JP6341475B2 - 切削インサートおよび切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換式穴あけ工具に関する。

従来、穴あけ加工用の切削工具として、工具本体に切削インサートを着脱可能に装着したドリルがある。例えば、特許文献１は、２つの切削インサートを用いるドリルを開示する。このドリルでは、工具本体に２つのインサート取付座があり、一方が第１インサート取付座であり、他方が第１インサート取付座よりもドリル軸線側に位置する第２インサート取付座である。第１及び第２インサート取付座の各々に取り付けられる２つの切削インサートは同じものであり、それぞれの上面の縁部に外周刃と中心刃とを備える。第１切削インサートは、１つの外周刃を使用可能な状態にするように、第１インサート取付座に取り付けられる。第２切削インサートは、１つの中心刃を使用可能な状態にするように、第２インサート取付座に取り付けられる。第１及び第２切削インサートは、ドリルが回転されることで、それら切削インサートの２つの作用切れ刃の回転軌跡が一部重なるように、工具本体の先端に配置される。このように２つの切削インサートが取り付けられた状態のドリルは、一般に、ドリル軸線の周りに回転させられて、穴あけ加工に用いられる。

また、特許文献２も、２つの切削インサートが着脱自在に取り付けられるドリルを開示する。このドリルで使用される２つの切削インサートは、インサート軸線に対して１８０°回転対称であり、２つの外周刃と２つの中心刃とをそれぞれ上面の縁部に有する。これら外周刃及び中心刃に沿って上面にはすくい面が形成されていて、このすくい面は側面と鋭角をなす。すくい面から内側につながる立ち上がり壁面は切れ刃よりも上方にまで達し、チップブレーカを構成する。

このように、刃先交換式のドリルに使用される切削インサートは、切れ刃よりも高い位置にまで延在する立ち上がり壁面を備えるものがある。一般に、このような立ち上がり壁面は切りくずが衝突し得る壁面であり、その立ち上がり壁面の高さを高めることは切りくずの折れの誘発に有効である。特に、外周刃による切削で生じる切りくずは長く延び易い傾向を有し、長く延びるほどドリルへ絡まり易い。このような長い切りくずの発生を抑制するために、当該構成を採用することができる。

特開２０１０−１９４６７１号公報 国際公開第２００７／１１４１４６号

ところで、上述のドリルは、ドリル軸線周りに回転されて用いられ、中心刃と外周刃とは中心軸側から順に離れるように配置される。それ故、ドリル回転時の中心刃の移動速度（単位時間当たりに切れ刃部分が移動する距離）はそのときの外周刃の移動速度よりも概して遅く、同一切れ刃においてもドリル軸線に近い部分ほどその移動速度は相対的に遅くなる。このような切れ刃の速度は切りくずの流出速度と関係があり、任意の切れ刃部分による切りくずの流出速度は、それよりも外周側の切れ刃部分による切りくずの流出速度よりも遅い。これは、単一切れ刃の異なる箇所間でも同様に成立する。したがって、単一切れ刃により１枚の切りくずが生成するとき、その切りくずの幅方向でその流出速度に差が生じる。この１枚の切りくずの流出速度差は、外周刃よりも中心刃での切削で顕著である。１枚の切りくずにおいてそのような流出速度差が生じることで、切りくずは円錐形になりやすい。

きれいな円錐形の切りくずを生成するためには、すくい面上に適当な大きさの空間が必要になる。十分な大きさの空間が無いと、切りくずは生成過程で押しつぶされる。そのことが原因で切削抵抗の増大、または工具の振動が引き起こされ、工具寿命が短くなる傾向にある。この現象は、特に工具径が２７ｍｍ以下の比較的小径の刃先交換式切削工具において顕著である。つまり、切削インサート自体が小さくなっても、それを工具本体に固定するねじの太さは、強度の問題である程度までしか細くできない。比較的小径の工具に用いられる切削インサートの上面の内接円半径は例えばおおよそ６ｍｍ程度である一方、この切削インサートの固定ねじ用の貫通孔の径は、内接円半径がそれより大きいものとさほど変わらない。それ故、比較的小径のドリル用の切削インサートでは、必然的に切れ刃から貫通孔までの上面部分の面積が小さくなる。結果として、すくい面は十分な大きさを確保することができず、すくい面上に所望の空間を確保することが難しい。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、例えば外周刃と中心刃とである２種類の切れ刃を備えた切削インサートにおいて、切りくずの好適な生成を促すことにある。

