WO2011037186A1 - 切削インサートおよび切削工具 - Google Patents

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WO2011037186A1
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cutting
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知美 駒塚
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株式会社タンガロイ
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Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert and a cutting tool attached to a cutting tool body.
  • Patent Document 1 An example of a cutting insert attached to a cutting edge exchangeable cutting tool is disclosed in Patent Document 1.
  • the cutting insert (throw away tip) of Patent Document 1 is devised to correspond to a cutting region from finish cutting to light medium cutting.
  • This cutting insert has a substantially rhombus plate shape, and has a lower surface as a seating surface on the cutting tool body and an upper surface facing the lower surface.
  • a nose portion is formed at an acute corner of the rake face of the upper surface, and a nose portion cutting edge connected to two straight cutting edges is formed at the nose portion.
  • the nose portion protrudes in a direction away from the lower surface, and the nose portion cutting edge has a convex arc shape.
  • a chip breaker is formed on the upper surface, and the chip breaker is formed of a top surface that is a plane substantially parallel to the lower surface, and a breaker wall surface that rises inclined from the scooping surface to the top surface. .
  • the rake angle of the rake face at the cutting edge apart from both ends of the nose part cutting edge is small. Therefore, in the cutting using the cutting insert, the chips generated by the cutting edge are generally thick. Therefore, chips and cutting edges become hot, wear of the cutting insert progresses, and the life of the cutting insert can be shortened.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems and aims to improve the tool life.
  • the present invention provides a cutting insert having a cutting edge, the cutting insert being a rake face extending along the cutting edge, wherein the rake face is formed to have a positive rake angle,
  • the rake face is formed so as to have a first area and a second area arranged in order in a direction away from the cutting edge, and a rake angle in the second area is larger than a rake angle in the first area.
  • a rising wall extending to form a rake face and a recess along the cutting edge together with the rake face, and extending the first region on a plane defined to be orthogonal to the cutting edge.
  • the rising wall is formed so that the extended surface defined as described above divides the rising wall into two regions.
  • the present invention also provides a cutting tool having a cutting edge, the cutting tool being a rake face extending along the cutting edge, the rake face being formed to have a positive rake angle.
  • the rake face is formed so that a rake angle in the second area is larger than a rake angle in the first area, and the first area and the second area are sequentially arranged in a direction away from the cutting edge.
  • a rake face, and a rising wall extending so as to form a recess along the cutting edge together with the rake face, wherein the first region is defined on a plane defined to be orthogonal to the cutting edge.
  • the rising wall surface is formed so that the extended surface defined to extend divides the rising wall surface into two regions.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1. It is a partial cross-sectional schematic diagram of the cutting insert which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a partial cross section schematic diagram of the cutting insert which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • the cutting insert 10 has a substantially rhomboid plate shape as shown in FIGS.
  • the cutting insert 10 has two end surfaces 12 and 14 that face each other, and a peripheral side surface 16 that extends between the two end surfaces 12 and 14.
  • an axis A that extends through the two end faces 12 and 14 is defined.
  • One end surface 12 of the two end surfaces 12 and 14 is an upper surface 18, and the other end surface 14 is a lower surface 20, which is in contact with a bottom surface of an insert mounting seat provided in a tool body (not shown) of a cutting tool. It is configured to function as a surface.
  • Each of these two end faces 12 and 14, in particular, the upper face 18 that is one end face 12 has a substantially rhombus shape and has rotational symmetry with respect to the axis A.
  • the cutting edge 22 is formed with respect to the ridge line portion of the corner portion 18 c forming an acute angle of the upper surface 18.
  • the two cutting edges 22 have substantially the same configuration and are formed rotationally symmetrically with respect to the axis A as is apparent from the above description. That is, the two cutting edges 22 can be indexed, and the cutting insert 10 is an indexable cutting insert. In the following, the cutting insert 10 will be described with respect to any one of the two cutting edges 22.
  • the present invention does not limit the number of cutting edges formed with respect to one end face.
  • the number of cutting edges formed with respect to one end face may be one or plural.
  • a cutting edge 22 is formed at the intersection of the upper surface 18 and the peripheral side surface 16.
  • the cutting edge 22 extends between the rake face 24 of the upper surface 18 and the flank face 26 of the peripheral side surface 16.
  • the flank 26 has a substantially acute angle with respect to the one end surface 12, that is, the upper surface 18, and has a positive flank angle.
  • the clearance angle may be set to 20 ° or less, and is set to 7 ° in the cutting insert 10 of the present embodiment.
  • the clearance angle of the flank 26 may be 0 °.
  • the opposing end surfaces 12 and 14 are each perpendicular to the peripheral side surface 16. Therefore, in this case, both end surfaces 12 and 14 can be configured in the same manner, and the both end surfaces 12 and 14 can be selectively used as the upper surface 18.
  • Each end face of the cutting insert that can be used on both sides can have rotational symmetry with respect to the axis A, and both end faces of the cutting insert can have rotational symmetry with respect to an axis perpendicular to the axis A.
  • the cutting edge 22 is formed so as to extend substantially on one plane orthogonal to the axis A.
  • the cutting edge 22 includes an arcuate cutting edge 22a and a linear cutting edge 22b.
  • the arcuate cutting edge 22 a is formed at the ridge line portion of the corner portion 18 c forming an acute angle of the upper surface 18.
  • the arcuate cutting edge 22a has an arc shape. In this embodiment, the radius of curvature of the arc constituting the arcuate cutting edge 22a is 0.8 mm.
  • the linear cutting edge 22b extends so as to be continuous with the arcuate cutting edge 22a.
  • the linear cutting edge 22b extends from both ends of the arcuate cutting edge 22a. That is, there are two linear cutting edges 22 b for each cutting edge 22.
  • the arcuate cutting edge 22a and the linear cutting edge 22b become the cutting edge 22 in contact with the work material.
  • the mounting insert 28 which penetrates the both end surfaces 12 and 14 is formed in the cutting insert 10 in the thickness direction.
  • the central axis of the mounting hole 28 coincides with the axis A of the cutting insert 10.
  • boss surfaces 30 are dotted around the opening of the mounting hole 28. These boss surfaces 30 are higher than the arcuate cutting edge 22a and the linear cutting edge 22b, and are on the same plane. That is, when defining a plane (hereinafter referred to as a central plane) M that is perpendicular to the axis A and passes through the peripheral side surface 16 so as to divide the cutting insert 10 into two equal parts (refer to FIG. 2 and FIG. 3), the boss surface 30 is defined.
  • center plane M is longer than the distance between the center plane M and the cutting edge 22 including the arc-shaped cutting edge 22a and the linear cutting edge 22b. All the boss surfaces 30 extend on a plane parallel to the central plane M.
  • the center plane M may be determined at an intermediate position between the upper and lower surfaces.
  • a chip breaker raised portion 32 is formed in the inner region of the arc-shaped cutting edge 22a and the linear cutting edge 22b on the upper surface 18.
  • the recess 34 may be referred to as a chip breaker groove.
  • the surface 32a of the chip breaker raised portion 32 rises from the bottommost portion 34a of the concave portion 34, it is hereinafter referred to as a rising wall surface.
  • the recess 34 has a substantially V-shaped cross section.
  • the rake face 24 and the rising wall surface 32a extend along substantially all of the cutting edge 22 so as to have a recess 34 in a cross section orthogonal to the cutting edge 22 at an arbitrary portion of the cutting edge 22.
  • the wall surface extending from the arcuate cutting edge 22 a and the linear cutting edge 22 b toward the bottom of the recess 34 is the rake face 24.
  • the rake face 24 is an inclined face that is inclined so as to gradually sink downward as it is spaced inward from the cutting edge 22, that is, to approach the central plane M.
  • the rake face 24 is formed to have a positive rake angle.
  • This rake face 24 is substantially composed of two faces.
  • the rake face 24 has a first rake face 24a and a second rake face 24b that are sequentially arranged in a direction away from the cutting edge 22 in a direction orthogonal to the cutting edge 22.
  • the first rake face 24 a is one area of the rake face 24, and is the first area of the rake face 24.
  • the second rake face 24 b is another area of the rake face 24 and is a second area of the rake face 24.
  • a plane (hereinafter referred to as a first plane) extending perpendicular to the cutting edge 22 is defined.
  • the first plane is here substantially parallel to the axis A. This first plane can be defined at any part of the cutting edge 22.
  • the rake face 24 has the first rake face 24a and the second rake face 24b so that the rake angle of the rake face 24 changes as the distance from the cutting edge 22 increases in any first plane.
  • the first rake face 24a and the second rake face 24b are continuous.
  • the first rake face 24 a extends at a cutting edge side end of the rake face 24, and the second rake face 24 b extends at a rising wall side end of the rake face 24.
