JPWO2018012463A1 - 切削インサート、切削工具及び切削加工物の製造方法 - Google Patents

Abstract

一態様に基づく切削インサートは、第１辺部と、第２辺部と、前記第１辺部と前記第２辺部との間に位置する第３辺部とを有する第１面と、前記第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に位置する第３面と、前記第１面と前記第３面との交線部に位置する切刃と、を備える。前記切刃は、前記第３辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第１切刃と、前記第２辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第２切刃と、前記第１切刃と前記第２切刃との間に位置するとともに、前記第１面の平面視において、凸曲線状の第３切刃と、を有している。前記第１面の平面視において、前記第１切刃は、前記第１辺部と前記第２辺部とのなす角の二等分線に対して、非対称に位置している。前記第１面は、前記第１切刃に沿って位置するとともに、前記第１切刃から遠ざかるにつれて第１傾斜角度θ１で前記第２面に向かって傾斜する第１傾斜面を有している。

Description

本開示は、切削インサート、切削工具及び切削加工物の製造方法に関する。

従来、切削加工などに用いられる切削工具として、ホルダに切削インサートが装着されたスローアウェイ式の切削工具が用いられている。このような切削工具に用いられる切削インサートは、一般的に、多角形状の上面と、側面と、上面と側面との交線部に位置する切刃と、を有している。この切刃を被削材に接触させることによって、被削材を切削することができる。

特許文献１には、このような切削工具に用いられる切削インサートが開示されている。特許文献１に記載の切削インサートは、上面２と、コーナ部を構成する２つの側面４と、該側面４間に配置されたカット面５と、該カット面５と上面２との交線部に位置する主切刃２２と、を有している。主切刃２２は、切削インサートをホルダに装着した状態で、６０度以上９０度以下の横切れ刃角αを設定可能な角度で傾斜している。

近年、より厳しい切削条件下で良好な切削能力を発揮する切削インサートが求められている。特に、超耐熱合金などの難削材を加工する際には、切削インサートに大きな切削負荷がかかる。また、切削効率の向上を図るべく、切込み量が大きな切削条件も多用されている。このように大きな切削負荷がかかる加工や切込み量が大きな加工においても良好な切削性能を発揮する切削インサートが求められている。

特開２０１０−１２５５６６号公報

本開示の切削インサートは、第１辺部と、第２辺部と、前記第１辺部と前記第２辺部との間に位置する第３辺部とを有する第１面と、前記第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面と前記第２面との間に位置する第３面と、前記第１面と前記第３面との交線部に位置する切刃と、を備える。前記切刃は、前記第３辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第１切刃と、前記第２辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第２切刃と、前記第１切刃と前記第２切刃との間に位置するとともに、前記第１面の平面視において、凸曲線状の第３切刃と、を有している。前記第１面の平面視において、前記第１切刃は、前記第１辺部と前記第２辺部とのなす角の二等分線に対して、非対称に位置している。前記第１面は、前記第１切刃に沿って位置するとともに、前記第１切刃から遠ざかるにつれて第１傾斜角度θ１で前記第２面に向かって傾斜する第１傾斜面を有している。

本開示の切削工具は、上述した本開示に係る切削インサートと、前記切削インサートが装着されたホルダと、を備える。

本開示の切削加工物の製造方法は、被削材を回転させる工程と、回転している前記被削材に上述した本開示の係る切削工具の前記切刃を接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離す工程と、を備える。

図１は、本開示の一実施形態に係る切削インサートを示す斜視図である。 図２は、図１に示す切削インサートの上面図である。 図３は、図１に示す切削インサートのＡ１方向からの側面図である。 図４は、図１に示す切削インサートのＡ２方向からの側面図である。 図５は、図１に示す切削インサートの下面図である。 図６は、図２の一部拡大図である。 図７は、図２の一部拡大図において、図８乃至図１２の断面位置を示す図である。 図８は、図７のＡ−Ａ断面における要部拡大図である。 図９は、図７のＢ−Ｂ断面における要部拡大図である。 図１０は、図７のＣ−Ｃ断面における要部拡大図である。 図１１は、図７のＤ−Ｄ断面における要部拡大図である。 図１２は、図７のＥ−Ｅ断面における要部拡大図である。 図１３は、本開示の一実施形態に係る切削工具を示す斜視図である。 図１４は、切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 図１５は、切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 図１６は、切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 図１７は、図１に示す切削インサートのＡ３方向からの切刃５の形状を示す図である。

＜切削インサート＞
以下、本開示の一実施形態に係る切削インサートについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示の切削インサートは、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削工具及び切削加工物の製造方法においても同様である。

本実施形態の切削インサート１（以下、「インサート１」ということがある。）は、図１乃至図５に示すように、上面（第１面）２と、下面（第２面）３と、側面（第３面）４と、切刃５と、貫通孔６と、を備えている。なお、図２においては、下面３は示されておらず、図５については、上面２は示されていない。また、上面２及び下面３は、便宜上の表現であり、上及び下の方向性を示すものではない。後述するホルダ１０３に装着した際に上方を向く面である必要はない。

まず、インサート１の材質について説明する。インサート１の材質としては、例えば、超硬合金又はサーメットなどが挙げられる。

超硬合金の組成としては、例えば、ＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ又はＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏなどが挙げられる。ＷＣ−Ｃｏは、炭化タングステン（ＷＣ）にコバルト（Ｃｏ）の粉末を加えて焼結して生成される。ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏは、ＷＣ−Ｃｏに炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したものである。ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏは、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏに炭化タンタル（ＴａＣ）を添加したものである。

また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料である。具体的には、サーメットとして、炭化チタン（ＴｉＣ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）などのチタン化合物を主成分としたものが一例として挙げられる。

