃とすることができる。

さらに、各コーナ部ＣＰには、コーナ切れ刃２１に加えて、副切れ刃２１ａが形成されている。ここでは、副切れ刃２１ａは、コーナ部ＣＰに形成されている。しかし、副切れ刃２１ａは、コーナ部にその一部がありかつ該コーナ部を超えて辺稜部に延びていてもよく、あるいはその全体が辺稜部に位置してもよい。

ここで、１つの切れ刃について説明する。ただし、上面側の３つの切れ刃２０Ｅは同一形状であり、かつ、下面側の３つの切れ刃３０Ｅはそれぞれ上面側の切れ刃２０Ｅと同じ形状を有するので、以下では、上面２０側の１つの切れ刃２０Ｅに関して詳細に説明する。なお、本実施形態の切削インサートでは、主切れ刃２２は、本発明における第１切れ刃部に対応し、コーナ切れ刃および副切れ刃は本発明における第２切れ刃部に対応する。具体的には、切削インサート１０をボデーに取り付けたときに、コーナ部のうち壁面と直交する底面を切削する部分が副切れ刃となるが、この副切れ刃は、図３に示す上面視でコーナ部に位置する。つまり、切削インサート１０における図３の上面視で、下方に位置する切れ刃２０Ｅに着目すると、第２切れ刃部をなすコーナ切れ刃２１および副切れ刃２１ａは上面２０の互いに対して隣り合う２つのコーナ部ＣＰのうちの一方の第１コーナ部ＣＰ１に位置し、第１切れ刃部としての主切れ刃２２はこの第１コーナ部ＣＰ１から隣りの第２コーナ部ＣＰ２に向けて延びる上面２０の辺稜部ＬＰに延在する。なお、副切れ刃がコーナ部に延在しない場合、本発明の第２切れ刃部に副切れ刃は含まれない。

図３に示すように、上面視でそれぞれの主切れ刃２２を見るとき、主切れ刃２２は外方に向けて凸に湾曲している部分を有する。具体的には、主切れ刃２２が概ね延在する辺稜部ＬＰは、上面視で、切削インサート１０の外方に向かって凸に湾曲する曲線状部分２２ａと、第１および第２直線状部分２２ｂ、２２ｃとを備える。これら直線状部分２２ｂ、２２ｃは曲線状部分２２ａを間に挟んでその両側に連続する。また、１つの切れ刃２０Ｅにおける主切れ刃２２は、隣りの切れ刃２０Ｅの副切れ刃２１ａに連続するようにコーナ部間の辺稜部の概ね全体に亘って延在する。

図３の切削インサート１０の上面視において、各辺稜部ＬＰは（軸線Ａ２に重なる）仮想線Ｓに対して鏡像対称な形状になっている。２つの直線状部分２２ｂ、２２ｃの端部のうち、曲線状部分２２ａから離れた側の端部同士を結んだ直線を弦（図３では、この弦の延長線がＥ１として示されている）とすると、仮想線Ｓは、この弦に直角であり、かつその弦の中央を通る線である。なお、図５では、仮想線Ｓに相当する下面３０側の仮想線Ｔが表されている。

図４に示すように、切削インサート１０の側面視（図１の軸線Ａ２に沿った方向から切削インサートをみた図）で、上面２０側の主切れ刃２２を見るとき、主切れ刃２２は下面３０に向かって凹むように湾曲する。特に、切削インサート１０では、その側面視で、主切れ刃２２は、全体的に１つの滑らかな凹曲線を描くように凹湾曲する。図４において、主切れ刃２２は、同一切れ刃２０Ｅにおけるコーナ切れ刃２１につながる第１傾斜部２３ａと、隣りの切れ刃２０Ｅにつながる第２傾斜部２３ｂと、これら第１および第２傾斜部間にこれらをつなぐように延在する凹底部（ここでは湾曲部分）２３ｃとを備える。湾曲部分２３の最下点、すなわち湾曲部分２３が最も下面３０に近づく箇所（つまり最底部）は、各辺稜部の中央付近にある。しかし、厳密には、主切れ刃２２の側面視で、最底部は、同一切れ刃におけるコーナ切れ刃側に、主切れ刃２２の中央からずらされている。より詳しく説明すると、本実施形態の切削インサート１０においては、隣り合う２つのコーナ部ＣＰ１、ＣＰ２間の中央から、その２つのコーナ部の間にある辺稜部ＬＰの長さの６％分だけ左側のコーナ部（上記第１コーナ部）ＣＰ１に寄った場所に、凹底部２３ｃの最底部が配置される。なお、この辺稜部ＬＰの長さとは、貫通孔の中心軸線に直交する平面上で定められるとよい。したがって、中心軸線Ａ１と軸線Ａ２とを含む平面（不図示）を定めたとき、凹底部２３ｃの最底部はこの平面上から、第１コーナ部ＣＰ１側にずれている。

