WO2017068850A1 - 回転切削工具 - Google Patents

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WO2017068850A1
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rotary cutting
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rake face
cutting
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晋哉 池永
淳也 沖田
守弘 秀田
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住友電工ハードメタル株式会社
Dmg森精機株式会社
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    • B23B2200/32—Chip breaking or chip evacuation
    • B23B2200/323—Chip breaking or chip evacuation by chip breaking depressions

Definitions

  • the present invention relates to an insert for a cutting tool and a cutting tool using the same, and more particularly to an insert for a rotary cutting tool and a rotary cutting tool using the same.
  • Spinning processing has been introduced in order to solve such problems of conventional cutting (for example, Patent Document 1).
  • spinning processing cutting is performed with a cutting blade continuous in the tool rotation direction by biasing a rotating cutting tool including a rotary cutting tool insert that is rotated about an axis to a rotating workpiece.
  • the cutting point of the rotary cutting tool insert changes every moment during the cutting process. Therefore, the rotary cutting tool insert heated by the generated cutting heat is cooled during the rotation of the rotary cutting tool. Further, during the rotation, the cutting load on the rotary cutting tool insert is distributed over the entire circumference of the cutting tool insert.
  • the insert for a cutting tool described in Patent Document 1 has a problem that a chipped chip cannot be appropriately processed because a breaker for cutting the cut chip shortly is not provided.
  • An insert for a rotary cutting tool includes an annular rake face having at least one dent portion and a cutting edge formed on the outer periphery of the rake face, the dent portion in a circumferential direction of the rake face.
  • it has a width of 1.2 mm or more and 3.0 mm or less, and the distance between the edge on the outer peripheral side of the rake face in the recess and the cutting edge is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a spinning process using a rotary cutting tool.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of spinning processing using a rotary cutting tool.
  • FIG. 3 is a top view of the rotary cutting tool insert according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a top view of an example of a rotary cutting tool insert different from FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of cutting using a rotary cutting tool insert that does not have a recess.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing the behavior of chips before the recess on the rake face reaches the cutting point in cutting using the rotary cutting tool insert according to the first embodiment.
  • FIG. 7B is a schematic diagram illustrating chip behavior when a recess on the rake face reaches a cutting point in cutting using the rotary cutting tool insert according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of test processing for evaluating the relationship between the width in the circumferential direction of the rake face, the chip breaking property, and the cutting vibration.
  • FIG. 9 is a top view of the rotary cutting tool insert according to the second embodiment. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a top view of an example of a rotary cutting tool insert different from FIG. 9.
  • the chips are forcedly bent by contacting the chips with the protrusions provided on the upper part of the cutting blade.
  • the cutting temperature is unlikely to rise as compared with a normal turning process, and thus high machining conditions are often set.
  • the protrusions restrain the chips in the circumferential direction of the rotary cutting tool insert. Therefore, if the chip is brought into contact with the protrusion during spinning, the resistance and vibration associated with the cutting increase, and there is a risk of breakage of the insert.
  • both ends of the groove provided in a part of the cutting edge of the rotary cutting tool insert are cut due to the rotation of the workpiece and the rotary cutting tool insert. It will pass through the dots in a spiral. Therefore, the groove provided in a part of the cutting edge of the rotary cutting tool insert is divided into spirals every time it passes through the workpiece, and the chips can be cut short.
  • the present disclosure provides a rotary cutting tool insert that can divide chips shortly and can prevent roughening and vibration of a cutting surface due to cutting, and a rotary cutting tool using the insert. It is to provide.
  • An insert for a rotary cutting tool includes an annular rake face having at least one dent, and a cutting edge formed on the outer periphery of the rake face. It has a width of 1.2 mm or more and 3.0 mm or less with respect to the circumferential direction, and the distance between the edge on the outer peripheral side of the rake face in the recess and the cutting edge is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the maximum depth of the recess may be 0.15 mm or more and 0.25 mm or less.
  • the maximum depth of the recess is less than 0.15 mm, the chips come into contact with the recess and the effect of dividing the chips is reduced.
  • the maximum depth of the dent exceeds 2.5 mm, the strength of the portion where the dent is provided is lowered.
  • the dent part which has the maximum depth of 0.15 mm or more and 0.25 mm or less becomes an oil pool when performing wet processing. Therefore, by providing the dent portion having such a maximum depth, it is possible to divide the chips into short pieces while maintaining the strength of the portion where the dent portion is provided, and to further suppress the generation of vibrations associated with the cutting. .
  • the shape of the recess may be circular.
  • the number of recesses may be 8 or more and 15 or less.
  • the number of dents is one, the dents pass through the cutting point before the chips are sufficiently curved. Therefore, it is desirable to increase the number of the recessed portions and to narrow the interval between the recessed portions from the viewpoint of improving the chip breaking effect by largely curving the chips. On the other hand, if the number of dents is large, the strength of the part where the dents are provided is reduced. Therefore, the number of the dents allows the chips to be cut short while maintaining the strength of the location where the dents are provided.
  • the rake face may have a width of 1.5 mm or more and 3.0 mm or less in the radial direction, and has a step on the inner peripheral side of the rake face.
  • the recess may be cut through a step.
  • the rake face has an annular breaker groove, and the radius of curvature in the cross section perpendicular to the circumferential direction of the breaker groove is 10 mm or more and 30 mm or less.
  • the distance between the edge on the outer peripheral side of the rake face in the breaker groove and the cutting edge can be 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.
