WO2014084252A1 - 切削インサート、切削工具および切削加工物の製造方法 - Google Patents

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寛久 石
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    • Y10T409/303752Process

Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert, a cutting tool, and a manufacturing method of a cut workpiece.
  • Patent Document 1 a throw-away tip described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-88332 (Patent Document 1) is known as a cutting insert used for a rolling process of a work material to be cut.
  • the cutting insert described in Patent Document 1 includes a main cutting edge and a sub cutting edge including two linear portions. Thereby, the contact length between the cutting edge and the work material is shortened to reduce the cutting resistance.
  • the cutting depth of the cutting tool main body to which the cutting insert is attached is large, and cutting with a large feed amount is required.
  • the main cutting edge simply has two linear portions having different cutting angles, and the upper surface is a flat surface. Therefore, when the cutting depth is increased, the cutting angle of the main cutting edge is small, so that the size of the cutting insert becomes excessively large and the chip dischargeability may be insufficient.
  • the cutting insert based on 1 aspect of this invention is located in the intersection part of the upper surface, a lower surface, the side surface connected to each of the said upper surface and the said lower surface, and the said upper surface, and the said side surface, and cross
  • the upper surface is formed along the first straight cutting edge, the first inclined surface whose height from a virtual plane perpendicular to the central axis of the through hole decreases as the distance from the first straight cutting edge decreases, Formed along the second straight cutting edge, formed along the third straight cutting edge, and a second inclined surface that decreases in height from the virtual plane as the distance from the second straight cutting edge increases. It has the 3rd inclined surface where the height from the said virtual plane becomes low as it leaves
  • An inclination angle of the second inclined surface with respect to the virtual plane is larger than an inclination angle of the first inclined surface and the third inclined surface with respect to the virtual plane.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the A1-A1 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the A2-A2 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the A3-A3 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the A4-A4 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the B1-B1 cross section in the cutting insert shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a B2-B2 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a B3-B3 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a B4-B4 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2.
  • It is a perspective view which shows the cutting tool of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows 1 process of the manufacturing method of the cut workpiece of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows 1 process of the manufacturing method of the cut workpiece of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows 1 process of the manufacturing method of the cut workpiece of one Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows 1 process of the manufacturing method of the cut workpiece of one
  • the cutting insert 1 of one Embodiment is demonstrated in detail using drawing.
  • the drawings referred to below for convenience of explanation, among the constituent members of the embodiment, only the main members necessary for explaining the present invention are shown in a simplified manner. Therefore, the cutting insert 1 of the present invention may include any constituent member that is not shown in the drawings to which the present specification refers.
  • the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has an upper surface 3, a lower surface 5, and a side surface 7.
  • the side surface 7 is connected to each of the upper surface 3 and the lower surface 5.
  • a cutting edge 9 is formed at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has a central axis X that passes through the center of the lower surface 5 and the center of the upper surface 3.
  • the cutting insert 1 has a through hole 11 formed from the central portion of the upper surface 3 to the central portion of the lower surface 5. The through holes 11 are opened in the central portion of the upper surface 3 and the central portion of the lower surface 5, respectively.
  • the central axis of the through hole 11 in the insert 1 of the present embodiment is coincident with the central axis X, and the through direction of the through hole 11 is parallel to the central axis X.
  • the lower surface 5 is a flat surface, and the central axis X is orthogonal to the lower surface 5.
  • the through hole 11 is provided for inserting a screw when the cutting insert 1 is fixed to the holder of the cutting tool with a screw.
  • the upper surface 3 and the lower surface 5 are substantially polygonal shapes each having a plurality of linear portions when viewed from above.
  • the upper surface 3 and the lower surface 5 are not strictly polygonal. Specifically, each of a plurality of straight line portions constituting a part of the outer periphery is connected by a curve.
  • the lower surface 5 is smaller than the upper surface 3 and has a substantially similar shape to the upper surface 3. Therefore, when viewed from the side, the side surface 7 is inclined so as to approach the central axis X from the portion connected to the upper surface 3 toward the portion connected to the lower surface 5.
  • the maximum width of the upper surface 3 and the lower surface 5 in the cutting insert 1 of the present embodiment is 5 to 20 mm.
  • the height from the lower surface 5 to the upper surface 3 is 2 to 8 mm.
  • the maximum width of the upper surface 3 means the maximum value of the width of the upper surface 3 when viewed from above, and can be replaced with the diameter of a circle circumscribing the upper surface.
  • the maximum width of the upper surface 3 is indicated by a width L in FIG.
  • the maximum width of the lower surface 5 means the maximum value of the width of the lower surface 5 when viewed from below.
  • the diameter of a virtual circumscribed circle with respect to the lower surface 5 is the maximum width.
  • the height from the lower surface 5 to the upper surface 3 means the height in a direction parallel to the central axis X between the upper end of the upper surface 3 and the lower end of the lower surface 5.
  • Examples of the material of the cutting insert 1 include cemented carbide or cermet.
  • the composition of the cemented carbide is, for example, WC—Co produced by adding cobalt (Co) powder to tungsten carbide (WC) and sintering, and WC—coating WC—Co with titanium carbide (TiC).
  • WC—TiC—TaC—Co in which tantalum carbide (TaC) is added to TiC—Co or WC—TiC—Co.
  • the cermet is a sintered composite material in which a metal is combined with a ceramic component, and specifically, a sintered composite material mainly composed of a titanium compound such as titanium carbide (TiC) or titanium nitride (TiN). Is mentioned.
  • the surface of the cutting insert 1 may be coated with a film using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the composition of the coating include titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), and alumina (Al 2 O 3 ).
