WO2018105752A1 - 切削インサート及び刃先交換式回転切削工具 - Google Patents

Abstract

本発明の切削インサートは、一対の鋭角コーナ部と一対の鈍角コーナ部とを有する平面視略平行四辺形の主面と、主面と反対側を向く着座面と、主面と着座面との間を繋ぐ側面と、鋭角コーナ部に設けられたコーナ刃と、鋭角コーナ部を挟んで配置された主面の一対の辺稜部にそれぞれ設けられた主切刃および副切刃と、を備え、主面および着座面には、固定部材が挿通される取付孔が貫通し、主切刃は、鋭角コーナ部から鈍角コーナ部に向かうに従って、着座面側に近づくように、取付孔の軸方向と直交する面を基準として８°以上の傾斜角で傾斜し、主面は、一対の鈍角コーナ部同士を繋ぐ対角線に沿って鈍角コーナ部から取付孔の縁部に向かうに従って着座面から離れる方向に傾斜する領域を有する。

Description

切削インサート及び刃先交換式回転切削工具

　本発明は、切削インサート及び刃先交換式回転切削工具に関する。
　本願は、２０１６年１２月９日に、日本に出願された特願２０１６－２３９４８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、特許文献１に示されるような機械加工用の切削インサート（切削チップ）が知られている。

特許第４４８９８７４号公報 特開２００３－２６０６０７号公報

　特許文献１及び特許文献２に記載の切削インサートは、主面（上側面）に形成された主切刃が長手方向に沿って主面と反対側の着座面（底面）に向かって傾斜している。したがって、この切削インサートは、主切刃の長手方向に沿って漸次薄くなる。また、この切削インサートは、２コーナ型であるため最も薄くなる部分が対角線上に配置され、対角線上にクラックが入り易いという問題があった。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切刃の切削抵抗を低減するとともに、クラックが入り難い切削インサートおよびそのような切削インサートを備えた刃先交換式回転切削工具を提供することを目的としている。

　本発明の一態様の切削インサートは、回転軸回りに回転する工具本体の先端部に固定部材により着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、一対の鋭角コーナ部と一対の鈍角コーナ部とを有する平面視略平行四辺形の主面と、前記主面と反対側を向く着座面と、前記主面と前記着座面との間を繋ぐ側面と、前記鋭角コーナ部に設けられたコーナ刃と、前記鋭角コーナ部を挟んで配置された前記主面の一対の辺稜部にそれぞれ設けられた主切刃および副切刃と、を備え、前記主面および前記着座面には、前記固定部材が挿通される取付孔が貫通し、前記主切刃は、前記鋭角コーナ部から前記鈍角コーナ部に向かうに従って、前記着座面側に近づくように、前記取付孔の軸方向と直交する面を基準として８°以上の傾斜角で傾斜し、前記主面は、一対の前記鈍角コーナ部同士を繋ぐ対角線に沿って前記鈍角コーナ部から取付孔の縁部に向かうに従って前記着座面から離れる方向に傾斜する領域を有する。

　また、上述の切削インサートにおいて、一対の上記鈍角コーナ部同士を繋ぐ上記対角線に沿う断面において、上記主面には、上記鈍角コーナ部と上記取付孔の縁部とを繋ぐ直線より上側に突出する凸部が設けられている構成としてもよい。

　また、上述の切削インサートにおいて、上記取付孔の軸方向から見て、上記凸部は、上記着座面の辺稜部と重なる、又は前記着座面の辺稜部の内側に位置する構成としてもよい。

　また、上述の切削インサートにおいて、上記主切刃のすくい角は、鋭角コーナ部において正角側に傾き、上記鋭角コーナ部から上記鈍角コーナ部に向かうに従って負角側に漸次大きくなり、鈍角コーナ部において負角側に傾く構成としてもよい。

　また、上述の切削インサートにおいて、上記主切刃のすくい角が正角側の傾きから負角側の傾きに変わる変化点は、上記主切刃の長手方向において上記鈍角コーナ部寄りに位置する構成としてもよい。

　また、上述の切削インサートにおいて、上記主面の上記鋭角コーナ部における上記着座面との距離をＬ１とし、上記主面の上記鈍角コーナ部における上記着座面との距離をＬ２としたとき、以下の式の関係を満たす構成としてもよい。
　０．４≦Ｌ２／Ｌ１≦０．７
　２．０ｍｍ≦Ｌ２≦３．９ｍｍ

