WO2020189497A1 - 切削インサートおよび刃先交換式カッター - Google Patents

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WO2020189497A1
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WO
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cutting
cutting edge
insert
seating surface
inclined surface
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PCT/JP2020/010808
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English (en)
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Inventor
太一 尾上
茂 石森
隆行 萩原
陸希 渡邊
Original Assignee
三菱マテリアル株式会社
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/06—Face-milling cutters, i.e. having only or primarily a substantially flat cutting surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts

Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert that can be detachably attached to an insert mounting seat formed on the outer periphery of the tip of a cutter body of a cutter body with a replaceable cutting edge that is rotated around an axis, and such a cutting insert is an insert mounting seat of the cutter body. It relates to a cutter with a replaceable cutting edge that is detachably attached to.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-05280 filed in Japan on March 18, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 has a chamfer surface in a portion closest to the flank surface of the rake face, and this chamfer surface shifts to a second chamfer surface forming an obtuse angle to further rake face.
  • a milling insert with a cross-sectional rake face that transitions to an inwardly or downwardly sloping slope with respect to a flat bottom surface is described.
  • the cutting insert described in Patent Document 1 is a positive type cutting insert in which the flank forms an acute angle.
  • chips are formed at the transition portion between the bottom surface and the land by shifting the top surface of the rake face at a position higher than the lowest portion of the bottom surface to the land. Those with a stop surface formed are also described. Further, it is also described in Patent Document 1 that the possibility of having a shape in which the chamfer surface, the slope surface, and the bottom surface are concavely curved is not excluded.
  • the positive type cutting insert (rolling insert) as described in Patent Document 1 is often used for cutting with low cutting and low feed, and the thickness of chips becomes thin, so that curl It becomes difficult to control the diameter, and there is a concern that chips may be caught or the conveyor may be clogged when the chips are discharged.
  • a chip stop surface is formed at the transition portion between the bottom surface and the land, and a cutting edge having a thick chip bites.
  • the chips can be curled by the chip stop surface, but since the height of the upper end of the chip stop surface is lower than that of the cutting edge, the cutting edge is separated from the work material. In the latter half of the above, thin chips cannot be applied to the chip stop surface to curl, and the chips grow.
  • the present invention has been made under such a background, and the thickness generated in the latter half of the incision is prevented from increasing the cutting resistance due to the surface contact of the thick chips generated in the first half of the incision. It provides cutting inserts that reliably curl thin chips to control the curl diameter and prevent chip biting and conveyor clogging, while such cutting inserts are detachably mounted on the insert mounting seat. The purpose is to provide a cutter with a replaceable cutting edge.
  • the cutting insert of the present invention is attached to and detached from the insert mounting seat formed on the outer periphery of the tip of the cutter body of the blade tip exchange type cutter rotated around the axis.
  • a cutting insert that can be mounted so that it faces the polygonal rake face that faces the cutter rotation direction of the cutter body and the bottom surface that faces the opposite side of the rake face and faces the cutter rotation direction of the insert mounting seat. It is provided with an insert body in which a polygonal seating surface to be seated and a flank surface arranged around the rake surface and the seating surface are formed, and the insert body is located at the center of the rake surface and the seating surface.
  • a mounting hole through which a clamp screw for mounting the insert body is inserted into the insert mounting seat is opened, and a cutting edge is formed at the intersecting ridgeline portion between the rake face and the flank surface.
  • the flank surface is inclined toward the inside of the insert body from the cutting edge toward the seating surface side, and the rake surface is on the cutting edge side in a cross section perpendicular to the cutting edge.
  • a first inclined surface that inclines linearly toward the seating surface as it moves away from the cutting edge, and a side that is inside the rake surface of the first inclined surface and that is opposite to the seating surface as it moves away from the cutting edge.
  • a second inclined surface that inclines linearly is provided, and in a direction perpendicular to the seating surface, from the seating surface to the upper end of the second inclined surface rather than the height from the seating surface to the cutting edge. It is characterized by a high height.
  • the blade tip exchange type cutter of the present invention is characterized in that such a cutting insert is detachably attached to an insert mounting seat formed on the outer periphery of the tip portion of a cutter body that is rotated around an axis. ..
  • the rake face of the cutting insert in a cross section orthogonal to the cutting edge is linearly inclined toward the seating surface side as the cutting edge is separated from the cutting edge. It is provided with a first inclined surface and a second inclined surface inside the rake face of the first inclined surface and inclining linearly to the side opposite to the seating surface as the distance from the cutting edge increases. Since the first and second inclined surfaces have a straight cross section, the thick chips generated in the first half of the cut come into line contact without surface contact, and an increase in cutting resistance can be prevented. ..
  • the height from the seating surface to the upper end of the second inclined surface is higher than the height from the seating surface to the cutting edge in the direction perpendicular to the seating surface.
  • Chips that are thin and tend to stretch can be curled by applying resistance to the upper end of the second inclined surface and sliding them, so that the chips are curled from the first half to the second half of the cut.
  • the curl diameter can be controlled to be substantially constant. Therefore, according to the cutting insert and the cutting edge replaceable cutter configured in this way, the extended chips may be caught between the cutting edge and the work material, or may be clogged on the conveyor when the chips are discharged. You can prevent it from happening.
  • the rake face includes a flat surface extending linearly parallel to the seating surface in a cross section orthogonal to the cutting edge between the first inclined surface and the second inclined surface. May be good. Since this flat surface also has a straight cross section, it comes into line contact with the chips in the first half of the cut, and does not cause an increase in cutting resistance.
  • the difference between the height from the seating surface to the cutting edge and the height from the seating surface to the upper end of the second inclined surface in the direction perpendicular to the seating surface is 1.0 mm or less. desirable. If the difference between the height from the seating surface to the cutting edge and the height from the seating surface to the upper end of the second inclined surface is larger as this difference exceeds 1.0 mm, it hits the upper end of the second inclined surface and slides. There is a risk that the chips that come in contact will lose their place and become clogged.
