JPWO2011052340A1 - 切削インサートおよび切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態に係る切削インサートは、上面と、下面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置し、主切刃と、さらい刃と、前記主切刃と前記さらい刃との間に位置する副切刃と、を有する切刃と、を備えている。側面視において、前記切刃は、前記さらい刃から前記主切刃に向かうにつれて切削インサートの中心軸に垂直な基準面に対し上方に傾斜して頂部に至り、ついで前記基準面に対して下方に傾斜するとともに、前記副切刃の外周切刃角が、前記主切刃の外周切刃角よりも大きい。この切削インサートを備える切削工具と、この切削工具を用いて切削加工物を製造する方法とを提供する。

Description

本発明は、切削インサートおよび切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法に関する。

正面フライスやエンドミル等に用いられる切削インサートとして、例えば特表２０１０−５２３３５３号公報には、主切れ刃５０と副切れ刃５２とを備えた両面使用型の切削インサートが開示されている。

しかしながら、この切削インサートをホルダに取り付けると、主切れ刃５０の上端５８の近傍領域において、アキシャルレーキ角（axial rake angle）が負になる領域が生じるおそれがあり、当該領域において切削抵抗が大きくなってしまうという課題があった。
そこで、従来よりもさらに切削抵抗の低減が可能な切削インサートが求められていた。

本発明の課題の一つは、大きな切刃強度と低い切削抵抗特性とを兼ね備えるとともに、良好な仕上げ面を形成することが可能な切削インサートおよび切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法を提供することにある。

本発明の他の課題の一つは、優れた切削能力および切屑排出性を兼ね備える切削インサートおよび切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法を提供することにある。

本発明の一の実施形態に係る切削インサートは、上面と、下面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置し、主切刃、さらい刃および前記主切刃と前記さらい刃との間に位置する副切刃を有する切刃と、を備えている。そして、側面視において、前記切刃は、前記さらい刃から前記主切刃に向かうにつれて、切削インサートの中心軸に垂直な基準面に対して上方に傾斜している上昇部、前記上昇部に接続された頂部、および前記頂部に接続されるとともに前記基準面に対して下方に傾斜している下降部を順に有し、前記副切刃の外周切刃角が、前記主切刃の外周切刃角よりも大きい。

本発明の他の実施形態に係る切削インサートは、前記上面が、前記切刃の内側に位置するすくい面を有している。前記側面は、前記切刃に沿った方向に順に位置する、第１側面、第２側面および第３側面を有している。前記さらい刃は、前記第３側面と前記上面との交線部に位置しており、前記副切刃は、前記第２側面と前記上面との交線部に位置し、上面視で前記さらい刃に対して傾斜角θ１で傾斜しており、前記主切刃は、前記第１側面と前記上面との交線部に位置し、上面視で前記さらい刃に対して傾斜角θ２で傾斜している。前記すくい面は、前記切刃の側から内側に向かうにつれて前記基準面に対して下方にすくい角αで傾斜しており、前記主切刃の内側に位置する第１主すくい面および前記副切刃の内側に位置する第１副すくい面を有する、第１すくい面を有している。上面視において、前記副切刃に対して前記第１副すくい面のうち内側の辺が傾斜角θ３で傾斜し、前記主切刃に対して前記第１主すくい面のうち内側の辺が傾斜角θ４で傾斜している。そして、前記傾斜角θ１〜θ４がθ１＞θ２およびθ３＜θ４の関係を満たしている。

本発明の実施形態に係る切削工具は、前記切削インサートと、前記切削インサートが取り付けられるホルダと、を備えている。

本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、前記切削工具を回転させる工程と、回転している前記切削工具の前記切刃と被削材とを接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離隔させる工程と、を備えている。

本発明の一の実施形態に係る切削インサートによれば、前記切刃は、側面視において、前記さらい刃から前記主切刃に向かうにつれて、上昇部、頂部および下降部を順に有するので、切刃強度を向上させることができる。それとともに、主切刃に加えて、主切刃よりも外周切刃角が大きい副切刃をさらい刃との間に介在させたため、切削抵抗を低減することも可能となる。その結果、高送り等の高速切削の場合においても振動の発生が抑制されることから、切刃の欠損が抑制されて切削インサートの寿命が延びるとともに、良好な仕上げ面を形成することができる。

本発明の他の実施形態に係る切削インサートによれば、主切刃および副切刃を備えることで、広い切込み条件下において優れた切削能力を発揮することができる。また、切刃と第１すくい面とがθ１＞θ２およびθ３＜θ４の関係を満たすことから、副切刃のみを用いる低切込み切削から副切刃および主切刃を用いる高切込み切削までの広い切込み条件下において、切屑をその大きさに応じて適切にカールさせることができるため、切屑排出性を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る切削インサートを示す斜視図である。 図１の切削インサートの平面図である。 図１の切削インサートの側面図である。 （ａ）は、図２のＡ−Ａ線拡大断面図であり、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線拡大断面図であり、（ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る切削インサートを示す斜視図である。 （ａ）は、図５の切削インサートの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 図５の切削インサートの側面図である。 （ａ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ線拡大断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ線拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 図９の切削工具の要部拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る切削工具を示す斜視図である。 図１２の切削工具の要部拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す工程図である。

＜切削インサート＞
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る切削インサート（以下、「インサート」と言うことがある。）の第１の実施形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、インサート１は、略多角形板状の本体部を備えている。この本体部の形状は、上面視において、例えば三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等、当業者がインサートに通常使用する形状であればよく、特に制限されない。本実施形態においては、本体部は略五角形であるため、後述するように主切刃に加えて副切刃を形成しやすく、且つ、着座面を比較的大きく確保しやすいというメリットがある。