  • a cutting edge 9 is formed at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7.
  • the cutting edge 9 in this embodiment has a corner cutting edge 9a, a first straight cutting edge 9b, a second straight cutting edge 9c, and a third straight cutting edge 9d in this order. These cutting edge areas intersect each other at an obtuse angle with adjacent cutting edge areas.
  • the second straight cutting edge 9c for example, crossing an obtuse angle is adjacent to the first straight cutting edge 9b and the third straight cutting edge 9d.
  • the angle between the straight line parallel to the second straight cutting edge 9c and the straight line parallel to the first straight cutting edge 9b is an obtuse angle, and the straight line parallel to the second straight cutting edge 9c and the third straight cutting edge 9d This means that the angle at which the parallel straight lines intersect is an obtuse angle.
  • the corner cutting edge 9a is attached to the holder so as to be located at the most distal end side of the holder of the cutting tool described later.
  • the first straight cutting edge 9b is adjacent to the corner cutting edge 9a, but the fact that the first straight cutting edge 9b and the corner cutting edge 9a intersect at an obtuse angle means that the corner cutting edge 9a is at the most distal end side of the holder. It means that the angle at which the tangent line in contact with the position and the straight line parallel to the first straight cutting edge 9b intersect is an obtuse angle.
  • the corner cutting edge 9a does not necessarily have a linear portion.
  • the angle at which the adjacent cutting edge areas intersect in each cutting edge area constituting the cutting edge 9 is an obtuse angle.
  • the angle at which the first straight cutting edge 9 b intersects with the tangent line that contacts the portion of the corner cutting edge 9 a that is located closest to the tip of the holder is 160 degrees, and the first straight cutting edge 9 b
  • the angle at which the two straight cutting edges 9c intersect is set to 155 degrees
  • the angle at which the second straight cutting edge 9c and the third straight cutting edges 9d intersect is set to 150 degrees.
  • the cutting insert 1 Since the cutting insert 1 is attached to the holder so that the corner cutting edge 9a is located on the most distal end side of the holder, the tangent line that contacts the portion located on the most distal end side of the corner cutting edge 9a and the first straight cutting edge
  • the angle formed by 9b, the second straight cutting edge 9c and the third straight cutting edge 9d is a so-called cutting angle.
  • the cutting angle of the first straight cutting edge 9b is 10 to 25 degrees
  • the cutting angle of the second straight cutting edge 9c is 45 degrees
  • the cutting angle of the third straight cutting edge 9d is 75 degrees. Attached to the holder.
  • the cutting blade region is increased in order to increase the cutting depth, or the cutting blade region located on the outer peripheral side of the holder when attached to the holder. It is necessary to increase the cutting angle of the cutting edge region having a relatively large cutting angle. However, in the former case, it is necessary to greatly increase the size of the entire cutting insert. In the latter case, since the angle at which the two adjacent cutting edge regions intersect each other is small, the strength between these two cutting edge regions is reduced, and there is a possibility that a defect occurs.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has three cutting edge regions having different cutting angles as described above. Therefore, it is not necessary to excessively increase the size of the entire cutting insert 1 while reducing the cutting angle of the first straight cutting edge 9b and to excessively reduce the angle at which the adjacent cutting edge regions intersect.
  • the first straight cutting edge 9b, the second straight cutting edge 9c, and the third straight cutting edge 9d are adjacent to each other but need not be directly connected. That is, like the cutting blade 9 in this embodiment, it may be connected by a convex curved cutting blade region. By having such a convex curved cutting edge region, the strength of the boundary where the linear cutting blade regions intersect is suppressed from being extremely reduced.
  • the length of the second straight cutting edge 9c when viewed from the top, is longer than the length of the third straight cutting edge 9d, and the length of the first straight cutting edge 9b is longer. It is longer than the length of the second straight cutting edge 9c.
  • the cutting blade 9 in the cutting insert 1 of this embodiment has four sets of a corner cutting blade 9a, a first straight cutting blade 9b, a second straight cutting blade 9c, and a third straight cutting blade 9d arranged in order. . These four sets are arranged next to each other. Therefore, the first straight cutting edge 9b of the same set is located on the right side of the corner cutting edge 9a in one set, and another set of third straight cutting edge is on the left side of the corner cutting edge 9a. 9d is next to each other. In other words, the corner cutting edge 9a indicates a curved cutting edge region that connects the first straight cutting edge 9b and the third straight cutting edge 9d in the adjacent set.
  • the first straight cutting edge 9b of the same set is located on the right side of the corner cutting edge 9a in one set, and on the left side of the corner cutting edge 9a.
  • another set of third straight cutting edges 9d is located, the reverse may be possible. That is, the same set of first straight cutting edges 9b is located on the left side of the corner cutting edge 9a in one set, and another set of third straight cutting edges 9d on the right side of the corner cutting edge 9a. May be located.
  • one set of corner cutting edge 9a, first straight cutting edge 9b, second straight cutting edge 9c and third straight cutting edge 9d is used, but when the set used is worn out
  • the cutting insert 1 may be rotated by 90 degrees with respect to the central axis X of the through hole 11 to use an unused set of the cutting blade 9.
  • intersection part of the upper surface 3 and the side surface 7 in which the cutting edge 9 is formed is not a strict line shape due to the intersection of the two surfaces. If the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7 is sharpened at an acute angle, the strength of the first main cutting edge 9, the second main cutting edge 9, and the first corner cutting edge 9a is reduced. Therefore, so-called honing processing may be performed so that a portion where the upper surface 3 and the side surface 7 intersect each other has a slightly curved shape.
  • the upper surface 3 has a land surface 13 and a rake surface 15.
