WO2019026698A1 - 切削インサート、切削工具及び切削加工物の製造方法 - Google Patents

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WO2019026698A1
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land
land surface
cutting
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PCT/JP2018/027742
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義仁 池田
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京セラ株式会社
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    • B23B27/1603Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped with specially shaped plate-like exchangeable cutting inserts, e.g. chip-breaking groove

Definitions

  • This aspect generally relates to a cutting insert used in cutting. More specifically, the present invention relates to a cutting tool made of a material having relatively high hardness, such as PCD and cBN.
  • Patent Document 1 a cutting insert described in International Publication WO 2016/043127 (Patent Document 1) is known as a cutting tool used when cutting a work material such as metal.
  • Patent Document 1 includes a nose R portion cutting edge located at the nose R portion of the upper surface and a straight line located at the side of the upper surface including a negative land of unequal width disposed between the rake surface at the upper surface and the flank surface at the side. A cutting insert having a cutting edge is described.
  • a cutting insert is a polygonal shape, a first surface having a first corner and a first side extending from the first corner, and a second surface located on the opposite side of the first surface.
  • a third surface located between the first surface and the second surface, and a land surface located between the first surface and the third surface.
  • the land surface has a first land surface connected to the first corner, and a second land surface connected to the first side, and the first surface when viewed from the side of the first surface.
  • the width of the one land surface is a first width
  • the first width at the end on the second land surface side is wider than the first width of the portion connected to the center of the first corner.
  • FIG. 1 It is a perspective view showing a cutting insert of an embodiment. It is the front view which looked at the cutting insert shown in FIG. 1 from the side of the 1st surface. It is the side view which looked at the cutting insert shown in FIG. 2 from the A1 direction. It is the side view which looked at the cutting insert shown in FIG. 2 from the A2 direction. It is an enlarged view in area
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of another embodiment of the cutting insert shown in FIG. 7; It is a perspective view showing a cutting tool of an embodiment. It is an enlarged view in area
  • inserts 1 (hereinafter, also simply referred to as inserts 1) according to a plurality of embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
  • the drawings referred to in the following simply show only the main members necessary for describing each embodiment.
  • the insert 1 may comprise any component not shown in the figures to which it refers.
  • the dimensions of the members in the respective drawings do not faithfully represent the dimensions of the actual constituent members, the dimensional ratio of the respective members, and the like.
  • the insert 1 of the embodiment includes the first surface 3 (upper surface in FIG. 1), the second surface 5 (lower surface in FIG. 1), the third surface 7 (side surface in FIG. 1), and the land surface 9 And generally in the shape of a polygonal plate.
  • the first surface 3 may be a polygon as shown in FIG.
  • the second surface 5 may be located on the opposite side of the first surface 3 as shown in FIG.
  • the third surface 7 may be located between the first surface 3 and the second surface 5 as shown in FIG.
  • the land surface 9 may be located between the first surface 3 and the third surface 7 as shown in FIG.
  • the insert 1 of embodiment may have a cutting blade located in at least one part of the ridgeline which the land surface 9 and the 3rd surface 7 cross.
  • the first surface 3 in the example shown in FIG. 1 has a polygonal outer peripheral edge, and has a rhombus in FIG. Therefore, the first surface 3 has four corners and four sides. At this time, one of the four corners may be set as the first corner 11, and two sides extending from the first corner 11 may be set as the first side 13 and the second side 15. In other words, the first corner 11 may be positioned between the first side 13 and the second side 15.
  • the polygonal shape is not limited to being strictly a polygonal shape.
  • the four corners of the first surface 3 may be rounded and slightly convex outward.
  • the four sides are not limited to the strict linear shape. These sides may have a shape that is slightly convex toward the outside or a shape that is slightly concave when the first surface 3 is viewed in plan.
  • the second surface 5 has a polygonal shape, and in the embodiment is a rhombus like the first surface 3. Therefore, the third surface 7 in the example shown in FIG. 1 has four substantially flat planes and four curved surfaces connecting these planes.
  • the shape of the 1st surface 3 and the 2nd surface 5 is not limited to said form.
  • the shapes of the first surface 3 and the second surface 5 are square.
  • the shape of the first surface 3 and the second surface 5 may be, for example, a triangle or a hexagon.
  • a virtual plane orthogonal to a central axis X1 connecting the center of the first surface 3 and the center of the second surface 5 is taken as a reference plane X2.
  • the second surface 5 in the embodiment may be a plane parallel to the reference surface X2.
  • the size of the insert 1 is not particularly limited.
  • the length of one side of the first surface 3 may be set to about 3 to 20 mm.
  • the height from the first surface 3 to the second surface 5 may be set to about 5 to 20 mm.
  • the land surface 9 is located along the cutting edge and is a narrow band-like region.
  • the land surface 9 may be connected to the cutting edge.
  • the durability of the cutting blade is high.
  • the land surface 9 may be located along the entire outer periphery of the first surface 3 or may be located along only a part of the outer periphery of the first surface 3. Specifically, for example, the land surface 9 may be located along only the first corner 11 in the first surface 3 of a quadrangle.
  • the land surface 9 in the example shown in FIG. 1 is inclined with respect to the first surface 3 and the third surface 7.
  • the first surface 3 and the third surface are arranged such that the land surface 9 approaches the second surface 5 as it goes from the side connected to the first surface 3 to the side connected to the third surface 7. It is inclined with respect to 7. That is, the land surface 9 in the embodiment is a so-called negative land.
  • the first surface 3 may have a rake surface area 3a at least in part.
  • the area along the land surface 9 in the first surface 3 is the rake surface area 3 a.
  • the rake surface area 3 a may be connected to the land surface 9.
  • the boundary of the rake surface area 3 a and the other area on the first surface 3 is indicated by an alternate long and short dash line.
  • the third surface 7 may have a flank region 7a at least in part.
  • the area along the land surface 9 in the third surface 7 is the flank surface area 7 a.
  • the flank surface area 7 a may be connected to the land surface 9.