  • a rotary cutting tool according to an aspect of the present invention includes the rotary cutting tool insert according to any one of (1) to (6) above.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a spinning process using an insert for a rotary cutting tool and a rotary cutting tool provided with the insert.
  • the spinning process is, while rotating the workpiece W at the workpiece rotational speed n w, is moved in conjunction with the feed rate f urging the tool rotation speed n t rotary cutting tool 1 is rotated around the axis in Is done.
  • the rotary cutting tool 1 includes a rotary cutting tool insert 2 attached to a tip portion of the rotary cutting tool 1 and a holder 3.
  • the rotary cutting tool insert 2 is fixed to the holder 3 so as not to rotate with respect to the holder 3.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing details of a cutting operation using a cutting tool insert and a rotary cutting tool including the same.
  • the rotary cutting tool insert 2 comes into contact with the workpiece W at the cutting point cp.
  • the workpiece W is rotated at a workpiece rotational speed n w relative to the insert 2 for the rotary cutting tool, the workpiece W is to be cut by the cutting edge which is continuous in the tool rotation direction at the cutting point cp.
  • cutting heat H accompanying cutting is generated in the vicinity of the cutting point cp of the rotary cutting tool insert 2.
  • the rotary cutting tool insert 2 is rotated at the tool rotation speed n t , and thus generated while rotating until the point at which the cutting heat H is generated becomes the cutting point cp again.
  • the cutting heat H is radiated.
  • the cutting point cp changes from moment to moment on the rotary cutting tool insert 2, and the cutting heat H and the cutting load change over the entire circumference of the rotary cutting tool insert 2. Will be distributed over.
  • FIG. 3 is a top view of the insert 2 for a rotary cutting tool. As shown in FIG. 3, the rotary cutting tool insert 2 includes an annular rake face 21.
  • a cutting edge 22 is provided at the outer peripheral end of the rake face 21.
  • a recess 23 is provided on the rake face 21. An end on the outer peripheral side of the rake face 21 in the recess 23 is formed to be separated from the cutting edge 22 by a distance L1 (see FIG. 5).
  • the distance L1 is not less than 0.1 mm and not more than 0.5 mm.
  • the planar shape of the recess 23 is preferably circular, but the shape is not particularly limited.
  • the number of the recessed portions 23 is preferably one, and more preferably 8 or more and 15 or more.
  • the circumferential width B of the rake face 21 of the recess 23 is not limited, it is preferably set to 1.2 mm or more and 3.0 mm or less.
  • a step 24 is provided inside the rake face 21.
  • FIG. 4 is a top view of another example of the rotary cutting tool insert 2.
  • the rotary cutting tool insert 2 of FIG. 4 basically has the same configuration as the rotary cutting tool insert of FIG. 3, but unlike the rotary cutting tool insert 2 of FIG. It is formed so as to cut through.
  • the recess 23 By forming the recess 23 in this way, even if the chips enter the inner peripheral side of the recess, the chips are less likely to collide with the rotary cutting tool insert on the inner peripheral side of the rake face. Generation of vibration can be further suppressed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotary cutting tool insert 2 in the VV cross section of FIG.
  • the end on the outer peripheral side of the rake face 21 in the recess 23 is formed to be separated from the cutting edge 22 by a distance L1.
  • the recess 23 has a maximum depth Dmax of 0.15 mm or more and 0.25 mm or less with respect to the rake face 21.
  • the surface roughness of the recess 23 is preferably an arithmetic average roughness of 0.5 ⁇ m or less.
  • the surface roughness of the recess 23 is measured according to JIS B 601-2001 standard. By having such a surface roughness of the recess, vibration can be further suppressed.
  • any material may be used for the rotary cutting tool insert 2 as long as it is a material generally used as a metal working tool. Examples thereof include tool steel, cemented carbide, cermet, ceramic, and CBN (boron nitride). Each of these materials may be coated to enhance performance.
  • the material and coating of the rotary cutting tool insert 2 are appropriately selected according to the workpiece material and cutting conditions.
  • Chip behavior by using inserts for rotary cutting tools Next, the behavior of the chips generated by the spinning process using the rotary cutting tool insert 2 will be described.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the behavior of a chip ch generated by spinning using the insert 2 for a rotary cutting tool that does not have the recess 23 as a comparative example.
  • the rake face 21 is flat as shown in FIG. 6, so that the chips cut out from the cutting point cp are greatly curved from above the rake face 21. Will flow without. As a result, the chip ch is difficult to be divided and the chip ch becomes long.
  • FIG. 7A shows the behavior of the chip ch before the dent 23 on the rake face 21 reaches the cutting point cp in the spinning process using the insert 2 for a rotary cutting tool having the dent 23.
  • the chips cut from the cutting point cp are from above the rake face 21 as in the case of using the rotary cutting tool insert 2 that does not have the recess 23. It will flow without being greatly curved.
  • FIG. 7B shows the behavior of the chip ch when the recess 23 on the rake face 21 reaches the cutting point cp after the state of FIG. 7A.
  • the chip ch does not contact the rake face 21 in the dent portion 23. Therefore, the friction between the outside of the chip ch (that is, the surface on the rake face 21 side of the chip ch) and the rake face 21 is reduced, and the outside of the chip ch is inside the chip ch (that is, the chip ch. It flows at a higher speed compared to the surface on the opposite side of the waste ch). As a result, the chip ch is greatly bent and shortly divided.