本発明の第１態様によれば、
工具軸線周りに回転する工具本体と、該工具本体に着脱可能に取り付けられる切削インサートと、を備える刃先交換式穴あけ工具であって、
前記工具本体は、
前記工具軸線の近傍に形成された第１インサート取付座と、
該第１インサート取付座よりも前記工具軸線から離間した位置に形成された第２インサート取付座と、を備え、
前記切削インサートは、
対向する第１の端面及び第２の端面と、
該第１の端面及び第２の端面に接続する周側面と、
該第１の端面と該周側面との交差部に沿って形成された少なくとも１つの第１切れ刃と、
該第２の端面と該周側面との交差部に沿って形成された少なくとも１つの第２切れ刃）であって、前記第１切れ刃と異なる形状を有する第２切れ刃と、を備え、
前記第１インサート取付座には前記第１切れ刃を作用切れ刃とするように前記切削インサートが取り付けられ、
前記第２インサート取付座には前記第２切れ刃を作用切れ刃とするように前記切削インサートが取り付けられ、
前記第１の端面は、前記第１切れ刃から前記第２の端面側に向かって傾斜する傾斜面と、インサート厚さ方向に延びるインサート軸線の周囲に延在するとともに前記傾斜面よりも内側の部位の全体にわたって延在する内側面と、を備え、
前記第１の端面の前記内側面は、その全体が、前記第１の端面側の前記第１切れ刃よりもインサート厚さ方向において前記第２の端面側に位置し、
前記第１の端面に複数の凹部が形成され、該凹部の各々は前記傾斜面と前記内側面との境界部に、少なくとも一部が形成され、
前記第２の端面は、前記周側面から離れるとともに前記インサート軸線の周囲に延在する内側面を備え、
前記第２の端面は、前記第２切れ刃と前記内側面との間に、前記第２切れ刃側から順に、前記第１の端面側に向かって傾斜する傾斜面と、該第１の端面から離れるように立がる立ち上がり面とを備え、
前記第２の端面の前記立ち上がり面は、前記第２切れ刃に向かって凸に湾曲する複数の凸湾曲部を備える、
刃先交換式穴あけ工具
が提供される。

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である。 図２は、図１の切削インサートを別の方向からみた斜視図である。 図３は、図１の切削インサートを別の方向からみた斜視図である。 図４は、図１の切削インサートを別の方向からみた斜視図である。 図５は、図１の切削インサートの平面図である。 図６は、図１の切削インサートを裏側から見た図である。 図７は、図１の切削インサートの正面図であり、図５のＡ方向から見た切削インサートの側面図である。 図８Ａは、図５のＶＩＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ線に沿った、図１の切削インサートの断面図である。 図８Ｂは、図８Ａの一部の拡大図である。 図９Ａは、図６のＩＸＡ−ＩＸＡ線に沿った、図１の切削インサートの断面図である。 図９Ｂは、図９Ａの一部の拡大図である。 図１０Ａは、図１の切削インサートが工具本体に取り付けられた状態の、本発明の一実施形態に係る刃先交換式切削工具の斜視図である。 図１０Ｂは、図１０Ａの切削工具を別の方向からみた斜視図である。 図１１Ａは、図１０Ａに対応する図であり、工具本体の斜視図である。 図１１Ｂは、図１１Ｂに対応する図であり、工具本体の斜視図である。 図１２は、図１０Ａの切削工具の先端側の側面図である。 図１３は、図１０Ａの切削工具の先端側の側面図であり、図１２とは異なる側からみた図である。 図１４は、図１０Ａの切削工具の先端図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。一実施形態の切削インサート１０を図１から図９Ｂに基づいて説明する。この切削インサート１０が着脱可能に取り付けられる切削工具１００および工具本体を図１０Ａから図１４に基づいて説明する。

図１〜図４に示されるように、切削インサート１０は、第１の端面２０と、第１の端面に対向するつまり反対側を向いた第２の端面３０と、これらの間に延びる周側面４０とを備える。さらに、切削インサート１０は、第１の端面２０から第２の端面３０まで貫通する貫通孔５０を備える。貫通孔５０はインサート厚さ方向に延びる軸線５０Ａを有する。この軸線５０Ａに関して切削インサート１０は実質的に回転対称であるように形成されている。なお、以下では、第１の端面及び第２の端面を上面及び下面とそれぞれ称するが、これら「上」、「下」という用語は便宜上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ことが理解されよう。

上面２０は、上面２０に対向する側から切削インサートをみたとき（図５参照）、つまり上面視において、略三角形である。それ故、上面２０は、３つの角部６０を有する。上面視において、上面２０の２つの隣り合う角部６０間に、長辺部２１と、この長辺部２１の両脇にそれぞれ配置された短辺部２２、２３とが延在する。１つの角部６０には、１つの長辺部２１に接続する第１短辺部２２と、もう１つの長辺部２１に接続する第２短辺部２３とが接続する。図５において、１つの長辺部２１の左側に第１短辺部２２が接続し、その長辺部２１の右側に第２短辺部２３が接続する。第１短辺部２２と長辺部２１との間のコーナは第１コーナ２１ａであり、第２短辺部２３と長辺部２１との間のコーナは第２コーナ２１ｂである。図５において、第１コーナ２１ａ及び第２コーナ２１ｂはそれぞれ鈍角である。短辺部２２、２３はそれぞれ、長辺部２１に比べて十分に短い。