主切れ刃２２および辺稜部ＬＰにおいて、上面視での第１直線状部分２２ｂは側面視での第１傾斜部２３ａに対応し、上面視での第２直線状部分２２ｃは側面視での第２傾斜部２３ｂに対応し、上面視での曲線状部分２２ａは側面視での凹底部２３ｃに対応する。しかし、これらは互いに対して完全に一致しているわけではない。

ここで、切削インサート１０において軸線Ａ１に直交すると共に周側面４０を貫通するように延びる面を中間面Ｍとして定義する。なお、中間面Ｍは、ここでは、切削インサート１０を２等分するように定められていて、軸線Ａ２を含む。切れ刃２０Ｅの主切れ刃２２は、切削インサート１０の上面視で両脇が直線状でかつ中央部で最も外方に凸であるように湾曲し、その側面視で両脇の各々の端部から中間面Ｍに向けて傾斜して凹底部２３ｃで最も中間面Ｍに近づくように、構成されている。つまり、主切れ刃２２は、側面視において、中間面Ｍに向けて凹形状に構成されている。したがって、切削インサート１０の側面視において、第１傾斜部２３ａは同一切れ刃２０Ｅにおけるコーナ切れ刃２１から離れるに従い、中間面Ｍに近づくように傾斜する。同様に、第２傾斜部２３ｂは隣りの切れ刃２０Ｅにおける副切れ刃２１ａから離れるに従い、中間面Ｍに近づくように傾斜する。しかし、側面視において、第１傾斜部２３ａの中間面Ｍに対する傾斜方向は、第２傾斜部２３ｂの中間面Ｍに対する傾斜方向と逆である。よって、図４において、第１傾斜部２３ａの中間面Ｍに対する傾斜を角度αで表すとき角度αは基準面から時計回りに測られ、第２傾斜部２３ｂの中間面Ｍに対する傾斜を角度βで表すとき角度βは基準面から反時計回りに測られる。図４に示されるように、角度αの大きさは、角度βの大きさよりもわずかに大きいように定められているが、同一であっても、逆であってもよい。また、図４の側面視において、ここでは、第１および第２傾斜部２３ａ、２３ｂはそれぞれ、中間面Ｍに対して、一定の傾斜角を有している。しかし、第１傾斜部２３ａはそれがつながるコーナ切れ刃２１から離れるしたがい中間面Ｍに対する傾斜角度が小さくなるように傾斜してもよく、また第２傾斜部２３ｂはそれがつながる副切れ刃２１ａから離れるしたがい中間面Ｍに対する傾斜角度が小さくなるように傾斜してもよい。図４の側面視において、第１および第２傾斜部２３ａ、２３ｂのいずれか一方のみが、中間面Ｍに対して、一定の傾斜角を有してもよい。

副切れ刃２１ａは、切削インサート１０の側面視において、同一切れ刃におけるコーナ切れ刃２１から離れるに従い、中間面Ｍに近づくように傾斜する。

上面２０には後述するボデーの壁面に当接することができるように構成された当接面２４を有する。当接面２４は、貫通孔５０の周囲に延在している。上面２０の切れ刃２０Ｅは、当接面２４よりも高い位置にある。すなわち、上面２０の切れ刃２０Ｅの各部分（コーナ切れ刃２１、主切れ刃２２または副切れ刃２１ａ）から下面３０または中間面Ｍまでの距離は当接面２４の各部分から下面３０または中間面Ｍまでの距離よりも長い。下面３０においても当接面３４が形成されていて、この当接面３４と切れ刃３０Ｅとの関係も、当接面２４と切れ刃２０Ｅとの関係と同様である。

