WO2012057173A1 - フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具 - Google Patents

フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具 Download PDF

Info

Publication number
WO2012057173A1
WO2012057173A1 PCT/JP2011/074605 JP2011074605W WO2012057173A1 WO 2012057173 A1 WO2012057173 A1 WO 2012057173A1 JP 2011074605 W JP2011074605 W JP 2011074605W WO 2012057173 A1 WO2012057173 A1 WO 2012057173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
arc portion
insert
milling
convex arc
cutting edge
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/074605
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晋哉 松尾
斎藤 学
久幸 大出
昭次郎 當麻
Original Assignee
富士重工業株式会社
日立ツール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士重工業株式会社, 日立ツール株式会社 filed Critical 富士重工業株式会社
Priority to US13/882,290 priority Critical patent/US9278395B2/en
Priority to CN201180051369.XA priority patent/CN103180073B/zh
Priority to EP11836306.8A priority patent/EP2633932B1/en
Priority to JP2012540898A priority patent/JP5697681B2/ja
Publication of WO2012057173A1 publication Critical patent/WO2012057173A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/16Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/202Plate-like cutting inserts with special form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/02Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
    • B23C5/109Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft with removable cutting inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/04Overall shape
    • B23C2200/0405Hexagonal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/04Overall shape
    • B23C2200/0422Octagonal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/04Overall shape
    • B23C2200/0444Pentagonal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/04Overall shape
    • B23C2200/0455Square
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/04Overall shape
    • B23C2200/0477Triangular
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/08Rake or top surfaces
    • B23C2200/082Rake or top surfaces with an elevated clamping surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/08Rake or top surfaces
    • B23C2200/086Rake or top surfaces with one or more grooves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2200/00Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/20Top or side views of the cutting edge
    • B23C2200/206Cutting edges having a wave-form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23C2226/27Composites, e.g. fibre reinforced composites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/16Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/202Plate-like cutting inserts with special form
    • B23C5/205Plate-like cutting inserts with special form characterised by chip-breakers of special form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/19Rotary cutting tool
    • Y10T407/1906Rotary cutting tool including holder [i.e., head] having seat for inserted tool
    • Y10T407/1908Face or end mill
    • Y10T407/1924Specified tool shape
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/23Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges
    • Y10T407/235Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges with integral chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the present invention relates to a milling insert and a cutting edge exchangeable rotary cutting tool for milling.
  • the insert with a cutting edge formed is detachably attached to the tip and periphery of a rotary cutting tool body (shaft body) that is rotationally driven, and is replaceable.
  • Cutting tools are used.
  • the cutting edge of the insert is formed in a wave shape in order to reduce cutting resistance and improve chip disposal (Patent Document 1).
  • the use of a conventional insert having a corrugated cutting edge is mainly for cutting a metal material. Since the metal chips are easy to be connected for a long time, cutting with a wave-shaped cutting blade has an effect of improving chip disposal. Further, when cutting a metal material, since the load on the cutting edge is large and chipping of the cutting edge becomes a problem, it is necessary to maintain high cutting edge strength. Therefore, the shape of the corrugated cutting edge is designed from the viewpoint of these needs, that is, the chip processing property and the maintenance of the edge strength, and a sinusoidal wave or the like has been often used for the corrugated cutting edge.
  • the present invention provides a milling insert and a milling-blade-replaceable rotary cutting tool in which cutting resistance is reduced, and therefore, progress of wear of the cutting edge is suppressed and a long life is achieved. Let it be an issue. Furthermore, this invention makes it a subject to improve the abrasion resistance of a cutting blade, and also aim at lifetime improvement.
  • a rake face is provided on one polygonal surface of a polygonal flat plate-like insert body, and a peripheral surface adjacent to the polygonal surface is a flank.
  • the cutting edge is formed with a ridge line where the rake face and the flank face intersect
  • serrations in which a plurality of ridges and valleys are alternately arranged are formed so as to intersect the cutting edge
  • the ridge line is formed in a wave shape in which the bottom part is a concave arc part and the top part is a convex arc part and this is alternately repeated
  • the concave arc portion and the convex arc portion are both 1/4 arc or more and 1/3 arc or less
  • the concave arc portion is a milling insert characterized by being unevenly distributed at a position near one of the two convex arc portions adjacent to the concave arc portion and far from
  • the ridge line is formed in a shape in which the concave arc portion and the far convex convex arc portion of the two adjacent convex arc portions are connected by a straight line.
  • the ridge line is formed in a shape in which the concave arc portion and the convex arc portion closer to one of the two convex arc portions adjacent to the concave arc portion are connected by a straight line.
  • the ridge line is formed in a shape in which the concave arc portion and the convex arc portion closer to one of the two convex arc portions adjacent to the concave arc portion are directly connected.
  • the invention according to claim 5 is characterized in that, in the convex arc portion, a virtual chord connecting both end points is inclined closer to one of the two concave arc portions adjacent to the convex arc portion.
  • a deviation angle ( ⁇ ) between a tangent line of the convex arc portion passing through the midpoint of the convex arc portion and a straight line passing through the midpoint and orthogonal to the tool rotation axis (AX) is ⁇ 5.
  • the ridge line is traced in a direction in which the convex arc portion closer to the concave arc portion is adjacent to the concave arc portion.
  • the invention according to claim 8 is the milling insert according to any one of claims 1 to 7, wherein the polycrystalline diamond film is coated.
  • the base of the insert is made of a cemented carbide member, and the cutting edge is made of a cubic boron nitride (CBN) sintered body or polycrystalline diamond bonded to the base.
  • CBN cubic boron nitride
  • the invention according to claim 10 is characterized in that the cutting edge has a wiper blade between the wave-shaped range in which the concave arc portion and the convex arc portion are alternately repeated and a corner of the polygonal surface.
  • Milling insert according to any one of the preceding claims characterized in that it is a milling insert.
  • the invention according to claim 11 is a milling cutting edge exchange type in which the insert according to any one of claims 1 to 10 is detachably attached to the tip of a rotary cutting tool main body that is rotationally driven. There is a rotary cutting tool.
  • the invention according to claim 12 is the state in which the insert is attached to the tip of the rotary cutting tool body, A lowermost point (BT) of the cutting edge, and a corresponding point (BTR) corresponding to the lowermost point on a side adjacent to the outer side in the radial direction of the tool rotation axis (AX) with respect to the side having the lowermost point
  • BT lowermost point
  • BTR corresponding point
  • AX tool rotation axis
  • the invention according to claim 13 is characterized in that a deviation angle ( ⁇ ) between a tangent of the convex arc portion passing through the midpoint of the convex arc portion and a straight line passing through the midpoint and orthogonal to the tool rotation axis (AX) is ⁇ 5.
  • deviation angle between a tangent of the convex arc portion passing through the midpoint of the convex arc portion and a straight line passing through the midpoint and orthogonal to the tool rotation axis (AX) is ⁇ 5.
  • the invention described in claim 14 is a milling cutting edge replaceable rotary cutting tool in which the insert according to claim 10 is detachably attached to the tip of a rotary cutting tool main body that is rotationally driven.
  • the plane (U) including the lowest point (BT) of the cutting edge and perpendicular to the tool rotation axis (AX) is used as an angle reference, and the lowest point is the observation point, and the elevation angle ( ⁇ ) is within a predetermined range of 1 degree or less.
  • the wiper blade (43) is formed over the entire length, and is a milling cutting edge replaceable rotary cutting tool.
  • the milling insert since the cutting resistance is reduced, the progress of wear of the cutting edge is suppressed, and the milling insert has an effect of extending the life.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the blade-tip-exchange-type rotary cutting tool for milling according to an embodiment of the present invention. It is a side view of the blade-tip-exchange-type rotary cutting tool for milling according to one embodiment of the present invention. It is a tip end view of the blade-cutting-type rotary cutting tool for milling according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the insert for milling concerning one embodiment of the present invention. It is a top view which shows one polygonal surface of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention. It is a side view which shows a part of peripheral surface of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention. FIG.
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion including a wiper blade of a cutting edge ridge line shown in FIG. 4B. It is explanatory drawing which shows the blade edge ridgeline of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the blade edge ridgeline of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the blade edge ridgeline of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows the blade edge ridgeline of the insert for milling which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of a pentagonal flat plate milling insert according to another embodiment of the present invention. It is a perspective view of a hexagonal flat plate-shaped milling insert according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of an octagonal flat plate-shaped milling insert according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a positive and positive milling insert according to another embodiment of the present invention.
  • the cutting edge exchange type rotary cutting tool 1 for milling includes a rotary cutting tool main body 10 and a milling insert 20.
  • the tool body 10 is a shaft body that is attached to a main shaft of a milling machine and is rotationally driven.
  • the central axis of the tool body 10 corresponds to the tool rotation axis AX.
  • An insert 20 is detachably attached to the tip 11 of the tool body 10.
  • the number of the inserts 20 attached is arbitrary. An example in which four inserts 20 are evenly attached along the circumference of the distal end portion 11 is illustrated.
  • a tip pocket 12 and an insert mounting seat 13 are formed at the distal end portion 11.
  • the insert 20 is mounted on the insert mounting seat 13 and is fixed to the tool body 10 by a mounting screw 30.
  • the insert 20 is fixed to the tool body 10 at a constant angle. That is, the insert 20 is fixed at a negative axial rake angle (axial rake angle, Ar) as shown in FIG. 2A and at a negative radial rake angle (radial rake angle, Rr) as shown in FIG. 2B.
  • axial rake angle, Ar axial rake angle
  • Rr radial rake angle
  • the insert 20 forms a polygonal flat plate-shaped main body.
  • a rectangular plate-shaped main body is formed.
  • the present invention can be implemented even if this is a triangle as shown in FIG. 12 or a pentagon as shown in FIGS.
  • the outer shape of the insert 20 is formed by two opposing polygonal surfaces and a peripheral surface adjacent thereto.
  • a rake face 21 is provided on the polygonal face.
  • the peripheral surface is a flank 22.
  • a cutting edge is formed with a crossing ridge line 23 between the rake face 21 and the flank face 22 as a cutting edge.
  • the outer shape is formed by two opposing polygonal surfaces and a peripheral surface adjacent thereto.
  • a rake face 21 is provided on the polygonal face.
  • the peripheral surface is a flank 22.