同様に、下面３０も、下面３０に対向する側から切削インサートをみたとき（図６参照）、つまり下面視において、略三角形である。それ故、下面３０は、３つの角部７０を有する。下面視において、下面３０の２つの隣り合う角部７０間に、長辺部３１と、この長辺部３１の両脇にそれぞれ配置された短辺部３２、３３とが延在する。１つの角部７０には、１つの長辺部３１に接続する第１短辺部３２と、もう１つの長辺部３１に接続する第２短辺部３３とが接続する。図６において、１つの長辺部３１の右側に第１短辺部３２が接続し、その長辺部３１の左側に第２短辺部３３が接続する。第１短辺部３２と長辺部３１との間のコーナは第１コーナ３１ａであり、第２短辺部３３と長辺部３１との間のコーナは第２コーナ３１ｂである。図６において、第１コーナ３１ａ及び第２コーナ３１ｂはそれぞれ鈍角である。短辺部３２、３３はそれぞれ、長辺部３１に比べて十分に短い。

周側面４０は、上面２０及び下面３０のそれぞれの辺部及び角部に応じた形状を有し、複数の側面（つまり側面領域）を有する。

図５から明らかなように、上面２０は下面３０よりも若干小さい。この大きさの違いは、主に、上面２０の第２短辺部２３及び角部６０と下面３０の第２短辺部３３及び角部７０とを接続する側面４３の傾斜と関係する。長辺部２１と接続する側面４１及び第１短辺部２２と接続する側面４２は、傾斜せずに上面２０に対してほぼ直交、すなわち軸線５０Ａにほぼ平行に伸びている。一方、第２短辺部２３と接続する側面４３は、上面２０側のわずかな上側部分では軸線５０Ａにほぼ平行であり、下面３０側の大部分の下側部分では上面２０側から下面３０に向かって外方に広がり、負の逃げ角がつくように傾斜する傾斜面として形成されている。さらに、図１から図４に示すように、この側面４３は、上面２０の第２短辺部２３から、下面３０の第２短辺部３３に向かって伸び、両者をつないでいる。すなわち、この側面４３は概ね上面２０から下面３０に向かって末広がりに傾斜している。そして、この側面４３は角部６０にも延在し、上面２０の角部６０から下面３０の角部７０まで延在する側面４４を含み、側面４０も同様に傾斜する。したがって、上面２０側から切削インサートを見た図５において、周側面４０のうち、第２短辺部２３および角部６０に接続する側面４３のみが、明瞭な面部分として表されている。

このように、周側面４０は、３つの側面４１、４２、４３を有し、これら側面４１、４２、４３は切削インサートの周方向において連続する。

切削インサート１０において、切れ刃は、上面２０と周側面４０との交差稜線部（つまり交差部）に形成されると共に、下面３０と周側面４０との交差部に形成される。上面２０と周側面４０との交差部には、３つの第１切れ刃２８が形成される。各第１切れ刃２８は、隣り合う角部６０間に延在する。第１切れ刃２８は、長辺部２１に沿う主切れ刃２８ａと、第１コーナ２１ａに沿う第１コーナ刃２８ｂと、第１短辺部２２に沿う第１副切れ刃２８ｃと、第２コーナ２１ｂに沿う第２コーナ刃２８ｄとを含む。第１切れ刃２８は、第２短辺部２３に沿う第２副切れ刃をさらに備えてもよいが、ここでは含まない。それは、第２短辺部２３につながる側面４３が上述のごとく概して下面３０に近づくほど外方に突き出るように傾斜しているからである。つまり、第１切れ刃２８は、後述するように切削インサート１０が工具本体に取り付けられたとき、第１切れ刃全体に関して正の逃げ角を付与するのに適するように、平面Ｓ１に対して全体としてみたときに概ね鈍角なインサート内角αをなす側面４３と上面２０との交差部に切れ刃部分を有さない。平面Ｓ１は、図８Ａに示され、軸線５０Ａに直交すると共に、上面２０と側面４３との交差部の第１切れ刃２８の主切れ刃２８ａを通過するように定められている。主切れ刃２８ａ以外の第１切れ刃２８の残りの部分は図８Ａにおいて概ね平面Ｓ１の下方に位置する。

下面３０と周側面４０との交差部には、第２切れ刃３８が形成される。各第２切れ刃３８は、関連する角部７０を取り囲むように第２短辺部３３から第１短辺部３２を介して長辺部３１まで延びている。第２切れ刃３８は、長辺部３１に沿う内側刃３８ａと、第１コーナ３１ａに沿う第１コーナ刃３８ｂと、第１短辺部３２に沿う外側刃３８ｃと、角部７０に沿う第２コーナ刃３８ｄと、第２短辺部３３に沿う副外側刃３８ｅと、第２コーナ３１ｂに沿う第３コーナ刃３８ｆとを含む。図１３に示す配置では、外側刃３８ｃが主切れ刃として機能するが、これに限らず、切削インサート１０の配置の位置関係に応じて内側刃３８ａと外側刃３８ｃの主副の関係は決定されるものであってよい。また、第２短辺部３３に沿う副外側刃３８ｅ及び第２コーナ３１ｂに沿う第３コーナ刃３８ｆは、加工穴の外周壁を削るように機能することができる。