図３に示すように、上面２０には、下面３０の切れ刃が作用切れ刃とされるときに、ボデーに形成されるインサート取付座の底壁面に当接する当接面２４が形成される。当接面２４は３つの凹部２５を備える。凹部２５の数は切れ刃２０Ｅの数に一致する。各凹部２５は、関連する切れ刃２０Ｅの主切れ刃２２における図４の凹底部２３ｃの近傍に配置されている。したがって、図３の下方の主切れ刃２２ａの近くに位置する凹部２５は上記仮想線Ｓと交差する。特に、各凹部２５は、凹底部２３ｃの中でも上記最底部に関して形成され、（図３において切れ刃に略直交する方向での）最底部の内側に延在する。なお、凹部２５と切れ刃２０Ｅとの間には、すくい面に相当する部分が延在する。

下面３０においても、上面２０と同様に、当接面３４が形成されている。当接面３４には、３つの凹部３５が設けられている。当接面３４と切れ刃３０Ｅとの関係は当接面２４と切れ刃２０Ｅとの関係と同様である。また、凹部３５は凹部２５と同じ形状を有し、凹部２５と同様に切れ刃３０Ｅの主切れ刃に対して設けられる。

次に、上述した切削インサート１０が着脱自在に装着される刃先交換式切削工具について説明する。本実施形態の刃先交換式切削工具１００は、上述した切削インサート１０と、略円筒状の工具ボデー１１０と、を備える。なお、切削工具１００は主として直角肩削り加工に適するように構成されている。

ボデー１１０は先端部から基端部に延びる軸線Ａ３を有する。ボデー１１０の先端部には切削インサート１０を取り付けるためのインサート取付座１２０が周方向において等間隔に３つ形成されている。

インサート取付座１２０は、２つの側壁面１２１（１２１ａ、１２１ｂ）と、これらに交差するように、特にここでは略直角に延在する底壁面１２２とを備える。切削インサート１０がインサート取付座１２０に取り付けられるとき、切削インサート１０の周側面の側面部分が側壁面１２１に当接し、上面２０または下面３０が底壁面１２２に当接する。

インサート取付座１２０では、切削インサート１０は１つの主切れ刃２２の全体がボデー１１０の外周側に位置するように載置される。厳密には、刃先交換式切削工具１００をその回転軸線Ａ３を中心に回転させたとき、主切れ刃２２全体の回転軌跡が回転軸線と概ね平行な円筒面を描くような姿勢で切削インサート１０はインサート取付座１２０に載置される。そのため、１つのインサート取付座１２０の底壁面１２２に対向する方向から切削工具１００を見るとき、切削インサート１０は、使用される主切れ刃（作用主切れ刃）が工具ボデー１１０の回転軸線Ａ３に対してほぼ平行になるように取り付けられる。また、切削インサート１０の周側面４０の側面部分が被加工物の表面と接触することを防ぐため、切削インサート１０は刃先交換式切削工具１００の回転方向前方側に傾斜して載置される。すなわちネガティブタイプの切削インサート１０の逃げ面に、各種の正の逃げ角が付与されるように、切削インサート１０は、刃先交換式切削工具１００のボデー１１０に取り付けられる。

次に、本実施形態の切削インサート１０およびそれが着脱自在に取り付けられた切削工具１００が奏する作用と効果について説明する。

切削工具１００は、軸線Ａ３周りに回転されて、被加工物に対して動かされる。これにより、直角肩削り加工を行うことができる。軸線Ａ３は切削工具の被加工物に対する相対回転軸である。切削工具１００が固定され、被加工物が回転されてもよい。

図４に示す切削インサート１０の側面視において、主切れ刃２２は凹湾曲した形状を有し、上面２０から下面３０へと向かって凹む湾曲部分２３ｃを備える。なおかつ、その湾曲部分２３ｃの側面視での最下部つまり凹底部が辺稜部の中央付近にある。したがって、切りくずの流出ないしは排出を好適に促すことができる。

ここで、特許文献１に記載の切削インサートと、本実施形態の切削インサート１０とを比較する。特許文献１の切削インサートでは、上で述べたように、作用主切れ刃の延長上に、作用切れ刃でない切れ刃の副切れ刃が延在する。この従来の副切れ刃は、作用切れ刃からの切りくずの流れを妨げる向きに延在し（つまり中間面に対して大きな立ち上がり角度を有し）、その副切れ刃に連なるすくい面部分も同様にその流れを妨げるように働き得る。したがって、切りくずの流出方向は非作用副切れ刃およびその周囲により切削工具の先端側に向けられ、切りくずが工具と被加工物との間に挟まったり、被加工物の表面を傷つけたりすることが生じ得る。しかしながら、本実施形態の切削インサート１０では主切れ刃は、それ自体が側面視で滑らかにかつ緩やかに凹湾曲するので、特に、第２傾斜部２３ｂの立ち上がり角（角度βに相当）が小さく第２傾斜部２３ｂが凹底部２３ｃから緩やかに立ち上がるので、切りくずは滑らかに切削工具の軸線Ａ３に沿った方向において基端側に向かわせられることが可能になる。よって、切削インサート１０および切削工具１００によれば、切りくずの流出抵抗を減らし、びびり等の振動発生を抑制し、かつ、被加工面の精度を高めることができる。

