JP2010094748A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】難削材料を切削加工する場合であっても加工速度を高めることができ、加工効率を向上できるとともに工具寿命を延長できる切削工具を提供する。
【解決手段】工具本体１の先端側外周にインサート８がクランプネジ９により着脱自在に装着される切削工具１０であって、インサート８は工具回転方向の前方側を向くすくい面８ｂと、すくい面８ｂに交差して連なり先端側を向くとともにクランプネジ９を挿通させるネジ挿通孔８ｃが開口する逃げ面８ａと、主切刃１２ａを備えた切刃１２とを有し、切込み角Ｄが２０°以下に設定され、工具本体１には切削油剤が供給される供給路１１が、クランプネジ９がねじ込まれるネジ孔１１ａに連通するように形成され、クランプネジ９にはねじ込み方向に沿ってクランプネジ９を貫通し供給路１１に連通するとともに工具本体１の先端側に向けて開口する切削油剤流通孔９ｃが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具本体の先端部外周に、切刃を有するインサートがクランプネジにより着脱可能に装着された切削工具に関する。

従来、被切削材に平面加工を施す切削工具として、円盤状をなす工具本体に複数のインサートが装着された正面フライス（切削工具）が使用されている（例えば特許文献１〜３参照）。
この種の切削工具は、工具本体の先端側外周に周方向に所定間隔を空けて複数の取付座が形成されており、該取付座のそれぞれに超硬合金等の硬質材料よりなる平板状のインサートが着脱可能に装着されて構成されている。
そして、このような切削工具は、前記工具本体をその軸線回りに高速回転するとともに軸線と交差する方向に送りを与えることにより、前記インサートの切刃のうち工具径方向外側に向けられた主切刃によって被切削材を切り込んでいくとともに、前記切刃のうち工具先端側に向けられた副切刃によって被削材の被加工面に平面加工を施していく。

このような切削工具を用いた金属材料（被削材）の切削加工においては、工具の切刃および該切刃による被削材の切削部位の冷却や潤滑、あるいは切刃によって削り取られた切屑の円滑な排出のため、クーラント（切削油剤）を切削部位に供給しながら切削することが一般に行われている。切削油剤の供給手段としては、切削油剤を工作機械の主軸から工具本体の内部を通してインサートのすくい面に向け供給する手法が知られている。
特開平８−２７６３１０号公報 特開平８−２９０３１８号公報 特開２０００−５９２３号公報

ところで、このような切削工具においては、被削材として比較的硬度の高い難削材料を用い該難削材料に対して切削加工を行う場合に、切削工具を前記送りの方向に高送りすると、インサートに過大な負荷がかかって破損してしまうことがある。そこで、難削材料の切削加工においては、インサートの主切刃の延在する方向と工具本体の軸線に直交する方向とのなす切込み角を小さくして、切刃に掛かる負荷を減少させることによって、高送りさせる手法が考えられる。

しかしながら、その一方で、前記切込み角を小さく設定した場合には、切削油剤を前述のようにインサートのすくい面に向け供給しても、すくい面に交差して連なり工具先端側を向く逃げ面には、切削油剤が充分に供給されにくくなることから、逃げ面が早期に磨耗して、インサートの工具寿命が短縮されてしまうという課題が生じる。

本発明は、このような事状に鑑みてなされたものであって、難削材料を切削加工する場合であっても加工速度を高めることができ、加工効率を向上できるとともに、工具寿命を延長できる切削工具を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明に係る切削工具は、軸線回りに回転される工具本体を有し、前記工具本体の先端側外周に切刃を有するインサートがクランプネジにより着脱自在に装着されてなる切削工具であって、前記インサートは、工具回転方向の前方側を向くすくい面と、前記すくい面に交差して連なり先端側を向くとともに前記クランプネジを挿通させるネジ挿通孔が開口する逃げ面と、前記すくい面及び前記逃げ面の交差稜線部に形成された主切刃を備えた前記切刃と、を有し、前記主切刃の延在する方向と前記軸線に直交する方向とのなす切込み角が、２０°以下に設定され、前記ネジ挿通孔は、前記インサートを貫通して形成され、前記工具本体には、切削油剤が供給される供給路が、前記クランプネジがねじ込まれるネジ孔に連通するように形成され、前記クランプネジには、前記クランプネジのねじ込み方向に沿って該クランプネジを貫通し、前記供給路に連通するとともに前記工具本体の先端側に向けて開口する切削油剤流通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る切削工具によれば、主切刃の延在する方向と軸線に直交する方向とのなす切込み角が２０°以下に設定されているので、工具本体が軸線に交差する方向に送りを与えられた際に送りの単位長さ当たりの切り込み量が低減されることから、切刃に掛かる負荷が抑制され破損等が防止される。すなわち、従来のように、切込み角が例えば４５°程度に設定されるような場合に、送りの単位長さ当たりの切り込み量が大きく、切刃に掛かる負荷が増大して、インサートの工具寿命が短縮されていたのに対比して、工具寿命が延長されるとともに安定して精度の高い切削加工が行える。

