JP6744013B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

本開示は切削インサートに関する。本出願は、２０１７年１０月３１日に出願した日本特許出願である特願２０１７−２１０５１４号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

焼入鋼や耐熱合金等の高硬度難削材の加工には、硬質焼結体を切れ刃に用いた切削インサートが用いられている。該切削インサートでは、難削材の硬さや構成成分、及び、加工するワークの形状、要求寸法精度に応じて、刃先に付すチャンファー（ネガランド）の角度や幅が設定されている。

国際公開第２０１６／０４３１２７号（特許文献１）には、インサートを長寿命化し、さらに、優れた表面性状を有する加工面を得るために、不等幅のネガランドを有する切削インサートであって、ネガランドがすくい面と交差する稜線と、ネガランドが逃げ面と交差する稜線は平面視で非平行であり、かつ、少なくともノーズＲ部切れ刃の頂点を境にした片側では不等幅のネガランドの幅がノーズＲ部切れ刃の頂点からノーズＲ部切れ刃が直線切れ刃に繋がる位置に向かって漸減している、切削インサートが開示されている。

特開２００２−１９２４０７号公報（特許文献２）には、仕上げ面粗度の低下を招かず、工具の長寿命化を図るために、ノーズの円弧状切れ刃に沿って面取りがつけられてなる切削工具であって、すくい面側からみた円弧状切れ刃における面取り幅を、円弧状切れ刃と、ノーズを挟む２つの直線状切れ刃との各接続点近傍から、円弧状切れ刃の円弧の略中間点に向かって次第に広くなるようにした切削工具が開示されている。

国際公開第２０１６／０４３１２７号 特開２００２−１９２４０７号公報

本開示の一態様に係る切削インサートは、切削に関与する表面がｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットから構成され、かつ、すくい面、逃げ面、前記すくい面と前記逃げ面との間に配置されるチャンファー、及び、前記逃げ面と前記チャンファーとが交差した位置の稜線で構成される切れ刃を含む切削インサートであって、
前記切れ刃は、押し加工用切れ刃部、引き加工用切れ刃部、及び、前記押し加工用切れ刃部と前記引き加工用切れ刃部との間に配置されるつなぎ切れ刃部を含み、
前記つなぎ切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅は、前記切れ刃に沿って配置されるチャンファー中、最小である、
切削インサートである。

図１は、本開示の一態様に係る切削インサートの一例を示す平面図である。 図２は、図１の切削インサートの斜視図である。 図３は、図１の切削インサートの鈍角コーナ側の側面図である。 図４は、図１の切削インサートの鋭角コーナの対角線に沿った断面図である。 図５は、図１の切削インサートの鈍角コーナの対角線に沿った断面図である。 図６は、図２のＶＩで示される切削インサートのノーズＲ部近傍の拡大斜視図である。 図７は、図１の切削インサートのノーズＲ部近傍の拡大平面図である。 図８は、図４のＶＩＩＩで示される部分の拡大図である。 図９は、本開示の一態様に係る切削インサートの他の例を示す平面図である。 図１０は、図９の切削インサートの斜視図である。 図１１は、図９の切削インサートの鈍角コーナ側の側面図である。 図１２は、図９の切削インサートの鋭角コーナの対角線に沿った断面図である。 図１３は、図９の切削インサートの鈍角コーナの対角線に沿った断面図である。 図１４は、図１０のＸＩＶで示される切削インサートのノーズＲ部近傍の拡大斜視図である。 図１５は、図９の切削インサートのノーズＲ部近傍の拡大平面図である。 図１６は、図１２のＸＶＩで示される部分の拡大図である。 図１７は、本開示の一態様に係る切削インサートのブランク材の一例を示す斜視図である。 図１８は、本開示の一態様に係る切削インサートのブランク材の他の例を示す斜視図である。 図１９は、本開示の一態様に係る切削インサートの製造に利用する研削盤の一例の要部を示す平面図である。 図２０は、研削盤のチャックの動きを示す正面図である。 図２１は、研削盤のチャックの動きを示す平面図である。 図２２は、旋削加工での端面加工及び外径加工における、切削インサートとワークの位置関係を示す模式図である。 図２３は、端面加工での押し加工における、前切れ刃部と横切れ刃部とワークとの位置関係を示す模式図である。 図２４は、端面加工での引き加工における、前切れ刃部と横切れ刃部とワークとの位置関係を示す模式図である。 図２５は、外径加工での押し加工における、前切れ刃部と横切れ刃部とワークとの位置関係を示す模式図である。 図２６は、外径加工での引き加工における、前切れ刃部と横切れ刃部とワークとの位置関係を示す模式図である。 図２７は、本開示の一態様に係る被覆層を含む切削インサートの断面図である。

[本開示が解決しようとする課題]
近年、加工時間の短縮や加工精度の向上のために、押し加工に加えて、引き加工にも対応できる切削インサートが求められている。

特許文献１及び特許文献２の切削インサート（切削工具）は、押し加工のみに用いることを前提としており、引き加工に用いた場合は、切れ刃とワークとの接触長さが大きくなるため、切削抵抗が高くなり易い。更に、特許文献１及び特許文献２の切削インサート（切削工具）は、引き加工に用いた場合、チャンファー（ネガランド）の幅が狭い部分が横切れ刃部になるため、横切れ刃部のチッピングや欠損が生じやすく、工具寿命が短くなる可能性がある。

