WO2013077442A1 - フライス加工用刃先交換式切削インサート - Google Patents

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WO2013077442A1
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cutting insert
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敦彦 前田
松田　直樹
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住友電工ハ－ドメタル株式会社
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    • B23C5/06—Face-milling cutters, i.e. having only or primarily a substantially flat cutting surface

Definitions

  • the present invention relates to a cutting edge exchangeable cutting insert (hereinafter simply referred to as a cutting insert) used as a cutting edge of a milling cutter, in particular, a seating surface having a lower position than the cutting edge is provided at the center of the upper and lower surfaces, and the seating surface thereof
  • a cutting insert used as a cutting edge of a milling cutter, in particular, a seating surface having a lower position than the cutting edge is provided at the center of the upper and lower surfaces, and the seating surface thereof
  • the present invention relates to a cutting insert of a type in which a cutter is supported by a support seat on the cutter body side.
  • a double-sided type cutting insert that uses both the outer peripheral edge of the upper surface and the outer peripheral edge of the lower surface as a cutting blade has a seating surface (body contact surface) supported by a support seat on the cutter body side inside the cutting blade. .
  • the seating surface is installed at one of the same height position as the cutting edge, a position higher than the cutting edge, or a position lower than the cutting edge. Examples provided at a position equal to or higher than the cutting edge are disclosed in Patent Documents 1 and 2 below, and examples provided at a position lower than the cutting edge are disclosed in Patent Document 3 below. Has been.
  • Patent Documents 1 and 2 in which the seating surface is at the same height as the cutting edge or higher than that, there is a problem that the cutting resistance is increased because the chip is likely to be clogged when the feeding conditions at the time of processing are increased. Yes, the range that can cope with fluctuations in cutting conditions is narrow.
  • Patent Document 3 in which the seating surface is lower than the cutting edge avoids the problem of increased cutting resistance due to fluctuations in cutting conditions, but tends to cause an error in attaching the cutting insert to the cutter body.
  • Cutting inserts manufactured by powder metallurgy especially cutting inserts where the thickness of each part is not uniform cause a difference in the molding pressure of each part during press molding of the raw material powder, and the shrinkage caused by sintering after molding is likely to vary in each part. .
  • cutting inserts with a seating surface lower than the cutting edge tend to deform so that the seating surface swells up near the center of the outer peripheral edge (side) that becomes the cutting edge. is there.
  • This deformation reduces the seating stability with respect to the support seat, changes the mounting position and mounting orientation of the cutting insert, and the blade position is not stable. As a result, the surface roughness of the machined surface is reduced, or the wear of the cutting edge is non-uniform and the life of the cutting insert is reduced.
  • the object of the present invention is to improve the seating stability of a cutting insert provided with a seating surface at a position lower than the cutting edge so as to achieve both stabilization of cutting resistance and stabilization of attachment to the cutter body.
  • a flat seating surface supported by a support seat is provided at the center of the upper and lower surfaces, and the seating surface is lower than the cutting edge formed by the outer peripheral edges of the upper and lower surfaces.
  • a cutting edge exchangeable cutting insert for milling whose basic shape is a polygon at a position is an object of improvement, and a recess that crosses the seating surface is provided at the center between the insert corners of the seating surface.
  • the insert corner here refers to the corner of the basic insert.
  • the seating surface said by this invention points out the area
  • the recess is provided so as to traverse only the region in contact with the support seat, and the plane outside the region in contact with the support seat is left without being recessed. It may be connected to the seating surfaces on both sides.
  • the depth of the recess is preferably 0.2 mm or more. It is not preferable that the concave portion is too deep in view of the overall strength, and the upper limit of the depth is preferably limited to about 1.5 mm.
  • the width of the recess in the direction along the cutting edge is preferably in the range of 1/3 to 1/5 of the side length of the basic insert.
  • the cutting insert according to the present invention can be provided with breaker grooves for treating chips on the upper and lower surfaces along the cutting edge.