  • a cutting edge is formed with a crossing ridge line 23 between the rake face 21 and the flank face 22 as a cutting edge.
  • the shape of the wave shape formed on the cutting edge ridge line 23 and the operation effect thereof are the same as those of the rectangular flat plate-shaped main body described later. You can get something.
  • various cutting conditions and the like at the time of cutting may change depending on the number of angles of the polygonal surface, so that it is necessary to select appropriate conditions for this point.
  • the angle ⁇ value generally, the cutting angle
  • the axial cut amount must be reduced, etc. It can be said that there are few restrictions.
  • the insert 20E shown in FIG. 16 is a positive type.
  • the rake face 21 is formed on both of the two opposing polygonal faces of the insert main body to form a cutting edge, and the side to be arranged at the tool tip in the mounting to the tool main body 10 is changed in order. Since it can be used, the number of effective cutting edges that can be used in sequence compared to the positive insert can be doubled.
  • the number of effective cutting edges that can be used in order can be 16 (number of sides of octagon) ⁇ (number of octagonal faces: 2).
  • the relative angle between the rake face 21 and the flank 22 is 90 degrees, as described above, the rake face 21 is fixed to the tool body 10 with the negative axial rake angle (axial rake angle, Ar), and the axial rake angle. (Ar) cannot be positive.
  • the rake angle (Ar) in the axial direction can be made positive, and this is a preferable shape for reducing resistance during cutting. .
  • the rake face 21 is formed with serrations in which a plurality of peak portions 21a, 21a,... And valley portions 21b, 21b,.
  • the insert 20 is formed with a mounting hole 24 penetrating the opposing polygonal surface, into which the mounting screw 30 described above is inserted.
  • blade edge line 23 that forms the cutting edge of the cutting edge has a concave arc portion 23 b at the bottom and a convex arc portion 23 a at the top.
  • the shape of the blade edge line 23 will be described in detail with reference to FIGS.
  • one upper vertex of the cutting edge ridge line 23 is A
  • one upper vertex adjacent to the upper vertex A is C
  • a lower vertex between the upper vertices AC is B.
  • the concave arc portion 23b and the convex arc portion 23a are both 1 ⁇ 4 arc or more and 1 / arc or less.
  • the center angle of the 1/4 arc is 90 °
  • the center angle of the 1/3 arc is 120 °. Therefore, as shown in FIG. 5B, when the angle formed between the tangents at the both end points of the convex arc portion 23a and including the center including the center of the arc is defined as ⁇ (wedge angle), the insert 20 has 60 The condition of ° ⁇ ⁇ ⁇ 90 ° is satisfied.
  • the cutting edge when the arc portion is set to 1 ⁇ 4 arc, the cutting edge has a good balance between the cutting resistance and the strength of the cutting edge, so that a normal wear state can be obtained.
  • this is gradually shifted to a state of 1/3 arc, the ⁇ value decreases and the cutting resistance value decreases, but the strength of the cutting edge tends to decrease. Therefore, in order to minimize the occurrence of minute chipping in the vicinity of the apex of the convex arc portion, it is specified to be 1/3 arc or less.
  • the blade edge ridge line 23 when the blade edge ridge line 23 is traced toward the direction in which the convex arc portion 23a closer to the concave arc portion 23a adjacent to the concave arc portion 23b is present, it gradually increases. It is formed at a narrow pitch. This will be described with reference to FIG. 5C.
  • the cutting edge ridge line 23 is arranged in the orientation as shown in FIG. 5C with respect to the tool rotation axis AX (Note that the exact distance between the cutting edge ridge line 23 and the tool rotation axis AX is not shown in FIG. 5C). . That is, the direction from the upper vertex C to the upper vertex A shown in FIG. 5A is the inner peripheral side of the rotation.
  • the distance R described above corresponds to the pitch of the repetitive shape of the cutting edge ridge line 23.
  • the pitch interval is set so that the pitch gradually becomes narrower in the direction from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the tool rotation, so that the cutting load is most reduced during processing.
  • the cutting resistance of the cutting edge is reduced at the higher outer peripheral portion, and a normal wear state can be obtained.
  • is also set to ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,...
  • the present invention may be implemented by changing ⁇ . For example, it is good also as (theta) 1> (theta) 2> (theta) 3>, ... so that it may become the convex convex circular arc part 23a toward an outer peripheral side.
  • the cutting edge ridge line 23 of the insert 20 is formed in a shape in which the concave arc portion 23b and the far convex arc portion 23a of the two adjacent convex arc portions 23a and 23a are connected by a straight line. Yes.
  • the cutting edge ridge line 23 of the insert 20 is formed in a shape in which a concave arc portion 23b and a convex arc portion 23a closer to one of the two convex arc portions 23a and 23a adjacent thereto are connected by a straight line.
  • a straight line has been. That is, as shown in FIG.
  • both end points of the concave arc portion 23b are (D1, E1), (D2, E2),..., And both end points of the convex arc portion 23a are (F1, G1), (F2 , G2), ..., the section (E1-F1), the section (G1-D2), the section (E2-F2), the section (G2-D3), ... are linear. Furthermore, in this insert 20, it connects so that the inclination of the blade edge ridgeline 23 may change continuously also in the connection point of these section straight lines and the convex circular arc part 23a and the concave circular arc part 23b.
  • the straight line E1-F1 is a common tangent line of the concave arc portion 23b having the point E1 as one end point and the convex arc portion 23a having the point F1 as one end point.
  • Other section straight lines are also common tangents of adjacent arc portions.
  • the points E1, E2, E3,... And the points F1, F2, F3, It is also possible to directly connect 23b and the convex arc portion 23a. That is, it is also possible to form the cutting edge ridge line in a shape in which the concave arc portion 23b and the convex arc portion 23a which is the closest of the two convex arc portions 23a and 23a adjacent thereto are directly connected.
  • each convex arc part, concave arc part connected with a free curve, convex arc part, concave arc part connected with a straight line, convex arc part far from the concave arc part is straight
  • a virtual chord In that connects both end points of the convex arc portion 23a is inclined closer to one of the two concave arc portions 23b and 23b adjacent to the convex arc portion 23a.
  • the end points of the concave arc portion 23b and the convex arc portion 23a that are relatively close to each other are defined as Dn, En, Fn, and Gn, and the concave arcs adjacent to each other at a relatively long distance from the convex arc portion 23a.
  • the end points of the arc portion 23b are D (n + 1) and E (n + 1), and the midpoint of the convex arc portion 23a is Hn.
  • a tangent Kn of the convex arc portion 23a passing through the midpoint Hn is parallel to the virtual string In.
  • the virtual string In and the tangent line Kn are inclined toward the concave arc portion 23b closer to the arc, that is, the arc Dn-En.
  • tilting toward the arc Dn-En is synonymous with the relationship between the tangent Kn and the reference depths Jn, J (n + 1) being Jn ⁇ J (n + 1).
  • This depth relationship is the same even when the depth reference is a straight line including the virtual string In. That is, this indicates that the virtual string In of the convex arc portion of the cutting edge having a wave shape is inclined toward the inner peripheral side of the rotation.
  • a tangent line Kn that is parallel to the virtual string In and passes through the midpoint Hn and that passes through the midpoint Hn and is perpendicular to the tangent line Kn is defined as a perpendicular Zn.
  • a tangent line at the midpoint Hn is defined as a tangent line Yn with respect to the arc CYn having the radius between the tool rotation axis AX and the midpoint Hn as the center. Therefore, as the intersection angle ⁇ between the perpendicular line Zn and the tangent line Yn decreases, both tend to overlap.
  • the corrugated cutting edge of the present invention is expressed as “facing the cutting direction”, and the cutting resistance is reduced as an effect at that time.
  • the progress of wear of the cutting edge is suppressed, and the life is extended.
  • the virtual string In is tilted closer to one of the two concave arc portions 23b and 23b adjacent to the convex arc portion 23a, thereby avoiding uneven wear in the convex arc portion of the cutting edge. And effective in reducing cutting resistance.
  • wear on the inner peripheral side in the rotation of the tool preferentially progresses, so that uneven wear occurs in the convex arc portion of the cutting edge, and the cutting edge has a short life.
  • the tangent line Kn and the straight line Ln and the deviation angle ⁇ shown in FIGS. 8 and 9 are as small as possible. Is preferred. If the deviation angle ⁇ is within ⁇ 5 degrees, a practically sufficient cutting resistance reduction effect can be obtained. At this time, the ⁇ value is positive in the clockwise direction and negative in the counterclockwise direction with respect to the straight line Ln. Accordingly, the ⁇ value shown in FIG. 8 is a negative value.
  • the cutting resistance can be reduced, the wear resistance of the cutting edge can be improved, and the life can be further extended. Therefore, it is effective to coat the insert with a polycrystalline diamond film.
  • the base of the insert is made of a cemented carbide member and the cutting edge is made of a highly hard member made of a cubic boron nitride (CBN) sintered body joined to the base. .
  • CBN cubic boron nitride
  • the wear resistance of the cutting edge can be drastically improved by employing a polycrystalline diamond film or a highly rigid member.
  • the tool includes a line segment T connecting the lowest point of the cutting edge and the outermost peripheral point of the insert in a state where the insert 20 is mounted on the distal end portion 11 of the rotary cutting tool body 10, and a tool including the lowest point.
  • An angle ⁇ formed with the surface U perpendicular to the rotation axis AX is 5 degrees or more and 30 degrees or less.
  • the outermost peripheral point of the insert is a contact point between the insert 20 and a straight line AX1 (shown in FIG. 11) parallel to the tool rotation axis AX.
  • AX1 shown in FIG. 11
  • the angle ⁇ is generally defined.
  • the equivalent point BTR shown in FIG. 11 is generally defined.
  • the equivalent point BTR is a point corresponding to the lowest point BT in the side 42 adjacent to the side 41 having the lowest point BT radially outward of the tool rotation axis AX.
  • the polygonal surface of the insert 20 is a regular square, if the insert 20 is rotated 90 degrees counterclockwise in FIG.
  • the lowermost point BT moves to a corresponding point.
  • the rotation angle of 90 degrees is 120 degrees for regular triangles, 72 degrees, 60 degrees, 45 degrees for regular pentagons, regular hexagons, and regular octagons in order, and (360 / n) degrees for n-gons when generalized.
  • the supplemental explanation will be made by changing the expression so that the side 42 adjacent to the outer side in the radial direction of the tool rotation axis AX with respect to the side 41 having the current lowest point BT becomes the tool tip (lower end in the drawing) (360 / n).
  • the point which becomes the lowest point when the insert is rotated and rearranged by the same degree is the equivalent point BTR with respect to the current lowest point BT.
  • the equivalent point BTR is an equivalent point corresponding to the current lowest point BT.
  • the angle ⁇ is formed by the line T connecting the lowest point BT and the equivalent point BTR and the surface U including the lowest point and perpendicular to the tool rotation axis AX. Define.
  • the angle ⁇ is preferably not less than 5 degrees and not more than 30 degrees.
  • the performance of the insert can be exhibited.
  • the upper limit value may be set to 30 degrees. preferable.
  • the cutting edge with the edge line 23 of the insert 20 of the present embodiment has a wave shape in a wave shape range in which the concave arc portion 23b and the convex arc portion 23a are alternately repeated.
  • a wiper blade 43 is provided between the corrugated cutting edge and the corner of the polygonal surface of the insert 20. The function of the wiper blade is to cut and remove the unevenness on the surface of the work material formed by the corrugated cutting edge in advance with the radial feed of the tool during cutting. Therefore, the finished surface roughness of the surface form of the work material can be improved by the wiper blade.