このような切りくずの流出を確実にするように、第１傾斜部２３ａの中間面Ｍに対する傾斜を角度αおよび第２傾斜部２３ｂの中間面Ｍに対する傾斜を角度βは、大きさにおいて、大きな角度差を有しないとよい。例えば、角度αの大きさと、角度βの大きさとの間の差は、１０°以下であるとよい。また、角度αの大きさは２０°以下であるとよく、角度βの大きさも２０°以下であるとよい。

さらに、上記切削工具１００では、切削加工時、特に被加工物への切り込みが大きいとき、被加工物を押し上げる方向の第１力のみならず、被加工物を押し下げる方向の第２力を適度に生じさせることができる。図１０に図７の切削工具の先端部の一部を示す。図１０では、被加工物は省略されているが、主切れ刃２２のうちの第１傾斜部２３ａのみならず、凹底部２３ｃおよび第２直線状部分２２ｃも、被加工物の加工に用いられている場合の、第１力Ｆ１と第２力Ｆ２とがそれらの相対的な方向のみに着目して模式的に表されている。切削インサート１０および切削工具１００によれば、切削工具の先端側を向いた成分を含む第２力Ｆ２により、第１力Ｆ１の切削工具の基端側を向いた力（の成分）を緩和できるので、切削時に被加工物を浮き上がらせる力を抑制できる。よって、切削インサート１０および切削工具１００によれば、被加工物の保持力を従来ほど要求されないという効果が奏され得る。

主切れ刃２２は図４の側面視で凹湾曲した形状を有するが、主切れ刃２２が延在する辺稜部が上面視または端面視で曲線状部分２２ａを備えることで、切削工具１００は直角度の高い壁面を加工することができる。例えば、上面視で主切れ刃が単一の直線のみで構成されている切削インサートが、プラスまたはマイナスのアキシャルレーキでボデーに装着された場合、主切れ刃の中央部分が描く軸線Ａ３周りの軌跡が主切れ刃の端部が描く同軌跡の内側に入ってしまう。そのため、加工された壁面はその中央部分が手前に盛り上がったような形状となる。しかしながら、本実施形態の切削インサート１０の主切れ刃２２は、上面視したとき、その中央部が外方に向かって凸に湾曲する形状であるため、切削インサート１０が適切な大きさのアキシャルレーキでボデー１１０に装着されると主切れ刃２２の各部の軸線Ａ３周りの軌跡が同一円筒面上に近似される。そのため、実施形態の切削インサート１０を備えた切削工具１００では被加工物に直角度の高い壁面を加工できる。

ここで、上面２０の切れ刃２０Ｅを作用切れ刃とする場合をまず考える。主切れ刃２２は側面視で凹底部２３ｃを有して凹湾曲する。したがって、切削工具１００による切削により、側面視における切れ刃形状に対応する、Ｖ字に折れ曲がった断面形状の切りくずが生成される。一方、切れ刃２０Ｅは、全体的に当接面２４よりも高い位置（中間面Ｍから離れた位置）にある。そのため、Ｖ字状の切りくずは当接面２４上に至り易い。しかし、切削インサート１０では、主切れ刃の略中央部分の近傍に凹部２５が設けられているので、その切りくずのＶ形状の中央部分は凹部２５の底部に擦過し、切りくずの両端部が当接面２４に接触する前に切りくずは切削インサート１０から離れ易い。このため、当接面２４が切りくずにより擦過されることは抑制され、当接面２４の損傷は防がれる。したがって、切削インサート１０において平坦である当接面２４は、ほぼ平坦な状態が維持される。このことにより、上面２０側の切れ刃２０Ｅを使用した後に下面３０側の切れ刃３０Ｅを使用するとき、上面２０の当接面２４をインサート取付座１２０の底壁面１２２に十分にしっかりと当接させることができる。同様に、下面３０の切れ刃３０Ｅを使用した後、上面２０の切れ刃２０Ｅを使用する場合にも、当接面３４がきれいなので、切削インサート１０はインサート取付座により安定的に装着される。なお、凹部２５および凹部３５は切削インサートの取付の安定性を確保するという観点から、切りくずが強く擦過する範囲を考慮した必要最小限度の大きさであることが好ましい。つまり、当接面２４および当接面３４はその大きさが小さいほど切削インサートの取付安定性が低下することから、凹部２５および凹部３５は切りくずを当接面２４および当接面３４に擦過させない効果が生じる最小限の大きさであることが好ましい。