  • the breaker groove can be used as a part of the recess.
  • the central portion between the insert corners of the seating surface formed in the region surrounded by the cutting edge is removed by providing a recess. For this reason, the phenomenon that the center portion between the insert corners of the seating surface swells does not occur.
  • the flatness of the seating surface is improved and the seating stability with respect to the support seat is increased, so that the mounting accuracy with respect to the cutter body is improved and the surface roughness of the processed surface is improved. Further, the reliability of fixing is improved by improving the seating stability, chipping of the cutting edge is reduced, and the life of the cutting insert can be prevented from being reduced.
  • the characteristics of the cutting insert in which the seating surface is provided at a position lower than the cutting edge can be utilized. That is, since the seating surface is at a position lower than the cutting edge, even if cutting conditions such as feeding are increased, good chip discharge performance is ensured and cutting resistance is kept low. In addition, the seating surface is hardly damaged by scraping of the chips, and a decrease in seating stability due to the scratching of the seating surface is also suppressed.
  • the perspective view which shows the 1st form of the cutting insert of this invention Plan view of the cutting insert of FIG. Side view of the cutting insert of FIG. Sectional view of the cutting insert of FIG.
  • the perspective view which shows an example of the milling cutter using the cutting insert of this invention The figure which looked at the cutting insert installation part of the milling cutter of FIG. 9 from the rotation direction front FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
  • FIGS. 1 to 11 of the accompanying drawings show a first form (without a breaker groove) of the cutting insert of the present invention
  • FIGS. 6 to 8 show a second form (with a breaker groove), respectively.
  • a quadrangle is used as a basic shape, and four corners of the basic shape are removed to finally form a shape that forms an octagon in plan view.
  • the present invention is a diagram such as a triangle, pentagon, or hexagon. It can also be applied to cutting inserts with different angles.
  • the edges of the four sides of the outer circumference of the upper surface 2 and the lower surface 3 are the main cutting edges 5 and the corner edges between the adjacent main cutting edges.
  • the present invention is also applicable to a cutting insert without the auxiliary cutting edge 6.
  • reference numeral 7 denotes an attachment hole provided in the center through the thickness direction.
  • the cutting insert 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5 has the highest position of the auxiliary cutting edge 6 and the main cutting edge 5 is inclined in a direction in which the position decreases as the distance from the auxiliary cutting edge 6 increases. . Further, a plane perpendicular to the axis of the mounting hole 7 is provided at a position lower than the main cutting edge 5, and a rake face 8 is provided between the plane and the main and sub cutting edges. .
  • a region (region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2) excluding a part on the outer diameter side of the plane provided in the center portion (region surrounded by the cutting edge) of the upper surface 2 is used as the seating surface 9.
  • 2 indicates the outline of the support seat 22 (see FIG. 10) provided on the cutter body 21 (see FIG. 9) side.
  • the central portion of the upper surface 2 is further provided with a recess 10 characterizing the present invention.
  • the concave portion 10 is provided in a state of crossing the seating surface 9 at the center portion between the insert corners of the seating surface 9 (center portion between the corners of the basic insert). By setting the concave portion 10, the seating surface 9 is divided into four, and the center portion between the insert corners that existed conventionally, that is, the region that causes the deformation (swelling) of the seating surface is eliminated.
  • the deterioration of the flatness of the remaining seating surface 9 is avoided, the good contact state with the support seat 22 is maintained, the seating stability of the cutting insert 1 with respect to the support seat is increased, and the mounting accuracy with respect to the cutter body is good. Become. As a result, the surface roughness of the processed surface is improved.
  • the cutting insert can be fixed stably, and movement during processing, resulting in chipping of the cutting edge, and the like can be suppressed, thereby reducing the life of the cutting insert.
  • the depth d shown in FIG. 4 may be set to about 0.2 mm to 1.5 mm. If the depth d is less than 0.2 mm, there is a concern that the depth is insufficient and the rise of the central portion between the insert corners of the seating surface is not sufficiently suppressed.