  • the shape of the wiper blade is preferably a linear cutting blade, a polygonal cutting blade combining a plurality of straight lines, or an arc-shaped cutting blade having a large radius. Even if the shape of the wiper blade is a combination of a linear shape and an arc shape, the finished surface roughness is not greatly affected.
  • the elevation angle ⁇ is 1 degree or less with the surface U including the lowest point BT of the cutting edge and orthogonal to the tool rotation axis AX as the angle reference and the lowest point BT as the observation point.
  • the wiper blade 43 is preferably formed over a predetermined length. This is to make the above-described function effective.
  • the ⁇ value exceeds 1 degree and becomes a large value, it becomes incomplete to remove the irregularities on the surface of the work material, resulting in inconvenience that the work material surface cannot be made flat.
  • an intersection of a straight line S that passes through the lowest point BT and forms an angle ⁇ (1 degree or less) with the surface U and the edge edge line 23 is a point W, and a straight line AX2 that passes through the point W and is parallel to the tool rotation axis AX.
  • the wiper blade is formed from the lowest point BT to the point W.
  • the predetermined length of the wiper blade is conveniently defined by the length vertically projected on the surface U, that is, the distance from the lowest point BT to the point V.
  • the predetermined length of the wiper blade is preferably a distance from the lowest point BT to the point V and is equal to or greater than the feed amount in the radial direction per tool rotation.
  • the wiper blade 43 has a length of 1.0 mm to 1.5 mm and is formed from the lowest point BT toward the tool center to the point W.
  • the corrugated cutting edge is provided radially outwardly from the lowest point BT of the cutting edge to the tool rotation axis AX. It is preferable to have a wiper blade radially inward from the point BT. In such a case, when the wiper blade functions effectively, it is possible to remove the burrs caused by delamination (delamination) and the above-described unevenness, and to obtain the effect of improving the surface finish surface roughness of the work material.
  • the first test for confirming the effectiveness of the present invention is disclosed below.
  • inserts of the inventive examples (sample numbers 1 to 7), comparative examples (sample numbers 8 to 10), and conventional examples (sample numbers 11 to 13) were prepared, respectively, attached to the tool body and cut.
  • Table 1 shows the shape characteristics of the cutting edge of each sample and the conditions regarding the mounting angle (the angles ⁇ and ⁇ described above).
  • Table 2 shows the evaluation results of each sample.
  • the material of the cutting edge was a cemented carbide.
  • the tool body applied to this test was prepared so that the insert could be mounted with the axial rake angle (Ar) of -15 degrees and the radial rake angle (Rr) of -17 degrees.
  • the tool diameter (mm) of this tool main body was ⁇ 25, and the number of inserts was four.
  • Work material Carbon fiber reinforced resin composite material (plate material)
  • Cutting speed 300 m / min
  • Radial cutting width 16mm Feed of 1 blade: 0.18mm Table feed: 2752 mm / min Cutting distance: 5 m
  • Processing method Flat processing
  • the insert of Example 1 of the present invention has a wave-shaped cutting edge, and the cutting edge ridge line thereof is one in which both the convex arc portion and the concave arc portion are 1 ⁇ 4 arcs as shown in Table 1.
  • the arc radii of the convex arc part and the concave arc part were set to 0.15 mm.
  • the concave arc portion has two adjacent convex arc portions and is unevenly distributed.
  • the state was unevenly distributed at a distant position.
  • Each convex arc part and concave arc part were connected by a free curve.
  • the virtual string (corresponding to In in FIG. 8) of the convex arc portion is inclined toward the concave arc portion on the near side of the two adjacent concave arc portions.
  • Example 1 of the present invention had a small amount of wear and excellent wear resistance. Moreover, it had the cutting resistance reduction effect, and was excellent compared with the comparative example and the prior art example, and showed the high performance.
  • the ⁇ value was set to +1 degree, so that the wear resistance was further improved and uniform normal wear was exhibited over the entire cutting edge. Furthermore, it had the effect of reducing cutting resistance, and obtained the result of cutting evaluation superior to Example 1 of the present invention.
  • By changing the ⁇ value from + 10 ° to + 1 ° uneven wear of the convex arc portion was avoided, and uniformity was ensured, thereby reducing the amount of wear.
  • the convex arc portion and the concave arc portion constituting the cutting edge ridge line are both 1/3 arcs, and the arc radius is 0.15 mm.
  • the cutting resistance was slightly lower than that of Example 2 of the present invention set to 1/4 arc, indicating a good wear state.
  • a decrease in the strength of the cutting edge is estimated from the fact that minute chipping occurred near the apex of the convex arc portion.
  • Example 4 of the present invention is an example in which convex arcs and concave arcs are connected with a straight line
  • Example 5 of the invention is an example in which convex arcs far from the concave arc are connected with straight lines, and convex arcs in the vicinity are connected. Are connected directly.
  • Example 2 of the present invention in which each convex arc portion and concave arc portion are connected by a free curve, substantially the same performance was exhibited.
  • the shape of Invention Example 4 is further improved, and the pitch interval (corresponding to R in FIG. 5B) indicating the interval between the corrugated convex arc portions is set to become gradually narrower. is there.
  • the pitch interval was set so that the pitch gradually became narrower in the direction from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the tool rotation in a state where the insert was mounted on the tool body.
  • the innermost peripheral pitch of the tool rotation was set to about 0.9 mm, and the pitch amount was decreased by about 3 to 10% for each pitch toward the outer peripheral side. As a result, damage due to boundary wear of the cutting edge was reduced, and good results were shown.
  • Invention Example 6 is considered to be the most preferable form as the cutting edge shape of the insert in the present invention.
  • Example 7 is an evaluation result when the ⁇ value is set to 30 degrees in order to investigate the influence of the ⁇ value. Compared with Example 6 of the present invention having a ⁇ value of 10 degrees, Example 7 of the present invention was significantly damaged by boundary wear and increased in cutting resistance. This is considered to be because the contact length between the tool and the workpiece is reduced as the ⁇ value is increased, and the wave cutting edges effective for cutting are reduced. Therefore, along with the increase of the cutting resistance, the damage of the boundary wear particularly at the boundary portion where the cutting load becomes high becomes large.
  • both the convex arc portion and the concave arc portion are set to 5/12 arcs
  • both the convex arc portion and the concave arc portion are set to 1/6 arc.
  • the arc radius was set to 0.15 mm.
  • the comparative example 9 was not able to acquire the reduction effect of cutting resistance because it was set to 1/6 circular arc.
  • Comparative Example 10 is an insert having a cutting edge ridge line in which the virtual chord of the convex arc portion is not inclined. That is, in Comparative Example 10, the ⁇ value is determined by the difference between the tool body's radial rake angle (Rr) with respect to the reference line. Here, since the rake angle in the radial direction of the tool body is ⁇ 17 degrees, the ⁇ value is +17 degrees when there is no inclination of the virtual chord. From the cutting test, uneven wear occurred in the convex arc portion of the cutting edge due to the absence of inclination of the virtual string. In particular, the wear on the left side of the convex arc portion (inner peripheral side in the tool rotation) preferentially progressed, so that the cutting edge had a short life. Furthermore, the effect of reducing cutting resistance could not be obtained.
  • Conventional Example 11 has a wave shape of a sine wave shape.
  • the sine wave shape was similar to that of Comparative Example 10, and one wave period was about 1.8 mm and the wave amplitude was about 0.9 mm.
  • uneven wear occurred in the convex arc portion of the cutting edge.
  • the wear on the left side of the convex arc portion preferentially progressed, so that the cutting edge had a short life. The effect of reducing cutting resistance could not be obtained.
  • Conventional example 12 has a cutting edge shape of a straight blade and a ⁇ value set to 90 degrees.
  • the wear state after the cutting test was observed, the wear progressed at the nose R portion of the insert was large, resulting in a short life. Moreover, the effect of reducing cutting resistance could not be obtained.
  • Conventional example 13 has an arcuate cutting edge and the ⁇ value is set to 45 degrees. When the wear state after the cutting test was observed, the progress of boundary wear was large, resulting in a short life.
  • Example 6 of the present invention having the most preferable shape of the cutting edge in the first test, and an evaluation was performed based on the difference between the coated material and the material of the cutting edge part.
  • three types of inserts of Invention Example 6, Invention Example 14 and Invention Example 15 were prepared, and a cutting test was conducted for comparative evaluation.
  • Invention Example 14 was provided with the cutting edge shape of Invention Example 6, and at least the cutting edge portion was coated with a polycrystalline diamond film.
  • Invention Example 15 has the cutting edge shape of Invention Example 6, and uses polycrystalline diamond as the material of the cutting edge part.
  • the base of the insert was composed of a cemented carbide member, and the cutting edge was joined to the base of the insert by brazing. Table 3 shows the conditions and evaluation results of this test.
  • an insert having the same shape as in Invention Example 6 is coated with a polycrystalline diamond film.
  • the coating conditions are shown below.
  • the insert of Invention Example 6 was set in a furnace of a coating apparatus, and a polycrystalline diamond film having a thickness of about 6 to 10 ⁇ m was formed on the surface thereof by hot filament CVD. By passing an electric current through a tungsten filament placed around the insert, the filament is heated to about 2000 to 2500 ° C., and the gas flow ratio of methane to hydrogen (CH 4 / H 2) is 0.1% to 3%.
  • the film was formed at a pressure of 0.5 to 1.0 kPa and a substrate temperature of 700 ° C. to 800 ° C.
  • a polycrystalline diamond coating insert that maintains the wear resistance of the polycrystalline diamond film and has excellent peel resistance was produced.
  • the life of the insert was about 10 times longer than that of Example 6 of the present invention in which the polycrystalline diamond film was not coated.
  • a polycrystalline diamond film has a long film formation time and a very high film formation cost, and the price is about 10 times that of an insert without a film.
  • the cutting distance per corner is increased, so that the frequency of tool change is reduced, which is effective in reducing running costs.
  • the wavy cutting edge was made of polycrystalline diamond.
  • delamination delamination
  • a sharp edge shape in which sharpness is important is suitable for the cutting edge shape.
  • the cutting edge shape of the polycrystalline diamond applied to the present invention was subjected to a cutting test without performing the cutting edge treatment after the shape was processed by grinding.
  • the cutting edge portion made of polycrystalline diamond was joined by performing a brazing process on a base metal of an insert base composed of a cemented carbide member.
  • a brazing process for brazing, an insert base and a corrugated cutting edge were prepared, and both were brazed using a brazing brazing material.
  • the thickness of the brazing material on the joint surface was set in a range of about 20 to 30 ⁇ m.
  • Example 15 of the present invention Using the produced insert of Example 15 of the present invention, a cutting test was similarly performed and evaluated. As a result, the life of the insert was about 30 times longer than that of the present invention example 6 made of cemented carbide.
  • example 6 made of cemented carbide.
  • the production cost is very high, and the price is 30 compared to an insert based on a normal cemented carbide. It becomes about twice.
  • an insert made by brazing polycrystalline diamond usually has one corner. Therefore, considering the corner unit price, it may be more expensive than an insert coated with a diamond film.
  • the present invention can be suitably used for milling, in particular, for milling fiber reinforced resin composites (FRP: Fiber Reinforced Plastics).
  • FRP Fiber Reinforced Plastics