インサート１の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法又は物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、例えば、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などが挙げられる。

次に、インサート１の形状について説明する。

上面２は、図２に示すように、上面２を平面視（上面視）した場合の形状が概略四角形状、より具体的には概略菱形形状である。より具体的には、上面２は、２つの鈍角コーナＣ１と２つの鋭角コーナＣ２を有した概略菱形形状である。そして、２つの鋭角コーナＣ２には複数の辺部が配置されている。具体的には、上面２は、２つの第１辺部２１と２つの第２辺部２２と２つの第３辺部２３とを有している。鋭角コーナＣ２は、第１辺部２１、第２辺部２２及び第３辺部２３で形成される。ここで、第１辺部２１の仮想延長線Ｌ１と第２辺部２２の仮想延長線Ｌ２とで形成されるコーナを、鋭角コーナＣ２に対応する仮想コーナＣ２’とする。そして、第３辺部２３は、第１辺部２１と第２辺部２２との間に位置している。したがって、第３辺部２３は、鋭角コーナＣ２において、仮想コーナＣ２’をカットするように位置しているといえる。なお、鋭角コーナＣ２に対応する仮想コーナＣ２’の角度αは、第１辺部２１の仮想延長線Ｌ１と第２辺部２２の仮想延長線Ｌ２とがなす角度であって鋭角である。角度αは、例えば、３５度以上とすることができる。

また、上面２は、概略菱形形状であるとともに、上面２の中心に関して１８０度回転対称な形状である。

下面３は、図５に示すように、上面２の反対に位置している。本実施形態においては、下面３は、上面２と略同一の形状である。そして、下面３は、全域に渡って平坦である。これにより、下面３は、インサート１をホルダに装着する際に、着座面として機能する。

側面４は、図１、図３及び図４に示すように、上面２と下面３との間に位置しており、上面２と下面３にそれぞれ接続している。本実施形態においては、側面４は、上面２及び下面３に対して垂直に配置されている。これにより、上面２と下面３は、平面視した場合に互いに重なり合う略同一形状である。したがって、図５に示すように、下面３は、上面２と同様に、２つの第１辺部２１、２つの第２辺部２２、２つの第３辺部２３、２つの鈍角コーナＣ１及び２つの鋭角コーナＣ２を有している。

切刃５は、上面２と側面４との交線部に位置している。切刃５は、切削加工において被削材を切削するために用いられる。上面２と側面４との交線部であって、切刃５が形成されている部分には、いわゆるホーニング加工が施されていてもよい。ホーニング加工が施されていると、切刃５の強度が低下するのを低減することができる。ホーニング加工としては、例えば、Ｒホーニングなどが挙げられる。また、本実施形態のインサート１は、上面２と側面４との交線部にのみ切刃５が形成された、いわゆる片面使いのインサートである。インサート１としては、下面３と側面４との交線部にも切刃５が形成された、いわゆるネガティブ形のインサート１であっても構わない。

貫通孔６は、上面２の中心から下面３の中心にかけてインサート１を貫通している。該貫通孔６を用いて、本実施形態のインサート１は、図１３を用いて後述するように、切削工具１０１のホルダ１０３にクランプ部材１０７によって固定される。より具体的には、貫通孔６にクランプ固定するためのクランプ部材１０７の先端部が挿入される。そして、クランプ部材１０７を固定するネジ１０５がホルダ１０３にネジ止めされることによって、クランプ部材１０７の先端部がインサート１をホルダ１０３に押さえこむ。これによって、インサート１はホルダ１０３に固定される。インサート１をホルダ１０３に固定する方法としては、このようなクランプ構造を用いた方法に代えて、ネジ止め固定などの他の方法を採用しても構わない。

また、本実施形態においては、貫通孔６の中心軸Ｘは、上面２の中心と下面３の中心を通る仮想直線と一致している。したがって、貫通孔６の中心軸Ｘは、インサート１の中心軸と置き換えてもよい。インサート１の中心軸とは、上面２及び下面３の間を貫通する軸であり、上面視においてインサート１を回転させたときに回転軸となる軸を意味するものとする。したがって、インサート１の上面２は、中心軸Ｘに対して１８０度回転対称の形状であるといえる。なお、上面視とは、上面２側からインサート１を見た状態を意味するものとする。

次に、本実施形態のインサート１の切刃５について、図１乃至図６を用いて、詳細に説明する。

切刃５は、第１切刃５１と第２切刃５２と第３切刃５３とを有している。図２に示すように、第１切刃５１は、第３辺部２３に位置するとともに、上面視において直線状の切刃である。この第１切刃５１は、切削加工時に主に主切刃として機能する切刃である。第２切刃５２は、第２辺部２２に位置するとともに、上面視において直線状の切刃である。この第２切刃５２は、切削加工時に主に副切刃として機能する部分である。第３切刃５３は、第１切刃５１と第２切刃５２との間に位置する。そして、図２及び図６に示すように、第３切刃５３は、上面視において、凸曲線状である。この第３切刃５３は、切削加工時にいわゆるさらい刃として機能する部分である。本実施形態においては、第１切刃５１は、第３切刃５３の一端と接続しており、第２切刃５２は、第３切刃５３の他端と接続している。すなわち、本実施形態においては、第１切刃５１、第３切刃５３及び第２切刃５２は、この順にて連続して位置している。このような構成によれば、強度が低下しやすい切刃の接続部分を円弧形状として強化することができ、切刃の欠損が生じる可能性をより一層低減させることができる。なお、第１切刃５１、第３切刃５３及び第２切刃５２は、連続して位置していなくても構わない。例えば、第１切刃５１と第３切刃５３との間に他の接続刃が位置していてもよい。