したがって、下面３０と周側面４０との交差稜線部全体に亘って切れ刃は形成され、１つの第２切れ刃３８は両隣の２つの第２切れ刃３８に連続的に接続する。側面４３は上述のように傾いているので、軸線５０Ａに直交すると共に第２切れ刃３８の第２コーナ切れ刃３８ｄを通過するように定められる平面Ｓ２に対して鋭角のインサート内角βをなす。

このような形状を有する切削インサート１０は、インサート中心軸線である軸線５０Ａの周りに３回回転対称である。

次に、上面２０の構造を説明する。上面２０は、その縁部に隣接し下面３０側に向かって傾斜する傾斜面２４と、傾斜面２４に接続しインサート厚さ方向に略直交（軸線５０Ａに対して略直交）に延在する平坦面２５とを備える。傾斜面２４は、この切削インサートが工具本体に取り付けられたとき、切削加工時にすくい面として機能する。平坦面２５は、切削インサート１０を工具本体に取り付ける際に、インサート取付座の底壁面と当接するべく着座面（第１着座面）として機能するように形成されている。平坦面２５は、このように周側面４０との間に傾斜面２４を介するので周側面４０から離れ、インサート軸線である軸線５０Ａを有する取付穴５０の周囲に延在し、ここでは特に取付穴５０に実質的に連続するように延在する。よって、平坦面２５は上面２０のうちでインサート内側に延在する内側面である。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、平坦面２５は、上面２０の縁部（第１切れ刃２８に相当）よりも、下面３０側に下がった位置に延在する（図８Ｂの距離Ｗ１参照）。言い換えると、下面３０のある場所を高さの基準としたときに、平坦面２５の方が上面２０の縁部よりも低い位置、つまり下面３０に近い位置にある。

なお、本実施形態では、平坦面２５は、着座面として機能するものとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、傾斜面２４から取付穴５０までの間に第１切れ刃２８を基準に下面３０側に下がった平坦面２５が位置し、この平坦面２５とは別に取付穴５０の周囲に着座面として機能する隆起面を設けてもよい。この隆起面は、平坦面２５よりも高い位置、つまり平坦面２５よりも下面３０から離れた位置に位置付けられる。この隆起面は、第１切れ刃２８よりも下面３０から離れてよく、第１切れ刃２８よりも下面３０の近くに位置してもよく、あるいは、インサート厚さ方向において第１切れ刃２８と略同じ位置にあってもよい。しかし、隆起面は、第１切れ刃２８よりも下面３０の近くに位置するのが望ましい。これは、上面２０のうち第１切れ刃２８から取付穴５０までの間を実質的に窪ませ、使用時に第１切れ刃２８のすくい面周囲に所望の空間を確保し、それにより切りくずのカールを促すためである。なお、この隆起面は、以下で下面３０に関して説明されるボス面を参照することで当業者には明らかであろう。

また、上面２０の傾斜面２４から平坦面２５につながる部分に、複数の凹部２６が形成されている。複数の凹部２６の各々は、ほぼ楕円形または一方向に拡張された長円形（カプセル形）である。この複数の凹部２６は、長辺部２１（つまり主切れ刃２８ａ）に沿って、各々の長軸が長辺部２１にほぼ直交するような向きで一定間隔をおいて形成されている。凹部２６は、傾斜面２４と平坦面２５とにまたがるようにそれらの境界部に形成される。複数の凹部２６の長さは均一ではない。複数の凹部２６は、長辺部２１の略中央のものを基準にしてそこから角部６０に近づくものほど長くなるように、形成される。なお、さらに幾つかの凹部は、第１切れ刃の他の部分に沿って配置されてもよい。

次に下面３０の構造を説明する。下面３０は、その縁部側から、傾斜面３７と、チップブレーカ溝３４と、ボス面３５とを備える。傾斜面３７は、下面３０の縁部からインサート厚さ方向で上面２０側に向かって傾斜する。チップブレーカ溝３４は、傾斜面３７に接続する下り傾斜面３４ａと、下り傾斜面３４ａにつながる底部３４ｂと、底部３４ｂから立ち上がりボス面３５につながる立ち上がり面３４ｃとを備える。下り傾斜面３４ａは、インサート厚さ方向において上面２０側に向かって緩やかに傾斜する。立ち上がり面３４ｃは、インサート厚さ方向で下面３０側に立ち上がる。切削インサート１０は、３つのボス面３５を有し、これらは貫通孔５０の周囲に配置されている。したがって、ボス面３５は、周側面４０から離れるとともに、インサート軸線である軸線５０Ａを有する取付穴５０の周囲に延在し、よって下面３０のうちでインサート内側に延在する内側面である。各ボス面３５は、このチップブレーカ溝３４につながり、上面２０の平坦面２５と略平行な平坦面として形成されている。ボス面３５は軸線５０Ａに略直交して伸びるように形成されている。３つのボス面３５の各々は、下面３０に対向する方向から見たとき略三角形状を有する。３つのボス面３５は、それぞれ、切削インサート１０がインサート取付座に取り付けられるとき、インサート取付座の底壁面に当接する着座面として機能するように形成されていて、特にここでは組み合わされて実質的に１つの着座面として機能する。３つのボス面３５は互いから完全に離れてもよいが、連続して１つのボス面を形成してもよい。