　また、本発明の一態様の刃先交換式回転切削工具は、中心軸回りに回転させられる工具本体と、上記工具本体の上記中心軸方向の先端部に形成された取付座と、上記取付座に着脱可能に装着され、切刃を有する切削インサートと、を備えた刃先交換式回転切削工具であって、上記切削インサートの上記主切刃の軸方向すくい角が１５°以上であり、上記切削インサートとして、上記の切削インサートを用いたことを特徴とする。

　本発明によれば、切刃の切削抵抗を低減するとともに、クラックが入り難い切削インサートおよびそのような切削インサートを備えた刃先交換式回転切削工具を提供できる。

実施形態に係る切削インサートを示す斜視図である。 実施形態に係る切削インサートを示す平面図である。 実施形態に係る切削インサートを示す主面の長辺側に位置する側面から見た側面図である。 実施形態に係る切削インサートを示す主面の短辺側に位置する側面から見た側面図である。 図２のＶ線に沿う断面図。 図２のＶＩ線に沿う断面図。 図２のＶＩＩ線に沿う断面図。 図２のＶＩＩＩ線に沿う断面図。 図２のＩＸ線に沿う断面図。 図２のＸ－Ｘ線に沿う断面図。 実施形態の切削インサートを装着した刃先交換式回転切削工具の斜視図。 実施形態の切削インサートを装着した刃先交換式回転切削工具の側面図。 切刃の鋭角コーナ部側の先端からの距離（断面位置）とすくい角との関係を示すグラフである。 切刃の鋭角コーナ部側の先端からの距離（断面位置）と逃げ角との関係を示すグラフである。 切刃の鋭角コーナ部側の先端からの距離（断面位置）とくさび角との関係を示すグラフである。

　以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分をわかりやすくするために、特徴とならない部分を便宜上省略して図示している場合がある。

　図１は、切削インサート（以下、単にインサート）１についてその一実施形態を示す斜視図、図２は図１に示すインサート１の上面側に位置する主面２の構成を示す平面図、図３はインサート１の第１の辺稜部６ａに隣接する第１の側面部４ａの構成を示す側面図、図４はインサート１の第２の辺稜部６ｂに隣接する第２の側面部４ｂの構成を示す正面図である。

　本実施形態のインサート１は、例えば、主として炭化タングステンとコバルトからなる超硬合金等の硬質材料から構成されている。インサート１は、平面視略平行四辺形状の平板状をなしている。インサート１は、主面２と、主面２と反対側を向く着座面３と、主面２と着座面３とを繋ぐ側面４と、を備える。側面４は、一対の第１の側面部４ａおよび一対の第２の側面部４ｂを有する。

　後段に説明する図１１に示すように、インサート１は、工具本体３１の先端部にクランプネジ（固定部材）３８により着脱可能に取り付けられる。主面２及び着座面３には、クランプネジ３８が挿通される取付孔５が貫通する。取付孔５は、中心軸ＣＯに沿って延びる。以下の説明において、中心軸ＣＯに沿う方向のことを単に取付孔５の軸方向と呼び、中心軸ＣＯに直交する方向を単に取付孔５の径方向と呼ぶ場合がある。

　図２に示すように、主面２は、略平行四辺形に形成されている。主面２は、側面４との境界に位置する４つの辺稜部（一対の第１の辺稜部６ａおよび一対の第２の辺稜部６ｂ）を有する。第１の辺稜部６ａは、長辺側に位置し、主面２と第１の側面部４ａとの境界を構成する。第２の辺稜部６ｂは、短辺側に位置し、主面２と第２の側面部４ｂとの境界を構成する。

　第１の辺稜部６ａと第２の辺稜部６ｂが交差する４つの角部は、取付孔５を介して対称となる位置に、円弧形状をなすコーナ部が形成されている。主面２は、平面視略平行四辺形である。４つのコーナ部は、一対の鋭角コーナ部２１と、一対の鈍角コーナ部２２と、に分類される。すなわち、主面２は、一対の鋭角コーナ部２１および一対の鈍角コーナ部２２を有する。また、鋭角コーナ部２１を挟んで配置された第１の辺稜部６ａと第２の辺稜部６ｂは鋭角で交差し、鈍角コーナ部２２を挟んで配置された第１の辺稜部６ａと第２の辺稜部６ｂは、鈍角で交差する。

　鋭角コーナ部２１には、コーナ刃８が設けられている。また、鋭角コーナ部２１を挟んで配置された第１の辺稜部６ａおよび第２の辺稜部６ｂのうち、第１の辺稜部６ａには主切刃９が設けられ、第２の辺稜部６ｂには副切刃１５が設けられている。