  • the distance between the cutting edge and the upper end of the second inclined surface in the direction parallel to the seating surface is within the range of 0.5 mm to 5.0 mm. .. If this distance is less than 0.5 mm, chips may still be clogged, while if it is larger than 5.0 mm, the chips generated in the latter half of the cut may hit the second inclined surface and be in sliding contact with each other. There is a risk that the curl diameter cannot be controlled because it will be separated from the rake face.
  • the present invention it is possible to prevent the cutting resistance from increasing due to the thick chips generated in the first half of the cut coming into surface contact with the rake face, and it is generated in the second half of the cut.
  • the curl diameter can be controlled to be substantially constant over the entire length of the chip, so that the cutting edge and the work material It is possible to prevent chips from getting caught between the two and the conveyor from clogging.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows one Embodiment of the cutting insert of this invention. It is a top view seen from the direction facing the rake face of the embodiment shown in FIG. It is a side view in the direction of arrow A in FIG. It is a side view in the direction of arrow B in FIG. It is a ZZ cross-sectional view in FIG. It is an enlarged view around the cutting edge of the cross-sectional view shown in FIG. A bottom view showing one embodiment of the cutting edge replaceable cutter of the present invention in which the cutting insert of the embodiment shown in FIGS. 1 to 6 is detachably attached to the insert mounting seat, as viewed from the tip side in the axial direction of the cutter body. is there. It is a side view in the direction of arrow A in FIG. It is a side view in the direction of arrow B in FIG. It is a figure which shows the chip generated by the Example of this invention. It is a figure which shows the chip generated by the comparative example with respect to the Example shown in FIG.
  • FIGS. 7 to 9 show the cutting edge exchange type of the present invention in which the cutting insert of the embodiment is detachably attached to the insert mounting seat. It shows one embodiment of a cutter, and FIGS. 10 and 11 show an embodiment of the present invention based on this embodiment and chips generated by a comparative example with respect to this embodiment.
  • the cutting insert of this embodiment includes a polygonal plate-shaped insert body 1 formed of a hard material such as cemented carbide.
  • the insert body 1 has a substantially square plate shape, and more specifically, a square octagon cut out by a straight line perpendicular to the bisector of the two sides of the square where each corner of the square intersects the corner. It is formed in a plate shape.
  • the insert body 1 is formed in a rotationally symmetric shape by 90 ° around the insert center line C passing through the center of the square, and has a plane orthogonal to each side of the square along the insert center line C. It is formed in a plane-symmetrical shape with respect to the plane including the insert center line C and the above-mentioned bisector.
  • one polygonal surface is designated as a rake face 2, and the other polygonal surface facing the opposite side of the rake face 2 is designated as a seating surface 3.
  • the side surfaces arranged around the surface 2 and the seating surface 3 are referred to as escape surfaces 4.
  • a cutting edge 5 is formed at the intersecting ridgeline portion between the rake face 2 and the flank surface 4, and the flank surface 4 is inclined toward the inside of the insert body 1 from the cutting edge 5 toward the seating surface 3. Therefore, the cutting insert of this embodiment is a positive type cutting insert.
  • the seating surface 3 is composed of a surface orthogonal to the insert center line C.
  • a mounting hole 6 through which the insert body 1 is inserted and a clamp screw for mounting the insert body 1 to the insert mounting seat is inserted is opened.
  • the mounting hole 6 has a circular cross section centered on the insert center line C, and the inner diameter thereof is gradually reduced from the rake surface 2 toward the seating surface 3 as shown in FIG. 5, and then the seating surface 3 It is formed so as to expand the diameter on the side.
  • the cutting blade 5 includes a main cutting blade 5a formed on a side portion of the square and a secondary cutting blade 5b formed on a portion cut out at a corner portion of the square.
  • the main cutting blade 5a and the secondary cutting blade 5b are located on one plane parallel to the seating surface 3, and the corner portion where the main cutting blade 5a and the secondary cutting blade 5b intersect is rounded by an arc having a small radius.
  • the sub cutting edge 5b may be linear or arcuate with a large radius of curvature. Further, the cutting blade 5 may be provided with a honing or a land.
  • the rake face 2 connected to the cutting blade 5 is a first first that is linearly inclined toward the seating surface 3 side toward the cutting blade 5 as the distance from the cutting blade 5 increases. It is provided with an inclined surface 2a and a second inclined surface 2b inside the rake surface 2 of the first inclined surface 2a and inclined linearly to the side opposite to the seating surface 3 as the distance from the cutting edge 5 increases. There is. Further, in the present embodiment, the rake face 2 is flat extending linearly parallel to the seating surface 3 in a cross section orthogonal to the cutting edge 5 between the first inclined surface 2a and the second inclined surface 2b. It has a surface 2c.
  • the upper surface of the convex portion 2d has an outer line having a similar shape that is one size smaller than the outer line (cutting edge 5) of the rake surface 2.
  • the upper surface of the convex portion 2d and the second inclined surface 2b may be connected to each other via a convex curved surface as shown in FIG. 6, or may intersect at an angle.
  • the difference H between the height from the seating surface 3 to the cutting edge 5 and the height from the seating surface 3 to the upper end of the second inclined surface 2b is 1.0 mm or less.
  • the range is constant over the entire circumference of the cutting blade 5, and in the present embodiment, this difference H is 0.1 mm.
  • the distance L between the cutting blade 5 and the upper end of the second inclined surface 2b in the direction parallel to the seating surface 3 is within the range of 0.5 mm to 5.0 mm. It is constant over the entire circumference of the blade 5, and in the present embodiment, this interval L is 2.0 mm.
  • the first inclination angle ⁇ 1 formed by the first inclined surface 2a with respect to the plane P parallel to the seating surface 3 is cut in the range of 10.0 ° to 30.0 °. It is constant over the entire circumference of the blade 5, and in the present embodiment, the first inclination angle ⁇ 1 is 16.0 °.