そこで、本目的は、焼入鋼や焼結合金、耐熱合金等の高硬度難削材の押し加工、及び、引き加工のいずれに用いても、優れた工具寿命を示し、かつ寸法精度の高い加工が可能な切削インサートを提供することを目的とする。
[本開示の効果]
上記態様によれば、焼入鋼や焼結合金、耐熱合金等の高硬度難削材の押し加工、及び、引き加工のいずれに用いても、優れた工具寿命を示し、かつ寸法精度の高い加工が可能な切削インサートを提供することが可能となる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

［１］本開示の一態様に係る切削インサートは、切削に関与する表面がｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットから構成され、かつ、すくい面、逃げ面、前記すくい面と前記逃げ面との間に配置されるチャンファー、及び、前記逃げ面と前記チャンファーとが交差した位置の稜線で構成される切れ刃を含む切削インサートであって、前記切れ刃は、押し加工用切れ刃部、引き加工用切れ刃部、及び、前記押し加工用切れ刃部と前記引き加工用切れ刃部との間に配置されるつなぎ切れ刃部を含み、前記つなぎ切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅は、前記切れ刃に沿って配置されるチャンファー中、最小である、切削インサートである。

本明細書中、切削に関与する表面、つなぎ切れ刃部、押し加工用切れ刃部、引き加工用切れ刃部とは、それぞれ以下に示す領域を意味するものとする。

切削に関与する表面とは、切削時に被削材と接触する領域、及び、その領域から切削インサートの表面に沿って２ｍｍ以内の領域を意味するものとする。

つなぎ切れ刃部とは、切れ刃の中、切れ刃に沿って配置されるチャンファーの幅が、全チャンファー中、最小であるチャンファーに隣接する領域を意味する。押し加工用切れ刃部とは、切れ刃の中、ノーズＲ部の切れ刃の頂点からつなぎ切れ刃部までの間に配置される領域を意味する。引き加工用切れ刃部とは、切れ刃の中、つなぎ切れ刃部から、ノーズＲ部から離れる方向に配置される領域を意味する。

まず、切削インサートを用いて旋削加工を行った場合に、切れ刃に加わる切削抵抗が切れ刃に及ぼす影響について、図２２〜図２６を用いて説明する。

図２２は、旋削加工における、切削インサートとワークの位置関係を示す模式図である。図２２の矢印ａの方向が端面加工を示し、矢印ｂの方向が外径加工を示す。

切削インサートを端面加工での押し加工に用いた場合は、図２３に示される通り、前切れ刃部２６Ａに切削抵抗の背分力成分が加わり、横切れ刃部２７Ａに切削抵抗の送り分力成分が加わる。一方、切削インサートを端面加工での引き加工に用いた場合は、図２４に示される通り、前切れ刃部２６Ｂに切削抵抗の背分力成分が加わり、横切れ刃部２７Ｂに切削抵抗の送り分力成分が加わる。

切削インサートを旋削加工の外径加工での押し加工に用いた場合は、図２５に示される通り、前切れ刃部２６Ａに切削抵抗の背分力成分が加わり、横切れ刃部２７Ａに切削抵抗の送り分力成分が加わる。一方、切削インサートを旋削加工での引き加工に用いた場合は、図２６に示される通り、前切れ刃部２６Ｂに切削抵抗の背分力成分が加わり、横切れ刃部２７Ｂに切削抵抗の送り分力成分が加わる。

ここで、切削インサートの前切れ刃部２６Ａ、２６Ｂに加わる切削抵抗の背分力成分が高いと、切削インサートにビビリや加工変質層が生じ易く、このビビリや加工変質層が加工面の性状に悪影響を及ぼす。また、横切れ刃部２７Ａ、２７Ｂに加わる切削抵抗の送り分力成分が高いと、横切れ刃にチッピングや欠損が生じ易い。

本開示の一態様に係る切削インサートでは、前切れ刃部２６Ａ、２６Ｂの中、大きな背分力成分が加わる部分を構成する、つなぎ切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅が狭く設定されているため、押し加工、及び、引き加工のいずれに用いても、前切れ刃部に加わる背分力成分が低減されている。したがって、加工中の切削インサートにおけるビビリや加工変質層の生成が抑制され、加工面の性状及び寸法精度が向上する。

同時に、本開示の一態様に係る切削インサートでは、横切れ刃部２７Ａ、２７Ｂを構成する、押し加工用切れ刃部、及び、引き加工用切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅が広く設定されているため、横切れ刃部が強化されている。したがって、押し加工、及び、引き加工のいずれに用いても、加工中の切削インサートにおけるチッピングや欠損の発生を低減することができ、切削インサートの寿命が延びる。

［２］前記つなぎ切れ刃部に沿って配置される前記チャンファーの幅Ｗ１は、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗ１が前記の範囲であると、切削抵抗の背分力成分の増加によるビビリや加工変質層の生成を効果的に抑制することができる。さらに、切削抵抗の増加による振動を抑制できるため、切削工具の低振動に起因する横切れ刃のチッピングや欠損の発生を低減することができる。

［３］前記押し加工用切れ刃部に沿って配置される前記チャンファーの幅の最大値Ｗ２及び前記幅Ｗ１は、下記式（１）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ２／Ｗ１≦１０ 式（１）。

［４］前記つなぎ切れ刃部から前記引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域に沿って配置される前記チャンファーの幅の最大値Ｗ３及び前記幅Ｗ１は、下記式（２）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ３／Ｗ１≦１０ 式（２）。

