WO2014084254A1 - 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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Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert, a cutting tool, and a manufacturing method of a cut workpiece.
  • Patent Document 1 a milling insert described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-31923 (Patent Document 1) is known as a cutting insert used for cutting a workpiece to be cut.
  • the milling insert described in Patent Document 1 has a cutting portion (cutting edge) at the intersection of the upper surface and the side surface, and a plurality of recesses for supplying a cooling fluid (coolant) to the upper surface.
  • the cutting insert based on 1 aspect of this invention is equipped with the upper surface, the lower surface, the side surface connected to each of the said upper surface and the said lower surface, and the cutting blade located in the intersection part of the said upper surface and the said side surface.
  • the upper surface is a land surface provided along the cutting edge, a rake surface that is located on the inner side of the land surface, is inclined so as to decrease in height as it moves away from the land surface, and an inner side of the rake surface. And has a bottom surface located at the bottom.
  • the rake face has a plurality of first parts and a plurality of second parts provided alternately along the bottom face.
  • the plurality of second portions are regions having an inclination angle larger than that of the plurality of first portions and recessed in the rake face, and the first portion is along the cutting edge. It has the 1st recessed part provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the D1-D1 cross section in the cutting insert shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the D2-D2 cross section in the cutting insert shown in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a D3-D3 cross section in the cutting insert shown in FIG. 3.
  • D4-D4 cross section in the cutting insert shown in FIG. It is a perspective view which shows the 1st modification of the cutting insert shown in FIG. It is a perspective view which shows the 2nd modification of the cutting insert shown in FIG. It is a perspective view which shows the 3rd modification of the cutting insert shown in FIG. It is sectional drawing of D5-D5 cross section in the cutting insert shown in FIG. 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 Embodiment of this invention.
  • the cutting insert of the present invention may include any component 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 that opens at the center of each of the upper surface 3 and the lower surface 5. Therefore, the through hole 11 is located so as to include the central axis X, and the through direction of the through hole 11 is parallel to the central axis X.
  • the through hole 11 is provided to insert a screw when the cutting insert 1 is fixed to a holder of a cutting tool to be described later with a screw.
  • the upper surface 3 and the lower surface 5 each have a substantially circular shape when viewed in plan (upper surface view), and have substantially the same shape.
  • the lower surface 5 is smaller than 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.
  • the diameter of a virtual circumscribed circle with respect to the upper surface 3 is the maximum width.
  • the maximum width of the upper surface 3 is indicated by the 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.
  • the shapes of the upper surface 3 and the lower surface 5 are not limited to the above-described form.
  • the shape of the upper surface 3 when viewed from above may be a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, or an octagon.
  • it is not limited to circular arc shape. It may be a convex curve that is convex outward, such as a parabola or an elliptic curve.
  • 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 ).
  • the upper surface 3 has a land surface 13, a rake surface 15, and a bottom surface 17.
  • the land surface 13 is provided along the cutting edge 9. That is, the land surface 13 is located on the outer periphery 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.
  • 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 decreases toward the center.
  • the inclination angle of the rake face 15 is larger than the inclination angle of the land face 13.
  • 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 straight line orthogonal to the central axis X 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 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 rake face 15 in the present embodiment includes a first rake face 19 provided along the land face 13 and a second rake face 19 located on the inner side of the first rake face 19. And a rake face 21. That is, the second rake face 21 is located between the first rake face 19 and the bottom face 17. The inclination angle of the second rake face 21 is larger than the inclination angle of the first rake face 19.
  • the inclination angle of the first rake face 19 and the inclination angle of the second rake face 21 in the present embodiment are kept constant, respectively. Therefore, a part of the rake face 15 configured with a constant inclination angle is partially cut out along the bottom face 17 at a constant interval.
  • the notched part constitutes the second rake face 21, and the part of the rake face 15 other than the part constituting the second rake face 21 constitutes the first rake face 19. Since the inclination angle of the first rake face 19 and the inclination angle of the second rake face 21 are kept constant, the portion of the rake face 15 where the inclination angle changes is the first rake face 19 and the second rake face 19. This can be determined as a boundary with the rake face 21.