  • the upper limit of the depth d of the recess 10 should be limited to about 1.5 mm. Even if the depth d is increased more than necessary, no further improvement in seating stability can be expected and only the strength of the entire cutting insert is reduced, so it is not preferable to unnecessarily increase the depth.
  • the width W in the direction along the cutting edge of the recess 10 is preferably in the range of 1/3 to 1/5 of the side length L of the basic insert.
  • An example in which the width W of the recess 10 is set to 1/5 L is shown in FIG.
  • the recess width W in the direction along the cutting edge is 1/5 L or less
  • the suppression of the bulge at the center between the insert corners may be unsatisfactory.
  • the width W is 1/3 L or more
  • the area of the seating surface is greatly reduced, and the seating stability is thereby lowered, and the effect of improving the seating stability due to the recessed portion is offset and may be reduced.
  • the basic configuration of the cutting insert 1 of the second embodiment shown in FIGS. 6 to 8 is the same as that of the first embodiment.
  • This 2nd form has provided the breaker groove
  • the breaker groove 11 is provided between the rake face 8 on the main cutting edge 5 side and the recess 10, and this breaker groove 11 is also used as a part of the recess 10 to remove the central portion between the insert corners of the seating surface 9. Has been. Therefore, even in the structure of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained with respect to improvement of the seating stability.
  • 6 and 7 are identification marks for confirming the position of the cutting edge involved in cutting.
  • this identification mark 12 the rotation of the cutting edge (replacement of used blade and unused blade) can be performed accurately, but the identification mark 12 is only a preferable element.
  • the plane constituting the seating surface 9 extends to the outside of the outline of the support seat 22, but the plane outside the region in contact with the support seat 22 is the seating surface.