  • a rake face 24 will be further described based on the schematic cross-sectional views of FIGS. 4 and 5 in which the rake angle, that is, the inclination angle is exaggerated.
  • a plane orthogonal to the axis A (hereinafter referred to as a second plane), that is, a plane parallel to the central plane M is defined.
  • the second plane is substantially parallel to the lower surface 20 having a function as a seating surface, and may be referred to as a horizontal plane.
  • the inclination angles of the first rake face 24a and the second rake face 24b with respect to the second plane can be defined as rake angles ⁇ a and ⁇ b.
  • the rake angle ⁇ b of the second rake face 24b is larger than the rake angle ⁇ a of the first rake face 24a. Therefore, the rake face 24 is convex so as to protrude toward the upper face 18 as a whole.
  • the rake face 24 is formed so that the rake angle ⁇ b of the second rake face 24b is larger than the rake angle ⁇ a of the first rake face 24a.
  • the rake angle ⁇ a of the first rake face is desirably 10 ° or more and 25 ° or less, and more desirably 18 ° or more and 22 ° or less.
  • the rake angle ⁇ a of the first rake face is set to approximately 20 °.
  • the rake angle ⁇ b of the second rake face is not less than 15 ° and not more than 35 °, and is set to approximately 30 ° in the present embodiment.
  • the first rake face 24a first affects the cutting of the work material.
  • the rake angle ⁇ a of the first rake face is less than 10 °
  • the effect of reducing the cutting resistance by thinning the chips is insufficient regardless of the rake angle ⁇ b of the second rake face.
  • the rake angle ⁇ a of the first rake face exceeds 25 °
  • the cutting edge strength decreases regardless of the rake angle ⁇ b of the second rake face. Therefore, for example, in the cutting of carbon steel, chipping and chipping are likely to occur.
  • the angle difference between the first rake face and the second rake face is small. .
  • the thickness of the cutting insert around the cutting edge is insufficient. May be largely lost.
  • the horizontal distance Wa from the cutting edge 22 to the end portion of the first rake face 24a, that is, the rising wall side end 24c is smaller than the radius of curvature of the arcuate cutting edge 22a provided in the corner portion 18c.
  • the distance Wa is defined in a direction perpendicular to the cutting edge 22 and perpendicular to the axis A as seen from the end face side, as shown in FIGS.
  • the distance Wa is desirably 0.05 mm or more and 0.30 mm or less, and more preferably 0.05 mm or more and 0.20 mm or less.
  • the distance Wa is set to about 0.12 mm over the entire circumference of the cutting edge 22.
  • the distance Wa need not be constant. That is, the distance Wa may be the above value in the vicinity of the corner portion, and can be arbitrarily set in other portions.
  • the horizontal distance Wb from the cutting edge 22 to the terminal end of the second rake face 46, that is, the rising wall side end 24d, is viewed from the end face side, as shown in FIGS. It is defined in a direction perpendicular to the cutting edge 22 and perpendicular to the axis A.
  • the distance Wb is preferably 0.20 mm or more and 0.70 mm or less, and is set to about 0.4 mm in this embodiment.
  • a chip breaker raised portion 32 is formed inside the pair of arcuate cutting edges 22a.
  • the rising wall surface 32 a of the chip breaker raised portion 32 extends so as to form a recess 34 in the upper surface 18 together with the rake face 24.
  • the rising wall surface 32a is a rising surface that rises from the bottommost portion 34a of the concave portion 34, and extends so as to rise upward as the distance from the rake face 24 starts from the coupling portion 32b with the bottommost portion 34a of the concave portion 34.
  • the rising wall surface 32a is a flat surface, and is inclined so as to move away from the central plane M as it gradually moves away from the arcuate cutting edge 22a and the linear cutting edge 22b.
  • the chip breaker raised portion 32 has a top surface 32c connected to the rising wall surface 32a and extending substantially parallel to the central plane M in addition to the rising wall surface 32a.
  • the top surface 32c is a substantially flat surface.
  • the top surface 32 c is formed to be higher than the cutting edge 22. This means that when a plane perpendicular to the axis A and passing through the cutting edge 22 is defined, this plane extends so as to cross the rising wall surface 32a.
  • the inclination angle ⁇ of the rising wall surface 32a with respect to the second plane, that is, the horizontal plane is larger than the rake angle ⁇ b of the second rake face 24b.
  • the inclination angle ⁇ is desirably set to 30 ° or more and 60 ° or less, and is set to approximately 45 ° in the present embodiment.
  • the inclination angle ⁇ is less than 30 °, the chips at the chip breaker bulge portion 32 are difficult to undergo the desired curl deformation, and as a result, the chips can be thick.
  • the inclination angle ⁇ exceeds 60 °, the collision between the chip breaker and the chips becomes too strong, and the cutting resistance may increase. Therefore, in this case, the frequency of occurrence of chatter is increased, and the frequency of generation of thick chips can be increased.
  • the rising wall surface 32 a is an extension defined so as to extend the first rake face 24 a, that is, the first region, on a plane defined to be orthogonal to the cutting edge 22, that is, in a cross section orthogonal to the cutting edge 22.
  • the surface S1 or the extension line L1 is formed in relation to the rake face 24 so as to be divided into two regions across the rising wall surface 32a. While this relationship is maintained, the rising wall surface 32a is connected to the bottom surface of the groove, that is, the bottom surface of the recess, extending to the bottom 34a of the recess 34 that is a chip breaker groove.
  • the bottom surface of the groove is closest to the central plane M in the recess 34, and extends between the rake face 24 and the rising wall surface 32a, as shown in FIGS. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the rising portion where the rising wall surface 32a starts to rise from the groove bottom surface, that is, the coupling portion 32b is lower than the extension surface S1 or the extension line L1 of the first rake face 24a, that is, the center. Located on the plane M side (located on the seating surface side) and higher than the extension surface S2 or extension line L2 of the second rake face 24b, that is, on the side away from the center plane M (on the upper surface 12 side).
  • the horizontal distance Wc from the cutting edge 22 to the rising portion of the rising wall surface 32a is orthogonal to the cutting edge 22 as viewed from the end face side, as shown in FIGS. And defined in a direction perpendicular to the axis A.
  • the distance Wc is preferably 0.70 mm or more and 1.50 mm or less, and is also set in the range in this embodiment.
  • the rising wall surface 32a is raised from the bottom surface of the substantially horizontal and small groove extending inward from the terminal end portion 24d of the second rake face 24b.
  • This groove bottom surface can be omitted.
  • the rising wall surface 32a is continuous with the second rake face 24b so as to protrude directly from the end portion 24d of the second rake face 24b. Therefore, in this case, the coupling portion 32b which is the rising portion of the rising wall surface 32a is on the extended surface S2 obtained by extending the second rake face 24b.
  • the top surface 32c of the chip breaker raised portion 32 extends at the same level as the boss surface 30 described above, and is configured as a substantially flat surface. Such a configuration is particularly effective when the cutting edges 22 are formed on both end faces 12 and 14. In the case of a cutting insert that selectively uses one of the opposed end surfaces 12 and 14 as the upper surface 18, the other end surface is the lower surface. In this case, the top surface and the boss surface of the chip breaker on the other end surface can function as a seating surface that comes into contact with the bottom surface of the insert mounting seat provided in the cutting tool body.
  • the cutting insert 10 described above is detachably mounted on an insert mounting seat provided on the cutting tool body.
  • the cutting insert 10 is placed on the insert mounting seat with the lower surface 20 having a function as a seating surface and at least a part of the peripheral side surface 16 abutting against the bottom surface and the wall surface of the insert mounting seat, respectively.
  • a screw hole is formed in the insert mounting seat. Then, the screw that engages or penetrates the mounting hole 28 of the cutting insert is screwed into the screw hole of the insert mounting seat, whereby the cutting insert 10 is detachably fixed to the cutting tool body.
  • the attachment mechanism or means for attaching the cutting insert 10 to the cutting tool body is not limited to such a configuration. Other mechanical or chemical mechanisms or means may be employed as the attachment mechanism or means.
  • the boss surface of one surface and the top surface of the chip breaker can contact the bottom surface of the insert mounting seat.
  • the upper surface 18 is oriented in the cutting direction during cutting.
  • one straight cutting edge 22b of the used cutting edges 22 'on the upper surface 18 and a part of the arc-shaped cutting edge 22a adjacent to the linear cutting edge 22b function as a transverse cutting edge facing the feed direction side.
  • the remaining linear cutting edge 22b of the used cutting edge 22 'and the arcuate cutting edge 22a adjacent to the other linear cutting edge 22b do not function as the transverse cutting edge.
  • This part functions as a front cutting edge facing the processing surface side of the work material.
  • the used cutting edge is a portion of the cutting edge 22 that is cut into the work material, that is, a cutting edge that can be involved in cutting, in the cutting tool to which the cutting insert 10 is attached.