  • the distance between the inner periphery of the first rake face 19 and the outer periphery of the upper surface 3 periodically increases and decreases when viewed from above. That is, the inner periphery of the first rake face 19 is corrugated with the outer periphery of the upper surface 3 as a reference.
  • the inner periphery of the first rake face 19 may be rephrased as a boundary between the first rake face 19, the second rake face 21, and the bottom face 17.
  • the second rake face 21 is provided in a corrugated valley portion on the inner periphery of the first rake face 19.
  • the boundary between the entire rake face 15 constituted by the first rake face 19 and the second rake face 21 and the bottom face 17 is the top face 3 in the same way as the inner periphery of the first rake face 19 when viewed from above. It becomes a wave type on the basis of the outer periphery.
  • a portion having a large interval between the outer periphery of the upper surface 3 and the inner periphery of the first rake face 19 is defined as a wavy “mountain” part on the first rake face 19.
  • a portion having a small interval between the outer periphery of the upper surface 3 and the inner periphery of the first rake face 19 is defined as a corrugated “valley” portion of the first rake face 19.
  • the surface 15 has a plurality of first portions 23 and a plurality of second portions 25 provided alternately along the bottom surface 17.
  • the plurality of second portions 25 are the plurality of second rake faces 21. The angle of inclination is larger than that of the first portion 23, and the region is recessed on the rake face.
  • the cutting insert 1 of this embodiment has the 8 1st site
  • the rake face 15 has a plurality of first portions 23 and a plurality of second portions 25. Therefore, at the time of cutting of the work material 201, the possibility that the chips contact the first part 23 and the second part 25 can be reduced. That is, the area of the rake face 15 where the chips come into contact can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the amount of heat generated when the chips rub against the rake face 15. Further, since the surface area of the rake face 15 can be increased, heat radiation from the rake face 15 can be promoted.
  • the cooling fluid is retained in the second portion 25 because the second portion 25 has a relatively large inclination angle. It becomes easy. Therefore, cooling of the cutting insert 1 by a cooling fluid can be promoted.
  • the entire inner periphery of the rake face 15 is not formed by the second part 25, but the rake face 15 is provided alternately along the bottom face 17 and the plurality of first parts 23 and A second portion 25 is provided. Therefore, it is suppressed that the intensity
  • the inclination angle of the first rake face 19 and the second rake face 21 is indicated by an angle formed between the lower face 5 and the rake face 15 in a cross section perpendicular to each rake face 15.
  • the inclination angle can be measured also by the angle formed by the lower surface 5 and the rake surface 15 in the cross section including the central axis X. What is necessary is just to set the inclination-angle of the 1st rake face 19 in the range below 50 degrees, for example.
  • the inclination angle of the second rake face 21 may be set to be larger than the inclination angle of the first rake face 19 within a range of, for example, 70 ° or less.
  • the inclination angle of the first rake face 19 and the inclination angle of the second rake face 21 are kept constant.
  • the rake face 15 only needs to have a convex first part 23 and a concave second part 25 provided alternately along the bottom face 17. Therefore, when viewed in cross section, the first rake face 19 and the second rake face 21 may be configured by a plurality of regions having different inclination angles.
  • the lower ends of the first rake face 19 and the second rake face 21 are partially concavely curved so that the first rake face 19 and the second rake face 21 and the bottom face 17 are smoothly connected. It may be.
  • the bottom surface 17 is located inside the rake surface 15.
  • the bottom surface 17 in the cutting insert 1 of this embodiment is a flat surface perpendicular to the central axis X. Therefore, the boundary between the rake face 15 corresponding to the inner periphery of the rake face 15 and the bottom face 17 is perpendicular to the central axis X corresponding to the area inclined to the rake face 15 on the upper face 3 and the bottom face 17. Therefore, it can be judged by the boundary with the flat region.
  • the opening on the upper surface side of the through hole 11 is located in the center of the bottom surface 17.
  • the upper surface 3 in this embodiment is comprised by the land surface 13, the rake face 15, and the bottom face 17, it is not restricted to such a structure.
  • a breaker surface that is inclined so that the height from the lower surface 5 increases as the distance from the land surface 13 increases may be provided inside the bottom surface 17.