本体部は、例えば、超硬合金基体、サーメット基体等からなるのが好ましい。これらの基体の表面には、ＰＶＤ法またはＣＶＤ法にて成膜されたＰＶＤ膜またはＣＶＤ膜、あるいはこれらの複合膜が形成されているのが好ましい。特に、鋼、ステンレス、ダクタイル鋳鉄等を切削する場合のように耐チッピング性が要求される加工においては、超硬合金基体の表面にＰＶＤ膜を形成した構成が好適である。また、ねずみ鋳鉄の高速切削加工のように耐摩耗性が要求される加工においては、超硬合金基体の表面にＣＶＤ膜を形成した構成が好適である。さらに、仕上げ加工においては、サーメット基体の表面にＰＶＤ膜を形成した構成が好適である。

本体部は、一部が所謂すくい（面）の機能を備える上面２と、一部がホルダに対する装着面（着座面）としての機能を備える下面３と、上面２および下面３に連続し、一部が所謂逃げ面としての機能を備える側面４とを備えている。上面２と側面４との交線部には、切刃５が形成されている。

さらに上面２から下面３に向かって、取付ねじを通すための貫通孔６が形成されている。貫通孔６は、上面２の中央部に位置し、本体部を貫通するように形成されている。貫通孔６の内部の段部は、取付ねじの頭部が係合する当接部７である。当接部７はインサート１を反転して固定できるように上下に形成されている。

インサート１は、側面４が上面２および下面３に対して垂直に接続されている（図３参照）。すなわちインサート１は、上面２および下面３の両面をそれぞれすくい面として使用することが可能な、ネガティブ型のインサートである。したがってこのインサート１は、片面５個所、上下面で、１０個所のコーナを切削に使うことができる。この場合、下面３と側面４との交線部においても切刃５が形成されており、下面３側の切刃５を用いる場合には、下面３をすくい面として機能する面（上面）として使用し、上面２を着座面として機能する面（下面）として使用する。なお、他の実施形態として、下面３側に切刃５を形成しないインサート１としてもよい。その場合でも上面２側の５個所のコーナを切削に使用できる。また、さらに他の実施形態として、側面４に逃げ角が付与された、いわゆるポジティブ型のインサートとすることもできる。

図２および図３に示すように、切刃５は、主切刃５１と、さらい刃５２と、それらの間に配置される副切刃５３とを有する。これに対応して、側面４は、主切刃５１が上端に形成される主側面４１と、さらい刃５２が上端に形成されるさらい側面４２と、それらの間に配置され、副切刃５３が上端に形成される副側面４３とを有する。さらに本実施形態においては、主側面４１と副側面４３との間に継ぎ面（コーナ面）４４が形成され、その上端には第１コーナ切刃５４が形成されている。また、さらい側面４２と副側面４３との間に継ぎ面（コーナ面）４５が形成され、その上端に第２コーナ切刃５５が形成されている。さらい側面４２に対して継ぎ面４５の反対側には、継ぎ面４６を介して、別の切削加工に使用される主側面４１が連続している。その継ぎ面４６の上端には第３コーナ切刃５６が形成されている。このように、本実施形態において、切刃５は、上面２と側面４との交線部の全周にわたって形成されており、各切削加工に用いられる切刃領域が連続している。

切刃５は、図３に示す側面視において、さらい刃５２から主切刃５１に向かうにつれて、インサート１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓに対して上方に傾斜している上昇部Ｕ、上昇部Ｕに接続された頂部Ｐ、および頂部Ｐに接続されるとともに基準面Ｓに対して下方に傾斜している下降部Ｄを順に有している。本明細書において、「頂部」とは、切刃５のうち、基準面Ｓに対して最も高位に位置する点および領域等の部位をいう。本実施形態では、頂部Ｐが主切刃５１に位置している。以下、具体的に説明する。

主切刃５１は、切削作用において、切屑生成に主な役割を果たす刃である。この主切刃５１は、他の切刃、すなわちさらい刃５２や副切刃５３よりも長く形成されている。そして主切刃５１は、図３から分かるように、側面視において、上向きに凸となる緩い湾曲線をなす。

本実施形態では、頂部Ｐが、主切刃５１のうち中央よりも副切刃５３の側に位置している。すなわち、主切刃５１の途中に頂部Ｐが位置している。そのため、主切刃５１のうち副切刃５３側の端部近辺では、側面視において、副切刃５３から離れるにつれてインサート１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓに対して上方に傾斜し、頂部Ｐに至る。そしてその後は、副切刃５３から離れるにつれて、基準面Ｓに対して下方に傾斜している。

このような構成によれば、インサート１をホルダに装着したとき（図９参照）、ホルダ８１の回転軸Ｓ２に対する主切刃５１のアキシャルレーキ角が負になりやすい。しかしながら、本実施形態においては、さらい刃５２と主切刃５１との間に後述するように外周切刃角が大きい副切刃５３を介在させることから、上述のアキシャルレーキ角が負になりやすい領域において、切削抵抗を低減することができる。しかも、従来のように副切刃を有さない主切刃のみのインサートと比較すると、副切刃５３を介在させることによって切刃領域が言わば２段構成となるため、主切刃５１自体の外周切刃角も比較的大きく設定することができ、主切刃５１の切削抵抗を効果的に低減することが可能となる。その結果、切削に寄与する切刃５（主切刃５１および副切刃５３）全体として切削抵抗を効果的に低減することができる。

さらい刃５２は、被削材の仕上げ面を平滑にし、被削材の仕上げ面精度を向上する目的で形成される。さらい刃５２は上面視でほぼ直線状であり（図２参照）、側面視では副切刃５３に近づくにつれて基準面Ｓに対し上方に傾斜している（図３参照）。

