JPWO2013005601A1 - 切削インサートおよび切削工具 - Google Patents

Abstract

１切れ刃あたりの製造コストが安く、非常に強固な工具剛性を備えた、高能率な切削加工が可能な切削インサートおよび切削工具を提供する。そのために、切削インサート（１）の上面（２）に、第１のすくい面（４ａ）、第２の着座面（８ａ）を備え、切削インサートの下面（３）に、第２のすくい面（４ｂ）、第１の着座面（８ｂ）を備え、切れ刃は、第１のすくい面（４ａ）と、逃げ面（７）との交差稜線部に形成された第１の切れ刃部分（５ａ）と、第２のすくい面（４ｂ）と、逃げ面（７）との交差稜線部に形成された第２の切れ刃部分（６ａ）とを備え、第１の切れ刃部分（５ａ）と、第１の着座面（８ｂ）と逃げ面（７）との交差稜線部とを対向する位置に設け、第２の切れ刃部分（６ａ）と、第２の着座面（８ａ）と逃げ面（７）との交差稜線部とを対向する位置に設ける。

Description

本発明は、刃先交換式の切削工具本体へ着脱自在に装着される切削インサートおよびその切削インサートを着脱自在に装着できる切削工具に関する。

従来の切削インサートおよび切削工具として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。すなわち、上面にすくい面が形成され、側面に逃げ面が形成され、すくい面と逃げ面との交差稜線に切れ刃が形成された切削インサートにおいて、切削インサートの外形は略扇形板状とされ、切れ刃には１つの略１／４円弧状の切れ刃部分を有する切削インサートである。また、すくい面が上面のみに１つ形成され、下面に着座面が形成され、取り付け穴が１つ形成された切削インサートである。この形態では、略１／４円弧状の切れ刃部分は、切削インサートに１つしか形成されない。すなわち、１度使用して切れ刃部分が使用できなくなると、その切削インサートはもう使用することができなくなる。

このような切削インサートでは、片面でしか使用されないため、下面に形成される着座面の形状には特に限定がない。したがって、上面の略１／４円弧状の切れ刃部分と対向する、下面の辺稜部分に隣接するように、着座面を形成することができる。すなわち、板状における上下面において、略１／４円弧状の切れ刃部分と、着座面と板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部と、は対向する位置に設けられている。これにより、例えば着座面が下面の全面にわたる平面として形成されたことが推測される。また、特許文献１には、この切削インサートが着脱自在に装着される切削工具として、刃先交換式ボールエンドミルが開示されている。

従来の切削インサートおよび切削工具の他の例として、例えば特許文献２に示すものが知られている。すなわち板状であり、上面にすくい面が形成され、側面に逃げ面が形成され、すくい面と逃げ面との交差稜線に切れ刃が形成された切削インサートにおいて、２つの略円弧状の切れ刃部分を有し、すくい面は上面のみに形成され、取り付け穴が１つ形成された切削インサートである。なお２つの略円弧状の切れ刃部分は、異なる長さに形成されている。この特許文献２の切削インサートも、片面にしか切れ刃部分が形成されていないため、片方の面しか使用されない。そのため、切れ刃部分が形成されていない下面については、全面にわたって平面の着座面が形成されている。つまり、板状における上下面において、２つの略円弧状の切れ刃部分と、着座面と板状の側面に設けられた逃げ面との２つの交差稜線部と、はそれぞれ対向する位置に設けられている。また、実施形態の切削インサートの外形は、少なくとも１つの略円弧状の切れ刃部分の長さを１／４円弧よりも短くすることで、２つの鋭角な頂点を有することができる。また特許文献２には、この切削インサートが着脱自在に装着される切削工具として、刃先交換式ボールエンドミルが開示されている。

特開２０００−２１０８０９号公報 特開平１０−７１５２１号公報

特許文献１の切削インサートは、１つの切削インサートに１つの切れ刃しか形成されない。すなわち各切削インサートは１回しか使用できない。このため１切れ刃当りの製造コストが高くなる問題点がある。

一方、特許文献２の切削インサートは、１つの切削インサートに２つの切れ刃が形成されている。この点から、１つの切削インサートを２回使用することができ、１切れ刃当りの製造コストは抑えられる。しかし、刃先交換式ボールエンドミルとして使用する場合には、１つの形状の切削インサートが、回転中心を通る中心刃のある切れ刃を使用する場合と、回転中心から離れたところから始まる中心刃のない切れ刃を使用する場合と、の２種類の切れ刃として使用される。この回転中心刃のある切れ刃を有する切削インサートを取り付けるための工具本体のチップ座について、切削時の切削力に対抗できるようにチップ座壁面の肉厚を確保するには、もう１つの中心刃のない切れ刃を回転中心から大きく離して工具本体に取り付けなければならない。

