JP6965754B2 - 切削インサートおよび刃先交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換式のエンドミル等の刃先交換式切削工具に着脱可能に取り付けられて、特に高切り込み加工を行うのに好適な切削インサート、およびこのような切削インサートを着脱可能に取り付けた刃先交換式切削工具に関するものである。

高送り加工を行う切削インサートおよび刃先交換式切削工具としては、例えば特許文献１に、インサート本体が３つの角部を備えた２つの略三角形状をなす２つの三角形面を有する三角形板状の切削インサート、およびこの切削インサートの１つの三角形面をすくい面として工具回転方向に向け、この１つの三角形面の１つの角部に形成されたコーナ刃を工具本体の外周側に向けるとともに、この１つのコーナ刃の一端から延びる主切刃を工具本体の先端側に向け、さらにこの主切刃の一端から延びる副切刃（ワイパー刃）を工具本体の回転軸線に垂直な平面上に略位置させて着脱可能に取り付けられた刃先交換式切削工具が記載されている。

このような切削インサートでは、工具本体の先端側に向けられて工具本体の外周側に向かうに従い上記回転軸線に垂直な平面に対して緩やかな角度で後端側に向かうことになる主切刃により、この主切刃の工具本体内周側や上記ワイパー刃では厚さの薄い切屑が生成されることになるので、工具本体を高い送り量で送り出しても切削抵抗が増大するのを抑制することができ、金型等の加工において効率的な切削加工を行うことができる。また、この特許文献１には、傾斜切削加工においてＺ軸方向への切り込み量を大きく設定した場合には、第１の副切刃に繋がっている第２の副切刃も切刃として作用することになることが記載されている。

特許第５９８３９０１号公報

ところで、このようにＺ軸方向への切り込み量を大きく設定した高切り込み加工では、幅の広い切屑が生成されて切屑排出性が損なわれ易く、切屑の流出方向を安定させることが困難となって切屑が噛み込みを生じ、被削材の加工面品位を劣化させるおそれがある。このような切屑の噛み込みを防ぐには、切刃のすくい角を正角側において大きな角度に設定して切屑のカール径を小さくし、切屑の流出方向を安定させて排出性を向上させることが考えられる。

しかしながら、切刃のすくい角を正角側において大きくすると、切刃の刃物角は小さくなって切刃強度が損なわれ、大きな切削負荷や応力が作用した場合には切刃の欠損を招いてしまう。特に、工具本体の先端側に向けられる主切刃の外周部から工具本体の外周側に向けられるコーナ刃、および切り込み量が大きい場合に切刃として作用するコーナ刃の他端に連なる副切刃には、このような大きな切削負荷や応力が作用し易い。

本発明は、このような背景の下になされたもので、高切り込み加工において切屑の噛み込みを防いで被削材の加工面品位の向上を図りつつ、切刃強度は確保して切刃の欠損等を防止することが可能な切削インサート、およびこのような切削インサートを着脱可能に取り付けた刃先交換式切削工具を提供することを目的としている。

上述した課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサートは、多角形状をなして一方がすくい面とされたときに他方が着座面とされる２つの多角形面と、これら２つの多角形面の周りに配されて該多角形面の上記すくい面と交差する逃げ面が形成される側面と、上記すくい面と上記逃げ面との交差稜線部に形成される切刃とを有する多角形板状のインサート本体を備えた切削インサートであって、上記インサート本体は、上記２つの多角形面の中心を通るインサート中心線に関して回転対称形状であるとともに、これら２つの多角形面に関して表裏反転対称形状であり、上記切刃は、上記多角形面の角部に位置するコーナ刃と、このコーナ刃の一端から延びる主切刃と、上記コーナ刃の他端から延びる副切刃とを備えるとともに、上記コーナ刃とは反対側の上記主切刃の端部から該コーナ刃側に向かうに従い上記インサート中心線に沿った断面におけるすくい角が漸次増大する第１領域と、この第１領域から上記コーナ刃側に向かうに従い上記すくい角が漸次減少する第２領域と、この第２領域から上記コーナ刃と上記副切刃との少なくとも一部を含む部分で該副切刃側に向かうに従い上記すくい角が漸次増大する第３領域とを有し、上記第３領域は上記第１領域よりも領域の大きさが小さく、上記第３領域における上記すくい角が１５°〜１８°の範囲であることを特徴とする。