また、主切れ刃２２が延びる辺稜部ＬＰが直線状部分２２ｂ、２２ｃを備えることで、切削インサートの側面部分は、端面（上下面）との交差部が直線状部分２２ｂ、２２ｃとなる。したがって、図９に示すインサート取付座１２０の側壁面１２１（１２１ａ、１２１ｂ）に、十分な接触面積でよりしっかりと面接触させることが容易になる。すなわち辺稜部が直線状部分２２ｂ、２２ｃを備えることで、その直線状部分２２ｂ、２２ｃを縁部に有する側面部分（当接面）を略平面とすることができる。このため、対応するインサート取付座１２０の（被当接面としての）側壁面１２１ａ、１２１ｂも略平面とすることができる。インサート取付座１２０の壁面を複雑な曲面形状として形成する必要がないため、インサート取付座１２０の壁面を、切削インサート１０の形状に高精度で合うように形成することが容易に可能となる。これにより、より好適に、切削インサートの当接面としての側面部分をインサート取付座の被当接面に面接触させることが容易になる。このことにより、切削インサート１０の取付け安定性が向上する。

切削インサート１０は切れ刃２０Ｅ、３０Ｅを合計で六つ有し、６回の使用が可能である。切削インサート１０は周側面４０が貫通孔５０の中心軸線Ａ１に概ね平行であるように構成されていて、上下を逆さまにしても同じ形状の切れ刃を使用できる、いわゆるネガティブタイプの切削インサートである。このため、切削インサート１０は、上面２０に加えて下面３０にも切れ刃が形成され、経済的である。

また、上で述べたように、上面視したときおよび下面視したときのそれらの各辺稜部が鏡像対称な形状となることで、単純な形状の通常の金型で、切削インサート１０を製造することが可能になり、製造コストが低減する。すなわち、両面に切れ刃が形成される通常のネガティブタイプの切削インサートとして製造することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の変更が可能である。例えば、上述した切削インサート１０はネガティブタイプであったが、逃げ面相当部分が貫通孔の中心軸線に直交すると共に切れ刃を通る平面に対して鋭角をなすように構成されても、つまりポジティブタイプであっても構わない。また上下面の両方に切れ刃を形成し、かつ側面の上下面付近のみポジティブタイプとされ、側面全体としては凹面形状とされても構わない。

さらに、上記切削インサートでは、すくい面となる端面部分は正のすくい角を有するように形成された（図１、図２、および図４参照）。しかし、各端面に、各種凸部や凹部がさらに設けられてもよい。

上述した実施形態では上面および下面の基本形状は三角形であったが、四角形等の別の多角形であってもよい。上記切削インサート１０のように上下面の基本形状が三角形であったり四角形であったりする場合、切削インサートは、上述のごとく、切りくずの排出が重要になる直角肩削り加工に適するように設計され得る。その場合には上記効果が一層有効に機能する。

上述した実施形態では主切れ刃が延在する辺稜部は上面視において曲線状部分と直線状部分とで構成されていたが、曲線状部分だけで構成されていても構わない。また、工具軸線周りの主切れ刃全体の軌跡が同一円筒面上に近似される限り、主切れ刃または辺稜部に直線状部分が３つ以上あっても構わない。

上述した実施形態では凹底部２３ｃの最底部は、隣り合う２つのコーナ部間の中央から、その２つのコーナ部の間にある辺稜部の長さの６％分片側にずれた位置にあった。しかし、隣り合う２つのコーナ部間の中央を基点として左右に辺稜部の長さの１０％以下の範囲を定め、その範囲内に凹底部２３ｃの最底部が配置されれば十分な効果が生じる。つまり、凹底部２３ｃの最底部は二つのコーナ部間の中央から最大で辺稜部の長さの１０％まで左右のいずれかの方向にずれることができる。