  • the second inclination angle ⁇ 2 formed by the second inclined surface 2b with respect to the plane parallel to the seating surface 3 is 10.0 ° to It is constant over the entire circumference of the cutting edge 5 within the range of 90.0 °, and in the present embodiment, the second inclination angle ⁇ 2 is 40.0 °.
  • the flat surface 2c when the flat surface 2c is formed between the first inclined surface 2a and the second inclined surface 2b of the rake face 2, in the cross section orthogonal to the cutting edge 5.
  • the depth D in the direction perpendicular to the seating surface 3 from the cutting edge 5 to the flat surface 2c is preferably within the range of 0.10 mm or more, and is 0.25 mm in the present embodiment.
  • the cutting edge replaceable cutter to which such a cutting insert can be detachably attached includes a disk-shaped cutter body 11 centered on the axis O as shown in FIGS. 7 to 9 by using a metal material such as a steel material.
  • the tip portion (lower portion in FIGS. 8 and 9) of the cutter body 11 has a larger diameter than the rear end portion (lower portion in FIGS. 8 and 9), and an insert mounting seat is formed on the outer periphery of the tip portion.
  • a plurality of 12s are formed at intervals in the circumferential direction, and the cutting inserts of the above embodiment are attached to these insert mounting seats 12.
  • the rear end portion of the cutter body 11 is attached to the spindle of the machine tool, and the cutter body 11 is rotated in the cutter rotation direction T around the axis O in the direction perpendicular to the axis O.
  • the work material is subjected to cutting processing such as face milling by the cutting edge 5 of the cutting insert of the above embodiment attached to the insert mounting seat 12.
  • the same number of concave groove-shaped tip pockets 13 as the insert mounting seats 12 are formed on the outer periphery of the tip of the cutter main body 11 at intervals in the circumferential direction, and the insert mounting seats 12 are formed in the cutter rotation direction of these tip pockets 13. It is formed on the wall surface facing T. In this embodiment, eight chip pockets 13 and insert mounting seats 12 are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the insert mounting seat 12 includes a bottom surface facing the cutter rotation direction T, a wall surface extending from the bottom surface toward the cutter rotation direction T side and facing the outer peripheral side of the tip of the cutter main body 11, and a wall surface facing the inner peripheral side of the tip.
  • the bottom surface of the insert mounting seat 12 is inclined so as to face the side opposite to the cutter rotation direction T toward the rear end side of the cutter body 11, and the bottom surface is inserted into the mounting hole 6 of the insert body 1.
  • a screw hole is formed in which the clamp screw 14 is screwed.
  • the insert body 1 of the cutting insert has a seating surface 3 facing the bottom surface and two flanks 4 connected to two main cutting blades 5a intersecting one auxiliary cutting blade 5b.
  • the clamp screw 14 is seated in contact with the two wall surfaces and inserted into the mounting hole 6 as described above, and is screwed into the screw hole to be detachably attached.
  • one auxiliary cutting edge 5b is substantially positioned on a plane perpendicular to the axis O of the cutter body 11, and extends from the auxiliary cutting edge 5b to the outer peripheral side.
  • One main cutting edge 5a is arranged so as to extend toward the rear end side of the cutter body 11, and the cutting edge 5 composed of the main cutting edge 5a and the sub cutting edge 5b performs the above-mentioned cutting process on the work material.
  • the rake face 2 of the cutting insert is a straight line toward the seating surface 3 side as the cutting edge 5 side is separated from the cutting blade 5 in the cross section orthogonal to the cutting blade 5.
  • a second inclined surface 2a that inclines in a shape and a second inclined surface that is inside the rake surface 2 of the first inclined surface 2a and inclines linearly to the side opposite to the seating surface 3 as the distance from the cutting edge 5 increases. Since it is provided with an inclined surface 2b and these first and second inclined surfaces have a linear cross section, thick chips generated in the first half of the cut are in line contact without surface contact. Therefore, it is possible to prevent an increase in cutting resistance.
  • the rake face 2 is linearly parallel to the seating surface 3 in a cross section orthogonal to the cutting edge 5 between the first inclined surface 2a and the second inclined surface 2b. It has an extending flat surface 2c. Therefore, the chips flowing from the first inclined surface 2a also come into contact with the flat surface 2c, but since the flat surface 2c also has a straight cross section, it comes into line contact with the chips and is cut. Even if thick chips come into contact with each other in the first half of the above, the cutting resistance does not increase.
  • the seating surface 3 is located in the direction perpendicular to the seating surface 3 of the insert body 1 rather than the height from the seating surface 3 to the cutting edge 5. Since the height from to the upper end of the second inclined surface 2b is high, a thin chip generated in the latter half of the cut during the downcut is applied to the upper end of the second inclined surface 2b and slid. It can be brought into contact and given resistance to curl to a small curl diameter.
  • the chips in the latter half of the cut which are thin and tend to extend, are curled to a curl diameter substantially equal to the chips in the first half of the cut to curl the chips.
  • the diameter can be controlled to be substantially constant. Therefore, it is possible to prevent the extended chips from being bitten or being clogged on the conveyor when the chips are discharged.
  • the difference H between the height from the seating surface 3 to the cutting edge 5 and the height from the seating surface 3 to the upper end of the second inclined surface 2b in the direction perpendicular to the seating surface 3 is as in the present embodiment. It is desirable that it is 1.0 mm or less. If this difference H exceeds 1.0 mm, the chips that come into contact with the upper end of the second inclined surface 2b from the first half to the second half of the cut may lose their place and become clogged.
  • the distance L between the cutting edge 5 and the upper end of the second inclined surface 2b in the direction parallel to the seating surface 3 is 0.5 mm to 5. as in the present embodiment. It is desirable that it is within the range of 0 mm. If the distance L is less than 0.5 mm, chips may be clogged, and conversely, if the distance L is larger than 5.0 mm, the chips generated in the latter half of the cut will be the second inclined surface 2b. There is a risk that the curl diameter cannot be controlled because the rake face 2 is separated from the rake face 2 before it hits the surface and slides into contact with the surface 2.