副切刃５３は、主切刃５１よりも外周切刃角の大きい切刃であり、例えば、主切刃５１の切削抵抗を低減する、あるいは主切刃５１の損傷を抑制する等の主切刃５１による切削を補助する目的で設けられる。

本明細書において「外周切刃角」とは、インサートをホルダに取り付けた場合に、ホルダの回転軸に対する切刃の傾斜角をいう。例えば、図１０の切削工具８０において、ホルダ８１の回転軸Ｓ２に平行な線Ｌと主切刃５１とのなす角θ５１が、主切刃５１の外周切刃角である。これと同様に、線Ｌと副切刃５３とのなす角θ５３が、副切刃５３の外周切刃角である。

主切刃５１の外周切刃角は、例えば０〜６０°程度で設定され、副切刃５３ｂの外周切刃角はそれより大きい角度、例えば６０〜８０°程度で設定される。また、切刃の損傷・欠損を考慮すると、副切刃５３の外周切刃角を、主切刃５１の外周切刃角に対して１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上の大きさに設定することが好ましい。副切刃５３は、主切刃５１とさらい刃５２との間にあればよく、複数の副切刃を設けてもよい。

図３に示すように、副切刃５３は、さらい刃５２と主切刃５１との間に位置し、両者を直接的に、または間接的に接続する。本実施形態では、副切刃５３は、側面視において、主切刃５１に向かうにつれて基準面Ｓに対し上方に傾斜している。

さらい刃５２、副切刃５３および主切刃５１を含む上面２側の切刃５の全体は、図３に示すように、側面視において、上向きに凸となる緩やかな湾曲線である。切刃５の全体を見れば、第３コーナ切刃５６とさらい刃５２との境界Ｖ１近辺で最も低く、そこから円周方向（図２の反時計方向）にさらい刃５２、第２コーナ切刃５５、副切刃５３、第１コーナ切刃５４、主切刃５１と進むにつれて次第に基準面Ｓに対し上方に傾斜していく。そして前述の頂部Ｐで最も高くなり、その頂部Ｐからさらに円周方向に進むと、次第に基準面Ｓに対し下方に傾斜していき、次の第３コーナ切刃５６と次のさらい刃５２との境界Ｖ２近辺で再び最も低くなる。

下面３側の切刃５は、インサート１を上下反転させた状態で使用できるように、上面２側の切刃５を反転させた形状となっている。すなわち、上下面の各切刃５は相互に、図３の紙面に対して鉛直な線を中心として回転対称の関係を有する。この場合、図３の右側に示すように、主側面４１の下端に主切刃５１が形成されるが、さらい側面４２の下端にはさらい刃５２ではなく、副切刃５３が形成される。これと同様に、副側面４３の下端には副切刃５３ではなく、さらい刃５２が形成される。それぞれの切刃５１、５２、５３の間には、各コーナ切刃５６、５５、５４が形成される。そのため、さらい側面４２の長さと副側面４３の長さは、実質的に同一の長さにするのが好ましい。これと同様に、主側面４１の左側に連続する継ぎ面４４と反対側に連続する継ぎ面４６の長さも、実質的に同一にするのが好ましい。

主切刃５１、さらい刃５２および副切刃５３の長さは、上述の点を除けば特に制限されない。例えば、主切刃５１と副切刃５３との長さの割合は、２：１〜１０：１、好ましくは２：１〜６：１程度に設定される。また、さらい刃５２と副切刃５３との長さについても特に制限はないが、上下反転して使用する場合は、長さの比はほぼ１：１となる。ネガティブ型のインサートを設計する場合、あるいはポジティブ型でも反転使用を前提としない場合は、さらい刃５２と副切刃５３との長さの比を１：１〜１：６にするなど比較的自由に設定することができる。

コーナ切刃５４、５５、５６は図２に示すように、上面視で曲線状である。これらのコーナ切刃の曲率半径は特に制限されない。例えば、第１コーナ切刃５４と第３コーナ切刃５６の長さおよび曲率半径はほぼ同一であり、第２コーナ切刃５５はさらい刃５２と副切刃５３との間に挟まれているので、なだらかな曲線状である。このような構成によって、外周切刃角が小さく切屑厚みが大きくなる主切刃５１と、外周切刃角が大きく切屑厚みが小さくなる副切刃５３との間において切屑厚みの大幅な変動が抑制されるため、切屑が安定した形状でスムーズに排出される。また、切削加工時に、主切刃５１と副切刃５３との境界部に応力が集中するのを抑制し、当該境界部を起点にしてインサート１が破損することを効果的に抑制することが可能となる。例えば、第１コーナ切刃５４を介して、副切刃５３と主切刃５１とが連続する場合には、切削加工時に副切刃５３と主切刃５１との境界にかかる負荷が第１コーナ切刃５４によって分散されるので、該境界における切刃５の欠損を抑制することができる。

一方、上面２には、図４に示すように、切刃５に沿って幅が狭い平坦面からなるランド部８が形成されている。すなわち、それぞれの切刃５１、５２、５３とそれらに対応するすくい面９との間の狭い領域がランド部８である。ランド部８の幅は、主に対応する切刃５１〜５６の強度の点から適宜設定される。通常、ランド部８の幅は、ほぼ一定に設定される。すくい面９は、ランド部８の内側の端部から中央の平坦面に向かうにつれて基準面Ｓに対し下方に傾斜している。なお、本明細書において「内側」とは、インサート１の中心軸Ｓ１に向かう側をいう。