  • the first portion 23 in the rake face 15 has a first recess 27 provided along the cutting edge 9. Yes. Since the cooling fluid is likely to stay in the second portion 25, the portion of the cutting blade 9 located outside the second portion 25 is efficiently cooled. On the other hand, the cooling efficiency may be insufficient at the portion of the cutting blade 9 located outside the first portion 23.
  • the flow of the cooling fluid is stagnated in the first concave portion 27 and is likely to stay. Therefore, it is possible to efficiently cool the portion of the cutting blade 9 located outside the first portion 23. Thereby, the whole cutting blade 9 is cooled stably.
  • FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views in a cross section parallel to the central axis X. 6 to 8, in order to facilitate understanding of the shape of the rake face when viewed in cross section, the detailed shape of the rake face in a portion excluding the cross section is not shown.
  • the 1st recessed part 27 has reached each of a pair of 2nd site
  • the first recess 27 may be set to have a width of about 0.2 to 2 mm and a depth of about 0.05 to 0.6 mm, for example.
  • the width means a width in a direction orthogonal to the direction along the cutting edge 9 when viewed from above.
  • part 23 is connected to the 1st recessed part 27 between the land surface 13 and the 1st recessed part 27 in addition to the 1st recessed part 27.
  • the second recess 29 is provided.
  • a wide area of the first portion 23 can be efficiently obtained as compared with the case where one first concave portion 27 is provided.
  • the cooling effect can be further enhanced by providing a plurality of second recesses 29 that can be cooled.
  • the second recess 29 may be set to have a width of about 0.2 to 1 mm and a depth of about 0.05 to 0.6 mm.
  • two first concave portions 29 are provided for one first concave portion 27, but the number of the second concave portions 29 is not limited to this.
  • the configuration may be such that three first recesses 29 are provided for one first recess 27.
  • the portion of the rake face 15 that is closer to the land surface 13 is more likely to generate heat. Therefore, when the 2nd recessed part 29 is extended toward the land surface 13 from the 1st recessed part 27, the location which a big heat
  • the second recess 29 is preferably separated from the land surface 13, and the distance between the land surface 13 and the second recess 29 may be set to about 0.2 to 1 mm.
  • the width of the second recess 29 is increased from the first recess 27 toward the land surface 13 as in the present embodiment.
  • the portion of the rake face 15 closer to the land surface 13 is more likely to generate heat. This is because the portion of the second recess 29 close to the land surface 13 is relatively large, so that a portion where large heat is likely to be generated can be efficiently cooled.
  • the “width” in the above means the width in a direction orthogonal to the direction from the first recess 27 toward the land surface 13 when viewed from above.
  • the cutting insert 1 shown in FIG. 3 has the 1st recessed part 27, it is not restricted to such a form in particular.
  • a plurality of first recesses 27 may be provided.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 12 is a cross-sectional view in a cross section parallel to the central axis X.
  • FIG. 12 in order to facilitate understanding of the shape of the rake face 15 when viewed in cross section, the detailed shape of the rake face 15 in a portion excluding the cross section is omitted.
  • a cutting edge 9 is formed at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7.
  • the cutting blade 9 since the upper surface 3 is substantially circular, the cutting blade 9 has an annular shape.
  • the cutting insert 1 of this embodiment has eight first portions 23 and eight second portions 25, respectively. If this region deteriorates as a result of performing cutting for a long time using the region corresponding to one adjacent first region 23 and second region 25 in the cutting blade 9, This area may be used.
  • the cutting insert 1 may be rotated 45 ° with respect to the central axis X and attached to the holder again.
  • the eight first parts 23 and the second parts 25 corresponding to the first part 23 and the second part 25 different from the one adjacent first part 23 and second part 25 described above
  • the region of the cutting edge 9 to be used can be used for cutting the work material.
  • the intersection line between the upper surface 3 and the side surface 7 is not a strict line shape due to the intersection of the two surfaces.
  • the intersection line between the upper surface 3 and the side surface 7 is sharpened at an acute angle, the durability of the cutting blade 9 is lowered. 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.
  • a so-called positive type configuration in which the cutting edge 9 is formed only at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7 and the side surface 7 is inclined with respect to the upper surface 3 and the lower surface 5.
  • it is not limited to such a form.