本実施形態において、上面視において、第１切刃５１は、第１辺部２１と第２辺部２２とのなす角度α（仮想コーナＣ２’の角度）の二等分線Ｌ３に対して、非対称に配置されている。より具体的には、第１切刃５１は、二等分線Ｌ３の垂線に対して、傾斜するように配置されている。すなわち、第１切刃５１は、二等分線Ｌ３の垂線に対して、第３切刃５３から遠ざかるにつれて内方に位置するように傾斜している。また、言い換えれば、第１切刃５１は、二等分線Ｌ３に対して、角度βで傾斜している。角度βは、例えば、４５度より大きく９０度未満とすることができる。第１切刃５１が、二等分線Ｌ３に対して、このような角度βで傾斜することで、切削に関する第１切刃５１の長さを長く確保することができる。それにより、切刃当たりの切削負荷を低減でき、刃先が損傷する可能性を低減できる。併せて、一次境界損傷が生じる可能性も低減できる。なお、角度βが９０度未満であることにより、背分力が増加して生じる振動を低減することができるため、厳しい切削条件下などにおいても、良好な切削性能を発揮することができる。

本実施形態のインサート１は、上面２に、このような構成の第１切刃５１に沿って配置する第１傾斜面７１を有している。第１傾斜面７１は、第１切刃５１から遠ざかるにつれて第１傾斜角度θ１で下面３に向かって傾斜している。すなわち、第１傾斜面７１は、第１切刃５１から遠ざかるにつれて第１傾斜角度θ１で下方に傾斜している。この第１傾斜面７１は、対応する第１切刃５１によって生成された切屑が通過する面、すなわち、すくい面としての機能を果たす面である。

このように、仮想コーナＣ２’において非対称に配置される第１切刃５１と第１切刃５１に対応する上記第１傾斜面７１とをインサート１が有することで、加工時の切刃あたりの切削負荷が低減されて一次境界損傷の低減が図れるとともに、大きな切込み量の加工にも使用できる。

すなわち、第１切刃５１が仮想コーナＣ２’において対称に配置された場合、切込み量が大きな切削加工を行う際には専用のホルダが必要となる。しかしながら、第１切刃５１が仮想コーナＣ２’において非対称に配置されるとともに第１切刃５１が主切刃として用いられるインサート１であれば、境界部損傷を低減しつつ、専用のホルダを用いずにより広範な切削加工条件に良好に用いることができる。

また、本実施形態においては、第１傾斜面７１は、図８及び図９に示すように、第１切刃５１に垂直な断面において、平坦な面であるが、曲面であっても構わない。第１傾斜面７１が平坦な面である場合には、特に、切屑厚みが厚くなることで高い切削負荷がかかる主切刃として機能する第１切刃５１において、切削負荷を低減することができる。

なお、本実施形態においては、上述したように、インサート１は、２つの第１辺部２１、２つの第２辺部２２、２つの第３辺部２３を有しており、インサート１の中心軸に対して１８０度回転対称である。したがって、図２に示すように、切刃５は、２つの第１切刃５１、５１’、２つの第２切刃５２、５２’及び２つの第３切刃５３、５３’を有している。そして、一方の第１切刃５１と一方の第２切刃５２と一方の第３切刃５３が、一方の鋭角コーナＣ２に配置されており、他方の第１切刃５１’と他方の第２切刃５２’と他方の第３切刃５３’が、他方の鋭角コーナＣ２に配置されている。このような構成により、本実施形態のインサート１は、いわゆる２コーナ使いのインサートである。なお、本実施形態においては、切刃５は、このように第１切刃５１、５１’、第２切刃５２、５２’及び第３切刃５３、５３’を２つずつ有している。しかしながら、切刃５は、本実施形態の構成に限らず、少なくとも１つの第１切刃５１、１つの第２切刃５２及び１つの第３切刃５３を備えるものであれば良いことはいうまでもない。

また、図６に示すように、第３切刃５３は、上面視において、第１部分５３１と第２部分５３２とを有している。第２部分５３２は、第３切刃５３のうち、第１部分５３１よりも第２切刃５２の近くに位置する部分である。すなわち、第１部分５３１は、第１切刃５１側に位置する部分であり、第２部分５３２は、第２切刃側に位置する部分である。第１部分５３１及び第２部分５３２は、いずれも円孤状である。そして、第１部分５３１の曲率半径Ｒ１は、第２部分５３２の曲率半径Ｒ２よりも大きい。

第３切刃５３がこのような２つの部分を有することによって、背分力をより一層低減できるため、振動の低減が更に図れる。また、第１切刃５１側に位置する第１部分５３１においては、曲率半径が相対的に大きいため、切削に関与する切刃の長さを大きくして一次境界損傷の低減を図ることができる。また、第２切刃５２側に位置する第２部分５３２においては、曲率半径が相対的に小さいため、生じる切屑の厚みを大きくして、切屑の切断性を向上させることができる。そのため、一次境界損傷を低減する効果と切屑の排出性を向上させる効果の両方を兼ね備えることができる。その結果、切込み量が大きい切削条件下においても、仕上げ面精度の高い切削が可能となる。

なお、第１部分５３１の曲率半径Ｒ１は、第１部分５３１の仮想円孤の半径とし、第２部分５３２の曲率半径Ｒ２は、第２部分５３２の仮想円孤の半径とすることができる。第１部分５３１の曲率半径Ｒ１と第２部分５３２の曲率半径Ｒ２の寸法は、インサート１の寸法に応じて設定することができる。第２部分５３２の半径Ｒ２は、例えば、０．１ｍｍ以上３．２ｍｍ以下とすることができ、第１部分５３１の半径Ｒ１は、第２部分５３２の半径Ｒ２より大きくすることができる。