  • the edge of the rake face 21 outer peripheral side in the dent part 23 is separated from the cutting edge 22 by 0.1 mm or more and 0.5 mm or less, the dent part 23 does not contact the cutting point cp. Therefore, by providing the recess 23 on the rake face 21 and separating the end of the rake face 21 outer peripheral side of the recess 23 from the cutting edge 22 by a predetermined distance, the cutting surface is divided while shortening the chip ch. Roughing can be suppressed.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of test processing for examining the relationship between the width of the recessed portion 23 in the circumferential direction of the rake face 21, chip separation, and vibration associated with cutting.
  • the workpiece W is fixed to a chucking 52 of the processing machine 51.
  • the workpiece W is subjected to spinning processing by the rotary cutting tool 1 including the rotary cutting tool insert 2 attached to the processing machine 51.
  • the total length of the workpiece W was 300 mm
  • the workpiece rotation speed nw was 200 m / min
  • the tool rotation speed nt was 50 m / min
  • the feed speed f was 2.0 mm / rev
  • the cutting ap was 1.0 mm.
  • the rotary cutting tool insert 2 is not provided with the recess 23 (sample 1), the rake face 21 of the recess 23 has a circumferential width B of 0.5 mm (sample 2), and the recess A rake face 21 having a circumferential width B of 2.0 mm (sample 3) and a rake face 21 having a recess 23 having a circumferential width B of 4.0 mm (sample 4) were used.
  • the circumferential width B of the rake face 21 of the recess 23 is not limited, but is preferably 1.2 mm or more and 3.0 mm or less.
  • the number of the recessed parts 23 provided on the rake face 21 will be described.
  • the test processing shown in FIG. 8 was performed.
  • the number of the recessed portions 23 is 0 (sample 5), 1 (sample 6), 2 (sample 7), 4 (sample 8), 8 One (sample 9) and 12 (sample 10) were used.
  • the other test processing conditions are the same as described above.
  • the chip breaking property and the cutting vibration tend to improve as the number of the recessed portions 23 increases.
  • the number of the recessed portions 23 is too large (for example, 17 or more), the strength of the portion where the recessed portions 23 are provided is reduced. Therefore, from such a viewpoint, the number of recesses is particularly preferably 8 or more and 15 or less.
  • the chip breaking property tends to be improved as the maximum depth Dmax of the recess 23 is increased.
  • the maximum depth Dmax of the recess 23 is too large, the strength of the portion where the recess 23 is provided will be reduced. Therefore, from such a viewpoint, it is preferable that the maximum depth of the recessed portion 23 is 0.15 mm or more and 0.25 mm or less.
  • FIG. 9 is a top view of the rotary tool insert according to the second embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
  • an annular breaker groove 25 is formed in the rake face 21 as shown in FIG.
  • the recess 23 is not included in the XX cross section of FIG. 9, but is shown in FIG. 10 for reference.
  • the edge of the breaker groove 25 on the outer peripheral side of the rake face 21 is formed away from the cutting edge 22 by a distance L2.
  • the distance L2 is preferably 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.
  • the breaker groove 25 has a predetermined radius of curvature R in a cross section perpendicular to the circumferential direction. As will be described later, the curvature radius R is preferably 10 mm or more and 30 mm or less.
  • test processing shown in FIG. 8 was performed. As inserts for rotating tools, those having no breaker groove 25 (sample 14), those having a radius of curvature R of 6 mm (sample 15), 10 mm (sample 16) and 15 mm (sample 17) Using.
  • the other test processing conditions are the same as described above except that SUS630, which is a stainless steel material defined in the JIS standard, is used as the workpiece W.
  • the effect of the change in the radius of curvature R on the chip breaking result is as follows.
  • a chip ch connected for a very long time was obtained.
  • extremely finely divided chips ch were obtained.
  • the chip ch which was sufficiently finely divided was obtained although it was connected for a long time as compared with the case where the test processing using the sample 15 was performed.
  • the influence of the change in the radius of curvature R on the cutting vibration is as follows.
  • the average amplitude of the cutting vibration was 6.89 m / s 2 .
  • the average amplitude of the cutting vibration was 11.22 m / s 2 .
  • the test processing using samples 16 and 17 respectively average amplitude of cutting vibration 7.90m / s 2, there the cutting vibration of the same level as the case of the test processing with 7.41m / s 2 and the sample 14 It was.
  • the breaker groove 25 acts as a breaker, so that the chip breaking property is improved, but the cutting vibration increases.
  • the curvature radius R is increased, it is possible to suppress an increase in cutting vibration while improving the chip dividing property.
  • the radius of curvature R of the breaker groove 25 is preferably 10 mm or more and 30 mm or less.
  • the above-described test processing was performed using one in which the number of the recessed portions 23 is one.
  • the breaker groove is formed in the insert for a rotary cutting tool having a plurality of recessed portions 23 as shown in FIG. 11 (for example, 12 pieces). Even when 25 is provided, good chip separation and cutting vibration are exhibited.
  • the rotary cutting tool 1 has been described as including the rotary cutting tool insert 2 and the holder 3.
  • the rotary cutting tool 1 has the same characteristics as the rotary cutting tool insert 2 described above. You may comprise as a solid tool with.