  • the recessed part 10 should just be provided so that the substantial seating surface (area
  • the illustrated milling cutter 20 is provided with a plurality of seat grooves 23 and chip pockets 24 on the outer periphery of the cutter body 21 at predetermined intervals in the rotation direction.
  • a cutting insert (the second form shown in the figure) 1 is inserted into each seat groove 23, and the cutting insert 1 is fixed on the support seat 22 with a mounting screw 25.
  • the support seat 22 has a shim plate 26 (see FIG. 11) attached to the cutter body 21 and is formed on the shim plate 26. However, the support seat 22 may be processed directly on the cutter body 21.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

　切れ刃よりも低い位置に着座面を設けた切削インサートの着座安定性を高めて切削抵抗の安定化とカッタボディに対する取り付けの安定化を両立させることを課題としている。支持座で支える平坦な着座面（９）が上面（２）と下面（３）の中央部に設けられ、その着座面（９）が切れ刃（５，６）よりも低い位置にある多角形を基本形にしたフライス加工用刃先交換式切削インサートであって、着座面（９）のインサートコーナ間中央部に、着座面（９）を横断する凹部（１０）を備える。

Description

フライス加工用刃先交換式切削インサート
　この発明は、フライスカッタの切れ刃として使用する刃先交換式切削インサート（以下では単に切削インサートと言う）、特に、上下面の中央部に切れ刃よりも位置の低い着座面を設け、その着座面をカッタボディ側の支持座で支える形式の切削インサートに関する。
　上面の外周のエッジと下面の外周のエッジを共に切れ刃として利用する両面使用型の切削インサートは、カッタボディ側の支持座で支える着座面（ボディ接触面）を切れ刃の内側に備えている。
　その着座面は、切れ刃と同じ高さ位置、切れ刃よりも高い位置、切れ刃よりも低い位置のいずれかに設置される。切れ刃と同じ高さ、もしくは、それよりも高い位置に設ける例は、下記特許文献１，２に開示されており、また、切れ刃よりも低い位置に設ける例は、下記特許文献３に開示されている。
特公平０１－０３８６０２号公報 特開２０１１－１０４７３８号公報 特開２００９－２７４２０７号公報
　着座面が切れ刃と同じ高さ、又はそれよりも高い位置にある特許文献１，２の構造は、加工時の送り条件などが高められると切屑が詰まり易くなって切削抵抗が増大する問題があり、切削条件の変動に対応できる範囲が狭い。
　また、着座面が切れ刃よりも低い位置にある特許文献３の構造は、切削条件の変動による切削抵抗増加の問題が回避される反面、カッタボディに対する切削インサートの取り付け誤差が生じやすい。
　粉末冶金法によって製造される切削インサート、中でも、各部の厚みが均一でない切削インサートは、原料粉末のプレス成形時に各部の成形圧に差が生じ、成形後に行う焼結での収縮も各部においてばらつき易い。それらのことが影響して、着座面を切れ刃よりも低い位置に設けた切削インサートは、切れ刃となる外周のエッジ（辺）の中央付近において着座面が上に膨らむように変形する傾向がある。
　この変形により、支持座に対する着座安定性が低下し、切削インサートの取り付け位置、取り付け姿勢が変動して刃先位置が安定しない。それが原因で、加工面の面粗さが低下したり、切れ刃の摩耗が不均一になって切削インサートの寿命が低下したりする。
　この発明は、切れ刃よりも低い位置に着座面を設けた切削インサートの着座安定性を高めて切削抵抗の安定化とカッタボディに対する取り付けの安定化を両立させることを課題としている。
　上記の課題を解決するため、この発明においては、支持座で支える平坦な着座面が上下面の中央部に設けられ、その着座面が上下面の外周のエッジで形成される切れ刃よりも低い位置にある多角形を基本形にしたフライス加工用刃先交換式切削インサートを改善の対象にして、前記着座面のインサートコーナ間中央部に、着座面を横断する凹部を設けた。