また、本発明の刃先交換式工具は、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に、このような切削インサートが、上記２つの多角形面のうちの一方の多角形面をすくい面として工具回転方向に向け、この一方の多角形面の１つの上記コーナ刃を上記工具本体の外周側に向けるとともに、この１つの上記コーナ刃の一端から延びる１つの上記主切刃を上記工具本体の先端側に向け、この１つの上記主切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部を上記工具本体の最先端に突出させて着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

このようにして刃先交換式切削工具の工具本体に取り付けられる上述のように構成された切削インサートでは、高切り込み加工においては、工具本体の先端側に向けられた上記１つの主切刃のコーナ刃とは反対側の端部から工具本体の外周側に向けられたコーナ刃、およびこのコーナ刃の他端から延びる副切刃のコーナ刃側の部分が専ら切削に使用されることになる。

ここで、コーナ刃とは反対側の主切刃の端部からコーナ刃側に向かう工具本体内周側の部分では、比較的厚さの薄い切屑が生成されるのに対し、上記構成の切削インサートではこの部分が上記インサート中心線に沿った断面におけるすくい角が漸次増大する第１領域とされており、厚さの薄い切屑に対する切刃強度は確保しながら、主切刃に鋭い切れ味を与えて幅広に生成される切屑全体を工具本体の内周側（軸線側）に案内するように流出方向を制御することができ、切屑排出性の向上を図ることができる。

また、この第１領域から主切刃のコーナ刃側に向かう部分は、上記すくい角が漸次減少する第２領域とされており、切屑の厚さが工具本体の外周側に向かうに従い漸次厚くなって切削負荷や応力が大きくなるのに対し、切刃強度を確保して欠損等を防止することが可能となる。

さらに、この第２領域からコーナ刃と副切刃との少なくとも一部を含む部分は、副切刃側に向かうに従い上記すくい角が第１領域よりも小さな範囲で漸次増大する第３領域とされている。従って、工具本体の最外周に位置することとなるこの第３領域では、第２領域を経て減少した上記すくい角によって切刃強度は維持しつつ、上記すくい角を副切刃側に向かうに従い漸次増大させることにより、切屑を小さなカール径で工具本体の内周側に巻き込ませることができ、第１領域による切屑排出性の向上と相俟って切屑の噛み込みを防いで良好な加工面品位を得ることができる。そして、この第３領域における切刃の上記すくい角が１５°〜１８°の範囲とされているので、後述する実施例で実証するように確実に切刃強度を確保しつつ切屑の噛み込みを防止することができる。

ここで、上記切刃は、上記第３領域から上記コーナ刃とは反対側の上記副切刃の端部に向かうに従い、上記第１領域から第３領域よりも大きな変化率で上記すくい角が漸次減少する第４領域を有していてもよい。このような第４領域は、上述した傾斜切削加工において専ら使用されるが、生成される切屑の厚さは依然厚いままであるのに対し、第３領域において増加した上記すくい角を第４領域において第１領域から第３領域よりも大きな変化率で減少させることにより、切刃強度を再び確保して欠損等の発生を防止することが可能となる。

また、上記第２領域における上記すくい角は１５°〜２５°の範囲であることが望ましい。第２領域における上記すくい角が１５°を下回ると、第３領域における上記すくい角を１５°〜１８°の範囲とすることができなくなる一方、第２領域における上記すくい角が２５°を上回ると、第２領域における切刃の刃物角が小さくなって切刃強度を確保することが困難となるおそれがある。

さらに、上記インサート本体が、特許文献１に記載された切削インサートのように上記２つの多角形面がそれぞれ３つの角部を有する三角形板状である場合には、上記第１領域と第２領域との境界において上記すくい角が最大となる位置は、上記インサート中心線に沿って上記多角形面に対向する方向から見て、上記コーナ刃とは反対側の上記主切刃の端部と上記インサート中心線とを通る直線から上記インサート中心線を中心に上記コーナ刃側に向けて１５°〜４５°の角度範囲内であることが望ましい。