  • the side surface 7 is perpendicular to the upper surface 3 and the lower surface 5, and the cutting edge 9 is formed at the intersecting portion between the lower surface 5 and the side surface 7 in addition to the intersecting portion between the upper surface 3 and the side surface 7. It may be a negative type configuration.
  • the lower surface 5 may have a land surface, a rake surface, and a bottom surface in the same manner as the upper surface 3.
  • 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 front end side of the outer periphery, and the above-described insert pockets 107 mounted respectively.
  • a cutting insert 1 is provided.
  • 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 a plurality of constraining side surfaces that are positioned in a direction in which the seating surface intersects. These seating surfaces and restraining side surfaces abut on the cutting insert 1.
  • the cutting insert 1 is mounted in a plurality of insert pockets 107 provided in the holder 103.
  • the plurality of cutting inserts 1 are mounted such that the cutting edge 9 protrudes outward from the outer peripheral surface, that is, to the side of the holder 103.
  • the plurality of cutting inserts 1 are mounted on the holder 103 such that a part of the cutting edge 9 protrudes from the outer peripheral surface of the holder 103.
  • the cutting insert 1 is fixed to the insert pocket 107 with a screw 105. That is, the screw 105 is inserted into the through hole of the cutting insert 1, the tip of the screw 105 is inserted into a screw hole (not shown) formed in the insert pocket 107, and the screw parts are screwed together, thereby cutting the cutting 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.
  • the holder 103 is provided with a hole portion 109 penetrating from the rear end surface to the outer peripheral surface on the front end side.
  • the hole 109 opens near the insert pocket 107 on the outer peripheral surface on the distal end side.
  • a cooling fluid is supplied from the outside toward the cutting insert 1 through the hole 109. With this cooling fluid, heat generated during cutting can be efficiently radiated.
  • 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 manufacturing 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 rotated relatively close to the work material 201.
  • 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. 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 with respect to the central axis X of the through hole 11 to use an unused area in the cutting blade 9.