上面２には、主切刃５１に対応するブレーカ溝を形成してもよい。ブレーカ溝は、主切刃５１が生成する切屑をカールしやすくする目的で形成されるものであり、主切刃５１に対して垂直な方向に切断したブレーカ溝を含む断面形状が凹状をなす。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係るインサートの第２の実施形態について、図５〜図８を参照して詳細に説明する。なお、図５〜図８においては、前述した図１〜図４と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態のインサート１１は、略多角形板状の本体部を備えている。本実施形態においては、本体部は、第１の実施形態と同様、５つの長辺を有する略五角形である。

本体部は、一部が所謂すくい（面）の機能を備える上面１２と、一部がホルダに対する装着面（着座面）としての機能を備える下面１３と、上面１２および下面１３に連続し、一部が所謂逃げ面としての機能を備える側面１４とを有している。上面１２と側面１４との交線部には、切刃１５が形成されている。

さらに上面１２から下面１３に向かって、取付ねじを通すための貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は、上面１２の中央部に位置し、本体部を貫通するように形成されている。貫通孔１６の内部の段部は取付ねじの頭部が係合する当接部１７である。当接部１７はインサート１１を反転して固定できるように上下に形成されている。

また、上面１２には、切刃１５に沿って幅が狭いランド部１８が形成され、さらに切刃１５に対応する第１すくい面１９１および第２すくい面１９２が形成されている。

インサート１１は、側面１４が上面１２および下面１３に対して垂直に接続されている（図７参照）。すなわちインサート１１は、上面１２および下面１３の両面をそれぞれすくい面として使用することが可能な、ネガティブ型の切削インサートである。したがってこのインサート１１は、下面１３と側面１４との交線部においても切刃１５が形成されている。

側面１４は、図５に示すように、切刃１５に沿った方向に順に隣接して位置する、第１側面１４１、第２側面１４３および第３側面１４２を有している。切刃１５は、第１側面１４１と上面１２との交線部に位置する主切刃１５１、第２側面１４３と上面１２との交線部に位置する副切刃１５３、および第３側面１４２と上面１２との交線部に位置するさらい刃１５２を有している。

本実施形態においては、第１側面１４１、第２側面１４３、および第３側面１４２はコーナ面１４４、１４５を介して連続し、主切刃１５１、副切刃１５３、およびさらい刃１５２は、コーナ切刃１５４、１５５を介して連続している。第３側面１４２に対してコーナ面１４５の反対側には、コーナ面１４６を介して、別の切削加工に使用される第１側面１４１が連続している。コーナ面１４６の上端はコーナ切刃１５６である。

主切刃１５１は、切削作用、特に高切り込み時において、切屑生成に主な役割を果たす刃である。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、主切刃１５１の途中に頂部Ｐが位置している（図７参照）。そのため、主切刃１５１の副切刃１５３側の端部近辺では、側面視において、副切刃１５３から離れるにつれてインサート１１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓに対し上方に傾斜し、頂部Ｐに至る。そしてその後は、副切刃１５３から離れるにつれて基準面Ｓに対し下方に傾斜している。主切刃１５１のその他の構成は、第１の実施形態に係る主切刃５１の構成と同様である。

さらい刃１５２の構成は、第１の実施形態に係るさらい刃５２の構成と同様である。副切刃１５３は、図１３に示すように、その外周切刃角（θ１５３）を、主切刃１５１の外周切刃角（θ１５１）に対して１．２倍、好ましくは１．５倍以上の大きさに設定することが好ましい。副切刃１５３のその他の構成は、第１の実施形態に係る副切刃５３の構成と同様である。コーナ切刃１５４、１５５、１５６の構成は、第１の実施形態に係るコーナ切刃５４、５５、５６の構成と同様である。

なお、本実施形態のインサート１１は両面使いであるため、下面１３側の切刃１５は、インサート１１を上下反転させた状態で使用できるように、上面１２側の切刃１５を反転させた形状となっている。すなわち、上下面の各切刃１５は、第１の実施形態と同様に、図７の紙面に対して鉛直な線を中心とする回転対称となっている。したがって、図７の右側に示すように、第１側面１４１の下端に主切刃１５１が形成されるが、第３側面１４２の下端にはさらい刃１５２ではなく、副切刃１５３が形成される。また、第２側面１４３の下端には副切刃１５３ではなく、さらい刃１５２が形成される。それぞれの切刃１５１、１５２、１５３の間には、各コーナ切刃１５６、１５５、１５４が形成される。そのため、第３側面１４２の長さと第２側面１４３の長さは、実質的に同一の長さにするのが好ましい。これと同様に、第１側面１４１の左側に連続するコーナ面１４４と反対側に連続するコーナ面１４６の長さも、実質的に同一にするのが好ましい。

一方、ランド部１８とは、上述のように、各切刃１５１、１５２、１５３とそれらに対応する第１すくい面１９１との間の狭い領域をいう。具体的には、図８に示すように、ランド部１８は、切刃１５と第１すくい面１９１との間に位置し、第１すくい面１９１の内側に向かうにつれてインサート１１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓに対してランド角δで傾斜している。ランド角δは、後述する第１すくい面１９１のすくい角αよりも小さい。なお、ランド部１８が基準面Ｓに対して上方に傾斜している場合、ランド角δはマイナス（−）と判断される。また、ランド部１８の幅は、対応する切刃１５（切刃１５１〜１５６）の強度を考慮して適宜設定すればよい。本実施形態では、ランド部８の幅は、ほぼ一定に設定されている。

すくい面１９は、主切刃１５１および副切刃１５３の内側に位置する。本実施形態において、すくい面１９は、図５に示すように、切刃１５全体に沿って形成されている。すくい面１９は、第１すくい面１９１および第２すくい面１９２を有している。