仮に、特許文献２の切削インサートで、中心刃のない切れ刃を回転中心に近づけて配置する場合、１つの上面に略１／４円弧状の切れ刃部分を２つ形成する必要がある。その場合、切削インサートの外形は、２つの鋭角な頂点を有することが難しく、２つの頂点とも、約９０度または９０度を超える鈍角（図１５の角度α参照）に形成せざるを得なくなる。つまり、略１／４円弧状の切れ刃を回転中心に近づけて配置する場合、その切れ刃の頂点を２つ合わせると、その頂点の角度の合計は１８０°となる。ここで、２つの切れ刃の一方の切れ刃を鋭角α°とすると、他方の切れ刃は、鈍角（１８０°−α°）となる。
また、略１／４円弧状の切れ刃よりも長い、略１／３円弧状の切れ刃を回転中心に近づけて配置する場合は、その切れ刃の頂点を２つ合わせると、その頂点の角度の合計は２４０°となる。ここで、２つの切れ刃の一方の切れ刃を鋭角α°とすると、他方の切れ刃は、鈍角（２４０°−α°）となる。つまり、２つの切れ刃とも鋭角とするためには、切れ刃部分を１／４円弧よりも短くする必要がある。
このように、中心刃のない切れ刃を回転中心に近づけて配置すると、約９０度以上の頂点同士が接近することになり、その場合の工具本体におけるチップ座の回転中心近傍の壁面は肉厚が不足しやすくなる。あるいは、回転中心近傍の壁面を設けることができない。このため、切削インサートを十分に支持することができず、切削インサートが動きやすく、工具剛性が大幅に低下するという問題点がある。

さらに、特許文献２の工具本体におけるチップ座の壁面は、チップ座の底面に対向する方向からみて、切削インサートの外形を支持するために円弧状の壁面部分が主体となる。このため、切削インサートが回転方向に動きやすく、クランプ剛性が低下する問題点がある。

また、中心刃のない切れ刃を回転中心から離して工具本体に取り付けた場合、切削時に工具先端部で加工を行なうのは、回転中心刃のある切れ刃を有する切削インサートだけになり、中心刃のない切れ刃を回転中心から離した分だけ、回転中心刃のある切れ刃だけで加工する領域が増えることになる。このように、回転中心刃のある切れ刃だけで加工する領域が増えると、回転中心刃のある切れ刃に対する負担が多くなり、中心刃のない切れ刃の寿命に対して、回転中心刃のある切れ刃の寿命が短くなってしまうという問題がある。あるいは、工具寿命の低下を防ぐために、切削条件が下がり、能率が下がる問題がある。

よって本発明は、１切れ刃あたりの製造コストが安く、非常に強固な工具剛性を備えた、高能率な切削加工が可能な切削インサートおよび切削工具を提供することを目的とする。

そのため本発明の切削インサートは、板状に形成され、工具本体へ取り付けられるときに当接面となる着座面と、すくい面と前記板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部に形成された切れ刃と、が形成された切削インサートであり、板状における上下面の上面には、第１のすくい面と第２の着座面とが形成され、板状における上下面の下面には、第２のすくい面と第１の着座面とが形成され、切れ刃は、板状における上下面の上面に形成された第１のすくい面と、板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部に形成された略円弧状の第１の切れ刃部分と、板状における上下面の下面に形成された第２のすくい面と、板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部に形成された略円弧状の第２の切れ刃部分と、を備えており、板状における上下面において、略円弧状の第１の切れ刃部分と、第１の着座面と板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部と、は対向する位置に設けられ、板状における上下面において、略円弧状の第２の切れ刃部分と、第２の着座面と板状の側面に設けられた逃げ面との交差稜線部と、は対向する位置に設けられていることを特徴とする。

切削工具は、上記に記載された切削インサートを、着脱自在に装着できる回転切削工具である。

以上、説明したような本発明によれば、１切れ刃あたりの製造コストが安く、非常に強固な工具剛性を備えた、高能率な切削加工が可能な切削インサートおよび切削工具を提供することができる。

切削インサートの一実施形態の斜視図である。 図１の切削インサートの平面図である。 図２の切削インサートの正面図である。 図２の切削インサートの下面図である。 図２の切削インサートの背面図である。 図２の切削インサートの右側面図である。 図２の切削インサートの左側面図である。 切削インサートが装着された回転切削工具の一実施形態の斜視図である。 図８の回転切削工具の正面図である。 図８の回転切削工具の下面図である。 図８の回転切削工具の右側面図である。 図８の回転切削工具の左側面図である。 図８の回転切削工具の別方向からみた斜視図の拡大図である。 切削インサートを装着していない図８の回転切削工具を別方向からみた斜視図の拡大図である。 従来の切削インサートを示した図である。 第２の実施形態の切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。 第２の実施形態の切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。 第３の実施形態の切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。 第３の実施形態における切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。 第３の実施形態における切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、切削インサートの一実施形態の斜視図であり、図２は、図１の切削インサートの平面図である。また、図３から図７は、図２の切削インサートの正面図（図３）、下面図（図４）、背面図（図５）、右側面図（図６）および左側面図（図７）を示した図である。図７には、破線により取り付け穴の形状なども示し、一部は断面にして示した。また図８は、切削インサートが装着された回転切削工具の一実施形態の斜視図である。図９から図１２は、図８の回転切削工具の正面図（図９）、下面図（図１０）、右側面図（図１１）および左側面図（図１２）を示した図である。図１３は、図８の回転切削工具の別方向からみた斜視図の拡大図である。また図１４は、切削インサートを装着していない図８の回転切削工具を別方向からみた斜視図の拡大図である。