  • the land surface 9 in the embodiment has a first land surface 17 and a second land surface 19.
  • the first land surface 17 is located along the first corner 11 of the first surface 3 and is connected to the first corner 11.
  • the first land surface 17 may be connected to the first corner 11.
  • the second land surface 19 is located along the first side 13 of the first surface 3 and is connected to the first side 13.
  • the second land surface 19 may be connected to the first side 13.
  • the width of the first land surface 17 in a front view from the side of the first surface 3 is taken as a first width W1.
  • the first width W1 at the end on the second land surface 19 side may be wider than the first width W1 of the portion connected to the center of the first corner 11.
  • the width of the first land surface 17 at the end on the side of the second land surface 19 (hereinafter referred to as the first end 17 b for convenience) is taken as a first width W12.
  • the width of the first land surface 17 in a portion connected to the center of the first corner 11 (hereinafter, referred to as a central portion 17a for convenience) will be referred to as a first width W11.
  • the first width W12 of the first land surface 17 at the first end 17b is wider than the first width W11 of the first land surface 17 at the central portion 17a.
  • the first widths W11 and W12 are shown by sectional views.
  • the first width W1 of the first land surface 17 when viewed from the side of the first surface 3 is the first surface 3 and the first surface 3 when the first surface 3 is viewed from the front, as shown in FIG.
  • the width in the direction orthogonal to the ridge line where the first land surface 17 intersects is meant.
  • the first end 17b has a larger inclination angle with respect to the feed direction of the cutting tool than the central portion 17a. Therefore, the thickness of the chips flowing through the first end 17b is thicker than that of the central portion 17a, and a large cutting load may be applied to the first end 17b.
  • the first width W12 at the first end 17b is wider than the first width W11 at the central portion 17a. Therefore, the durability of the first end 17b is high, and the durability of the insert 1 is good.
  • the first width W1 of the entire first land surface 17 when the first surface 3 is simply viewed from the front is not large, but the first width W11 of the central portion 17a is relatively small. Therefore, the sharpness of the central portion 17a is good.
  • the central portion 17a is located near the finished surface of the workpiece compared to the first end 17b. Therefore, the surface accuracy of the finished surface is improved.
  • the first width W1 of the land surface 9 indicated by the distance between the first surface 3 and the third surface 7 is set to, for example, about 0.01 to 0.5 mm Good.
  • the first width W11 of the central portion 17a of the first land surface 17 can be set to, for example, about 0.01 to 0.3 mm.
  • the first width W12 of the first end 17b of the first land surface 17 can be set to, for example, about 0.05 to 0.5 mm.
  • the first width W12 of the first end 17b of the first land surface 17 is wider than the first width W11 of the central portion 17a of the first land surface 17. At this time, when the first land surface 17 is viewed from the front side from the first surface 3 side, a portion where the first width W1 of the first land surface 17 is constant as it approaches the first end 17b from the central portion 17a. There may be.
  • the first land surface 17 when the first land surface 17 is viewed from the front from the side of the first surface 3, the first land surface 17 has a first end portion of the first corner 11 from the central portion 17 a. It may have a portion in which the first width W1 becomes wider as 17b is approached.
  • the first land surface 17 has the above-described portion, the durability of the first land surface 17 is further enhanced and the sharpness is further improved.
  • the width of the first land surface 17 in the front view from the side of the third surface 7 is taken as the second width.
  • the second width W11 'of the central portion 17a may be wider than the second width W12' of the first end portion 17b.
  • the durability of the first land surface 17 is further high. This is because the second width W12 'at the first end 17b is relatively narrow, so that the thickness of the insert 1 at the first end 17b to which a relatively large cutting load is likely to be easily secured.
  • the ridge line where the third surface 7 and the first land surface 17 intersect may have a curved shape.
  • the ridgeline where the third surface 7 and the first land surface 17 intersect may have an arc shape with a constant curvature radius.
  • the ridgeline which the 1st surface 3 and the 1st land surface 17 cross may be curvilinear shape.
  • the radius of curvature at the center of the first corner 11 may be smaller than the radius of curvature at the portion including the first end 17 b.
  • the cutting edge is located at least at a part of the ridge line where the land surface 9 and the third surface 7 intersect.
  • the first cutting edge 21 is positioned as a cutting edge at a ridge line where the first land surface 17 and the third surface 7 intersect.
  • the second cutting edge 23 is positioned as a cutting edge at a ridge line where the second land surface 19 and the third surface 7 intersect.
  • the ridge line where the first land surface 17 and the third surface 7 where the first cutting edge 21 is located intersects in an arc shape having a constant curvature radius in a front view from the first surface 3 side. is there. Therefore, it is easy to avoid that the cutting load applied to the first cutting edge 21 is partially concentrated, and the durability of the first cutting edge 21 is high.
  • the ridgeline where the 1st surface 3 and the 1st land surface 17 cross is curvilinear shape in which the curvature radius in the center of the 1st corner 11 is smaller than the curvature radius in the portion including the 1st end 17b. Therefore, as described above, the durability of the first cutting edge 21 is high, and the first width W12 of the first end 17b is wider than the first width W11 of the central portion 17a.
  • the land surface 9 in the example shown in FIG. 5 has a second land surface 19 connected to the first side 13.
  • the width of the second land surface 19 in a front view from the side of the first surface 3 is taken as a third width W2.
  • the second land surface 19 may have a portion in which the third width W2 decreases as the distance from the first land surface 17 increases.
  • the durability of the insert 1 is further enhanced.
  • the second cutting edge 23 is used as a main cutting edge, the durability of the main cutting edge to which a relatively large cutting load is applied is high.
  • FIGS. 5 In order to facilitate visual understanding of the change of the third width W2 of the second land surface 19 in the example shown in FIG. 5, cross-sectional views are shown in FIGS. Further, the third width W2 of the second land surface 19 is illustrated in each cross section. W2 shown in FIG. 7 is larger than W2 shown in FIG. 9, and W2 shown in FIG. 9 is larger than W2 shown in FIG.