  • representative examples of the material of the work material 201 include carbon steel, alloy steel, stainless steel, cast iron, and non-ferrous metal.

Abstract

　本発明の一態様に基づく切削インサート１は、上面３と、下面５と、上面３および下面５のそれぞれに接続された側面７と、上面３と側面７との交線部に位置する切刃９とを備え、上面３は、切刃９に沿って設けられたランド面１３、ランド面１３よりも内側に位置して、ランド面１３から離れるに従って高さが低くなるよう傾斜したすくい面１５およびすくい面１５よりも内側に位置する底面１７を有し、すくい面１５は、底面１７に沿って交互に設けられた、凸状の第１の部位２３および凹状の第２の部位２５を有し、第１の部位２３は、隣接する第２の部位２５に達する第１の凹部２７を有している。

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切削加工に用いられる切削インサートとして、特開２０１３－３１９２３号公報（特許文献１）に記載のフライスインサートが知られている。特許文献１に記載のフライスインサートは、上面と側面との交線部分に切削部位（切刃）を有するとともに、上面に冷却流体（クーラント）を供給するための窪みを複数有している。
　特許文献１に記載のフライスインサートにおいて、上面と側面との交線部分のうち、窪みの外方に位置する部分は冷却流体によって冷却され易い。しかしながら、上面と側面との交線部分のうち、隣り合う窪みの間の領域の外方に位置する部分は冷却流体によって冷却されにくい。そのため、上面と側面との交線部分の広範囲を切刃として用いる場合には、切刃全体としての冷却効率が低下する。
　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する切刃とを備えている。前記上面は、前記切刃に沿って設けられたランド面、該ランド面よりも内側に位置して、該ランド面から離れるに従って高さが低くなるよう傾斜したすくい面および該すくい面よりも内側に位置する底面を有している。また、前記すくい面は、前記底面に沿って交互に設けられた、複数の第１の部位および複数の第２の部位を有している。そして、該複数の第２の部位は、前記複数の第１の部位よりも傾斜角が大きく、かつ前記すくい面において窪んだ領域であって、前記第１の部位は、前記切刃に沿って設けられた第１の凹部を有している。
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における領域Ａ１を拡大した拡大図である。 図１に示す切削インサートの上面図である。 図３に示す切削インサートにおける領域Ａ２を拡大した拡大図である。 図３に示す切削インサートにおけるＤ１－Ｄ１断面の断面図である。 図３に示す切削インサートにおけるＤ２－Ｄ２断面の断面図である。 図３に示す切削インサートにおけるＤ３－Ｄ３断面の断面図である。 図３に示す切削インサートにおけるＤ４－Ｄ４断面の断面図である。 図３に示す切削インサートの第１の変形例を示す斜視図である。 図３に示す切削インサートの第２の変形例を示す斜視図である。 図３に示す切削インサートの第３の変形例を示す斜視図である。 図１１に示す切削インサートにおけるＤ５－Ｄ５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。
　以下、一実施形態の切削インサートについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、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１～８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および下面５の中央にそれぞれ開口する貫通孔１１を有している。そのため、貫通孔１１は中心軸Ｘを含むように位置しており、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。貫通孔１１は、切削インサート１を後述する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、それぞれ平面視（上面視）した場合の形状が略円形であって、ほぼ同じ形状となっている。下面５は、上面３よりも小さい。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いる。具体的には、上面３に対する仮想的な外接円の直径が最大幅となる。上面３の最大幅は図３において幅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。
　なお、上面３および下面５の形状としては、上記の形態に限定されるものではない。例えば、上面視した場合の上面３の形状が三角形、四角形、五角形、六角形または八角形のような多角形状であってもよい。また、曲線部位を有している場合であっても、円弧状に限定されるものではない。放物線または楕円曲線のように外側に凸である凸曲線であってもよい。
　切削インサート１の材質としては、例えば、超硬合金また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、または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（Ａｌ２Ｏ３）などが挙げられる。
　図２に示すように、上面３は、ランド面１３、すくい面１５および底面１７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、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、上述の様に、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面である。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。