　図２に示すように、コーナ刃８は、円弧形状を有する。コーナ刃８の一方の端部Ｐには主切刃９が連なり、他方の端部Ｒには副切刃１５が連なる。主切刃９は、鋭角コーナ部２１においてコーナ刃８と連なる端部Ｐから鈍角コーナ部２２側に位置する端部Ｑまで第１の辺稜部６ａに沿って延びる。副切刃１５は、鋭角コーナ部２１においてコーナ刃８と連なる端部Ｒから鈍角コーナ部２２側に位置する端部Ｓまで第２の辺稜部６ｂに沿って延びる。

　また、主面２には、主切刃９、副切刃１５およびコーナ刃８に対応するすくい面９ａ、１５ａ、８ａが設けられている。また、側面４には、主切刃９、副切刃１５およびコーナ刃８に対応する逃げ面９ｂ、１５ｂ、８ｂが設けられている。

　着座面３は、インサート１の底面部であって平面状をなしている。着座面３は、中心軸ＣＯに直交する。図１１に示すように、インサート取付座３３にインサート１を装着して、クランプネジ３８の締め付けによりインサート１を固定したときには、インサート１の着座面３はインサート取付座３３の取付面３４（図１１参照）に密着する。図２に示すように、着座面３は、略平行四辺形に形成され、主面２の軸方向への投影領域の内側に含まれる。

　本実施形態のインサート１は、２コーナ型の形状をなすインサートである。したがって、インサート１をインサート取付座３３に装着して固定した刃先交換式回転切削工具により被削材の切削加工を行ったときに、この切削加工に使用したインサート１の一方のコーナ刃８を挟んで形成されている主切刃９、副切刃１５、及びこのコーナ刃８のいずれか一つが所定の摩耗量に達すると、このインサート１のインサート取付座への固定を解除して１８０°回転させて、未使用のコーナ刃８と、このコーナ刃８を挟んで形成されている主切刃９と副切刃１５が次ぎの切削加工に使用されるように、インサート１の再装着を行う。これにより、一つのインサート１の寿命を長くすることができる。

　（主切刃）
　主切刃９は、インサート１を刃先交換式回転切削工具３０のインサート取付座３３に装着して被削材を切削加工するときに、主として、合金鋼材の立ち壁面、特に垂直な壁面の彫り込み加工を実施するときに主切刃として用いられる。

　主切刃９は、図２に示すように、コーナ刃８の一方の端部Ｐから鈍角コーナ部２２の一方の端部Ｑ間の第１の辺稜部６ａの全長にわたって形成されている。主切刃９は、端部Ｐから端部Ｑに向かってインサート１の外側方向（取付孔５に対し径方向外側）に凸形状となる円弧形状に形成されている。

　主切刃９は、図３に示すように、鋭角コーナ部２１側に位置する端部Ｐから鈍角コーナ部２２側に位置する端部Ｑに向かうに従って、着座面３側に近づくように傾斜角αで傾斜する。傾斜角αは、取付孔５の軸方向と直交する面（本実施形態において着座面３）を基準とする主切刃９の角度である。傾斜角αは、８°以上とすることが好ましい。傾斜角αを８°以上とすることによって、切削加工時に主切刃９に加わる切削抵抗を低減することができ、主切刃９の欠損を抑制できる。また、同様の理由により、傾斜角αは、１０°以上とすることがより好ましい。傾斜角αは、１１．５°以下であることが好ましく、１５°以下であることがより好ましいが、これに限定されることはない。

　主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐにおける取付孔５の軸方向に沿う着座面３との距離をＬ１とする。同様に、主切刃９の鈍角コーナ部２２側の端部Ｑにおける取付孔５の軸方向に沿う着座面３との距離をＬ２とする。このとき、本実施形態のインサート１は、以下の（式１）、（式２）の関係を満たす。
　０．４≦Ｌ２／Ｌ１≦０．７　　　（式１）
　２．０ｍｍ≦Ｌ２≦３．９ｍｍ　　　　　　（式２）

　主切刃９は、（式１）の関係を満たすことにより、十分な（８°以上の）傾斜角αを確保できるため好ましい。これにより、切削加工時に主切刃９に加わる切削抵抗を低減することができ、主切刃９の欠損を抑制できる。一方、Ｌ２／Ｌ１＜０．４、の場合は、Ｌ１値に対してＬ２値が小さくなる傾向となるため、インサートの十分な強度が得られない。したがって、主切刃９が耐欠損性に劣るといった不都合を生じる。Ｌ２／Ｌ１＞０．７、の場合は、切削抵抗の増大を招くとともに、適正な傾斜角α値の設定が困難となる。また、主切刃９は、（式２）の関係を満たすことにより、厚さ方向の剛性を確保し、主切刃９を用いた切削を行う際のインサート１の損傷を抑制できるため好ましい。一方、Ｌ２＜２．０ｍｍの場合は、インサート厚さ方向での十分な剛性の確保が困難となる。Ｌ２＞３．９ｍｍの場合は、切削抵抗の増大を招くとともに、適正な傾斜角α値の設定が困難となる。（式１）は、０．５０≦Ｌ２／Ｌ１≦０．５５であることがより好ましく、（式２）は、２．５ｍｍ≦Ｌ２≦３．０ｍｍであることがより好ましいが、これに限定されることはない。