  • the second land surface 19 has a portion in which the third width W2 becomes narrower as the distance from the first land surface 17 increases.
  • the cross section shown in FIG. 7 is a cross section at the boundary between the first land surface 17 and the second land surface 19.
  • the land surface 9 is located along the second side 15 of the first surface 3 and has a third land surface 25 connected to the second side 15 as in the example shown in FIG. 5. It is also good.
  • the third cutting edge 27 is positioned as a cutting edge at a ridge line where the third land surface 25 and the third surface 7 intersect.
  • an end on the side of the second land surface 19 (hereinafter referred to as a second end 17 c for convenience) ) May be wider than the first width W11 of the portion connected to the center of the first corner 11.
  • the insert 1 is excellent in economy.
  • FIGS. To facilitate visual understanding of changes in the first width W1 of the first land surface 17 in the example shown in FIG. 5, cross-sectional views are shown in FIGS. Further, the first width W1 of the first land surface 17 is illustrated in each cross section. W13 shown in FIG. 12 is larger than W1 shown in FIG. 11, and W1 shown in FIG. 11 is larger than W11 shown in FIG.
  • the first width W13 at the second end 17 c is wider than the first width W11 at the portion connected to the center of the first corner 11. ing.
  • the third land surface 25 in the front view from the side of the first surface 3 is the fourth width W3
  • the third land surface 25 has a fourth width W3 as it is separated from the first land surface 17. May have a narrowing portion.
  • the durability of the insert 1 is further enhanced.
  • the third cutting edge 27 is used as a main cutting edge, the durability of the main cutting edge to which a relatively large cutting load is applied is high.
  • the third land surface 25 has a portion where the fourth width W 3 becomes narrower as it gets farther from the first corner 11 and the fourth width W 3 becomes constant. It may have both of the
  • FIGS. 12 In order to facilitate visual understanding of the change of the fourth width W3 of the third land surface 25 in the example shown in FIG. 5, cross-sectional views are shown in FIGS. Further, the fourth width W3 of the third land surface 25 is illustrated in each cross section.
  • W3 shown in FIG. 12 is larger than W3 shown in FIG. 13
  • W3 shown in FIG. 13 is larger than W3 shown in FIG.
  • the third land surface 25 has a portion in which the fourth width W3 becomes narrower as the distance from the first land surface 17 increases.
  • the cross section shown in FIG. 12 is a cross section at the boundary between the first land surface 17 and the second land surface 19.
  • the shape of the land surface 9 in a cross section orthogonal to the ridge line where the first surface 3 and the land surface 9 intersect is not limited to a specific shape.
  • the shape of the land surface 9 in the above-mentioned cross section may be, for example, a linear shape, or may be a concave shape as shown in FIGS.
  • FIGS. 6 to 14 when the first land surface 17 has a concave shape, the inclination angle of the land surface 9 is small, and the land surface 9 in the front view from the first surface 3 side. Width is small. Therefore, the sharpness of the cutting blade is even higher.
  • the shape of the land surface 9 in the above-described cross section may be configured to have a step 9 b as in the example shown in FIG. 15. As shown in FIG. 15, when the land surface 9 has the step 9b, the durability of the land surface 9 is further enhanced.
  • Examples of the material of the insert 1 include cemented carbide, cermet, ceramics, PCD (polycrystalline diamond) and cBN (cubic boron nitride).
  • composition of the cemented carbide examples include WC (tungsten carbide) -Co, WC-TiC (titanium carbide) -Co, and WC-TiC-TaC (tantalum carbide) -Co.
  • WC, TiC and TaC are hard particles
  • Co is a binder phase.
  • cermet is a sintered composite material in which a ceramic component is compounded with a metal. Specifically, a compound mainly composed of TiC or TiN (titanium nitride) can be mentioned as the cermet.
  • the material of the insert 1 is not limited to these.
  • the insert 1 may have only one member comprised by the material illustrated above, and may have several members comprised by the material illustrated above.
  • the insert 1 may have a main body portion 29 and a cutting portion 31 and may have a polygonal plate shape as a whole.
  • the main body portion 29 in the example shown in FIG. 1 has a substantially polygonal plate shape, and has a concave shape in which a part is cut away.
  • the cutting portion 31 may be joined to the notched concave portion using a brazing material or the like.
  • the first corner 11, the first side 13 and the second side 15 may be located in the cutting portion 31.
  • hatching with hatching is added to the portion of the cutting portion 31 in FIG.
  • the cutting portion 31 may be made of a material having relatively high hardness, such as PCD and cBN, and the main body portion 29 may be made of, for example, cemented carbide, cermet or ceramics.
  • the insert 1 can be manufactured at low cost.
  • the durability of the insert 1 to a cutting load is high.
  • the hardness of the main body portion 29 and the cutting portion 31 may be evaluated by measuring the Vickers hardness of each portion.
  • the insert 1 may have only the said cutting part 31 and the main-body part 29, in addition to the site
  • the covering layer may cover the entire surface of the substrate constituted by the cutting portion 31 and the main body portion 29, or may cover only a part of the surface of the substrate.
  • Examples of the material of the covering layer include aluminum oxide (alumina), and carbides, nitrides, oxides, carbon oxides, nitrogen oxides, carbon nitrides and carbon nitride oxides of titanium.
  • the covering layer may contain only one of the above-mentioned materials, or may contain a plurality.
  • the coating layer may be comprised by only one layer, and the structure by which the several layer was laminated
  • a material of a coating layer it is not limited to these.
  • the cover layer can be located on the substrate, for example by using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • the insert 1 may have a through hole 33, as shown in FIG.
  • the through hole 33 in the embodiment is formed from the first surface 3 to the second surface 5 and is open in these surfaces.
  • the through hole 33 may extend along a central axis X1 passing through the center of the first surface 3 and the center of the second surface 5.
  • the through hole 33 may be used to attach a fixing screw or a clamp member when holding the insert 1 in the holder.