この上記すくい角が最大となる位置が１５°未満の上記角度範囲にあると、第１領域が小さくなって切屑を十分に工具本体の内周側に案内するように流出方向を制御することが困難となるおそれがある一方、上記すくい角が最大となる位置が４５°を上回る上記角度範囲にあると、切屑が厚く生成される部分で主切刃の刃物角が小さくなり、切刃の欠損等を確実に防止することができなくなるおそれが生じる。なお、この上記すくい角が最大となる上記角度範囲は、１７°〜４０°の範囲であることが望ましく、１９°〜３５°の範囲であることがより望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、高切り込み加工において切屑の流出方向を工具本体の内周側に案内するように制御して、切屑の噛み込みを防ぐことにより被削材の加工面品位の向上を図ることができるとともに、切刃強度は生成される切屑の厚さに応じて十分に確保して切刃の欠損等を防止することが可能となる。

本発明の切削インサートの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態をインサート中心線方向から見た平面図である。 図２における矢線Ｘ方向視の側面図である。 図２における矢線Ｙ方向視の側面図である。 図２におけるＡＬ断面図である。 図２におけるＢＬ断面図である。 図２におけるＣＬ断面図である。 図２におけるＤＬ断面図である。 図１に示す実施形態の切削インサートが着脱可能に取り付けられる刃先交換式切削工具の工具本体の斜視図である。 図１に示す実施形態の切削インサートが図９に示す工具本体に着脱可能に取り付けられた刃先交換式切削工具の斜視図である。 本発明の実施例の切削インサートと比較例１、２の切削インサートにおけるインサート中心線に沿った断面における切刃のすくい角を示す図である。 （ａ）本発明の実施例の切削インサートにおける切屑の流出状態を示す図、（ｂ）、（ｃ）比較例の切削インサートにおける切屑の流出状態を示す図である。 （ａ）本発明の実施例の切削インサートにおける応力の集中状態を示す図、（ｂ）、（ｃ）比較例の切削インサートにおける応力の集中状態を示す図である。

図１ないし図８は、本発明の切削インサートの一実施形態を示すものであり、図９は、この実施形態の切削インサートが着脱可能に取り付けられる刃先交換式切削工具の工具本体を示すものであり、図１０は、この工具本体に上記実施形態の切削インサートが着脱可能に取り付けられた本発明の刃先交換式切削工具の一実施形態を示すものである。本実施形態の切削インサートは、超硬合金等の硬質材料により形成された多角形板状のインサート本体１１を備え、このインサート本体１１は、２つの多角形面１２がそれぞれ３つの角部を有する三角形板状であって、これら２つの多角形面１２の中心を通るインサート中心線Ｌに関して回転対称形状であるとともに、２つの多角形面１２に関して表裏反転対称形状である。

これら２つの多角形面１２は、図１０に示すように刃先交換式切削工具の工具本体２１に取り付けられたときに、一方の多角形面１２がすくい面とされるとともに、他方の多角形面１２は工具本体２１に形成されたインサート取付座２２への着座面とされる。これら２つの多角形面１２の周りに配されるインサート本体１１の側面１３には、２つの多角形面１２のすくい面と交差する逃げ面１４が形成され、これらのすくい面（多角形面１２）と逃げ面１４との交差稜線部に切刃１５が形成される。なお、２つの多角形面１２の中央部には、インサート本体１１をインサート取付座２２に取り付けるためのインサート中心線Ｌを中心とした断面円形の取付孔１６が、インサート本体１１を上記インサート中心線Ｌ方向に貫通して開口している。

切刃１５は、インサート中心線Ｌ方向から見て、多角形面１２の３つの角部に配置される円弧等の凸曲線状をなすコーナ刃１５ａと、このコーナ刃１５ａの一端（図２においてインサート中心線Ｌを中心として時計回り方向側の端部）からコーナ刃１５ａに接して延びる直線状またはコーナ刃１５ａがなす凸曲線よりも曲率半径が大きい凸曲線状の主切刃１５ｂと、この主切刃１５ｂの一端において主切刃１５ｂと鈍角に交差する方向に延びる直線状または主切刃１５ｂがなす凸曲線よりも曲率半径が大きい凸曲線状のワイパー刃１５ｃを備えている。また、切刃１５はさらに、コーナ刃１５ａの他端からコーナ刃１５ａに接して延びるインサート中心線Ｌ方向から見て直線状の副切刃１５ｄを備えており、この副切刃１５ｄは１つの切刃１５の他端側（図２において反時計回り方向側）に隣接する他の切刃１５のワイパー刃１５ｃと鈍角に交差する方向に延びている。