  • the depth D from the cutting edge 5 is 0.10 mm or more as described above. If the depth D is shallower than 0.10 mm, the chips line-contacting the first inclined surface 2a will come into contact with the flat surface 2c before the curl is sufficiently formed, and the second inclined surface 2b May not be able to come into contact with.
  • the rake face 2 thus includes the flat surface 2c between the first inclined surface 2a and the second inclined surface 2b, but the flat surface 2c is not formed and the first The inclined surface 2a and the second inclined surface 2b may intersect in a V-shaped cross section, or may be connected by a concave curved surface having a small radius of curvature.
  • FIG. 10 and FIG. 11 described below the right side of the chip in the figure is the first half side of the cut in which the cutting edge 5 bites the work material, and the left side of the chip in the figure is the work piece by the cutting blade 5. It is the latter half of the notch that comes out of the material.
  • the material of the work material is SCM440, and the cutting conditions are cutting speed vc: 200 m / min, axial cutting depth ap: 0.2 mm, feed amount per blade fz: 0.2 mm / t, The cutting depth in the radial direction was 100 mm (center cut), and the cutting was dry. Further, only one cutting insert was attached to the cutter body 11 to perform cutting.
  • the same cutting conditions as in the embodiment are provided by a cutting edge replaceable cutter equipped with a cutting insert in which the height from the seating surface to the upper end of the second inclined surface is lower than the height of the cutting edge.
  • the front milling was performed with, and the chips generated at that time were photographed. The result is shown in FIG.
  • the difference between the height from the seating surface to the cutting edge and the height from the seating surface to the upper end of the second inclined surface is 0.258 mm in the direction perpendicular to the seating surface. Was expensive.
  • the distance between the cutting edge and the upper end of the second inclined surface in the direction parallel to the seating surface is 2.127 mm, which is parallel to the seating surface of the first inclined surface.
  • the first tilt angle formed with respect to a flat surface is 14.299 °, and the first tilt surface is straight from the cutting edge to 0.873 mm parallel to the seating surface, but inside the rake face. Then, it formed a concave curved surface with a radius of 1.895 mm and reached the upper end of the second inclined surface.
  • the curl diameter (diameter) of the chips gradually increased from the first half to the second half of the incision, and at the end of the largest incision, the diameter was 7.6 mm.
  • the diameter at the beginning of the cut reached nearly three times the diameter of 2.6 mm.
  • the chips of the example have a small diameter of 2.1 mm even at the beginning of cutting, and have a diameter of 3.1 mm even at the end of cutting, and the curl diameter is large at about 1.4 times, which is less than half the diameter of the comparative example. It was suppressed.