図６に示すように、ボス面３５は、軸線５０Ａを中心として、貫通孔５０から角部７０に向けて広がるように延在する。ボス面３５の外周は、波形形状である。これに対応するように、ボス面３５の周囲の立ち上がり面３４ｃには凸湾曲部３６ａと凹湾曲部３６ｂとが交互に連続する。よって、チップブレーカ溝の立ち上がり面３４ｃは、ボス面３５の波形形状に対応するように、図６において波形である。一方、傾斜面３７は、切削インサート１０の下面３０の縁部の全周に沿って延在し、縁部からの距離（幅）は略一定である。図６では、長辺部３１の中央部分に対向する位置には、凸湾曲部３６ａは形成されていないが、貫通孔５０と下面３０全体の各部の大きさの関係に応じて、このような部分にも凸湾曲部３６ａが形成されていてもよい。すなわち、貫通孔５０の周囲全体に連続して凸湾曲部３６ａと凹湾曲部３６ｂとが形成されていてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、下面３０は、第２切れ刃から離れるに従い、傾斜面３７、チップブレーカ溝３４の下り傾斜面３４ａの順に、上面側に近づき、底部３４ｂに至る。下面３０のうち、チップブレーカ溝３４の底部３４ｂが最も低く（インサート厚さ方向で上面２０に最も近く）、図９Ｂでは第２切れ刃３８から距離Ｗ２下がった位置にある。チップブレーカ溝３４の立ち上がり面３４ｃは、底部３４ｂからボス面３５に向かって立ち上がる。ボス面３５は、インサート厚さ方向において、第２切れ刃３８と略同じ位置にある。

次に、切削インサート１０が工具本体（ホルダ）に着脱自在に取り付けられる回転切削工具としての刃先交換式穴あけ工具であるドリル１００について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは、２つの切削インサート１０が工具本体１４０に取り付けられたドリル１００を示す斜視図である。図１０Ａは上面２０側の１つの第１切れ刃２８が作用切れ刃となるように切削インサート１０が取り付けられたドリル１００を第１インサート取付座１１０側から見た斜視図である。図１０Ｂは下面３０側の１つの第２切れ刃３８が作用切れ刃となるように切削インサート１０が取り付けられたドリル１００を第２インサート取付座１２０側から見た斜視図である。図１１Ａは、図１０Ａに対応する図であり、２つの切削インサート１０を取り外した状態の工具本体１４０の斜視図である。図１１Ｂは、図１０Ｂに対応する図であり、２つの切削インサート１０を取り外した状態の工具本体１４０の斜視図である。

工具本体１４０は、その先端部１４０ｄ側から後端部１４０ｅ側に延びる軸線１４０Ａを有する。図１０Ａ、１０Ｂに示すドリル１００は、軸線１４０Ａを回転軸線として、回転方向Ｋに回転させられることができる。なお、ドリル１００は、被削材に対して相対回転されて用いられ得、それ自体が回転しても、被削材が回転してもよい。

図１４に示すように、上面２０側の第１切れ刃２８を作用切れ刃とするように切削インサート１０が取り付けられる第１インサート取付座１１０（中心刃インサート取付座）は、下面３０側の第２切れ刃３８を作用切れ刃とするように切削インサート１０が取り付けられる第２インサート取付座１２０（外周刃インサート取付座）よりも工具回転軸線１４０Ａの近くに形成される。第１インサート取付座１１０に取り付けられた切削インサート１０の作用第１切れ刃２８ｕの軸線１４０Ａ周りの回転軌跡は、第２インサート取付座１２０に取り付けられた切削インサート１０の作用第２切れ刃３８ｕの軸線１４０Ａ周りの回転軌跡に一部重なる。切削インサート１０の上面２０側の作用第１切れ刃２８ｕは、ドリル１００の中心刃となり、加工穴の中心部分を切削する。一方、下面３０側の作用第２切れ刃３８ｕは、ドリル１００の外周刃となり、加工穴の外周部分を切削する。

第１インサート取付座１１０は、回転方向Ｋの前方を向く底壁面１１１と、底壁面から屹立するように延在する２つの側壁面１１２、１１３とを備える。２つの側壁面のうちの一方は工具先端側かつ外周側を向き、もう一方は工具先端側かつ内周側を向く。切削インサート１０が第１インサート取付座１１０に取り付けられるときは、下面３０の３つのボス面３５が、第１インサート取付座１１０の底壁面１１１と当接し、周側面４０の部分が２つの側壁面１１２、１１３に当接する。そして、取付ねじ１１５が貫通孔５０を介して底壁面１１１のねじ孔１１１ａにねじ込まれ、切削インサート１０は第１インサート取付座１１０に固定される。

第１インサート取付座１１０に取り付けられた切削インサート１０において、作用第１切れ刃２８ｕの第１コーナ刃２８ｂは軸線１４０Ａ方向で最も先端に位置する（図１２参照）。図１２では、軸線１４０Ａに直交する仮想平面が仮想線で示されている。第１コーナ刃２８ｂの外周側に主切れ刃２８ａが位置付けられる。このとき、上面２０のうちの特に作用第１切れ刃に沿って延在する傾斜面２４の一部がすくい面を形成し、作用第１切れ刃２８ｕに沿って延在する周側面４０の一部が逃げ面として機能する。また、図１４において上面２０が見えることから明らかなように、逃げ面には正の逃げ角が付与され、すくい面は上述のごとく傾斜面２４を備えるので正のすくい角が付与される。