　図５、図６、図７、図８、図９は、それぞれ図２のＶ線、ＶＩ線、ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ線、ＩＸ線に沿う断面図である。なお、Ｖ線は、主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐを通過し、ＩＸ線は、主切刃９の鈍角コーナ部２２側の端部Ｑを通過する。ＶＩＩ線は、主切刃９の長さ方向の中央に位置する中心点Ｃを通過する。ＶＩ線は、Ｖ線とＶＩＩ線との間に位置し、ＶＩＩＩ線は、ＶＩＩ線とＩＸ線との間に位置する。また、Ｖ線、ＶＩ線、ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ線、ＩＸ線は、それぞれの位置における主切刃９に直交する直線である。

　図５～図９に示すように、主切刃９を挟んで主面２側には主切刃９のすくい面９ａが設けられ、側面４側には主切刃９の逃げ面９ｂが設けられている。ここで、取付孔５の中心軸ＣＯに垂直であり主切刃９を通過する平面を第１面ＨＰとし、第１面ＨＰと主切れ刃稜線上で垂直に交差する仮想面を第２面ＶＰとする。このとき、すくい面９ａは、第１面ＨＰに対してすくい角βで傾斜する。また、逃げ面９ｂは、第２面ＶＰに対して逃げ角γで傾斜する。

　一般的にすくい角βは、第１面ＨＰに対して主切刃９から内側に向かうに従って下る方向に傾斜する場合に正角とされ、上る方向に傾斜する場合に負角とされる。より厳密には、すくい角βは、すくい面９ａが内側に向かうに従い着座面３側に近接するように傾斜する場合を正角とされ、逆に着座面３に対して隆起する側に突出する場合を負角とされる。

　図５に示すように、すくい面９ａのすくい角βは、主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐにおいて正角側に傾いている。また、図５～図９に示すように、すくい角βは、主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐから鈍角コーナ部２２側の端部Ｒに向かうに従って、負角側に漸次大きくなる。図５～図９に示すように、主切刃９の端部Ｐから端部Ｑに向かうに従って、すくい角βの絶対値が小さくなり、ＶＩＩＩ線とＩＸ線の間ですくい面９ａが第１面ＨＰより上側となる。したがって、図９に示すように、主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｑにおいてすくい面９ａのすくい角βは、負角側に傾いている。

　本実施形態において、主切刃９は、鋭角コーナ部２１において、刃先交換式回転切削工具（以下、単に工具）３０（図１１参照）の軸方向の最も先端側に位置する。したがって、鋭角コーナ部２１の近傍で主切刃９には、ビビリが生じやすい。一般的に、すくい角βは、正角側に傾く場合に主切刃９の切れ味を高めることとなり、負角側に傾く場合に、主切刃９の切刃強度を高めることとなる。
　本実施形態によれば、主切刃９の鋭角コーナ部２１の近傍の端部Ｐにおいて、すくい角βを最も正角側に傾けることで、工具３０の先端側での切れ味を確保して、切り込み時のビビリの発生を抑制し、主切刃９の欠けや欠損を抑制できる。
　加えて、主切刃９の鈍角コーナ部２２の近傍の端部Ｑにおいて、すくい角βを最も負角側に傾けることで、工具３０の基端側で剛性を高めてビビリの発生を抑制するとともに、ビビリが生じた場合であっても主切刃９の欠損を抑制できる。

　本実施形態のインサート１は、コーナ角が略９０°であるために、主切刃９の作用する範囲は、その加工条件に依存する。加工能率向上には、切り込み量を大きく設定することで可能となる。このときに切削に作用する主切刃９の範囲は、コーナ刃８から工具３０の軸方向の基端側に向かい、鈍角コーナ部２２までとなる。主切刃９は、鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に近づくに従い着座面３近づくため、インサート１は鈍角コーナ部２２の近傍で薄肉となる。これにより、インサート１は、鈍角コーナ部２２の近傍でクラックが生じやすくなる。本実施形態によれば、主切刃９を負角側に傾けることで、鈍角コーナ部２２におけるインサート１の肉厚を確保して、インサート１の強度を高めることができる。