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Abstract

本発明の一態様に係る回転切削工具用インサートは、少なくとも１つの凹み部（２３）を有する環状のすくい面（２１）と、前記すくい面の外周に形成される切れ刃（２２）を備え、前記凹み部は、前記すくい面の周方向に対して１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅（Ｂ）を有しており、前記凹み部における前記すくい面の外周側の端と前記切れ刃の距離（Ｌ１）が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。本発明の一態様に係る回転切削工具用インサートによると、切削加工に伴う加工面の荒れ及び振動を防止することができる。

Description

回転切削工具
　本発明は、切削工具用インサート及びそれを用いた切削工具に関し、特に回転切削工具用インサート及びそれを用いた回転切削工具に関する。
　本出願は、平成２７年１０月２３日出願の特願２０１５－２０９１３３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　従来の切削加工においては、回転するワーク（被加工物）に対して切削工具用インサートを備える切削工具を付勢することにより、切削加工を行っていた。しかしながら、このような加工方法では、切削加工中の切削工具用インサートの切削点が一定であるため、切削に伴う切削熱及び切削負荷が切削点に集中してしまう。
　このような従来の切削加工の問題点を解決するために、スピニング加工が導入されている（たとえば特許文献１）。スピニング加工においては、回転するワークに、軸線まわりの回転を付与した回転切削工具用インサートを備える回転切削工具を付勢することにより、工具回転方向に連続した切れ刃で切削加工を行う。このようなスピニング加工においては、切削加工中に回転切削工具用インサートの切削点が時々刻々と変化する。そのため、発生した切削熱により加熱された回転切削工具用インサートが回転切削工具の回転中に冷却される。また、その回転中、回転切削工具用インサートに対する切削負荷は、切削工具用インサートの全周にわたって分散されることになる。
　ワークを切削工具用インサートで切削することに伴い、切りくずが不可避的に削り出されることになる。この切りくずが長くつながって削り出された場合、ワークに巻きついてワークの仕上げ面を傷つけたりするなどの問題が生じることになる。そのため、切りくずが長くつながってしまわないように適切に処理する必要がある。
　しかしながら、特許文献１記載の切削工具用インサートにおいては削り出された切りくずを短く切断するためのブレーカが設けられていないため、削り出された切りくずを適切に処理できないという問題がある。
　このような問題に対処するため、切れ刃の上部に突起を設けた回転切削工具用インサートが提案されている。また、同様に、切れ刃の一部に溝を設けた回転切削工具用インサートも提案されている（たとえば特許文献２及び特許文献３）。
米国特許第４１７８８１８号公報 特開平０６－１７０６０７号公報 特表２００７－５０４０１１号公報
　本発明の一態様に係る回転切削工具用インサートは、少なくとも１つの凹み部を有する環状のすくい面と、すくい面の外周に形成される切れ刃を備え、凹み部は、すくい面の周方向に対して１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅を有しており、凹み部におけるすくい面の外周側の端と切れ刃の距離が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。
図１は、回転切削工具を用いたスピニング加工の概略を示す斜視図である。 図２は、回転切削工具を用いたスピニング加工の概略を示す模式図である。 図３は、第１の実施形態に係る回転切削工具用インサートの上面図である。 図４は、図３とは別の回転切削工具用インサートの例の上面図である。 図５は、図３のＶ－Ｖ断面の断面図である。 図６は、凹み部を有しない回転切削工具用インサートを用いた切削加工の模式図である。 図７Ａは、第１の実施形態に係る回転切削工具用インサートを用いた切削加工においてすくい面上の凹み部が切削点に到達する前の切りくずの挙動を示す模式図である。 図７Ｂは、第１の実施形態に係る回転切削工具用インサートを用いた切削加工においてすくい面上の凹み部が切削点に到達した場合の切りくずの挙動を示す模式図である。 図８は、凹み部のすくい面周方向幅と切りくず分断性及び切削振動の関係を評価するテスト加工の模式図である。 図９は、第２の実施形態に係る回転切削工具用インサートの上面図である。 図１０は、図９のＸ－Ｘ断面の断面図である。 図１１は、図９とは別の回転切削工具用インサートの例の上面図である。
　［本開示の課題］
　切れ刃の上部に突起を設けた回転切削工具用インサートにおいては、切りくずが切れ刃の上部に設けられた突起に接触して折り曲げられることにより、切りくずが分断されるため、切りくずを短く分断することはできる。
　しかし、かかる回転切削工具用インサートにおいては、切りくずを切れ刃の上部に設けられた突起に接触させて無理矢理折り曲げることになる。スピニング加工を行う場合、通常の旋削加工と比較して切削温度が上昇しにくいため、高い加工条件が設定されることが多い。また、かかる突起は、切りくずを回転切削工具用インサートの周方向に拘束することになる。そのため、スピニング加工を行っている際に、切りくずをかかる突起に接触させれば、切削に伴う抵抗及び振動が大きくなり、インサート破損の危険性がある。
　切れ刃の一部に溝を設けた回転切削工具用インサートにおいては、ワークと回転切削工具用インサートの回転が相まって、回転切削工具用インサートの切れ刃の一部に設けられた溝の両端が切削点をらせん状に通過することになる。そのため、回転切削工具用インサートの切れ刃の一部に設けられた溝が、ワークを通過するごとに切りくずがらせん状に分断され、切りくずを短く分断することができる。