逃げ面１４は、インサート本体１１の側面１３のうち、２つの多角形面１２側の縁部に形成されており、これらの逃げ面１４の間には、インサート中心線Ｌに沿った断面においてインサート中心線Ｌ方向に延びる複数のインサート拘束面１７が、インサート中心線Ｌ方向から見て互いに交差する方向に形成されている。これらのインサート拘束面１７は、本実施形態ではインサート中心線Ｌに平行な平面状であって、主切刃１５ｂと副切刃１５ｄのインサート中心線Ｌ方向の内側に形成されており、隣接するインサート拘束面１７の間においてコーナ刃１５ａのインサート中心線Ｌ方向内側に位置する部分は凸曲面で繋げられている。

また、すくい面とされる上記多角形面１２には、上記取付孔１６の開口部の周りにインサート中心線Ｌに垂直な平面部１２ａが形成されるとともに、コーナ刃１５ａ側には、この平面部１２ａから切刃１５側に向かうに従いインサート中心線Ｌ方向に突出するように傾斜する傾斜部１２ｂが形成されている。本実施形態では、切刃１５のうち、コーナ刃１５ａおよび主切刃１５ｂの全長と、ワイパー刃１５ｃの主切刃１５ｂと交差する側の一部と、副切刃１５ｄのコーナ刃１５ａに接する側の一部とが傾斜部１２ｂと逃げ面１４との交差稜線部に形成され、ワイパー刃１５ｃと副切刃１５ｄの残りの部分は平面部１２ａと逃げ面１４との交差稜線部に形成されている。なお、切刃１５のインサート中心線Ｌ方向に最も突出した位置と上記平面部１２ａとの間のインサート中心線Ｌ方向における高さの差は、たとえば０．６ｍｍとされている。

そして、上記切刃１５は、コーナ刃１５ａとは反対側の主切刃１５ｂの端部１５ｅからコーナ刃１５ａ側に向かうに従いインサート中心線Ｌに沿った断面における上記平面部１２ａに対するすくい角θが漸次増大する第１領域１５Ａと、この第１領域１５Ａからコーナ刃１５ａ側に向かうに従い上記すくい角θが漸次減少する第２領域１５Ｂと、この第２領域１５Ｂからコーナ刃１５ａと副切刃１５ｄとの少なくとも一部を含む部分で副切刃１５ｄ側に向かうに従い上記すくい角θが第１領域１５Ａよりも小さな範囲で漸次増大する第３領域１５Ｃとを有している。さらに、この第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θは１５°〜１８°の範囲とされている。なお、本明細書においては、上述のように切削インサート単体での平面部１２ａを基準とした傾斜部１２ｂのすくい面の傾斜角度のことを、便宜上すくい角θとする。

また、切刃１５はさらに、上記第３領域１５Ｃからコーナ刃１５ａとは反対側の副切刃１５ｄの端部１５ｆに向かうに従い、上記第１領域１５Ａから第３領域１５Ｃよりも大きな変化率で上記すくい角θが漸次減少する第４領域１５Ｄを有している。なお、切刃１５のうち上記平面部１２ａと逃げ面１４との交差稜線部に形成される部分の上記すくい角θは０°である。

ここで、図１１に符号Ａで示すのは、三角形板状のインサート本体１１を有する本実施形態の切削インサートにおいて、インサート中心線Ｌに沿ってコーナ刃１５ａとは反対側の主切刃１５ｂの端部１５ｅを通る断面を基準の０°位置とし、この基準の断面から図２においてインサート中心線Ｌを中心として反時計回り方向に１２０°の位置にある上記他の切刃１５のコーナ刃１５ａとは反対側の主切刃１５ｂの端部１５ｅまでのインサート中心線Ｌに沿った断面におけるすくい角θを５°ずつ計算して表したものであり、これによると、本実施形態では断面位置の角度が０°〜２５°の角度範囲が上記第１領域１５Ａとなる。