また、工具本体にインサートを装着するクランプネジの切削油剤流通孔が、クランプネジのねじ込み方向に沿って該クランプネジを貫通して形成され、工具本体の供給路に連通するとともに前記工具本体の先端側に向けて開口しているので、工具本体の供給路に切削油剤が供給されると、切削油剤は、供給路からクランプネジの切削油剤流通孔を通って、工具本体の先端側に向けて送られるとともに、インサートの逃げ面に拡散される。よって、逃げ面の潤滑及び冷却が確実に行われるとともに磨耗が抑制されるようになっている。

すなわち、従来のように、切削油剤の供給路が、工具本体においてインサートのすくい面に対向する位置に形成されるのみの構成では、切込み角を２０°以下に設定した場合に、切削油剤がすくい面上を流れる切屑に遮られ逃げ面には到達しないことから、逃げ面が早期に磨耗してインサートの工具寿命が短縮されていたのに対比して、切削油剤をすくい面及び逃げ面に夫々充分に供給できるので、インサートの磨耗を防止できる。

このような構成により、被削材として難削材料を用い、該難削材料に対し切削加工を行うような場合であっても、切削工具を高送りでき、加工速度を高めることができるとともに、インサートの破損や磨耗が抑制され、工具寿命が延長される。
また、切削油剤が、すくい面及び逃げ面に充分に供給されることから、これらの交差稜線部に形成された切刃と、切刃が切削する被削材の切削部位とにも供給されるので、切刃及び切削部位の潤滑及び冷却も確実に行われて、安定した切削加工が行える。

また、本発明に係る切削工具において、前記インサートは、矩形平板状をなし、厚さ方向を向く一対の前記逃げ面と、前記逃げ面に交差して連なる前記すくい面と、前記逃げ面及び前記すくい面の交差稜線部に形成されるとともに前記逃げ面の長手方向に沿って延びる前記切刃と、前記厚さ方向に延びて前記逃げ面に開口する前記ネジ挿通孔とを有することとしてもよい。

本発明に係る切削工具によれば、インサートのすくい面が、インサートの厚さ方向と逃げ面の長手方向とに沿って配置されていて、このインサートを切削工具に装着した際に、主分力が作用する切刃の工具回転方向後方側に逃げ面の幅方向が沿うようにすることができるので、切刃の剛性を確保することができて、難削材料の切削加工を一層安定して行うことができる。

本発明に係る切削工具によれば、難削材料を切削加工する場合であっても加工速度を高めることができ、加工効率を向上できるとともに、工具寿命を延長できる。

図１は本発明の一実施形態に係る切削工具の概略構成を示す側断面図、図２は本発明の一実施形態に係る切削工具の概略構成を示す正面図、図３は図１の矢視Ａを示す部分側面図、図４は本発明の一実施形態に係る切削工具のインサートを示す概略正面図、図５は本発明の一実施形態に係る切削工具のインサートを示す概略側面図、図６は図４の矢視Ｂ−Ｂを示す側断面図、図７は本発明の一実施形態に係る切削工具の工具本体にインサートを取り付けるクランプネジを示す側断面図である。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る切削工具１０の工具本体１は、軸線Ｏを中心とした略円盤状をなし、この工具本体１の中心部には軸線Ｏに沿って取付孔２が貫設されている。また、工具本体１の後端面３には、この取付孔２の開口部から径方向外側に向かって延びるキー溝４，４が形成されており、工具本体１は、これらのキー溝４，４を工作機械（不図示）の主軸先端部に設けられたキーに嵌合させた上で、取付孔２に挿通される取付ボルト（不図示）によって該主軸先端部に取り付けられ、軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させられて、切削加工に供される。尚、この工作機械の主軸先端部には、上述のようにして工具本体１を取り付けた状態において、工具本体１の取付孔２の内部に切削油剤を供給可能な切削油剤供給孔が開口させられている。

また、工具本体１の先端側外周には、工具本体１が切り欠かれて先端側及び径方向外側に向けて開口するチップポケット５が周方向に間隔を開け複数形成されている。また、チップポケット５において、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに従い漸次径方向外側へ向かうように傾斜する凹面５ａには、取付孔２に連通する第１供給路６が形成されている。第１供給路６は、後述するインサート８のすくい面８ｂに向け開口されている。