幅Ｗ１、押し加工用切れ刃部に沿って配置される前記チャンファーの幅の最大値Ｗ２(以下、「幅の最大値Ｗ２」とも記す。）及びつなぎ切れ刃部から引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域に沿って配置されるチャンファーの幅の最大値Ｗ３（以下、「幅の最大値Ｗ３」とも記す。）が上記式（１）又は上記式（２）の関係を示すと、横切れ刃部での送り分力成分に対する耐欠損性と、前切れ刃部での背分力成分の低減による振動、加工変質層の低減効果、及び、ビビリの防止効果とがバランス良く向上する。

［５］前記すくい面は正のすくい角を有し、ノーズＲ部の頂角の２等分断面位置での前記すくい角βは１°以上１０°以下であることが好ましい。すくい角を前記の範囲に設定することにより、ビビリの防止効果と刃先の耐欠損性とが、更に向上する。

［６］前記切削インサートは、刃具材及び台金を備え、前記刃具材は、ｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットから構成され、かつ、前記すくい面、前記逃げ面、前記チャンファー、及び、前記切れ刃を含むことが好ましい。これによると、高価な原料であるｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットを用いる部分を刃具材のみとすることができるため、コスト面で有利な切削インサートを得ることができる。

［７］ノーズＲ部の切れ刃の頂点と前記つなぎ切れ刃部との間の、前記押し加工用切れ刃部に沿った距離は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、前記つなぎ切れ刃部の長さは、２．０ｍｍ以下であることが好ましい。これによると、ビビリの防止効果と刃先の耐欠損性とが、更に向上する。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の一実施形態に係る切削インサートの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。

［実施の形態１］
図１〜図８に示される切削インサート１は、平面視形状が菱形をなす台金２の鋭角コーナ部に、ｃＢＮ基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成されている小片の刃具材４を接合して形成されている。本実施の形態では、台金２の鋭角コーナ部に硬質焼結体で構成されている刃具材４を接合しているが、切削インサート全体を硬質焼結体で形成してもよい。

本実施形態に係る切削インサートは、菱形以外の多角形切削インサートにも適用されるが、刃先形状に関する工夫は共通しているので、ここには菱形の切削インサートのみを例示する。なお、図７では、刃先形状を理解し易くするために、ノーズＲ部の半径を大きくして表す。

台金２は、超硬合金やサーメット等からなる。台金２の鋭角コーナ部には、上面の一部を部分的に落ち込ませた座３が形成されており、そこにノーズＲ部５を有する刃具材４が鑞付け等の接合手段により接合されている。

刃具材４は、ｃＢＮ基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで形成される。ｃＢＮ基焼結体とは、ｃＢＮ（立方晶型窒化硼素）を体積比で１０％〜９９．９％含む焼結体である。セラミックスは特に限定されないが、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化チタン（ＴｉＣ）のセラミックスを好適に用いることができる。サーメットは特に限定されないが、例えば、窒化物系サーメット、炭化物系サーメットを好適に用いることができる。

刃具材４は、研削加工されたすくい面７、研削加工された逃げ面６、すくい面７と逃げ面６との間に配置される不等幅のチャンファー９、及び、逃げ面６とチャンファー９とが交差した位置の稜線で構成される切れ刃８を有している。すなわち、刃具材４は、ｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットから構成され、かつ、すくい面７、逃げ面６、チャンファー９、及び、切れ刃８を含む。

切れ刃８は、押し加工用切れ刃部８ａ、引き加工用切れ刃部８ｂ、及び、前記押し加工用切れ刃部８ａと前記引き加工用切れ刃部８ｂとの間に配置されるつなぎ切れ刃部８ｃを含む。

押し加工用切れ刃部８ａは、ノーズＲ部の湾曲した切れ刃稜線を含む。ここで、ノーズＲ部は平面視で２．４ｍｍ以下の曲げ半径をもったＲ形状を有する。

引き加工用切れ刃部８ｂ、及び、つなぎ切れ刃部８ｃは、押し加工用切れ刃部８ａの両端のそれぞれに連なる直線切れ刃稜線を含む。なお、ここで言う直線とは、厳密な直線の切れ刃のみを指すものではない。ノーズＲ部の切れ刃稜線の最大曲げ半径（２．４ｍｍ）の１０倍（２４ｍｍ）を超えるような大きな曲げ半径を有する曲線であれば、切れ刃稜線が前切れ刃として適正な面粗度を達成する直線刃と同様の機能を有するため、そのような形状の刃は直線とみなす。

引き加工用切れ刃部８ｂの、つなぎ切れ刃部８ｃとの接点を起点とした直線切れ刃稜線に沿った長さは、例えば、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が更に好ましい。

ノーズＲ部の切れ刃の頂点とつなぎ切れ刃部との間の、押し加工用切れ刃部に沿った距離は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、つなぎ切れ刃部の長さは、２．０ｍｍ以下であることが好ましい。これによると、ビビリの防止効果と刃先の耐欠損性とが、更に向上する。なお、ノーズＲ部切れ刃の頂点とつなぎ切れ刃部との間の、押し加工用切れ刃部に沿った距離とは、図７に示されるように、つなぎ切れ刃部が一定の長さを有している場合は、ノーズＲ部切れ刃の頂点とつなぎ切れ刃部のノーズＲ部側の端部との間の、押し加工用切れ刃部に沿った距離を意味するものとする。

ノーズＲ部切れ刃の頂点とつなぎ切れ刃部との間の、押し加工用切れ刃部に沿った距離は、０．１ｍｍ以上２．８ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が更に好ましい。