また、この第１領域１５Ａからコーナ刃１５ａ側の上記断面位置の角度が２５°〜６０°の角度範囲が本実施形態における第２領域１５Ｂとなり、従って上記すくい角θは、この第２領域１５Ｂと第１領域１５Ａとの境界である断面位置が２５°付近で図５に示すように最大値となる。本実施形態では、この上記すくい角θの最大値は、２３．５２６°である。さらに、本実施形態では、主切刃１５ｂは、断面位置の角度が０°〜６０°の角度範囲に形成されていて、全体がこれら第１、第２領域１５Ａ、１５Ｂに形成されている。ここで、第２領域１５Ｂにおける上記すくい角θは１５°〜２５°の範囲であることが望ましく、図６に示す断面位置の角度が４５°の位置の上記すくい角θは２０．４５６°である。

さらにまた、本実施形態では、第３領域１５Ｃは上記断面位置の角度が６０°〜７５°の角度範囲とされるとともに、コーナ刃１５ａは断面位置の角度が６０°〜７０°の角度範囲に形成されており、従って上記コーナ刃１５ａの一端は第２領域１５Ｂと第３領域１５Ｃとの境界に位置していて、図７に示すこの境界における上記すくい角θは例えば１６．５７２°である。すなわち、コーナ刃１５ａはその全体が第３領域に形成されるとともに、副切刃１５ｄのコーナ刃１５ａ側の一部も第３領域１５Ｃに形成されている。

さらに、本実施形態では、上記断面位置の角度が７５°〜９５°の角度範囲は第４領域１５Ｄとされている。従って、断面位置の角度が７５°の位置が第３領域１５Ｃと第４領域１５Ｄとの境界となり、図８に示すこの境界の位置における上記すくい角θは１７．１４７°とされ、１５°〜１８°の範囲内とされている。

また、図１１に示すようにこの第４領域１５Ｄにおいては、第１〜第３領域１５Ａ〜１５Ｃよりも大きな変化率で上記すくい角θが漸次減少している。ここで、［すくい角θの変化量（°）］／［断面位置の角度変化量（°）］を上記すくい角θの角度変化率とすると、第１領域１５Ａの角度変化率は３０％〜４５％の範囲であって、本実施形態では４０％であり、第２領域１５Ｂの角度変化率は−１５％〜−２５％の範囲であって、本実施形態では−２０％であり、第３領域１５Ｃの角度変化率は０．３％〜８％の範囲であって、本実施形態では５％であるのに対し、第４領域１５Ｄにおける角度変化率は−９７％〜−７７％の範囲であり、本実施形態では−８７％とされている。

このような本実施形態の切削インサートは、図９に示すような刃先交換式切削工具の工具本体２１の先端部外周に形成された上記インサート取付座２２に着脱可能に取り付けられ、図１０に示すような本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具を構成する。この工具本体２１は軸線Ｏを中心とした概略円筒状をなしており、切削加工時にはその後端部が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転され、上記切削インサートによって被削材に切削加工を施す。

工具本体２１の先端部外周には複数（本実施形態では５つ）のチップポケット２３が形成されていて、インサート取付座２２は、これらのチップポケット２３の工具回転方向Ｔを向く壁面の先端部外周に形成されており、工具回転方向Ｔ側を向く平面状の底面２２ａと、この底面２２ａから工具回転方向Ｔ側に間隔をあけて配置されてインサート本体１１の上記インサート拘束面１７に当接可能な複数の平面状の壁面２２ｂとを備えている。底面２２ａには、上記取付孔１６に挿通されたクランプネジ２４がねじ込まれるネジ孔２２ｃが形成されている。

このようなインサート取付座２２に、本実施形態の切削インサートは、インサート本体１１の一方の多角形面１２をすくい面として工具回転方向Ｔ側に向けるとともに、他方の多角形面１２の平面部１２ａをインサート取付座２２の底面２２ａに密着させて着座させられる。さらに、切削インサートは、この一方の多角形面１２の１つの角部に位置するコーナ刃１５ａを工具本体２１の外周側に突出させるとともに、このコーナ刃１５ａの一端から延びる主切刃１５ｂを工具本体２１の先端側に向け、この主切刃１５ｂの工具本体２１外周側に突出させられたコーナ刃１５ａとは反対側の端部１５ｅを工具本体２１の最先端に突出させて、取付孔１６に挿通したクランプネジ２４をネジ孔２２ｃにねじ込むことにより固定される。