一方、第２インサート取付座１２０は、回転方向Ｋの前方を向く底壁面１２１と、底壁面１２１から屹立するように延在する２つの側壁面１２２、１２３とを備える。２つの側壁面のうちの一方の側壁面１２２は工具先端側かつ外周側を向き、もう一方の側壁面１２３は工具先端側かつ内周側を向く。切削インサート１０が第２インサート取付座１２０に取り付けられるときは、上面２０の平坦面２５が、外周刃チップ座１２０の底壁面１２１に当接し、周側面４０の一部が２つの側壁面１２２、１２３に当接する。そして、取付ねじ１２５が貫通孔５０を介して底壁面１２１のねじ孔１２１ａにねじ込まれ、切削インサート１０は第２インサート取付座１２０に固定される。ただし、インサート厚さ方向で上面２０の平坦面２５が第１切れ刃２８よりも下面３０側に位置するので、上面２０の第１切れ刃２８が第２インサ−ト取付座へ衝突するまたは接触することを防ぐように、第２インサート取付座１２０は形作られ、ここでは底壁面１２１と側壁面１２２、１２３との間にぬすみ部を備える。

第２インサート取付座１２０に取り付けられた切削インサート１０において、作用第２切れ刃３８ｕの第１コーナ刃３８ｂは軸線１４０Ａ方向で最も先端に位置する（図１３参照）。図１３では、軸線１４０Ａに直交する仮想平面が仮想線で示されている。第１コーナ刃３８ｂの内周側に内側刃３８ａが位置付けられる。このとき、下面３０のうちの特に作用第２切れ刃３８ｕに沿って延在する傾斜面３７の一部がすくい面を形成し、その傾斜面３７の一部の内側のチップブレーカ溝３４の立ち上がり面３４ｃがチップブレーカとして機能し、作用第２切れ刃３８ｕに沿って延在する周側面４０の一部が逃げ面として機能する。また、図１４において下面３０が見えることから明らかなように、逃げ面には正の逃げ角が付与され、すくい面は上述のごとく傾斜面３７を備えるので正のすくい角が付与される。

このように、上面２０における平坦面２５と、下面３０におけるボス面３５とは、それぞれ各インサート取付座の底壁面と当接する着座面である。切削インサート１０は、上下面のそれぞれに切れ刃を有し、両面使用可能な切削インサートである。よって、上下面の一方の切れ刃を使用するとき、上下面の他方の面が着座面となる。

次に、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ドリル１００が奏する効果について説明する。

切削インサート１０においては、上面２０に形成された平坦面２５が中心刃となる第１切れ刃２８の位置よりも低い位置、つまりインサート厚さ方向で下面３０側に形成されている。このため、従来の切削インサート（例えば特許文献２の切削インサート）よりも大きな空間が中心刃の周囲に形成される。このことにより、中心刃の切削で生成された切りくずが潰れることが抑制され、十分にカールし、切削抵抗の増大やびびりの発生が抑制される。

また、本実施形態の切削インサート１０は、従来の切削インサートのように中心刃と外周刃という二種類の切れ刃が同じ端面側（例えば上面）に形成されるのではなく、上面２０および下面３０のそれぞれの面に、一種類の切れ刃だけが形成される。そのため、上面２０では、中心刃で生成されやすい円錐形状の切りくずに対処するよう、平坦面２５を第１切れ刃２８よりも低い位置とする。一方、下面３０では、円錐形状の切りくずのための空間を考慮する必要がないため、ボス面３５の位置を第２切れ刃３８の位置と同じ位置とすることが可能となる。また、外周刃で生成されやすい長い形状の切りくずに対処するためのチップブレーカを、つまり立ち上がり壁面の高さを第２切れ刃程度に維持した状態で自由に作ることができる。なお、第２切れ刃よりも高い位置にまで、立ち上がり壁面は延在してもよい。

加えて、上面２０には切れ刃に沿って傾斜面２４と平坦面２５との間に各々が楕円形の複数の凹部２６が形成されている。このような凹部２６があることで、傾斜面２４（すくい面）に進入してくる切りくずと傾斜面２４との接触面積が低減する。接触面積の低減により、切りくずがすくい面上に留まりにくくなり、上面２０の摩耗が抑制される。また、切削に際してクーラントを用いる場合、凹部２６にクーラントが入り込むことができる。凹部２６にクーラントが入るまたは溜まることにより、冷却効果を高め、切れ刃の温度上昇を抑えることができる。