  • the cutting insert 10 is used, for example, for turning the outer peripheral surface of the work material rotated around the rotation center line when fed in a direction parallel to the rotation center line of the work material.
  • the horizontal cutting edge can be mainly responsible for cutting by contacting the work material over the entire cutting in a direction (cutting direction) perpendicular to the rotation center line.
  • the front cutting edge can be in contact with the processed surface of the work material and be responsible for forming the processed surface.
  • chips generated mainly by the horizontal cutting edge of the cutting insert 10 rise from the horizontal cutting edge and flow toward the wall surface 32a. At this time, the chips pass over the first rake face 24a while contacting the surface of the first rake face 24a.
  • the cutting insert of this embodiment since the distance Wa is short, the first rake face 24a is narrow. Therefore, the size of the rake angle is largely influenced mainly by the rake angle of the second rake face 24b in the entire rake face involved in chip generation. For this reason, the cutting insert of this embodiment can reduce cutting resistance and can reduce the thickness of a chip.
  • the rake angle of the second rake face is obviously larger than the rake angle of the first rake face, and thus the chip can be processed without contacting the chip with the second rake face 24b.
  • such a rake face configuration further contributes to a reduction in cutting resistance. Therefore, the heat generation of the cutting insert and chips can be suppressed.
  • the contact area between the chip and the cutting insert is small, it is possible to suppress the heat generated in the chip from propagating to the cutting insert. Therefore, an increase in the surface temperature of the cutting insert can be suppressed.
  • Chips that have passed over the first rake face 24a flow onto the second rake face 24b.
  • the rake angle ⁇ b of the second rake face 24b is larger than the rake angle ⁇ a of the first rake face 24a. That is, the rake face 24 has a convex shape. Therefore, chips flowing from the first rake face 24a to the second rake face 24b cannot positively or substantially contact the surface of the second rake face 24b. Therefore, the temperature rise of the chip is suppressed and the abrasion resistance between the chip and the rake face is greatly suppressed. Therefore, the tool life of the cutting insert can be improved.
  • the chips when cutting a work material with high ductility, the chips are likely to be stretched and plastically deformed, and thus may contact the surface of the second rake face 24b.
  • the rake angle ⁇ b of the second rake face is set to a large positive angle of 15 ° or more and 35 ° or less, the chips can be broken before the thickness thereof increases. Therefore, the temperature rise of the chip, the arc-shaped cutting edge 22a, the linear cutting edge 22b, the second rake face 24b, and the flank 26 due to the contact between the chip and the second rake face 24b is suppressed. Further, the abrasion resistance exerted on the second rake face 24b is effectively suppressed. Therefore, the life of the cutting insert is improved.
  • the distance Wa from the cutting edge to the end portion of the first rake face is smaller than the radius of curvature of the arcuate cutting edge 22a provided in the corner portion 18c.
  • the arcuate cutting edge 22a that affects the size of the feed amount f (mm / rev).
  • the distance Wa is not excessive with respect to the radius of curvature. Therefore, the cutting insert 10 enables high feed cutting.
  • the distance Wa from the cutting edge to the terminal portion of the first rake face is 0.05 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the distance Wb from the cutting edge to the end portion of the second rake face is set to 0.20 mm or more and 0.70 mm or less. This prevents the chips from coming into contact with the surface of the second rake face 46 during cutting of the work material that may generate easily-extensible chips. Therefore, an increase in temperature such as chips and an increase in scratch resistance exerted on the second rake face 24b can be suppressed.
  • the rake angle ⁇ b of the second rake face is set to 15 ° or more and 35 ° or less.
  • the rising portion 32b of the rising wall surface 32a is lower than the extended surface S1 extending the first rake face, and on or extending the extended face S2 extending the second rake face. It can be higher than the plane S2. Therefore, chips flowing substantially along the first rake face or chips passing substantially along the second rake face are surely in contact with the rising wall surface 32a. Chips are curled or broken into a curved shape, triggered by a sudden change in the flow direction due to this contact. Thereby, the stable chip processing is achieved.
  • the inclination angle ⁇ of the rising wall surface 32a is larger than the rake angle ⁇ b of the second rake surface, a large deformation is given to the chips contacting the rising wall surface 32a. As a result, the chips can be curled or cut reliably.
  • the inclination angle ⁇ is larger than the rake angle ⁇ b, it is possible to suppress scraping resistance by quickly separating the chips from the rising wall surface 32a.
  • the chip that extends upward or spontaneously curls with respect to the first rake face 24a is raised. 32a can be reliably brought into contact with. Thereby, the chip processing can be improved.
  • the distance Wc from the cutting edge to the rising portion of the rising wall is set to 0.70 mm or more and 1.50 mm or less as described above. This is for the purpose of making it possible for the spontaneously curled chips to reliably contact the rising wall surface. In addition, this is because when the extended chip comes into contact with the rising surface, the collision of the chip is too strong to suppress an increase in cutting resistance. Further, this is for smoothly curling or cutting the chips.
  • a cutting insert 110 according to a second embodiment of the present invention will be described. However, below, only the main differences between the cutting insert 110 and the cutting insert 10 according to the first embodiment will be described. It should be noted that the constituent elements corresponding to the constituent elements already described are given the same reference numerals as the constituent elements already described, or the description thereof is omitted.
  • the cutting insert 110 has a feature that the rising wall surface 132a includes two surfaces as compared with the cutting insert 10 described above.
  • the configuration of the rising wall surface 132a is substantially similar to the configuration of the rake surfaces 24 and 124.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the cutting insert 110 corresponding to the cross-sectional view of FIG.
  • the rising wall surface 132a is substantially composed of two surfaces.
  • a plane orthogonal to the cutting edge 122 that is, the first plane is defined.
  • the first plane is substantially parallel to the axis A as described above.
  • the rising wall surface 132a has two surfaces 132d and 132e so that the inclination angle of the rising wall surface 132a changes as the distance from the cutting edge 122 increases in any first plane.
  • the first rising wall surface 132d and the second rising wall surface 132e are sequentially arranged in a direction away from the cutting edge 122.
  • the first rising wall surface 132d is one region of the rising wall surface 132a and is a first rising wall surface region.
  • the second rising wall surface 132e is another region of the rising wall surface 132a and is a second rising wall surface region.
  • the first rising wall surface 132d and the second rising wall surface 132e are continuous.
  • the first rising wall surface 132d extends at a cutting edge side end portion of the rising wall surface 132a
  • the second rising wall surface 132e extends at a top surface 132c end portion of the rising wall surface.
  • the inclination angle ⁇ a of the first rising wall surface 132d with respect to the second plane is larger than the inclination angle ⁇ b of the second rising wall surface 154 with respect to the second plane. Therefore, the rising wall surface 132a has a convex shape toward the upper surface 118 as a whole.
  • the top surface 132c of the chip breaker raised portion 132 is formed to be higher than the cutting edge 122, like the top surface 32c. Further, the boundary portion or the intersecting portion 132f between the first rising wall surface 132d and the second rising wall surface 132e is located higher than the cutting edge 122 as shown in FIG. Is formed. Therefore, when defining a plane orthogonal to the axis A and passing through the cutting edge 122, this plane extends so as to cross the first rising wall surface 132d.
  • the cutting insert 110 having such a configuration has the following actions and effects in addition to the actions and effects of the cutting insert 10.
  • the rising wall surface 132a includes a first rising wall surface 132d and a second rising wall surface 132e, and the inclination angle ⁇ a of the first rising wall surface 132d is larger than the inclination angle ⁇ b of the second rising wall surface 132e. Therefore, the second rising wall surface 132e is greatly inclined with respect to the first rising wall surface 132d in a direction away from the arcuate cutting edge 122a and the linear cutting edge 122b, and the rising wall surface 132a has a convex shape as a whole. Therefore, when the chip contacting the first rising wall surface 132d is curled and flows upward and away from the arcuate cutting edge 122a and the linear cutting edge 122b, the chip contacts the second rising wall surface 132e.
  • the contact area between the rising wall surface 132a and the chips is minimized, the chips are discharged smoothly, and good chip processing is possible. That is, the inclination angle of the second rising wall surface is different from the inclination angle of the first rising wall surface so as to promote chip discharge.
  • the intersection 132f between the first rising wall surface 132d and the second rising wall surface 132e is higher than the arcuate cutting edge 122a and the linear cutting edge 122b. Therefore, chips passing along the first rake face 124a or the second rake face 124b can be reliably received by the first rising wall surface 132d. Further, the chips curled by contact with the first rising wall surface 132d can be smoothly discharged without contacting the second rising wall surface 132e.
  • a cutting insert 210 according to a third embodiment of the present invention will be described. However, below, only the main differences between the cutting inserts 210 and 110 according to the first embodiment and the second embodiment described above in the cutting insert 210 will be described. It should be noted that the constituent elements corresponding to the constituent elements already described are given the same reference numerals as the constituent elements already described, or the description thereof is omitted.