本実施形態の切削インサート１は、図１から図７に示すとおり、切削インサート１の上面２側または下面３側から見て、略三日月形の板状の外形となっている。すなわち上面２側または下面３側から見て、略１／２円弧状の辺稜を有する形状となっている。別の辺稜は切削インサート１の内側に向かって凹みを有する形状となっている。なお、円弧が１／２よりも短い略三日月形であってもよい。円弧が１／２よりも長い略三日月形であってもよい。本明細書ではこのような形状を略三日月形と呼ぶこととする。

切削インサート１の内側に向かって凹みを有する辺稜は、別の略１／２円弧状の辺稜よりも曲率半径の大きな円弧状としてもよいし、円弧や直線を組み合わせた形状としてもよい。なお本実施形態では、２つの直線を主体として、円弧を組み合わせた略Ｖ字形の形状を備えた切削インサートを例に説明する。

本実施形態の切削インサート１の外形を、さらに詳しく説明すると、略１／２円弧状の辺稜は、略１／４円弧状の辺稜を２つ接続したような形状となっている。そしてその接続部分は、切削インサート１の内側に向かってわずかに凹む辺稜によって、なめらかに接続されている（図２参照）。この接続部分には、直線部分などが形成されてもよい。本実施形態では、切削インサート１の外形は略三日月形としているが、これに限定するものではない。例えば、略半月形や略扇形に代表される、略円弧状の辺稜を有するその他の図形でもよい。なお、ここでいう略半月形とは、本実施形態の略三日月形状における切削インサート１の内側に向かって凹みをもっていた辺稜が、凹みをもたず、略直線とした場合の形状のことである。また略扇形とは、本実施形態の略三日月形状における切削インサート１の内側に向かって凹みをもった辺稜が、切削インサート１の外側に向かって膨らみをもった辺稜とした場合の形状のことである。なおこの外側への膨らみは、円弧状としてもよく、更には円弧や直線を組み合わせた形状としてもよい。例えば、辺稜が凹みをもつように形成されると、その切削インサート１が装着される刃先交換式回転切削工具の工具本体２０の剛性を高める場合に効果的である。また略扇形のように、辺稜が膨らみをもつように形成されると、切削インサート１を欠けにくくする場合に効果的である。また略半月形のように、辺稜が略直線に形成されると、２つの略１／４円弧状の辺稜を同じ長さに形成したい場合になどに効果的である。このように各形状によって、それぞれ異なった特性を得ることができる。

なお、略円弧状の辺稜の形状および長さは、１／２円弧に限定されない。略円弧状の辺稜の形状および長さは、１／８円弧以上、かつ５／８円弧以下が好ましい。特に、ボールノーズを有する切削工具用の切削インサート１とされるときには、１／４円弧を超えて、かつ１／２円弧以下が好ましい。そのような形状の寸法範囲にされると、工具剛性を高めるのに、特に適した切削インサート１となる。

切削インサート１の上面２および下面３の両面の一部に、すくい面４が形成されている。ここでは、上面２に形成されたすくい面４を第１のすくい面４ａ、下面３に形成されたすくい面４を第２のすくい面４ｂと呼ぶ。すくい面４とは、第１のすくい面４ａおよび第２のすくい面４ｂとの総称とする。すくい面４は、チップブレーカの一部として形成された。チップブレーカの形状には、様々な既知の技術が適用できる。

上面２に形成されているすくい面４ａと対応する側面１３に形成された逃げ面７との交差稜線に形成される略円弧状の辺稜を含む辺稜には、切れ刃５が形成されている（図２参照）。また、下面３に形成されているすくい面４ｂと対応する側面１３に形成された逃げ面７との交差稜線に形成される略円弧状の辺稜を含む辺稜には、切れ刃６が形成されている（図４参照）。そして、切れ刃５に形成される略円弧状の切れ刃部分を、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａ、切れ刃６に形成される略円弧状の切れ刃部分を、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａとする。この実施形態では、略円弧の曲率半径は、切れ刃５および切れ刃６とも約Ｒ１５．９ｍｍとした。なお、略円弧の曲率半径は、加工したい形状および工具本体への取り付け角度などに応じて、任意に設定できる。

図１１に示したとおり、切削インサート１は、工具本体２０に対して、斜めに取り付けられる。このように斜めに取り付けた状態で工具本体２０を回転させて加工を行なう際に、先端部の回転軌跡が略球面となるように、略円弧状の切れ刃部分５ａおよび第２の略円弧状の切れ刃部分６ａは、厳密には、円弧ではなく、切削インサート１の外形は、楕円に近い形状となっている。

図８のように、刃先交換式回転切削工具（ボールエンドミル）の工具本体２０に切削インサート１が装着されるとき、第１の略円弧状の切れ刃部分（回転中心刃のある切れ刃）５ａは、工具回転中心の近傍まで、すなわち工具回転軸Ｏの近傍まで配置され、回転中心刃のある切れ刃５として作用する。また、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａは、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａよりは、工具回転中心から離れたところから、切れ刃６が始まり、回転中心刃のない切れ刃６として作用する。つまり、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａは、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａと比較して、実際に作用する切れ刃の長さがわずかに短い。すなわち、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａと、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａとは、わずかに異なった長さに形成されている。なお、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａと、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａとは、これに限定するものではなく、長さが同じであってもよいし、更には、半径が異なる円弧であってもよい。前述のとおり、切削工具に装着したときの回転軌跡が同じ曲率半径でも、切削工具へ装着される設置角度が違えば、すくい面に対向する方向からみたときの切削インサート１の略円弧状の切れ刃の曲率半径は任意に調整される。