　しかし、切れ刃の一部に溝を設けた回転切削工具用インサートにおいては、切れ刃の一部に溝が設けられていることにより、切れ刃に不連続な箇所が生じていることになる。そのため、切れ刃の一部に溝を設けた回転工切削工具用インサートにおいては、切削に伴う振動が大きくなってしまうという問題及び切削に伴い切削面が荒れてしまうという問題が生じてしまう。
　本開示は、かかる課題に鑑み、切りくずを短く分断することができるとともに、切削加工に伴う切削面の荒れ及び振動を防止することができる回転切削工具用インサート及びそれを用いた回転切削工具を提供するものである。
　［本開示の効果］
　上記によれば、切りくずを短く分断することができるとともに、切削加工に伴う切削面の荒れ及び振動を防止することができる。
　［本発明の実施形態の説明］
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）本発明の一態様に係る回転切削工具用インサートは、少なくとも１つの凹み部を有する環状のすくい面と、すくい面の外周に形成される切れ刃を備え、凹み部は、すくい面の周方向に対して１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅を有しており、凹み部におけるすくい面の外周側の端と切れ刃の距離が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。
　スピニング加工を行う場合、切削点が随時変化するため、切りくずの温度上昇は小さい。そのため、凹み部が切削点を通過する際に、切りくずが軟化して凹み部に入り込むことが起こりにくい。その結果、切りくずは凹み部の内周面とはほとんど接触しないので、すくい面と切りくずの間の摩擦が低下する。これにより、すくい面と接するように払い出されていた切りくずの移動速度が瞬間的に速くなる。その結果、切りくずが湾曲し、短く分断されることになる。また、凹み部を切れ刃と離間して設けることにより切れ刃に不連続な箇所が無くなり、切削に伴う振動の発生及び切削面の荒れを抑制することができる。
　（２）上記（１）の回転切削工具用インサートにおいて、凹み部の最大深さが０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であってもよい。
　凹み部の最大深さが０．１５ｍｍ未満であると、切りくずが凹み部と接触してしまい、切りくずを分断する効果が減少する。他方、凹み部の最大深さが２．５ｍｍを超えると、凹み部が設けられる箇所の強度が低下してしまう。また、０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の最大深さを有する凹み部は、ウエット加工を行う際には油だまりとなる。そのため、このような最大深さを有する凹み部を設けることにより、凹み部が設けられる箇所の強度を維持しつつ、切りくずを短く分断し、切削に伴う振動の発生をより抑制することができる。
　（３）上記（１）の回転切削工具用インサートにおいて、凹み部の形状は円形であってもよい。
　このような凹み部の形状を有することにより、切りくずが凹み部に入り込みにくくすることができる。また。このような凹み部の形状を有することにより、凹み部に角が無くなるため、切りくずが凹み部に溶着しにくくすることができる。
　（４）上記（１）の回転切削工具用インサートにおいて、凹み部の数は８個以上１５個以下であってもよい。
　凹み部の個数が１個であると、切りくずが十分に湾曲する前に凹み部が切削点を通過してしまう。そのため、凹み部の個数を増やし、凹み部の間の間隔を狭くすることが、切りくずを大きく湾曲させて切りくずの分断効果を向上させる観点からは望ましい。他方、凹み部の個数が多いと凹み部が設けられる箇所の強度が低下してしまう。そのため、このような凹み部の個数により、凹み部が設けられる箇所の強度を維持しつつ、切りくずを短く分断することができる。
　（５）上記（１）の回転切削工具用インサートにおいて、すくい面は半径方向に１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅を有していてもよく、すくい面の内周側に段差を有し、凹み部は段差に切り抜けていてもよい。
　すくい面内周側の段差に凹み部が切り抜けているため、切りくずが切削加工中に凹み部の内周側に入り込むことがあっても、切りくずが回転切削工具用インサートに接触しがたい。そのため、このような凹み部を設けることにより、切削に伴う振動の発生をより抑制することができる。
　（６）上記（１）から（５）の回転切削工具用インサートにおいて、すくい面は環状のブレーカ溝を有しており、ブレーカ溝の周方向に垂直な断面における曲率半径は１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、ブレーカ溝におけるすくい面の外周側の端と切れ刃との距離は０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
　このようなブレーカ溝を有することにより、切りくずをより短く分断し、なおかつ切りくず分断に伴う切削振動増大をさらに抑制することができる。
　（７）本発明の一態様に係る回転切削工具は、上記（１）から（６）のいずれかに記載の回転切削工具用インサートを備える。
　このような回転切削工具用インサートを備えることにより、切りくずを短く分断することができるとともに、切削加工に伴う切削面の荒れ及び振動を防止することができる。
　［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　［回転切削工具の構成及び動作］
　図１は、回転切削工具用インサート及びそれを備える回転切削工具を用いたスピニング加工の概要を示す図である。図１に示すとおり、スピニング加工は、ワークＷをワーク回転速度ｎｗで回転させながら、工具回転速度ｎｔで軸線まわりに回転させた回転切削工具１を付勢するとともに送り速度ｆで移動させることにより行われる。回転切削工具１は、回転切削工具１の先端部分に装着された回転切削工具用インサート２と、ホルダ３により構成されている。回転切削工具用インサート２は、ホルダ３に対して回転しないように、ホルダ３に固定されている。
　なお、回転切削工具用インサート２の構成については、後述するものとする。