  • the cutting insert 210 has a feature that the rising wall surface 232a includes two regions, specifically, two surfaces 232d and 232e, as compared with the cutting insert 10 described above. Further, the cutting insert 210 is characterized in that the rake face 224 and the rising wall face 232a are respectively curved as compared with the cutting inserts 10 and 110. That is, each of the first rake face 224a, the second rake face 224b, the first rising wall surface 232d, and the second rising wall surface 232e has a curved shape.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the cutting insert 210 corresponding to the cross-sectional view of the cutting insert 10 of FIG.
  • the rake angle that is, the inclination angle of each of the first and second rake faces, and the inclination angle of each of the first and second rising wall surfaces are defined with respect to an imaginary line or a virtual plane.
  • each of the first rake face 224a, the second rake face 224b, the first rising wall surface 232d, and the second rising wall surface 232e has a curved shape protruding toward the upper surface 18 side.
  • each of these for example, the end on the cutting edge side or the end close to the cutting edge 222 and the other end (for example, the end on the top surface 232c side of the chip breaker raised portion 232 or the end far from the cutting edge 222).
  • Angles between a straight line or a plane (two-dot chain line in FIG. 7) connected to the second plane or a horizontal plane are defined as respective rake angles or inclination angles. More specifically, the rake angle of the first rake face 224a is the cutting edge side end (starting end) of the first rake face 224a, for example, the arcuate cutting edge 222a, and the top face side end (terminal).
  • the rake angle of the second rake face 224b is defined by the angle formed by the line L2 connecting the start end 224c and the end 224d of the second rake face or the surface S2 and the horizontal plane.
  • the cutting insert 210 having such a configuration similarly exhibits the operations and effects exhibited by the cutting insert 10 and the cutting insert 110.
  • At least one of the first rake face, the second rake face, the first rising wall surface, and the second rising wall surface may be flat or curved.
  • they are curved surface shape they are not limited to having a convex shape on the upper side like the cutting insert 210, and may have a convex shape on the lower side, that is, the lower surface side.
  • the rake face has a positive rake angle over the entire cutting edge. Therefore, the thickness of the chip can be reduced.
  • the cutting insert includes a first rake face and a second rake face that are sequentially arranged in the direction away from the cutting edge as described above, and the rake angle of these rake faces is gradually increased as the distance from the cutting edge increases. Become bigger. Therefore, the present invention further has an action and an effect of promoting chip flow and reducing chip thickness. Therefore, the temperature rise of the cutting edge, the first and second rake faces and the flank face is suppressed, and the tool life of the cutting insert can be improved.
  • the present invention has an effect of reducing the chip thickness, in the generated chip, the temperature difference between the shear surface side (side facing the rake face) and the opposite side in the thickness direction becomes significant. Therefore, the curl deformation of the chips due to the temperature difference is promoted, and the chip processability is improved. Further, since the chip thickness is small, the progress of wear of the chip breaker due to the contact of the chips is suppressed. Therefore, the chip treatment by the rising wall surface of the chip breaker is stable for a long time.
  • the chips passing over the first rake face are preferably 2 Passes over the rake face without contacting the surface of the second rake face. Therefore, it can suppress effectively that a chip, a cutting blade, a 1st scoop surface, and a flank become high temperature. This further improves the tool life.
  • the cutting insert which concerns on embodiment of this invention was demonstrated, a various change can be applied to them.
  • the shape of the upper surface and the like of the cutting insert can be changed not only to a rhombus but also to a substantially polygon such as a square, a rectangle, a parallelogram, and a triangle. That is, the cutting insert may be a substantially polygonal plate shape.
  • the cutting insert can be made from a variety of materials. At least a part of the arc-shaped cutting edge and the linear cutting edge is made of a hard material such as cemented carbide, coated cemented carbide, cermet, ceramic, or ultrahigh pressure such as a diamond sintered body or a cubic boron nitride sintered body. It is good to be comprised with a sintered compact.
  • the cutting inserts 10, 110, and 210 of the above embodiment are cutting inserts that turn the outer periphery of the work material.
  • the present invention is applicable to cutting inserts that turn the inner periphery and end face of the work material. is there.