なお、この工具本体２１の最先端に突出させられた端部１５ｅから延びるワイパー刃１５ｃは、軸線Ｏに垂直な平面に対してすかし角が２°以下となるように配置され、すなわち、このワイパー刃１５ｃは軸線Ｏに垂直な平面に沿って配置されるか、またはこの平面に対して２°以下の角度で工具本体２１の内周側に向かうに従い後端側に向かうように傾斜して配置される。このとき、切削に使用されない切刃１５に連なる側面１３のインサート拘束面１７はインサート取付座２２の壁面２２ｂに当接させられて、インサート中心線Ｌ回りのインサート本体１１の回転が拘束される。

このように切削インサートが取り付けられた刃先交換式切削工具は、軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸線Ｏに垂直な方向に送り出されて、高切り込み加工の場合には工具本体２１最先端に突出した主切刃１５ｂの端部１５ｅから外周側に突出したコーナ刃１５ａと、このコーナ刃１５ａの他端に連なる副切刃１５ｄのコーナ刃１５ａ側の部分によって被削材を切削するとともに、端部１５ｅに連なるワイパー刃１５ｃによって加工面の底面を仕上げ加工する。

主切刃１５ｂは直線状またはコーナ刃１５ａよりも曲率半径の大きな凸曲線状をなしているので、その工具本体２１の内周側部分によって生成される切屑の厚さは比較的薄くなる。これに対して、上記構成の切削インサートでは、この部分はインサート中心線Ｌに沿った断面におけるすくい角θが漸次増大する第１領域１５Ａとされており、このような厚さの薄い切屑に対する切刃強度は確保しながら、主切刃１５ｂに鋭い切れ味を与えることができて、幅広に生成される切屑全体を工具本体２１の内周側（軸線側）に案内するように流出方向を制御することができ、切屑排出性の向上を図ることができる。

このような主切刃１５ｂの工具本体２１内周側の部分から工具本体２１外周側のコーナ刃１５ａに向かうに従って切屑の厚さは徐々に厚くなり、切刃１５に作用する切削負荷や応力は漸次大きくなってゆく。これに対して、上記構成の切削インサートでは、この部分はコーナ刃１５ａ側に向かうに従い上記すくい角θが正角側でも漸次減少する第２領域１５Ｂとされており、こうして厚さが厚くなる切屑による切削負荷や応力に対して切刃強度を確保して欠損等が発生するのを防止することができる。

そして、さらにこの第２領域１５Ｂからコーナ刃１５ａと副切刃１５ｄとの少なくとも一部を含む部分（本実施形態では、コーナ刃１５ａの全体と副切刃１５ｄのコーナ刃１５ａ側の部分）は、副切刃１５ｄ側に向かうに従い上記すくい角θが第１領域１５Ａよりも小さな範囲で漸次増大する第３領域１５Ｃとされている。このため、工具本体２１の最外周に位置するこの第３領域１５Ｃでは、第２領域１５Ｂにおいて減少した上記すくい角θにより切刃強度は維持しながら、切屑を小さなカール径で工具本体２１の内周側に巻き込ませることができ、第１領域１５Ａによって切屑排出性が向上するのと相俟って切屑の噛み込みを防ぐことができ、良好な加工面品位を得ることができる。

さらに、この第３領域１５Ｃにおける切刃１５の上記すくい角θは１５°〜１８°の範囲とされているので、確実に切刃強度を確保しつつ切屑の噛み込みを防止することができる。すなわち、後述する実施例で実証するように、第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θが１５°を下回ったり１８°を上回ったりすると、切屑を小さなカール径でカールさせることが困難となって噛み込みを生じてしまうおそれがある。また、上記すくい角θが１８°を上回ると刃物角が小さくなって切刃強度が損なわれ、容易に欠損を生じるおそれもある。

また、本実施形態では、切刃１５が、上記第３領域１５Ｃからコーナ刃１５ａとは反対側の副切刃１５ｄの端部１５ｆに向かうに従い、第１〜第３領域１５Ａ〜１５Ｃよりも大きな変化率（角度変化率）で上記すくい角θが漸次減少する第４領域１５Ｄを有している。このような第４領域１５Ｄは、工具本体２１を軸線Ｏに対して斜め先端側に送り出して切削を行う傾斜切削加工において専ら使用されるが、この第４領域１５Ｄにおいて生成される切屑の厚さは依然厚いままであるのに対し、第３領域１５Ｃにおいて増加した上記すくい角θを第４領域１５Ｄにおいて第１領域１５Ａ〜第３領域１５Ｃよりも大きな角度変化率で減少させることにより、切刃強度を再び確保して欠損等の発生を防止することが可能となる。