　本実施形態によれば、主切刃９は、鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に向かってすくい角βが、負角側に暫時大きくなる。これにより、鋭角コーナ部２１側で主切刃９に鋭い切れ味を与えつつ、鈍角コーナ部２２側で主切刃９の刃先強度を確保して欠損を防ぐことができる。

　図２に示すように、主切刃９のすくい角が正角側の傾きから負角側の傾きに変わる点を変化点Ｕとする。変化点Ｕは、ＶＩＩＩ線とＩＸ線との間に位置する。変化点Ｕにおける主切刃９のすくい角βは、０°となる。本実施形態において変化点Ｕは、主切刃９の長手方向において鈍角コーナ部２２寄りに位置する。変化点Ｕを上述のように配置することで、主切刃９の切れ味と刃先強度のバランスを適切な関係に保つことができる。

　図２に示すように、主切刃９に直交するとともに主面２における取付孔５の縁部５ａの接線を含む一対の面Ｗ１、Ｗ２のうち、主切刃９の長手方向において鈍角コーナ部２２側に位置する一方の面を基準面Ｗ２とする。変化点Ｕは、基準面Ｗ２より鈍角コーナ部２２側に位置することが好ましい。取付孔５の軸方向に沿うインサート１の肉厚は、主切刃９の長手方向に沿って鈍角コーナ部２２に向かうに従い薄くなる。一方で、取付孔５の径方向に沿う肉厚は、主切刃９の長さ方向の中心点Ｃを中心として一対の面Ｗ１、Ｗ２の間に最も薄くなる。変化点Ｕを基準面Ｗ２より鈍角コーナ部２２側に位置させることで、薄くなる部分をバランスよく配置して全体としてクラックが発生し難いインサート１を提供できる。

　図５～図９に示すように、逃げ角γは、主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐから鈍角コーナ部２２側の端部Ｑに向かうに従って大きくなる。第２の端部側において、主切刃９の逃げ角γを大きくすることによって、工具３０の軸方向の最も基端側において逃げ面９ｂと被削材との接触をより確実に抑制する。

　主切刃９のすくい角β及び逃げ角γ、さらに、主切刃９のくさび角σについて、より好ましい具体例を以下に説明する。主切刃のくさび角σは、図５～図９に示すように、くさび角σ＝９０°－（すくい角β＋逃げ角γ）で表される。

　主切刃９のすくい角βは、鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に向かって、負角側に暫時大きくなる。主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐから鈍角コーナ部２２側の端部Ｒに向かうすくい角βの変化量Ｆは、主切刃９の全長にわたって－１．３０°／ｍｍ≦Ｆ≦－０．８°／ｍｍであると好ましい。この場合、インサート１を工具３０に装着した際に、すくい角の値を略一定にすることができ、刃先の強度を確保できる点で好ましい。ただし、本発明は、これに限定されることはない。

　主切刃９の逃げ角γは、鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に向かうに従って大きくなる。主切刃９の鋭角コーナ部２１側の端部Ｐから鈍角コーナ部２２側の端部Ｒに向かう逃げ角γの変化量Ｇは、主切刃９の全長にわたって１．０°／ｍｍ≦Ｆ≦１．５°／ｍｍであると好ましい。この場合、工具３０の軸方向の最も基端側において逃げ面９ｂと被削材との接触をより確実に抑制する点で好ましい。ただし、本発明は、これに限定されることはない。

　主切刃９のくさび角σは、鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に向かって略一定であることが好ましい。本実施形態のくさび角σは、主切刃９の全長にわたって７２°±５°が好ましく、７２°±４°がより好ましく、７２°±３．５°がさらに好ましい。この場合、切削抵抗を低減しつつ、刃先強度を確保することができる。ただし、本発明は、これに限定されることはない。

　以下に、図１３～図１５を参照して、本実施形態のすくい角β、逃げ角γ及びくさび角σの一例について、特許文献２に記載されるインサートのすくい角、逃げ角及びくさび角との比較とともに説明する。図１３～図１５では、丸のプロットが本実施形態の一例を示し、三角のプロットが特許文献２のインサートを示す。

　図１３は、インサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端からの距離とすくい角βとの関係の一例を示す。図１３より、特許文献２では、切刃のすくい角が一定の値となっている。そのため、インサートを工具に装着した際に、鈍角コーナ部側ですくい角が大きくなり、刃先強度が低下する。一方、本実施形態の一例を示した主切刃９のすくい角βは、インサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端から離れるに従って、負角側に漸次大きくなっている。そのため、インサート１を工具３０に装着した際に、すくい角の値を略一定にすることができ、刃先の強度を確保することができる。図１３における本実施形態の一例の主切刃９のすくい角βの変化量Ｆは、約－１．２４°／ｍｍであった。