つなぎ切れ刃部が一定の長さを有している場合のつなぎ切れ刃部８ｃの直線切れ刃稜線に沿った長さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が更に好ましい。また、つなぎ切れ刃部８ｃは、押し加工用切れ刃部８ａと引き加工用切れ刃部８ｂとの境界（すなわち、長さを有さない位置のみを表す点）で構成されてもよい。

チャンファー９は、逃げ面６と同様に研削加工されたものである。図７に示されるように、チャンファー９の幅は、押し加工用切れ刃部８ａに沿って配置されるチャンファー９ａ（以下、「押し加工用チャンファー９ａ」とも記す。）では、押し加工用切れ刃部８ａの頂点Ｐにおいて最大となっており、頂点Ｐから、つなぎ切れ刃部８ｃに沿って配置されるチャンファー９ｃ（以下、「つなぎ用チャンファー９ｃ」とも記す。）に向かって幅が漸減し、つなぎ用チャンファー９ｃにおいて最小となっている。そして、引き加工用切れ刃部８ｂに沿って配置されるチャンファー９ｂ（以下、「引き加工用チャンファー９ｂ」とも記す。）では、つなぎ用チャンファー９ｃから離れるにつれて、引き加工用チャンファー９ｂの幅が漸増している。

図７に示される切削インサートでは、ノーズＲ部から延びる２本のチャンファーの両方において、チャンファーの幅が上記に示される増減傾向を有しているが、２本のチャンファーの中、切削に関与する片方のチャンファーのみにおいて、チャンファーの幅が上記に示される増減傾向を有していてもよい。

ここで、チャンファーの幅とは、すくい面方向平面視（すくい面方向から切削インサートを見たとき）における、チャンファーの切れ刃８稜線の垂線（図７のＬ１、Ｌ３）方向の幅を意味する。なお、切れ刃が曲線の場合は、該切れ刃稜線の接線の垂線（図７のＬ２）方向の幅を意味する。例えば、ノーズＲ部の頂点Ｐにおける押し加工用チャンファーの幅Ｗ２は、図７及び図８に示されるように、頂点Ｐにおける押し加工用切れ刃部の接線の垂線Ｌ２をひき、すくい面方向の平面視における、線Ｌ２上のチャンファーの幅とする。なお、チャンファーの幅は、輪郭形状測定器（コントレーサー）によって測定することができる。

つなぎ用チャンファー９ｃの幅Ｗ１は、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。幅Ｗ１が０．０２ｍｍ未満であると、加工時にチッピングや欠損が生じ易い。一方、幅Ｗ１が０．３ｍｍを超えると、加工時に切削抵抗が高くなり易い。幅Ｗ１は、０．０５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下が更に好ましい。つなぎ切れ刃部が一定の長さを有している場合の、つなぎ切れ刃部８ｃに沿って配置されるつなぎ用チャンファー９ｃの幅Ｗ１は一定の値である。

図７に示される切削インサートでは、押し加工用チャンファー９ａの幅は、頂点Ｐからつなぎ用チャンファー９ｃに向かって漸減しているが、幅の減少傾向は単調減少に限定されない。例えば、押し加工用チャンファー９ａの幅は、頂点Ｐで最大値であり、そこから離れるにつれて漸減や漸増を繰り返した後に、つなぎ用チャンファー９ｃに接してもよい。又、押し加工用チャンファー９ａの幅は、頂点Ｐから階段状に減少した後に、つなぎ用チャンファー９ｃに接してもよい。なお、押し加工用チャンファー９ａの幅が最大値Ｗ２となる場所は、頂点Ｐに限定されず、例えば、送り分力成分が大きく加わる部分とすることができる。具体的には、頂点Ｐから押し加工用切れ刃部に沿って２．８ｍｍ以内の領域に沿って配置されるチャンファーに、押し加工用チャンファーの幅の最大値Ｗ２が設けられていてもよい。

押し加工用チャンファー９ａの幅は、最大値Ｗ２が０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が好ましい。幅の最大値Ｗ２が０．０５ｍｍ未満であると、加工時にチッピングや欠損が生じ易い。一方、幅の最大値Ｗ２が０．５０ｍｍを超えると、加工時に切削抵抗が高くなり易い。押し加工用チャンファー９ａの幅は、最大値Ｗ２が０．０５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下が更に好ましい。

押し加工用チャンファー９ａの幅の最大値Ｗ２と、つなぎ用チャンファー９ｃの幅Ｗ１とは、下記式（１）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ２／Ｗ１≦１０ 式（１）。

幅Ｗ１と幅の最大値Ｗ２とが、上記式（１）の関係を示すと、横切れ刃部での送り分力成分に対する耐欠損性と、前切れ刃部での背分力成分の低減による振動、加工変質層の低減効果、及び、ビビリの防止効果とがバランス良く向上する。幅Ｗ１と幅の最大値Ｗ２とは、更に下記式（１−１）や式（１−２）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ２／Ｗ１≦８ 式（１−１）
１．２≦Ｗ２／Ｗ１≦６ 式（１−２）。

図７に示される切削インサートでは、引き加工用チャンファー９ｂの幅は、つなぎ用チャンファー９ｃから離れるにつれて漸増しているが、幅の増加傾向は単調増加に限定されない。例えば、引き加工用チャンファー９ｂの幅は、つなぎ用チャンファー９ｃから離れるにつれて漸増した後、漸減し、さらに漸増してもよい。又、引き加工用チャンファー９ｂの幅は、つなぎ用チャンファー９ｃから離れるにつれて、階段状に増加してもよい。

