JP6957827B2

JP6957827B2 - 切削インサート

Info

Publication number: JP6957827B2
Application number: JP2021509060A
Authority: JP
Inventors: 弘樹松原; 彰太竹村; 奉章福山; 翔太辻本; 松田　直樹
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: WO2020195976A1; US20220168825A1; JPWO2020195976A1; DE202020101585U1; US11980951B2

Description

本開示は、切削インサートに関する。本出願は、２０１９年３月２７日に出願した日本特許出願である特願２０１９−０６０２７９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。

特許文献１（特開２００７−４４７７９号公報）には、スローアウェイチップが記載されている。特許文献１に記載のスローアウェイチップは、主切れ刃と、副切れ刃とを有している。

特許文献１に記載のスローアウェイチップを用いた切削加工は、主切れ刃をワークの側壁面に切り込ませるとともに、副切れ刃をワークの底壁面に切り込ませることにより行われる。

特開２００７−４４７７９号公報

本開示の切削インサートは、上面と、上面の反対面である底面と、上面及び底面に連なっている側面と、側面と上面との稜線に形成されているコーナ切れ刃、第１切れ刃、第２切れ刃及び第３切れ刃とを備える。コーナ切れ刃は、上面視において、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有する。第１切れ刃は、上面視において、第１端から第１方向に沿って延在する。第２切れ刃は、上面視において、第２端から第１方向に交差する第２方向に沿って延在する。第３切れ刃は、上面視において、第２切れ刃から第２方向と鋭角をなす第３方向に沿って延在する。上面は、第１切れ刃に隣接して配置される第１すくい面と、第２切れ刃に隣接して配置される第２すくい面と、第３切れ刃に隣接して配置される第３すくい面とを有する。第１すくい面と底面に平行な基準面とがなす角度である第１すくい角は第３すくい面と基準面とがなす角度である第３すくい角よりも大きく、第３すくい角は第２すくい面と基準面とがなす角度である第２すくい角よりも大きい。

図１は、切削インサート１０の斜視図である。図２は、切削インサート１０の上面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖに沿う断面図である。図６は、図２のＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。図７は、第２方向ＤＲ２から見た切削インサート１０の側面図である。図８は、第１方向ＤＲ１から見た切削インサート１０の側面図である。図９は、切削インサート１０を用いたランピング加工を示す模式図である。

［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に記載のスローアウェイチップにおいては、切れ刃から削り出される切り屑の流出方向の制御に関して、特段の開示がない。

本開示の目的は、切れ刃から削り出される切り屑の流出方向を適切に制御することが可能な切削インサートを提供することである。

［本開示の効果］
本開示の切削インサートによると、切れ刃から削り出される切り屑の流出方向を適切に制御することができる。

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施形態を列記して説明する。

一実施形態に係る切削インサートは、上面と、上面の反対面である底面と、上面及び底面に連なる側面と、側面と上面との稜線に形成されたコーナ切れ刃と、第１切れ刃と、第２切れ刃と、第３切れ刃とを備える。コーナ切れ刃は、上面視において、第１端と、第１端の反対側の端である第２端とを有する。第１切れ刃は、上面視において、第１端から第１方向に沿って延在する。第２切れ刃は、上面視において、第２端から第１方向に交差する第２方向に沿って延在する。第３切れ刃は、上面視において、第２切れ刃から第２方向と鋭角をなす第３方向に沿って延在する。上面は、第１切れ刃に隣接して配置される第１すくい面と、第２切れ刃に隣接して配置される第２すくい面と、第３切れ刃に隣接して配置される第３すくい面とを有する。第１すくい面と底面に平行な基準面とがなす角度である第１すくい角は第３すくい面と基準面とがなす角度である第３すくい角よりも大きく、第３すくい角は第２すくい面と基準面とがなす角度である第２すくい角よりも大きい。

上記の切削インサートによると、切れ刃から削り出される切り屑の流出方向を適切に制御することができる。より具体的には、上記の切削インサートにおいては、第１すくい角が大きくなっているため、第１切れ刃から削り出された切り屑が、第１切れ刃による加工面とは反対側に流出しやすい。そのため、上記の切削インサートによると、第１切れ刃による加工面に噛み込まれにくくなる。また、上記の切削インサートにおいては、第３すくい角が第２すくい角よりも大きくなっているため、第３切れ刃から削り出された切り屑が第２すくい面を避ける方向に沿って流出しやすい。そのため、上記の切削インサートによると、第３切れ刃により削り出された切り屑が、他の切れ刃から削り出された切り屑と絡まりにくくなる。