  • the present invention can also be applied to cutting inserts used for milling and drilling.
  • the present invention is also applicable to cutting tools other than the cutting insert.
  • the present invention also relates to a cutting tool having the above-described features of the cutting insert in the blade portion.
  • a cutting tool may have a chip or a blade portion attached integrally, and may include the rake face and the rising wall surface along the cutting edge of the blade portion.
  • the rake face has two regions (specific range).
  • the rake face may include three or more regions.
  • One region adjacent to the cutting edge may be the first region as described above, and the other region may be the second region, the third region, or the like.
  • the rising wall surface is not limited to having one or two regions, and three or more regions may be provided similarly.
  • regions should be clear, it is not limited to being clear.
  • each region of the rake face is not limited to being flat or simply curved, and can have various shapes such as an extremely fine uneven shape or a corrugated shape. The same applies to each region of the rising wall surface.
  • the cutting edge is formed so as to extend substantially on one plane perpendicular to the axis A, but may extend so as to cross this plane.
  • the part of the cutting edge that is farthest from the central plane M can be referred to as the highest point of the cutting edge.
  • the highest point of the cutting edge may be used as a reference for the cutting edge.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

 本発明は、切れ刃を有する切削インサートに関する。この切削インサートは、切れ刃(22a、22b)に沿って延在するすくい面(24)と、すくい面(24)と共に切れ刃(22a、22b)に沿う凹部(34)を形成するように延在する立ち上がり壁面(32a)を備える。すくい面(24)は、正のすくい角を有するように形成され、切れ刃(22a、22b)から離れる方向に順に配置された第1すくい面(24a)と第2すくい面(24b)とを有する。第2すくい面(24b)におけるすくい角は第1すくい面(24a)におけるすくい角よりも大きい。

Description

切削インサートおよび切削工具
 本発明は、切削工具本体に取り付けられる切削インサートおよび切削工具に関する。
 刃先交換式切削工具に装着される切削インサートの一例は、特許文献1に開示されている。特許文献1の切削インサート(スローアウェイチップ)は、特許文献1の記載によれば、仕上げ切削から軽中切削までの切削領域に対応するように考案されている。この切削インサートは、略ひし形板状であり、切削工具本体への着座面としての下面と、該下面に対向する上面とを有している。該上面のすくい面の鋭角の角部にはノーズ部が形成され、このノーズ部には真っ直ぐな2つの切れ刃につながるノーズ部切れ刃が形成されている。ノーズ部は下面から離れる方向に突出し、ノーズ部切れ刃は凸円弧状である。したがって、ノーズ部切れ刃の端部点からその中央点に向かうにしたがってすくい角は増大するように変化し、その中央点ですくい角は最大である。また、上面にはチップブレーカが形成されていて、該チップブレーカは、下面と略平行な平面である頂面と、該頂面まですくい面から傾斜して隆起するブレーカ壁面とから形成されている。
特開2000-107911号公報
 特許文献1記載の切削インサートでは、ノーズ部切れ刃の両端から離れた切れ刃におけるすくい面のすくい角が小さい。それ故、該切削インサートを用いての切削では、その切れ刃で生じる切りくずは一般に厚い。したがって、切りくずおよび切れ刃は高温になり、切削インサートの摩耗が進行し、切削インサートの寿命が短くなり得る。
 さらに、特許文献1の記載によれば、ノーズ部切れ刃等の切れ刃で生成される切りくずはノーズ部すくい面およびすくい面を擦過しつつ切削インサート表面上を走行してチップブレーカのブレーカ壁面に衝突する。したがって、生成する切りくずが厚い場合には特に、すくい面の摩耗がさらに生じ易い。故に、そのような切削インサートは工具寿命に関して問題を有する。
 本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、工具寿命を改善することを目的とする。
 本発明は、切れ刃を有する切削インサートを提供し、該切削インサートは、前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第1領域と第2領域とを有し、該第2領域におけるすくい角は該第1領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第1領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を2つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備える。
 また、本発明は、切れ刃を有する切削工具を提供し、該切削工具は、前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第1領域と第2領域とを有し、該第2領域におけるすくい角は該第1領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第1領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を2つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備える。
本発明の第1実施形態に係る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。 図1の切削インサートの側面図である。 図1におけるIV-IV線断面模式図である。 図1におけるV-V線断面模式図である。 本発明の第2実施形態に係る切削インサートの一部の断面模式図である。 本発明の第3実施形態に係る切削インサートの一部の断面模式図である。
 以下に、本発明を実施形態に基づいて、図面を参照して説明する。
 本発明の第1実施形態に係る切削インサート10は、図1から図3に示すように、略菱形板状である。切削インサート10は、対向する2つの端面12、14と、これら2つの端面12、14間に延在する周側面16とを有する。切削インサート10では、2つの端面12、14を貫通するように延びる軸線Aが定められる。2つの端面12、14のうちの一方の端面12は上面18であり、他方の端面14は下面20であって切削工具の工具本体(不図示)に設けたインサート取付座の底面に当接する着座面として機能するように構成されている。これら2つの端面12、14の各々は、特に一方の端面12である上面18は、略菱形形状を有し、軸線Aに関して回転対称性を有する。
 切れ刃22は、上面18の鋭角をなすコーナ部18cの稜線部に関して形成されている。切削インサート10の上面18に、2つの鋭角をなすコーナ部18cがあるので、2つの切れ刃22がある。2つの切れ刃22は実質的に同じ構成を有し、上記説明から明らかなように軸線Aに関して回転対称に形成されている。つまり、2つの切れ刃22は割り出し可能であり、切削インサート10は割り出し可能な切削インサートである。以下では、2つの切れ刃22のうちの任意の1つの切れ刃22に関して切削インサート10は説明される。なお、本発明は、1つの端面に関して形成される切れ刃の数を限定しない。1つの端面に関して形成される切れ刃の数は、1つでも、複数でもよい。
 上面18と周側面16との交差部に切れ刃22が形成されている。切れ刃22は、上面18のすくい面24と、周側面16の逃げ面26との間に延在する。ただし、逃げ面26は、図2および図3から明らかなように、前記一方の端面12つまり上面18に対して実質的に鋭角をなし、正の逃げ角を有している。逃げ角は20°以下に設定されるとよく、本実施形態の切削インサート10では、7°に設定されている。
 ただし、逃げ面26の逃げ角は0°であってもよい。この場合、対向する端面12、14はそれぞれ周側面16と直角をなす。したがって、この場合、両端面12、14を同じように構成し、両端面12、14を選択的に上面18として使用することが可能になる。このような両面使用可能な切削インサートの各端面は、軸線Aに関して回転対称性を有し、該切削インサートの両端面は軸線Aに直交する軸線に関して回転対称性を有することができる。
 切れ刃22は、軸線Aに直交する1つの平面上に実質的に延びるように形成されている。切れ刃22は、円弧状切れ刃22aと直線状切れ刃22bとを含む。円弧状切れ刃22aは、上面18の鋭角をなすコーナ部18cの稜線部に形成されている。円弧状切れ刃22aは円弧状をなす。この実施形態では、円弧状切れ刃22aを構成する円弧の曲率半径は0.8mmである。直線状切れ刃22bは、この円弧状切れ刃22aに連続するように延在する。直線状切れ刃22bは、円弧状切れ刃22aの両端から延在する。つまり、各切れ刃22につき2つの直線状切れ刃22bがある。これら円弧状切れ刃22aと直線状切れ刃22bとが被削材に接する切れ刃22となる。
 切削インサート10には、その厚み方向に両端面12、14を貫通する取付穴28が形成される。取付孔28の中心軸線は、切削インサート10の軸線Aに一致する。上面18には取付穴28の開口部周囲にボス面30が点在する。これらボス面30は、円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bより高位にあって、また、同一平面上にある。つまり、軸線Aに直交すると共に切削インサート10を上下に2等分するように周側面16を通過する平面(以下、中央平面)Mを定義するとき(図2および図3参照)、ボス面30と中央平面Mとの距離は、円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bを含む切れ刃22と中央平面Mとの距離よりも長い。そして、全てのボス面30は中央平面Mに平行な平面上に延在する。例えば、ポジインサートの場合は、中央平面Mは、上下面間の中間位置に定められるとよい。