さらに、下面３０のボス面３５の縁部がいわゆる波形形状になっていて立ち上がり面３４ｃが凸湾曲部３６ａと凹湾曲部３６ｂとが連続して配置された形状を有することにより、切りくずは、それらのうち、チップブレーカ溝３４において突き出る凸湾曲部３６ａに衝突し易くなる。このように、切りくずの衝突箇所が凸湾曲部３６ａに限定されることにより、切りくずの接触状態をある程度一定の状態に維持することができる。例えば、ボス面３５の稜線部が略直線形状だとすると、切りくずの伸びとのタイミングの関係で、チップブレーカ溝の立ち上がり面どの部分にも切りくずが衝突する可能性がある。したがって、切りくずのチップブレーカ溝の立ち上がり面への衝突によるその摩耗を管理することができず、切りくずをあまり長くせずに切断することの常時実現が困難となる。つまり、加工最中に切りくず処理性能が変化したり、コーナチェンジごとに切りくず処理性能が変化したり、場合によっては変化度合いもその時々によって変わることとなり、切りくずサイズが安定しない。しかし、本実施形態のように、ボス面の稜線部に凹凸の湾曲を設けることで、切りくずとの衝突箇所を凸湾曲部３６ａに制限でき、切りくず処理性能を一定の範囲に保たせたり、例え変化したとしてもその変化度合いを一定の範囲内に収めたりすることが可能になる。よって、切りくずサイズを一定範囲に収束させることができる。さらに、切りくずの衝突によって凸湾曲部３６ａが摩耗していったとしても、凸湾曲部３６ａと凹湾曲部３６ｂとの交互構成であるから、凸湾曲部３６ａと凹湾曲部３６ｂとの凸凹が残存する限り、同様の効果を維持することができる。

また、第１インサート取付座１１０の底壁面１１１との接触面となる３つのボス面３５が下面３０に形成されることで、安定した着座性能が得られる。すなわち、仮に、ボス面３５が貫通孔５０の周囲全体に連続して形成されていると、ボス面の面積自体が大きくなり、製造過程において発生するおそれがある僅かな凸凹の発生可能性も増加する。また、貫通孔５０の近傍に凹凸、特に凸部が発生した場合、ボス面３５の凹凸湾曲部近傍にできるよりも、切削インサートを工具本体に取り付けたときに傾きが生じ、切れ刃の位置の振れ幅が大きくなるので、好ましくない。本発明のボス面のように、三つの部分から構成され、貫通孔５０の周囲における面積が比較的少ないことで、貫通孔５０の周囲に連続して１つのボス面が形成されている場合よりも、貫通孔５０の近傍に凸凹ができる可能性が低くなる。よって、製品の歩留まりを上げることができる。

以上のように、従来の切削インサートは、中心刃と外周刃が同一面に形成されていたが、本発明の切削インサート１０は、中心刃と外周刃が異なる面に形成されている。このため、中心刃および外周刃のそれぞれが生成する切りくずに対処するための端面形状も、それぞれ異なる面に作ることになり、一方の刃の条件に制約されることがないので、形状上の制限なく作ることができる。

本発明の切削インサートは上記の実施形態に制限されない。本発明は、上下二つの端面と周側面との交差稜線部に切れ刃が形成され、中心刃が形成される方の端面が備える着座面の高さが中心刃の高さよりも低いという、特徴を備える他の形状の切削インサートを含むことができる。例えば、上記の実施形態では凹部２６の長さは位置によって変化していたが、全て同じ長さとすることも可能である。また、上記実施形態のボス面３５の稜線部は波形形状であったが、凸湾曲部と直線との組み合わせとすることも可能である。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を生じさせることは可能である。また、外周刃側の端面に形成されるボス面の高さを中心刃側のボス面と同様に外周刃よりも下げて形成することも可能である。

さらに、上で述べたように、本発明は、平坦面２５を着座面として用いずに、そのさらに内側に着座面としての隆起面を備える切削インサートも包含することができる。隆起面は、好ましくは第１切れ刃よりも低い位置にある。このような場合にも、隆起面での切削インサートの着座安定性を確保しつつ、平坦面２５を可能な範囲で大きくすることで、切削インサート１０及び切削工具１００での上記効果は同様にもたらされる。

さらに、上面２０に、例えば平坦面２５に、切削インサート１０の設置方向を示すためのマークが設けられていてもよい。加えて、このマークは上面２０に限らず、下面３０に設けられていてもよい。