上記の切削インサートにおいて、上面は、コーナ切れ刃に隣接する第４すくい面をさらに有していてもよい。

上記の切削インサートにおいて、第４すくい面は、第１すくい面に連なる第１面と、第１面及び第２すくい面に連なる第２面とを含んでいてもよい。第１切れ刃及び第２切れ刃を通る断面視において、第１面は、上面から底面に向かう方向に凹の曲線形状を有していてもよい。第１切れ刃及び第２切れ刃を通る断面視において、第２面は、底面から上面に向かう方向に凸の曲線形状を有していてもよい。この場合、第１切れ刃により削り出された切り屑は、第４すくい面を避ける方向に沿って流出しやすくなるため、第１切れ刃により削り出された切り屑が、他の切れ刃から削り出された切り屑と絡まりにくくなる。

上記の切削インサートにおいて、第２方向と第３方向とがなす角度は５°以上４５°以下であってもよい。

上記の切削インサートにおいて、第２方向と第３方向とがなす角度は１５°以上３５°以下であってもよい。

上記の切削インサートにおいて、第１切れ刃は、第１端から離れるにしたがって底面に近づくように傾斜していてもよい。この場合、第１切れ刃により削り出された切り屑は、第４すくい面を避ける方向に流出しやすくなるため、第１切れ刃から削り出された切り屑は、他の切れ刃から削り出された切り屑とさらに絡まりにくくなる。

上記の切削インサートにおいて、第１切れ刃と基準面とがなす角度は、第２方向から見た側面視において、２°以上２０°以下であってもよい。

上記の切削インサートにおいて、第１切れ刃と基準面とがなす角度は、第２方向から見た側面視において、５°以上１５°以下であってもよい。

上記の切削インサートにおいて、第３切れ刃は、第２切れ刃から離れるにしたがって底面に近づくように傾斜していてもよい。この場合には、第３切れ刃から削り出された切り屑は、第２すくい面を避ける方向に沿ってさらに流出しやすくなる。そのため、第３切れ刃から削り出された切り屑が、他の切れ刃から削り出された切り屑とさらに絡まりにくくなる。

上記の切削インサートにおいて、第３切れ刃と基準面とがなす角度は、第１方向から見た側面視において１０°以上４０°以下であってもよい。

上記の切削インサートにおいて、第３切れ刃と基準面とがなす角度は、第１方向から見た側面視において１５°以上３０°以下であってもよい。

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

（実施形態に係る切削インサートの構成）
以下に、実施形態に係る切削インサート（以下においては、「切削インサート１０」という）の構成を説明する。

図１は、切削インサート１０の斜視図である。図１に示されるように、切削インサート１０は、上面１と、底面２と、側面３とを有している。底面２は上面１の反対面である。側面３は、上面１及び底面２に連なっている。切削インサート１０は、例えば超硬合金で形成されている。

切削インサート１０は、コーナ切れ刃４と、第１切れ刃５（主切れ刃）と、第２切れ刃６（さらい刃）と、第３切れ刃７（副切れ刃）とを有している。コーナ切れ刃４、第１切れ刃５、第２切れ刃６及び第３切れ刃７は、上面１と側面３の稜線に形成されている。

図２は、切削インサート１０の上面図である。図２に示されるように、コーナ切れ刃４は、上面視において、第１端４ａと、第２端４ｂとを有している。第２端４ｂは、第１端４ａの反対側の端である。コーナ切れ刃４は、上面視において曲線形状を有している。この曲線形状は、切削インサート１０の外側に向かって凸形状になっている。このことを別の観点から言えば、第１端４ａと第２端４ｂとを結んだ仮想直線は、切削インサート１０（上面１）上を通過する。

第１切れ刃５は、上面視において、第１端４ａから第１方向ＤＲ１に沿って延在している。第１方向ＤＲ１は、好ましくは、切削インサート１０が取り付けられるボディ２０（図１及び図２中において図示せず）の回転中心軸Ａの方向に沿っている。第２切れ刃６は、上面視において、第２端４ｂから第２方向ＤＲ２に沿って延在している。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に交差している。

第３切れ刃７は、上面視において、第２切れ刃６から第３方向ＤＲ３に沿って延在している。第３方向ＤＲ３は、第２方向ＤＲ２と鋭角をなす方向である。第２方向ＤＲ２と第３方向ＤＲ３とがなす角度である角度θ１は、好ましくは、５°以上４５°以下である。角度θ１は、さらに好ましくは、１５°以上３５°以下である。