引き加工用チャンファー９ｂの幅は、つなぎ切れ刃部８ｃから引き加工用切れ刃部８ｂに沿って１．５ｍｍ以内の領域に沿って配置されるチャンファーにおいて、最小値がつなぎ用チャンファー９ｃの幅Ｗ１より大きく、幅の最大値Ｗ３が０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が好ましい。ここで、つなぎ切れ刃部から引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域とは、つなぎ切れ刃部が長さを有する場合は、つなぎ切れ刃部の引き加工用切れ刃部との境界側端部から、引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域を意味する。又、つなぎ切れ刃部が押し加工用切れ刃部と引き加工用切れ刃部との境界から構成される場合は、この境界から引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域を意味する。

幅の最大値Ｗ３が０．０５ｍｍ未満であると、加工時にチッピングや欠損が生じ易い。一方、幅の最大値Ｗ３が０．５０ｍｍを超えると、加工時に切削抵抗が高くなり易い。引き加工用チャンファー９ｂの幅は、最大値Ｗ３が０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が更に好ましい。

引き加工用チャンファー９ｂの幅の最大値Ｗ３と、つなぎ用チャンファー９ｃの幅Ｗ１とは、下記式（２）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ３／Ｗ１≦１０ 式（２）。

幅Ｗ１と幅の最大値Ｗ３とが、上記式（２）の関係を示すと、横切れ刃部での送り分力成分に対する耐欠損性と、前切れ刃部での背分力成分の低減による振動、加工変質層の低減効果、及び、ビビリの防止効果とがバランス良く向上する。幅Ｗ１と幅の最大値Ｗ３とは、更に下記式（２−１）や式（２−２）の関係を示すことが好ましい。
１．２≦Ｗ３／Ｗ１≦８ 式（２−１）
１．２≦Ｗ３／Ｗ１≦６ 式（２−２）。

図８に示されるように、ノーズＲ部の頂角の２等分断面位置での上面２ａの平行線に対するチャンファーの角度γは５°以上４５°以下が好ましく、１５°以上３５°以下が更に好ましい。この範囲のチャンファーの角度設定によって、ビビリの抑制効果と刃先の耐欠損性向上の効果を両立させることができる。

本開示の一態様に係る切削インサートにおいて、ノーズＲ部の半径は０．４ｍｍ以上２．４ｍｍ以下、そのノーズＲ部の頂角αは３０°以上、９５°以下に設定することができる。なお、ここで言うノーズＲ部の頂角は、切削インサートの切削に関与する側の平面視におけるノーズＲ部を含む２辺間の角度と等しい。

ノーズＲ部の半径は、ＩＳＯ規格で規定されている。規格値は、０．４ｍｍ〜２．４ｍｍまで０．２ｍｍきざみで設定されているが、中でも、０．８ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍのいずれかが、切削抵抗と刃先強度のバランスが良くて好ましい。

ノーズＲ部の頂角αもＩＳＯ規格で規定された数値であり、その規格値の中でも、３５°、５５°、６０°、８０°、９０°のいずれかが、切削抵抗と刃先強度のバランスが良くて好ましい。

本開示の一態様に係る切削インサートは、図２７に示すような被覆層２８を有するものであってもよい。被覆層２８は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ及びＺｒの炭化物、窒化物、硼化物、炭窒化物、硼窒化物もしくは酸化物からなるものが耐凝着性もしくは耐摩耗性に優れて好ましい。

次に、本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法の一例を説明する。本製造方法では、ブランク材を、位置と姿勢の制御が可能な研削盤のチャックで厚み方向に挟みつけて保持し、この状態で研削盤の回転する砥石の端面に刃具材を押しつけてその刃具材に研削により逃げ面、チャンファー、及びすくい面を形成して切削インサートを得る。以下に、詳細を説明する。

まず、研削加工して仕上げるブランク材の例を図１７及び図１８に示す。図１７のブランク材１Ａは、超硬台金やセラミックスからなる台金２の上面２ａの鋭角コーナ部の座３にｃＢＮ基焼結体、セラミックス、サーメットのいずれかで構成される小片の刃具材前駆体４Ａを接合したものであり、菱形切削インサート前駆体である。

また、図１８のブランク材１Ａは、超硬台金やセラミックスからなる台金２の上面２ａの各コーナ部の座３に既述の小片の刃具材前駆体４Ａを接合したものであり、三角形切削インサート前駆体である。

これ等のブランク材を研削して製造される切削インサートは、１つのコーナ部にのみ小片の刃具材前駆体４Ａを設けたものであってもよい。

また、例示のものとは形状の異なる切削インサート、例えば、コーナ角の異なる菱形やコーナ数が４、或いはそれ以上ある多角形の切削インサート、ネガティブ型で台金の上下面のコーナ部に刃具材を接合した切削インサート、さらには、台金と刃具材前駆体が同一材料で一体に形成された切削インサートなどもこの製造方法の適用対象になる。

台金２は、刃先側コーナ部の２等分線ＣＬに対して垂直な接合面２ｄを有しており、その接合面２ｄで切削背分圧を受けるものになっている。

なお、ブランク材１Ａに施す仕上げ研削は、切削インサートの形状とは無関係で共通しているので、以下の説明は、図１７に示したブランク材１Ａ（菱形切削インサート前駆体）の仕上げ研削を例に挙げて行う。

