JPWO2012111710A1 - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 切屑排出性が良好な横断面が略円形の棒状のインサートを備えた切削工具を提供する。【解決手段】 横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部２と、シャンク部２に続く端部に形成されて切刃稜線４の一方端側が前記棒状の外周側に向かって突出した切刃部３とを有するインサート１を、ホルダ２０の先端に形成された長尺の挿入孔２１内に切刃部３が形成された端部の反対端側から挿入して、ホルダ２０に固定された状態で、切刃部３が負のラジアルレーキ角αを有する切削工具Ｔである。【選択図】 図２

Description

本発明は、インサートをホルダに装着して用いる切削工具に関する。

従来、内径のボーリング加工や溝入れ加工に用いられる切削工具として、切刃部を有する略棒状のインサート（以下、単にインサートという）をホルダの孔内に挿入し、ボルトで締め込み固定したものが知られている。

例えば、特許文献１には、先端に切刃部を有する略棒状のインサートの後端をホルダの孔内に挿入してなり、切刃部の位置を調整してインサートの装着時の欠損を防止することが開示されている。

特開２０００−２７１８０５号公報

しかしながら、特許文献１のような棒状のインサートにおいては、加工径が小さくなるにつれて切屑排出性が悪化する傾向にあり、加工中に切屑が噛み込んで切刃部が欠損してしまう等の不具合があった。

本発明の目的は、切屑排出性が良好な切削工具を提供することにある。

本発明の切削工具は、横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部と、該シャンク部に続く端部に形成されて切刃稜線の一方端側が前記棒状の外周側に向かって突出した切刃部とを有するインサートと、該インサートが固定されるホルダとを備え、前記インサートは、前記ホルダに固定された状態で前記切刃稜線が負のラジアルレーキ角を有する。

本発明の切削工具によれば、切刃稜線が負のラジアルレーキ角を有することにより、切屑がよりチップ後方向きに生成するので、切屑排出性が良くなる。

本発明の切削工具に用いるインサートの一実施態様についての斜視図である。 図１のインサートの（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）先端視図、（ｃ’）他の実施態様についての先端視図である。 図１に示すインサートをホルダに装着した切削工具の（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 本発明の切削工具を用いて被削材を切削した際の切屑の流れを説明するための図である。 本発明の切削工具に用いるインサートの他の実施態様についての斜視図である。 図５のインサートの（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）先端視についての先端視図である。 従来のインサートの一実施態様についての先端視図である。

以下、図１〜３を用いて、本発明の切削工具の一実施態様であるインサート１をホルダ２０に装着して使用する内径加工用の切削工具Ｔについて説明する。図１はインサート１の斜視図、図２はインサート１の（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）切刃稜線が存在する側の端部である先端側から見た先端視図、（ｃ’）他の実施態様についての先端視図、図３は図１のインサート１をホルダに装着した切削工具の（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。

図１において、インサート１は、横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部２と、シャンク部２に続く端部に形成されて切刃部３が形成されて、切刃部３のうちの切刃稜線４の外周側のコーナー４ａは、棒状体の外周側に向かって突出している。

一方、ホルダ２０については、図３に示されるように、長尺状のホルダ２０の先端からインサート１を差し込む長尺の挿入孔２１が設けられ、挿入孔２１内には、インサート１の傾斜面８に当接される位置決め部材２２が設けられている。

そして、図１、２によれば、ホルダ２０の挿入孔２１内に、インサート１を切刃部３が形成された端部の反対端側から挿入して、ホルダ２０に固定された状態で、図２（ｃ）に示すように、切刃稜線４が負のラジアルレーキ角αを有する。図４に被削材を切削した際の切屑の流れを説明するための図に示す。図４から明らかなように、図１、２の構成によって、切刃稜線４が負のラジアルレーキ角αを有する（ａ）の構成のほうが、切刃稜線４のラジアルレーキ角αがゼロである（ｂ）の構成よりも切屑の生成方向を示す矢印の向きがよりチップ後方向きとなる。そのために、（ａ）のほうが切屑排出性は良くなる。

ここで、ラジアルレーキ角αとは、切刃稜線４のコーナー４ａが被削材に接触する切削点と加工断面（加工軌跡）の円形の中心Ｏとを通る直線である基準面Ｓと、インサート１の先端視における切刃稜線４（図２（ｃ）の切刃稜線４に平行な直線Ｌ）とのなす角を指す。負のラジアルレーキ角αの望ましい範囲は、切屑処理性と切削抵抗とを加味して５°〜２０°である。すなわち、負のラジアルレーキ角αが５°以上であれば切屑処理性がより良好であり、負のラジアルレーキ角αが２０°以下であればコーナー４ａにおけるすくい角が負側になり過ぎずコーナー４ａにおける切削抵抗がさほど高くならない。