図６（ｂ）に示すように、第１すくい面１９１は、上面１２において、主切刃１５１の内側に位置する第１主すくい面１９１ａ、および副切刃１５３の内側に位置する第１副すくい面１９１ｂを有している。そして、図８に示すように、第１すくい面１９１は、切刃１５の側から内側に向かうにつれてインサート１１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓに対して下方にすくい角αで傾斜している。

また、図６（ｂ）に示すように、第２すくい面１９２は、上面１２において、第１すくい面１９１の内側に位置し、第１主すくい面１９１ａの内側に位置する第２主すくい面１９２ａ、および第１副すくい面１９１ｂの内側に位置する第２副すくい面１９２ｂを有している。図８に示すように、第２すくい面１９２は、第１すくい面１９１の側から内側に向かうにつれて基準面Ｓに対して下方にすくい角βで傾斜している。

そして、図８に示すように、切刃１５に対して垂直な断面視において、第２すくい面１９２のすくい角βは、第１すくい面１９１のすくい角αよりも小さく設定されている。これにより、切屑を適度にカールさせることができ、切屑を第１すくい面１９１、第２すくい面１９２および平坦面２１を順に通るようにして排出することができる。言い換えれば、第１すくい面１９１および第２すくい面１９２がともに基準面Ｓに対して下方に傾斜していることから、切屑が過度にカールして切刃１５の進行方向に向かうことを抑制できるため、切刃１５と被削材１００との間に切屑が絡まることが低減される。この効果は、難削材を切削する場合、あるいは送り量が高い条件下において、より大きくなる。

具体的には、切刃１５に対して垂直な断面視において、第１すくい面１９１および第２すくい面１９２は、すくい角αとすくい角βとの差が３°を超えるように設定されることが好ましい。ここで、すくい角とは、図８に示すように、第１すくい面１９１および第２すくい面１９２と、インサート１１の中心軸Ｓ１に垂直な基準面Ｓ（平坦面２１）とのなす角を意味し、下方へ傾斜する場合にプラス（＋）と判断する。また、特記しない限り、切刃１５に対して垂直な断面における角度を示すものとする。なお、切刃１５の全領域において上述の関係を具備することがより好ましいが、そのうち主切刃１５１および副切刃１５３の少なくとも一方がすくい角αとすくい角βとの差が３°を超えるように設定されることが好ましく、これによって上述の効果を得ることができる。特に、主切刃１５１において上述の関係を具備することが効果的である。

なお、すくい角αおよびすくい角βの範囲は、特に制限されないが、切屑排出性を良好にする観点から、５°＜α、β＜３０°であることが好ましく、１０°＜α、β＜２５°であることがより好ましい。また、すくい角αおよびすくい角βは、それぞれ一定であってもよいし、あるいは変化（例えば、順次変化するなど。）していてもよい。

例えば、すくい角αを、副切刃１５３の側から主切刃１５１の側に向かうにつれて大きくなるように設定した場合、切削抵抗を低減することが可能となる。また、すくい角βについても、副切刃１５３の側から主切刃１５１の側に向かうにつれて大きくなるように設定した場合は、切屑が螺旋状となり、切屑排出性を向上させることが可能となる。さらに、本実施形態では、第１すくい面１９１のすくい角αの最大値αMaxと、第２すくい面１９２のすくい角βの最小値βMinとの差が１０°よりも大きくなるように設定されている。このような構成により、切削抵抗の低減を実現できる。

そして、本実施形態では、図６（ｂ）に示す上面視において、さらい刃１５２に対して副切刃１５３が傾斜角θ１で傾斜し、さらい刃１５２に対して主切刃１５１が傾斜角θ２で傾斜している。さらに、上面視において、副切刃１５３に対して第１副すくい面１９１ｂのうち内側の辺１９１ｂ１が傾斜角θ３で傾斜し、主切刃１５１に対して第１主すくい面１９１ａのうち内側の辺１９１ａ１が傾斜角θ４で傾斜しており、傾斜角θ１〜θ４が、θ１＞θ２およびθ３＜θ４の関係を満たす。これにより、副切刃１５３のみを用いる低切込み切削から副切刃１５３および主切刃１５１を用いる高切込み切削までの広い切込み条件下において、切屑を螺旋状にカールさせることができるため、切屑排出性を向上させることが可能となる。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、第１副すくい面１９１ｂのうち内側の辺１９１ｂ１は、第１副すくい面１９１ｂと第２副すくい面１９２ｂとの境界を構成している。また、第１主すくい面１９１ａのうち内側の辺１９１ａ１は、第１主すくい面１９１ａと第２主すくい面１９２ａとの境界を構成している。

そして、θ３＝０°、すなわち、副切刃１５３から第１副すくい面１９１ｂのうち内側の辺１９１ｂ１までの距離が、辺１９１ｂ１（副切刃１５３）の全長領域において一定である。それに対して、θ４＞０°、すなわち、主切刃１５１から第１主すくい面１９１ａのうち内側の辺１９１ａ１までの距離が、副切刃１５３の側から主切刃１５１の側に向かうにつれて広くなっている。これらの幅（距離）は、本実施形態のようにランド部１８を有するインサート１１では、ランド部１８を含む距離として判断すればよく、ランド部を有さないインサートであれば第１すくい面の幅そのものを意味する。ここで、幅および距離とは、切刃１５に垂直な方向の長さを意味するものである。

そして、切刃１５からすくい面１９の内側の辺までの距離は、副切刃１５３から主切刃１５１までの領域において一定である。ここで、副切刃１５３から主切刃１５１までの領域とは、副切刃１５３と主切刃１５１との間の領域だけでなく、副切刃１５３および主切刃１５１に対応する領域それ自体を含む。これに伴い、第２すくい面１９２の幅は、副切刃１５３の側から主切刃１５１の側に向かうにつれて狭くなっている。このような構成によって、平坦面２１（着座面として機能する面）の面積を大きく確保することができるため、切削時におけるインサート１１の装着安定性が向上する。