本製造方法では、位置と姿勢の制御が可能なチャックを有する研削盤を使用して研削加工を行う。例えば、ＮＣ研削盤は、位置と姿勢の数値制御がなされる図１９に示されるようなチャック１１と、定位置で回転する砥石１２を有する。

この研削盤に対するブランク材１Ａの搬入・搬出と、チャック１１に対するブランク材１Ａの受け渡しは、位置制御がなされるロボットハンド（図示せず）などを用いて行われる。

図示の砥石１２はカップ砥石であるが、円盤状砥石による研削も可能である。その砥石１２は、＃６００番以上のきめの細かなものが適している。

研削盤は、図２０、図２１に示す４軸制御、即ち、Ｘ軸、Ｙ軸方向へのチャック移動、チャック１１の軸心Ｏを中心にした回転及び図２１のｂ軸方向回転の各機能（Ｚ軸方向には動かない）を有するものである。

チャック１１は、対向一対のサイズ交換が可能な栓ゲージ１１ａを有しており、加工する切削インサートの型番にあった栓ゲージを使用してロボットハンドが定位置に搬入したブランク材１Ａを、そのブランク材の台金２を厚み方向に挟みつけ、上面や底面を位置基準にして保持する。

そして、チャック１１の位置と姿勢を制御することで台金２のコーナ部に接合されている刃具材前駆体４Ａを回転する砥石１２の端面に押し付け、その刃具材前駆体４Ａに既述のノーズＲ部５、逃げ面６、チャンファー９及びすくい面７を研削して付与する。

逃げ面６の研削は、図２０のように、チャック１１で掴んだブランク材１Ａの逃げ面となす外周部を砥石１２の端面に押しつけ、この状態でチャック１１を軸心Ｏを中心にして回転させる方法で行える。

次に、図２１の鎖線のように、チャック１１の軸心Ｏを砥石の回転軸に対して傾け、この状態で刃具材前駆体４Ａの上面と側面が交差した稜線部を砥石１２の端面に接触させ、チャック１１を稜線部に沿って移動させる。その動作によってチャンファーを形成することができる。この時、チャックの姿勢を変化させることにより、例えば、チャンファーの幅を、押し加工用チャンファー９ａではノーズＲ部からつなぎ用チャンファー９ｃにかけて漸減し、つなぎ用チャンファー９ｃで最小となり、引き加工用チャンファー９ｂでは、つなぎ用チャンファー９ｃから離れるにつれて漸増するように形成することができる。同時に、図１及び図２に示されるように、台金２にも引き加工用チャンファー９ｂに連ならせて刃先コーナ部から離反するにつれて幅が漸増する不等幅の面取り部１０を形成することができる。

次に、チャック１１によるブランク材１Ａの保持を継続し、そのチャックの姿勢を変化させてすくい面７を研削することにより、本開示の一態様に係る切削インサートを得ることができる。

台金２に対して刃具材前駆体４Ａの小片を、その刃具材前駆体４Ａの上面を台金２の上面よりも上側に突出させて接合するブランク材については、上面２ａと底面２ｂを予め研削した台金２に刃具材前駆体４Ａを接合し、次いで、刃具材前駆体４Ａの上面のみを研削してすくい面７を形成し、その後の研削加工で台金の側面２ｃも含めてノーズＲ部５と逃げ面６を形成する方法も考えられる。

上記の製造方法によれば、逃げ面、チャンファー、すくい面の研削を、ブランク材を掴み直さずに行うため、ブランク材の持ち替えによる研削位置のずれが起こらない。また、すくい面の研削を実質的な研削が刃具材に対してなされるようにして最後に行うので、台金が共削りされる際の加工面のいわゆるダレ（ゆがみや形状の崩れ）も発生しない。そのために、切削抵抗の背分力成分と送り分力成分が低減される理想的な刃先形状を効率的に精度良く形成することができる。

なお、刃先稜線部には、必要に応じて刃先稜線部の強化の効果を高める丸ホーニング加工を施すことができる。その丸ホーニング面の幅は、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．０１ｍｍ〜０．０６ｍｍ程度が過剰鈍化による切れ味の低下が抑えられて好ましい。

［実施の形態２］
図９〜図１６に示される切削インサート１は、すくい面７が正のすくい角を有する点以外は、実施の形態１と同様の構成を有する。従って、以下では実施の形態１と異なる点について説明する。

本開示の一態様にかかる切削インサートは、すくい面は正のすくい角を有する。なお、すくい面は、その全体に正のすくい角を有する必要はなく、少なくとも切削に関与する部分が正のすくい角を有していればよい。

図１６に示されるように、ノーズＲ部の頂角の２等分断面位置での上面２ａの平行線に対するすくい角βは１°以上１０°以下が好ましく、１°以上７°以下が更に好ましい。この範囲のすくい角設定によって、ビビリの抑制効果と刃先の耐欠損性向上の効果を両立させることができる。

次に、本開示の一態様に係る切削インサートの製造方法の具体例を説明する。実施の形態２の切削インサートの製造方法は、すくい面にすくい角を付する点以外は、実施の形態１と同様の工程を有する。従って、以下では実施の形態１と異なる点について説明する。

まず、実施の形態１と同様の方法で、ブランク材の刃具材に、研削により逃げ面を形成する。その後、図２１の鎖線のように、チャック１１の軸心Ｏを砥石の回転軸に対して傾け、この状態で刃具材４の上面と側面が交差した稜線部を砥石１２の端面に接触させ、チャック１１を稜線部に沿って移動させる。その動作によって予備のチャンファー９Ａを形成する。