上面１は、第１すくい面１１と、第２すくい面１２と、第３すくい面１３と、第４すくい面１４とを有している。第１すくい面１１は第１切れ刃５に隣接して配置されており、第２すくい面１２は第２切れ刃６に隣接して配置されている。第３すくい面１３は、第３切れ刃７に隣接して配置されている。第４すくい面１４は、コーナ切れ刃４に隣接して配置されている。

このことを別の観点から言えば、第１切れ刃５は第１すくい面１１と側面３との稜線に形成されており、第２切れ刃６は第２すくい面１２と側面３との稜線に形成されており、第３切れ刃７は第３すくい面１３と側面３との稜線に形成されており、コーナ切れ刃４は第４すくい面１４と側面３の稜線に形成されている。

第２すくい面１２は、第３すくい面１３と第４すくい面１４との間にあり、第３すくい面１３及び第４すくい面１４に連なっている。第４すくい面は、第１すくい面１１と第２すくい面１２との間にあり、第１すくい面１１及び第２すくい面１２に連なっている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。図３には、第１切れ刃５と直交している切削インサート１０の断面図が示されている。図３に示されるように、第１すくい面１１は、第１面１１ａと、第２面１１ｂとを有している。第１面１１ａは、側面３に連なっている。第２面１１ｂは、第１切れ刃５とは反対側において第１面１１ａに連なっている。

第１切れ刃５に直交する方向において、第１面１１ａの幅は、第２面１１ｂの幅よりも狭い。すなわち、第１面１１ａは、ランドになっている。なお、第１すくい面１１は、第１面１１ａを有していなくてもよい。第１すくい面１１と底面２とは、角度θ２（第１すくい角）をなしている。角度θ２は、第２面１１ｂと底面２に平行な基準面Ｐとがなす角度により決定される。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。図４には、第２切れ刃６と直交している切削インサート１０の断面図が示されている。第２すくい面１２は、図４に示されるように、第１面１２ａと、第２面１２ｂとを有している。第１面１２ａは、側面３に連なっている。第２面１２ｂは、第２切れ刃６とは反対側において、第１面１２ａに連なっている。

第２切れ刃６に直交する方向において、第１面１２ａの幅は、第２面１２ｂの幅よりも狭い。すなわち、第１面１２ａは、ランドになっている。なお、第２すくい面１２は、第１面１２ａを有していなくてもよい。第２すくい面１２と底面２とは、角度θ３（第２すくい角）をなしている。角度θ３は、第２面１２ｂと基準面Ｐとがなす角度により決定される。

図５は、図２のＶ−Ｖに沿う断面図である。図５には、第３切れ刃７に直交する切削インサート１０の断面図が示されている。図５に示されるように、第３すくい面１３は、第１面１３ａと、第２面１３ｂとを有している。第１面１３ａは側面３に連なっており、第２面１３ｂは第３切れ刃７とは反対側において第１面１３ａに連なっている。

第３切れ刃７に直交する方向において、第１面１３ａの幅は、第２面１３ｂの幅よりも狭い。すなわち、第１面１３ａは、ランドになっている。なお、第３すくい面１３は、第１面１３ａを有していなくてもよい。第３すくい面１３と底面２とは、角度θ４（第３すくい角）をなしている。角度θ４は、第２面１３ｂと基準面Ｐとがなす角度により決定される。

角度θ２は、角度θ４よりも大きい。角度θ４は、角度θ３よりも大きい。すなわち、角度θ２、角度θ３及び角度θ４は、角度θ２＞角度θ４＞角度θ３との関係を充足している。

図６は、図２のＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。図６には、第１切れ刃５及び第２切れ刃６を通る断面図が示されている。図６に示されるように、第４すくい面１４は、第１面１４ａと、第２面１４ｂとを有している。第１面１４ａは、第１すくい面１１に連なっている。第２面１４ｂは、第１面１４ａと第２すくい面１２との間にあり、第１面１４ａ及び第２すくい面１２に連なっている。