また、これらのチップポケット５における工具回転方向Ｔの後方側には、略矩形平板状のインサート８を装着するための取付座７が形成されている。取付座７には、径方向外側を向く壁面７ａと、工具回転方向Ｔの前方側を向く壁面７ｂと、工具本体１の先端側を向く底面７ｃと、が形成されている。

図１に示すように、取付座７において、壁面７ａは、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに連れ漸次径方向内側へ向かうように傾斜して形成されている。また、図２、図３に示すように、壁面７ｂは、壁面７ａに連なるとともに該壁面７ａに対して直交し、径方向内側から外側へ向かうに連れ漸次工具回転方向Ｔの前方側へ向かうように傾斜するとともに、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに連れ漸次工具回転方向Ｔの前方側へ向かい傾斜して形成されている。また、図１、図３に示すように、底面７ｃは、壁面７ａ、７ｂに連なるとともにこれらの壁面７ａ，７ｂに対して直交し、径方向内側から外側へ向かうに連れ漸次工具本体１の後端側へ向かい傾斜するとともに、工具回転方向Ｔの前方側から後方側へ向かうに連れ漸次工具本体１の後端側へ向かい傾斜して形成されている。

また、底面７ｃには、円柱孔状をなし内周面に雌ねじ加工が施されたネジ孔１１ａが開口している。ネジ孔１１ａは、軸線Ｏ方向に向けて該軸線Ｏに対し僅かに傾斜して延びているとともに、その後端側の端部が、取付孔２に連通するように工具本体１に形成された第２供給路（供給路）１１に連通されている。詳しくは、ネジ孔１１ａは、底面７ｃに垂直に、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに連れ漸次径方向内側へ向かい傾斜するように延びている。

また、図４乃至図６に示すように、インサート８は、超硬合金等の硬質材料からなり、略矩形平板状に形成されている。また、インサート８において、その厚さ方向を向く一対の面が逃げ面８ａとされている。逃げ面８ａは長辺と短辺とを有する略矩形状をなし、図１、図３に示すように、インサート８を工具本体１に装着した状態で、前記一対の面のうち一面が取付座７の底面７ｃに密接されるとともに、他面が工具本体１の先端側を向くように配置される。

また、逃げ面８ａの中央部分には、このインサート８を厚さ方向に貫通するネジ挿通孔８ｃが開口している。ネジ挿通孔８ｃは、インサート８に１つ形成され、このネジ挿通孔８ｃには、後述するクランプネジ９が挿入される。ネジ挿通孔８ｃは、前記厚さ方向における中央部分が小径に形成されており、この中央部分から前記厚さ方向の両端部分に向かうに連れ漸次拡径するように形成されている。また、インサート８を工具本体１に装着した状態で、ネジ挿通孔８ｃは、取付座７の底面７ｃに開口するネジ孔１１ａに対向して配置される。

また、インサート８には、逃げ面８ａの外周における長辺に交差して連なる一対のすくい面８ｂが形成されている。すくい面８ｂは長辺と短辺とを有する略矩形状をなし、図２、図３に示すように、インサート８を工具本体１に装着した状態で、前記一対のすくい面８ｂのうち一面が取付座７の壁面７ｂに密接されるとともに、他面が工具回転方向Ｔの前方側を向くように配置される。

また、インサート８の逃げ面８ａ及びすくい面８ｂの交差稜線部には、切刃１２が形成されている。図６に示すように、切刃１２は、一つのインサート８において、４つ形成されている。また、図４、図５に示すように、切刃１２は、逃げ面８ａの長手方向に沿って延びる直線状の主切刃１２ａと、すくい面８ａのコーナー部分に形成されるとともに主切刃１２ａの両端部分に夫々連なり、該主切刃１２ａに対し鈍角を形成するように延びる略直線状の副切刃１２ｂとからなる。また、図５に示すように、主切刃１２ａと副切刃１２ｂとのなす角度（切込み角）Ｄは、２０°以下の範囲に設定されており、例えば本実施形態では、この切込み角Ｄが１０°に設定されている。

また、図１に示すように、インサート８を工具本体１に装着した状態において、主切刃１２ａの延在する方向は、径方向内側から外側へ向かうに従い漸次工具本体１の先端側から後端側へ後退するように傾斜して設定されている。また、径方向内側に配される副切刃１２ｂの延在する方向は、軸線Ｏに直交する方向と同一に設定されている。従って、主切刃１２ａは、軸線Ｏに直交する方向に対し切込み角Ｄをなすように設定されている。