　なお、ここで言うインサートコーナは、基本形のインサートのコーナを指す。また、この発明で言う着座面は、切れ刃よりも低い位置に形成された平面が支持座に接触する領域を指す。前記平面が支持座よりも広い場合には、前記凹部を支持座に接触する領域のみを横断するように設け、支持座と接触する領域よりも外側にある平面は凹ませずに残して凹部の両側の着座面に連ならせることもあり得る。
　この切削インサートは、前記凹部の深さを０．２ｍｍ以上にすると好ましい。その凹部は、全体の強度を考えると深すぎるのは好ましくなく、深さの上限は１．５ｍｍ程度にとどめるのがよい。
　また、この凹部の切れ刃に沿う方向の幅は、基本形のインサートの辺の長さの１／３～１／５の範囲が好ましい。
　なお、この発明の切削インサートには、切屑を処理するブレーカ溝を切れ刃に沿って上下面に備えさせることができる。そのブレーカ溝を設けるものは、当該ブレーカ溝を前記凹部の一部として利用することができる。
　この発明の切削インサートは、切れ刃に囲まれた領域に形成される着座面のインサートコーナ間の中央部を、凹部を設けて除去している。そのために、着座面のインサートコーナ間中央部が膨れるように変形する現象が起こらない。
　これにより、着座面の平坦度が向上して支持座に対する着座安定性が高まり、そのために、カッタボディに対する取り付け精度が良くなって、加工面の面粗さが向上する。また、着座安定性の向上により固定の信頼性が高まって刃先の欠けなどが減少し、切削インサートの寿命低下も抑えられる。
　また、着座面を切れ刃よりも低い位置に設けた切削インサートの特徴も生かされる。即ち、着座面が切れ刃よりも低い位置にあることで、送りなどの切削条件が高められても切屑の良好な流出性が確保されて切削抵抗が低く抑えられる。また、切屑の擦過による着座面の傷付きが起こり難く、着座面の傷付きによる着座安定性の低下も抑制される。
この発明の切削インサートの第１形態を示す斜視図 図１の切削インサートの平面図 図１の切削インサートの側面図 図１の切削インサートの断面図 凹部幅を縮めた切削インサートの一例を示す平面図 この発明の切削インサートの第２形態を示す斜視図 図６の切削インサートの平面図 図６の切削インサートの側面図 この発明の切削インサートを使用したフライスカッタの一例を示す斜視図 図９のフライスカッタの切削インサート装着部を回転方向前方から見た図 図１０のＸ－Ｘ線に沿った位置の拡大断面図
　以下、添付図面の図１～図１１に基づいて、この発明の切削インサートの実施の形態を説明する。図１～図５は、この発明の切削インサートの第１形態（ブレーカ溝無し）を、図６～図８は、第２形態（ブレーカ溝付き）を各々示している。
　両形態とも、四角形を基本形とし、その基本形の４つのコーナを除去して最終的に平面視で八角形をなす形状にしたものを例示したが、この発明は、三角形、五角形、六角形といった図とは角数の異なる切削インサートにも適用できる。
　第１形態、第２形態は、いずれも、上面２と下面３の外周の４辺のエッジ（側面４と交差した位置の稜線）を主切れ刃５、隣り合う主切れ刃間のコーナのエッジを副切れ刃（サラエ刃）６として使用するものになっているが、副切れ刃６の無い切削インサートにもこの発明は適用される。
　なお、下面３側は上面２側と同一構成であるので、ここでの説明は上面側の構成のみについて行う。図中７は、厚み方向に貫通させて中心に設けた取り付け孔である。
　図１～図５に示した第１形態の切削インサート１は、副切れ刃６の位置を最も高くし、主切れ刃５を副切れ刃６から遠く離れるに従って位置が下がる方向に傾斜させている。また、主切れ刃５よりも低い位置に、取付け孔７の軸心と直交する平面を設け、さらに、その平面と主、副の各切れ刃との間に傾斜したすくい面８を設けている。
　上面２の中央部（切れ刃に囲われた領域）に設けたその平面の外径側の一部を除く領域（図２の一点鎖線に囲われた領域）が着座面９として使用される。なお、図２の一点鎖線は、カッタボディ２１（図９参照）側に設けられる支持座２２（図１０参照）の輪郭を示している。
　上面２の中央部には、この発明を特徴づける凹部１０をさらに設けている。その凹部１０は、着座面９のインサートコーナ間中央部（基本形のインサートのコーナ間の中央部）に着座面９を横断する状態にして設けている。その凹部１０の設置によって、着座面９が４つに分断され、従来存在したインサートコーナ間中央部、即ち、着座面の変形（膨れ）を引き起こす領域がなくなっている。
　そのために、残存した着座面９の平坦度の悪化が回避され、支持座２２との良好な接触状態が維持されて支持座に対する切削インサート１の着座安定性が高まり、カッタボディに対する取り付け精度が良くなる。その結果、加工面の面粗さが向上する。また、切削インサートの固定が安定し、加工中の動き、それによる切れ刃の欠けなどが抑制されて切削インサートの寿命低下も抑えられる。