第１の略円弧状の切れ刃部分５ａおよび第２の略円弧状の切れ刃部分６ａは、円弧状の切れ刃に対応する逃げ面同士のつなぎ部分を備えている。そして、各円弧状の切れ刃部分は、図６のように、側面側からみると、略Ｓ字形の曲線を描くように形成されている。すなわち、例えば第１の略円弧状の切れ刃部分５ａは、上面側から凹むように滑らかに傾斜するカーブで一旦下面に接近し、続いて下面から離れていき、つなぎ部分の下面と平行な切れ刃に向かって、上面側に凸のカーブを描いて滑らかに接続している。このため、切削時に切りくずがスムーズに流れ、また切削抵抗が低減される。

ただしこのつなぎ部は、設けられなくてもよい。その場合は、図２または図４のように、上面または下面からみた切れ刃およびその切れ刃に続く稜線の形状を、より円弧に近い形状とすることができ、製造工程での切れ刃形状精度の検査が容易になる。

本実施形態の切削工具は、工具径がφ３０．００ｍｍの、２枚刃の刃先交換式ボールエンドミルであり、切削インサート１が同時に２つずつ使用される。それぞれの切削インサート１は、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａが切れ刃５となるように配置された第１のチップ座２１ａと、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａが切れ刃６となるように配置された第２のチップ座２１ｂとにそれぞれ装着される。

先端部（ボールノーズ部）の回転軌跡は、約Ｒ１５．００ｍｍの球形である。前述した通り、切削インサート１の外形は、楕円に近い、曲率半径が約Ｒ１５．９ｍｍの形状であり、これが傾いて工具本体２０に取り付けられることから先端部の回転軌跡は、約Ｒ１５．００ｍｍの球形になる。なお、２枚刃の刃先交換式ボールエンドミルの場合、約Ｒ１０．００ｍｍ以上、約Ｒ２５．００ｍｍ以下のものが、一般的によく用いられる。本実施形態の切削工具も、Ｒ１０．００ｍｍ以上、Ｒ２５．００ｍｍ以下のボールエンドミルなどへ適用可能である。

切削インサート１における上面２および下面３の、すくい面４を除いた頂面（ボス面）は、この切削インサート１が回転切削工具の工具本体２０に装着されるときの、上面２の第２の着座面８ａまたは下面３の第１の着座面８ｂとなっている。第１の着座面８ｂは、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａと対向する、下面３の辺稜部分と隣接するように形成されている。また、第２の着座面８ｂは、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａと対向する、上面２の辺稜部分と隣接するように形成されている。このように第１の着座面８ａおよび第２の着座面８ｂが形成されると、略円弧状の切れ刃部分５ａ、６ａに加わる切削力を、裏面の着座面８ａ、８ｂが、より外側で支えることができる。このため、切削インサート１が動きにくくなり、回転工具の工具本体２０への着座性が高まる。

また、第１の着座面８ａおよび第２の着座面８ｂが隣接する下面３または上面２の辺稜部分は、切れ刃として作用させない。このため、１回目の使用によって切れ刃５と同じ面にある着座面８ａ、切れ刃６と同じ面にある着座面８ｂが損傷を受ける確率が低くなり、裏返して２回目に使用するときの着座性が低下しない。このように、切削インサート１の着座性が高いと、加工の際に切削インサート１が動きにくく、切削工具としての工具剛性が高まる。このように工具剛性が高まると、例えば高能率加工のため、高送り加工などを行うときに有利な効果を発揮する。

本実施形態では、これらの着座面８ａ、８ｂは平坦とされ、上面２および下面３と平行な平面となっている。しかしこれらの着座面８ａ、８ｂは、この形状に限定されるものではない。切削工具のチップ座と当接できる形状であれば、どのような形状でもよい。例えば切削工具のチップ座面に合わせた曲面であってもよい。また上面２および下面３に対して傾斜した面であってもよい。

逃げ面７のうち、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａに対応する逃げ面７は、上面２から対向する下面３に向かい、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａから離れるにしたがい、徐々に切削インサート１の内側に傾斜する傾斜部分を備えている。すなわち、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａに対応する逃げ面７は、正の逃げ角の逃げ面部分７ｂとなっている。また、逃げ面７のうち、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａに対応する逃げ面７は、上面２および下面３に垂直な面を有する。すなわち、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａに対応する逃げ面７は、切削インサート１単体でみると、逃げ角が０°の逃げ面部分７ａを備えている。つまり、いわゆるネガの逃げ面となっている。逃げ角や逃げ面については、次のような言い方もできる。上面２と下面３との仮想中央平面を第１の仮想平面とすると、逃げ面７は、第１の仮想平面に対して直交する第２の逃げ面７ａと、第１の仮想平面に対して鋭角または鈍角のいずれかで交わる第１の逃げ面７ｂと、を備えている。この実施形態で、上面２と下面３との仮想中央平面とは、上面２および下面３と平行に、切削インサート１を実質的に２等分する平面のこととする。