Abstract

切削抵抗が低減され、切れ刃の摩耗の進行が抑えられ、長寿命化が図られたフライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具を提供する。 逃げ面22の垂直視において刃先稜線23は底部が凹円弧部23bに頂部が凸円弧部23aにされてこれを交互に繰り返す波形状に形成され、凹円弧部と凸円弧部はともに1/4円弧以上、1/3円弧以下であり、凹円弧部はこれに隣接する2つの凸円弧部の一方に近く他方に遠い位置に偏在する。凸円弧部は、その両端点同士を結ぶ仮想弦が、当該凸円弧部に隣接する2つの凹円弧部のうち近い方に傾いている。刃先稜線は、凹円弧部に対して当該凹円弧部に隣接する2つの凸円弧部のうち近い方の凸円弧部が存在する方向に向かって辿ったとき、次第に狭ピッチに形成されている。

Description

フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具
 本発明は、フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具に関する。
 従来、フライス加工において、切れ刃が形成されたインサートを、回転駆動される回転切削工具本体(軸体)の先端部や周部に着脱自在に取り付けて交換式にしたフライス加工用刃先交換式回転切削工具が利用されている。
 このような回転切削工具において、切削抵抗の低減、切屑処理性の向上を図るために、インサートの切れ刃を波形状に形成することが行われている(特許文献1)。
特開2008-110451号公報
 しかしながら、従来の波形状の切れ刃を有したインサートの用途は、金属材料の切削加工が主である。金属材料の切屑は長く繋がりやすいため、波形状の切れ刃で細かく裁断することにより切屑処理性向上の効果がある。また、金属材料の切削にあたっては、刃先への負荷が大きく刃先の欠けが問題となるため、刃先強度を高く維持する必要がある。
 したがって、これらの必要性、すなわち、切屑処理性や、刃先強度の維持の観点から、波形状切れ刃の形状は設計され、波形状切れ刃には正弦波などが多く採用されてきた。
 しかし、繊維強化樹脂複合材(FRP:Fiber Reinforced Plastics)の切削加工においては、金属材料の切削加工に比較すると、切れ刃に切屑処理性や刃先強度は高く求められない。そのために、FRP切削用途においては、インサートの切れ刃の波形を切削抵抗の低減等の特性を向上させるために工夫する余地がある。
 そこで、本発明は、切削抵抗が低減され、従って、切れ刃の摩耗の進行が抑えられ、長寿命化が図られたフライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具を提供することを課題とする。
さらに本発明は、切れ刃の耐摩耗性を改善し、さらに長寿命化を図ることを課題とする。
 以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、多角形平板状のインサート本体における1の多角形面にすくい面が設けられ、前記多角形面に隣接する周面が逃げ面とされ、前記すくい面と前記逃げ面とが交差する稜線を刃先とした切れ刃が形成されたインサートにおいて、
前記すくい面には、複数の山部と谷部とを交互に配列したセレーションが、前記切れ刃に交差するように形成され、
前記逃げ面の垂直視において、前記稜線は、底部が凹円弧部に頂部が凸円弧部にされてこれを交互に繰り返す波形状に形成され、
前記凹円弧部と前記凸円弧部は、ともに1/4円弧以上、1/3円弧以下であり、
前記凹円弧部は、これに隣接する2つの前記凸円弧部の一方に近く他方に遠い位置に偏在することを特徴とするフライス加工用インサートである。
 請求項2記載の発明は、前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち遠い方の前記凸円弧部との間が直線によって結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項3記載の発明は、前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部との間が直線によって結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項4記載の発明は、前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部とが直接結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項5記載の発明は、前記凸円弧部は、その両端点同士を結ぶ仮想弦が、当該凸円弧部に隣接する2つの前記凹円弧部のうち近い方に傾いていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項6記載の発明は、前記凸円弧部の中点を通る当該凸円弧部の接線と、前記中点を通り工具回転軸(AX)に直交する直線とのずれ角(λ)を±5度以内にして回転切削工具本体に取付可能に構成されたことを特徴とする請求項5に記載のフライス加工用インサートである。
 請求項7記載の発明は、前記稜線は、前記凹円弧部に対して当該凹円弧部に隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部が存在する方向に向かって辿ったとき、次第に狭ピッチに形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項8記載の発明は、多結晶ダイヤモンド皮膜の被覆が施されたことを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項9記載の発明は、前記インサートの基体が超硬合金製部材から構成されるとともに、前記切れ刃が、前記基体に接合された立方晶窒化硼素(CBN)焼結体又は多結晶ダイヤモンドからなる高硬質部材から構成されたことを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサートある。
 請求項10記載の発明は、前記切れ刃は、前記凹円弧部と前記凸円弧部とが交互に繰り返す前記波形状の範囲と前記多角形面のコーナーとの間に、ワイパー刃を有することを特徴とする請求項1から9のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサートである。
 請求項11記載の発明は、請求項1から請求項10のうちいずれか一に記載のインサートが、回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けられたフライス加工用刃先交換式回転切削工具ある。
 請求項12記載の発明は、前記インサートを前記回転切削工具本体の先端部に装着した状態において、
前記切れ刃の最下点(BT)と、前記最下点を有する辺に対し工具回転軸(AX)の半径方向外方に隣接する辺における前記最下点に相当する相当点(BTR)とを結ぶ線分(T)を想定したとき、
前記線分と、前記最下点を含み工具回転軸に直交する面(U)とのなす角(δ)が、5度以上、30度以下であることを特徴とする請求項11に記載のフライス加工用刃先交換式回転切削工具ある。
 請求項13記載の発明は、前記凸円弧部の中点を通る当該凸円弧部の接線と、前記中点を通り工具回転軸(AX)に直交する直線とのずれ角(λ)を±5度以内にして前記インサートが前記回転切削工具本体に取付られた請求項11又は請求項12に記載のフライス加工用刃先交換式回転切削工具ある。
 請求項14記載の発明は、請求項10に記載のインサートが、回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けられたフライス加工用刃先交換式回転切削工具であって、
前記インサートを前記回転切削工具本体の先端部に装着した状態において、
前記切れ刃の最下点(BT)を含み工具回転軸(AX)に直交する面(U)を角度基準とし前記最下点を観察点として、仰角(γ)1度以下の範囲で所定長さに亘って前記ワイパー刃(43)が形成されていることを特徴とするフライス加工用刃先交換式回転切削工具である。
 本発明によれば、切削抵抗が低減されるので、切れ刃の摩耗の進行が抑えられ、フライス加工用インサートが長寿命化するという効果がある。
本発明の一実施形態に係るフライス加工用刃先交換式回転切削工具の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用刃先交換式回転切削工具の側面図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用刃先交換式回転切削工具の先端面図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの一方の多角形面を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの周面の一部を示す側面図である。 図4Bに示される刃先稜線のワイパー刃が含まれる部分の拡大図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の他の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用インサートの刃先稜線を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用刃先交換式回転切削工具の先端面の一部を示す部分拡大図である。 本発明の一実施形態に係るフライス加工用刃先交換式回転切削工具の先端部側面の一部を示す部分拡大図である。 図10におけるインサートの多角形面を抜き出して示した図である。 本発明の他の一実施形態に係る三角形平板状のフライス加工用インサートの斜視図である。 本発明の他の一実施形態に係る五角形平板状のフライス加工用インサートの斜視図である。 本発明の他の一実施形態に係る六角形平板状のフライス加工用インサートの斜視図である。 本発明の他の一実施形態に係る八角形平板状のフライス加工用インサートの斜視図である。 本発明の他の一実施形態に係る四角形平板状でポジティブ型のフライス加工用インサートの斜視図である。
 以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
 図1に示すように本実施形態のフライス加工用刃先交換式回転切削工具1は、回転切削工具本体10と、フライス加工用インサート20とを備える。
 工具本体10は、フライス盤の主軸に取り付けられて回転駆動される軸体である。工具本体10の中心軸が工具回転軸AXに相当する。
 工具本体10の先端部11にインサート20が着脱自在に取り付けられる。インサート20の取付数は任意である。4つのインサート20が先端部11の円周に沿って均等に取り付けられた例が図示される。
 先端部11には、チップポケット12、インサート取付座13が形成されている。インサート20は、インサート取付座13に装着され、取付螺子30によって工具本体10に固定されている。図1、図2A及び図2Bに示すように、インサート20は工具本体10に対して一定の角度で固定される。すなわち、インサート20は、図2Aに示すように負の軸方向すくい角(アキシャルレーキ角度、Ar)、図2Bに示すように負の半径方向すくい角(ラジアルレーキ角度、Rr)で固定される。 
 図3に示すようにインサート20は、多角形平板状の本体を成す。本実施形態のインサート20にあっては、四角形平板状の本体を成すが、これを図12に示すような三角形や図13から図15に示すような五角形以上にしても本発明を実施できる。
 図3に示すようにインサート20の外形は、二つの相対する多角形面と、これに隣接する周面とにより形成されている。多角形面にすくい面21が設けられている。周面は逃げ面22とされている。
 すくい面21と逃げ面22との交差稜線23を刃先とした切れ刃が形成されている。
 図12から図15に示すインサート20Aから20Dにあっても同様に、その外形は、二つの相対する多角形面と、これに隣接する周面とにより形成されている。多角形面にすくい面21が設けられている。周面は逃げ面22とされている。すくい面21と逃げ面22との交差稜線23を刃先とした切れ刃が形成されている。
 多角形面の角数が異なる何れの多角形平板状のインサートのおいても、切れ刃稜線23に形成される波形状の形態や、それによる作用効果は、後述する四角形平板状の本体と同様なものを得ることができる。
 また、インサート形状を多角形平板状としその角数を増やすことで、1つのインサートにおける順に使用できる有効切れ刃数を増やして経済的かつ効率的な切削加工が可能となるインサート、及びこのインサートを装着した刃先交換式回転切削工具を得ることができる。
 多角形平板状のインサートのおいては、多角形面の角数によって切削時の種々の切削条件等は変化することがあるので、この点は適正な条件を選択する必要がある。
 例えば、角度δ値(一般には、切込角度のこと)を一定とした場合、切削条件である軸方向切り込み量については、多角形面の角数を増やすほど大きな値を設定することは困難となる。しかし、FPR材の切削加工においては、軸方向切り込み量を大きく設定する可能性は低いことから、たとえ八角形平板状のインサート本体としても、軸方向切り込み量を減らして加工しなくてはならないなどの制約を受けることは少ないといえる。
 なお、以上のインサート20,20A,20B,20C,20Dにあってはネガティブ型を図示した。これに対し、図16に示すインサート20Eはポジティブ型である。
 ネガティブインサートにあっては、インサート本体の相対する2つの多角形面の双方にすくい面21を配置して切れ刃を形成し、工具本体10への取付において工具先端に配置する辺を順に変えて使用することができるので、ポジティブインサートと比較して順に使用できる有効切れ刃数を2倍とすることができる。例えば、八角形平板状のネガティブインサート20Dにあっては、順に使用できる有効切れ刃数を、(八角形の辺の数)×(八角形面の数:2)で、16とすることができる。但し、すくい面21と逃げ面22との相対角が90度であるため、上述したように、負の軸方向すくい角(アキシャルレーキ角度、Ar)で工具本体10に固定され、軸方向すくい角(Ar)を正とすることはできない。