さらに、本実施形態においては、図３に示すように、第３切刃５３は、側面４の平面視（側面視）において、第２切刃５２から遠ざかるにつれて下面３に向かって傾斜している領域を有している。すなわち、第３切刃５３は、第２切刃５２から遠ざかるにつれて下方に傾斜している領域を有している。これにより、切削加工時にかかる背分力を低減できるため、刃先の損傷を低減できる。

具体的には、第３切刃５３は、第２部分５３２の第２切刃５２側の位置Ｐから第１切刃部分５３１の第１切刃５１側の位置Ｑに渡って、下面３に向かって傾斜している。言い換えれば、位置Ｐから位置Ｑまでの領域が下面３に向かって傾斜している。これにより、切刃５のうち切削加工時に被削材に対して、被削材の回転軸に垂直に接触する部分（位置Ｐ）を起点として、第１切刃５１（主切刃）が傾斜する。したがって、背分力を低減する効果が高まり、刃先の損傷を低減する効果がより一層高まる。さらに、位置Ｐを起点として主切刃が傾斜しているため、切削に用いられる切刃の長さが長くなるため、切刃当たりの切削負荷を低減することもできる。

なお、第３切刃５３が第２切刃５２から遠ざかるにつれて下面３に向かって傾斜している、とは、第３切刃５３の下面３からの高さが第２切刃５２から遠ざかるにつれて小さくなることを意味している。

また、本実施形態においては、第３切刃５３は、位置Ｐから位置Ｑに渡って、下面３に向かって傾斜しているが、第３切刃５３の構成はこれに限らない。すなわち、第３切刃５３の少なくとも一部が下面３に向かって傾斜していればよい。例えば、第３切刃５３は、その全長に渡って下方に向かって傾斜していてもよく、高さが一定となる領域を有していてもよい。

なお、本実施形態においては、位置Ｑは、第１切刃５１側に位置する第３切刃５３の第１端部Ｔ１と一致する一方、位置Ｐは、第２切刃５２側に位置する第３切刃５３の第２端部Ｔ２よりも内方に位置している。このような場合には、さらい刃が仕上げ面を切削する際に、さらい刃によって被削材に転写される円弧形状が、幾何学的に、より大きくすることができる。その結果、仕上げ面粗さを小さくすることができる。

また、本実施形態においては、図１７に示すように、第３切刃５３のうち、位置Ｐから位置Ｑまでの領域が一定の角度で下面３に向かって傾斜している。言い換えれば、図１７に示すように、第１部分５３１が第１角度γ１で下面３に向かって傾斜しており、第２部分５３２が第２角度γ２で下面３に向かって傾斜していている。そして、第１角度γ１と第２角度γ２とは同じである。これにより、突発的な異常損傷を低減することができる。

なお、第３切刃５３は、その一部が傾斜していればよく、例えば、下面３からの高さが一定となる部分を有していてもよい。また、ここで一定の角度とは、実質的に一定であればよく、言い換えれば、第１角度γ１と第２角度γ２と実質的に同じであればよい。例えば、第１角度γ１と第２角度γ２との差が、±０．５度程度であっても構わない。

なお、図１７は、第２辺部２２、すなわち第２切刃５２に沿ってインサート１の切刃５をみた図である。このように第２切刃５２に沿ってみたインサート１の側面図において、第１部分５３１の第１角度γ１及び第２部分５３２の第２角度γ２は、定義することができる。すなわち、例えば、図１７に示すように、第１角度γ１は、中心軸Ｘに垂直な基準面Ｘ１に対する第１部分５３１の傾斜角度である。第２角度γ２も同様である。

第１角度γ１は、例えば、６〜１８度、第２角度γ２は、例えば、６〜１８度とすることができる。

なお、本実施形態においては、上述したように、第３切刃５３は、位置Ｐから位置Ｑに渡って、一定の角度で傾斜している（第１角度γ１と第２角度γ２とが同じである）が、第３切刃５３の構成はこれに限らない。例えば、第３切刃５３は、互いに異なる角度で下方に向かって傾斜する複数の部分（領域）を有していてもよい。すなわち、例えば、第１角度γ１と第２角度γ２とが異なっていてもよく、第３切刃５３が互いに異なる角度で傾斜する３以上の部分（領域）を有していてもよい。

また、本実施形態において、第１切刃５１は、図３に示すように、側面視において、第３切刃５３から遠ざかるにつれて下面３に向かって傾斜している。すなわち、第１切刃５１は、第３切刃５３から遠ざかるにつれて下方に傾斜している。これにより、背分力の低減がより一層図れ、刃先の損傷を低減する効果が高まる。

なお、本実施形態においては、図１７に示すように、第１切刃５１は、その全長に渡って、第３角度γ３で下方に向かって傾斜している。これにより、突発的な異常損傷を低減する効果がより高まる。ただし、第１切刃５１の構成はこれに限らず、第１切刃５１の一部のみが下方に向かって傾斜していてもよく、第１切刃５１の一部が傾斜していなくてもよい。例えば、第１切刃５１は、下面３からの高さが一定である領域を有していてもよい。例えば、第１切刃５１は、互いに異なる角度で傾斜する複数の領域を有していてもよい。例えば、第１切刃５１の傾斜角度が漸次減少又は増加していてもよい。

なお、第３角度γ３は、第１角度γ１及び第２角度γ２と同様に定義することができる。すなわち、例えば、図１７に示すように、第３角度γ３は、中心軸Ｘに垂直な基準面Ｘ１に対する第１切刃５１の傾斜角度である。第３角度γ３は、例えば、６〜１８度とすることができる。