　図２は、切削工具用インサート及びそれを備える回転切削工具を用いた切削動作の詳細を示す模式図である。図２に示すとおり、回転切削工具用インサート２は、ワークＷと切削点ｃｐにおいて接触することになる。そして、ワークＷが回転切削工具用インサート２に対してワーク回転速度ｎｗで回転することにより、切削点ｃｐにおいてワークＷが工具回転方向に連続した切れ刃で切削されることになる。
　なお、この切削に伴い、切削点ｃｐから切りくずｃｈ（図６参照）が発生するが、この切りくずｃｈの挙動については後述するものとする。
　図２に示すとおり、回転切削工具用インサート２の切削点ｃｐ近傍において、切削に伴う切削熱Ｈが生じる。しかしながら、回転切削工具用インサート２は、図２に示すとおり、工具回転速度ｎｔで回転しているため、切削熱Ｈが発生した点が再度切削点ｃｐとなるまで回転する間に、発生した切削熱Ｈは放熱される。このように、回転切削工具用インサート２が回転することにより、切削点ｃｐが回転切削工具用インサート２上で時々刻々と変化し、切削熱Ｈ及び切削負荷が回転切削工具用インサート２の全周にわたって分散されることになる。
　［回転切削工具用インサートの構成］
　次に、回転切削工具用インサート２の構成の詳細を説明する。
　図３は、回転切削工具用インサート２の上面図である。図３に示すとおり、回転切削工具用インサート２は、環状のすくい面２１を備えている。
　すくい面２１の外周端には、切れ刃２２が設けられている。すくい面２１上には、凹み部２３が設けられている。凹み部２３におけるすくい面２１の外周側の端は、切れ刃２２と距離Ｌ１（図５参照）離間されて形成されている。なお、好ましくは、距離Ｌ１は０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。凹み部２３の平面形状は、好ましくは円形であるが、その形状は特に制限されない。凹み部２３の個数は好ましくは１個であり、より好ましくは８個以上１５個以上である。凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂは限定されるものではないものの、１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、すくい面２１の内側には段差２４が設けられている。
　図４は、回転切削工具用インサート２の別の例についての上面図である。図４の回転切削工具用インサート２は、基本的には図３の回転切削工具用インサートと同様の構成を備えるが、図３の回転切削工具用インサート２と異なり、凹み部２３が段差２４を切り抜けるように形成されている。このように凹み部２３を形成することにより、切りくずが凹み部の内周側に入り込んでもすくい面の内周側で切りくずが回転切削工具用インサートに衝突しがたく、かかる衝突に起因する振動の発生をより抑制することができる。
　図５は、回転切削工具用インサート２の図３のＶ－Ｖ断面における断面図である。図５に示すとおり、凹み部２３におけるすくい面２１の外周側の端は、切れ刃２２と距離Ｌ１離間されて形成されている。また、図５に示すとおり、凹み部２３は、すくい面２１に対して、０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の最大深さＤｍａｘを有している。凹み部２３が設けられることにより、凹み部２３が設けられる部分の回転切削工具用インサート２の肉厚が低下することになるが、このような最大深さＤｍａｘを有することにより、回転切削工具用インサート２の強度が不足することを防止することができる。
　凹み部２３の表面粗さは、０．５μｍ以下の算術平均粗さであることが好ましい。凹み部２３の表面粗さは、ＪＩＳ　Ｂ　６０１－２００１規格に従って測定される。このような凹み部の表面粗さを有することにより、さらに振動を抑制することができる。
　なお、回転切削工具用インサート２は、金属加工用工具として一般的に利用されている材料であれば、いずれの材料が用いられてもよい。たとえば、工具鋼、超硬合金、サーメット、セラミック、ＣＢＮ（窒化ホウ素）が挙げられる。これらの材料にはそれぞれ性能を高めるためのコーティングを施してもよい。
　回転切削工具用インサート２の材料及びコーティングは、ワークの材料や切削条件に応じて適宜選択される。
　［回転切削工具用インサートを用いることによる切りくずの挙動］
　次に、回転切削工具用インサート２を用いたスピニング加工により生じる切りくずの挙動について説明する。
　図６は、比較例である凹み部２３を有しない回転切削工具用インサート２を用いたスピニング加工により生じる切りくずｃｈの挙動を示す模式図である。凹み部２３を有しない回転切削工具用インサート２を用いた場合、図６に示すように、すくい面２１は平坦であるため、切削点ｃｐから切り出された切りくずは、すくい面２１上から大きく湾曲することなく流れることになる。その結果、切りくずｃｈは分断され難く、切りくずｃｈが長くなってしまう。
　図７Ａは、凹み部２３を有する回転切削工具用インサート２を用いたスピニング加工において、すくい面２１上の凹み部２３が切削点ｃｐに到達する前の切りくずｃｈの挙動を示している。図７Ａに示すように、すくい面２１は平坦であるため、切削点ｃｐから切り出された切りくずは、凹み部２３を有しない回転切削工具用インサート２を用いた場合と同様、すくい面２１上から大きく湾曲することなく流れることになる。
　図７Ｂは、図７Ａの状態の後であって、すくい面２１上の凹み部２３が切削点ｃｐに到達した場合の切りくずｃｈの挙動を示している。図７Ｂに示すとおり、この場合には、すくい面２１上に凹み部２３があるため、切りくずｃｈは凹み部２３においてすくい面２１と接触しない。そのため、切りくずｃｈの外側（すなわち、切りくずｃｈのすくい面２１側の面）とすくい面２１との間の摩擦が減少し、切りくずｃｈの外側は、切りくずｃｈの内側（すなわち、切りくずｃｈの外側の反対側の面）と比較してより速い速度で流れることになる。その結果、切りくずｃｈは大きく湾曲し、短く分断されることになる。
　また、凹み部２３におけるすくい面２１外周側の端は、切れ刃２２から０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下離れているので、凹み部２３は切削点ｃｐとは接触しない。そのため、凹み部２３をすくい面２１上に設け、凹み部２３におけるすくい面２１外周側の端を、切れ刃２２から所定の距離離間させることにより、切りくずｃｈを短く分断しつつ、切削面が荒れることを抑制することができる。