上述した実施形態では上面および下面の辺稜部はそれぞれ上面視および下面視で鏡像対称な形状であったが、それに限定されない。直角肩削り加工用の切削工具の場合、主切れ刃全体の軌跡が同一円筒面上に近似されればよい。

凹部２５、３５は、片面にのみ切れ刃が形成されている切削インサートにも適用されることができる。例えば上面２０側にのみ切れ刃２０Ｅが形成されている場合、上記のごとく凹部２５を設けることで、切りくずが切削インサートから離れることを促すことができる。したがって、切りくずの擦過により上面２０が傷つくことを抑制することができる。これは、上面２０側の未使用の切れ刃を良好な状態に保つことに寄与する。

次に、参考例について説明する。参考例の切削インサート２１０は実施形態の上記切削インサートに所謂ニックをさらに設けた構成を備える。参考例の切削工具４００は、参考例の切削インサートのその特徴部分に対応して、上記実施形態の切削工具と相違点を有する。そこで、以下では、それら相違点に関して説明して、既に説明した構成に相当する構成には既に用いた符号を付し、それらの説明を省略する。

周側面４０には複数の溝４１が設けられている。これら溝は、所謂「ニック」であり、以下では「ニック」と称される。

各ニック４１は、貫通孔５０の軸線Ａ１に概ね平行に延び、上下面２０、３０のそれぞれに開く。ニック４１の構成部分はその他の側面部分よりも切削インサート１００の内側に引っ込んでおり、切れ刃としては機能しない。なお、実施形態の切削インサートとの関係から、上記切削インサート１０にニックをさらに設けたように記述しているが、本発明は、切削インサートの作成時に、例えば切れ刃と同時期にニックを形成した切削インサートを包含することに留意されるべきである。

上面２０側の切れ刃２０Ｅに関して３つのニック４１が周側面４０に形成されている。３つのニックのうちの中央のニック４１は、主切れ刃の側面視での上記最底部を含むように位置付けられている。

側面視したとき（つまり図１５において）、ニック４１は主切れ刃２２に関して左右対称に配置されていない。本参考例では、ニック４１は、上面２０側の切れ刃２０Ｅの主切れ刃２２において同切れ刃２０Ｅの中でコーナ切れ刃２１寄りに形成される。ニック４１がこのように形成されることで上面２０側から見たニック４１の位置と下面３０側から見たニックの位置と、が重なることなくずれる。したがって、後述するように切削インサート２１０をボデーに装着して加工した際に削り残しが生じない。このことを、図を用いて説明する。

図１６の実線は切削インサート２１０を上面２０側から見たその外郭形状を示し（図１３参照）、破線は切削インサート２１０を下面３０側から見たその外殻形状を示している（図１４参照）。図１６から理解できるように、切削時、作用切れ刃のうち、ニック４１が形成された箇所は本来切れ刃として機能せず、ニック４１に対応する部分は削り残しとなる。しかし、切削インサート１０においては、複数のニック４１が、軸線Ａ２に沿った方向からみた切削インサート１０の側面視（図１５参照）において、左右対称な位置に配置されないように形成されている。そのため、上面２０に形成されたニック４１の開口部の位置に下面３０の主切れ刃２２の切れ刃として作用する部分が重なる。すなわち、上面２０の切れ刃２０Ｅを作用切れ刃とする切削インサート２１０を、下面３０の切れ刃３０Ｅを作用切れ刃とする切削インサート２１０と一緒に用いることで、上面２０の切れ刃２０Ｅによって切削されなかった箇所を下面３０の切れ刃３０Ｅが切削することができる。また図１６から明らかなように、下面３０に形成されたニック４１の開口部の位置に上面２０の作用主切れ刃２２の切れ刃として作用する部分が重なるので、下面３０の作用切れ刃３０Ｅによって切削されなかった箇所は上面２０の作用切れ刃２０Ｅによって切削されることが可能になる。このように、切削インサートでは、その上面視とその下面視とを重ねたとき、ニックが互いに対して重ならないように、複数のニック４１は形成されている。したがって、下面３０に関する３つの切れ刃３０Ｅは、軸線Ａ２周りに、上面２０に関する３つの切れ刃２０Ｅと非回転対称である。つまり、切れ刃２０Ｅは、切れ刃３０Ｅと異なる形状を有する。