本実施形態では、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａに対応する逃げ面７が、正の逃げ角の逃げ面部分７ｂを有し、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａに対応する逃げ面７が、逃げ角が０°の逃げ面部分７ａを有するように形成したが、これに限定するものではない。すなわち、逆に、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａに対応する逃げ面７を、逃げ角が０°に形成し、第１の略円弧状の切れ刃部分５ａに対応する逃げ面７が、正の逃げ角を有するように形成してもよい。また、両方の逃げ面７の逃げ角が、ともに０°としてもよいし、ともに正の逃げ角を有するように形成してもよい。なお、中心刃を有する切れ刃の逃げ面７の逃げ角を０°とし、中心刃のない切れ刃の逃げ面７を正の逃げ角に形成すると、切削インサート１の強度を高めるときに有利である。これは、回転中心付近の切れ刃に、切削時の最も高い負荷がかかるためである。

略Ｖ字形の稜線９ａおよび９ｂ（図２および図４参照）は、切れ刃ではない。したがって、略Ｖ字形の稜線９ａ、９ｂに対応する側面１３は、逃げ面７ではない。ここでは略Ｖ字形の稜線９ａ、９ｂに対応する側面１３を側面の当接面１０と呼ぶ。側面の当接面１０は、切削インサート１が回転切削工具の工具本体２０に装着されるときに、工具本体２０のチップ座の座面から立ち上がる壁面に当接されて、着座面の一部として作用する。側面の着座面が略Ｖ字形に形成されたことで、切削インサート１が回転切削工具の工具本体２０に装着されたときに、切削インサート１の動きが拘束される。このため、切削インサート１が位置決めされて強固に固定される。これによって、回転切削工具の工具本体２０の工具剛性の高さと相まって、回転切削工具としての工具剛性が高まる。

本実施形態では、側面の当接面１０は、上面２および下面３と垂直に形成されている。つまり、いわゆるネガの側面となっている。なお、一般にネガの側面とは逃げ角が０°の側面のことであり、本来は逃げ面以外にはあまり使わない用語であるが、ここでは理解を助けるためにネガの側面と呼ぶこととする。

図９に示すように、逃げ面７の一部も、切削インサート１が回転切削工具の工具本体２０に装着されたときに、当接面として作用する。これによって切削インサート１が動かないように、さらに強固に固定される。そしてさらに工具としての工具剛性を高めている。本実施形態では、逃げ面７のうち、正の逃げ角の逃げ面部分７ｂと、逃げ角が０°の逃げ面部分７ａとの間を、なめらかにつなぐように接続面が設けられている。なお、このような接続面が設けられず、正の逃げ角の逃げ面部分７ｂと、逃げ角が０°の逃げ面部分７ａとが交差稜線を形成し、直接接続するように形成されてもよい。

図９に示すように、作用していない側の円弧状の切れ刃の逃げ面の一部は、チップ座と当接する当接面として利用される。すなわち、作用していない側の円弧状の切れ刃の付近は、切削インサートの両側から挟み込むように、チップ座の壁面がある。このようにされると、切削インサートに回転方向の切削力が加わっても、どちらにも回転できないように拘束できる。すなわち、切削インサートが動かず、強固に固定される。これによって、回転切削工具の工具本体２０の工具剛性の高さと相まって、回転切削工具としての工具剛性が高まる。

本実施形態で、逃げ角が０°の逃げ面部分７ａを形成し、なおかつ側面の当接面１０をネガの側面としたのは、この切削インサート１の製造コストを低減するためである。すなわち、製造工程のうち、粉末加圧成形の工程にて、金型であるダイスから成形体を抜き出すことを容易にするためである。このようにネガの側面を増やし、正の逃げ角を必要とする逃げ面の傾斜方向を１方向に揃えることで、通常の粉末加圧成形の工程にて、比較的簡単な構造および形状の金型にて製造することができる。

また前述のとおり、逃げ面７の一部が側面の着座面としても作用するため、逃げ面７がネガの面や、正の逃げ角の逃げ面のように異なる形状であることは、切削インサート１をそれぞれのチップ座２１ａ、２１ｂに装着するときに、取り付け間違いを防止する効果がある。

切削インサート１の切れ刃５および切れ刃６の周辺の工具材料は、超硬合金、サーメット、セラミック、立方晶窒化硼素等の硬質材料またはこれら硬質材料の表面にＰＶＤまたはＣＶＤコーティング膜を被膜したもの、またはダイヤモンドの中から選択することが好ましい。