第１面１４ａは、第１切れ刃５及び第２切れ刃６を通る断面視において、上面１から底面２に向かう方向に凹（図６中において、下に凸）の曲線形状になっている。第２面１４ｂは、第１切れ刃５及び第２切れ刃６を通る断面視において、底面２から上面１に向かう方向に凸（図６中において、上に凸）の曲線形状になっている。このことを別の観点から言えば、第１面１４ａと第２面１４ｂとの境界は、第１切れ刃５及び第２切れ刃６を通る断面視において、第４すくい面１４の曲線形状の変曲点になっている。

第４すくい面１４は、第１すくい面１１側から第２すくい面１２側に向かうにしたがって、一旦、底面２との間の距離が小さくなっている。第４すくい面１４は、さらに第２すくい面側に向かうにしたがって、底面２との距離が大きくなっている。第１すくい面１１側の端における第４すくい面１４と底面２との間の距離は、第２すくい面１２側の端における第４すくい面１４と底面２との間の距離よりも小さくなっている。

図７は、第２方向ＤＲ２から見た切削インサート１０の側面図である。図７に示されるように、第１切れ刃５は、第１端４ａから離れるにつれて底面２に近づくように傾斜している。

第１切れ刃５と底面２（基準面Ｐ）とは、第２方向ＤＲ２から見た側面視において、角度θ５をなしている。角度θ５は、２°以上２０°以下であることが好ましい。角度θ５は、５°以上１５°以下であることがさらに好ましい。

図８は、第１方向ＤＲ１から見た切削インサート１０の側面図である。図８に示されるように、第３切れ刃７は、第２切れ刃６から離れるにつれて底面２に近づくように傾斜している。

第３切れ刃７と底面２（基準面Ｐ）とは、第１方向ＤＲ１から見た側面視において、角度θ６をなしている。角度θ６は、１０°以上４０°以下であることが好ましい。角度θ６は、１５°以上３０°以下であることがさらに好ましい。

（実施形態に係る切削インサートを用いた切削加工）
以下に、切削インサート１０を用いた切削加工を説明する。

図９は、切削インサート１０を用いたランピング加工を示す模式図である。図９に示されるように、切削インサート１０は、ボディ２０に取り付けられる。工作機械により、ボディ２０は、回転中心軸Ａ周りに回転する。

切削インサート１０を用いたランピング加工では、ボディ２０は、回転中心軸Ａ周りに回転している状態で、ワークＷに対してボディ２０の径方向（図９中における右方）及びボディ２０の軸方向（図９中における下方）に送られる。これにより、第１切れ刃５がワークＷの側壁面に切り込むとともに、第２切れ刃６及び第３切れ刃７がワークＷの底壁面に切り込むことにより、ワークＷに底壁面が傾斜した溝を形成するランピング加工が行われる。

（実施形態に係る切削インサートの効果）
以下に、切削インサート１０の効果を説明する。

切削インサート１０においては、第１切れ刃５のすくい角（角度θ２）が他の切れ刃のすくい角よりも大きくなっているため、第１切れ刃５から削り出された切り屑と第１すくい面１１との間の接触抵抗は、相対的に小さくなっている。そのため、第１切れ刃５により削り出された切り屑は、第１切れ刃５による加工面とは反対側に流出しやすく、第１切れ刃５による加工面とボディ２０との間に巻き込まれにくい。

切削インサート１０においては第３切れ刃７のすくい角（角度θ４）が第２切れ刃６のすくい角（角度θ３）よりも大きくなっているため、第３切れ刃７から削り出された切り屑は、第２すくい面１２上を通過する場合よりも第３すくい面上を通過する場合の方が、接触抵抗が小さくなる。そのため、第３切れ刃７から削り出された切り屑は、第２すくい面１２を避ける方向に沿って流出しやすい。その結果、切削インサート１０によると、第３切れ刃７から削り出された切り屑が、他の切れ刃から削り出された切り屑と絡まりにくくなる。

切削インサート１０において、第１面１４ａ及び第２面１４ｂは、断面視において、それぞれ下に凸の曲線形状及び上に凸の曲線形状を有しているため、第４すくい面１４は、第１すくい面１１側から第２すくい面１２側にかけて立ち上がった形状を有していることになる。そのため、第１切れ刃５から削り出された切り屑が第４すくい面１４上を通過しようとすると、接触抵抗が大きくなる。その結果、第１切れ刃５から削り出された切り屑は、第４すくい面１４を避ける方向に流出しやすくなり、他の切れ刃から削り出された切り屑と絡まりにくくなる。