予備のチャンファーは、例えば、押し加工用チャンファー、引き加工用チャンファー及びつなぎ用チャンファーのそれぞれに対応する予備のチャンファーを下記の幅で形成する。

押し加工用チャンファーに対応する予備のチャンファーとしては、押し加工用チャンファーの最大幅よりも幅が大きいか、又は、等しくて、その幅が一定したランドを形成する。

引き加工用チャンファーに対応する予備のチャンファーとしては、引き加工用チャンファーの最大幅よりも幅が大きいか、又は、等しくて、その幅がノーズＲ部から離れるにつれて増大するランドを形成する。この時、図９及び図１０に示されるように、台金２にも引き加工用チャンファーに対応する予備のチャンファーに連ならせて刃先コーナ部から離反するにつれて幅が漸増する不等幅の面取り部１０を形成するとよい。

つなぎ用チャンファーに対応する予備のチャンファーとしては、つなぎ用チャンファーの最大幅よりも幅が大きいか、又は、等しくて、その幅がノーズＲ部から離れるにつれて増大し、すくいを付けた時にランド幅が一定になるような予備のチャンファーを形成する。又は、つなぎ用チャンファーに対応する予備のチャンファーは、押し加工用チャンファーに対応する予備のチャンファーと、引き加工用チャンファーに対する予備のチャンファーとの境界とすることもできる。

次に、チャック１１によるブランク材１Ａの保持を継続し、そのチャックの姿勢を変化させてすくい面７を研削する。

すくい面７の研削は、砥石１２の端面をすくい面に正のすくい角が付与される方向（刃具材４のコーナから離れた側の切り込み量が大きくなる方向）に傾けて刃具材４の平坦な上面４ａに押し当てる。これにより、すくい面７の加工と同時に予備のチャンファーの一部が上面４ａの表層部と共に除去され、予備のチャンファーが所望の幅の変化を有する不等幅形状のチャンファー９に変化する。上記の工程により、本開示の一態様に係る切削インサートを得ることができる。

本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。

［試料１〜試料２２］
表１の切削インサート諸元に記載の形状を有する、刃具材を台金の切削に関与するコーナ部の表面に適用した切削インサートを試作し、下記の条件にて切削評価を行った。

試料１〜１５、２１、２２では、刃具材前駆体として、ｃＢＮ粉末と、ＴｉＮとＡｌからなる結合材粉末をボールミルで混合し、超高圧装置を用いて５ＧＰａ、１５００℃の条件で焼結したｃＢＮ焼結体を準備した。ｃＢＮ焼結体は、平均粒径１μｍのｃＢＮ粒子を体積比で６０％含有し、残部がＴｉＮを主成分とするＴｉ化合物とＡｌ、もしくはＳｉの窒化物、硼化物、酸化物などの化合物、及び微量のＷやＣｏ化合物からなる。

試料１６では、刃具材前駆体として、Ａｌ_２Ｏ_３を７０質量％、ＴｉＣを３０質量％含むセラミックスを準備した。

試料１７では、刃具材前駆体として、ＴｉＣを６０質量％、ＷＣを２０質量％含有し、残部がＣｏからなるサーメットを準備した。

試料１８〜２０では、刃具材前駆体として、ＴａＣを２質量％、Ｃｏを１０質量％含有し、残部がＷＣからなる超硬合金を準備した。

次に、刃具材前駆体の小片がＩＳＯ型番ＣＮＧＡ１２０４０８用の超硬台金に鑞付け接合されたブランク材を準備した。該ブランク材の底面及び上面を、刃具材前駆体と一緒に平面研削盤にて共削りして４．８０ｍｍの厚みを持つように調整した。その後、研削盤による自動研削でノーズＲ部、インサート側面、及び逃げ面を自動研削加工し、外周研削加工の際にノーズＲ部を含む２辺の逃げ面をなす外周部を砥石に押し付ける角度を調整して研削し、頂角を８０°、逃げ角０°の形状を有するブランク材を作製した。なお、逃げ角とは上面に対する逃げ面の傾きを表す角度である。

これらのブランク材について、研削工程をアガトン社製研削装置４００ＣＯＭＢＩで行って、表１に記載のインサート形状を有する切削インサートに仕上げた。なお、いずれの試料においても、ノーズＲ部切れ刃の頂点とつなぎ切れ刃部との間の、押し加工用切れ刃部に沿った距離は、０．６ｍｍであり、つなぎ切れ刃部の長さは、０．０５ｍｍであり、引き加工用切れ刃部の長さは、２．０ｍｍである。

これ等の切削インサートを下記の切削ジオメトリの工具ホルダに装着した状態で、下記の被削材を下記の条件で切削して、加工後の寸法精度、及び、刃先が欠損するまでの切削時間を評価した。

（切削ジオメトリ）
切れ刃傾き角＝−５°、横すくい角＝−５°、前逃げ角＝５°、横逃げ角＝５°、前切刃角＝５°、横切刃角＝−５°。

（被削材）
被削材：ＪＩＳ型番：ＳＵＪ２（ＡＳＴＭ５２１００）の熱処理材
被削材形状：端面加工用の円板はφ５０、外径加工用の丸棒はφ３０。

（切削条件）
被削材硬度：ＨＲｃ６０〜６２
切削速度Ｖ＝１５０ｍｍ/ｍｉｎ
切り込みｄ＝０．１５ｍｍ
送り量ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
クーラント：なし
加工形態：端面加工（押し加工、図２２の下向き矢印方向）の後、外径加工（引き加工、図２２の右向き矢印方向）。