また、図５、図６に示すように、インサート８のすくい面８ｂにおける前記厚さ方向の両端縁部には、切刃１２に連なるようにして形成される略一定幅のランド１３が、すくい面８ｂの長手方向に沿って夫々延びている。ランド１３は、切刃１２からすくい面８ｂの内側に向かうに連れ漸次逃げ面８ａにおける幅方向（図６における上下方向）の内側に向かって傾斜して形成されており、所謂ポジランドとされている。

また、すくい面８ｂにおけるランド１３の内側には、ランド１３に連なりすくい面８ｂの長手方向に沿って延びるブレーカ１４が形成されている。図６に示すように、ブレーカ１４に対してランド１３が傾斜する角度Ｅは、例えば１０°程度に設定されている。また、図３に示すように、インサート８を工具本体１に装着した状態で、ランド１３は、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに連れ漸次工具回転方向Ｔの後方側へ向かうように傾斜し、ブレーカ１４は、工具本体１の先端側から後端側へ向かうに連れ漸次工具回転方向Ｔの前方側へ向かうように傾斜している。

また、図７に示すように、インサート８を工具本体１に取り付けるクランプネジ９は、該クランプネジ９のねじ込み方向（図７における左右方向）に延在する略円柱状をなしている。また、クランプネジ９は、ねじ込み方向の一方側（図７における左側）の端部に頭部９ａが形成され、ねじ込み方向の中央部分及び他方側（図７における右側）の端部が頭部９ａよりも縮径して形成されているとともに、その外周面に雄ねじ加工が施されている。

クランプネジ９において、頭部９ａの外周面は、ねじ込み方向の一方側の端部から他方側へ向かうに連れ漸次縮径するテーパ面とされている。また、頭部９ａにおいて、ねじ込み方向の一方側を向く端面には、工具穴９ｂが形成されており、該工具穴９ｂにレンチ等の工具を嵌め込み回転させることで、クランプネジ９を工具本体１のネジ孔１１ａに螺合可能としている。また、クランプネジ９には、前記工具穴９ｂの穴底に開口してねじ込み方向に沿って該クランプネジ９を貫通し、内部に切削油剤を流通可能な切削油剤流通孔９ｃが形成されている。

このように構成されるクランプネジ９を、インサート８のネジ挿通孔８ｃに挿入するとともに、工具本体１における底面７ｃのネジ孔１１ａにねじ込むことで、インサート８が取付座７に装着される。また、図１に示すように、このクランプネジ９を用いてインサート８を工具本体１に取り付けた状態において、クランプネジ９の切削油剤流通孔９ｃは、ネジ孔１１ａ及び第２供給路１１に連通しているとともに、工具本体１の先端側に向けて開口している。
また、クランプネジ９を取り外すことで、インサート８は取付座７から取り外せるようにされており、従って、インサート８は工具本体１に着脱自在とされている。

以上説明したように、本実施形態の切削工具１０によれば、主切刃１２ａの延在する方向と軸線Ｏに直交する方向（副切刃１２ｂの延在方向）とのなす切込み角Ｄが２０°以下に設定されているので、工具本体１が軸線Ｏに交差する方向に送りを与えられた際に送りの単位長さ当たりの切り込み量が低減されることから、切刃１２に掛かる負荷が抑制され破損等が防止される。すなわち、従来のように、切込み角Ｄが例えば４５°程度に設定されるような場合に、送りの単位長さ当たりの切り込み量が大きく、切刃１２に掛かる負荷が増大して、インサート８の工具寿命が短縮されていたのに対比して、工具寿命が延長されるとともに安定して精度の高い切削加工が行える。

また、工具本体１にインサート８を装着するクランプネジ９の切削油剤流通孔９ｃが、クランプネジ９のねじ込み方向に沿って該クランプネジ９を貫通して形成され、工具本体１の第２供給路１１に連通するとともに工具本体１の先端側に向けて開口しているので、工具本体１の第２供給路１１に切削油剤が供給されると、切削油剤は、第２供給路１１からネジ孔１１ａを通りネジ挿通孔８ｃに挿通されたクランプネジ９の切削油剤流通孔９ｃに流入し、切削油剤流通孔９ｃの内部を通って工具本体１の先端側に向けて送られるとともに、インサート８の逃げ面８ａに沿って拡散される。よって、逃げ面８ａの潤滑及び冷却が確実に行われて、その磨耗が抑制されるようになっている。