 これに対しポジティブインサートにあっては、順に使用できる有効切れ刃数は半減するものの、軸方向すくい角(Ar)を正とすることができ、切削時の抵抗を低減するには好ましい形状である。
 さて、すくい面21には、複数の山部21a,21a,・・・と谷部21b,21b,・・・とを交互に配列したセレーションが、切れ刃に交差するように形成されている。
 インサート20には、相対する多角形面を貫通する取付用孔部24が形成されており、これに上述した取付用螺子30が挿入される。
 図4Bに示すように、逃げ面22の垂直視において、切れ刃の刃先を形成する稜線(以下「刃先稜線」という。)23は、底部が凹円弧部23bに頂部が凸円弧部23aにされてこれを交互に繰り返す波形状に形成されている。以下、この刃先稜線23の形状につき図5~図9を参照して詳細に説明する。
 図5Aに示すように、刃先稜線23の一の上頂点をA、上頂点Aに隣接する一の上頂点をC、上頂点A-C間の下頂点をBとする。さらに、頂点A-C間の距離をR、頂点A-B間の距離をP、頂点B-C間の距離をQとすると、本インサート20は、P>Qの条件を具備する。
 すなわち、凹円弧部23bは、これに隣接する2つの凸円弧部23a,23aの一方(=上頂点Cを含む凸円弧部23a)に近く他方(=上頂点Aを含む凸円弧部23a)に遠い位置に偏在する。
このように、波形状をした切れ刃の凸円弧部を偏在させることによって、偏摩耗の発生を抑制することができ、切削抵抗の低減効果も得ることがでる。一方、凸円弧部が偏在しないような波形状、例えば、正弦波形状とした場合は、凸円弧部の内周側の摩耗が優先的に進行してしまうため、切れ刃は短寿命となり、切削抵抗の低減効果も得ることができない。
 また、凹円弧部23bと凸円弧部23aは、ともに1/4円弧以上、1/3円弧以下である。なお、補足すると、1/4円弧の中心角は90°、1/3円弧の中心角は120°である。
 したがって、図5Bに示すように凸円弧部23aの両端点における接線同士の成す角であって、当該円弧の中心を含む側の角をθ(クサビ角)と定義すると、本インサート20は、60°≦θ≦90°の条件を具備する。
 本発明において、円弧部を1/4円弧に設定した場合、切れ刃は切削抵抗と刃先の強度とのバランスが良好なため、正常な摩耗状態を得ることができる。これを次第に1/3円弧の状態へと移行させると、θ値が小さくなって切削抵抗値は小さくなるものの、刃先の強度は低下する傾向にある。そこで、凸円弧部の頂点付近における微小チッピングの発生を最小限にするため、1/3円弧以下に規定する。
 即ち、円弧部を1/3円弧を超えて大きい5/12円弧に設定すると、切削抵抗は低減するものの、切れ刃の強度が不足して凸円弧部の一部に欠損が発生する不都合が生じる。一方、1/4円弧未満となる1/6円弧に設定すると、切削抵抗の低減効果を得ることができない。
 また刃先稜線23は、凹円弧部23bに対して当該凹円弧部23bに隣接する2つの凸円弧部23a,23aのうち近い方の凸円弧部23aが存在する方向に向かって辿ったとき、次第に狭ピッチに形成されている。これに関し図5Cを参照して説明する。
 刃先稜線23は、工具回転軸AXに対して図5Cに示すような向きに配置される(なお、図5Cにおいては、刃先稜線23と工具回転軸AXとの正確な距離を示していない。)。すなわち、図5Aに示した上頂点Cから上頂点Aに向かう方向が回転の内周側である。
 上述した距離Rは、刃先稜線23の繰り返し形状のピッチに相当する。図5Cに示すように、ピッチRを工具回転軸AXに近い回転の内周側から外周側に向かって順にR1,R2,R3,・・・とすると、本インサートは、R1>R2>R3>・・・の条件を具備することとなる。
 このように、インサートを工具本体に装着した状態で、ピッチ間隔を、工具回転の内周側から外周側へ向かう方向に次第に狭ピッチとなるように設定することによって、加工中に最も切削負荷が高くなる外周部において切れ刃の切削抵抗が低減され、正常な摩耗状態を得ることができる。
 なお、θについても、図5Cに示すように工具回転軸AXに近い内周側から外周側に向かって順にθ1,θ2,θ3,・・・とする。本インサートにあっては、θ1=θ2=θ3=,・・・、すなわち、θ=(一定)の条件で刃先稜線を形成している。これに拘わらず、θに変化をつけて本発明を実施しても良い。例えば、外周側ほど鋭い凸円弧部23aとなるように、θ1>θ2>θ3>,・・・としてもよい。
 本インサート20の刃先稜線23は、凹円弧部23bと、これに隣接する2つの凸円弧部23a,23aのうち遠い方の凸円弧部23aとの間が直線によって結ばれた形状に形成されている。また、本インサート20の刃先稜線23は、凹円弧部23bと、これに隣接する2つの凸円弧部23a,23aのうち近い方の凸円弧部23aとの間が直線によって結ばれた形状に形成されている。
 すなわち、図6に示すように、凹円弧部23bの両端点を(D1,E1),(D2,E2),・・・とし、凸円弧部23aの両端点を(F1,G1),(F2,G2),・・・としたとき、区間(E1-F1),区間(G1-D2),区間(E2-F2),区間(G2-D3),・・・は直線状である。
 さらに、本インサート20においては、これらの区間直線と、凸円弧部23a及び凹円弧部23bとの連結点においても刃先稜線23の傾きが連続的に変化するように繋がれている。すなわち、代表して区間直線E1-F1についていうと、直線E1-F1は、点E1を一端点とする凹円弧部23b及び点F1を一端点とする凸円弧部23aの共通接線である。他の区間直線も、隣接する円弧部の共通接線である。
 なお、本実施形態に拘わらず図7に示すように、点E1,E2,E3,・・・と点F1,F2、F3,・・・とを共通とし、比較的近くに隣接する凹円弧部23bと凸円弧部23aとを直接繋ぐことも可能である。すなわち、凹円弧部23bと、これに隣接する2つの凸円弧部23a,23aのうち近い方の凸円弧部23aとが直接結ばれた形状に刃先稜線を形成することも可能である。
 このように、夫々の凸円弧部、凹円弧部を自由曲線にて連結したもの、凸円弧部、凹円弧部同士を直線にて連結したもの、凹円弧部に対し遠方の凸円弧部を直線で連結し、近方の凸円弧部を直接で連結したものなどの組み合わせが考えられるが、これらを比較した場合は、ほぼ同等の性能を示すと考えられる。
 また、図8に示すように、凸円弧部23aの両端点同士を結ぶ仮想弦Inが、当該凸円弧部23aに隣接する2つの凹円弧部23b,23b,のうち近い方に傾いている。
 図8に示すように、互いに比較的近くに隣接する凹円弧部23b及び凸円弧部23aの各端点をDn,En,Fn,Gnとし、凸円弧部23aから比較的遠くに離れて隣接する凹円弧部23bの各端点をD(n+1),E(n+1)とし、凸円弧部23aの中点をHnとする。
 中点Hnを通る当該凸円弧部23aの接線Knは、仮想弦Inと平行である。
 この仮想弦In及び接線Knが近い方の凹円弧部23b、すなわち、弧Dn-Enの方に傾いている。このとき、弧Dn-Enの方に傾くとは、接線Knと基準とする深さJn,J(n+1)とが、Jn<J(n+1)の関係を有することと同義である。この深さの関係は、深さの基準を仮想弦Inを含む直線としても同じである。
 すなわちこれは、波形状をした切れ刃の凸円弧部の仮想弦Inが、回転の内周側に傾斜した状態となっていることを示す。
図8において、仮想弦Inと平行な位置関係にあり、中点Hnを通る接線Knにおいて、中点Hnを通り接線Knと垂直な線分を垂線Znとする。
また、工具回転軸AXを中心とし、工具回転軸AXと中点Hnとの距離を半径とする円弧CYnについて、中点Hnにおける接線を接線Ynとする。
 そこで両者、すなわち、前記垂線Znと前記接線Ynとの交差角度αが小さくなるほど、両者は重なる傾向を示す。このとき、本発明の波形状をした切れ刃が「切削方向を向いている」と表現するものとし、そのときの効果として切削抵抗が低減される。従って、切れ刃の摩耗の進行が抑えられ、長寿命化が図られるのである。
 このように、仮想弦Inが、当該凸円弧部23aに隣接する2つの凹円弧部23b、23b、のうち近い方に傾いていることによって、切れ刃の凸円弧部における偏摩耗を回避すること、及び切削抵抗の低減効果に有効である。
 一方、仮想弦の傾斜が無い場合には、工具回転おける内周側の摩耗が優先的に進行するために切れ刃の凸円弧部に偏摩耗が発生し、切れ刃は短寿命となってしまう不都合を生じる。
 また、図8に示すように、中点Hnを通り工具回転軸AXに直交する直線を直線Lnとするとき、図8及び図9に示す接線Knと直線Lnとずれ角λは、できるだけ小さいことが好ましい。ずれ角λを±5度以内にすれば、実用上において十分な切削抵抗の低減効果が得られる。
 このとき、λ値は、直線Lnを基準として時計回転方向が正、反時計回転方向を負とする。従って図8に示すλ値は、負の値を示す。
 以上のように、刃先稜線の形状の最適化を図ることによって、切削抵抗を低減するとともに、切れ刃の耐摩耗性を向上させて、さらに長寿命化を図ることができる。
 そのため、インサートに多結晶ダイヤモンド皮膜の被覆を施すことが有効である。
 また、インサートの基体が超硬合金製部材から構成されるとともに、切れ刃が、基体に接合された立方晶窒化硼素(CBN)焼結体からなる高硬質部材から構成されたものも有効である。この場合、立方晶窒化硼素(CBN)焼結体に代え、切れ刃が多結晶ダイヤモンドからなる高硬質部材から構成されたものも有効である。
 このように、多結晶ダイヤモンド皮膜や高硬質部材の採用によって、切れ刃の耐摩耗性は飛躍的に向上させることができる。
 また、図10に示すようにインサート20を回転切削工具本体10の先端部11に装着した状態における切れ刃の最下点とインサート最外周点とを結ぶ線分Tと、最下点を含み工具回転軸AXに直交する面Uとのなす角δが、5度以上、30度以下である。
 インサート最外周点は、工具回転軸AXと平行な直線AX1(図11に図示)とインサート20との接点である。しかしこれはインサートの多角形面が正四角形の場合に限る。
 そこで、角δを一般的に定義する。
 そのためにまず、図11に示す相当点BTRを一般的に定義する。
 相当点BTRは、最下点BTを有する辺41に対し工具回転軸AXの半径方向外方に隣接する辺42における最下点BTに相当する点である。
 例えば、図11を参照してインサート20の多角形面が正四角形の場合、仮にインサート20を図11において反時計回転方向に90度回転させたときに最下点BTが移動した先が相当点BTRである。この回転角90度は、正三角形であれば120度、正五角形、正六角形、正八角形で順に72度、60度、45度、一般化するとn角形で(360/n)度となる。
 さらに表現を変えて補足説明すると、現最下点BTを有する辺41に対し工具回転軸AXの半径方向外方に隣接する辺42が工具先端(図において下端)となるように(360/n)度だけインサートを回転させて配置換えした場合に最下点になる点が現最下点BTに対する相当点BTRである。例えば、図11において辺42が工具先端(図において下端)となるように90度だけインサート20を回転させると、相当点BTRが最下点に移動する。したがって、その回転前の図11に示す現状において相当点BTRは現最下点BTに相当する相当点である。
 インサートの多角形面の角数によらず、角δを、最下点BTと相当点BTRを結ぶ線分Tと、最下点を含み工具回転軸AXに直交する面Uとのなす角と定義する。
 角δは5度以上、30度以下であることが好ましい。この範囲において上述した形状の刃先稜線23を有したインサートを適用することで、インサートの性能を発揮させることができる。
 例えば、δ値が大きくなることで切削抵抗が増大し、これに伴い、特に切削負荷の高くなる境界部分での境界摩耗の損傷が大きくなる不都合が生じるため、上限値を30度とすることが好ましい。
 また、本実施形態のインサート20の稜線23を刃先とした切れ刃は、図4B及び図4Cに示すように、凹円弧部23bと凸円弧部23aとが交互に繰り返す波形状の範囲の波形状切れ刃のほか、当該波形状切れ刃とインサート20の多角形面のコーナーとの間にワイパー刃43を有している。
 ワイパー刃の機能は、切削加工時における工具の半径方向送りに伴って、先行して波形状切れ刃よって形成される被削材表面上の凹凸を切削除去して、平坦にすることである。
 したがって、ワイパー刃によって被削材の表面形態の仕上げ面粗さを向上させることができる。ワイパー刃の形状は、直線状切れ刃、複数の直線を組み合わせた折れ線形状切れ刃、又は大きな半径を有する円弧形状切れ刃であることが好ましい。ワイパー刃の形状が、直線形状と円弧形状との組み合わせであっても、仕上げ面粗さに大きな影響はない。
 いずれにしても図11に示すように、切れ刃の最下点BTを含み工具回転軸AXに直交する面Uを角度基準とし最下点BTを観察点として、仰角γが1度以下の範囲で所定長さに亘ってワイパー刃43が形成されていることが好ましい。上述の機能を実効あらしめるためである。γ値が1度を超えて大きな値となる場合は、被削材表面上の凹凸を取り除くことが不完全となり、被削材表面を平坦形状とすることができないといった不都合が生じてしまう。
 図11において、最下点BTを通り面Uと角γ(1度以下)をなす直線Sと刃先稜線23との交点を点Wとし、点Wを通り工具回転軸AXに平行な直線AX2と面Uとの交点を点Vとするとき、ワイパー刃は最下点BTから点Wに亘って形成される。上記のワイパー刃の所定長さは、面Uに垂直投影した長さ、すなわち、最下点BTから点Vまでの距離により規定することが便宜である。