　［凹み部の幅］
　次に、すくい面２１上に設けられる凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂについて説明する。
　図８は、すくい面２１の周方向での凹み部２３の幅と、切りくず分断性及び切削に伴う振動の関係の影響を検討するためのテスト加工の概要を示す模式図である。図８に示すとおり、ワークＷは、加工機５１のチャッキング５２に固定されている。ワークＷは、加工機５１に取り付けられた回転切削工具用インサート２を備える回転切削工具１によりスピニング加工される。ここで、ワークＷの全長は３００ｍｍ、ワーク回転速度ｎｗを２００ｍ／ｍｉｎ、工具回転速度ｎｔを５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度ｆを２．０ｍｍ／ｒｅｖ、切り込みａｐを１．０ｍｍとした。
　ワークＷとしてＪＩＳ規格に規定されるＳＣＭ４２０からなる円柱状の鋼材を用いた。加工機５１として森精機製ＮＣ旋盤ＮＬＸ２５００Ｙを用いた。さらに、回転切削工具用インサート２として、凹み部２３が設けられていないもの（試料１）、凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂが０．５ｍｍのもの（試料２）、凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂが２．０ｍｍのもの（試料３）及び凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂが４．０ｍｍのもの（試料４）を用いた。
　回転切削工具用インサート２として、試料１を用いてテスト加工を行ったところ、湾曲が極めて小さい切りくずｃｈが得られた。また、回転切削工具用インサート２として、試料１を用いたテスト加工における切削振動は、０．１４９ｍ／ｓ２の平均振幅であった。
　回転切削工具用インサート２として、試料２から４を用いてテスト加工を行ったところ、試料１を用いてテスト加工を行った場合と比較して、分断された切りくずｃｈが得られた。また、凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂが広くなるに従って、より細かく分断された切りくずｃｈが得られた。
　試料２及び４を用いたテスト加工においては、切削振動として、それぞれ０．２６０ｍ／ｓ２及び０．２９８ｍ／ｓ２の平均振幅を示した。他方で、試料３を用いた場合、切削振動として０．２０６ｍ／ｓ２の平均振幅を示した。
　このように、試料２及び４を用いた場合、試料１を用いた場合と比較して相対的に切削振動が大きいが、試料３の場合は切削振動が十分に抑制されていた。このことから、凹み部２３のすくい面２１の周方向の幅Ｂは限定されるものではないものの、１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
　［凹み部の個数］
　次に、すくい面２１上に設けられる凹み部２３の個数について説明する。凹み部２３の個数と、切りくず分断性及び切削に伴う振動の関係の影響を検討するため、図８に示されるテスト加工を行った。回転工具用インサートとしては、凹み部２３の個数が０個のもの（試料５）、１個のもの（試料６）、２個のもの（試料７）、４個のもの（試料８）、８個のもの（試料９）及び１２個のもの（試料１０）を用いた。なお、その他のテスト加工の条件は、上記と同一である。
　試料５、６、７、８、９及び１０を用いたテスト加工においては、切削振動として、それぞれ０．１３０ｍ／ｓ２、０．２２６ｍ／ｓ２、０．２０２ｍ／ｓ２、０．２４４ｍ／ｓ２、０．２２６ｍ／ｓ２及び０．２１７ｍ／ｓ２の平均振幅を示した。また、試料５を用いたテスト加工においては、極めて長くつながった切りくずｃｈが得られた。試料６を用いたテスト加工においては、細かく分断された切りくずｃｈが得られた。試料７及び試料８を用いたテスト加工においては、試料６を用いたテスト加工と同程度に細かく分断された切りくずｃｈが得られた。試料９を用いたテスト加工においては、試料６を用いたテスト加工の場合よりもさらに湾曲が大きな細かい切りくずｃｈが得られた。試料１０を用いたテスト加工においては、試料９と同程度に湾曲が大きな細かい切りくずｃｈが得られた。
　このように、凹み部２３の個数が増えるに従い、切りくず分断性及び切削振動が改善する傾向にあることが理解される。しかしながら、凹み部２３の個数が多すぎると（例えば１７個以上）と凹み部２３が設けられる箇所の強度低下が生じてしまう。そのため、このような観点から、凹み部の個数は、８個以上１５個以下とすることが特に好ましい。
　［凹み部の最大深さ］
　次に、すくい面２１上に設けられる凹み部２３の最大深さＤｍａｘについて説明する。凹み部２３の最大深さＤｍａｘと、切りくず分断性の関係の影響を検討するため、図８に示されるテスト加工を行った。回転工具用インサートとしては、凹み部２３の最大深さＤｍａｘが０．１ｍｍのもの（試料１１）、０．２ｍｍのもの（試料１２）及び０．４ｍｍのもの（試料１３）を用いた。なお、その他のテスト加工の条件は、上記と同一である。
　試料１１を用いたテスト加工においては、やや長くつながった切りくずｃｈが得られた。試料１２を用いたテスト加工においては、十分に細かく分断された切りくずｃｈが得られた。試料１３を用いたテスト加工においては、試料１２を用いた場合よりもさらに細かく分断された切りくずｃｈが得られた。
　このように、凹み部２３の最大深さＤｍａｘが大きくなるにつれ、切りくず分断性が向上する傾向にあることが理解される。しかしながら、凹み部２３の最大深さＤｍａｘが大きすぎると、凹み部２３が設けられる箇所の強度低下が生じてしまう。そのため、このような観点から凹み部２３の最大深さは０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下とすることが好ましい。
　以下、本発明の第２の実施形態について図面を用いて説明する。なお、ここでは、上記の第１の実施形態に係る回転切削工具用インサートと異なる点について主に説明する。