切削インサート１の上面２と下面３とを貫通するように、取り付け穴１１ａおよび１１ｂが形成されている。取り付け穴が２つ形成されたことにより、締め付けねじ３０を２つ用いて回転切削工具の工具本体２０へ着脱自在に装着できる。つまり、締め付けねじ３０が１つのときと比較して、２倍の締結力で、強固に締結できる。例えばボールエンドミル用の切削インサート１として使われるときには、切削力の作用方向が常に変動し、締め付けねじ３０を緩ませるような方向の力も働く。本実施形態の切削インサート１は、締結力が強いため締め付けねじ３０が緩むことを防止することができる。したがって、切削インサート１が切削中に動くことがない。これによって、切削インサート１の異常損傷が防止され、安定した高能率の切削加工が可能となる。

なお前述のとおり、この切削インサート１は上面２のみでなく、下面３にも切れ刃５が形成されているため、両面から締め付けねじ３０にて締め付けることができる必要がある。このため、締め付けねじ３０と当接させる、当接部分の皿穴形状は、上面２と下面３との両面に形成されている。

切削インサート１の製造を容易にして製造コストを抑えるために、取り付け穴１１ａ、１１ｂは、側面の一部と平行な中心軸を備えた穴として設けることが望ましい。しかし、取り付け穴１１ａ、１１ｂの形成の仕方は、これに限定するものではなく、数に関しても２つに限定するものではない。

第１の略円弧状の切れ刃部分５ａと、上面の略Ｖ字形の稜線９ａとのコーナ部１２ａでは、これら２つの辺稜５ａ、９ａが鋭角に交差している。同様に、第２の略円弧状の切れ刃部分６ａと、下面の略Ｖ字形の稜線９ｂとのコーナ部１２ｃでは、これら２つの辺稜６ａ、９ｂが鋭角に交差している。切削インサート１の厚さ方向に、これらのコーナ部１２ａ、１２ｃと対向する、対向面のコーナ部１２ｂ、１２ｄも同様に、鋭角に交差している。

このように、辺稜のコーナ部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが鋭角であるために、切削インサート１が、回転切削工具の工具本体２０へ装着されたときに、工具の先端２２で、工具回転中心のごく近傍に配置される、中心刃用の第１のチップ座２１ａの壁面の肉厚を厚くすることができる。すなわち、先端の肉厚はぎりぎりまで薄くせざるを得ないが、切削インサート１が鋭角であるため、先端部肉厚を薄くしても、鋭角な切削インサート１に沿って、後端に向かって肉厚を増やすこができる。これによって、チップ座２１ａの壁面の肉厚を切削力に耐えるのに十分な厚さに確保することができ、加工中の切削インサート１を十分に支持することができる（図１０参照）。このように本発明では、チップ座２１ａの壁面としては先端部が薄くても、壁面の厚さを平均すると大きな切削力に耐えることができる十分な厚さを得ることができるため、工具としては剛性の高いものとなる。同様に、第２のチップ座２１ｂの壁面も十分な肉厚を確保することができ剛性の高い工具となる。

このように、本発明の切削インサート１は、２つの頂点ともに鋭角にすることができるため、２つのチップ座２１ａ、２１ｂが接近せざるを得ない場合でも、両方のチップ座２１ａ、２１ｂの壁面の厚さを平均すると、加工中の切削インサート１を十分に支持することができる壁面となる。また、第２の略円弧状の切れ刃部分（回転中心刃のない切れ刃）６ａと第１の略円弧状の切れ刃部分（回転中心刃のある切れ刃）５ａとを接近させて工具本体２０に取り付けることができるため、回転中心刃のある切れ刃だけで加工する領域はほとんど無い。そのため、回転中心刃のある切れ刃に対する負担が多くなることも無く、回転中心刃のない切れ刃の寿命と、回転中心刃のある切れ刃との寿命を略同じにすることができる。また、切削条件を下げる必要もなく、高能率な切削条件のまま対応できる。

なお、チップ座２１ａ、２１ｂの壁面の肉厚を十分に確保した後は、鋭角を維持したまま延長する必要は無い。本実施形態では、略Ｖ字形の稜線９ａ、９ｂのように形成され、対応する側面の当接面１０は、途中で折れ曲がった面となっている。このように折れ曲がった面を側面の当接面１０としたことにより、単純な平面の場合と比較して、切削インサート１の動きが制限され、切削力の方向変化に強くなり剛性が高まる。さらに、締め付けねじ３０が２本使えることとも相まって、非常に強固な工具剛性を実現することができる。このため、切削条件の高い、高能率な切削加工が可能な回転切削工具（刃先交換式ボールエンドミル）を提供することができる。

本発明の切削インサート１の製造方法は、従来技術の切削インサートの製造方法が利用できる。すなわち、粉末加圧成形および焼結によって切削インサートの素材が成形され、必要に応じて、ホーニング加工などの研削加工が施される。また、必要に応じて、ＣＶＤやＰＶＤによるコーティングなどの表面処理が施される。切れ刃の材質が、立方晶窒化硼素等の硬質材料やダイヤモンドとされるときは、硬質材料やダイヤモンドがろう付けされ、所望の形状への研削加工などが施される。