  • the land surface 13 is provided along the cutting edge 9. That is, the land surface 13 is located on the outer peripheral edge of the upper surface 3 and is connected to the cutting edge 9.
  • a cutting edge 9 is formed at the intersection of the land surface 13 and the side surface 7.
  • the land surface 13 is provided to increase the strength of the cutting edge 9. When the land surface 13 is not provided, the cutting edge 9 is formed at the intersection of the rake surface 15 and the side surface 7.
  • the rake face 15 located on the inner side of the land surface 13 is an inclined surface whose height from the virtual plane H perpendicular to the central axis of the through hole 11 decreases toward the center, as will be described later.
  • the virtual plane H is a plane orthogonal to the central axis of the through hole 11 and means a virtual plane located below the upper surface 3.
  • 3 and 5 to 12 are drawings from the side, the imaginary plane H is shown in a straight line shape in these drawings.
  • the virtual plane H is orthogonal to the central axis X.
  • the lower surface 5 is a flat surface and is orthogonal to the central axis X, the height from the virtual plane H may be replaced with the height from the lower surface 5.
  • the inclination angle of the rake face 15 is larger than the inclination angle of the land face 13.
  • the land surface 13 is substantially parallel to the lower surface 5.
  • the strength of the cutting edge 9 can be increased by having the land surface 13 having an inclination angle smaller than the inclination angle of the rake face 15.
  • tilt angle means the angle comprised by the surface parallel to the lower surface 5 in the cross section containing the central axis X, and the object surface.
  • the width of the land surface 13 indicated by the distance between the outer periphery of the upper surface 3 and the outer periphery of the rake face 15 is appropriately set depending on the cutting conditions, but is set within a range of 1 mm or less, for example.
  • the rake face 15 is located inside the land face 13.
  • the rake face 15 has a role of scooping up the chips cut by the cutting edge 9. Therefore, chips of the work material flow so as to travel along the surface of the rake face 15.
  • the rake face 15 is inclined so that the height from the lower face 5 decreases as the distance from the land face 13 increases, in order to scoop off chips well.
  • the rake face 15 is an inclined surface whose height decreases as it goes toward the center of the upper surface 3.
  • the width of the rake face 15 indicated by the distance between the outer periphery of the rake face 15 and the inner periphery of the rake face 15 is appropriately set according to the cutting conditions.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment is a first inclined surface 15a formed along the first straight cutting edge 9b as a rake face 15 that is inclined so that the height from the lower surface 5 decreases as the distance from the cutting edge 9 increases.
  • first inclined surface 15a is formed along the first straight cutting edge 9b so that the height from the lower surface 5, that is, the imaginary plane H decreases as the distance from the first straight cutting edge 9b increases.
  • the second inclined surface 15b is formed along the second straight cutting edge 9c so that the height from the lower surface 5 (virtual plane H) decreases as the distance from the second straight cutting edge 9c increases.
  • the third inclined surface 15c is formed along the third straight cutting edge 9d so that the height from the lower surface 5 (virtual plane H) decreases as the distance from the third straight cutting edge 9d increases.
  • the inclination angle with respect to the lower surface 5 of the 2nd inclined surface 15b is larger than the inclination angle with respect to the lower surface 5 of the 1st inclined surface 15a and the 3rd inclined surface 15c.
  • the first inclined surface 15a that is an inclined surface along the first straight cutting edge 9b that may be subjected to a large impact because it first contacts the work material during cutting, and the thickness of the chips that are cut with a large cutting angle.
  • the inclination angle of the third inclined surface 15c which is an inclined surface along the third straight cutting edge 9d, which tends to be large, is relatively small, and the strength of these regions can be increased.
  • the inclination angle of the second inclined surface 15b which is an inclined surface along the second straight cutting edge 9c having a relatively small cutting resistance, is relatively large, it is compared with a case where the inclination angle of the entire inclined surface is simply small. As a result, the chip dischargeability can be improved.
  • the inclination angle of the first inclined surface 15a formed along the first straight cutting edge 9b is smaller than the inclination angle of the second inclined surface 15b formed along the second straight cutting edge 9c,
  • the curl diameter of chips generated by one straight cutting edge can be made smaller than the curl diameter of chips generated by the second straight cutting edge 9c. Therefore, it is possible to prevent chips from getting caught in the first straight cutting edge 9b having a small gap with the work material.
  • the inclination angles of the first inclined surface 15a, the second inclined surface 15b, and the third inclined surface 15c are not the same. Further, the inclination angle does not monotonously decrease so that the inclination angle of the first inclined surface is the largest and the inclination angle of the third inclined surface is the smallest. Therefore, the cutting depth in the axial direction is large, and even a cutting process with a large feed amount can be performed satisfactorily.
  • the inclination angle of the first inclined surface 15a and the third inclination angle is set to, for example, -5 to 20 degrees.
  • the inclination angle of the second inclined surface 15b is, for example, 10 to 30 degrees, and is set to a value larger than the inclination angles of the first inclined surface 15a and the third inclined angle.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has a land surface 13 provided along the cutting edge 9 as a first land surface 13a provided along the first straight cutting edge 9b and a second straight cutting edge 9c. And a second land surface 13b provided along the third straight cutting edge 9d. That is, the first land surface 13a is located between the first straight cutting edge 9b and the first inclined surface 15a. The second land surface 13b is located between the second straight cutting edge 9c and the second inclined surface 15b. The third land surface 13c is located between the third straight cutting edge 9d and the third inclined surface 15c.