  • the through holes 33 may be opened in regions opposite to each other in the third surface 7 without any problem.
  • the cutting tool 101 includes a holder 105 having a pocket 103 (insert pocket) on the tip end side and the above-mentioned insert 1 located in the pocket 103, as shown in FIGS.
  • the insert 1 is mounted such that the ridge line protrudes from the tip of the holder 105.
  • the holder 105 is in the shape of an elongated rod. Then, one pocket 103 is provided on the tip end side of the holder 105.
  • the pocket 103 is a portion to which the insert 1 is attached, and is open to the tip end surface of the holder 105. At this time, since the pocket 103 is also open to the side surface of the holder 105, the insert 1 can be easily attached.
  • the pocket 103 has a seating surface parallel to the lower surface of the holder 105 and a constraining side surface inclined to the seating surface.
  • the insert 1 is located in the pocket 103. At this time, the lower surface of the insert 1 may be in direct contact with the pocket 103, or a sheet may be sandwiched between the insert 1 and the pocket 103.
  • the insert 1 is mounted such that the portion used as the cutting edge in the ridge line protrudes outward from the holder 105.
  • the insert 1 is attached to the holder 105 by the fixing screw 107. That is, the insert 1 is inserted into the holder 105 by inserting the fixing screw 107 into the through hole of the insert 1, inserting the tip of the fixing screw 107 into the screw hole formed in the pocket 103 and screwing the screw parts together. It is attached.
  • steel cast iron or the like can be used.
  • steel may be used among these members.
  • a cutting tool used for so-called turning is illustrated.
  • Examples of turning include inner diameter machining, outer diameter machining and grooving.
  • the cutting tool is not limited to one used for turning.
  • the insert of the above embodiment may be used for a cutting tool used for milling.
  • the machined product is manufactured by cutting the work material 201.
  • the method of manufacturing a machined product according to the embodiment includes the following steps. That is, (1) a step of rotating the work material 201; (2) a step of bringing a ridge line in the cutting tool 101 represented by the above embodiment into contact with the rotating work material 201; (3) releasing the cutting tool 101 from the work material 201; Is equipped.
  • the work material 201 is rotated about the axis O1, and the cutting tool 101 is relatively brought close to the work material 201.
  • the ridge line (cutting edge) of the cutting tool 101 is brought into contact with the material to be cut 201 to cut the material to be cut 201.
  • the cutting tool 101 is relatively moved away from the work material 201.
  • the cutting tool 101 is moved in the Y1 direction in a state in which the axis O1 is fixed and the work material 201 is rotated, thereby bringing the work tool 201 closer. Further, in FIG. 19, the work material 201 is cut by bringing the cutting edge of the insert into contact with the rotating work material 201. Further, in FIG. 20, the cutting tool 101 is moved away in the Y2 direction with the work material 201 rotated.
  • the cutting tool 101 is brought into contact with the work material 201 or the cutting tool 101 is separated from the work material 201 by moving the cutting tool 101 in each process.
  • the invention is not limited to such a form.
  • the work material 201 may be brought close to the cutting tool 101.