ここで、第２領域１５Ｂにおける上記すくい角θは、上述のように１５°〜２５°の範囲であることが望ましい。この第２領域１５Ｂにおける上記すくい角θが１５°を下回ると、第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θを１５°〜１８°の範囲とすることができなくなって切屑処理性が損なわれるそれがある一方、第２領域１５Ｂにおける上記すくい角θが２５°を上回ると、第２、第３領域１５Ｂ、１５Ｃにおける切刃１５の刃物角が小さくなりすぎて欠損等を招くおそれがある。

なお、インサート本体１１が上記２つの多角形面１２にそれぞれ３つの角部を有する三角形板状である本実施形態の切削インサートでは、上記第１領域１５Ａと第２領域１５Ｂとの境界において上記すくい角θが最大となる位置は、インサート中心線Ｌに沿って多角形面１２に対向する方向から見て、コーナ刃１５ａとは反対側の主切刃１５ｂの端部１５ｅとインサート中心線Ｌとを通る直線からインサート中心線Ｌを中心にコーナ刃１５ａ側に向けて１５°〜４５°の角度範囲内にあるのが望ましく、本実施形態では上述のように断面位置が２５°付近となる。

この上記すくい角θが最大となる位置が１５°未満の上記角度範囲にあると、第１領域１５Ａが小さくなって切屑を十分に工具本体の内周側に案内するように流出方向を制御することが困難となるおそれがある。その一方で、上記すくい角θが最大となる位置が４５°を上回る上記角度範囲にあると、切屑が厚く生成される部分で切刃１５の刃物角が小さくなり、切刃１５の欠損等を確実に防止することができなくなるおそれが生じる。なお、この上記すくい角θが最大となる上記角度範囲は、１７°〜４０°の範囲であることが望ましく、１９°〜３５°の範囲であることがより望ましい。

また、本実施形態の切削インサートでは、インサート本体１１の側面１３において２つの多角形面１２側の逃げ面１４の間に、インサート中心線Ｌに沿った断面においてこのインサート中心線Ｌ方向に延びる複数のインサート拘束面１７が、インサート中心線Ｌ方向から見て互いに交差する方向に形成されている。従って、上述のようにこれらのインサート拘束面１７をインサート取付座２２の壁面２２ｂに当接させることにより、インサート本体１１のインサート中心線Ｌ回りの回転を拘束することができ、一層安定した切削加工を行うことが可能となる。

次に、実施例を挙げて、本発明の特に第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θの効果について実証する。本実施例では、図１１に符号Ａで示したように第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θが１５°〜１８°の範囲である切削インサートを用いて、主軸回転速度８０８．０ｒｐｍ、１刃当たりの送り量０．７ｍｍ、半径方向切り込み深さ４５．０ｍｍ、軸方向切り込み深さ３．０ｍｍの切削条件でＳ５０Ｃよりなる被削材に高切り込み加工を行った場合を解析した。また、この実施例に対する比較例１として、上記図１１に符号Ｂで示す第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θが１５°を下回るものと、比較例２として上記図１１に符号Ｃで示す第３領域１５Ｃにおける上記すくい角θが１８°を上回るもので、実施例と同様の切削条件により高切り込み加工を行った場合も解析した。

図１２（ａ）〜（ｃ）は、これら実施例および比較例１、２による切屑の流出状態を示すものであり、図１２（ａ）は実施例、図１２（ｂ）は比較例１、図１２（ｃ）は比較例２の結果を示すものである。これら図１２（ａ）〜（ｃ）により、実施例では切屑が小さなカール径でカールしているのに対し、比較例１、２では切屑がカールせずに延び気味となり、噛み込みを生じるおそれがあることが分かる。

また、図１３（ａ）〜（ｃ）は、実施例と比較例１、２の応力集中を解析したものであり、図１３（ａ）は実施例、図１２（ｂ）は比較例１、図１２（ｃ）は比較例２の結果を示すものであって、切刃側の色の濃い部分が高い応力が作用している部分である。これら図１２（ａ）〜（ｃ）の結果により、実施例および比較例１、２ともに切削に使用される切刃１５には応力が集中していることが分かるが、特に上記すくい角θが１８°を上回る比較例２では高い応力が作用しており、刃物角が小さくなっていることにより切刃に欠損を生じるおそれがあることが分かる。