　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中心軸Ｘに直交する直線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。
　図３および４に示すように、本実施形態におけるすくい面１５は、ランド面１３に沿って設けられた第１のすくい面１９と、第１のすくい面１９よりも内側に位置する第２のすくい面２１とを有している。すなわち、第２のすくい面２１は、第１のすくい面１９と底面１７との間に位置している。そして、第２のすくい面２１の傾斜角は、第１のすくい面１９の傾斜角よりも大きい。
　具体的には、本実施形態における第１のすくい面１９の傾斜角および第２のすくい面２１の傾斜角はそれぞれ一定に保たれている。そのため、一定の傾斜角で構成されたすくい面１５の一部が底面１７に沿って一定の間隔で部分的に切り欠かれた形状となっている。
　すなわち、切り欠かれた部分が第２のすくい面２１を構成しており、すくい面１５における第２のすくい面２１を構成する部分以外が第１のすくい面１９を構成している。第１のすくい面１９の傾斜角および第２のすくい面２１の傾斜角がそれぞれ一定に保たれていることから、すくい面１５における傾斜角の変化する部分を第１のすくい面１９と第２のすくい面２１との境界として判断できる。
　また、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１のすくい面１９の内周と上面３の外周との間隔が周期的に増減している。すなわち、上面３の外周を基準として、第１のすくい面１９の内周が波型となっている。なお、第１のすくい面１９の内周は、第１のすくい面１９と第２のすくい面２１および底面１７との境界と言い換えてもよい。
　第２のすくい面２１は、第１のすくい面１９の内周における波型の谷の部分に設けられている。第１のすくい面１９および第２のすくい面２１によって構成されるすくい面１５の全体と底面１７との境界は、上面視した場合に第１のすくい面１９の内周と同様に、上面３の外周を基準として波型となっている。
　なお、上面３の外周と第１のすくい面１９の内周との間隔の大きい部分を、第１のすくい面１９における波型の「山」の部分とする。上面３の外周と第１のすくい面１９の内周との間隔の小さい部分を、第１のすくい面１９における波型の「谷」の部分とする。
　第１のすくい面１９における波型の山の部分によって構成される部位を第１の部位２３とし、第２のすくい面２１によって構成される部位を第２の部位２５とした場合には、すくい面１５は、底面１７に沿って交互に設けられた、複数の第１の部位２３および複数の第２の部位２５を有している、と言い換えることができる。このとき、第２のすくい面２１の傾斜角は、第１のすくい面１９の傾斜角よりも大きいことから、本実施形態の切削インサート１において、複数の第２の部位２５は、複数の第１の部位２３よりも傾斜角が大きく、すくい面において窪んだ領域となっている。
　なお、本実施形態の切削インサート１は、８つの第１の部位２３および８つの第２の部位２５を有しているが、第１の部位２３および第２の部位２５の数は、８つに限定されず、例えば、３つ，４つ，５つあるいは６つであっても何ら問題ない。
　すくい面１５が、複数の第１の部位２３と複数の第２の部位２５とを有している。そのため、被削材２０１の切削加工時において、切屑が第１の部位２３に接触する一方で、第２の部位２５に接触する可能性を小さくできる。すなわち、すくい面１５における切屑が接触する面積を小さくできる。そのため、切屑がすくい面１５と擦れることによって発生する熱量を低減できる。また、すくい面１５の表面積を大きくすることができるので、すくい面１５からの放熱を促進することができる。
　また、冷却流体（クーラント）を用いて切削加工を行なう場合には、傾斜角が相対的に大きい第２の部位２５を有していることから、この第２の部位２５において冷却流体を滞留させ易くなる。そのため、冷却流体による切削インサート１の冷却を促進することができる。一方、すくい面１５の内周全体が第２の部位２５によって形成されているのではなく、すくい面１５が、底面１７に沿って交互に設けられた、複数の第１の部位２３および複数の第２の部位２５を有している。そのため、切刃９の強度が過度に低下することが抑制される。
　第１のすくい面１９および第２のすくい面２１の傾斜角は、それぞれのすくい面１５に垂直な断面における下面５とすくい面１５とがなす角で示される。本実施形態のインサート１においては、中心軸Ｘを含む断面における下面５とすくい面１５とがなす角によっても傾斜角を測定することができる。第１のすくい面１９の傾斜角は、例えば５０°以下の範囲で設定すればよい。また、第２のすくい面２１の傾斜角は、例えば７０°以下の範囲で第１のすくい面１９の傾斜角よりも大きくなるように設定すればよい。
　本実施形態における第１のすくい面１９の傾斜角および第２のすくい面２１の傾斜角はそれぞれ一定に保たれている。しかしながら、すくい面１５は、底面１７に沿って交互に設けられた凸状の第１の部位２３および凹状の第２の部位２５を有する構成であればよい。そのため、断面視した場合に第１のすくい面１９および第２のすくい面２１がそれぞれ傾斜角度の異なる複数の領域によって構成されていてもよい。また、第１のすくい面１９および第２のすくい面２１と底面１７とが滑らかに接続するように、第１のすくい面１９および第２のすくい面２１の下端が部分的に凹曲面形状となっていてもよい。
　底面１７は、すくい面１５よりも内側に位置している。本実施形態の切削インサート１における底面１７は、中心軸Ｘに対して垂直な平坦面である。そのため、すくい面１５の内周に対応するすくい面１５と底面１７との境界は、上面３におけるすくい面１５に対応して傾斜している領域と底面１７に対応する中心軸Ｘに対して垂直であって平坦な領域との境界によって判断できる。