なお、本実施形態において、平坦面２１は、上面１２において第２すくい面１９２の内側に位置し、切刃１５に対して垂直な断面視で第２すくい面１９２よりも下方に位置している（図８参照）。このような構成によって、切屑が平坦面（着座面）２１に接触することを抑制できる。ここで、平坦面２１は、切刃１５の全領域において上述の関係を具備する必要はなく、切刃１５の少なくとも一部領域において上述の関係を具備すればよい。該一部領域としては、主切刃１５１のうち対応するさらい刃１５２から離れた部位であることが好ましい。なお、下面１３に位置する平坦面３１についても、平坦面２１と同様の構成を有する（図７参照）。

また、平坦面２１と第２すくい面１９２との間には、壁面２２が存在する。具体的には、図８に示すように、壁面２２は、上面１２において平坦面２１と第２すくい面１９２との間に位置し、平坦面２１と第２すくい面１９２とに接続され、切刃１５の側から内側に向かうにつれて基準面Ｓに対して下方に切屑逃げ角γで傾斜している。切屑逃げ角γは、すくい角βよりも大きい。これにより、平坦面（着座面）２１の面積を大きく確保することができるため、切削時におけるインサート１１の装着安定性が向上する。但し、切屑逃げ角γは９０°以下であることが好ましい。

なお、第１すくい面１９１および第２すくい面１９２の少なくとも一方は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。また、第１すくい面１９１と第２すくい面１９２とを、曲面の中間すくい面を介して接続する構成としてもよい。ここで、平面とは、厳密な意味での平面のみならず、その機能を奏する限りにおいて若干の凹凸や湾曲をも含む趣旨である。この点、曲面についても同様である。その他の構成は、第１の実施形態のインサート１と同様であるので、説明を省略する。

＜切削工具＞
（第１の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第１の実施形態について、図９および図１０を参照して詳細に説明する。図９および図１０に示すように、本実施形態に係る切削工具８０（転削工具）は、複数のインサート１をホルダ８１に取り付けたものである。

具体的に説明すると、ホルダ８１の外周先端部には、周方向に互いに間隔をあけて複数個のインサートポケット８２が形成されている。インサートポケット８２は、先端部側から見た時に略Ｖ字状にホルダ８１を切り欠いた部分であり、それによって形成される複数の取り付け面８３にそれぞれインサート１を取り付ける。

取り付けは、例えば、インサート１の貫通孔６に取付ねじ８４を挿入し、その取付ねじ８４をホルダ８１の取り付け面８３に形成した雌ねじに螺合するか、あるいはホルダ８１に形成した貫通孔に取付ねじ８４を通し、反対側からナットで締め付けることによって行う。

インサート１は、矢印Ａで示す回転方向の前側に上面２を向けて、ホルダ８１の外周から主切刃５１を突出させてホルダ８１に取り付けられる。本実施形態では、ホルダ８１の回転軸Ｓ２を、図１０に示す被削材１００の表面に対して略直角に配置する。そのとき、主切刃５１は、被削材１００に対して約４５°程度の角度で傾斜する。切削工具８０は、ホルダ８１を回転軸Ｓ２を中心に矢印Ａ方向に回転させることにより、主切刃５１、副切刃５３およびさらい刃５２による切削が行われる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第２の実施形態について、図１１を参照して詳細に説明する。なお、図１１においては、前述した図９および図１０と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図１１に示すように、本実施形態に係る切削工具８５は、第１の実施形態に係るホルダ８１とほぼ同様の構成を有するホルダ８６と、そのホルダ８６に取り付けたインサート１とからなる。

本実施形態のホルダ８６は、インサート１の主切刃５１が被削材１００に対して約３０°といった比較的緩い傾斜で接触する。また、切刃５の強度を大きく確保する観点から、ホルダ８６の回転軸に対する主切刃５１および副切刃５３のアキシャルレーキ角が負となっている。本実施形態においては、さらい刃５２と主切刃５１との間に外周切刃角が大きい副切刃５３を介在させることから、上述のアキシャルレーキ角が負になりやすい領域において、切削抵抗を低減することができる。しかも、従来の副切刃を有さない主切刃のみのインサートと比較すると、副切刃５３を介在させることによって切刃領域が言わば２段構成となるため、主切刃５１自体の外周切刃角も比較的大きく設定することができるため、主切刃５１の切削抵抗を効果的に低減することが可能となる。その結果、切削に寄与する切刃５（主切刃５１および副切刃５３）全体として切削抵抗を効果的に低減することができる。

また、本実施形態の切削工具８５においても、前述のインサート１を使用しているので、コーナ部の破損防止、インサート１の長寿命化といった作用効果を奏することができる。その他の構成は、第１の実施形態の切削工具８０と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第３の実施形態について、図１２および図１３を参照して詳細に説明する。なお、図１２および図１３においては、前述した図９〜図１１と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。図１２および図１３に示すように、本実施形態に係る切削工具９０は、複数のインサート１１をホルダ９１に取り付けたものである。

具体的に説明すると、ホルダ９１の外周先端部には、第１の実施形態に係るホルダ８１と同様に、周方向に互いに間隔をあけて複数個のインサートポケット９２が形成されている。そして、各インサートポケット９２の取り付け面９３に、インサート１１が取り付けられている。