 ワイパー刃の所定長さは、最下点BTから点Vまでの距離で、工具一回転あたりの半径方向送り量以上とされることが好ましい。当該送り量より短ければ、ワイパー刃が通過しない被削材表面が生じてしまい、凹凸の取り残しが生じてしまうからである。なお、周方向に複数(本実施形態では4つ)のインサートが取り付けられている場合でも、取付誤差や形成誤差によって、各インサートの切り込み深さにバラツキが生じるので、一のインサートの波形状切れ刃の削り残しの凹凸を、当該一のインサート自身のワイパー刃で削り取ることを想定して設計する必要があり、そのため「工具一回転あたり」で規定する。
 例えば、ワイパー刃43は、1.0mmから1.5mmの長さをもって最下点BTから工具中心方向に延び点Wまで形成される。
 波形状切れ刃とワイパー刃とを備えたインサートを工具本体10に装着したときは、切れ刃の最下点BTから工具回転軸AXの半径方向外方に波形状切れ刃を有し、最下点BTから半径方向内方にワイパー刃を有していることが好ましい。このような場合に、ワイパー刃が有効に機能することにより、デラミネーション(層間剥離)によるバリや上述の凹凸を取り除き、被削材の表面仕上げ面粗さを向上させる効果を得ることができる。
 以下に、本発明の有効性を確認するための第1試験を開示する。
 第1試験は、本発明例(試料番号1~7)、比較例(試料番号8~10)、及び従来例(試料番号11~13)のインサートをそれぞれ作製し、それぞれ工具本体に取り付けて切削試験を行ったものである。
 表1に各試料の切れ刃の形状的特徴と、取付角度(上記の角λ及び角δ)に関する条件を示す。表2に各試料の評価結果を示す。いずれの試料も切れ刃の素材を超硬合金とした。
 本試験に適用する工具本体は、インサートの軸方向すくい角(Ar)を-15度、半径方向すくい角(Rr)を-17度としてインサートが取り付けられるように作製した。また、本工具本体の工具径(mm)はΦ25とし、インサート取付け数は4箇所とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本切削試験は、主にその切れ刃の形状的な差異が切削性能に及ぼす影響を確認するためであることから、以下の切削条件1にて切削を行った。なお、切削抵抗の評価は、切削加工中の切削抵抗は、使用するマシニングセンタの主軸負荷ロードメータにおける抵抗値を読み取りることにより測定した。また、工具寿命の評価は、一定距離加工時での工具摩耗状態を観察することより評価した。
 表2の切削抵抗の評価の結果において、◎は主軸ロードメータの負荷が7%以下、○は同負荷が8~9%、△は同負荷が10~11%は、×は同負荷が12%以上であることを示す。
 表2に示す工具寿命の評価の結果は、最大逃げ面摩耗幅(mm)(VBmax値)により評価した。◎は工具の最大逃げ面摩耗幅がVB=0.10mm以下、○はVB=0.10~0.15、△はVB=0.15~0.2、×はVB=0.2以上であることを示す。
(切削条件1)
被削材    :炭素繊維強化樹脂複合材(板材)
切削速度   :300m/分
主軸の回転数 :3822回転/分
軸方向切込み量:0.5mm
径方向切込み幅:16mm
1刃の送り  :0.18mm
テーブル送り :2752mm/分
切削距離   :5m
加工方法   :平面加工
 本発明例1のインサートは、波形状の切れ刃を有し、その刃先稜線は表1に示すように、凸円弧部及び凹円弧部が何れも1/4円弧とされたものである。凸円弧部及び凹円弧部の円弧半径を、0.15mmとした。図5Aに示したように、本発明例1の波形状の切れ刃において、凹円弧部は隣接する2つの凸円弧部を有し、偏在する状態とした。
 すなわち、凹円弧部23bは、これに隣接する2つの凸円弧部23a,23aの一方(=上頂点Cを含む凸円弧部23a)に近く他方(=上頂点Aを含む凸円弧部23a)に遠い位置に偏在する状態とした。
 夫々の凸円弧部、凹円弧部は、自由曲線にて連結した。凸円弧部の仮想弦(図8のInに相当)は、隣接する2つの凹円弧部のうち、近い側の凹円弧部の方に傾斜するものとした。これは、波形状をした切れ刃の凸円弧部の仮想弦Inが、回転の内周側に傾斜した状態とした。
 ピッチ間隔(図5BのRに相当)は、等ピッチとし、そのピッチ量を約0.9mmとした。また、本発明例1のインサートを工具本体に装着したときの角度(度)λ値、δ値、は夫々λ値を+10度、δ値を10度、に設定した。本発明例2~7及び比較例8~10も表1に示す要件以外は、本発明例1に準じて作製した。
 切削評価の結果では、本発明例1は、摩耗量が少なく耐摩耗性に優れた。また、切削抵抗の低減効果を有し、比較例及び従来例に比較して優れ、高い性能を示した。
 本発明例2は、λ値を+1度としたことで、更に耐摩耗性に優れ、また、切れ刃全体に渡って均一な正常摩耗を示した。さらに、切削抵抗の低減効果を有し、本発明例1よりも優れた切削評価の結果を得た。
 λ値を+10度から+1度へ変更したことによって、凸円弧部の偏摩耗が回避され、均一性が確保されたことにより、摩耗量が少なくなった。
 本発明例3は、刃先稜線を構成する凸円弧部及び凹円弧部を、何れも1/3円弧とし、その円弧半径を、0.15mmとした。凸円弧部及び凹円弧部を1/3円弧としたことで、1/4円弧に設定した本発明例2と比較して切削抵抗は若干低くなり、良好な摩耗状態を示した。
 しかし、凸円弧部の頂点付近には、微小チッピングが発生していたことより、刃先の強度低下が推定される。
 本発明例4は、凸円弧部、凹円弧部同士を直線にて連結したもの、本発明例5は、凹円弧部に対し遠方の凸円弧部を直線で連結し、近方の凸円弧部を直接で連結したものである。夫々の凸円弧部、凹円弧部を自由曲線にて連結した本発明例2と比較して、ほぼ同等の性能を示した。
 本発明例6は、本発明例4の形状に更に改良を加え、波形状の凸円弧部の間隔を示すピッチ間隔(図5BのRに相当)を次第に狭ピッチとなるように設定したものである。このピッチ間隔は、インサートを工具本体に装着した状態で、工具回転の内周側から外周側へ向かう方向に次第に狭ピッチとなるように設定した。具体的には、工具回転の最内周側のピッチを約0.9mmとし、外周側に向かうにつれてそのピッチ量を1ピッチ毎に約3~10%減少させた。
 その結果、切れ刃の境界摩耗による損傷が小さくなり、良好な結果を示した。これは、加工中に最も切削負荷が高くなる外周部において、そのピッチが狭ピッチになることで、加工中の切削抵抗が低減され、結果として良好な摩耗状態になったと考えられる。
 本発明例6は、本発明におけるインサートの切れ刃形状としては、最も好ましい形態と考えられる。
 本発明例7は、δ値の影響を調べるために、δ値を30度に設定した場合の評価結果である。δ値が10度の本発明例6と比較すると、本発明例7は、境界摩耗による損傷が大きく、切削抵抗が増大した。これは、δ値が大きくなることで工具と工作物の接触長さが減少すると共に、切削加工に有効な波切れ刃が減少してしまったことが原因であると考えられる。そのため、切削抵抗の増大に伴い、特に切削負荷の高くなる境界部分での境界摩耗の損傷が大きくなった。
 比較例8は、凸円弧部及び凹円弧部を何れも5/12円弧に設定し、比較例9は、凸円弧部及び凹円弧部を何れも1/6円弧に設定したものである。その円弧半径は、0.15mmとした。比較例8は、5/12円弧としたことで、切削抵抗の低減をはかれたものの、切れ刃の強度が不足したため凸円弧部の一部に欠損が観察された。
 また比較例9は、1/6円弧としたことで、切削抵抗の低減効果を得ることができなかった。
 比較例10は、凸円弧部の仮想弦が傾斜していない刃先稜線を有したインサートである。すなわち、比較例10にあっては、λ値は基準線に対する工具本体の半径方向すくい角(Rr)との差により決定される。ここで、工具本体の半径方向すくい角は-17度であるため、仮想弦の傾斜がない場合には、λ値は+17度となる。
 切削試験より、仮想弦の傾斜が無いことによって、切れ刃の凸円弧部に偏摩耗が発生した。特に、凸円弧部の左側(工具回転おける内周側)の摩耗が優先的に進行したため、切れ刃は短寿命となった。さらに切削抵抗の低減効果も得ることができなかった。
 従来例11は、波形状を正弦波形状としたものである。正弦波形状は、比較例10と類似した形状を採用し、波の1周期を約1.8mmとし、波の振幅を約0.9mmとした。この場合も比較例10の場合と同様に、切れ刃の凸円弧部に偏摩耗が発生した。特に、凸円弧部の左側(工具回転おける内周側)の摩耗が優先的に進行したため、切れ刃は短寿命となった。切削抵抗の低減効果も得ることができなかった。
 従来例12は、切れ刃形状を直線刃とし、δ値を90度に設定したものである。切削試験後の摩耗状態を観察すると、インサートのノーズR部での摩耗進行が大きく、短寿命の結果となった。また、切削抵抗の低減効果も得ることができなかった。
 従来例13は、円弧形状の切れ刃とし、δ値を45度に設定したものである。切削試験後の摩耗状態を観察すると、境界摩耗の進行が大きく、短寿命の結果となった。
 次に、本発明の有効性を確認するための第2試験を開示する。
 第2試験は、上記第1試験で最も好ましい切れ刃形状の形態を備えた本発明例6をベースとして、コーティングを施したもの、および切れ刃部の素材の違いによる評価を行った。評価には、本発明例6と、本発明例14、本発明例15の3種類のインサートを作製し、切削試験をして比較評価を行った。
本発明例14は、本発明例6の切れ刃形状を備え、少なくとも切れ刃部に多結晶ダイヤモンド皮膜を被覆した。
 本発明例15は、本発明例6の切れ刃形状を備え、切れ刃部の素材に多結晶ダイヤモンドを使用した。このとき、インサートの基体は超硬合金製部材から構成され、切れ刃部は、インサートの基体にロウ付けにより接合した。
表3に本試験の条件と評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 本切削試験は、多結晶ダイヤモンド皮膜の有無、および切れ刃部の素材の差異が切削性能に及ぼす影響を確認するためであることから、以下の切削条件2にて切削を行った。評価は、工作物表面粗さの最大粗さRzが20μm以上となるか、もしくは工作物である炭素繊維強化樹脂複合材にデラミネーション(層間剥離)が確認された時点を工具寿命として行った。
 表3に示す工具寿命の評価の結果において、◎は工具寿命が30分以上、○は工具寿命が15~30分、△は工具寿命が15分以下であること示す。
(切削条件2)
被削材    :炭素繊維強化樹脂複合材(板材)
切削速度   :600m/分
主軸の回転数 :7643回転/分
軸方向切込み量:0.5mm
径方向切込み幅:16mm
1刃の送り  :0.18mm
テーブル送り :5503mm/分
加工方法   :平面加工
 本発明例14は、本発明例6と同一形状のインサートに多結晶ダイヤモンド皮膜を被覆したものである。その被覆条件を以下に示す。
 本発明例6のインサートをコーティング装置の炉内にセットし、それらの表面に、熱フィラメントCVD法により、約6~10μm厚さの多結晶ダイヤモンド皮膜を成膜した。
 インサートの周辺に配置したタングステン製フィラメントに電流を流すことにより、フィラメントを約2000から2500℃に加熱し、水素に対するメタンのガス流量比(CH4/H2)を0.1%~3%、炉内圧力0.5~1.0kPa、基体温度700℃~800℃の範囲で成膜した。
 上記の成膜条件で被覆することにより、多結晶ダイヤモンド皮膜の耐摩耗性を維持し、耐剥離性に優れた多結晶ダイヤモンド被覆インサートを作製した。
 作製したインサートを用いて切削評価を行った結果、インサートの寿命は、多結晶ダイヤモンド皮膜の被覆がない本発明例6と比較して約10倍の長寿命を示した。多結晶ダイヤモンド皮膜はその成膜時間が長く、成膜コストも非常に高価になるため、皮膜無しのインサートに比べて価格が約10倍程度になってしまう。しかし、多結晶ダイヤモンド皮膜を施すことで、1コーナ当りの切削距離が長くなるため、工具交換頻度が少なくなり、ランニングコストの低減化には有効である。
 本発明例6の切れ刃形状を備え、切れ刃部の素材に多結晶ダイヤモンドを使用した本発明例15の作製条件を以下に示す。
 波形状切れ刃を多結晶ダイヤモンドで設けた。炭素繊維強化樹脂複合材の加工ではデラミネーション(層間剥離)がその品質上、重要な問題となるため、切れ刃形状には切れ味の重視されるシャープエッジ形状が適している。そのため、本発明に適用した多結晶ダイヤモンドの切れ刃形状は、研削加工にてその形状を加工した後、刃先処理は行わずに切削試験を行った。
 なお、多結晶ダイヤモンドからなる切れ刃部は、超硬合金製部材から構成されたインサートの基体の台金にロウ付け処理を行うことで接合した。ロウ付けは、インサートの基体と波形状切れ刃部とを準備して、両者をロウ付け用ロウ材を用いて、ロウ接合した。このときの接合面のロウ付け材の厚さは略20から30μmの範囲とした。
 作製した本発明例15のインサートを用いて、同様に切削試験を行い評価した。その結果、インサートの寿命は、超硬合金製の本発明例6と比較して約30倍の長寿命を示した。但し、多結晶ダイヤモンドを用い、波形状の切れ刃部を研削加工にて成形する場合、その作製コストは非常に高価になり、通常の超硬合金をベースとするインサートと比べると、価格は30倍程度となってしまう。さらに、多結晶ダイヤモンドをロウ付けして作製されたインサートは、通常であるとその使用コーナ数が1箇所となってしまう。そのため、コーナ単価を考えると、ダイヤモンド皮膜が被覆されたインサートに比べると割高となる場合がある。
 本発明は、フライス加工、特に、繊維強化樹脂複合材(FRP:Fiber Reinforced Plastics)のフライス加工に好適に利用することができる。
1     フライス加工用刃先交換式回転切削工具
10   回転切削工具本体
11   先端部
20   フライス加工用インサート
21   すくい面
21a 山部
21b 谷部
22   逃げ面
23   刃先稜線
23a 凸円弧部
23b 凹円弧部
AX   工具回転軸
Hn   中点
In   仮想弦
Kn   接線
M     回転方向
R     ピッチ