　図１４は、インサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端からの距離と逃げ角γとの関係の一例を示す。特許文献２では、逃げ角がインサートの長辺方向に沿う鋭角コーナ部側の先端から離れるに従い大きくなるものの、先端から１１ｍｍほど離れると、逃げ角は一定の値を示す。特許文献２のインサートでは、先端から１１ｍｍほど離れた位置までは、上段逃げ面と下段逃げ面の２段の逃げ面を備えており、先端から１１ｍｍほど離れた位置において、上段逃げ面が存在しないように形成されている。上段逃げ面が存在しない位置においては、逃げ面（拘束面）と切刃稜線とが同一面上に形成され、逃げ角が一定となる。そのため、特許文献２では、逃げ角を大きくすることができず、被削材との接触を防ぐことが困難となる。
　一方、本実施形態の一例の主切刃９の逃げ角γは、インサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端から離れるに従って大きくなっている。そのため、工具３０の軸方向の最も基端側において逃げ面９ｂと被削材との接触をより確実に抑制することができる。なお、図１４における本実施形態の一例の主切刃９の逃げ角γの変化量Ｇは、約１．４２°／ｍｍであった。

　図１５は、インサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端からの距離とくさび角σとの関係の一例を示す。図１５より、特許文献２では、くさび角がインサート１の長辺方向に沿う鋭角コーナ部２１側の先端から離れるに従い減少している。そのため、特許文献２では、インサートの厚さが薄い鈍角コーナ部側でくさび角が小さくなり、刃先強度が不足する。一方、本実施形態の一例では、主切刃９のくさび角σが鋭角コーナ部２１側から鈍角コーナ部２２側に向かって略一定であることから、刃先強度を確保することができる。

　（副切刃）
　副切刃１５は、インサート１を工具３０のインサート取付座３３に装着して被削材を切削加工するときに（図１１参照）、被削材の底面部を切削加工する。副切刃１５は、被削材の仕上げ加工用のさらい刃、又はランピング加工用のランピング刃として用いられる。

　副切刃１５は、図２に示すように、コーナ刃８の他方の端部Ｒから鈍角コーナ部２２の他方の端部Ｓ間の第２の辺稜部６ｂの全長にわたって形成されている。副切刃１５は、平面視（取付孔５の軸方向から見た状態）で、端部Ｒ側が外側に凸となるように湾曲して形成されている。また、副切刃１５は、図４に示すように、側面視（取付孔の軸方向に直交し副切刃１５と正対する方向から見た状態）で、端部Ｒ側が上側に凸となるように湾曲して形成されている。

　（主面）
　次いで、インサート１の主面２の構成についてより詳細に説明する。
　図２に示すように、主面２には、主切刃９に隣接する部分に主切刃９のすくい面９ａが設けられ、コーナ刃８に隣接する部分にコーナ刃８のすくい面８ａが設けられ、副切刃１５に隣接する部分に副切刃１５のすくい面１５ａが設けられている。

　図１０は、図２のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。Ｘ－Ｘ線は、主面２の一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ直線である。図１０に示すように、主面２は、一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ対角線（図２のＸ－Ｘ線）に沿って鈍角コーナ部２２から取付孔５の縁部５ａに向かうに従って着座面３から離れる方向に傾斜する。すなわち、図１０に示す状態において、主面２は、対角線に沿って鈍角コーナ部２２から縁部５ａに向かって常に上っており、水平な箇所も降下する箇所もない。

　本実施形態によれば、インサート１にクラックが発生することを抑制できる。
　インサート１は、インサート取付座３３に装着して固定した工具３０により被削材の切削加工を行ったときに、コーナ刃８において最も大きな切削力を受ける。このため、切削加工中のインサート１には、一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ対角線（図２のＸ－Ｘ線）に沿って曲げ応力が大きくなる。また、インサート１は、一対の鈍角コーナ部２２の近傍において薄肉となっている。したがって、一般的な２コーナ型の切削インサートは、対角線沿いにクラックが生じやすい。
　これに対し本実施形態のインサート１は、対角線に沿う方向において鈍角コーナ部２２から取付孔５の縁部５ａに向かって常に軸方向の厚み（軸方向の主面２と着座面３との距離）が増す構造となっている。これにより、一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ対角線に沿ってインサート１の強度を高めることができ、対角線に沿うクラックが生じることを抑制できる。
　なお、主面２は、対角線（Ｘ－Ｘ線）に沿って鈍角コーナ部２２から取付孔５の縁部５ａに向かうに従って着座面３から離れる方向に傾斜する領域を一部に有すれば、上述の効果を奏することができる。