さらに、本実施形態においては、図１７に示すように、第３切刃５３の傾斜角度（第１角度γ１、第２角度γ２）と第１切刃５１の傾斜角度（第３角度γ３）は同じである。すなわち、側面視において、第３切刃５３と第１切刃５１とは滑らかに接続されており、一直線状に配置されている。これにより、突発的な異常損傷の低減が更に図れる。

ここで、第３切刃５３の傾斜角度と第１切刃５１の傾斜角度とが同じとは、実質的に同じであればよく、例えば、第３切刃５３の傾斜角度と第１切刃５１の傾斜角度との差が、±０．５度の範囲内であってもよい。なお、本実施形態においては、上述したように、第３切刃５３の傾斜角度と第１切刃５１の傾斜角度とは同じであるが、第３切刃５３と第１切刃５１の構成はこれに限らない。例えば、第３切刃５３と第１切刃５１とは、互いに異なる角度で傾斜していてもよい。

また、本実施形態においては、図３に示すように、第２切刃５２の高さは一定である。これにより、切削抵抗の過度な上昇を低減し、且つ、仕上げ面粗さを向上させることができる。なお、ここで、第２切刃５２の高さとは、第２切刃５２の下面３に対する高さ（下面３からの第２切刃５２の高さ）であって、図３及び図１１に示すように、下面３に垂直な方向における下面３と第２切刃５２との距離Ｄである。すなわち、下面３が平坦面である本実施形態においては、第２切刃５２の高さとは、下面３を含む貫通孔６の中心軸Ｘに垂直な平面からの第２切刃５２の高さを意味している。また、ここで、第２切刃５２の高さが一定とは、第２切刃２２の全長に渡って、実質的に第２切刃２２の高さが同じであればよい。例えば、第２切刃２２の高さが、その全長に渡って、インサート１の厚み方向における寸法の５〜８％の範囲内の変化量を含んでいてもよい。

なお、第２切刃５２の高さは、第３切刃５３から遠ざかるにつれて大きくなるようにしてもよい。すなわち、第２切刃５２は、側面視において、第３切刃５３から遠ざかるにつれて下面３から遠ざかるように傾斜していてもよい。これにより、仕上げ面粗さを向上させることができる。このとき、第２切刃５２の傾斜角度は、第１切刃５１の傾斜角度及び第３切刃５３の傾斜角度と同じであっても、異なっていてもよい。第２切刃５２の傾斜角度が、第１切刃５１の傾斜角度及び第３切刃５３の傾斜角度よりも小さい場合には、主切刃（第１切刃５１）で生成された切屑を、副切刃（第２切刃５２）に接続されたすくい面７２でスムーズに立ち上げることができ、切屑の排出を良好にすることができる。

本実施形態において、上面２は、第２傾斜面７２と第３傾斜面７３とをさらに有している。第２傾斜面７２は、第２切刃５２に沿って位置する面であり、第３傾斜面７３は、第３切刃５３に沿って位置する面である。第２傾斜面７２は、第２切刃５２から遠ざかるにつれて第２傾斜角度θ２で下面３に向かって傾斜している。第３傾斜面７３は、第３切刃５３から遠ざかるにつれて第３傾斜角度θ３で下面３に向かって傾斜している。すなわち、第２傾斜面７２と第３傾斜面７３は、いずれも、対応する切刃から遠ざかるにつれて下方に傾斜している。第２傾斜面７２及び第３傾斜面７３も、第１傾斜面７１と同様に、対応する切刃（第２切刃５２、第３切刃５３）で生成された切屑が通過する面、すなわち、すくい面としての機能を果たす面である。

そして、図８乃至図１２に示すように、第３傾斜面７３の第３傾斜角度θ３は、第１傾斜面７１の第１傾斜角度θ１及び第２傾斜面７２の第２傾斜角度θ２よりも大きい。すなわち、曲線状である第３切刃５３の両端側に位置する第１切刃５１に沿う第１傾斜面７１及び第２切刃５２に沿う第２傾斜面７２の傾斜角度（θ１、θ２）が相対的に小さくなっている。そのため、第１傾斜角度θ１、第２傾斜角度θ２及び第３傾斜角度θ３がこのような大小関係を満たすことにより、切刃５に対応するすくい面の形状が、第３切刃５３に対応する領域が下方に窪んだ凹形状となる。それゆえ、切屑の切断性が高まるとともに第３切刃５３を中心として生成する切屑を良好にカールすることができる。その結果、切屑をスムーズに排出することができ、切屑の巻き込みを低減することができるため、仕上げ面精度を高めるとともに突発的な刃先の損傷を低減することができる。

また、第３傾斜角度θ３が第１傾斜角度θ１よりも大きいことから、切削時に大きな負荷がかかる第１切刃５１の強度を高めることができる。その結果、切刃が欠損する可能性を低減することができる。

なお、ここで第１傾斜角度θ１、第２傾斜角度θ２及び第３傾斜角度θ３は、貫通孔６の中心軸Ｘに垂直な基準面Ｘ１に対する各傾斜面の傾斜角度とすることができる。本実施形態においては、下面３が中心軸Ｘに垂直な平面であることから、第１傾斜角度θ１、第２傾斜角度θ２及び第３傾斜角度θ３は、各傾斜面の下面３に対する傾斜角度とすることができる。すなわち、第１傾斜角度θ１、第２傾斜角度θ２及び第３傾斜角度θ３は、それぞれ対応する傾斜面のすくい角であるといえる。例えば、第１傾斜角度θ１、第２傾斜角度θ２及び第３傾斜角度θ３は、図８乃至図１２に示すように規定することができる。