  • the work material 201 may be moved away from the cutting tool 101.
  • the process of rotating the work material 201 may be maintained, and the process of bringing the cutting edge of the insert into contact with different portions of the work material 201 may be repeated.

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Abstract

一態様の切削インサートは、多角形状であって、第1コーナ及び第1辺を有する第1面と、第1面の反対側に位置する第2面と、第1面及び第2面の間に位置する第3面と、第1面及び第3面の間に位置するランド面とを備えている。ランド面は、第1コーナに接続された第1ランド面と、第1辺に接続された第2ランド面とを有しており、第1面の側から正面視した場合における第1ランド面の幅を第1幅としたとき、第2ランド面の側の端部における第1幅が、第1コーナの中央に接続された部分の幅よりも広い。

Description

切削インサート、切削工具及び切削加工物の製造方法 関連出願の相互参照
 本出願は、2017年8月2日に出願された日本国特許出願2017-149840号及び、2017年8月30日に出願された日本国特許出願2017-164974号の優先権を主張するものであり、これらの先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
 本態様は、一般的には、切削加工において用いられる切削インサートに関する。より具体的には、PCD及びcBNのように硬度が比較的高い材質の切削工具に関する。
 金属などの被削材を切削加工する際に用いられる切削工具として、例えば国際公開2016/043127号(特許文献1)に記載の切削インサートが知られている。特許文献1には、上面におけるすくい面及び側面における逃げ面の間に配置される不等幅のネガランドを含み、上面のノーズR部に位置するノーズR部切刃及び上面の辺に位置する直線切刃を有する切削インサートが記載されている。
 一態様に基づく切削インサートは、多角形状であって、第1コーナ及び前記第1コーナから延びた第1辺を有する第1面と、前記第1面の反対側に位置する第2面と、前記第1面及び前記第2面の間に位置する第3面と、前記第1面及び前記第3面の間に位置するランド面とを備えている。
 前記ランド面は、前記第1コーナに接続された第1ランド面と、前記第1辺に接続された第2ランド面とを有し、前記第1面の側から正面視した場合における前記第1ランド面の幅を第1幅としたとき、前記第2ランド面の側の端部における前記第1幅が、前記第1コーナの中央に接続された部分の前記第1幅よりも広い。
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を第1面の側から見た正面図である。 図2に示す切削インサートをA1方向から見た側面図である。 図2に示す切削インサートをA2方向から見た側面図である。 図2に示す領域A3における拡大図である。 図5に示す切削インサートにおけるVI断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるVII断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるVIII断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるIX断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるX断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるXI断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるXII断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるXIII断面の断面図である。 図5に示す切削インサートにおけるXIV断面の断面図である。 図7に示す切削インサートの別の実施形態における断面図である。 実施形態の切削工具を示す斜視図である。 図16に示す領域A4における拡大図である。 実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。 実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。
 以下、複数の実施形態の切削インサート1(以下、単にインサート1ともいう。)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、各実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、インサート1は、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及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
 <切削インサート>
 実施形態のインサート1は、第1面3(図1における上面)と、第2面5(図1における下面)と、第3面7(図1における側面)と、ランド面9とを備えており、概ね多角板形状である。
 第1面3は、図1に示すように、多角形であってもよい。第2面5は、図1に示すように、第1面3の反対側に位置していてもよい。第3面7は、図1に示すように、第1面3及び第2面5の間に位置していてもよい。ランド面9は、図1に示すように、第1面3及び第3面7の間に位置していてもよい。また、実施形態のインサート1は、ランド面9及び第3面7が交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃を有していてもよい。
 図1に示す一例における第1面3は、外周縁が多角形状であり、図2においては菱形である。そのため、第1面3は、4つの角及び4つの辺を有している。このとき、4つの角の一つを第1コーナ11とするとともに、この第1コーナ11から延びる2つの辺を第1辺13及び第2辺15としてもよい。言い換えれば、第1コーナ11は、第1辺13及び第2辺15の間に挟まれて位置していてもよい。
 ここで、多角形状とは、厳密に多角形の形状であることに限定されない。例えば、第1面3を正面視した場合において、第1面3における4つの角は、それぞれ丸みを帯びており、外側に向かってわずかに凸となる形状であってもよい。また、第1面3を平面視した場合において、4つの辺は、それぞれ厳密な直線形状に限定されない。これらの辺は、第1面3を平面視した場合において、それぞれ外側に向かってわずかに凸となる形状、又はわずかに凹となる形状であってもよい。
 第2面5は、多角形状であり、実施形態においては第1面3と同様に菱形である。そのため、図1に示す一例における第3面7は、概ね平坦な4つの平面と、これらの平面を接続する4つの曲面とを有している。
 なお、第1面3及び第2面5の形状は、上記の形態に限定されない。実施形態のインサート1においては第1面3及び第2面5の形状が四角形である。しかし、第1面3及び第2面5の形状は、例えば三角形又は六角形であってもよい。
 第1面3の中心及び第2面5の中心を結ぶ中心軸X1に対して直交する仮想平面を基準面X2とする。実施形態における第2面5は、基準面X2に対して平行な平面となっていてもよい。
 インサート1の大きさは特に限定されない。例えば、第1面3の一辺の長さが3~20mm程度に設定されてもよい。また、第1面3から第2面5までの高さが5~20mm程度に設定されてもよい。