  • the present invention it is possible to prevent the cutting resistance from increasing due to the thick chips generated in the first half of the cutting coming into surface contact with the rake face, and the thin chips generated in the second half of the cutting can be prevented from increasing.
  • the curl diameter can be controlled to be substantially constant over the entire length of the chips, so that the chips between the cutting edge and the work material can be controlled. It is possible to prevent biting and clogging of the conveyor.

Abstract

刃先交換式カッターに取り付けられる切削インサートであって、インサート本体（１）にすくい面（２）と着座面（３）と逃げ面（４）とが形成され、すくい面（２）と着座面（３）の中央部には取付孔が開口し、すくい面（２）と逃げ面（４）との交差稜線部には切刃５が形成され、すくい面（２）は、切刃（５）に直交する断面において、切刃（５）側に切刃（５）から離れるに従い着座面（３）側に直線状に傾斜する第１の傾斜面（２ａ）と、第１の傾斜面（２ａ）のすくい面（２）の内側にあって切刃（５）から離れるに従い着座面（３）とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面と（２ｂ）を備え、着座面（３）に垂直な方向において、着座面（３）から切刃（５）までの高さよりも、着座面（３）から第２の傾斜面（２ｂ）の上端までの高さが高い。

Description

切削インサートおよび刃先交換式カッター
　本発明は、軸線回りに回転される刃先交換式カッターのカッター本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサート、およびこのような切削インサートがカッター本体のインサート取付座に着脱可能に取り付けられた刃先交換式カッターに関するものである。
　本願は、２０１９年３月１８日に、日本に出願された特願２０１９－０５０２８０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　このような切削インサートとして、特許文献１には、すくい面の逃げ面に最も近い部分にチャンファ面があり、このチャンファ面は鈍角を形成する第２のチャンファ面に移行して、さらにすくい面の平坦な底面に対して内方または下方に傾斜したスロープ面に移行する断面形状のすくい面を有する転削インサートが記載されている。ここで、この特許文献１に記載された切削インサートは、逃げ面が鋭角を形成するポジティブタイプの切削インサートである。
　また、この特許文献１の図６および図７には、すくい面の上記底面の最も低い部分よりも高い位置の頂面がランドに移行することによって、底面とランドとの間の移行部に切屑停止面が形成されたものも記載されている。さらに、この特許文献１には、上記チャンファ面やスロープ面、底面を凹状に湾曲した形状をもつことができる可能性を排除しないとも記載されている。
日本国特開２００６－２５５８８２号公報（Ａ）
　ところで、この特許文献１に記載されたようなポジティブタイプの切削インサート（転削インサート）は、低切り込み、低送りでの切削に使用されることが多く、切屑の厚さが薄くなるため、カール径を制御することが困難となって、切屑の噛み込みや切屑を排出する際のコンベア詰まりが懸念される。
　特に、カッターの回転方向と被削材の送り方向が同じ方向（カッターの回転方向と送り方向とが逆方向）であるダウンカットの場合には、切刃が被削材に食い付いてからの切り込みの前半では厚さの厚い切屑が生成されるため、切屑は刃先の近傍で小さなカール径にカールされるが、カッターが回転して切刃が被削材から抜けて離れる前の切り込みの後半では切屑の厚さが薄くなり、切屑は刃先の近傍ではカールされずに延びてしまい、上述した噛み込みやコンベア詰まりを引き起こす原因となる。
　ここで、特許文献１の図６および図７に記載された切削インサートでは、底面とランドとの間の移行部に切屑停止面が形成されていて、切屑の厚さが厚い切刃が食い付いてからの切り込みの前半では、この切屑停止面によって切屑をカールさせることができるが、この切屑停止面の上端の高さが切刃よりも低いため、切刃が被削材から抜けて離れる切り込みの後半では厚さの薄い切屑を切屑停止面に当ててカールさせることができずに切屑が延びてしまう。
　また、特許文献１に記載されているように、上記スロープ面や底面、あるいは切屑停止面を凹状に湾曲した形状とした場合には、切り込みの前半に生成される厚さの厚い切屑がこれらスロープ面や底面、切屑停止面に面接触してしまい、切削抵抗の増大を招くおそれもある。
　本発明は、このような背景の下になされたもので、切り込みの前半に生成される厚さの厚い切屑が面接触することによる切削抵抗の増大を防ぎつつ、切り込みの後半に生成される厚さの薄い切屑を確実にカールさせてカール径を制御し、切屑の噛み込みやコンベア詰まりを生じることのない切削インサートを提供するとともに、このような切削インサートがインサート取付座に着脱可能に取り付けられた刃先交換式カッターを提供することを目的としている。
　上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサートは、軸線回りに回転される刃先交換式カッターのカッター本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、上記カッター本体のカッター回転方向に向けられる多角形状のすくい面と、このすくい面とは反対側を向いて上記インサート取付座のカッター回転方向を向く底面に向けて着座させられる多角形状の着座面と、これらすくい面と着座面の周囲に配置される逃げ面とが形成されたインサート本体を備え、上記すくい面と着座面の中央部には、上記インサート本体を貫通して該インサート本体を上記インサート取付座に取り付けるためのクランプネジが挿通される取付孔が開口しており、上記すくい面と逃げ面との交差稜線部には切刃が形成されるとともに、上記逃げ面は上記切刃から上記着座面側に向かうに従い上記インサート本体の内側に向かうように傾斜していて、上記すくい面は、上記切刃に直交する断面において、上記切刃側に該切刃から離れるに従い上記着座面側に直線状に傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面の上記すくい面の内側にあって上記切刃から離れるに従い上記着座面とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面とを備え、上記着座面に垂直な方向において、該着座面から上記切刃までの高さよりも、上記着座面から上記第２の傾斜面の上端までの高さが高いことを特徴とする。
　また、本発明の刃先交換式カッターは、このような切削インサートが、軸線回りに回転されるカッター本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