第１切れ刃５が第１端４ａから離れるにしたがって底面２に近づくように傾斜している場合、第１切れ刃５から削り出された切り屑は、当該傾斜の方向に沿って流出した方が、第１すくい面１１との接触抵抗が低下する。そのため、この場合、第１切れ刃５から削り出された切り屑は、第４すくい面１４を避ける方向にさらに流出しやすくなり、他の切れ刃から削り出された切り屑とさらに絡まりにくくなる。

第３切れ刃７が第２切れ刃６から離れるにしたがって底面２に近づくように傾斜している場合、第３切れ刃７から削り出された切り屑は、当該傾斜の方向に沿って流出した方が第３すくい面１３との接触抵抗が低下する。そのため、この場合、第３切れ刃７から削り出された切り屑は、第２すくい面１２を避ける方向にさらに流出しやすくなり、他の切れ刃から削り出された切り屑とさらに絡まりにくくなる。

今回開示された実施形態は全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１上面、２底面、３側面、４コーナ切れ刃、４ａ第１端、４ｂ第２端、５第１切れ刃、６第２切れ刃、７第３切れ刃、１０切削インサート、１１第１すくい面、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ第１面、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ第２面、１２第２すくい面、１３第３すくい面、１４第４すくい面、２０ボディ、Ａ回転中心軸、ＤＲ１第１方向、ＤＲ２第２方向、ＤＲ３第３方向、Ｐ基準面、Ｗワーク、θ１第２方向と第３方向とがなす角度、θ２第１すくい角、θ３第２すくい角、θ３第３すくい角、θ５第１切れ刃と底面（基準面）とがなす角度、θ６第３切れ刃と底面（基準面）とがなす角度。

Claims

上面と、
前記上面の反対面である底面と、
前記上面及び前記底面に連なる側面と、
前記側面と前記上面との稜線に形成されたコーナ切れ刃、第１切れ刃、第２切れ刃及び第３切れ刃とを備え、
前記コーナ切れ刃は、上面視において、第１端と、前記第１端の反対側の端である第２端とを有し、
前記第１切れ刃は、上面視において、前記第１端から第１方向に沿って延在しており、
前記第２切れ刃は、上面視において、前記第２端から前記第１方向に交差する第２方向に沿って延在しており、
前記第３切れ刃は、上面視において、前記第２切れ刃から前記第２方向と鋭角をなす第３方向に沿って延在しており、
前記上面は、前記第１切れ刃に隣接して配置される第１すくい面と、前記第２切れ刃に隣接して配置される第２すくい面と、前記第３切れ刃に隣接して配置される第３すくい面とを有し、
前記第１すくい面と前記底面に平行な基準面とがなす角度である第１すくい角は、前記第３すくい面と前記基準面とがなす角度である第３すくい角よりも大きく、
前記第３すくい角は、前記第２すくい面と前記基準面とがなす角度である第２すくい角よりも大きく、
前記第１切れ刃は、前記第１端から離れるにしたがって前記底面に近づくように傾斜している、切削インサート。
前記上面は、前記コーナ切れ刃に隣接する第４すくい面をさらに有する、請求項１に記載の切削インサート。
前記第４すくい面は、前記第１すくい面に連なる第１面と、前記第１面及び前記第２すくい面に連なる第２面とを含み、
前記第１面は、前記第１切れ刃及び前記第２切れ刃を通る断面視において、前記上面から前記底面に向かう方向に凹の曲線形状を有し、
前記第２面は、前記第１切れ刃及び前記第２切れ刃を通る断面視において、前記底面から前記上面に向かう方向に凸の曲線形状を有する、請求項２に記載の切削インサート。
前記第２方向と前記第３方向とがなす角度は、５°以上４５°以下である、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。
前記第２方向と前記第３方向とがなす角度は、１５°以上３５°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。
前記第２方向から見た側面視において、前記第１切れ刃と前記基準面とがなす角度は、２°以上２０°以下である、請求項１に記載の切削インサート。
前記第２方向から見た側面視において、前記第１切れ刃と前記基準面とがなす角度は、５°以上１５°以下である、請求項１に記載の切削インサート。
前記第３切れ刃は、前記第２切れ刃から離れるにしたがって前記底面に近づくように傾斜している、請求項１から請求項５、請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の切削インサート。
前記第１方向から見た側面視において、前記第３切れ刃と前記基準面とがなす角度は、１０°以上４０°以下である、請求項９に記載の切削インサート。
前記第１方向から見た側面視において、前記第３切れ刃と前記基準面とがなす角度は、１５°以上３０°以下である、請求項９に記載の切削インサート。