  • the width of the first land surface 13a is larger than the widths of the second land surface 13b and the third land surface 13c. Compared with the second land surface 13b and the third land surface 13c, the first straight cutting edge 9b is likely to be subjected to a large impact since it first contacts the work material during the cutting process. However, when the width of the first land surface 13a to which a relatively large impact is easily applied is relatively large, the durability of the first land surface 13a can be enhanced.
  • the width of the land surface 13 means the width between the cutting edge 9 and the rake face 15. That is, it means the width between the outer peripheral edge adjacent to the cutting edge 9 and the inner peripheral edge adjacent to the rake face 15 on the land surface 13.
  • the first straight cutting edge 9b is parallel to the lower surface 5, and the second straight cutting edge 9c and the third straight cutting edge 9d are separated from the first straight cutting edge 9b as the lower surface 5 increases. It is inclined so that the height from is lower.
  • the cutting edge 9 is formed in this way, cutting resistance can be suppressed even in the region of the second straight cutting edge 9c and the third straight cutting edge 9d in which the cutting angle is relatively large and the thickness of the chips is large. And since it becomes easy to discharge
  • the cutting tool 101 of the present embodiment has a rotation center axis Y, a holder 103 having a plurality of insert pockets 107 on the distal end side of the outer peripheral surface, and a cutting blade 9 on the side of the holder 103. And the above-mentioned cutting insert 1 mounted in the insert pocket 107 so as to protrude to the front.
  • the holder 103 has a substantially rotating body shape that rotates about the rotation center axis Y.
  • a plurality of insert pockets 107 are provided at equal intervals on the outer peripheral surface on the tip side of the holder 103.
  • the insert pocket 107 is a part to which the cutting insert 1 is mounted, and is open on the outer peripheral surface and the front end surface of the holder 103.
  • the insert pocket 107 has a seating surface that opposes the rotation direction and two restraint side surfaces that are positioned in a direction intersecting the seating surface.
  • the cutting insert 1 is mounted in a plurality of insert pockets 107 provided in the holder 103.
  • the cutting insert 1 is mounted on the holder 103 such that the first straight cutting edge, the second straight cutting edge, and the third straight cutting edge protrude from the tip or outer periphery of the holder 103, respectively.
  • the cutting insert 1 is fixed to the insert pocket 107 with a screw 105. That is, cutting is performed by inserting a screw 105 into the through hole 11 of the cutting insert 1, inserting the tip of the screw 105 into a screw hole (not shown) formed in the insert pocket 107, and screwing the screw portions together.
  • the insert 1 is fixed to the holder 103.
  • the cutting insert 1 is mounted on the holder 103 so that the cutting edge 9 protruding outward from the outer peripheral surface has a positive axial rake angle and a negative radial rake angle.
  • the radial rake angle is negative, but it may be positive depending on the processing conditions.
  • steel, cast iron or the like can be used.
  • steel having high toughness among these members it is preferable to use steel having high toughness among these members.
  • the cut workpiece is produced by cutting a workpiece.
  • the cutting method in the present embodiment includes the following steps. That is, (1) a step of rotating the cutting tool 101 represented by the above embodiment; (2) a step of bringing the cutting edge 9 in the rotating cutting tool 101 into contact with the work material 201; (3) a step of separating the cutting tool 101 from the work material 201; It has.
  • the cutting tool 101 is relatively moved closer to the work material 201 while being rotated around the rotation center axis Y.
  • the cutting blade 9 of the cutting tool 101 is brought into contact with the work material 201 to cut the work material 201.
  • the cutting tool 101 is relatively moved away from the work material 201.
  • the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is approached. 14 and 15, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is rotated around the rotation center axis Y. In FIG. 16, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is moved away. Note that, in the cutting in the manufacturing method of the present embodiment, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is moved in each step, but it is naturally not limited to such a form.
  • the work material 201 may be brought close to the cutting tool 101 in the step (1).
  • the work material 201 may be moved away from the cutting tool 101.
  • the state in which the cutting tool 101 is rotated and the cutting blade 9 of the cutting insert 1 is brought into contact with a different part of the work material 201 may be repeated.
  • the cutting insert 1 may be rotated 90 degrees with respect to the central axis of the through hole, and an unused area in the cutting blade 9 may be used.
  • typical examples of the material of the work material 201 include carbon steel, alloy steel, stainless steel, cast iron, or non-ferrous metal.