　図１０に示す断面において、主面２には、鈍角コーナ部２２と取付孔５の縁部５ａとを繋ぐ直線Ｂより上側に突出する凸部７が設けられている。凸部７の鈍角コーナ部２２側の麓部７ａおよび取付孔５側の麓部７ｂは、直線Ｂより下側（着座面３側）に位置している。凸部７が設けられていることにより、一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ対角線に沿いのインサート１の強度をより一層高めることができる。

　図２および図１０に示すとおり、凸部７は、取付孔５の軸方向から見て、着座面３の辺稜部３ａと重なる、又は辺稜部３ａの内側に位置することが好ましい。インサート１は、切削加工時に被削材から切削力を受けると、着座面３において工具３０の取付面３４から反力を受ける。したがって、インサート１は、取付孔５の軸方向からみて、着座面３の辺稜部３ａの内側においてより大きな応力が付与される。凸部７を取付孔５の軸方向からみて辺稜部３ａの内側に配置することで、大きな応力が付与される領域を凸部７によって厚肉にすることができ、インサート１のクラック発生をより効果的に抑制できる。

　なお、図２のＸ－Ｘ線は、以下の方法により描画された線である。すなわち、平面視において、中心軸ＣＯを中心とし一対の鈍角コーナ部２２に接する仮想円を描き、仮想円と一対の鈍角コーナ部２２との接点を繋いだ直線がＸ－Ｘ線である。本明細書において、主面２の一対の鈍角コーナ部２２同士を繋ぐ対角線は、上述のＸ－Ｘ線と同様の方法で描画された線であるとする。

　（側面）
　次いで、インサート１の側面４の構成についてより詳細に説明する。
　側面４の第１の側面部４ａは、第１の辺稜部６ａに隣接する。図３に示すように、第１の側面部４ａには、拘束面部２３と主切刃９の逃げ面９ｂとが設けられている。拘束面部２３は、インサート１を工具３０のインサート取付座３３に装着して固定したときに、インサート取付座３３に設けた長辺側拘束壁面３６（図１１参照）と強固に密着させて、切削加工中においてインサート１の回動を防止する側面部であって、平面形状をなしている。

　側面４の第２の側面部は、第２の辺稜部６ｂに隣接する。図４に示すように、第２の側面部４ｂは、副切刃１５の逃げ面１５ｂを有する。第２の側面部４ｂは、インサート１を工具３０のインサート取付座３３に装着して固定したときに、インサート取付座３３に設けた短辺側拘束壁面３７（図１１参照）と強固に密着させて切削加工中におけるインサート１の回動を防止するための側面（拘束面）部となる。
　なお、図３、図４に示すように、側面４の第１の側面部４ａと第２の側面部４ｂには、コーナ刃８の下方に逃げ面８ｂが設けられている。

　（刃先交換式回転切削工具の構成）
　図１１は、インサート１を装着した工具３０の斜視図であり、図１２は、側面図である。
　工具３０は、工具本体３１が回転軸Ｏを中心として回転方向Ｔに回転することで、フライス加工を行う。工具３０は、工具本体３１と、３つのインサート１と、を有する。工具本体３１の先端部には、３つのインサート取付座３３が設けられている。インサート取付座３３は、取付面３４と、取付面３４に形成したネジ穴３５と、長辺側拘束壁面３６と、短辺側拘束壁面３７を備えている。

　インサート取付座３３に形成されている取付面３４は、インサート１をインサート取付座３３に装着してクランプネジ３８の締め付けにより固定したときに、インサート１の着座面３と密着する平面状の面である。ネジ穴３５は、インサート１をインサート取付座３３に固定するときに、インサート１の取付孔５を挿通させたクランプネジ３８のネジ部とネジ嵌合させるためのネジ穴である。

　長辺側拘束壁面３６はインサート１をインサート取付座３３に装着して固定したときに、インサート１の第１の辺稜部６ａに隣接する第１の側面部４ａに形成した拘束面部２３と密着させるための壁面である。短辺側拘束壁面３７は、同じく、インサート１をインサート取付座３３に装着して固定したときに、インサート１の第２の辺稜部６ｂに隣接する第２の側面部４ｂと密着させるための壁面である。

　本実施形態の工具３０においては、インサート１をインサート取付座３３に装着して固定したときには、インサート１の主切刃９が工具本体３１の外周側に、副切刃１５が工具本体３１の先端部の先端面側に配置される。