また、インサート１を用いて切削加工する際には、加工軌跡が図１（ｃ）の点線で示した円となるが、切刃稜線４の外周側に突出したコーナー４ａがこの加工軌跡の真横（加工軌跡の円の中心と同じ高さの位置）にくるように設定される。それゆえ、インサート１の先端視図においては、切刃稜線４がインサート１の横断面の円形の半分よりも上側に存在する、換言すると、インサートの中心よりも上側に存在する構成となる。これによって、インサート１の切刃部３の剛性が向上して切削中の撓みを小さくできるとともに、インサート１のびびりを抑制できる。

また、インサート１の先端視において、切刃稜線４の外周側に突出したコーナー４ａ側の上部、換言すると、切刃稜線４の上部の位置に第１テーパ（第１カット面）６が形成されていることが望ましい。このとき、第１テーパ６を棒状のインサート１の後方まで長く形成することによって、インサート１の突出し長さを自在に変更することが可能となる。

なお、インサート１の先端視において、切刃稜線４のコーナー４ａ側の下部には、第２テーパ（横逃げ面）７のみ形成されて、第２テーパ以外のテーパが存在しない。すなわち、従来は、図７に示すように、第２テーパ７に加えて下部のカット面３０を形成する必要があったが、図１、２の構成によれば、切刃稜線４の下側が被削材に干渉することを抑制できて切刃部３におけるカット面３０が不要となる。そのため、下部のカット面３０の加工工程が減り、コスト削減となる。なお、図１、２の構成によれば、第２テーパ７は後方のシャンク部２にまで延長されている。

さらに、図３によれば、切刃部３が形成された端部と反対の端部に傾斜面８が形成されている。そして、インサート１は、ホルダ２０の挿入孔２１内に傾斜面８側から挿入されて、ホルダ２０に設けられた位置決め部材２２にて傾斜面８が線当たりとなるように当接して固定される。この構成によれば、インサート１の切刃の長手方向および回転方向の位置が容易で精度が高くなる。

ここで、図３においては、ホルダ２０の側面には、棒状の位置決め部材２２を挿入するための位置決め部材取付孔２３が多数個設けられている。そして、これら位置決め部材取付孔２３のうちの１つの位置決め部材取付孔２３内に棒状の位置決め部材２２が挿通されている。なお、位置決め部材取付孔２３が多数個設けられている理由はインサート１の突き出し量を適宜調整することができる構成とするためである。位置決め部材２２は、例えば、ピンやねじ材といったインサート１の傾斜面８と当接するものであればよい。例えば、棒状をなしており、円柱、三角柱等の多角柱等のいずれの形状であってもよく特に制限されない。ピンであれば容易に抜き差しできるので、インサート１の突き出し量を容易に変更することが可能である。本実施態様においては、位置決め部材２２としてピンが用いられている。また、位置決め部材２２は、挿入孔２１の長手方向に対して、位置決め部材２２の軸線が垂直となるように設けられている。

また、位置決め部材２２の固定方法は、円柱状のピンの両端をネジで挟み込んで固定する方法、円柱状のピンの片側端部にネジ切りをつけてこのネジ切り部分をホルダ２０に設けたネジ切り部分に螺合する方法、円柱状のピンの片端を拡径したテーパ状としてこのテーパ部を位置決め部材取付孔２３の所定位置に当接して固定する方法、円柱状のピンを接着剤で固定する方法、円柱状のピンの側面からネジ部材を締めこんで固定する方法が挙げられる。なお、図３では、円柱状のピン（位置決め部材２２）をホルダ２０の側面に存在する位置決め部材取付孔２３から挿入するとともに、ホルダ２０の上面にネジ孔２６を形成してこれにネジ部材２７を締めこんで位置決め部材２２に当接させて固定する方法を採用している。

位置決め部材２２の挿入孔内の位置は、インサート１の傾斜面８の挿入角度に応じて適宜調整されればよい。インサート１の傾斜面８と位置決め部材２２とが線当たりになるように当接される。例えば、位置決め部材２２が円柱状のピンである場合には、インサート１をホルダ２０に装着する際に、傾斜面８の長手方向に垂直な方向と、位置決め部材２２の外周面のホルダ２０の長手方向に垂直な方向とが平行になるように構成される。これによって、安定して強固な拘束が可能である。

ここで、図３によれば、インサート１の脱落やがたつきを抑制するために、位置決め部材２２以外に、位置決め部材２２よりもホルダ２０の先端（第１端）側で、ホルダ２０の外周面から挿入孔２１に貫通するネジ孔２４を形成して、ネジ孔２４にネジ部材２５を螺合して、ネジ部材２５の先端でインサート１のシャンク部２の外周面を押圧固定している。このとき、ネジ部材２５に当接されるシャンク部２の外周面は曲面であってもよい。すなわち、シャンク部２がネジ部材２５に曲面で当接されることにより、製造バラツキの影響でインサート１が回転して取付くことがなく取り付け位置精度が高い。または、ネジ部材２５に当接されるシャンク部２の外周面が平面である場合には、ホルダに螺合されるネジ部材２５のクリアランスが１０〜３０′であれば、ネジ部材２５の先端平面がシャンク部の外周平面に面当たりするように当接されて固定される。この面当たりする固定状態のほうが、ネジ部材２５の拘束力が高い。