なお、以下に、切削インサートのすくい面の傾斜角度（本明細書における上述したすくい角θ）の測定方法の一例を述べる。まず、第１のステップとして、非接触三次元測定器を用いてインサート本体１の三次元形状の測定を行い、これらの測定結果を電子データとして保存する。次に、第２ステップとして、この三次元測定データと形状測定ソフトを用いて、インサート本体１の切刃１５の稜線部分において、インサート中心線Ｌからの所定の放射角度の間隔幅毎に、インサート中心線Ｌに沿った複数の断面図を作成する。最後に、第３のステップとして、図５から図８に示すようなインサート本体１の切刃１５の稜線部分の断面図を得ることによって、インサート本体の平面部１２ａを基準面として、すくい面となる傾斜部１２ｂのすくい面の傾斜角度、すなわち上記すくい角θを求めることができる。

１１ インサート本体
１２ 多角形面
１２ａ 平面部
１２ｂ 傾斜部
１３ 側面
１４ 逃げ面
１５ 切刃
１５ａ コーナ刃
１５ｂ 主切刃
１５ｃ ワイパー刃
１５ｄ 副切刃
１５Ａ 第１領域
１５Ｂ 第２領域
１５Ｃ 第３領域
１５Ｄ 第４領域
１６ 取付孔
１７ インサート拘束面
２１ 工具本体
２２ インサート取付座
２３ チップポケット
２４ クランプネジ
Ｌ インサート中心線
θ インサート中心線に沿った断面における切刃１５のすくい角
Ｏ 工具本体２１の軸線
Ｔ 工具回転方向

Claims (5)

1. 多角形状をなして一方がすくい面とされたときに他方が着座面とされる２つの多角形面と、これら２つの多角形面の周りに配されて該多角形面の上記すくい面と交差する逃げ面が形成される側面と、上記すくい面と上記逃げ面との交差稜線部に形成される切刃とを有する多角形板状のインサート本体を備えた切削インサートであって、
   上記インサート本体は、上記２つの多角形面の中心を通るインサート中心線に関して回転対称形状であるとともに、これら２つの多角形面に関して表裏反転対称形状であり、
   上記切刃は、上記多角形面の角部に位置するコーナ刃と、このコーナ刃の一端から延びる主切刃と、上記コーナ刃の他端から延びる副切刃とを備えるとともに、
   上記コーナ刃とは反対側の上記主切刃の端部から該コーナ刃側に向かうに従い上記インサート中心線に沿った断面におけるすくい角が漸次増大する第１領域と、この第１領域から上記コーナ刃側に向かうに従い上記すくい角が漸次減少する第２領域と、この第２領域から上記コーナ刃と上記副切刃との少なくとも一部を含む部分で該副切刃側に向かうに従い上記すくい角が漸次増大する第３領域とを有し、
   上記第３領域は上記第１領域よりも領域の大きさが小さく、
   上記第３領域における上記すくい角が１５°〜１８°の範囲であることを特徴とする切削インサート。
2. 上記切刃は、上記第３領域から上記コーナ刃とは反対側の上記副切刃の端部に向かうに従い、上記第１領域から第３領域よりも大きな変化率で上記すくい角が漸次減少する第４領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 上記第２領域における上記すくい角が１５°〜２５°の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
4. 上記インサート本体は、上記２つの多角形面がそれぞれ３つの角部を有する三角形板状であり、
   上記第１領域と第２領域との境界において上記すくい角が最大となる位置は、上記インサート中心線に沿って上記多角形面に対向する方向から見て、上記コーナ刃とは反対側の上記主切刃の端部と上記インサート中心線とを通る直線から上記インサート中心線を中心に上記コーナ刃側に向けて１５°〜４５°の角度範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の切削インサートが、
   上記２つの多角形面のうちの一方の多角形面をすくい面として工具回転方向に向け、
   この一方の多角形面の１つの上記コーナ刃を上記工具本体の外周側に向けるとともに、
   この１つの上記コーナ刃の一端から延びる１つの上記主切刃を上記工具本体の先端側に向け、この１つの上記主切刃の上記コーナ刃とは反対側の端部を上記工具本体の最先端に突出させて着脱可能に取り付けられていることを特徴とする刃先交換式切削工具。

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