　このように構成された切削インサートおよび刃先交換式カッターにおいては、切削インサートのすくい面が、切刃に直交する断面において、切刃側に切刃から離れるに従い着座面側に直線状に傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面のすくい面の内側にあって切刃から離れるに従い着座面とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面とを備えており、これら第１、第２の傾斜面が断面直線状であるので、切り込みの前半に生成される厚さの厚い切屑が面接触することがなく線接触することになり、切削抵抗の増大を防ぐことができる。
　そして、上記構成の切削インサートでは、着座面に垂直な方向において、着座面から切刃までの高さよりも、着座面から第２の傾斜面の上端までの高さが高いので、切り込みの後半に生成される厚さが薄くて延び気味となる切屑を、この第２の傾斜面の上端部に当てて摺接させることにより抵抗を与えてカールさせることができるので、切り込みの前半から後半にかけて切屑のカール径を略一定に制御することができる。従って、このように構成された切削インサートおよび刃先交換式カッターによれば、延びた切屑が切刃と被削材との間で噛み込みを生じたり、あるいは切屑排出の際にコンベアで詰まりを生じたりするのを防ぐことができる。
　ここで、上記すくい面は、上記第１の傾斜面と上記第２の傾斜面との間に、上記切刃に直交する断面において上記着座面に平行に直線状に延びる平坦面を備えていてもよい。この平坦面も断面直線状であるので、切り込みの前半の切屑とは線接触することになり、切削抵抗の増大を招くことがない。
　なお、上記着座面に垂直な方向において、該着座面から上記切刃までの高さと、上記着座面から上記第２の傾斜面の上端までの高さとの差は１．０ｍｍ以下であることが望ましい。この差が１．０ｍｍを越えるほど、着座面から切刃までの高さと、着座面から第２の傾斜面の上端までの高さとの差が大きいと、第２の傾斜面の上端部に当たって摺接した切屑が行き場を失い、詰まり気味となるおそれがある。
　また、上記切刃に直交する断面において、上記切刃と上記第２の傾斜面の上端との上記着座面に平行な方向における間隔は０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲内であることが望ましい。この間隔が０．５ｍｍ未満であると、やはり切屑が詰まり気味となるおそれがある一方、５．０ｍｍよりも大きいと、切り込みの後半に生成された切屑が第２の傾斜面に当たって摺接する前にすくい面から離れてしまい、カール径を制御することができなくなるおそれがある。
　以上説明したように、本発明によれば、切り込みの前半に生成される厚い切屑がすくい面に面接触することによって切削抵抗が増大するのを防ぐことができるとともに、切り込みの後半に生成される厚さの薄い切屑を第２の傾斜面の上端部に当てて摺接されることにより、切屑の全長に亙ってカール径を略一定に制御することができるので、切刃と被削材との間における切屑の噛み込みやコンベア詰まりが発生するのを防止することが可能となる。
本発明の切削インサートの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態のすくい面に対向する方向から見た平面図である。 図２における矢線Ａ方向の側面図である。 図２における矢線Ｂ方向の側面図である。 図２におけるＺＺ断面図である。 図５に示す断面図の切刃周辺の拡大図である。 図１～図６に示した実施形態の切削インサートがインサート取付座に着脱可能に取り付けられた本発明の刃先交換式カッターの一実施形態を示すカッター本体の軸線方向先端側から見た底面図である。 図７における矢線Ａ方向の側面図である。 図７における矢線Ｂ方向の側面図である。 本発明の実施例により生成された切屑を示す図である。 図１０に示す実施例に対する比較例により生成された切屑を示す図である。
　図１～図６は本発明の切削インサートの一実施形態を示すものであり、図７～図９は、実施形態の切削インサートがインサート取付座に着脱可能に取り付けられた本発明の刃先交換式カッターの一実施形態を示すものであり、図１０および図１１は、この実施形態に基づく本発明の実施例、およびこの実施例に対する比較例により生成された切屑を示すものである。
　本実施形態の切削インサートは、超硬合金等の硬質材料により形成された多角形板状のインサート本体１を備えている。このインサート本体１は、概略正方形の板状であり、詳しくは正方形の各角部が該角部に交差する正方形の２辺の二等分線に垂直な直線によって切り欠かれた偏８角形の板状に形成されている。
　また、インサート本体１は、上記正方形の中心を通るインサート中心線Ｃ回りに９０°ずつ回転対称形状に形成されるとともに、このインサート中心線Ｃに沿って上記正方形の各辺に直交する平面と、該インサート中心線Ｃと上記二等分線とを含む平面とに関して面対称形状に形成されている。
　このインサート本体１の２つの多角形面のうち、一方の多角形面はすくい面２とされるとともに、このすくい面２とは反対側を向く他方の多角形面は着座面３とされ、すくい面２と着座面３の周囲に配置される側面は逃げ面４とされる。すくい面２と逃げ面４との交差稜線部には切刃５が形成されるとともに、逃げ面４は切刃５から着座面３側に向かうに従いインサート本体１の内側に向かうように傾斜していて、本実施形態の切削インサートはポジティブタイプの切削インサートとされている。
　着座面３は、インサート中心線Ｃに直交する面で構成される。
　また、すくい面２と着座面３の中央部には、インサート本体１を貫通して該インサート本体１を上記インサート取付座に取り付けるためのクランプネジが挿通される取付孔６が開口している。取付孔６は、インサート中心線Ｃを中心とした断面円形とされ、その内径が図５に示すようにすくい面２から着座面３側に向けて段階的に漸次縮径した後、着座面３側で拡径するように形成されている。
　切刃５は、上記正方形の辺の部分に形成された主切刃５ａと、この正方形の角部を切り欠いた部分に形成された副切刃５ｂとを備えている。これら主切刃５ａと副切刃５ｂは、着座面３と平行な１つの平面上に位置しており、主切刃５ａと副切刃５ｂとが交差するコーナ部は半径の小さな円弧によって丸められている。なお、副切刃５ｂは直線状であってもよく、また曲率半径の大きな円弧状であってもよい。また、切刃５にはホーニングやランドが付けられていてもよい。
　切刃５に連なるすくい面２は、切刃５に直交する断面において図６に示すように、切刃５側に該切刃５から離れるに従い着座面３側に直線状に傾斜する第１の傾斜面２ａと、この第１の傾斜面２ａのすくい面２の内側にあって切刃５から離れるに従い着座面３とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面２ｂとを備えている。また、本実施形態では、すくい面２は、これら第１の傾斜面２ａと第２の傾斜面２ｂとの間に、切刃５に直交する断面において着座面３に平行に直線状に延びる平坦面２ｃを備えている。