加工後の寸法精度は、切削開始から３分後の外径加工用の丸棒の径を測定し、狙い寸法（φ２９．７００）に対するずれの絶対値をマイクロメータで測定した。本実施例では、加工後の寸法精度が３０μｍ以下であると、寸法精度が高いと評価する。

結果を表１にまとめて示す。

試料１〜１７の切削インサートは、刃具材がｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットからなり、つなぎ用チャンファーの幅Ｗ１が、押し加工用チャンファーの幅の最大値Ｗ２、及び、引き加工用チャンファーの幅の最大値Ｗ３よりも小さい。これらの切削インサートは、加工後の寸法精度が高く、欠損までの切削時間も長く、優れた工具寿命を示した。なお、本実施例では、ｃＢＮ基焼結体、セラミックス、サーメットのそれぞれについて、１種類の配合について検討されたが、配合はこれらに限定されない。ｃＢＮ基焼結体、セラミックス、サーメットの他の一般的な配合を用いて作製された切削インサートにおいても、上記と同様の切削試験を行うと、加工後の寸法精度が高く、優れた工具寿命を示す。

試料１８〜２０の切削インサートは、刃具材が超硬合金からなり、Ｗ２／Ｗ１の値が１以上２以下、Ｗ３／Ｗ２の値が１以上２以下である。これらの切削インサートは、欠損までの切削時間が短く、加工後の寸法精度は、切削インサートが短時間で欠損したために、被削材をほとんど加工できず、測定できなかった。

試料２１の切削インサートは、刃具材がｃＢＮ基焼結体からなり、幅Ｗ１、幅の最大値Ｗ２及び幅の最大値Ｗ３の値が全て０．３ｍｍである。この切削インサートは、加工後の寸法精度が低かった。試料２２の切削インサートは、刃具材がｃＢＮ基焼結体からなり、幅Ｗ１、幅の最大値Ｗ２及び幅の最大値Ｗ３の値が全て０．０２ｍｍである。この切削インサートは、欠損までの時間が短かった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 切削インサート、１Ａ ブランク材、２ 台金、２ａ 上面、２ｂ 底面、２ｃ 側面、２ｄ 接合面、３ 座、４ 刃具材、４Ａ 刃具材前駆体、４ａ 上面、５ ノーズＲ部、６ 逃げ面、７ すくい面、８ 切れ刃、８ａ 押し加工用切れ刃部、８ｂ 引き加工用切れ刃部、８ｃ つなぎ切れ刃部、９ チャンファー、９ａ 押し加工用チャンファー、９ｂ 引き加工用チャンファー、９ｃ つなぎ用チャンファー、９Ａ 予備のチャンファー、１０ 面取り部、１１ チャック、１１ａ 栓ゲージ、１２ 砥石、２６Ａ，２６Ｂ 前切れ刃部、２７Ａ，２７Ｂ 横切れ刃部、２８ 被覆層、Ｐ ノーズＲ部切れ刃の頂点。

Claims (5)

1. 切削に関与する表面がｃＢＮ基焼結体、セラミックス又はサーメットから構成され、かつ、すくい面、逃げ面、前記すくい面と前記逃げ面との間に配置されるチャンファー、及び、前記逃げ面と前記チャンファーとが交差した位置の稜線で構成される切れ刃を含む切削インサートであって、
   前記切れ刃は、押し加工用切れ刃部、引き加工用切れ刃部、及び、前記押し加工用切れ刃部と前記引き加工用切れ刃部との間に配置されるつなぎ切れ刃部を含み、
   前記つなぎ切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅Ｗ１は、前記切れ刃に沿って配置されるチャンファー中、最小であり、
   前記チャンファーの幅Ｗ１は、０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であり、
   前記つなぎ切れ刃部から前記引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域に沿って配置されるチャンファーの幅の最大値Ｗ３及び前記チャンファーの幅Ｗ１は、下記式（２）の関係を示し、
   １．２≦Ｗ３／Ｗ１≦１０ 式（２）
   前記引き加工用切れ刃部の、前記つなぎ切れ刃部との接点を起点とした直線切れ刃稜線に沿った長さは、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、
   前記つなぎ切れ刃部から前記引き加工用切れ刃部に沿って１．５ｍｍ以内の領域に沿って配置されるチャンファーの幅の最小値は前記チャンファーの幅Ｗ１より大きく、前記チャンファーの幅の最大値Ｗ３は０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下である、
   切削インサート。
2. 前記押し加工用切れ刃部に沿って配置されるチャンファーの幅の最大値Ｗ２及び前記チャンファーの幅Ｗ１は、下記式（１）の関係を示す、
   １．２≦Ｗ２／Ｗ１≦１０ 式（１）
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記すくい面は正のすくい角を有し、ノーズＲ部の頂角の２等分断面位置での前記すくい角βは１°以上１０°以下である、請求項１又は請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記切削インサートは、刃具材及び台金を備え、
   前記刃具材は、前記ｃＢＮ基焼結体、前記セラミックス又は前記サーメットから構成され、かつ、前記すくい面、前記逃げ面、前記チャンファー、及び、前記切れ刃を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削インサート。
5. ノーズＲ部の切れ刃の頂点と前記つなぎ切れ刃部との間の、前記押し加工用切れ刃部に沿った距離は、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、
   前記つなぎ切れ刃部の長さは、２．０ｍｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削インサート。