　図９は、第２の実施形態に係る回転工具用インサートの上面図である。図１０は、図９のＸ－Ｘ断面における断面図である。第２の実施形態に係る回転工具用インサートは、図９に示すように、すくい面２１に環状のブレーカ溝２５が形成されている。なお、凹み部２３は、図９のＸ－Ｘ断面には含まれていないが、参考として図１０に記載している。
　図９に示すように、ブレーカ溝２５におけるすくい面２１外周側の端は、切れ刃２２と距離Ｌ２離間して形成されている。距離Ｌ２は、好ましくは０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。また、図１０に示すように、ブレーカ溝２５は、周方向に垂直な断面において所定の曲率半径Ｒを有する。後述するように、曲率半径Ｒは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
　ブレーカ溝２５の曲率半径Ｒと切りくず分断性及び切削に伴う振動の関係の影響を検討するため、図８に示されるテスト加工を行った。回転工具用インサートとしては、ブレーカ溝２５を設けないもの（試料１４）、ブレーカ溝の曲率半径Ｒが６ｍｍのもの（試料１５）、１０ｍｍのもの（試料１６）及び１５ｍｍのもの（試料１７）を用いた。なお、その他のテスト加工の条件は、ワークＷとしてＪＩＳ規格に規定されるステンレス鋼材であるＳＵＳ６３０を用いたことを除き、上記と同一である。
　曲率半径Ｒの変化が切りくず分断結果に与える影響は以下のとおりである。試料１４を用いたテスト加工においては、極めて長くつながった切りくずｃｈが得られた。他方で、試料１５を用いたテスト加工においては、極めて細かく分断された切りくずｃｈが得られた。また、試料１６及び１７を用いたテスト加工においては、試料１５を用いたテスト加工を行った場合と比較すると長くつながっているものの、十分に細かく分断された切りくずｃｈが得られた。
　次に、曲率半径Ｒの変化が切削振動に与える影響は以下のとおりである。試料１４を用いたテスト加工においては、切削振動の平均振幅は６．８９ｍ／ｓ２であった。他方で、試料１５を用いたテスト加工においては、切削振動の平均振幅は１１．２２ｍ／ｓ２であった。試料１６及び１７を用いたテスト加工においては、切削振動の平均振幅はそれぞれ７．９０ｍ／ｓ２、７．４１ｍ／ｓ２と試料１４を用いたテスト加工の場合と同程度の切削振動であった。
　このように、曲率半径Ｒが小さい場合は、ブレーカ溝２５がブレーカとして作用することにより、切りくず分断性は改善されるものの、切削振動が増大してしまう。しかし、曲率半径Ｒが大きくなると、切りくず分断性の改善をなしつつ、切削振動の増大を抑制することができる。但し、曲率半径Ｒが大きすぎると、ブレーカ溝２５が平面に近づき、ブレーカ溝２５を設けない場合との差が無くなる。このような観点から、ブレーカ溝２５の曲率半径Ｒは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。
　なお、上記のテスト加工は凹み部２３の個数が１個であるものを用いて行ったが、図１１に示すような凹み部２３を複数有する（例えば１２個）回転切削工具用インサートにブレーカ溝２５を設けた場合であっても、良好な切りくず分断性及び切削振動を示す。
　上記の実施形態においては、回転切削工具１は、回転切削工具用インサート２とホルダ３から構成されるものとして説明したが、回転切削工具１は、上記の回転切削工具用インサート２と同様の特徴を持つソリッド工具として構成してもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　回転切削工具、２　回転切削工具用インサート、３　ホルダ、２１　すくい面、２２　切れ刃、２３　凹み部、２４　段差、２５　ブレーカ溝、５１　加工機、５２　チャッキング、ｃｈ　切りくず、ｃｐ　切削点、Ｄｍａｘ　凹み部の最大深さ、ｆ　送り速度、ｎｔ　回転切削工具の回転速度、ｎｗ　ワークの回転速度、Ｂ　周方向の幅、Ｌ１　凹み部におけるすくい面外周側の端と切れ刃の距離、Ｌ２　ブレーカ溝におけるすくい面外周側の端と切れ刃の距離、Ｒ　曲率半径、Ｗ　ワーク

Claims (7)

  1. 　少なくとも１つの凹み部を有する環状のすくい面と、
    　前記すくい面の外周に形成される切れ刃を備え、
    　前記凹み部は、前記すくい面の周方向に対して１．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅を有しており、
    　前記凹み部における前記すくい面の前記外周側の端と前記切れ刃の距離が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、
    　回転切削工具用インサート。
  2. 　前記凹み部の最大深さが０．１５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である、請求項１記載の回転切削工具用インサート。
  3. 　前記凹み部の形状は円形である、請求項１記載の回転切削工具用インサート。
  4. 　前記凹み部の数は８以上１５以下である、請求項１記載の回転切削工具用インサート。
  5. 　前記すくい面は半径方向に１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の幅を有しており、
    　前記すくい面の内周側に段差を有しており、
    　前記凹み部は前記段差に切り抜けている、請求項１記載の回転切削工具用インサート。
  6. 　前記すくい面は環状のブレーカ溝を有しており、前記ブレーカ溝の周方向に垂直な断面における曲率半径は１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、前記ブレーカ溝における前記すくい面の前記外周側の端と前記切れ刃の距離は０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の回転切削工具用インサート。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の前記回転切削工具用インサートと、前記回転切削工具用インサートを支持するホルダを備える、回転切削工具。
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