　そして、図６に示すように、着座面３に垂直な方向において、着座面３から切刃５までの高さよりも、着座面３から第２の傾斜面２ｂの上端までの高さが高い。従って、すくい面２の中央部には、第２の傾斜面２ｂの内側に、インサート中心線Ｃ方向に最も突出する凸部２ｄが形成されることになり、この凸部２ｄの上面は着座面３に平行な平面とされていて、上記取付孔６はこの凸部２ｄの上面の中央部に開口している。この凸部２ｄの上面は、すくい面２に対向する平面視において図２に示すように、すくい面２の外郭線（切刃５）に対して一回り小さな相似形状の外郭線を有している。なお、この凸部２ｄの上面と第２の傾斜面２ｂとは、図６に示すように凸曲面を介して連なっていてもよく、また角度をもって交差していてもよい。
　ここで、着座面３に垂直な方向において、着座面３から切刃５までの高さと、着座面３から第２の傾斜面２ｂの上端までの高さとの差Ｈは、１．０ｍｍ以下の範囲で切刃５の全周に亙って一定とされており、本実施形態ではこの差Ｈは０．１ｍｍとされている。さらに、同じく切刃５に直交する断面において、切刃５と第２の傾斜面２ｂの上端との着座面３に平行な方向における間隔Ｌは、０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲内で切刃５の全周に亙って一定とされており、本実施形態ではこの間隔Ｌは２．０ｍｍとされている。
　また、切刃５に直交する断面において、第１の傾斜面２ａが着座面３に平行な平面Ｐに対してなす第１の傾斜角θ１は１０．０°～３０．０°の範囲で切刃５の全周に亙って一定とされており、本実施形態ではこの第１の傾斜角θ１は１６．０°とされている。さらに、同じく切刃５に直交する断面において、第２の傾斜面２ｂが着座面３に平行な平面（例えば凸部２ｄの上面）に対してなす第２の傾斜角θ２は１０．０°～９０．０°の範囲で切刃５の全周に亙って一定とされており、本実施形態ではこの第２の傾斜角θ２は４０．０°とされている。
　さらに、本実施形態のように、すくい面２の第１の傾斜面２ａと第２の傾斜面２ｂとの間に平坦面２ｃが形成されている場合には、切刃５に直交する断面において、切刃５から平坦面２ｃまでの着座面３に垂直な方向の深さＤは０．１０ｍｍ以上の範囲内とされるのが望ましく、本実施形態では０．２５ｍｍとされている。
　このような切削インサートが着脱可能に取り付けられる刃先交換式カッターは、鋼材等の金属材料により、図７～図９に示すように軸線Ｏを中心とした円盤状のカッター本体１１を備えている。このカッター本体１１の先端部（図８および図９において下側部分）は後端部（図８および図９において下側部分）よりも大径とされていて、この先端部外周にインサート取付座１２が周方向に間隔をあけて複数形成され、これらのインサート取付座１２に上記実施形態の切削インサートが取り付けられる。
　このように構成された刃先交換式カッターは、カッター本体１１の上記後端部が工作機械の主軸に取り付けられ、軸線Ｏ回りにカッター回転方向Ｔに回転させられつつ、軸線Ｏに垂直な方向に送り出されることにより、上記インサート取付座１２に取り付けられた上記実施形態の切削インサートの切刃５によって被削材に正面フライス加工等の切削加工を施す。
　カッター本体１１の先端部外周にはインサート取付座１２と同数の凹溝状のチップポケット１３が周方向に間隔をあけて形成されており、インサート取付座１２はこれらのチップポケット１３のカッター回転方向Ｔを向く壁面に形成されている。本実施形態では、８つずつのチップポケット１３とインサート取付座１２とが周方向に等間隔に形成されている。
　インサート取付座１２は、カッター回転方向Ｔを向く底面と、この底面からカッター回転方向Ｔ側に延びてカッター本体１１の先端外周側を向く壁面および先端内周側を向く壁面とを備えている。インサート取付座１２の上記底面は、カッター本体１１の後端側に向かうに従いカッター回転方向Ｔとは反対側に向かうように傾斜しており、この底面にはインサート本体１の上記取付孔６に挿通されたクランプネジ１４がねじ込まれるネジ孔が形成されている。
　このようなインサート取付座１２に、上記切削インサートのインサート本体１は、着座面３を上記底面に向けるとともに、１つの副切刃５ｂに交差する２つの主切刃５ａに連なる逃げ面４を２つの上記壁面に当接させて着座させられ、上述のように取付孔６に挿通されたクランプネジ１４が上記ネジ孔にねじ込まれることにより、着脱可能に取り付けられる。なお、インサート取付座１２の底面とインサート本体１の着座面３との間には、インサート本体１よりも一回り小さな偏８角形の薄板状の鋼材等からなる貫通穴付きのシート１５が介装される。
　このようにインサート取付座１２に取り付けられた切削インサートは、１つの副切刃５ｂがカッター本体１１の軸線Ｏに垂直な平面上に略位置させられるとともに、この副切刃５ｂから外周側に延びる１つの主切刃５ａがカッター本体１１の後端側に延びるように配置され、これら主切刃５ａと副切刃５ｂによって構成される切刃５により被削材に上述のような切削加工を施す。
　このとき、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式カッターにおいては、切削インサートのすくい面２が、切刃５に直交する断面において、切刃５側に切刃５から離れるに従い着座面３側に直線状に傾斜する第１の傾斜面２ａと、この第１の傾斜面２ａのすくい面２の内側にあって切刃５から離れるに従い着座面３とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面２ｂとを備えており、これら第１、第２の傾斜面が断面直線状であるので、切り込みの前半に生成される厚さの厚い切屑が面接触することがなく線接触することになり、切削抵抗の増大を防ぐことができる。
　また、本実施形態の切削インサートでは、すくい面２が、第１の傾斜面２ａと第２の傾斜面２ｂとの間に、切刃５に直交する断面において着座面３に平行に直線状に延びる平坦面２ｃを備えている。従って、第１の傾斜面２ａから流れた切屑は、この平坦面２ｃにも接触することになるが、この平坦面２ｃも断面直線状であるので、切屑とは線接触することになり、切り込みの前半で厚さの厚い切屑が接触しても切削抵抗の増大を招くことがない。
　そして、上記構成の切削インサートおよび該切削インサートを取り付けた刃先交換式カッターにおいては、インサート本体１の着座面３に垂直な方向において、着座面３から切刃５までの高さよりも、着座面３から第２の傾斜面２ｂの上端までの高さが高いので、ダウンカットの際に切り込みの後半において生成される厚さの薄い切屑を、この第２の傾斜面２ｂの上端部に当てて摺接させ、抵抗を与えて小さなカール径にカールさせることができる。
　従って、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式カッターによれば、このように厚さが薄くて延び気味となる切り込み後半の切屑を、切り込み前半の切屑と略等しいカール径にカールさせて切屑のカール径を略一定に制御することができる。このため、延びた切屑が噛み込みを生じたり、切屑排出の際にコンベアで詰まりを生じたりするのを防止することが可能となる。
　ここで、着座面３に垂直な方向において、着座面３から切刃５までの高さと、着座面３から第２の傾斜面２ｂの上端までの高さとの差Ｈは、本実施形態のように１．０ｍｍ以下であることが望ましい。この差Ｈが１．０ｍｍを越えると、切り込みの前半から後半にかけて第２の傾斜面２ｂの上端部に当たって摺接した切屑が行き場を失ってしまって詰まり気味となるおそれがある。