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Abstract

 本発明の一態様に基づく切削インサートは、上面と、下面と、前記上面および前記下面のそれぞれに接続された側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置して互いに鈍角に交差する、コーナ切刃、第1直線切刃、第2直線切刃および第3直線切刃を順に有する切刃とを備え、前記上面は、前記第1直線切刃に沿って形成された第1傾斜面、前記第2直線切刃に沿って形成された第2傾斜面、および前記第3直線切刃に沿って形成された第3傾斜面を有し、前記第2傾斜面の前記下面に対する傾斜角は、前記第1傾斜面および前記第3傾斜面の前記下面に対する傾斜角よりも大きい。

Description

切削インサート、切削工具および切削加工物の製造方法
 本発明は、切削インサート、切削工具および切削加工物の製造方法に関する。
 従来、切削加工物となる被削材の転削加工に用いられる切削インサートとして、特開2006-88332号公報(特許文献1)に記載のスローアウェイチップが知られている。特許文献1に記載の切削インサートは、2つの直線状部を含む主切刃と副切刃とを備えている。これにより、切刃と被削材との接触長さを短くして切削抵抗を低減している。
 近年、高能率での切削加工が求められている。そのため、切削インサートが取り付けられる切削工具本体の軸方向切込み深さが大きく、送り量の大きな切削加工が求められている。特許文献1に記載の切削インサートにおいては、主切刃が単に切込み角の異なる2つの直線状部を有する構成であり、上面が平坦面である。従って、切込み深さが大きくなった場合においては、主切刃の切込角が小さいので、切削インサートのサイズが過度に大きくなるとともに切屑の排出性が不十分となる可能性がある。
 本発明の一態様に基づく切削インサートは、上面と、下面と、前記上面および前記下面のそれぞれに接続された側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置して互いに鈍角に交差する、コーナ切刃、第1直線切刃、第2直線切刃および第3直線切刃を順に有する切刃と、前記上面の中央部分から前記下面の中央部分にかけて形成された貫通孔とを備えている。前記上面は、前記第1直線切刃に沿って形成された、該第1直線切刃から離れるに従って前記貫通孔の中心軸に直交する仮想平面からの高さが低くなる第1傾斜面、前記第2直線切刃に沿って形成された、該第2直線切刃から離れるに従って前記仮想平面からの高さが低くなる第2傾斜面、および前記第3直線切刃に沿って形成された、該第3直線切刃から離れるに従って前記仮想平面からの高さが低くなる第3傾斜面を有している。そして、前記第2傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角は、前記第1傾斜面および前記第3傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角よりも大きい。
本発明の一実施形態の切削インサートを示す斜視図である。 図1に示す切削インサートの上面図である。 図1に示す切削インサートの側面図である。 図1に示す切削インサートの下面図である。 図2に示す切削インサートにおけるA1-A1断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるA2-A2断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるA3-A3断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるA4-A4断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるB1-B1断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるB2-B2断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるB3-B3断面の断面図である。 図2に示す切削インサートにおけるB4-B4断面の断面図である。 本発明の一実施形態の切削工具を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。
 <切削インサート>
 以下、一実施形態の切削インサート1について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明の切削インサート1は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
 図1~12に示すように、本実施形態の切削インサート1は、上面3、下面5および側面7を有している。側面7は、上面3および下面5のそれぞれに接続されている。上面3と側面7との交線部には切刃9が形成されている。本実施形態の切削インサート1は、下面5の中心および上面3の中心を通る中心軸Xを有している。また、切削インサート1は、上面3の中央部分から下面5の中央部分にかけて形成された貫通孔11を有している。貫通孔11は、上面3の中央部分および下面5の中央部分にそれぞれ開口している。そのため、本実施形態のインサート1における貫通孔11の中心軸は、中心軸Xと一致しており、貫通孔11の貫通方向は中心軸Xに対して平行となっている。また、下面5は平坦な面であって、中心軸Xは下面5に対して直交している。貫通孔11は、切削インサート1を切削工具のホルダにネジ止め固定する際にネジを挿入するために設けられている。
 上面3および下面5は、それぞれ上面視した場合の形状が複数の直線部分を有する略多角形状である。上面3および下面5は、厳密に多角形ではない。具体的には、外周の一部を構成する複数の直線部分のそれぞれが曲線によって接続された構成となっている。下面5は、上面3よりも小さく、上面3に対して略相似形状となっている。そのため、側面視した場合に、側面7は上面3に接続する部分から下面5に接続する部分に向かって中心軸Xに近付くように傾斜している。
 本実施形態の切削インサート1における上面3および下面5の最大幅は5~20mmである。また、下面5から上面3までの高さは2~8mmである。ここで、上面3の最大幅とは、上面視した場合における上面3の幅の最大値を意味しており、上面に外接する円の直径と置き換えることができる。具体的には、図2において上面3の最大幅が幅Lによって示される。同様に、下面5の最大幅とは、下面視した場合における下面5の幅の最大値を意味している。具体的には、下面5に対する仮想的な外接円の直径が最大幅となる。下面5から上面3までの高さとは、上面3の上端と下面5の下端との間における中心軸Xに平行な方向での高さを意味している。