凹底部２３ｃの最下点（つまり最底部）Ｐは、側面視における一方のコーナから他方のコーナまでの長さＬ（軸線Ａ１に直交する平面に沿った長さ）の中央を基点として、その左右両側に長さＬの１０％に相当する長さ分、好ましくは８％に相当する長さ分、さらに好ましくは６％の長さに相当する長さ分だけ離れた位置を限度とする領域Ｒ内に収まるとよい。つまり、中心が二つのコーナの中間に位置し、大きさが長さＬの２０％、好ましくは１６％である領域Ｒ内のどこかの場所に凹底部２３ｃの最下点Ｐが配置されるとよい。領域Ｒのより好ましい大きさは長さＬの１２％である。なお、実施形態での説明から明らかなように、「最下点Ｐ」とは側面視したときに見える上面２０もしくは下面３０の辺稜部のうち、最も中間面Ｍに近づいている点をいう。なお、この凹底部の最底部の存在可能領域は、実施形態においても適用される。

次に、上述した切削インサート２１０を装着する刃先交換式切削工具について説明する。図１７から図１９に示すように、本参考例の刃先交換式切削工具４００は、上述した切削インサート２１０と、略円筒状のボデー４１０と、を備える。ボデー４１０の先端部の外周には切削インサート２１０を取り付けるためのインサート取付座４２０が４つ形成されている。４つのインサート取付座４２０に載置される４つの切削インサート２１０のうちの２つの切削インサート２１０ａは上面２０がすくい面となるように（回転方向前方を向くように）載置され、残りの２つの切削インサート２１０ｂは下面３０がすくい面となるように載置される。切削インサート２１０ａと切削インサート２１０ｂとは交互に配置される。このようにすることで、上面２０の作用切れ刃２０Ｅの回転軌跡と、下面３０の作用切れ刃３０Ｅの回転軌跡とが重なり、ニック４１によって切削されない箇所を切れ刃２０Ｅと切れ刃３０Ｅとが互いに切削し合うので、削り残しを作ることなく切削できるようになる。刃先交換式切削工具４００の回転軸線Ａ３を中心とした径方向について、切削インサート１０は刃先交換式切削工具４００の中心側（軸線Ａ３側）に向かうにつれ、回転方向前方側に傾斜して装着される。このように装着されることで、切削インサート１０の周側面４０が被加工物の表面と接触するまたはそれに干渉することを防ぐことができる。すなわちネガティブタイプの切削インサート２１０を適切な正の逃げ角で刃先交換式切削工具４００のボデー４１０へ載置することができる。

切削インサート２１０の上面側の切れ刃２０Ｅの主切れ刃２２のように上面２０側から下面３０側に向かって下向きに凹むように湾曲し、なおかつその最下点（最底部）Ｐの位置（図１５参照）が２つのコーナ部のほぼ中央にあるような場合、主切れ刃２２のうちの第１傾斜部２３ａから流出する切りくずの流出方向および主切れ刃２２のうちの第２傾斜部２３ｂから流出する切りくずの流出方向は、それぞれ切れ刃の最下点Ｐの方向に向く。それ故、互いに切りくずが干渉して切りくずの流れが悪くなる可能性がある。つまり、切りくずは主切れ刃の両端部側で最下点Ｐの方向に集まるようにカールしながら生成され、ある程度切りくずが成長すると切りくずの流れが悪くなり、同時に切れ刃の最下点Ｐ付近に加わる応力も高くなる可能性がある。そこで、このような現象が生じることを抑制するように、切削インサート２１０においてはニック４１が形成されている。さらに、コーナ部ＣＰ間の１つの辺稜部ＬＰに関して３つのニック４１が設けられているが、そのうちの中央の１本のニック４１ａ（図１５参照）は辺稜部の最下点Ｐを含むような位置に形成されている。したがって、切りくずが細分化され、細分化された切りくずは互いの流出を妨げることがほぼなくなる。特に切削加工中に最も応力が集中しやすい辺稜部の最下点Ｐを跨いでニック４１ａが形成されているので、その部分は切削に関与することがなく、大きな応力が生じることが無くなる。

上述した実施形態では主切れ刃の凹底部２３ｃは他方の端面に向かって凹むように湾曲する形状であったが、中間面Ｍに略平行に形成されてもよい。凹底部をそのように略平行に形成する場合は、凹底部の５０％以上が領域Ｒ内に含まれるようにされるとよい。

前述した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、本発明はこれらに限定されない。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。

Claims (11)