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. 工具軸線（１４０Ａ）周りに回転する工具本体（１４０）と、該工具本体（１４０）に着脱可能に取り付けられる切削インサート（１０）と、を備える刃先交換式穴あけ工具（１００）であって、
   前記工具本体（１４０）は、
   前記工具軸線（１４０Ａ）の近傍に形成された第１インサート取付座（１１０）と、
   該第１インサート取付座（１１０）よりも前記工具軸線（１４０Ａ）から離間した位置に形成された第２インサート取付座（１２０）と、を備え、
   前記切削インサート（１０）は、
   対向する第１の端面（２０）及び第２の端面（３０）と、
   該第１の端面（２０）及び第２の端面（３０）に接続する周側面（４０）と、
   該第１の端面（２０）と該周側面（４０）との交差部に沿って形成された少なくとも１つの第１切れ刃（２８）と、
   該第２の端面（３０）と該周側面（４０）との交差部に沿って形成された少なくとも１つの第２切れ刃（３８）であって、前記第１切れ刃（２８）と異なる形状を有する第２切れ刃（３８）と、を備え、
   前記第１インサート取付座（１１０）には前記第１切れ刃（２８）を作用切れ刃とするように前記切削インサート（１０）が取り付けられ、
   前記第２インサート取付座（１２０）には前記第２切れ刃（３８）を作用切れ刃とするように前記切削インサート（１０）が取り付けられ、
   前記第１の端面（２０）は、前記第１切れ刃（２８）から前記第２の端面（３０）側に向かって傾斜する傾斜面（２４）と、インサート厚さ方向に延びるインサート軸線の周囲に延在するとともに前記傾斜面（２４）よりも内側の部位の全体にわたって延在する内側面（２５）と、を備え、
   前記第１の端面（２０）の前記内側面（２５）は、その全体が、前記第１の端面（２０）側の前記第１切れ刃（２８）よりもインサート厚さ方向において前記第２の端面（３０）側に位置し、
   前記第１の端面（２０）に複数の凹部（２６）が形成され、該凹部（２６）の各々は前記傾斜面（２４）と前記内側面（２５）との境界部に、少なくとも一部が形成され、
   前記第２の端面（３０）は、前記周側面（４０）から離れるとともに前記インサート軸線の周囲に延在する内側面（３５）を備え、
   前記第２の端面（３０）は、前記第２切れ刃（３８）と前記内側面（３５）との間に、前記第２切れ刃（３８）側から順に、前記第１の端面（２０）側に向かって傾斜する傾斜面（３７）と、該第１の端面（２０）から離れるように立ち上がる立ち上がり面（３４ｃ）とを備え、
   前記第２の端面（３０）の前記立ち上がり面（３４ｃ）は、前記第２切れ刃（３８）に向かって凸に湾曲する複数の凸湾曲部（３６ａ）を備える、
   刃先交換式穴あけ工具（１００）。
2. 前記第１の端面（２０）の前記内側面（２５）は、前記第２切れ刃（３８）を作用切れ刃とするときに第１着座面として機能するように構成され、
   前記第２の端面（３０）の前記内側面（３５）は、前記第１切れ刃（２８）を作用切れ刃とするときに第２着座面として機能するように構成されている、
   請求項１に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
3. 前記切削インサート（１０）は、前記インサート軸線に沿って貫通孔（５０）をさらに備え、
   前記第１の端面（２０）と前記周側面（４０）との前記交差部に沿って複数の前記第１切れ刃（２８）が形成され、該複数の第１切れ刃（２８）は前記インサート軸線周りに回転対称に配置され、
   前記第１の端面（２０）の前記内側面（２５）は前記インサート軸線に対して略直角に延在する、
   請求項１または２に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
4. 前記複数の凹部（２６）の各々は、前記第１の端面（２０）に対向する側から前記切削インサート（１０）をみたとき、前記第１切れ刃（２８）に対してほぼ直交する方向に延びる、請求項１から３のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
5. 前記第２の端面（３０）は、前記立ち上がり面（３４ｃ）を含むチップブレーカ溝を備え、該チップブレーカ溝の底部（３４ｂ）は、前記第２の端面（３０）において、もっとも前記第１の端面（２０）側に位置する、請求項１から４のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
6. 前記第２の端面（３０）の前記複数の内側面（３５）は、互いから離間し該複数の内側面（３５）の各々は該第２の端面（３０）の対応する角部（７０）に向かって伸び、各角部（７０）に沿って前記第２切れ刃（３８）の一部は延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
7. 前記第１の端面（２０）および前記第２の端面（３０）のそれぞれの基本形状は略多角形であり、
   前記第２の端面（３０）の角部（７０）に接続する側面（４２）は、前記インサート軸線に直交すると共に前記第２切れ刃（３８）を通るように定められる平面と鋭角のインサート内角を成す、請求項１から６のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
8. 前記第１の端面（２０）および前記第２の端面（３０）のそれぞれの基本形状は略三角形であり、該第１の端面（２０）および該第２の端面（３０）はそれぞれ３つの角部を有する、請求項７に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
9. 前記切削インサート（１０）は前記インサート軸線に対して実質的に１２０°回転対称であり、
   前記第１の端面（２０）の前記第１切れ刃（２８）は、前記第１の端面（２０）の前記角部間にコーナ切れ刃を備え、
   前記第２の端面（３０）の前記第２切れ刃（３８）は、前記第２の端面（３０）の前記角部（７０）間にコーナ切れ刃を備える、請求項８に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
10. 前記第１の端面（２０）の前記内側面（２５）は略平坦であり、該内側面（２５）と略平行な前記内側面（３５）を前記第２の端面（３０）が備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。
11. 前記第１インサート取付座（１１０）の前記第１切れ刃（２８）の前記工具軸線（１４０Ａ）周りの回転軌跡は前記第２インサート取付座（１２０）の前記第２切れ刃（３８）の前記工具軸線（１４０Ａ）周りの回転軌跡と部分的に交わる、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の刃先交換式穴あけ工具（１００）。