 切削インサート1の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン(WC)にコバルト(Co)の粉末を加えて焼結して生成されるWC-Co、WC-Coに炭化チタン(TiC)を添加したWC-TiC-Co、あるいはWC-TiC-Coに炭化タンタル(TaC)を添加したWC-TiC-TaC-Coがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン(TiC)、または窒化チタン(TiN)などのチタン化合物を主成分とした焼結複合材料が挙げられる。
 切削インサート1の表面は、化学蒸着(CVD)法または物理蒸着(PVD)法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)またはアルミナ(Al)などが挙げられる。
 上面3と側面7との交線部には切刃9が形成されている。本実施形態における切刃9は、コーナ切刃9a、第1直線切刃9b、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dを順に有している。これらの切刃領域は隣り合う切刃領域と互いに鈍角に交差している。ここで、鈍角に交差しているとは、例えば、第2直線切刃9cの場合には、第1直線切刃9bおよび第3直線切刃9dとそれぞれ隣り合っている。そして、第2直線切刃9cに平行な直線と第1直線切刃9bに平行な直線の交わる角が鈍角であるとともに、第2直線切刃9cに平行な直線と第3直線切刃9dに平行な直線の交わる角が鈍角であることを意味している。
 通常、コーナ切刃9aは後述する切削工具のホルダの最も先端側に位置するようにホルダに取り付けられる。第1直線切刃9bはコーナ切刃9aと隣り合っているが、第1直線切刃9bとコーナ切刃9aが鈍角に交差しているとは、コーナ切刃9aにおけるホルダの最も先端側に位置する部分に接する接線と、第1直線切刃9bに平行な直線との交わる角が鈍角であることを意味している。このとき、コーナ切刃9aは必ずしも直線状の部分を有している必要はない。
 切刃9を構成する各切刃領域における隣り合う切刃領域の交差する角は鈍角となっている。一例として、図2においては、コーナ切刃9aにおけるホルダの最も先端側に位置する部分に接する接線と第1直線切刃9bとが交差する角は160度に、第1直線切刃9bと第2直線切刃9cとが交差する角は155度に、第2直線切刃9cと第3直線切刃9dとが交差する角は150度に設定される。
 コーナ切刃9aがホルダの最も先端側に位置するようにホルダに切削インサート1が取り付けられることから、上記のコーナ切刃9aにおける最も先端側に位置する部分に接する接線と、第1直線切刃9b、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dとが成す角がいわゆる切込み角となる。切削インサート1は、例えば、第1直線切刃9bの切込み角が10~25度、第2直線切刃9cの切り込み角が45度、第3直線切刃9dの切込み角が75度となるようにホルダに取り付けられる。
 直線状の切刃領域が2つの場合においては、切込み深さを大きくするためには切刃領域を大きくする、あるいは、ホルダに取り付けた際にホルダの外周側に位置する切刃領域である、相対的に大きな切込み角を有する切刃領域の切込み角を大きくする必要がある。しかしながら、前者の場合においては、切削インサート全体の大きさを非常に大きくする必要がある。また、後者の場合においては、隣り合う2つの切刃領域同士の交差する角度が小さくなるので、これら2つの切刃領域の間の強度が低下して、欠損が生じる可能性がある。
 しかしながら、本実施形態の切削インサート1は、上述のように切込み角の互いに異なる3つの切刃領域を有している。そのため、第1直線切刃9bの切込み角を小さくしつつ切削インサート1全体の大きさを過度に大きくすることなく、また、隣り合う切刃領域の交差する角度を過度に小さくする必要がなくなる。
 第1直線切刃9b、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dは、それぞれ隣り合っているが直接に接続されている必要はない。すなわち、本実施形態における切刃9のように、凸曲線状の切刃領域によって接続されていてもよい。このような凸曲線状の切刃領域を有していることによって、直線状の切刃領域の交差する境界の強度が極端に低下することが抑制される。
 本実施形態の切削インサート1においては、上面視した場合に、第2直線切刃9cの長さが第3直線切刃9dの長さよりも長く、かつ、第1直線切刃9bの長さが第2直線切刃9cの長さよりも長い。
 本実施形態の切削インサート1における切刃9は、順に並んだコーナ切刃9a、第1直線切刃9b、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dの組を4つ有している。これらの4つの組が互いに隣り合って並んでいる。そのため、1つの組におけるコーナ切刃9aの右隣りには同じ組の第1直線切刃9bが位置しており、当該コーナ切刃9aの左隣りには、別の組の第3直線切刃9dが隣り合っている。言い換えれば、コーナ切刃9aは、隣り合う組における第1直線切刃9bと第3直線切刃9dとを接続する曲線状の切刃領域を指している。
 なお、本実施形態の切削インサート1においては、1つの組におけるコーナ切刃9aの右隣りには同じ組の第1直線切刃9bが位置しており、当該コーナ切刃9aの左隣りには別の組の第3直線切刃9dが位置しているが、逆であってもよい。すなわち、1つの組におけるコーナ切刃9aの左隣りには同じ組の第1直線切刃9bが位置しており、当該コーナ切刃9aの右隣りには別の組の第3直線切刃9dが位置していてもよい。
 切削加工時において、1つの組のコーナ切刃9a、第1直線切刃9b、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dが用いられるが、使用している組が摩耗した際には、切削インサート1を貫通孔11の中心軸Xに対して90度回転させて、切刃9における未使用の組を用いればよい。
 なお、切刃9が形成されている、上面3と側面7との交線部は、2つの面が交わることによる厳密な線形状ではない。上面3と側面7との交線部が鋭角に尖っていると、第1の主切刃9、第2の主切刃9および第1のコーナ切刃9aの強度が低下する。そのため、上面3と側面7とが交わる部分がわずかに曲面形状となるように、いわゆるホーニング加工が施されていてもよい。
 上面3はランド面13およびすくい面15を有している。ランド面13は、切刃9に沿って設けられている。すなわち、ランド面13は、上面3の外周縁に位置しており、切刃9に接続されている。ランド面13と側面7との交線部には切刃9が形成されている。ランド面13は、切刃9の強度を高めるために設けられている。ランド面13を有していない場合では、すくい面15と側面7との交線部に切刃9が形成されることになる。
 ランド面13よりも内側に位置するすくい面15は、後述するように、中心に向かうにつれて貫通孔11の中心軸に直交する仮想平面Hからの高さが低くなる傾斜面である。ここで、仮想平面Hとは、貫通孔11の中心軸に対して直交する平面であって、上面3よりも下方に位置する仮想的な面を意味している。図3、5~12は、側方からの図面であることから、これらの図面において、仮想平面Hは直線形状で示されている。