1. 略多角形形状の第１の端面（２０）と、該第１の端面に対向する第２の端面（３０）と、該第１の端面と該第２の端面とをつなぐ周側面（４０）と、前記第１の端面と前記周側面との交差部に形成された複数の切れ刃（２０Ｅ）と、前記第２の端面と前記周側面との交差部に形成された複数の切れ刃（３０Ｅ）とを備える切削インサートであって、
   前記切れ刃は、第１切れ刃部（２２）と、該第１切れ刃部につながる第２切れ刃部（２１、２１ａ）とを備え、
   該第１の端面についての前記切削インサートの端面視において、該第２切れ刃部は前記第１の端面の互いに対して隣り合う２つのコーナ部（ＣＰ）のうちの第１コーナ部に位置し、前記第１切れ刃部は該第１コーナ部から隣りの第２コーナ部に向けて延びる該第１の端面の辺稜部（ＬＰ）に延在し、
   前記第１の端面と前記第２の端面との間を通って前記周側面を通過する中間面（Ｍ）を定めるとき、前記切削インサートの側面視において、前記第１切れ刃部（２２）は、前記中間面に向けて凹形状に構成されていて、前記第１コーナ部側の第１傾斜部（２３ａ）と、前記中間面に対する該第１傾斜部の傾斜方向に対して反対の傾斜方向を有して該第１傾斜部に対して前記第２コーナ部側に位置する第２傾斜部（２３ｂ）と、該第１傾斜部と該第２傾斜部とをつなぐ凹底部（２３ｃ）とを備え、
   前記第１の端面と前記第２の端面とを貫通するように延びる第１軸線（Ａ１）と、該第１軸線に直交し前記周側面を貫通するように延びるとともに前記中間面に含まれる第２軸線（Ａ２）と、を定めるとき、
   前記第１の端面に関する前記複数の切れ刃は、前記第１軸線に関して回転対称であり、
   前記第２の端面に関する前記複数の切れ刃は、前記第２軸線周りに、前記第１の端面に関する前記複数の切れ刃と回転対称であり、
   前記第１傾斜部および前記第２傾斜部は、前記切削インサートの前記端面視および前記側面視において直線状を呈し、
   前記周側面のうち、前記第１傾斜部および前記第２傾斜部と対応する部分は略平面である、
   切削インサート（１０）。
2. 前記第１の端面についての前記切削インサートの前記端面視において、前記第１切れ刃部（２２）は少なくとも部分的に外方に向けて凸に湾曲する、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第１切れ刃部が延在する前記辺稜部の前記２つのコーナ部間の中央からその両側に該辺稜部の長さの１０％以下の範囲を定めるとき、該範囲内に、前記凹底部（２３ｃ）は最底部を有する、請求項１に記載の切削インサート。
4. 前記切削インサートの前記端面視において、前記辺稜部（ＬＰ）は、隣り合う前記２つのコーナ部間でほぼ鏡像対称に形成されている、請求項１または２に記載の切削インサート。
5. 前記第１の端面（２０）には、該第１の端面の切れ刃（２０Ｅ）の数に応じた数の凹部（２５）が形成されていて、各凹部（２５）は該第１の端面（２０）の関連する切れ刃（２０Ｅ）の前記第１切れ刃部（２２）の凹底部（２３ｃ）近傍に設けられている、
   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。
6. 前記周側面は、前記第１切れ刃部に関して１つまたは複数の溝（４１）をさらに備え、該溝の各々は前記第１の端面に開口部を有し、
   前記溝のうちの少なくとも１つは、前記凹底部において前記第１切れ刃部と交差する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の切削インサート。
7. 前記溝は、前記凹底部のうちの最底部において、前記第１切れ刃部と交差する、
   請求項６に記載の切削インサート。
8. 前記周側面は、前記第１切れ刃部に関して１つまたは複数の溝（４１）をさらに備え、該溝の各々は前記第１の端面に開口部を有し、
   前記溝の各々は前記第１軸線に略平行に延在し、
   前記溝のうちの少なくとも１つは、前記凹底部において前記第１切れ刃部と交差する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の切削インサート。
9. 前記溝は、前記凹底部のうちの最底部において、前記第１切れ刃部と交差する、
   請求項８に記載の切削インサート。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の切削インサートを着脱自在に取り付けるためのインサート取付座（１２０）を備える、刃先交換式切削工具のボデー。
11. 少なくとも１つのインサート取付座を備えた工具ボデー（１１０）を備えた刃先交換式切削工具（１００）であって、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の切削インサートが、該インサート取付座に着脱自在に取り付けられる、刃先交換式切削工具。

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