Claims (14)

  1. 多角形平板状のインサート本体における1の多角形面にすくい面が設けられ、前記多角形面に隣接する周面が逃げ面とされ、前記すくい面と前記逃げ面とが交差する稜線を刃先とした切れ刃が形成されたインサートにおいて、
    前記すくい面には、複数の山部と谷部とを交互に配列したセレーションが、前記切れ刃に交差するように形成され、
    前記逃げ面の垂直視において、前記稜線は、底部が凹円弧部に頂部が凸円弧部にされてこれを交互に繰り返す波形状に形成され、
    前記凹円弧部と前記凸円弧部は、ともに1/4円弧以上、1/3円弧以下であり、
    前記凹円弧部は、これに隣接する2つの前記凸円弧部の一方に近く他方に遠い位置に偏在することを特徴とするフライス加工用インサート。
  2. 前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち遠い方の前記凸円弧部との間が直線によって結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のフライス加工用インサート。
  3. 前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部との間が直線によって結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のフライス加工用インサート。
  4. 前記稜線は、前記凹円弧部と、これに隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部とが直接結ばれた形状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載のフライス加工用インサート。
  5. 前記凸円弧部は、その両端点同士を結ぶ仮想弦が、当該凸円弧部に隣接する2つの前記凹円弧部のうち近い方に傾いていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサート。
  6. 前記凸円弧部の中点を通る当該凸円弧部の接線と、前記中点を通り工具回転軸に直交する直線とのずれ角を±5度以内にして回転切削工具本体に取付可能に構成されたことを特徴とする請求項5に記載のフライス加工用インサート。
  7. 前記稜線は、前記凹円弧部に対して当該凹円弧部に隣接する2つの前記凸円弧部のうち近い方の前記凸円弧部が存在する方向に向かって辿ったとき、次第に狭ピッチに形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサート。
  8. 多結晶ダイヤモンド皮膜の被覆が施されたことを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサート。
  9. 前記インサートの基体が超硬合金製部材から構成されるとともに、前記切れ刃が、前記基体に接合された立方晶窒化硼素(CBN)焼結体又は多結晶ダイヤモンドからなる高硬質部材から構成されたことを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサート。
  10. 前記切れ刃は、前記凹円弧部と前記凸円弧部とが交互に繰り返す前記波形状の範囲と前記多角形面のコーナーとの間に、ワイパー刃を有することを特徴とする請求項1から9のうちいずれか一に記載のフライス加工用インサート。
  11. 請求項1から請求項10のうちいずれか一に記載のインサートが、回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けられたフライス加工用刃先交換式回転切削工具。
  12. 前記インサートを前記回転切削工具本体の先端部に装着した状態において、
    前記切れ刃の最下点と、前記最下点を有する辺に対し工具回転軸の半径方向外方に隣接する辺における前記最下点に相当する相当点とを結ぶ線分を想定したとき、
    前記線分と、前記最下点を含み工具回転軸に直交する面とのなす角が、5度以上、30度以下であることを特徴とする請求項11に記載のフライス加工用刃先交換式回転切削工具。
  13. 前記凸円弧部の中点を通る当該凸円弧部の接線と、前記中点を通り工具回転軸に直交する直線とのずれ角を±5度以内にして前記インサートが前記回転切削工具本体に取付られた請求項11又は請求項12に記載のフライス加工用刃先交換式回転切削工具。
  14. 請求項10に記載のインサートが、回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けられたフライス加工用刃先交換式回転切削工具であって、
    前記インサートを前記回転切削工具本体の先端部に装着した状態において、
    前記切れ刃の最下点を含み工具回転軸に直交する面を角度基準とし前記最下点を観察点として、仰角1度以下の範囲で所定長さに亘って前記ワイパー刃が形成されていることを特徴とするフライス加工用刃先交換式回転切削工具。
PCT/JP2011/074605 2010-10-27 2011-10-26 フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具 WO2012057173A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/882,290 US9278395B2 (en) 2010-10-27 2011-10-26 Milling insert and milling tip-replacement-type rotary cutting tool
CN201180051369.XA CN103180073B (zh) 2010-10-27 2011-10-26 铣削加工用嵌件及铣削加工用刃尖更换式旋转切削刀具
EP11836306.8A EP2633932B1 (en) 2010-10-27 2011-10-26 Milling insert and milling tip-replacement-type rotary cutting tool
JP2012540898A JP5697681B2 (ja) 2010-10-27 2011-10-26 フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010240682 2010-10-27
JP2010-240682 2010-10-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012057173A1 true WO2012057173A1 (ja) 2012-05-03