 図1~4などに示すように、ランド面9は、切刃に沿って位置しており、幅の狭い帯状の領域である。ランド面9は切刃に接続されていてもよい。インサート1がランド面9を有していることによって、切刃の耐久性が高い。ランド面9は、第1面3の外周の全体に沿って位置していてもよく、また、第1面3の外周の一部のみに沿って位置していてもよい。具体的には、例えば、四角形の第1面3における第1コーナ11のみに沿ってランド面9が位置していてもよい。
 図1に示す一例におけるランド面9は、第1面3及び第3面7に対して傾斜している。具体的には、ランド面9は、第1面3に接続された側から第3面7に接続された側に向かうにしたがって第2面5に近づくように、第1面3及び第3面7に対して傾斜している。すなわち、実施形態におけるランド面9は、いわゆるネガランドとなっている。
 第1面3は、少なくとも一部にすくい面領域3aを有していてもよい。実施形態においては、第1面3におけるランド面9に沿った領域がすくい面領域3aである。すくい面領域3aは、ランド面9に接続されていてもよい。図1に示す一例においては、第1面3におけるすくい面領域3a及びそれ以外の領域の境界が、一点鎖線で示されている。
 第3面7は、少なくとも一部に逃げ面領域7aを有していてもよい。実施形態においては、第3面7におけるランド面9に沿った領域が逃げ面領域7aである。逃げ面領域7aは、ランド面9に接続されていてもよい。
 実施形態におけるランド面9は、第1ランド面17及び第2ランド面19を有している。第1ランド面17は、第1面3における第1コーナ11に沿って位置しており、第1コーナ11に接続されている。第1ランド面17は、第1コーナ11に接続されていてもよい。第2ランド面19は、第1面3における第1辺13に沿って位置しており、第1辺13に接続されている。第2ランド面19は、第1辺13に接続されていてもよい。
 ここで、第1面3の側から正面視した場合における第1ランド面17の幅を第1幅W1とする。このとき、第2ランド面19の側の端部における第1幅W1が、第1コーナ11の中央に接続された部分の第1幅W1より広くてもよい。
 具体的には、第2ランド面19の側の端部(以下、便宜的に第1端部17bとする。)における第1ランド面17の幅を第1幅W12とする。また、第1コーナ11の中央に接続された部分(以下、便宜的に中央部17aとする。)における第1ランド面17の幅を第1幅W11とする。図5~図7に示す一例においては、第1端部17bにおける第1ランド面17の第1幅W12が、中央部17aにおける第1ランド面17の第1幅W11よりも広い。なお、視覚的な理解を容易にするため、断面図によって第1幅W11、W12を示している。
 ここで、第1面3の側から正面視した場合における第1ランド面17の第1幅W1とは、図5に示すように、第1面3を正面視した場合における第1面3及び第1ランド面17が交わる稜線に直交する方向での幅を意味している。
 切削加工時において、中央部17aよりも第1端部17bの方が、切削工具の送り方向に対する傾斜角度が大きい。そのため、中央部17aよりも第1端部17bを流れる切屑の厚みが厚く、第1端部17bに大きな切削負荷が加わる場合がある。しかしながら、実施形態のインサート1では、第1端部17bにおける第1幅W12が、中央部17aにおける第1幅W11よりも広い。そのため、第1端部17bの耐久性が高く、インサート1の耐久性が良好である。
 また、単に第1面3を正面視した場合における第1ランド面17の全体の第1幅W1が大きいのではなく、中央部17aにおける第1幅W11が相対的に小さい。そのため、中央部17aの切れ味が良い。中央部17aは第1端部17bと比較して、被削材の仕上げ面の近くに位置する。そのため、仕上げ面の面精度が向上する。
 第1面3を平面視した場合において、第1面3及び第3面7の間隔で示されるランド面9の第1幅W1は、例えば、0.01~0.5mm程度に設定されてもよい。第1ランド面17における中央部17aの第1幅W11としては、例えば、0.01~0.3mm程度に設定できる。第1ランド面17における第1端部17bの第1幅W12としては、例えば、0.05~0.5mm程度に設定できる。
 実施形態においては、第1ランド面17における第1端部17bの第1幅W12が、第1ランド面17における中央部17aの第1幅W11よりも広い。このとき、第1面3の側から第1ランド面17を正面視した場合に、第1ランド面17の第1幅W1が、中央部17aから第1端部17bに近づくに従って一定である部分があってもよい。
 また、図5に示す一例のように、第1面3の側から第1ランド面17を正面視した場合に、第1ランド面17は、中央部17aから第1コーナ11の第1端部17bに近づくに従って第1幅W1が広くなる部分を有していてもよい。第1ランド面17が上記の部分を有している場合には、第1ランド面17の耐久性がさらに高く、かつ、切れ味がさらに良い。
 図5に示す一例における第1ランド面17の第1幅W1の変化に対する視覚的な理解を容易にするため、図6~8に断面図を示す。また、各断面において第1ランド面17の第1幅W1を図示する。図7に示すW12は、図8に示すW1よりも大きく、また、図8に示すW1は、図6に示すW11よりも大きい。これらの図から明らかであるように、図5~8に示す一例においては、第1ランド面17の第1幅W1が、中央部17aから第1端部17bに近づくに従って広くなっている。
 また、第3面7の側から正面視した場合における第1ランド面17の幅を第2幅とする。このとき、図3に示す一例のように、中央部17aにおける第2幅W11’が、第1端部17bにおける第2幅W12’より広くてもよい。第1ランド面17の第2幅が、上記の構成である場合には、第1ランド面17の耐久性がさらに高い。これは、第1端部17bにおける第2幅W12’が相対的に狭いことによって、比較的大きな切削負荷が加わりやすい第1端部17bにおけるインサート1の肉厚が確保され易いからである。
 また、図5に示す一例のように、第1面3の側から正面視した場合に、第3面7及び第1ランド面17が交わる稜線は曲線形状であってもよい。このとき、この第3面7及び第1ランド面17が交わる稜線は、曲率半径が一定の円弧形状であってもよい。また、第1面3の側から正面視した場合に、第1面3及び第1ランド面17が交わる稜線は曲線形状であってもよい。このとき、第1コーナ11の中央における曲率半径が第1端部17bを含む部分における曲率半径より小さくてもよい。
 上記の通り、ランド面9及び第3面7が交わる稜線の少なくとも一部には切刃が位置している。図5に示す一例においては、第1ランド面17及び第3面7が交わる稜線に切刃として第1切刃21が位置している。また、第2ランド面19及び第3面7が交わる稜線に切刃として第2切刃23が位置している。
 図5に示す一例においては、第1切刃21が位置する第1ランド面17及び第3面7が交わる稜線が、第1面3の側からの正面視において曲率半径が一定の円弧形状である。そのため、第1切刃21に加わる切削負荷が一部に集中することが避けられ易く、第1切刃21の耐久性が高い。
 また、第1面3及び第1ランド面17が交わる稜線は、第1コーナ11の中央における曲率半径が第1端部17bを含む部分における曲率半径よりも小さい曲線形状である。そのため、上記のように第1切刃21の耐久性が高く、且つ、第1端部17bにおける第1幅W12が、中央部17aにおける第1幅W11よりも広い。
 図5に示す一例におけるランド面9は、第1辺13に接続された第2ランド面19を有している。ここで、第1面3の側から正面視した場合における第2ランド面19の幅を第3幅W2とする。第2ランド面19は、第1ランド面17から離れるに従って第3幅W2が狭くなる部分を有していてもよい。第2ランド面19が上記の部分を有している場合には、インサート1の耐久性がさらに高い。特に、第2切刃23を主切刃として用いた場合には、相対的に大きな切削負荷が加わる主切刃の耐久性が高い。
 なお、第2ランド面19が、第1ランド面17から離れるに従って第3幅W2が狭くなる部分を有している場合において、第2ランド面19は、第3幅W2が一定となっている部分をさらに有していてもよい。