 上面18の円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bの内側領域には、チップブレーカ隆起部32が形成されている。チップブレーカ隆起部32の切れ刃22側を向く面32aは、上記すくい面24と共に、切れ刃22に沿って延在する凹部34を上面18に区画形成する。凹部34はチップブレーカ溝と称され得る。また、チップブレーカ隆起部32の面32aは凹部34の最底部34aから立ち上がる壁面なので以下、立ち上がり壁面と称される。凹部34は略V形状断面を有する。すくい面24と、立ち上がり壁面32aとは、切れ刃22の任意の部分で切れ刃22に直交する断面において凹部34を有するように、切れ刃22のほぼ全てに沿って延在している。
 凹部34のうち、円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bから凹部34の最底部に向けて延びる壁面は、上記すくい面24となる。このすくい面24は、切れ刃22から内側へ離間するにつれ漸次下方へ陥没するようにつまり上記中央平面Mへ近づくように傾いた傾斜面である。このようにすくい面24は正のすくい角を有するように形成されている。
 このすくい面24は実質的に2つの面から構成されている。すくい面24は切れ刃22に直交する方向において切れ刃22から離れる方向に順に配置された第1すくい面24aおよび第2すくい面24bを有する。第1すくい面24aはすくい面24の1つの領域であり、すくい面24の第1領域である。第2すくい面24bはすくい面24のもう1つの領域であり、すくい面24の第2領域である。
 ここで切れ刃22に直交するように延びる平面(以下、第1平面)が定義される。第1平面はここでは上記軸線Aに実質的に平行である。この第1平面は、切れ刃22の任意の部分において、定められ得る。特にその中の円弧状切れ刃22aを二等分する第1平面は図1の二等分面Bに重なり、軸線Aを含む。任意の第1平面において、切れ刃22から離れるにしたがって、すくい面24のすくい角が変化するように、すくい面24は上記第1すくい面24aと上記第2すくい面24bとを有する。ここでは、第1すくい面24aと第2すくい面24bとは連続する。第1すくい面24aはすくい面24の切れ刃側端部に位置して延在し、第2すくい面24bはすくい面24の立ち上がり壁面側端部に位置して延在する。
 このようなすくい面24はそのすくい角つまり傾斜角等が誇張して表された図4および図5の断面模式図に基づいてさらに説明される。ここで軸線Aに直交する平面(以下、第2平面)つまり上記中央平面Mに平行な平面が定義される。本実施形態では、第2平面は、着座面としての機能を有する下面20に実質的に平行であり、水平面と称されることもできる。上記第1すくい面24a、第2すくい面24bの第2平面に対する傾斜角がすくい角αa、αbと定義され得る。第2すくい面24bのすくい角αbは、第1すくい面24aのすくい角αaよりも大きい。そのため、すくい面24は全体として上面18側に突出するように凸状である。
 このように、第2すくい面24bのすくい角αbが第1すくい面24aのすくい角αaよりも大きいようにすくい面24は形成される。望ましくは、第1すくい面のすくい角αaは、10°以上、25°以下であり、より望ましくは、18°以上、22°以下である。本実施形態では第1すくい面のすくい角αaはおよそ20°に設定されている。また、望ましくは、第2すくい面のすくい角αbは、15°以上35°以下であり、本実施形態ではおよそ30°に設定されている。
 これは次の理由による。すくい面24の第1および第2すくい面24a、24bのうち、第1すくい面24aが被削材の切削にまず影響する。第1すくい面のすくい角αaが10°未満である切削インサートでは、第2すくい面のすくい角αbにかかわらず、切りくずを薄くして切削抵抗を下げる効果が不十分である。他方、第1すくい面のすくい角αaが25°を超える切削インサートでは、第2すくい面のすくい角αbにかかわらず、刃先強度が低下する。したがって、例えば炭素鋼の切削では、チッピングや欠損が発生しやすい。
 逆に、第2すくい面のすくい角αbが15°未満であり第1すくい面のすくい角αaが上述した範囲にある切削インサートでは、第1すくい面と第2すくい面との角度差が小さい。これは、第2すくい面を設ける効果を実質的に希釈する。また、第2すくい面のすくい角αbが35°を超えると共に第1すくい面のすくい角αaが上述した範囲にある切削インサートでは、切れ刃周辺の切削インサートの肉厚が不足するので、切れ刃が大きく欠損する可能性がある。
 また、切れ刃22から第1すくい面24aの終端部つまり立ち上がり壁面側端部24cまでの水平方向の距離Waは、コーナ部18cに設けた円弧状切れ刃22aの曲率半径よりも小さい。距離Waは、図4および図5に示すように、端面側から見た切れ刃22に直交すると共に軸線Aに直交する方向において、定義される。距離Waは、具体的には0.05mm以上、0.30mm以下であることが望ましく、さらに好ましくは0.05mm以上、0.20mm以下である。本実施形態では、切れ刃22の全周にわたって、距離Waはおよそ0.12mmに設定されている。しかし、距離Waは一定である必要はない。すなわち、距離Waは、コーナ部近傍で上記値であればよく、それ以外の箇所では任意に設定できる。
 また、切れ刃22から第2すくい面46の終端部つまり立ち上がり壁面側端部24dまでの水平方向の距離Wbは、距離Waと同様に、図4および図5に示すように、端面側から見た切れ刃22に直交すると共に軸線Aに直交する方向において定義される。距離Wbは、0.20mm以上、0.70mm以下が望ましく、本実施形態ではおよそ0.4mmに設定されている。
 上面18に対向する方向から切削インサート10を見た図1において、一対の円弧状切れ刃22aの内側には、チップブレーカ隆起部32が形成されている。チップブレーカ隆起部32の立ち上がり壁面32aは、すくい面24と共に上面18に凹部34を形成するように延在する。立ち上がり壁面32aは凹部34の最底部34aから立ち上がる立ち上がり面であり、凹部34の最底部34aとの結合部32bを起点としてすくい面24から離れるにしたがって上方へ隆起するように延在する。ここでは立ち上がり壁面32aは平らな面であり、円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bから漸次遠ざかるにつれて中央平面Mから遠ざかるように傾斜している。
 チップブレーカ隆起部32は、この立ち上がり壁面32aに加えて、この立ち上がり壁面32aにつながり中央平面Mに略平行に延びる頂面32cを有する。頂面32cは、実質的に平坦な面である。頂面32cは切れ刃22よりも高位にあるように形成されている。これは、上記軸線Aに直交する平面であって切れ刃22を通るような平面を定義するとき、この平面は立ち上がり壁面32aを横断するように延在することを意味する。
 立ち上がり壁面32aの上記第2平面つまり水平面に対する傾斜角βは、前記第2すくい面24bのすくい角αbよりも大きい。傾斜角βは、望ましくは30°以上、60°以下に設定され、本実施形態ではおよそ45°に設定されている。傾斜角βが30°未満であるとき、チップブレーカ隆起部32で切りくずは所望のカール変形をし難く、その結果切りくずが厚くなり得る。傾斜角βが60°を超えると、チップブレーカと切りくずとの衝突が強くなりすぎ、切削抵抗が増大する可能性がある。それ故、この場合、びびりの発生頻度が高まると共に、厚い切りくずが生成する頻度も高まり得る。
 そして、立ち上がり壁面32aは、切れ刃22に直交するように定義される平面上において、つまり、切れ刃22に直交する断面において第1すくい面24aつまり第1領域を延長するように定義される延長面S1または延長線L1が立ち上がり壁面32aを横断して2つの領域に分けるように、すくい面24と関係付けて形成されている。そして、この関係が維持されつつ、ここでは立ち上がり壁面32aは、チップブレーカ溝である凹部34の最底部34aに延在する溝底面つまり凹部底面につながる。溝底面は、凹部34の中で中央平面Mに最も近く、図4および図5に示すように、すくい面24と立ち上がり壁面32aとの間に延在する。したがって、図4および図5において示すように、立ち上がり壁面32aが溝底面から隆起を開始する立ち上がり部つまり上記結合部32bは、第1すくい面24aの延長面S1または延長線L1よりも低位つまり中央平面M側にあり(着座面側にあり)、かつ、第2すくい面24bの延長面S2または延長線L2よりも高位つまり中央平面Mから離れた側にある(上面12側にある)。
 また、切れ刃22から立ち上がり壁面32aの立ち上がり部までの水平方向の距離Wcは、距離Wa、Wbと同様に、図4および図5に示すように、端面側から見た切れ刃22に直交すると共に軸線Aに直交する方向において定義される。距離Wcは0.70mm以上、1.50mm以下であることが望ましく、本実施形態でもその範囲に定められている。
 本実施形態の切削インサート10では、立ち上がり壁面32aは、第2すくい面24bの終端部24dから内側に延びる略水平で小幅の上記溝底面から隆起している。この溝底面は省略可能である。この場合、立ち上がり壁面32aは、第2すくい面24bの終端部24dから直接的に隆起するように第2すくい面24bに連続する。故に、この場合、立ち上がり壁面32aの立ち上がり部である結合部32bは、第2すくい面24bを延長した延長面S2上にある。
 また、チップブレーカ隆起部32の頂面32cは、既述したボス面30と等位に延び、実質的に平坦な面として構成されている。このような構成は、特に両端面12、14に切れ刃22が形成される場合に有効である。対向する端面12、14のうちのいずれか一方を選択的に上記上面18として使用する切削インサートの場合、他方の端面は下面となる。この場合、該他方の端面の前記チップブレーカの頂面およびボス面が切削工具本体に設けたインサート取付座の底面に当接する着座面として機能することができる。
 以上に説明した切削インサート10は、図示しないが、切削工具本体に設けたインサート取付座に着脱可能に装着される。切削インサート10は、着座面としての機能を有する下面20と周側面16のうちの少なくとも一部とをインサート取付座の底面と壁面とに夫々当接させて、インサート取付座に載置される。インサート取付座にはねじ穴が形成されている。そして、切削インサートの取付穴28に係合するまたは貫通するねじがインサート取付座のねじ穴に螺合されることで、切削インサート10は切削工具本体に着脱可能に固定される。なお、切削インサート10を切削工具本体へ取り付ける取付機構または手段はこのような構成に限定されない。他の機械的または化学的な機構または手段が取付機構または手段として採用され得る。
 上記した、対向する端面の両方を選択的に上面として使用する両面使用可能な切削インサートの場合、一方の面のボス面およびチップブレーカの頂面がインサート取付座の底面に当接し得る。
 切削工具本体に装着された切削インサート10において、切削加工時、上面18は切削方向を向けられる。このとき、上面18の使用切れ刃22´のうちの一方の直線状切れ刃22bおよび該直線状切れ刃22bに隣接する円弧状切れ刃22aの一部分は、送り方向側に面した横切れ刃として機能する。これに対して、この切削加工時、使用切れ刃22´のうちの他方の直線状切れ刃22bおよびこの他方の直線状切れ刃22bに隣接する円弧状切れ刃22aの前記横切れ刃として機能しない残りの部分は、被削材の加工面側に面した前切れ刃として機能する。なお、使用切れ刃とは、切削インサート10が装着された切削工具において、切れ刃22の中で被削材に切り込まれる部分つまり切削に関与し得る切れ刃である。