インサート１１は、矢印Ａで示す回転方向の前側に上面１２を向けて、ホルダ９１の外周から主切刃１５１を突出させてホルダ９１に取り付けられている。インサート１１は、ホルダ９１の回転軸Ｓ２に対して、主切刃１５１および副切刃１５３が正のアキシャルレーキ角を有するような状態で、ホルダ９１に取り付けられることが好ましい。これにより主切刃１５１および副切刃１５３の全域に渡って切削抵抗を効果的に低減することができる。

切削工具９０は、ホルダ９１を回転軸Ｓ２を中心に矢印Ａ方向に回転させることにより、主切刃１５１、副切刃１５３およびさらい刃１５２による切削が行われる。その他の構成は、第１の実施形態の切削工具８０および第２の実施形態の切削工具８５と同様であるので、説明を省略する。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明に係る切削加工物の製造方法の一実施形態について、切削工具８０を用いる場合を例に挙げ、図１４を参照して詳細に説明する。

図１４に示すように、本実施形態に係る切削加工物の製造方法は、切削工具８０を回転させる工程と、回転している切削工具８０の切刃５と被削材１００とを接触させる工程と、切削工具８０を被削材１００から離隔させる工程と、を備える。

具体的に説明すると、まず、ホルダ８１にインサート１を取り付ける。このとき、ホルダ８１の同一円周上に沿って、インサート１を、ホルダ８１のインサートポケット８２に取り付ける。

ついで、図１４（ａ）に示すように、被削材１００を図示しないフライス盤のベッド等に固定し、ホルダ８１を矢印Ｂ方向に移動させて適切な切り込み量を設定する。

ついで、図１４（ｂ）に示すように、ホルダ８１を回転軸Ｓ２を中心に矢印Ａ方向に回転させながら、矢印Ｃ方向に移動させる。それにより、主切刃５１と副切刃５３とが、送り方向前方に位置する被削材１００と接触し、切り込み量に応じた被削材１００を切削する。

そのとき、複数個のインサート１が順に切削領域に入ってきて切削していくので、被削材１００の表面１０１には円弧状の筋（切削痕）が残る。この円弧状の筋が、さらい刃５２によって切削され、表面１０１は平滑になる。なお、図１０から分かるように、主切刃５１のうち、実際には副切刃５３に近い部分（下側の部分）が所定の切り込み量Ｋで被削材１００に切り込まれる。

そして、図１４（ｃ）に示すように、切削工具８０が被削材１００を通過した後、切削工具８０を矢印Ｄ方向に引き上げ、被削材１００から切削工具８０を離隔させる。

切削加工を継続する場合は、切削工具８０を回転させた状態を保持して、被削材１００の同一個所あるいは異なる個所に切刃５を接触させ、前述の切削工程を繰り返せばよい。その結果、切削加工物１０２が得られる。

上述のように、本実施形態の切削加工物の製造方法では、切削工具８０を回転させ、それぞれのインサート１が被削材１００に接触することによって切削し、ついで被削材１００から離れるという作用が順に繰り返される。そのため、インサート１には衝撃的な力が加わることになる。切削工具８０は、前述のインサート１を採用しているので、インサート１の主切刃５１が被削材１００に切り込まれるとき、主切刃５１と副切刃５３との境界近辺のコーナ部から適度に離れた頂部Ｐが被削材１００に最初に接触する。そのため、コーナ部に強い力が加わらず、比較的弱いコーナ部の破損が抑制される利点がある。また、頂部Ｐは滑らかに突出しているので、この部分が破損するおそれは低い。さらに切屑がインサート１の表面と強く摺接しても、切屑は滑らかに方向転換されるので、過大な力が加わらない。それによってもインサート１の長寿命化がもたらされる。

なお、使用している切刃５が摩耗したときは、インサート１をその中心軸Ｓ１に対して回転させるか、あるいは上下面を裏返しにして、未使用の切刃５を用いる。また、切削工具８０に代えて、第２の実施形態にかかる切削工具８５および第３の実施形態にかかる切削工具９０を用いても、同様の効果を奏することができる。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

例えば、第１の実施形態のインサート１では、切刃５の頂部Ｐは主切刃５１に位置しているが（図３参照）、本発明はこれに限定されるものではなく、各切刃の長さや形状などの関係を考慮して、頂部Ｐを、さらい刃５３、副切刃５２あるいはコーナ切刃５４〜５６に位置させることもできる。

また、被削材１００と接触する際の衝撃力および切屑との摺接に起因する切刃５の磨滅・欠損を抑制する観点からは、頂部Ｐは、さらい刃５３やコーナ切刃５４〜５６に位置させるよりも、副切刃５２あるいは主切刃５１に位置させるのが好ましい。なお、長い主切刃５１の途中に頂部Ｐを位置させることによって、切刃５（さらい刃５２、副切刃５３および主切刃５１）全体の形状を、頂部Ｐを中央部とする緩やかな曲線形状にすることができ、切刃強度の観点からより好ましい。

また、切刃５の頂部Ｐを、副切刃５２および主切刃５１を含む領域のうち、副切刃５２と主切刃５１との境界部を除く部位、または副切刃５２と主切刃５１との間の範囲を除く領域に位置させることもできる。この場合には、頂部Ｐが被削材１００に最初に接触し、その後、頂部Ｐよりも低い部分が順に被削材１００に接触していく。それ故、切刃強度が比較的小さい境界部が被削材１００に対して急激に接触することがないため、インサート１の寿命を延ばすことが可能となる。

また、上述の切削加工物の製造方法の実施形態では、切削工具を回転させながら送っているが、これに代えて、切削工具を回転させて被削材を送り走行させてもよい。あるいは、旋盤のように、回転させない切削工具を回転させている被削材に接触させて切削するようにしてもよい。なお、加工機械としては、例えば正面フライス、エンドミル、ミーリング、ドリル等が挙げられる。本発明の実施形態に係るインサートは、これら種々の加工機械のホルダやチャックに取り付けて使用することができる。