 図5に示す一例における第2ランド面19の第3幅W2の変化に対する視覚的な理解を容易にするため、図7、9及び10に断面図を示す。また、各断面において第2ランド面19の第3幅W2を図示する。図7に示すW2は、図9に示すW2よりも大きく、また、図9に示すW2は、図10に示すW2よりも大きい。
 これらの図から明らかであるように、図5に示す一例においては、第2ランド面19が、第1ランド面17から離れるに従って第3幅W2が狭くなる部分を有している。なお、図7に示す断面は、第1ランド面17及び第2ランド面19の境界における断面である。
 ランド面9は、図5に示す一例のように、第1面3における第2辺15に沿って位置しており、第2辺15に接続された第3ランド面25をさらに有していてもよい。図5に示す一例においては、第3ランド面25及び第3面7が交わる稜線に切刃として第3切刃27が位置している。
 図5に示す一例のように、第1面3の側から第1ランド面17を正面視した場合に、第2ランド面19の側の端部(以下、便宜的に第2端部17cとする。)における第1幅W13が、第1コーナ11の中央に接続された部分の第1幅W11より広くてもよい。
 第1ランド面17が上記の構成である場合には、第1ランド面17のうち中央部17aから第2端部17cにかけての部位と第3面7とが交わる稜線を切刃として用いた際においても、第1ランド面17の耐久性が高く、かつ、切れ味が良い。すなわち、いわゆる右勝手及び左勝手のいずれの切削工具においても使用することが可能である。そのため、インサート1は、経済性に優れる。
 図5に示す一例における第1ランド面17の第1幅W1の変化に対する視覚的な理解を容易にするため、図6、11及び12に断面図を示す。また、各断面において第1ランド面17の第1幅W1を図示する。図12に示すW13は、図11に示すW1よりも大きく、また、図11に示すW1は、図6に示すW11よりも大きい。
 これらの図から明らかであるように、図5に示す一例においては、第2端部17cにおける第1幅W13が、第1コーナ11の中央に接続された部分における第1幅W11よりも広くなっている。
 このとき、第1面3の側から正面視した場合における第3ランド面25の幅を第4幅W3としたとき、第3ランド面25は、第1ランド面17から離れるに従って第4幅W3が狭くなる部分を有していてもよい。第3ランド面25が上記の構成である場合には、インサート1の耐久性がさらに高い。特に、第3切刃27を主切刃として用いた場合には、相対的に大きな切削負荷が加わる主切刃の耐久性が高くなる。
 なお、第1面3の側から正面視した場合において、第3ランド面25は、第4幅W3が第1コーナ11から離れるに従って狭くなっている部分と、第4幅W3が一定となっている部分との両方を有していてもよい。
 図5に示す一例における第3ランド面25の第4幅W3の変化に対する視覚的な理解を容易にするため、図12~14に断面図を示す。また、各断面において第3ランド面25の第4幅W3を図示する。図12に示すW3は、図13に示すW3よりも大きく、また、図13に示すW3は、図14に示すW3よりも大きい。
 これらの図から明らかであるように、図5に示す一例においては、第3ランド面25は、第1ランド面17から離れるに従って第4幅W3が狭くなる部分を有している。なお、図12に示す断面は、第1ランド面17及び第2ランド面19の境界における断面である。
 第1面3及びランド面9が交わる稜線に直交する断面におけるランド面9の形状は、特定の形状に限定されない。上記の断面におけるランド面9の形状は、例えば、直線形状であってもよく、また、図6~図14に示す一例のように凹形状であってもよい。図6~図14に示すように第1ランド面17が凹形状である場合には、ランド面9の傾斜角が小さく、且つ、第1面3の側から正面視した場合におけるランド面9の幅を小さい。そのため、切刃の切れ味がさらに高い。
 また、上記の断面におけるランド面9の形状は、図15に示す一例のように段差9bを有する構成であってもよい。図15に示すようにランド面9が段差9bを有している場合には、ランド面9の耐久性がさらに高い。
 インサート1の材質としては、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックス、PCD(ポリクリスタルダイヤモンド)及びcBN(キュービックボロンナイトライド)などが挙げられる。
 超硬合金の組成としては、例えば、WC(炭化タングステン)-Co、WC-TiC(炭化チタン)-Co及びWC-TiC-TaC(炭化タンタル)-Coが挙げられる。ここで、WC、TiC及びTaCは硬質粒子であり、Coは結合相である。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る。具体的には、サーメットとして、TiC又はTiN(窒化チタン)を主成分とした化合物が挙げられる。なお、インサート1の材質としては、これらに限定されない。
 また、インサート1は、上に例示する材質によって構成される1つの部材のみを有していてもよく、また、上に例示する材質によって構成される複数の部材を有していてもよい。
 例えば、インサート1が、図1に示すように、本体部29及び切削部31を有しており、全体として多角板形状になっていてもよい。図1に示す一例における本体部29は、略多角板形状であり、一部が切り欠かれた凹形状となっている。この切り欠かれた凹形状の部分に切削部31がロウ材などを用いて接合されていてもよい。
 ここで、図1に示す一例のように、第1コーナ11、第1辺13及び第2辺15が、切削部31に位置していてもよい。なお、視覚的な理解を容易にするため、図1において、切削部31の部分に斜線によるハッチングを加えている。
 切削部31が、例えばPCD及びcBNのように硬度が比較的高い材質であるとともに、本体部29が、例えば、超硬合金、サーメット又はセラミックスであってもよい。本体部21及び切削部23が上記の材質である場合には、インサート1を安価に製造できる。また、切削負荷に対するインサート1の耐久性が高い。本体部29及び切削部31の硬度は、それぞれの部位のビッカース硬さを測定することによって評価すればよい。
 また、インサート1は、上記の切削部31及び本体部29のみを有していてもよいが、例えば、切削部31及び本体部29の部位に加えて、これらの部位の表面を被覆する被覆層を備えていてもよい。被覆層は、切削部31及び本体部29によって構成される基体の表面の全体を覆っていてもよく、また、基体の表面の一部のみを覆っていてもよい。
 被覆層の材質としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、並びに、チタンの炭化物、窒化物、酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒化物及び炭窒酸化物などが挙げられる。被覆層は、上記の材質のうち1つのみを含有していてもよく、また、複数を含有していてもよい。
 また、被覆層は、1つのみの層によって構成されていてもよく、複数の層が積層された構成であってもよい。なお、被覆層の材質としては、これらに限定されない。被覆層は、例えば、化学蒸着(CVD)法又は物理蒸着(PVD)法を用いることによって、基体の上に位置させることが可能である。
 インサート1は、図1に示すように、貫通孔33を有していてもよい。実施形態における貫通孔33は、第1面3から第2面5にかけて形成されており、これらの面において開口している。貫通孔33は、第1面3の中心及び第2面5の中心を通る中心軸X1に沿って延びていてもよい。貫通孔33は、インサート1をホルダに保持する際に、固定ネジ又はクランプ部材を取り付けるために用いられてもよい。なお、貫通孔33は、第3面7における互いに反対側に位置する領域において開口する構成であっても何ら問題無い。
 <切削工具>
 次に、実施形態の切削工具101について図面を用いて説明する。