 この切削インサート10は、例えば被削材の回転中心線に平行な方向に送りを与えられて、前記回転中心線まわりに回転する被削材の外周面を旋削加工するために用いられる。この場合、前記横切れ刃は、前記回転中心線に直角の方向(切込み方向)で切込み全体にわたって被削材に接触して切削を主に担うことができる。前記前切れ刃は、この場合、被削材の加工面に接触して該加工面の形成を担うことができる。
 以上に説明した切削加工において、切削インサート10の横切れ刃で主に生成した切りくずは、該横切れ刃から立ち上がり壁面32a側に向かって流れる。このとき、切りくずは、第1すくい面24aの表面に接触しながら該第1すくい面24a上を通過する。
 本実施形態の切削インサートにおいては、前記距離Waが短いので第1すくい面24aが狭い。それ故、切りくず生成に関与するすくい面全体では、すくい角の大きさは主に第2すくい面24bのすくい角の影響を大きく受ける。このため、本実施形態の切削インサートは、切削抵抗を低減でき、切りくずの厚みを薄くできる。
 また、上記したように第1すくい面のすくい角よりも第2すくい面のすくい角が明らかに大きいので、第2すくい面24bに切りくずを接触させずに切りくずを処理できる場合もある。その場合、このようなすくい面の構成はさらに切削抵抗の低減に寄与する。したがって、切削インサートおよび切りくずの発熱を抑制できる。また、この場合、切りくずと切削インサートとの接触面積が少ないので、切りくずに発生した熱が切削インサートへ伝播することを抑制できる。したがって、切削インサートの表面温度の上昇を抑制可能である。
 単純にすくい面のすくい角を大きくしただけでは、一般に刃先強度が低下する。これに対して、切削インサート10では、上記したように、第1すくい面24aの大きさ(切れ刃22からの長さ)が小さくされ、よりすくい角の大きい第2すくい面24bが第1すくい面24aに隣接形成される。したがって、刃先強度の低下を最小限に抑えつつすくい面24のすくい角を全体として大きく取ることができる。
 第1すくい面24a上を通過した切りくずは、第2すくい面24b上へ流れる。第2すくい面24bのすくい角αbは第1すくい面24aのすくい角αaよりも大きい。つまり、すくい面24は凸状を呈する。したがって、第1すくい面24aから第2すくい面24bにかけて流れる切りくずは、第2すくい面24bの表面に積極的にまたは実質的に接触することができない。故に、切りくずの温度上昇が抑制されるとともに、切りくずとすくい面との間の擦過抵抗が大幅に抑えられる。したがって、切削インサートの工具寿命を向上させることができる。
 ただし、延性の高い被削材を切削する場合、切りくずは伸びやすく塑性変形し易いので、第2すくい面24bの表面に接触することがあり得る。しかしながら、このような場合においても、第2すくい面のすくい角αbが15°以上、35°以下の大きな正の角度に設定されているので、切りくずはその厚みが大きくなる前に折断され得る。したがって、切りくずと第2すくい面24bとの接触にともなう切りくず、円弧状切れ刃22a、直線状切れ刃22b、第2すくい面24bおよび逃げ面26の温度上昇が抑制される。また、第2すくい面24bに及ぼされる擦過抵抗が効果的に抑制される。したがって、切削インサートの寿命が向上する。
 また、上記したように、切れ刃から第1すくい面の終端部までの距離Waは、コーナ部18cに設けた円弧状切れ刃22aの曲率半径よりも小さい。切れ刃から第1すくい面の終端部までの水平方向の距離Waがこのような大きさに設定されることで、送り量f(mm/rev)の大きさに影響を及ぼす円弧状切れ刃22aの曲率半径に対して前記距離Waが過大とならない。したがって上記切削インサート10では高送り切削が可能になる。特に望ましくは、切れ刃から第1すくい面の終端部までの距離Waは、0.05mm以上、0.30mm以下である。
 これは、この種の切削インサートが用いられる切削加工において条件設定される送り量f(mm/rev)の大きさを考慮して設定されたものである。切れ刃から第1すくい面の終端部までの距離Waがこの範囲で設定されると、切りくずと第1すくい面24aとの接触にともなう切りくず厚みの増加が抑制される。したがって、切りくず、円弧状切れ刃22a、直線状切れ刃22b、第1すくい面24aおよび逃げ面26の温度上昇が抑制されるとともに、第1すくい面24aに及ぼされる擦過抵抗が効果的に抑制される。このことにより、切りくずの自発的カール変形がさらに促される。したがって、工具寿命がさらに向上する。
 また、上記したように、第2すくい面24bに関して、切れ刃から第2すくい面の終端部までの距離Wbは、0.20mm以上、0.70mm以下に設定される。これは、伸びやすい切りくずを生じ得る被削材の切削時に、切りくずが第2すくい面46の表面に接触することを抑制する。したがって、切りくず等の温度上昇および第2すくい面24bに及ぼされる擦過抵抗の増大を抑制することができる。
 また、切りくずと第2すくい面24bとの接触を避けるためには、第2すくい面のすくい角αbと第1すくい面のすくい角αaとの差を大きくすることが望ましい。しかしながら、第2すくい面のすくい角αbが過大になる場合、これは切れ刃強度の低下を招くおそれがある。そのため、第2すくい面のすくい角αbは、15°以上、35°以下に設定される。
 切れ刃に直交する方向または断面において、立ち上がり壁面32aの立ち上がり部32bは、第1すくい面を延長した延長面S1より低位にあり、かつ、第2すくい面を延長した延長面S2上又は該延長面S2より高位にあり得る。このことから、第1すくい面にほぼ沿うように流れる切りくず、あるいは、第2すくい面にほぼ沿って通過する切りくずは、前記立ち上がり壁面32aに確実に接触する。切りくずは、この接触によってその流れる方向が急激に変えられることをきっかけにして、曲線状にカール変形又は折断する。これにより、安定した切りくず処理が図られる。
 また、立ち上がり壁面32aの傾斜角βが第2すくい面のすくい角αbよりも大きいことから、該立ち上がり壁面32aに接触する切りくずに対して大きな変形が与えられる。これにより、切りくずを確実にカール変形又は切断させることができる。
 さらに、傾斜角βがすくい角αbよりも大きいことから、切りくずを立ち上がり壁面32aからすみやかに離間させて擦過抵抗を抑制することもできる。
 また、立ち上がり壁面32aの最高位部分は円弧状切れ刃22aおよび直線状切れ刃22bより高位にあるので、第1すくい面24aに対して上方へ伸びる又は自発的にカール変形する切りくずを立ち上がり壁面32aに確実に接触させることができる。これにより、切りくず処理の向上が図られる。
 また、切れ刃から立ち上がり壁面の立ち上がり部までの距離Wcは、上記したように、0.70mm以上、1.50mm以下に設定される。これは、自発的にカール変形した切りくずが立ち上がり壁面に確実に接触することを可能にするためである。また、これは、伸びた切りくずが立ち上がり面に接触した際、切りくずの衝突が強すぎて切削抵抗が増大することを抑制するためである。また、これは、切りくずを円滑にカール変形又は切断させるためである。
 次に、本発明の第2実施形態に係る切削インサート110が説明される。ただし、以下では、切削インサート110における、前述した第1実施形態に係る切削インサート10との主たる相違点についてのみ説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応するまたは同じ符号が付され、それらの説明は省略される。
 切削インサート110は、上記切削インサート10と比べて、立ち上がり壁面132aが2つの面を含むという特徴を有する。本立ち上がり壁面132aの構成はすくい面24、124の構成と概ね類似する。図6に、切削インサート10の図4の断面図に相当する切削インサート110の断面図を示す。
 この立ち上がり壁面132aは実質的に2つの面から構成されている。ここで切れ刃122と直交するような平面つまり上記第1平面が定義される。ここでは、この第1平面は、上記したように軸線Aに実質的に平行である。任意の第1平面において、切れ刃122から離れるにしたがって、立ち上がり壁面132aの傾斜角が変化するように、立ち上がり壁面132aは2つの面132d、132eを有する。第1立ち上がり壁面132dおよび第2立ち上がり壁面132eは切れ刃122から離れる方向に順に配置されている。第1立ち上がり壁面132dは立ち上がり壁面132aの1つの領域であり、第1立ち上がり壁面領域である。第2立ち上がり壁面132eは立ち上がり壁面132aのもう1つの領域であり、第2立ち上がり壁面領域である。ここでは、第1立ち上がり壁面132dと第2立ち上がり壁面132eとは連続する。第1立ち上がり壁面132dは立ち上がり壁面132aの切れ刃側端部に位置して延在し、第2立ち上がり壁面132eは立ち上がり壁面の頂面132c側端部に位置して延在する。
 第1立ち上がり壁面132dの第2平面つまり水平面に対する傾斜角βaは、第2立ち上がり壁面154の第2平面に対する傾斜角βbよりも大きい。したがって、立ち上がり壁面132aは、全体として上面118側に凸状を呈する。
 チップブレーカ隆起部132の頂面132cは、上記頂面32cと同様に、切れ刃122よりも高位にあるように形成されている。そして、さらに、第1立ち上がり壁面132dと第2立ち上がり壁面132eとの境界部または交差部132fは、図6に示すように切れ刃122よりも高位にあるようにつまり中央平面Mから遠くにあるように形成されている。したがって、上記軸線Aに直交する平面であって切れ刃122を通るような平面を定義するとき、この平面は第1立ち上がり壁面132dを横断するように延在する。
 このような構成を有する切削インサート110は、切削インサート10における上記作用および効果に加えて次の作用および効果を奏する。
 立ち上がり壁面132aは第1立ち上がり壁面132dと第2立ち上がり壁面132eとを含み、かつ、第1立ち上がり壁面132dの傾斜角βaが第2立ち上がり壁面132eの傾斜角βbよりも大きい。それ故、第2立ち上がり壁面132eが第1立ち上がり壁面132dに対して円弧状切れ刃122aおよび直線状切れ刃122bから遠ざかる方向に大きく傾斜し、立ち上がり壁面132aは全体として凸状を呈する。したがって、第1立ち上がり壁面132dに接触した切りくずがカール変形して上方かつ円弧状切れ刃122aおよび直線状切れ刃122bから離れる方向へ流れる際において、その切りくずが第2立ち上がり壁面132eに接触することが抑制される。これにより、立ち上がり壁面132aと切りくずとの接触面積が最小限になり、切りくずの排出が円滑となり、良好な切りくず処理が可能となる。つまり、第2立ち上がり壁面の傾斜角は切りくずの排出を促すように第1立ち上がり壁面の傾斜角と異なる。
 また、第1立ち上がり壁面132dと第2立ち上がり壁面132eとの交差部132fは、円弧状切れ刃122aおよび直線状切れ刃122bよりも高位にある。したがって、第1すくい面124aまたは第2すくい面124bに沿って通過する切りくずを、第1立ち上がり壁面132dで確実に受けることができる。また、第1立ち上がり壁面132dとの接触によってカール変形した切りくずは、第2立ち上がり壁面132eに接触せず円滑に排出され得る。
 次に、本発明の第3実施形態に係る切削インサート210が説明される。ただし、以下では、切削インサート210における、前述した第1実施形態および第2実施形態に係る切削インサート10、110との主たる相違点についてのみ説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応するまたは同じ符号が付され、それらの説明は省略される。