　凹部１０は、図４に示した深さｄを、０．２ｍｍ～１．５ｍｍ程度に設定するとよい。その深さｄが０．２ｍｍ未満では、深さが不足して着座面のインサートコーナ間中央部の盛り上がりの抑制が不十分になることが懸念される。
　凹部１０の深さｄの上限は、１．５ｍｍ程度にとどめるのがよい。その深さｄを必要以上に大きくしても着座安定性の更なる向上は望めず、切削インサート全体の強度を低下させるだけであるので無駄に深さを大きくするのは好ましくない。
　また、凹部１０の切れ刃（例示の切削インサートは主切れ刃５）に沿う方向の幅Ｗは、基本形のインサートの辺の長さＬの１／３～１／５の範囲がよい。凹部１０の幅Ｗを１／５Ｌに設定した例を図５に示す。
　切れ刃（例示の切削インサートは主切れ刃５）に沿う方向の凹部幅Ｗが１／５Ｌ以下では、インサートコーナ間中央部の盛り上がりの抑制が満足できないものになることがある。また、その幅Ｗが１／３Ｌ以上では、着座面の面積減少が大きく、それによる着座安定性の低下が生じて凹部設置による着座安定性の向上効果が相殺されて小さくなる可能性がある。
　図６～図８に示した第２形態の切削インサート１も、基本構成は第１形態と同じである。この第２形態は、主切れ刃５に沿って上面２にブレーカ溝１１を設けており、この部分が第１形態と異なる。
　ブレーカ溝１１は、主切れ刃５側のすくい面８と凹部１０との間に設けており、このブレーカ溝１１が凹部１０の一部として兼用されて着座面９のインサートコーナ間中央部が除去されている。従って、この第２形態の構造でも、着座安定性の向上に関して第１形態と同様の効果が得られる。
　図６、図７の１２は、切削に関与する切れ刃の位置を確認する識別マークである。この識別マーク１２があると、切れ刃のローテーション（使用済みの刃と未使用刃の入れ替え）を正確に行えるが、識別マーク１２は好ましい要素に過ぎない。
　なお、第１形態の切削インサート１は、着座面９を構成する平面が支持座２２の輪郭よりも外側まで広がっているが、支持座２２と接触する領域よりも外側にある平面は着座面とは考えない。凹部１０は、実質的な着座面（支持座２２と接触する領域）を横断するように設けられていればよく、その条件を満たせば、図２のように、上面の中央部に形成された平面の一部が凹部１０の外側に残されてその部分が着座面９につながっていても凹部設置の効果が得られる。
　例示の切削インサートを使用したフライスカッタの一例を図９～図１１に示す。図示のフライスカッタ２０は、カッタボディ２１の外周に座溝２３と切屑ポケット２４を、回転方向に所定の間隔をあけて複数設けている。
　そして、各座溝２３に切削インサート（図のそれは第２形態）１を挿入し、その切削インサート１を取付けねじ２５で支持座２２上に固定している。
　支持座２２は、カッタボディ２１にシム板２６（図１１参照）を装着し、そのシム板２６に形成しているが、カッタボディ２１に直接加工されていても構わない。
１　　　　　切削インサート
２　　　　　上面
３　　　　　下面
４　　　　　側面
５　　　　　主切れ刃
６　　　　　副切れ刃
７　　　　　取付け孔
８　　　　　すくい面
９　　　　　着座面
１０　　　　凹部
１１　　　　ブレーカ溝
１２　　　　識別マーク
２０　　　　フライスカッタ
２１　　　　カッタボディ
２２　　　　支持座
２３　　　　座溝
２４　　　　切屑ポケット
２５　　　　取付けねじ
２６　　　　シム板
ｄ　　　　　凹部の深さ
Ｗ　　　　　凹部の幅
Ｌ　　　　　基本形のインサートの辺の長さ

Claims (4)

  1. 　カッタボディ側の支持座（２２）で支える平坦な着座面（９）が上下面（２，３）の中央部に設けられ、その着座面（９）が上下面の外周のエッジで形成される切れ刃（５，６）よりも低い位置にある多角形を基本形にしたフライス加工用刃先交換式切削インサートであって、
    　前記着座面（９）のインサートコーナ間中央部に、着座面（９）を横断する凹部（１０）を設けたことを特徴とするフライス加工用刃先交換式切削インサート。
  2. 　前記凹部（１０）の深さ（ｄ）を０．２ｍｍ以上に設定した請求項１に記載のフライス加工用刃先交換式切削インサート。
  3. 　前記凹部（１０）の切れ刃に沿う方向の幅を基本形のインサートの辺の長さ（Ｌ）の１／３～１／５の範囲に設定した請求項１又は２に記載のフライス加工用刃先交換式切削インサート。
  4. 　前記上下面（２，３）に切れ刃に沿ってブレーカ溝（１１）が形成され、そのブレーカ溝（１１）が前記凹部（１０）の一部を構成している請求項１～３のいずれかに記載のフライス加工用刃先交換式切削インサート。
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