第１傾斜角度θ１は、例えば、１８〜２８度、第２傾斜角度θ２は、例えば、１８〜２８度、第３傾斜角度θ３は、例えば、２０〜３０度とすることができる。

また、本実施形態においては、図１０乃至図１２に示すように、第２傾斜面７２及び第３傾斜面７３は、第１傾斜面７１と同様に、対応する切刃５（第２切刃５２又は第３切刃５３）に垂直な断面において、平坦な面であるが、曲面であっても構わない。なお、第２傾斜面７２及び第３傾斜面７３が平坦な面である場合には、切削負荷を低減することができる。

さらに、第３傾斜面７３の第３傾斜角度θ３は、第３切刃５３の全長に渡って一定であってもよい。これにより、切刃長さが短い第３切刃５３にかかる負荷が、第３切刃５３の全長に渡って略一定の値に近づけることができるため、切刃が欠損する可能性を低減することができる。

またさらに、第１傾斜面７１の第１傾斜角度θ１は、第３切刃５３から遠ざかるにつれて減少していてもよい。すなわち、図８及び図９に示すように、第１傾斜面７１の第３切刃５３側端部における傾斜角度θ１１よりも、第１傾斜面７１の第３切刃５３側端部と反対側の端部における傾斜角度θ１２が小さい。これにより、切屑の排出性がより一層高まる。また、切刃の強度を高め、切刃損傷の低減が図れる。

加えて、第２傾斜面７２の第２傾斜角度θ２も、第３切刃５３から遠ざかるにつれて減少していてもよい。すなわち、図１１及び図１２に示すように、第２傾斜面７２の第３切刃５３側端部における傾斜角度θ２１よりも、第２傾斜面７２の第３切刃５３側端部と反対側の端部における傾斜角度θ２２が小さい。これにより、切屑の排出性を向上させる効果がより一層高まる。また、切刃５の強度もより一層高まり、切刃損傷の低減も高まる。

なお、第１傾斜面７１の第１傾斜角度θ１が減少するとは、第１傾斜面７１の少なくとも一部の領域において第１傾斜角度θ１が減少していればよく、第１傾斜面７１は、第１傾斜角度θ１が変化しない領域を有していても構わない。同様に、第２傾斜面７２の第２傾斜角度θ２が減少するとは、第２傾斜面７２の少なくとも一部の領域において第２傾斜角度θ２が減少していればよく、第２傾斜面７２は、第２傾斜角度θ２が変化しない領域を有していてもかまわない。

また、第１傾斜角度θ１及び第２傾斜角度θ２が減少する場合には、第１傾斜角度θ１の減少量は、第２傾斜角度θ２の減少量よりも小さくすることができる。これにより、生成する切屑を安定してカールさせることができ、切屑の排出方向を仕上げ面から離れる方向に方向付けすることができる。そのため、切屑の排出性が向上し、切屑の巻き込みが低減されるため、仕上げ面精度が向上するとともに突発的な刃先の損傷も低減される。

なお、第１傾斜角度θ１の減少量は、第１傾斜面７１の第１切刃５１に沿う両端における第１傾斜角度θ１の差とすることができる。同様に、第２傾斜角度θ２の減少量は、第２傾斜面７２の第２切刃５２に沿う両端における第２傾斜角度θ２の差とすることができる。例えば、第１傾斜角度θ１の減少量は、θ１１とθ１２の差であり、第２傾斜角度θ２の減少量は、θ２１とθ２２の差である。

本実施形態においては、図８及び図９に示すように、上面２は、第４傾斜面７４をさらに有している。第４傾斜面７４は、第１傾斜面７１よりも内方に位置するとともに、第１切刃５１から遠ざかるにつれて下面３から遠ざかるように傾斜している。すなわち、図８及び図９に示すように、第４傾斜面７４は、第１切刃５１に沿って位置する立ち上がり面である。そして、図６に示すように、上面視において、第１切刃５１と第４傾斜面７４との距離ｄは、第３切刃５から遠ざかるにつれて大きくなっている。これにより、切屑をらせん状にカールさせることができ、切屑を安定して排出することができる。

なお、ここで、第１切刃５１と第４傾斜面７４との距離ｄとは、上面視における、第１切刃５１に垂直な方向における第１切刃５１と第４傾斜面７４との距離とすることができる。

また、本実施形態においては、第１切刃５１と第４傾斜面７４との距離ｄは、第３切刃５３から遠ざかるにつれて漸次大きくなっているが、距離ｄは、このような形態に限らない。例えば、第４傾斜面７４は、距離ｄが一定の値をとる領域を有していてもよい。

さらに、本実施形態においては、図８及び図９に示すように、第４傾斜面７４は、第１切刃５１に垂直な断面において、平坦な面であるが、曲面であっても構わない。第４傾斜面７４が平坦な面である場合には、切屑との接触面積を広くすることが出来るため、切屑の排出方向を、仕上げ面から離れる方向に安定させることができ、切屑排出性が高まる。また、切削加工時の送り量が大きい場合に、厚みの厚い切屑が第４傾斜面７４と接触した際の、切屑と立ち上がり面との摩擦による負荷を低減することができる。

またさらに、本実施形態においては、第１傾斜面７１と第４傾斜面７４とは、滑らかに接続されている。すなわち、平坦な第１傾斜面７１と平坦な第４傾斜面７４との間には、曲面、いわゆるフィレット面で接続されている。該フィレット面は、設計上不可避な面であるため、第１傾斜面７１及び第４傾斜面７４は、接続されているといっても構わない。なお、第１傾斜面７１と第４傾斜面７４とは、直接接続されていても、間に他の面を介して接続されていても構わない。本実施形態のように、第１傾斜面７１と第４傾斜面７４とが直接接続されている場合には、すくい面から切屑の立ち上げ面までの変曲点の数を最小限にすることができる。その結果、切屑がスムーズに排出させるため、切屑排出の際の負荷を低減することができる。