 切削インサート210は、上記切削インサート10と比べて、立ち上がり壁面232aが2つの領域を有する、具体的には2つの面232d、232eを含むという特徴を有する。また、切削インサート210は、上記切削インサート10、110と比べて、すくい面224および立ち上がり壁面232aがそれぞれ湾曲形状であるという特徴を有する。つまり、第1すくい面224a、第2すくい面224b、第1立ち上がり壁面232d、第2立ち上がり壁面232eのそれぞれは、湾曲形状を有する。図7に、切削インサート10の図4の断面図に相当する切削インサート210の断面図を示す。
 このような場合、第1および第2すくい面のそれぞれのすくい角つまり傾斜角および第1および第2立ち上がり壁面のそれぞれの傾斜角は、仮想線または仮想面に関して定義される。図7に示す断面図において、第1すくい面224a、第2すくい面224b、第1立ち上がり壁面232d、第2立ち上がり壁面232eのそれぞれは、上面18側に向かって突出する曲線状をなす。そして、これら各々の一端部(例えば切れ刃側端部または切れ刃222に近い端部)と他端部(例えばチップブレーカ隆起部232の頂面232c側端部または切れ刃222から遠い端部)とをつないだ直線または平面(図7の二点鎖線)が、第2平面または水平面となす角が、各々のすくい角または傾斜角として定義される。具体的に述べると、第1すくい面224aのすくい角は第1すくい面224aの切れ刃側端部(始端部)、例えば円弧状切れ刃222aの部分と、頂面側端部(終端部)224cとを結んだ線L1または面S1と水平面とのなす角で定義される。また第2すくい面224bのすくい角は第2すくい面の始端部224cと終端部224dとを結んだ線L2または面S2と水平面とのなす角で定義される。
 このような構成を有する切削インサート210も、上記切削インサート10および上記切削インサート110が奏する作用および効果を同様に奏する。
 なお、第1すくい面、第2すくい面、第1立ち上がり壁面、第2立ち上がり壁面の少なくとも1つは、平らであってもよく、また、湾曲面状であってもよい。また、それらが湾曲面状である場合、それらは切削インサート210のように上側に凸の形状を有することに限定されず、下側つまり下面側に凸の形状を有してもよい。
 以上述べたように、本発明の実施形態に係る切削インサートでは、すくい面は、切れ刃の全体に亘って正のすくい角を有する。したがって、切りくずの厚みを減少させることができる。そして、特に、上記切削インサートでは、上記の如く切れ刃から離間する方向に順次配置された第1すくい面および第2すくい面を含み、これらすくい面のすくい角は切れ刃から離れるにしたがって段階的に大きくなる。したがって、さらに、本発明は切りくずの流れを促進するとともに切りくず厚みを減少させる作用および効果を有する。故に、切れ刃、第1および第2すくい面および逃げ面の温度上昇が抑えられて、切削インサートの工具寿命の向上を図ることが可能になる。
 また、本発明は切りくず厚みを小さくする効果を奏するので、生じた切りくずにおいて、その厚さ方向におけるせん断面側(すくい面に面する側)とその反対側との温度差が著しくなる。したがって、該温度差に起因する切りくずのカール変形が促されて、切りくず処理性が向上する。また、切りくず厚みが小さいので、切りくずの接触によるチップブレーカの摩耗進行が抑制される。したがって、チップブレーカの立ち上がり壁面による切りくず処理が長期安定する。
 また、第2すくい面の水平面に対するすくい角(傾斜角)が第1すくい面のすくい角(傾斜角)よりも大きいことから、第1すくい面上を通過した切りくずは、その後、好ましくは、第2すくい面上を該第2すくい面の表面に接触することなく通過する。このことにより、切りくず、切れ刃、第1すくい面および逃げ面が高温になることを効果的に抑制することができる。これにより、さらに工具寿命の向上が図られる。
 以上、本発明の実施形態に係る切削インサートを説明したが、それらには種々の変更が適用され得る。切削インサートの上面等の形状は、菱形だけでなく正方形、長方形、平行四辺形、三角形などの略多角形に変更可能である。つまり、切削インサートは、略多角形板状であり得る。また、切削インサートは、種々の材料から製作され得る。円弧状切れ刃および直線状切れ刃の少なくとも一部は、超硬合金、被覆超硬合金、サーメット、セラミックなどの硬質材料、もしくは、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素焼結体などの超高圧焼結体で構成されるとよい。
 また、上記実施形態の切削インサート10、110、210は、被削材の外周を旋削する切削インサートであったが、被削材の内周、端面を旋削する切削インサートに本発明は適用可能である。また、フライス加工および穴明け加工に用いられる切削インサートに本発明は適用されることも可能である。
 また、本発明の実施形態に係る切削インサートが説明されたが、本発明は切削インサート以外の切削工具にも適用される。本発明は、上記した切削インサートの特徴を刃部に有する切削工具にも関する。このような切削工具は、一体的に取り付けられたチップまたは刃部を有し、該刃部の切れ刃に沿って上記すくい面および立ち上がり壁面を備え得る。
 なお、上記実施形態では、すくい面が2つの領域(特定の範囲)を備えた。しかし、すくい面が3つ以上の領域を備えてもよい。そして、切れ刃に隣接する1つの領域は上記したように第1領域であり得、他の領域は第2領域、第3領域等であり得る。また、立ち上がり壁面も1つまたは2つの領域を有することに限定されず、3つ以上の領域を同様に備えてもよい。そして、これら領域の境界部または結合部は明瞭であるとよいが、明瞭であることに限定されない。また、すくい面の各領域は、平らであったり単に湾曲したりすることに限定されず、種々の形状、例えば極細かい凹凸形状または波形形状を有することができる。立ち上がり壁面の各領域に関しても、同様である。
 なお、上記実施形態では、切れ刃は、軸線Aに直交する1つの平面上に実質的に延びるように形成されたが、この平面を横断するように延びてもよい。このような場合、中央平面Mから最も離れた切れ刃の部分が切れ刃の最高点と称され得る。例えば、切れ刃と立ち上がり壁面との関係を定めるときには、この切れ刃の最高点が切れ刃の基準とされるとよい。
 前述した実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

Claims (11)

  1.  切れ刃を有する切削インサートであって、
     前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第1領域と第2領域とを有し、該第2領域におけるすくい角は該第1領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、
     前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第1領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を2つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面と
    を備えたことを特徴とする切削インサート。
  2.  対向する2つの端面と、該2つの端面間に延在する周側面と、前記2つの端面のうちの一方の端面と前記周側面との交差部に形成された切れ刃とを備え、
     前記一方の端面は前記2つの端面を貫通するように定められる軸線周りに回転対称性を有し、
     切れ刃に関して、前記一方の端面に延在する前記すくい面と、前記立ち上がり壁面とが形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。
  3.  前記第1領域は第1すくい面であり、前記第2領域は第2すくい面であり、該第1すくい面と該第2すくい面とは連続する、ことを特徴とする請求項2に記載の切削インサート。
  4.  前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記第1すくい面の前記立ち上がり壁面側端部までの距離は0.05mm以上、0.20mm以下であり、前記第1すくい面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は10°以上、25°以下である、ことを特徴とする請求項3に記載の切削インサート。
  5.  前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記第2すくい面の前記立ち上がり壁面側端部までの距離は0.20mm以上、0.70mm以下であり、前記第2すくい面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は15°以上、35°以下である、ことを特徴とする請求項3または4に記載の切削インサート。
  6.  前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記立ち上がり壁面の切れ刃側端部までの距離は0.70mm以上、1.50mm以下であり、前記立ち上がり壁面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は30°以上、60°以下である、ことを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の切削インサート。
  7.  前記軸線に直交して前記切れ刃を通るように定義される平面が前記立ち上がり壁面を横断するように前記立ち上がり壁面は形成されている、ことを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の切削インサート。
  8.  前記立ち上がり壁面は、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第1立ち上がり壁面領域と第2立ち上がり壁面領域とを有し、該第2立ち上がり壁面領域の傾斜角は該第1立ち上がり壁面領域の傾斜角と異なる、ことを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載の切削インサート。
  9.  前記第1立ち上がり壁面領域は第1立ち上がり壁面であり、前記第2立ち上がり壁面領域は第2立ち上がり壁面であり、該第1立ち上がり壁面と該第2立ち上がり壁面とは連続する、ことを特徴とする請求項8に記載の切削インサート。
  10.  前記軸線に直交して前記切れ刃を通るように定義される平面が前記立ち上がり壁面の前記第1立ち上がり壁面を横断するように前記立ち上がり壁面は形成されている、ことを特徴とする請求項9に記載の切削インサート。
  11.  切れ刃を有する切削工具であって、
     前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第1領域と第2領域とを有し、該第2領域におけるすくい角は該第1領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、
     前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第1領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を2つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面と
    を備えたことを特徴とする切削工具。
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