また、図１、２では、傾斜面８を用いてインサート１の位置決めをする構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２（ｃ’）の本発明の切削工具の他の実施態様における先端視図にしめすように、インサート１の先端視において、第１テーパ６に続く切刃稜線４の外周側に突出したコーナー４ａ側とは反対側、換言すると、第１テーパ６に続く切刃稜線４と反対側に上部平面（第２カット面）１０が形成されて、上部平面１０にネジ部材２５を当接して位置決め、固定するものであってもよい。このとき、インサート１の上部平面１０の反対側に下部平面１１を形成してもよいが、下部平面１１は形成しなくてもよい。

さらに、図１、２では、第２テーパ７が後方のシャンク部２まで延在する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５、６の構成も適用可能である。すなわち、図５，６に示すインサート３１は、切刃部３３の第２テーパ３７が後方のシャンク部３２まで延在しておらず、シャンク部３２は、インサート３１の先端側から見て、切刃部３３に対して（図６では第２テーパ３７に対して）、切刃稜線３４の一方端３４ａ側に張り出している。図６の構成では、シャンク部３２は、ホルダ２０の挿入孔２１に対して、点４０ｂから点４０ｃにわたる曲線と、点４０ａを含む点４０ｄから点４０ｅにわたる曲線とを有している。これら２つの曲線の中から、挿入孔２１の中心Ｐを囲む少なくとも３点以上の固定部を有して固定されている。これによって、インサート３１のシャンク部３２がホルダ２０の挿入孔２１内に挿入された際に、挿入孔２１の中でガタついたり撓んだりすることがなく、インサート３１がねじれて切刃稜線３４の位置が変わってしまうことを抑制できる。

１、３１ インサート
２、３２ シャンク部
３、３３ 切刃部
４、３４ 切刃稜線
４ａ、３４ａ コーナー
６ 第１テーパ（第１カット面）
７、３７ 第２テーパ（横逃げ面）
８ 傾斜面
１０ 上部平面（第２カット面）
１１ 第２テーパ（第３カット面）
２０ ホルダ
２１ 挿入孔
２２ 位置決め部材
２３ 位置決め部材取付孔
２４、２６ ネジ孔
２５、２７ ネジ部材
３０ 下部のカット面
４０（４０ａ〜ｅ） 点
Ｔ 切削工具
α ラジアルレーキ角
Ｓ 基準面（切刃稜線のコーナーが被削材に接触する切削点と加工断面（加工軌跡）の円形の中心とを通る直線）
Ｌ 切刃稜線に平行な直線

Claims (9)

1. 横断面が略円形の棒状をなして、シャンク部と、該シャンク部に続く端部に形成されて切刃稜線の一方端側が前記棒状の外周側に向かって突出した切刃部とを有するインサートと、該インサートが固定されるホルダとを備え、前記インサートは、前記ホルダに固定された状態で前記切刃稜線が負のラジアルレーキ角を有する切削工具。
2. 前記インサートの端部側から見て、前記切刃稜線に続いて延びる先端稜線が前記インサートの中心よりも上側に存在する請求項１に記載の切削工具。
3. 前記シャンク部において、前記インサートの端部側から見て、前記切刃稜線の上部の位置に第１テーパがある請求項１または２記載の切削工具。
4. 前記シャンク部において、前記インサートの端部側から見て、前記第１テーパに続く前記切刃稜線と反対側に上部平面が形成されている請求項３記載の切削工具。
5. 前記インサートの端部側から見て、前記切刃稜線の下部には第２テーパが存在し、該第２テーパ以外のテーパが存在しない請求項１乃至４のいずれかに記載の切削工具。
6. 前記ホルダには挿入孔があり、前記挿入孔内に前記インサートの前記シャンク部が挿入されており、
   前記インサートの前記切刃部が形成された端部と反対側の端部に傾斜面があり、
   前記傾斜面に線接触する位置決め部材を有している
   請求項１乃至５のいずれかに記載の切削工具。
7. 前記ラジアルレーキ角が５°〜２０°である請求項１乃至６のいずれかに記載の切削工具。
8. 前記インサートのシャンク部は、前記ホルダの挿入孔の中心を囲む３点以上の固定部で前記挿入孔内に固定されている請求項１乃至７のいずれかに記載の切削工具。
9. 前記インサートのシャンク部は、前記インサートの端部側から見て、前記切刃部に対して、前記切刃稜線の一方端に張り出した形状である請求項８に記載の切削工具。

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