さらに、本実施形態においては、第４傾斜面７４は、第２切刃５２及び第３切刃５３に沿っても位置するよう延びて設けられていてもよい。このような場合においても、切屑の排出性が高まる。このとき、第４傾斜面７４と各切刃との距離は、第２切刃５２と第３切刃５３との接続部に対応する領域において、相対的に小さくなっていてもよい。このような場合には、切屑をらせん状にカールさせて切屑を安定して排出する効果がより一層高まる。

以上、本実施形態に係るインサート１について、図面を用いて説明したが、本開示のインサートは、これに限られるものではない。

例えば、本実施形態のインサート１は、図２に示すように、平面視した場合の上面２の形状が概略菱形形状の四角形状であるが、このような形態には限られない。例えば、平面視した場合の上面２の形状が三角形、五角形、六角形または八角形のような多角形状であってもよい。

また、例えば、第１傾斜面７１は、直接第１切刃５１と繋がって形成されていても、ランド部を介して第１切刃５１と繋がって形成されていてもよい。第２傾斜面７２及び第３傾斜面７３も同様である。

＜切削工具＞
次に、本開示の一実施形態に係る切削工具１０１について図面を用いて説明する。

本実施形態の切削工具１０１は、図１３に示すように、上記実施形態に代表されるインサート１と、インサート１が装着されたホルダ１０３とを備えている。

本実施形態のホルダ１０３は、細長く延びた棒形状である。一方の端部（先端部）には、インサート１が装着されるインサートポケットが形成されている。インサートポケットは、インサート１が装着される部分であり、ホルダ１０３の先端面１０３１及び２つの側面１０３２、１０３３に対して開口している。ホルダ１０３の材質としては、例えば、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの材質の中で、靱性の高い鋼を用いることができる。

次に、インサート１のホルダ１０３への装着について説明する。

インサート１は、切刃５がホルダ１０３の外周よりも外側に突出するように、インサートポケットに装着される。より具体的には、インサート１は、第１切刃５１が主切刃として、第２切刃５２が副切刃として用いられるように、ホルダ１０３に装着される。すなわち、図１３に示すように、第１切刃５１が、ホルダ１０３の側面１０３３側に位置しており、第２切刃５２が、ホルダ１０３の先端面１０３１側に位置している。第３切刃５３は、先端面１０３１と側面１０３３とがなす角部に位置している。

そして、本実施形態においては、インサート１は、クランプ部材１０７によって、インサートポケットに固定されている。すなわち、インサート１の貫通孔６にクランプ部材１０７の先端部が挿入された状態で、クランプ部材１０７の貫通孔にボルト１０５が挿入される。そして、このボルト１０５の先端をホルダ１０３に形成されたネジ孔（図示せず）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、クランプ部材１０７の先端部がインサート１をホルダ１０３に押さえつける。これにより、インサート１がホルダ１０３に装着されている。

また、本実施形態においては、インサートポケットとインサート１との間にシート部材１０６が配置されている。これによりインサート１の欠損等を低減することができる。なお、シート部材としては、さまざまな形状を用いることができる。

本実施形態の切削工具１０１は、上記の特徴的構成を備えたインサート１を有するため、切削負荷の低減により一次境界損傷の低減を図りつつ、切込み量が大きな切削条件においても良好な加工が可能である。そのため、難削材の加工等、切削条件が厳しい加工においても、汎用のホルダで良好な切削性能を発揮することができる。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本開示の一実施形態に係る切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。

本実施形態の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
（１）図１４に示すように、被削材２０１を回転させた状態で上記実施形態に代表される切削工具１０１を被削材２０１に相対的に近付ける工程と、
（２）図１５に示すように、回転している被削材２０１に切削工具１０１の切刃５を接触させる工程と、
（３）図１６に示すように、切削工具１０１を被削材２０１から離す工程と、
を備えている。

本実施形態の切削加工物の製造方法においては、切削工具１０１のインサート１が、上記の特徴的構成を備えた切刃５を有している。それゆえ、難削材の加工等、切削条件が厳しい加工においても、また、切込み量が大きな切削条件であっても、良好な切削性能を発揮することができる。

すなわち、図１５に示すように、第１切刃５１が主切刃として、第２切刃５２が副切刃として用いられるように、切刃５が被削材２０１に接触する。このとき、上述したように、第１切刃５１は、角度βで傾斜しているとともに仮想コーナＣ’２の二等分線Ｌ３に対して非対称となるよう配置されている。このため、第１切刃５１と第２切刃５２の間に位置する第３切刃５３が、第２切刃５２とともに仕上げ面精度を向上させるように機能するとともに、主切刃として機能する切刃の長さを長く確保して一次境界損傷の低減が図れる。その結果、切込み量が大きい切削条件下であっても、仕上げ面精度の高い良好な切削加工が可能となる。

また、図１５に示すように、仮想コーナＣ２’に第１切刃５１が二等分線Ｌ３に対して非対称形状となるよう配置されているため、刃先がインサートの中心方向に大きく後退しないため、切込み量が大きな切削加工においても、専用のホルダを必要とせず、汎用のホルダで良好な切削性能を発揮することができる。

なお、図１４においては、被削材２０１の回転軸Ｙを固定した状態で被削材２０１を回転させるとともに、切削工具１０１を被削材２０１に近付けている。また、図１５においては、被削材２０１を回転させた状態で、切削工具１０１を被削材２０１に接触させて切削加工を行っている。また、図１６においては、回転軸Ｙを固定した状態で被削材２０１を回転させるとともに、切削工具１０１を被削材２０１から遠ざけている。なお、本実施形態においては、それぞれの工程において、回転軸Ｙを固定した状態で被削材２０１を回転させるとともに切削工具１０１を動かしているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。