　また、切刃５に直交する断面において、切刃５と第２の傾斜面２ｂの上端との着座面３に平行な方向における間隔Ｌは、やはり本実施形態のように０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲内であることが望ましい。この間隔Ｌが０．５ｍｍ未満であると、切屑が詰まり気味となるおそれがあり、逆に間隔Ｌが５．０ｍｍよりも大きいと、切り込みの後半に生成された切屑が第２の傾斜面２ｂに当たって摺接する前にすくい面２から離れてしまい、カール径を制御することができなくなるおそれがある。
　さあに、本実施形態のようにすくい面２が平坦面２ｃを備えている場合には、その切刃５からの深さＤは、上述のように０．１０ｍｍ以上であるのが望ましい。この深さＤが０．１０ｍｍよりも浅いと、第１の傾斜面２ａに線接触した切屑が十分に巻き癖を付けられないうちに平坦面２ｃに接触してしまい、第２の傾斜面２ｂに接触させることができなくなるおそれがある。
　ただし、本実施形態では、このようにすくい面２が第１の傾斜面２ａと第２の傾斜面２ｂとの間に平坦面２ｃを備えているが、平坦面２ｃが形成されずに第１の傾斜面２ａと第２の傾斜面２ｂとが断面Ｖ字状に交差していていたり、曲率半径の小さい凹曲面によって連なっていたりしてもよい。
　次に、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について実証する。本実施例では、上記実施形態に基づく切削インサートを取り付けた刃先交換式カッターにより、正面フライス加工を行い、その際に生成された切屑を撮影した。この結果を図１０に示す。なお、図１０および次述する図１１においては、図の切屑の右側が、切刃５が被削材に食い付く切り込みの前半側であり、図の切屑の左側が、切刃５が被削材から抜け出る切り込みの後半側である。
　ここで、被削材の材質はＳＣＭ４４０であり、切削条件は、切削速度ｖｃ：２００ｍ／ｍｉｎ、軸方向切り込み深さａｐ：０．２ｍｍ、１刃当たりの送り量ｆｚ：０．２ｍｍ／ｔ、半径方向切り込み深さａｅ：１００ｍｍ（センターカット）で、乾式切削であった。また、カッター本体１１には１つの切削インサートだけを取り付けて切削加工を行った。
　また、この実施例に対する比較例として、着座面から第２の傾斜面の上端までの高さが切刃の高さよりも低い切削インサートを取り付けた刃先交換式カッターにより、実施例と同一の切削条件で正面フライス加工を行い、その際に生成された切屑を撮影した。この結果を図１１に示す。なお、この比較例では、着座面に垂直な方向において、着座面から切刃までの高さと、着座面から第２の傾斜面の上端までの高さとの差は０．２５８ｍｍで切刃の方が高かった。
　また、この比較例では、切刃に直交する断面において、切刃と第２の傾斜面の上端との着座面に平行な方向における間隔は２．１２７ｍｍ、第１の傾斜面の着座面に平行な平面に対してなす第１の傾斜角は１４．２９９°で、第１の傾斜面は切刃から着座面に平行に０．８７３ｍｍまでは直線状であるが、これよりもすくい面の内側では半径１．８９５ｍｍの凹曲面状をなして第２の傾斜面の上端に達していた。
　これら図１０および図１１に示した結果より、まず比較例の切屑では切り込みの前半から後半に向けて切屑のカール径（直径）が次第に大きくなっており、最も大きな切り込み終了時には直径７．６ｍｍで、切り込み初めの直径２．６ｍｍの３倍近くに達していた。これに対して実施例の切屑は、切り込み初めでも直径２．１ｍｍと小さく、切り込み終了時でも直径３．１ｍｍで、１．４倍程度と比較例の半分以下の拡径割合にカール径が大きくなるのが抑えられていた。
　本発明によれば、切り込みの前半に生成される厚い切屑がすくい面に面接触することによって切削抵抗が増大するのを防ぐことができるとともに、切り込みの後半に生成される厚さの薄い切屑を第２の傾斜面の上端部に当てて摺接されることにより、切屑の全長に亙ってカール径を略一定に制御することができるので、切刃と被削材との間における切屑の噛み込みやコンベア詰まりが発生するのを防止することが可能となる。
　１　　インサート本体
　２　　すくい面
　２ａ　　第１の傾斜面
　２ｂ　　第２の傾斜面
　２ｃ　　平坦面
　２ｄ　　凸部
　３　　着座面
　４　　逃げ面
　５　　切刃
　５ａ　　主切刃
　５ｂ　　副切刃
　６　　取付孔
　１１　　カッター本体
　１２　　インサート取付座
　１３　　チップポケット
　１４　　クランプネジ
　１５　　シート
　Ｃ　　インサート中心線
　Ｈ　　着座面３に垂直な方向における着座面３から切刃５までの高さと着座面３から第２の傾斜面２ｂの上端までの高さとの差
　Ｌ　　切刃５に直交する断面における切刃５と第２の傾斜面２ｂの上端との着座面３に平行な方向における間隔
　θ１　　第１の傾斜角
　θ２　　第２の傾斜角
　Ｏ　　カッター本体１１の軸線
　Ｔ　　カッター回転方向

Claims (5)

  1. 　軸線回りに回転される刃先交換式カッターのカッター本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、
    　上記カッター本体のカッター回転方向に向けられる多角形状のすくい面と、このすくい面とは反対側を向いて上記インサート取付座のカッター回転方向を向く底面に向けて着座させられる多角形状の着座面と、これらすくい面と着座面の周囲に配置される逃げ面とが形成されたインサート本体を備え、
    　上記すくい面と着座面の中央部には、上記インサート本体を貫通して該インサート本体を上記インサート取付座に取り付けるためのクランプネジが挿通される取付孔が開口しており、
    　上記すくい面と逃げ面との交差稜線部には切刃が形成されるとともに、上記逃げ面は上記切刃から上記着座面側に向かうに従い上記インサート本体の内側に向かうように傾斜していて、
    　上記すくい面は、上記切刃に直交する断面において、上記切刃側に該切刃から離れるに従い上記着座面側に直線状に傾斜する第１の傾斜面と、この第１の傾斜面の上記すくい面の内側にあって上記切刃から離れるに従い上記着座面とは反対側に直線状に傾斜する第２の傾斜面とを備え、
    　上記着座面に垂直な方向において、該着座面から上記切刃までの高さよりも、上記着座面から上記第２の傾斜面の上端までの高さが高いことを特徴とする切削インサート。
  2. 　上記すくい面は、上記第１の傾斜面と上記第２の傾斜面との間に、上記切刃に直交する断面において上記着座面に平行に直線状に延びる平坦面を備え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. 　上記着座面に垂直な方向において、該着座面から上記切刃までの高さと、上記着座面から上記第２の傾斜面の上端までの高さとの差が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
  4. 　上記切刃に直交する断面において、上記切刃と上記第２の傾斜面の上端との上記着座面に平行な方向における間隔が０．５ｍｍ～５．０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
  5. 　請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の切削インサートが、軸線回りに回転されるカッター本体の先端部外周に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする刃先交換式カッター。
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