 貫通孔11の中心軸は、中心軸Xと一致していることから、仮想平面Hは中心軸Xに対して直交している。本実施形態のインサート1においては、下面5が平坦な面であって中心軸Xに対して直交していることから、仮想平面Hからの高さを下面5からの高さに置き換えてもよい。すくい面15の傾斜角はランド面13の傾斜角よりも大きい。本実施形態の切削インサート1において、ランド面13は下面5に対して略平行である。
 すなわち、すくい面15の傾斜角よりも小さい傾斜角を備えたランド面13を有することによって、切刃9の強度を高めることができる。なお、上記の傾斜角とは、中心軸Xを含む断面における下面5に平行な面と対象とする面とによって構成される角度を意味している。上面3の外周とすくい面15の外周との間隔で示されるランド面13の幅は、切削条件によって適宜設定されるが、例えば1mm以下の範囲で設定される。
 すくい面15は、ランド面13よりも内側に位置している。すくい面15は、切刃9において切削された切屑をすくい取る役割をしている。そのため、被削材の切屑はすくい面15の表面を伝うように流れる。すくい面15は、切屑を良好にすくい取るために、ランド面13から離れるに従って下面5からの高さが低くなるように傾斜している。
 言い換えれば、本実施形態の切削インサート1においては、すくい面15は、上面3の中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面である。上面視した場合における、すくい面15の外周とすくい面15の内周との間隔で示されるすくい面15の幅は、切削条件によって適宜設定される。
 本実施形態の切削インサート1は、切刃9から離れるに従って下面5からの高さが低くなるように傾斜したすくい面15として、第1直線切刃9bに沿って形成された第1傾斜面15a、第2直線切刃9cに沿って形成された第2傾斜面15b、および第3直線切刃9dに沿って形成された第3傾斜面15cを有している。
 すなわち、第1傾斜面15aは、第1直線切刃9bから離れるに従って下面5、すなわち仮想平面Hからの高さが低くなるように第1直線切刃9bに沿って形成されている。第2傾斜面15bは、第2直線切刃9cから離れるに従って下面5(仮想平面H)からの高さが低くなるように第2直線切刃9cに沿って形成されている。第3傾斜面15cは、第3直線切刃9dから離れるに従って下面5(仮想平面H)からの高さが低くなるように第3直線切刃9dに沿って形成されている。
 そして、本実施形態の切削インサート1においては、第2傾斜面15bの下面5に対する傾斜角は、第1傾斜面15aおよび第3傾斜面15cの下面5に対する傾斜角よりも大きい。切削加工時に最初に被削材に接触するため大きな衝撃が加わる可能性のある第1直線切刃9bに沿った傾斜面である第1傾斜面15a、および切込み角が大きく切削される切屑の厚みも大きくなり易い第3直線切刃9dに沿った傾斜面である第3傾斜面15cの傾斜角が相対的に小さく、これらの領域の強度を高めることができる。また、相対的に切削抵抗の小さな第2直線切刃9cに沿った傾斜面である第2傾斜面15bの傾斜角が相対的に大きいことから、単に傾斜面全体の傾斜角が小さい場合と比較して、切屑の排出性を良好なものにできる。
 また、第1直線切刃9bに沿って形成された第1傾斜面15aの傾斜角が第2直線切刃9cに沿って形成された第2傾斜面15bの傾斜角よりも小さいことから、第1直線切れ刃で生成される切屑のカール径を第2直線切刃9cで生成される切屑のカール径よりも小さくできる。そのため、被削材との隙間が小さい第1直線切刃9bにおける切屑の噛み込みを防ぐことができる。
 このように、第1傾斜面15a、第2傾斜面15bおよび第3傾斜面15cの傾斜角が同じではない。また、第1傾斜面の傾斜角が最も大きく、かつ、第3傾斜面の傾斜角が最も小さくなるように傾斜角が単調に減少するものでもない。そのため、軸方向の切込み深さが大きく、送り量の大きな切削加工であっても良好に加工を行なうことができる。
 第1傾斜面15aおよび第3傾斜角の傾斜角としては、例えば-5~20度に設定される。第2傾斜面15bの傾斜角としては、例えば10~30度であって、第1傾斜面15aおよび第3傾斜角の傾斜角よりも大きい値に設定される。
 本実施形態の切削インサート1は、切刃9に沿って設けられたランド面13として、第1直線切刃9bに沿って設けられた第1ランド面13aと、第2直線切刃9cに沿って設けられた第2ランド面13bと、第3直線切刃9dに沿って設けられた第3ランド面13cとを有している。すなわち、第1ランド面13aは第1直線切刃9bと第1傾斜面15aとの間に位置している。第2ランド面13bは第2直線切刃9cと第2傾斜面15bとの間に位置している。第3ランド面13cは第3直線切刃9dと第3傾斜面15cとの間に位置している。
 そして、第1ランド面13aの幅が、第2ランド面13bおよび第3ランド面13cの幅よりも大きい。第1直線切刃9bは、第2ランド面13bおよび第3ランド面13cと比較して、切削加工時に最初に被削材に接触するため大きな衝撃が加わり易い。しかしながら、この相対的に大きな衝撃が加わり易い第1ランド面13aの幅が相対的に大きい場合には、第1ランド面13aの耐久性を高めることができる。なお、ランド面13の幅とは、切刃9とすくい面15との間での幅を意味している。すなわち、ランド面13における切刃9に隣接する外周端とすくい面15に隣接する内周端との間の幅を意味している。
 また、側面視した場合に、第1直線切刃9bは下面5に対して平行であって、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dは第1直線切刃9bから離れるに従って下面5からの高さが低くなるように傾斜している。このように切刃9が形成されている場合には、切込み角が相対的に大きくなり切屑の厚みが大きくなる第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dの領域でも切削抵抗を抑制でき、かつ、切刃で生じる切屑を被削材201から遠ざける方向に排出し易くなるため、第2直線切刃9cおよび第3直線切刃9dにおける切屑の噛み込みを防止できる。
 <切削工具>
 次に、本発明の一実施形態の切削工具101について図面を用いて説明する。
 本実施形態の切削工具101は、図13に示すように、回転中心軸Yを有し、外周面の先端側に複数のインサートポケット107を有するホルダ103と、切刃9がホルダ103の側方に突出するようにインサートポケット107に装着された上記の切削インサート1とを備えている。
 ホルダ103は、回転中心軸Yを中心として回転する略回転体形状をなす。そして、ホルダ103の先端側の外周面には、インサートポケット107が等間隔に複数設けられている。インサートポケット107は、切削インサート1が装着される部分であり、ホルダ103の外周面および先端面に開口している。具体的には、インサートポケット107は、回転方向に対向する着座面と、着座面に交差する方向に位置する、2つの拘束側面とを有している。