例えば、（１）の工程において、被削材２０１を切削工具１０１に近付けてもよい。同様に、（３）の工程において、被削材２０１を切削工具１０１から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、被削材２０１を回転させた状態を保持して、被削材２０１の異なる箇所にインサート１の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している切刃６が摩耗した際には、インサート１を貫通孔６の中心軸Ｘに対して１８０度回転させて、未使用の切刃５を用いればよい。

なお、被削材２０１の材質としては、例えば、超耐熱合金、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄又は非鉄金属などが挙げられる。超耐熱合金としては、例えば、ニッケル基合金などが挙げられる。

以上、本開示に係る実施形態について例示したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示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いうまでもない。

１・・・切削インサート（インサート）
２・・・第１面（上面）
２１・・・第１辺部
２２・・・第２辺部
２３・・・第３辺部
３・・・第２面（下面）
４・・・第３面（側面）
５・・・切刃
５１、５１’・・・第１切刃
５２、５２’・・・第２切刃
５３、５３’・・・第３切刃
５３１・・・第１部分
５３２・・・第２部分
６・・・貫通孔
７１・・・第１傾斜面
７２・・・第２傾斜面
７３・・・第３傾斜面
７４・・・第４傾斜面
１０１・・・切削工具
１０３・・・ホルダ
１０３１・・・先端面
１０３２・・・側面
１０３３・・・側面
１０５・・・ボルト
１０６・・・シート部材
１０７・・・クランプ部材
２０１・・・被削材

Claims (17)

1. 第１辺部と、第２辺部と、前記第１辺部と前記第２辺部との間に位置する第３辺部とを有する第１面と、
   前記第１面の反対に位置する第２面と、
   前記第１面と前記第２面との間に位置する第３面と、
   前記第１面と前記第３面との交線部に位置する切刃と、を備え、
   前記切刃は、
   前記第３辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第１切刃と、
   前記第２辺部に位置するとともに、前記第１面の平面視において直線状の第２切刃と、
   前記第１切刃と前記第２切刃との間に位置するとともに、前記第１面の平面視において、凸曲線状の第３切刃と、を有しており、
   前記第１面の平面視において、前記第１切刃は、前記第１辺部と前記第２辺部とのなす角の二等分線に対して、非対称に位置しており、
   前記第１面は、前記第１切刃に沿って位置するとともに、前記第１切刃から遠ざかるにつれて第１傾斜角度θ１で前記第２面に向かって傾斜する第１傾斜面を有している、切削インサート。
2. 前記第３切刃は、前記第３面の平面視において、前記第２切刃から遠ざかるにつれて前記第２面に向かって傾斜している領域を有している、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第１面の平面視において、前記第３切刃は、円孤状の第１部分と、前記第１部分よりも前記第２切刃の近くに位置する円孤状の第２部分と、を有しており、
   前記第１部分の曲率半径Ｒ１は、前記第２部分の曲率半径Ｒ２よりも大きい、請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第１部分は、前記第３面の平面視において、前記第２切刃から遠ざかるにつれて前記第２面に向かって傾斜しており、前記第２部分は、前記第３面の平面視において、前記第１部分から遠ざかるにつれて前記第２面に向かって傾斜している、請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記第１部分の傾斜角度；第１角度γ１は、前記第２部分の傾斜角度；前記第２角度γ２と同じである、請求項４に記載の切削インサート。
6. 前記第１切刃は、前記第３面の平面視において、前記第３切刃から遠ざかるにつれて前記第２面に向かって傾斜している、請求項５に記載の切削インサート。
7. 前記第１角度γ１及び前記第２角度γ２は、前記第１切刃の傾斜角度；第３角度γ３と同じである、請求項６に記載の切削インサート。
8. 前記第２切刃の高さは、一定である、請求項１〜７のいずれかに記載の切削インサート。
9. 前記第２切刃は、前記第３面の平面視において、前記第３切刃から遠ざかるにつれて前記第２面から遠ざかるように傾斜している、請求項１〜７のいずれかに記載の切削インサート。
10. 前記第１面は、前記第２切刃に沿って位置するとともに、前記第２切刃から遠ざかるにつれて第２傾斜角度θ２で記前第２面に向かって傾斜する第２傾斜面と、前記第３切刃に沿って位置するとともに、前記第３切刃から遠ざかるにつれて第３傾斜角度θ３で前記第２面に向かって傾斜する第３傾斜面と、をさらに有しており、
    前記第３傾斜角度θ３は、前記第１傾斜角度θ１及び前記第２傾斜面の第２傾斜角度θ２よりも大きい、請求項１〜９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 前記第３傾斜角度θ３は、前記第３切刃に渡って一定である、請求項１０に記載の切削インサート。
12. 前記第１傾斜角度θ１は、前記第３切刃から遠ざかるにつれて減少している、請求項１０または１１に記載の切削インサート。
13. 前記第２傾斜角度θ２は、前記第３切刃から遠ざかるにつれて減少している、請求項１２に記載の切削インサート。
14. 前記第１傾斜角度θ１の減少量は、前記第２傾斜角度θ２の減少量よりも小さい、請求項１３に記載の切削インサート。
15. 前記第１面は、前記第１傾斜面よりも内方に位置し、前記第１切刃から遠ざかるにつれて前記第２面から遠ざかるように傾斜する第４傾斜面をさらに有しており、
    前記第１面の平面視において、前記第１切刃と前記第４傾斜面との距離は、前記第３切刃から遠ざかるにつれて大きくなる、請求項１〜１４のいずれかに記載の切削インサート。
16. 請求項１〜１５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装着されたホルダと、を備えた切削工具。
17. 被削材を回転させる工程と、
    回転している前記被削材に請求項１６に記載の切削工具の前記切刃を接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離す工程と、を備えた切削加工物の製造方法。

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