　底面１７の中央に貫通孔１１の上面側の開口部が位置している。なお、本実施形態における上面３は、ランド面１３、すくい面１５および底面１７によって構成されているが、このような構成に限られるものではない。例えば、ランド面１３から離れるに従って下面５からの高さが高くなるように傾斜したブレーカ面を底面１７の内側に有していてもよい。
　さらに、本実施形態の切削インサート１においては、図３～８に示すように、すくい面１５における第１の部位２３が、切刃９に沿って設けられた第１の凹部２７を有している。第２の部位２５において冷却流体が滞留し易くなっていることから、切刃９における第２の部位２５の外方に位置する部分は効率良く冷却される。一方、切刃９における第１の部位２３の外方に位置する部分では冷却効率が不十分となる可能性がある。
　しかしながら、切刃９に沿って設けられた第１の凹部２７が第１の部位２３に形成されていることによって、この第１の凹部２７で冷却流体の流れが滞り、滞留し易くなる。そのため、切刃９における第１の部位２３の外方に位置する部分も効率良く冷却することが可能となる。これにより、切刃９の全体が安定して冷却される。
　なお、図５～８に示す断面図は、それぞれ中心軸Ｘに平行な断面における断面図である。また、図６～８において、断面視した場合におけるすくい面の形状の理解を容易なものにするため、断面を除く部分でのすくい面の詳細な形状の図示を省略している。
　本実施形態の切削インサート１においては、第１の凹部２７が隣接する一対の第２の部位２５のそれぞれに達している。しかしながら、第１の凹部２７は切刃９に沿って設けられていればよいことから、例えば図９に示すように、第１の凹部２７は第２の部位２５に達していなくてもよい。また、第１の凹部２７の一方の端部が第２の部位２５に達している一方で、他方の端部が第１の部位２３の内に位置している形態、あるいは、他方の端部のみが第２の部位２５に達している形態であってもよい。
　ただし、第１の部位２３の外方に位置する切刃９の部分全体を効率良く冷却するためには、本実施形態の切削インサート１のように、第１の凹部２７が隣接する一対の第２の部位２５のそれぞれに達していることが望ましい。第１の凹部２７としては、例えば、幅が０．２～２ｍｍ程度、深さが０．０５～０．６ｍｍ程度の大きさに設定すればよい。なお、ここで幅とは上面視した場合における切刃９に沿った方向に対して直交する方向の幅を意味している。
　また、本実施形態の切削インサート１においては、第１の部位２３が第１の凹部２７に加えて、ランド面１３と第１の凹部２７との間に第１の凹部２７に接続された複数の第２の凹部２９を有している。このような第２の凹部２９を少なくとも１つ有している場合には、１つの第１の凹部２７を有している場合と比較して、第１の部位２３の広範囲の領域を効率良く冷却することができる、また、第２の凹部２９を複数備えていることによって、冷却流体による冷却効果をさらに高めることができる。第２の凹部２９としては、例えば、幅が０．２～１ｍｍ程度、深さが０．０５～０．６ｍｍ程度の大きさに設定すればよい。
　図３に示す実施形態においては、１つの第１の凹部２７に対して２つの第２の凹部２９を備えているが、第２の凹部２９の数はこれに限られるものではなく、例えば、図１０に示すように、１つの第１の凹部２７に対して３つの第２の凹部２９を備えた構成であってもよい。
　切削加工時において、すくい面１５はランド面１３に近い部分ほど大きな熱が発生し易い。そのため、第２の凹部２９が第１の凹部２７からランド面１３に向かって伸びている場合には、大きな熱が生じやすい個所を効率良く冷却することができる。また、切屑が流れる方向に沿って第２の凹部２９が形成されていることから、切屑の流れが第２の凹部２９によって阻害される可能性を低減できる。
　第２の凹部２９の先端がランド面１３に近接すればするほど、ランド面１３で生じる熱を効率良く逃がすことができる。しかしながら、ランド面１３の耐久性が低下する可能性がある。そのため、第２の凹部２９は、ランド面１３から離れていることが好ましく、ランド面１３と第２の凹部２９との間隔は、０．２～１ｍｍ程度に設定すればよい。
　このとき、本実施形態のように、第１の凹部２７からランド面１３に向かうに従って第２の凹部２９の幅が大きくなっていることが好ましい。既に示したように、すくい面１５はランド面１３に近い部分ほど大きな熱が発生し易い。このとき、第２の凹部２９におけるランド面１３に近い部分の幅が相対的に大きいことによって、大きな熱が生じやすい個所を効率良く冷却できるからである。なお、上記における「幅」とは、上面視した場合における第１の凹部２７からランド面１３に向かう方向に対して直交する方向の幅を意味している。
　図３に示す切削インサート１は、１つの第１の凹部２７を有しているが、特にこのような形態に限られるものではない。例えば、図１１，１２に示すように、複数の第１の凹部２７を有する構成としてもよい。なお、図１２に示す断面図は、中心軸Ｘに平行な断面における断面図である。また、図１２において、断面視した場合におけるすくい面１５の形状の理解を容易なものにするため、断面を除く部分でのすくい面１５の詳細な形状の図示を省略している。
　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においては、上面３が略円形状であることから、切刃９は円環形状となっている。本実施形態の切削インサート１は、８つの第１の部位２３および８つの第２の部位２５をそれぞれ有している。切刃９における、隣り合う１つの第１の部位２３および第２の部位２５に対応する領域を用いて切削加工を長時間行なった結果としてこの領域が劣化した場合には、切刃９における別の領域を用いればよい。