前述のとおり、本実施形態の切削インサート１は、正の逃げ角の逃げ面部分７ａの傾斜方向が、一方の方向に揃えられており、他の側面は傾斜のない、いわゆるネガの側面に形成された。このため、粉末加圧成形のときに、金型であるダイスから、成形体を容易に抜き出すことができる。したがって、特殊な粉末加圧成形機を必要とせず、金型の構造や形状も比較的簡単にできることから、既知の技術を用いて製造コストの上昇を抑えることができる。なお、金型であるダイスから、成形体を容易に抜き出すことができる形状は、本実施形態の形状に限定されない。上面または下面に垂直な、ネガの側面を有する形状にも限定されない。例えば、取り付け穴のある切削インサートの場合、取り付け穴の中心軸と平行な側面であれば、金型であるダイスから、成形体を容易に抜き出すことができる。また、取り付け穴の中心軸と平行な側面以外の側面は、逃げ面部分７ａの傾斜方向が、一方の方向に揃えられていればよい。

また、この切削インサート１は、側面１３の形状を形成するときに、研削加工などを必要とせず、粉末加圧成形および焼結をするだけで形成することができる。このように製造されると、既知の技術を用いて製造コストを低減することができる。

なお、本発明の切削インサート１に、取り付け穴１１ａ、１１ｂを２つ形成する場合も、既知の技術を利用することができる。すなわち、例えば、金型のコアロッド（中子）を２本取り付ける、または１つのコアロッドが２つの穴形状に相当する２本の丸棒状の中子を持つように形成する。このような金型を用いれば、従来技術の切削インサートの製造方法と、同じ方法で製造することができる。

また、本発明で用いられる切削工具の工具本体２０は、従来技術の切削工具の製造方法と、同じ方法で製造できる。それぞれ所望の配置にチップ座が加工されればよい。刃先交換式ボールエンドミルとされる場合も、所望の切れ刃形状から、適正な逃げ面が確保されるように、工具の逃げ面（クリアランス）が設けられればよい。

次に、本発明の実施形態に関する実験結果を説明する。代表として、炭素鋼Ｓ５５Ｃの円弧溝加工の例を説明する。実験工具は、本実施形態の切削インサート１が２個装着された、２枚刃の刃先交換式ボールエンドミルとした。工具径は、φ３０．００ｍｍとした。これと比較する従来工具は、開示した２種類の先行特許文献による、２枚刃の刃先交換式ボールエンドミルとした。このような工具をそれぞれ１つずつ、合計２種類準備して比較実験を行った。加工する溝の深さは、工具径の０．３倍、すなわち９ｍｍとし、これを切り込み分割せず、１回の切り込みで加工した。切削幅は、最大幅で約２７．５１ｍｍとなった。切削速度は、外周部分で約２００ｍ／ｍｉｎとした。

従来の切削工具は、最も送りを高めることができる工具でも、テーブル送りで約７００ｍｍ／ｍｉｎまでが限界であった。この値を超えるとすぐに切削インサートが破損し、切削を継続することができなかった。これに対し、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、テーブル送りを約１，０００ｍｍ／ｍｉｎまで高めても、切削インサート１が異常損傷することなく、継続して使用することが可能であった。したがって、本発明の刃先交換式ボールエンドミルは、従来工具と比較して、約５０％のテーブル送りの向上が可能であった。

本発明の切削工具は、例えばマシニングセンタなどの工作機械へ着脱自在に装着され、工具回転軸Ｏを中心とする回転運動を与えられ、また被削材を載せたテーブルとの間に相対運動を与えられ、鋼材などの被削材の切削加工を行う。また、本発明の切削インサート１は、旋盤などの工作機械でも使用可能である。ただし、本発明の切削インサート１は、回転切削工具へ装着され、マシニングセンタなどの工作機械に装着されたときに、その特徴が有利となる。特に、刃先交換式ボールエンドミルとして用いられたときに、その特徴および効果が顕著になるものである。

本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜、構成の変更、追加および削除が可能であることはいうまでもない。例えば、２枚刃の回転切削工具に限定されず、３枚刃以上の刃数を持つ回転切削工具とすることも可能である。

このように、略三日月形の切削インサートの上面に、第１のすくい面、第２の着座面を備え、略三日月形の切削インサートの下面に、第２のすくい面、第１の着座面を備え、第１のすくい面と隣接する第１の略円弧状の切れ刃部分、第２のすくい面と隣接する第２の略円弧状の切れ刃部分を備え、略三日月形の切削インサートの２つの頂点は鋭角な頂点とする。これによって、１切れ刃あたりの製造コストが安く、非常に強固な工具剛性を備えた、高能率な切削加工が可能な切削インサートおよび切削工具を実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は上記の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
図１６Ａ、図１６Ｂは、本実施形態の切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。本実施形態の切削インサート３１は、その一部に切り欠き３２が設けられている。また、この切削インサート３２を用いる回転切削工具には、切り欠き３２に対応した突起３３が設けられている。この切り欠き３２は、表面の刃を使用する場合と、裏面の刃を使用する場合とで、位置が異なるように設けられており、この切り欠き３２が設けられていることによって、回転切削工具に対する表面の刃と裏面の刃との誤装着を防止することができる。これによって切削インサートを表面の刃と裏面の刃とを間違えることなく、効率よく寿命までの間使用することができる。
なお、切り欠きを設ける位置は、誤装着の防止ができる位置であればどこでもよく、また切り欠きの個数も複数個であってもよい。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は上記の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
図１７は、本実施形態の切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。第１および第２の実施形態では、２つの締め付けねじ３０によって切削インサートを切削工具に取り付けていたが、本実施形態では、２つの締め付けねじ３０の他に押さえボルト４０を用いて、切削インサートのクランプ剛性を更に高めて切削工具への取り付けを行なう。