Claims (21)

1. 上面と、
   下面と、
   側面と、
   前記上面と前記側面との交線部に位置し、主切刃、さらい刃および前記主切刃と前記さらい刃との間に位置する副切刃を有する切刃と、を備え、
   側面視において、前記切刃は、前記さらい刃から前記主切刃に向かうにつれて、切削インサートの中心軸に垂直な基準面に対して上方に傾斜している上昇部、前記上昇部に接続された頂部、および前記頂部に接続されるとともに前記基準面に対して下方に傾斜している下降部を順に有し、
   前記副切刃の外周切刃角が、前記主切刃の外周切刃角よりも大きい、切削インサート。
2. 前記切刃の前記頂部が、前記副切刃および前記主切刃を含む領域のうち前記副切刃と前記主切刃との境界部を除く部位に位置している請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記切刃の前記頂部が、前記主切刃に位置している請求項１に記載の切削インサート。
4. 前記切刃は、前記副切刃と前記主切刃との間に位置し、前記副切刃と前記主切刃とに接続されたコーナ切刃をさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の切削インサート。
5. 前記上面は、前記切刃の内側に位置するすくい面を有し、
   前記側面は、前記切刃に沿った方向に順に位置する、第１側面、第２側面および第３側面を有し、
   前記さらい刃は、前記第３側面と前記上面との交線部に位置し、
   前記副切刃は、前記第２側面と前記上面との交線部に位置し、上面視で前記さらい刃に対して傾斜角θ１で傾斜しており、
   前記主切刃は、前記第１側面と前記上面との交線部に位置し、上面視で前記さらい刃に対して傾斜角θ２で傾斜しており、
   前記すくい面は、
   前記切刃の側から内側に向かうにつれて前記基準面に対して下方にすくい角αで傾斜しており、前記主切刃の内側に位置する第１主すくい面および前記副切刃の内側に位置する第１副すくい面を有する、第１すくい面を有し、
   上面視において、前記副切刃に対して前記第１副すくい面のうち内側の辺が傾斜角θ３で傾斜し、前記主切刃に対して前記第１主すくい面のうち内側の辺が傾斜角θ４で傾斜しており、
   前記傾斜角θ１〜θ４がθ１＞θ２およびθ３＜θ４の関係を満たす、請求項１に記載の切削インサート。
6. 前記副切刃から前記第１副すくい面のうち内側の辺までの距離は、前記副切刃の全長領域において一定である、請求項５に記載の切削インサート。
7. 前記切刃から前記すくい面の内側の辺までの距離は、前記副切刃から前記主切刃までの領域において一定である、請求項５または６に記載の切削インサート。
8. 前記すくい角αは、前記副切刃の側から前記主切刃の側に向かうにつれて大きくなる、請求項５〜７のいずれかに記載の切削インサート。
9. 前記すくい面は、前記第１すくい面の内側に位置し、前記第１すくい面の側から内側に向かうにつれて前記基準面に対して下方にすくい角βで傾斜している第２すくい面をさらに有し、
   前記すくい角βは前記すくい角αよりも小さい、請求項５〜８のいずれかに記載の切削インサート。
10. 前記第２すくい面の幅は、前記副切刃の側から前記主切刃の側に向かうにつれて狭くなっている、請求項９に記載の切削インサート。
11. 前記第１すくい面および前記第２すくい面の少なくとも一方は平面である、請求項９または１０に記載の切削インサート。
12. 前記すくい面は、前記第１すくい面と前記第２すくい面との間に位置し、前記第１すくい面と前記第２すくい面とに接続された、曲面の中間すくい面をさらに有する、請求項９〜１１のいずれかに記載の切削インサート。
13. 前記第１すくい面および前記第２すくい面の少なくとも一方は曲面である、請求項９〜１２のいずれかに記載の切削インサート。
14. 前記すくい角βは、前記副切刃の側から前記主切刃の側に向かうにつれて大きくなっている、請求項９〜１３のいずれかに記載の切削インサート。
15. 前記切刃に対して垂直な断面視において、前記すくい角αと前記すくい角βとの差は３°よりも大きい、請求項９〜１４のいずれかに記載の切削インサート。
16. 前記上面は、前記第２すくい面の内側に位置し、前記切刃に対して垂直な断面視で前記第２すくい面よりも下方に位置する平坦面をさらに有する、請求項９〜１５のいずれかに記載の切削インサート。
17. 前記上面は、前記平坦面と前記第２すくい面との間に位置し、前記平坦面と前記第２すくい面とに接続され、前記切刃の側から内側に向かうにつれて前記基準面に対して下方に切屑逃げ角γで傾斜している壁面をさらに有し、
    前記切屑逃げ角γは前記すくい角βよりも大きい、請求項１６に記載の切削インサート。
18. 前記すくい面は、前記切刃と前記第１すくい面との間に位置し、前記第１すくい面の内側に向かうにつれて前記基準面に対してランド角δで傾斜しているランド部をさらに有し、
    前記ランド角δは前記すくい角αよりも小さい、請求項５〜１７のいずれかに記載の切削インサート。
19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の切削インサートと、
    前記切削インサートが取り付けられるホルダと、を備える、切削工具。
20. 前記ホルダの回転軸に対して、前記主切刃および前記副切刃が正のアキシャルレーキ角を有するように、前記切削インサートが前記ホルダに取り付けられている、請求項１９に記載の切削工具。
21. 請求項１９または２０に記載の切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具の前記切刃と被削材とを接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離隔させる工程と、
    を備える、切削加工物の製造方法。

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