　すなわち、切削インサート１をホルダから一旦取り外した後に、切削インサート１を中心軸Ｘに対して４５°回転させて再度ホルダに取り付ければよい。８つの第１の部位２３および第２の部位２５のうち、上記した隣り合う１つの第１の部位２３および第２の部位２５とは別の第１の部位２３および第２の部位２５に対応する切刃９の領域を被削材の切削加工に用いることができる。
　なお、このとき上面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、切刃９の耐久性が低下する。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。
　なお、本実施形態の切削インサート１においては、切刃９が上面３と側面７との交線部のみに形成され、側面７が上面３および下面５に対して傾斜した、いわゆるポジティブタイプの構成となっているが、このような形態に限られるものではない。
　側面７が上面３および下面５に対して垂直であって、切刃９が上面３と側面７との交線部に加えて下面５と側面７との交線部にも形成された、いわゆるネガティブタイプの構成であってもよい。ネガティブタイプの切削インサート１とする場合には、下面５は、上面３と同様にランド面、すくい面および底面を有する構成とすればよい。
　＜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、インサートポケット１０７にそれぞれ装着される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、着座面の交差する方向に位置する、複数の拘束側面とを有している。これらの着座面および拘束側面が切削インサート１に当接する。
　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。複数の切削インサート１は、切刃９が外周面から外方、すなわちホルダ１０３の側方に突出するように装着される。具体的には、複数の切削インサート１は、切刃９の一部がホルダ１０３の外周面から突出するようにホルダ１０３に装着されている。
　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には、後端面から先端側の外周面にかけて貫通する孔部１０９が設けられている。孔部１０９は、先端側の外周面におけるインサートポケット１０７の近くに開口している。孔部１０９を通じて冷却流体が外部から切削インサート１に向かって供給される。この冷却流体によって、切削加工時に生じる熱を効率良く放熱することができる。
　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製造方法は、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の異なる部分に切削インサート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１１の中心軸Ｘに対して回転させて、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
１１・・・貫通孔
１３・・・ランド面
１５・・・すくい面
１７・・・底面
１９・・・第１のすくい面
２１・・・第２のすくい面
２３・・・第１の部位
２５・・・第２の部位
２７・・・第１の凹部
２９・・・第２の凹部
１０１・・・切削工具
１０３・・・ホルダ
１０５・・・ネジ
１０７・・・インサートポケット
１０９・・・孔部
２０１・・・被削材

Claims (8)

  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する切刃とを備えた切削インサートであって、
    前記上面は、前記切刃に沿って設けられたランド面、該ランド面よりも内側に位置して、該ランド面から離れるに従って前記下面からの高さが低くなるよう傾斜したすくい面および該すくい面よりも内側に位置する底面を有し、
    前記すくい面は、前記底面に沿って交互に設けられた、複数の第１の部位および複数の第２の部位を有し、
    該複数の第２の部位は、前記複数の第１の部位よりも傾斜角が大きく、かつ前記すくい面において窪んだ領域であって、
    前記第１の部位は、前記切刃に沿って設けられた第１の凹部を有していることを特徴とする切削インサート。
  2. 　前記第１の凹部は、前記第１の部位に隣接する一対の前記第２の部位のそれぞれに達していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
  3. 　前記第１の部位は、前記ランド面と前記第１の凹部との間に該第１の凹部に接続された第２の凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
  4. 　前記第２の凹部は、前記第１の凹部から前記ランド面に向かうに従って幅が大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
  5. 　前記第１の部位は、複数の前記第２の凹部を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の切削インサート。
  6. 　前記第２の凹部は、前記ランド面から離れていることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
  7. 　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１～６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。
  8. 　請求項７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る切削加工物の製造方法。
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