　図１２に示すように、インサート１の主切刃９の軸方向すくい角θは、１５°以上である。主切刃９の軸方向すくい角θは、回転軸Ｏの全体および主切刃９の一部が通過する面と主切刃９の角度である。軸方向すくい角θは、回転軸Ｏに対する取付面３４の角度と、着座面３を基準とする主切刃９の傾斜角αとの和で表される角度である。工具３０において、主切刃９の軸方向すくい角θを１５°以上とすることによって、切削加工時に主切刃９に加わる切削抵抗を低減することができ、主切刃９の欠損を抑制できる。

　以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

　例えば、上述の実施形態において、工具３０には、回転軸Ｏを中心として等角度で３つのインサート１を取り付けた場合を例示したが、インサート１の数は３つに限定されない。

　本発明によれば、切刃の切削抵抗を低減するとともに、クラックが入り難い切削インサートおよびそのような切削インサートを備えた刃先交換式回転切削工具を提供できることから、産業上の利用が可能である。

　１　　インサート
　２　　主面
　３　　着座面
　３ａ，６ａ，６ｂ　　辺稜部
　４　　側面
　５　　取付孔
　５ａ　　縁部
　７　　凸部
　８　　コーナ刃
　９　　主切刃
　１５　　副切刃
　２１　　鋭角コーナ部
　２２　　鈍角コーナ部
　３０　　工具
　３１　　工具本体
　３８　　クランプネジ（固定部材）
　ＣＯ　　中心軸
　Ｏ　　回転軸
　Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ　　端部
　Ｕ　　変化点

Claims (7)

1. 　回転軸回りに回転する工具本体の先端部に固定部材により着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、
   　一対の鋭角コーナ部と一対の鈍角コーナ部とを有する平面視略平行四辺形の主面と、
   　前記主面と反対側を向く着座面と、
   　前記主面と前記着座面との間を繋ぐ側面と、
   　前記鋭角コーナ部に設けられたコーナ刃と、
   　前記鋭角コーナ部を挟んで配置された前記主面の一対の辺稜部にそれぞれ設けられた主切刃および副切刃と、を備え、
   　前記主面および前記着座面には、前記固定部材が挿通される取付孔が貫通し、
   　前記主切刃は、前記鋭角コーナ部から前記鈍角コーナ部に向かうに従って、前記着座面側に近づくように、前記取付孔の軸方向と直交する面を基準として８°以上の傾斜角で傾斜し、
   　前記主面は、一対の前記鈍角コーナ部同士を繋ぐ対角線に沿って前記鈍角コーナ部から取付孔の縁部に向かうに従って前記着座面から離れる方向に傾斜する領域を有する切削インサート。
2. 　一対の前記鈍角コーナ部同士を繋ぐ前記対角線に沿う断面において、前記主面には、前記鈍角コーナ部と前記取付孔の縁部とを繋ぐ直線より上側に突出する凸部が設けられている請求項１に記載の切削インサート。
3. 　前記取付孔の軸方向から見て、前記凸部は、前記着座面の辺稜部と重なる、又は前記着座面の辺稜部の内側に位置する請求項２に記載の切削インサート。
4. 　前記主面には、前記主切刃のすくい面が設けられ、
   　前記すくい面のすくい角は、前記主切刃の鋭角コーナ部側の端部において正角側に傾き、前記鋭角コーナ部側の端部から前記鈍角コーナ部側の端部に向かうに従って負角側に漸次大きくなり、前記鈍角コーナ部側の端部において負角側に傾く、請求項１～３の何れか一項に記載の切削インサート。
5. 　前記すくい面のすくい角が正角側の傾きから負角側の傾きに変わる変化点は、前記主切刃の長手方向において前記鈍角コーナ部寄りに位置する請求項４に記載の切削インサート。
6. 　前記主切刃の前記鋭角コーナ部側の端部における前記取付孔の軸方向に沿う前記着座面との距離をＬ１とし、
   　前記主切刃の前記鈍角コーナ部側の端部における前記取付孔の軸方向に沿う前記着座面との距離をＬ２としたとき、以下の式の関係を満たす請求項１～５の何れか一項に記載の切削インサート。
   　０．４≦Ｌ２／Ｌ１≦０．７
   　２．０ｍｍ≦Ｌ２≦３．９ｍｍ
7. 　回転軸回りに回転する工具本体と、
   　前記工具本体の前記回転軸の軸方向の先端部に形成された取付座と、
   　前記取付座に着脱可能に装着され、切刃を有する切削インサートと、を備えた刃先交換式回転切削工具であって、
   　前記切削インサートの前記主切刃の軸方向すくい角が１５°以上であり、
   　前記切削インサートとして、請求項１～６のいずれか一項に記載の切削インサートを用いたことを特徴とする刃先交換式回転切削工具。

Images