本実施形態の切削工具には、取り付けた切削インサートと重ならない位置に押さえボルト４０用のねじ穴が設けられており、このねじ穴に押さえボルト４０を取り付けて締めることで、押さえボルト４０のボルト頭で、切削インサートを挟んで押さえることができる。このように切削インサートを押さえることによって、切削中に切削インサートが切削工具から浮き上がるのを防止し、切削中の切削インサートの安定性を向上させることができる。

図１８、図１９は、本実施形態における切削インサートとそれを取り付ける回転切削工具とを示した斜視図である。本実施形態のように押さえボルト４０を用いて切削インサートを取り付ける場合、切削インサートを固定する締め付けねじ３０は先端側の１つだけを用いて固定してもよい（図１８参照）。この場合は、先端側の締め付けねじで切削インサートをチップ座の側壁へ寄せ、押さえボルト４０で、切削力によって、切削インサートの後部が浮き上がることを防止する。

なお、本実施形態では押さえボルト４０を用いて、切削インサートを固定しているが、図１９のように押さえ駒５０を用いて固定してもよい。押さえ駒５０を用いて固定することで、切削インサートを押さえる場所の自由度を高めることができる。なお、押さえボルト４０や押さえ駒５０は、実施形態に限定されず、既知の技術が応用できる。

１ 切削インサート
２ 上面
３ 下面
４ すくい面
４ａ 第１のすくい面
４ｂ 第２のすくい面
５ 切れ刃
５ａ 第１の略円弧状の切れ刃部分
６ 切れ刃
６ａ 第２の略円弧状の切れ刃部分
７ 逃げ面
７ａ 逃げ角が０°の逃げ面部分
７ｂ 正の逃げ角の逃げ面部分
８ａ 第２の着座面
８ｂ 第１の着座面
１０ 当接面
１１ａ、１１ｂ 取り付け穴
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 鋭角な頂点
１３ 側面
２０ 工具本体
２１ａ 第１のチップ座
２１ｂ 第２のチップ座
３０ 締め付けねじ
Ｏ 工具回転軸

Claims (9)

1. 板状に形成され、工具本体（２０）へ取り付けられるときに当接面となる着座面と、すくい面と前記板状の側面に設けられた逃げ面（７）との交差稜線部に形成された切れ刃と、が形成された切削インサート（１）において、
   前記板状における上下面の上面（２）には、第１のすくい面（４ａ）と第２の着座面（８ａ）とが形成され、前記板状における上下面の下面（３）には、第２のすくい面（４ｂ）と第１の着座面（８ｂ）とが形成され、
   前記切れ刃は、前記板状における上下面の上面（２）に形成された前記第１のすくい面（４ａ）と、前記板状の側面に設けられた逃げ面（７）との交差稜線部に形成された略円弧状の第１の切れ刃部分（５ａ）と、前記板状における上下面の下面（３）に形成された前記第２のすくい面（４ｂ）と、前記板状の側面に設けられた逃げ面（７）との交差稜線部に形成された略円弧状の第２の切れ刃部分（６ａ）と、を備えており、
   前記板状における上下面において、略円弧状の第１の切れ刃部分（５ａ）と、前記第１の着座面（８ｂ）と前記板状の側面に設けられた逃げ面（７）との交差稜線部と、は対向する位置に設けられ、
   前記板状における上下面において、略円弧状の第２の切れ刃部分（６ａ）と、前記第２の着座面（８ａ）と前記板状の側面に設けられた逃げ面（７）との交差稜線部と、は対向する位置に設けられていることを特徴とする切削インサート（１）。
2. 前記略円弧状の第１の切れ刃部分（５ａ）と、前記略円弧状の第２の切れ刃部分（６ａ）とは、切れ刃の長さが異なることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１）。
3. 略三日月形状の切削インサート（１）であり、略三日月形状における２つの頂点は鋭角をな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（１）。
4. 前記板状における上下面を貫通する取り付け穴を少なくとも２個備え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（１）。
5. 前記上面（２）と前記下面（３）との仮想中央平面を第１の仮想平面とすると、前記逃げ面（７）は、前記第１の仮想平面に対して直交する第２の逃げ面（７ａ）と、前記第１の仮想平面に対して鋭角または鈍角のいずれかで交わる第１の逃げ面（７ｂ）と、を備え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（１）。
6. ボールエンドミルとして用いられる切削インサート（１）であり、前記逃げ面（７）は、第２の逃げ面（７ａ）を備えており、該第２の逃げ面（７ａ）は、前記板状における上下面を貫通する少なくとも１つの取付け穴の中心軸と平行であることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１）。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載された切削インサート（１）を、着脱自在に装着できる回転切削工具であることを特徴とする切削工具。
8. 押さえボルト（４０）を取付けるためのねじ穴を備えていることを特徴とする請求項７に記載の切削工具。
9. ボールエンドミルであることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載された切削インサート（１）を、着脱自在に装着できる切削工具。

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