 そして、ホルダ103に設けられた複数のインサートポケット107に、切削インサート1が装着される。切削インサート1は、第1直線切刃、第2直線切刃および第3直線切刃がそれぞれホルダ103の先端または外周から突出するようにホルダ103に装着される。
 本実施形態においては、切削インサート1は、ネジ105によって、インサートポケット107に固定されている。すなわち、切削インサート1の貫通孔11にネジ105を挿入し、このネジ105の先端をインサートポケット107に形成されたネジ孔(不図示)に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、切削インサート1がホルダ103に固定されている。
 また、本実施形態においては、切削インサート1は、ホルダ103に対して、外周面から外方に突出する切刃9が正のアキシャルレーキ角および負のラジアルレーキ角を有するように装着されている。なお、本実施形態ではラジアルレーキ角が負となっているが、加工条件によっては正となる場合もある。
 ホルダ103としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
 <切削加工物の製造方法>
 次に、本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。
 切削加工物は、被削物を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
(1)上記実施形態に代表される切削工具101を回転させる工程と、
(2)回転している切削工具101における切刃9を被削材201に接触させる工程と、
(3)切削工具101を被削材201から離す工程と、
を備えている。
 より具体的には、まず、切削工具101を回転中心軸Yの周りに回転させながら被削材201に相対的に近付ける。次に、図14,15に示すように、切削工具101の切刃9を被削材201に接触させて、被削材201を切削する。そして、図16に示すように、切削工具101を被削材201から相対的に遠ざける。
 本実施形態においては、被削材201を固定するとともに切削工具101を近付けている。また、図14,15においては、被削材201を固定するとともに切削工具101を回転中心軸Yの周りに回転させている。また、図16においては、被削材201を固定するとともに切削工具101を遠ざけている。なお、本実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、被削材201を固定するとともに切削工具101を動かしているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。
 例えば、(1)の工程において、被削材201を切削工具101に近付けてもよい。同様に、(3)の工程において、被削材201を切削工具101から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具101を回転させた状態を保持して、被削材201の異なる箇所に切削インサート1の切刃9を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している切刃9が摩耗した際には、切削インサート1を貫通孔の中心軸に対して90度回転させて、切刃9における未使用の領域を用いればよい。
 なお、被削材201の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄または非鉄金属などが挙げられる。
1・・・切削インサート
3・・・上面
5・・・下面
7・・・側面
9・・・切刃
9a・・・コーナ切刃
9b・・・第1直線切刃
9c・・・第2直線切刃
9d・・・第3直線切刃
11・・・貫通孔
13・・・ランド面
13a・・・第1ランド面
13b・・・第2ランド面
13c・・・第3ランド面
15・・・すくい面
15a・・・第1傾斜面
15b・・・第2傾斜面
15c・・・第3傾斜面
101・・・切削工具
103・・・ホルダ
105・・・ネジ
107・・・インサートポケット
201・・・被削材

Claims (6)

  1.  上面と、
    下面と、
    前記上面および前記下面のそれぞれに接続された側面と、
    前記上面と前記側面との交線部に位置して互いに鈍角に交差する、コーナ切刃、第1直線切刃、第2直線切刃および第3直線切刃を順に有する切刃と、
    前記上面の中央部分から前記下面の中央部分にかけて形成された貫通孔とを備え、
    前記上面は、前記第1直線切刃に沿って形成された、該第1直線切刃から離れるに従って前記貫通孔の中心軸に直交する仮想平面からの高さが低くなる第1傾斜面、前記第2直線切刃に沿って形成された、該第2直線切刃から離れるに従って前記仮想平面からの高さが低くなる第2傾斜面、および前記第3直線切刃に沿って形成された、該第3直線切刃から離れるに従って前記仮想平面からの高さが低くなる第3傾斜面を有し、
    前記第2傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角は、前記第1傾斜面および前記第3傾斜面の前記仮想平面に対する傾斜角よりも大きいことを特徴とする切削インサート。
  2.  前記上面は、前記第1直線切刃と前記第1傾斜面との間に位置する第1ランド面、前記第2直線切刃と前記第2傾斜面との間に位置する第2ランド面、および前記第3直線切刃と前記第3傾斜面との間に位置する第3ランド面を有し、
    前記第1ランド面における前記第1直線切刃と前記第1傾斜面との間の幅が、前記第2ランド面における前記第2直線切刃と前記第2傾斜面との間の幅および前記第3ランド面における前記第3直線切刃と前記第3傾斜面との間の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の切削インサート。
  3.  側面視した場合に、前記第1直線切刃は前記下面に対して平行であって、前記第2直線切刃および前記第3直線切刃は前記第1直線切刃から離れるに従って前記仮想平面からの高さが低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項1または2に記載の切削インサート。
  4.  上面視した場合に、前記第2直線切刃の長さが前記第3直線切刃の長さよりも長く、かつ、前記第1直線切刃の長さが前記第2直線切刃の長さよりも長いことを特徴とする請求項1~3のいずれか1つに記載の切削インサート。
  5.  外周の先端側に複数のインサートポケットを有するホルダと、
    前記切刃が前記ホルダの側方に突出するように前記インサートポケットに装着された、請求項1~4のいずれか1つに記載の切削インサートとを具備した切削工具。
  6.  請求項5に記載の切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具における前記切刃を被削材に接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
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