 実施形態の切削工具101は、図16及び17に示すように、先端側にポケット103(インサートポケット)を有するホルダ105と、ポケット103に位置する上記のインサート1とを備えている。実施形態の切削工具101においては、稜線がホルダ105の先端から突出するようにインサート1が装着されている。
 ホルダ105は、細長く伸びた棒形状をなしている。そして、ホルダ105の先端側には、ポケット103が1つ設けられている。ポケット103は、インサート1が装着される部分であり、ホルダ105の先端面に対して開口している。このとき、ポケット103がホルダ105の側面に対しても開口していることによって、インサート1の装着を容易に行うことができる。具体的には、ポケット103は、ホルダ105の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有している。
 ポケット103にはインサート1が位置している。このとき、インサート1の下面がポケット103に直接に接していてもよく、また、インサート1とポケット103との間にシートを挟んでいてもよい。
 インサート1は、稜線における切刃として用いられる部分がホルダ105から外方に突出するように装着される。実施形態においては、インサート1は、固定ネジ107によって、ホルダ105に装着されている。すなわち、インサート1の貫通孔に固定ネジ107を挿入し、この固定ネジ107の先端をポケット103に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、インサート1がホルダ105に装着されている。
 ホルダ105としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、ホルダ103の靭性を高める観点から、これらの部材の中で鋼を用いてもよい。
 実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に上記の実施形態のインサートを用いてもよい。
 <切削加工物の製造方法>
 次に、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、被削材201を切削加工することによって作製される。実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
(1)被削材201を回転させる工程と、
(2)回転している被削材201に上記の実施形態に代表される切削工具101における稜線を接触させる工程と、
(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、図18に示すように、被削材201を軸O1の周りで回転させるとともに、被削材201に切削工具101を相対的に近付ける。次に、図19に示すように、切削工具101における稜線(切刃)を被削材201に接触させて、被削材201を切削する。そして、図20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。
 実施形態においては、軸O1を固定するとともに被削材201を回転させた状態で切削工具101をY1方向に移動させることによって被削材201に近づけている。また、図19においては、回転している被削材201にインサートにおける切刃を接触させることによって被削材201を切削している。また、図20においては、被削材201を回転させた状態で切削工具101をY2方向に移動させることによって遠ざけている。
 なお、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、切削工具101を動かすことによって、切削工具101を被削材201に接触させる、あるいは、切削工具101を被削材201から離しているが、当然ながらこのような形態に限定されない。
 例えば、(1)の工程において、被削材201を切削工具101に近づけてもよい。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、被削材201を回転させた状態を維持して、被削材201の異なる箇所にインサートにおける切刃を接触させる工程を繰り返せばよい。
 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、鋳鉄、又は非鉄金属などが挙げられる。
  1・・・切削インサート(インサート)
  3・・・第1面
  5・・・第2面
  7・・・第3面
  9・・・ランド面
 11・・・第1コーナ
 13・・・第1辺
 15・・・第2辺
 17・・・第1ランド部
 17a・・・中央部
 17b・・・第1端部
 17c・・・第2端部
 19・・・第2ランド面
 21・・・第1切刃
 23・・・第2切刃
 25・・・第3ランド面
 27・・・第3切刃
 29・・・本体部
 31・・・切削部
 33・・・貫通孔
101・・・切削工具
103・・・ポケット
105・・・ホルダ
107・・・固定ネジ
201・・・被削材

Claims (9)

  1.  多角形状であって、第1コーナ及び前記第1コーナから延びた第1辺を有する第1面と、
     前記第1面の反対側に位置する第2面と、
     前記第1面及び前記第2面の間に位置する第3面と、
     前記第1面及び前記第3面の間に位置するランド面とを備え、
     前記ランド面は、
      前記第1コーナに接続された第1ランド面と、
      前記第1辺に接続された第2ランド面とを有し、
     前記第1面の側から正面視した場合における前記第1ランド面の幅を第1幅としたとき、前記第2ランド面の側の端部における前記第1幅が、前記第1コーナの中央に接続された部分の前記第1幅よりも広い、切削インサート。
  2.  前記第1面の側から前記第1ランド面を正面視した場合に、前記第1ランド面は、前記第1コーナの中央に接続された部分から前記第2ランド面の側の端部に近づくに従って前記第1幅が広くなる部分を有している、請求項1に記載の切削インサート。
  3.  前記第3面の側から正面視した場合における前記第1ランド面の幅を第2幅としたとき、前記第1コーナの中央に接続された部分の第2幅が、前記第2ランド面の側の端部における前記第2幅よりも広い、請求項1又は2に記載の切削インサート。
  4.  前記第1面の側から正面視した場合に、前記第3面及び前記第1ランド面が交わる稜線は、曲率半径が一定の円弧形状であって、かつ、前記第1面及び前記第1ランド面が交わる稜線は、前記第1コーナの中央における曲率半径が前記第2ランド面の側の端部を含む部分における曲率半径よりも小さい曲線形状である、請求項1~3のいずれか1つに記載の切削インサート。
  5.  前記第1面の側から正面視した場合における前記第2ランド面の幅を第3幅としたとき、前記第2ランド面は、前記第1ランド面から離れるに従って前記第3幅が狭くなる部分を有している、請求項1~4のいずれか1つに記載の切削インサート。
  6.  前記第1面は、前記第1コーナから延びた第2辺をさらに有し、
     前記ランド面は、前記第2辺に接続された第3ランド面をさらに有し、
     前記第3ランド面の側の端部における前記第1幅が、前記第1コーナの中央に接続された部分の前記第1幅よりも広い、請求項1~5のいずれか1つに記載の切削インサート。
  7.  前記第1面の側から正面視した場合における前記第3ランド面の幅を第4幅としたとき、前記第3ランド面は、前記第1ランド面から離れるに従って前記第4幅が狭くなる部分を有している、請求項6に記載の切削インサート。
  8.  先端側に位置するポケットを有するホルダと、
     前記ポケット内に位置する、請求項1~7のいずれか1つに記載の切削インサートとを有する切削工具。
  9.  被削材を回転させる工程と、
     回転している前記被削材に請求項8に記載の切削工具を接触させる工程と、
     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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