Family

ID=45993879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/074605 WO2012057173A1 (ja) 2010-10-27 2011-10-26 フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9278395B2 (ja)
EP (1) EP2633932B1 (ja)
JP (1) JP5697681B2 (ja)
CN (1) CN103180073B (ja)
WO (1) WO2012057173A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101733201B1 (ko) * 2015-03-04 2017-05-08 새롬정밀기술(주) 엔진의 흡배기 밸브시트 정삭가공용 절삭공구
JP2019506307A (ja) * 2016-02-26 2019-03-07 セラティチット オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ピーリング用チップ

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394631B1 (ko) * 2012-06-14 2014-05-13 한국야금 주식회사 절삭 인서트
WO2015163408A1 (ja) 2014-04-24 2015-10-29 帝人株式会社 端面を有する炭素繊維強化樹脂加工品、及びその製造方法
EP3034214A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-22 Pramet Tools, S.R.O. Drill and drill insert with chipbreaker protrusions
TWI508804B (zh) * 2014-12-23 2015-11-21 Hsin Tien Chang Screw feed cutter
WO2017019694A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Saber Diamond Tools, Inc. Contour rake face cutting tool
AT15151U1 (de) * 2016-02-29 2017-01-15 Ceratizit Austria Gmbh Schneideinsatz
WO2017216172A1 (de) * 2016-06-13 2017-12-21 Ks Kolbenschmidt Gmbh Kühlkanalöffnung durch zirkularfräsoperation
CN108463303B (zh) * 2016-12-20 2020-07-28 住友电工硬质合金株式会社 切削工具及其制造方法
US20190076911A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Chin Hung Chen Method for coating and forging vehicle wheel
EP3830380A4 (en) 2018-08-02 2022-04-06 US Synthetic Corporation CUTTING TOOL WITH PCD INSERTS, SYSTEMS WITH THEM AND RELATIVE METHODS
CN109202060A (zh) * 2018-08-24 2019-01-15 长沙市萨普新材料有限公司 烧结金刚石工具及其用途和制备方法
WO2021142188A1 (en) * 2020-01-09 2021-07-15 Schlumberger Technology Corporation Cutting element with nonplanar face to improve cutting efficiency and durability
CN114309682A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 肯纳金属公司 切削刀片
US11806796B2 (en) * 2021-03-15 2023-11-07 Kennametal Inc. Cutting insert and cutting tool comprising cutting insert
CN113399724B (zh) * 2021-04-26 2022-05-31 厦门金鹭特种合金有限公司 一种快进给铣削刀片及其铣削刀具
WO2023164372A1 (en) 2022-02-23 2023-08-31 Us Synthetic Corporation Cutting tool with pcd inserts, systems incorporating same and related methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04261707A (ja) * 1990-10-10 1992-09-17 Iscar Ltd 切削インサート
JP2003039225A (ja) * 2001-07-24 2003-02-12 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップ
WO2008032788A1 (fr) * 2006-09-13 2008-03-20 Mitsubishi Materials Corporation Plaquette de dégrossissage, et fraise en bout de dégrossissage
JP2008110451A (ja) 2006-10-31 2008-05-15 Mitsubishi Materials Corp ラフィング用インサートおよびラフィングエンドミル

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701187A (en) * 1970-12-15 1972-10-31 Ingersoll Milling Machine Co Slotting cutter and indexable inserts therefor
SE349759B (ja) * 1971-10-27 1972-10-09 Sandvik Ab
US4794665A (en) * 1976-08-24 1989-01-03 Greenleaf Corporation Rotary cutter with serrated edges and positive/negative axial rake
US4140431A (en) * 1977-11-18 1979-02-20 Kennametal Inc. Cutting insert
US4583431A (en) * 1982-11-03 1986-04-22 General Electric Company Self-sharpening coated tool constructions
US5028175A (en) * 1988-03-21 1991-07-02 Gte Valenite Corporation Indexable insert for roughing and finishing
US5158401A (en) * 1988-03-21 1992-10-27 Gte Valenite Corporation Indexable insert for roughing and finishing
FR2636870B1 (fr) * 1988-09-29 1994-05-13 Safety Sa Insert de coupe
CN1024768C (zh) * 1990-04-07 1994-06-01 伊斯卡硬金属股份有限公司 一种用于铣削刀具的切削刀片
GB9010769D0 (en) * 1990-05-14 1990-07-04 Iscar Hartmetall Cutting insert
US5232319A (en) * 1990-10-25 1993-08-03 Iscar Ltd. Insert for a milling cutter
US5562370A (en) * 1995-03-27 1996-10-08 Kennametal Inc. Insert having sinusoidal undulations for ball nose end mill
US5722803A (en) * 1995-07-14 1998-03-03 Kennametal Inc. Cutting tool and method of making the cutting tool
US5626189A (en) * 1995-09-22 1997-05-06 Weatherford U.S., Inc. Wellbore milling tools and inserts
JP3317490B2 (ja) * 1998-06-18 2002-08-26 日立ツール株式会社 高送りスローアウェイ式回転工具
JP3676594B2 (ja) * 1998-11-09 2005-07-27 トヨタ自動車株式会社 スローアウェイチップならびに回転切削工具、および金型形成方法
US6599061B1 (en) * 2000-08-17 2003-07-29 Kennametal Inc. Cutting insert with radially aligned chip forming grooves
EP1252955A1 (en) * 2001-04-26 2002-10-30 Mitsubishi Materials Corporation Indexable insert
JP2003039224A (ja) * 2001-07-24 2003-02-12 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップ
DE10235606A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-19 Komet Präzisionswerkzeuge Robert Breuning Gmbh Vollbohrer für Werkzeugmaschinen
SE526234C2 (sv) * 2003-03-12 2005-08-02 Sandvik Intellectual Property Roterbart skärverktyg samt skär med snedställd planfasegg
JP2006110667A (ja) * 2004-10-14 2006-04-27 Mitsubishi Materials Corp 切削インサート
JP5023628B2 (ja) * 2006-09-13 2012-09-12 三菱マテリアル株式会社 ラフィングエンドミル
US8905685B2 (en) * 2006-09-13 2014-12-09 Mitsubishi Materials Corporation Roughing insert and roughing end mill
DE102006044605A1 (de) * 2006-09-19 2008-03-27 Komet Group Holding Gmbh Wendeschneidplatte sowie Verwendung der Wendeschneidplatte in einem Vollbohrer
IL182343A0 (en) * 2007-04-01 2007-07-24 Iscar Ltd Cutting insert and tool for milling and ramping at high feed rates
SE531250C2 (sv) * 2007-06-05 2009-02-03 Sandvik Intellectual Property Indexerbart hörnfrässkär
CN102196874B (zh) * 2008-10-28 2014-07-23 京瓷株式会社 表面被覆工具
RU2720466C2 (ru) * 2009-07-02 2020-04-30 Гершон Систем Лтд. Режущие инструменты, держатели режущего инструмента и режущие вставки для режущего инструмента
JP2013006221A (ja) * 2009-10-13 2013-01-10 Mitsubishi Materials Corp 切削インサート及び刃先交換式回転工具
JP5201291B2 (ja) * 2010-03-10 2013-06-05 株式会社タンガロイ カッティングインサートおよび切削工具
EP2732891B1 (en) * 2011-07-12 2017-04-19 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Negative-type cutting insert, blade-interchangeable rotary cutting tool using same cutting insert, blade-interchangeable rotary cutting tool system, and cutting method
WO2013105348A1 (ja) * 2012-01-10 2013-07-18 住友電工ハードメタル株式会社 ダイヤモンド被覆工具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04261707A (ja) * 1990-10-10 1992-09-17 Iscar Ltd 切削インサート
JP2003039225A (ja) * 2001-07-24 2003-02-12 Mitsubishi Materials Corp スローアウェイチップ
WO2008032788A1 (fr) * 2006-09-13 2008-03-20 Mitsubishi Materials Corporation Plaquette de dégrossissage, et fraise en bout de dégrossissage
JP2008110451A (ja) 2006-10-31 2008-05-15 Mitsubishi Materials Corp ラフィング用インサートおよびラフィングエンドミル

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101733201B1 (ko) * 2015-03-04 2017-05-08 새롬정밀기술(주) 엔진의 흡배기 밸브시트 정삭가공용 절삭공구
JP2019506307A (ja) * 2016-02-26 2019-03-07 セラティチット オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ピーリング用チップ
JP7101120B2 (ja) 2016-02-26 2022-07-14 セラティチット オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ピーリング用チップ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012057173A1 (ja) 2014-05-12
EP2633932A1 (en) 2013-09-04
CN103180073A (zh) 2013-06-26
US20130223942A1 (en) 2013-08-29
CN103180073B (zh) 2015-10-07
EP2633932B1 (en) 2017-12-06
EP2633932A4 (en) 2016-10-19
JP5697681B2 (ja) 2015-04-08
US9278395B2 (en) 2016-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5697681B2 (ja) フライス加工用インサート及びフライス加工用刃先交換式回転切削工具
JP5967330B1 (ja) 切削インサート、及び刃先交換式回転切削工具
US7588396B2 (en) End mill
JP2013176842A (ja) 回転切削工具
JP2004223642A (ja) スクエアエンドミル
JP2011126008A (ja) フライス削りのための装置
JPWO2016017780A1 (ja) 切削インサートおよび刃先交換式切削工具
WO2015072389A1 (ja) ラフィングエンドミル
WO2011158526A1 (ja) 総形カッターの製造方法および総形カッターの研削工具
JP2010089250A (ja) 切削インサートおよびインサート着脱式転削工具
TW201922383A (zh) 具有彎曲副切削刃及角切削刃的方形切削刀塊、及旋轉切削刀具
WO2019044791A1 (ja) テーパーリーマ
JP6287592B2 (ja) 小径エンドミル
US11618090B1 (en) Carbide/nitride coated cutting insert
JP6879668B2 (ja) 切削方法
JP5652540B2 (ja) ガイドパッド、切削工具本体および切削工具
JP5951788B2 (ja) チップソー
CN109420790B (zh) 具有复杂余隙表面的整体端铣刀
JP6544859B2 (ja) カッターの替刃
US20200246883A1 (en) Milling method and use of a cutting insert
JP4378307B2 (ja) 軸方向送り刃先交換式工具
EP3848173A1 (en) Rotary cutting tool
JP5895654B2 (ja) エンドミル
WO2022113360A1 (ja) エンドミル
JP3657546B2 (ja) ドリル

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11836306

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012540898

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13882290

Country of ref document: US

Ref document number: 2011836306

Country of ref document: EP