すなわち、従来のように、工具本体１における切削油剤の供給路が、インサート８のすくい面８ｂに対向して開口する第１供給路６のみ形成された構成では、切込み角Ｄを２０°以下に設定した場合に、切削油剤がすくい面８ｂ上を流れる切屑に遮られ前記先端側を向く逃げ面８ａには到達しないことから、該逃げ面８ａが早期に磨耗してインサート８の工具寿命が短縮されていたのに対比して、切削油剤をすくい面８ｂ及び逃げ面８ａに夫々充分に供給できるので、インサート８の磨耗を防止できる。

このような構成により、被削材として難削材料を用い、該難削材料に対し切削加工を行うような場合であっても、切削工具１０を高送りでき、加工速度を高めることができるとともに、インサート８の破損や磨耗が抑制され、工具寿命が延長される。
また、切削油剤が、すくい面８ｂ及び逃げ面８ａに充分に供給されることから、これらの交差稜線部に形成された切刃１２と、切刃１２が切削する被削材の切削部位とにも供給されるので、切刃１２及び切削部位の潤滑及び冷却も確実に行われて、安定した切削加工が行える。

また、インサート８のすくい面８ｂが、インサート８の厚さ方向と逃げ面８ａの長手方向とに沿って配置されていて、切削工具１０に装着した際に主分力が作用する切刃１２の工具回転方向Ｔ後方側に逃げ面８ａの幅方向が沿うようにすることができるので、切刃１２の剛性を確保することができて、難削材料の切削加工を一層安定して行うことができる。

また、インサート８のすくい面８ｂには、切刃１２に連なりポジランドからなるランド１３及びこのランド１３のすくい面８ｂ内側に連なるブレーカ１４が形成されているので、切刃１２の強度を充分に確保しつつ切削抵抗の一層の低減を図ることができるとともに、切屑をブレーカ１４に案内して衝突させることにより、確実な切屑処理が行える。

尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、本実施形態では、インサート８の主切刃１２ａの延在する方向と軸線Ｏに直交する方向（副切刃１２ｂの延在方向）とのなす切込み角Ｄを１０°として説明したが、切込み角Ｄは２０°以下に設定されていればよく、本実施形態に限定されるものではない。すなわち、工具本体１が軸線Ｏに交差する方向に送りを与えられた際に、送りの単位長さ当たりの切り込み量を増大するように調整したい場合は切込み角Ｄを１０°より大きい値に設定してもよく、逆に切り込み量を減少するように調整したい場合は切込み角Ｄを１０°より小さい値に設定してもよい。

また、本実施形態では、インサート８において、ネジ挿通孔８ｃが逃げ面８ａの中央部分に開口して１つ形成されているとともに、該インサート８にクランプネジ９が１つ挿通されていることとして説明したが、ネジ挿通孔８ｃは、１つのインサート８に複数形成されていてもよく、またネジ挿通孔８ｃの数に対応して、クランプネジ９が複数設けられていても構わない。この場合、これらのネジ挿通孔８ｃに挿通される夫々のクランプネジ９の切削油剤流通孔９ｃが、第２供給路１１に連通されていることがより好ましい。

本発明の一実施形態に係る切削工具の概略構成を示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る切削工具の概略構成を示す正面図である。 図１の矢視Ａを示す部分側面図である。 本発明の一実施形態に係る切削工具のインサートを示す概略正面図である。 本発明の一実施形態に係る切削工具のインサートを示す概略側面図である。 図４の矢視Ｂ−Ｂを示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る切削工具の工具本体にインサートを取り付けるクランプネジを示す側断面図である。

符号の説明

１ 工具本体
８ インサート
８ａ 逃げ面
８ｂ すくい面
８ｃ ネジ挿通孔
９ クランプネジ
９ｃ 切削油剤流通孔
１０ 切削工具
１１ 第２供給路（供給路）
１１ａ ネジ孔
１２ 切刃
１２ａ 主切刃
Ｄ 主切刃の延在する方向と軸線に直交する方向（副切刃の延在方向）とのなす切込み角
Ｏ 軸線
Ｔ 工具回転方向

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される工具本体を有し、前記工具本体の先端側外周に切刃を有するインサートがクランプネジにより着脱自在に装着されてなる切削工具であって、
   前記インサートは、工具回転方向の前方側を向くすくい面と、前記すくい面に交差して連なり先端側を向くとともに前記クランプネジを挿通させるネジ挿通孔が開口する逃げ面と、前記すくい面及び前記逃げ面の交差稜線部に形成された主切刃を備えた前記切刃と、を有し、
   前記主切刃の延在する方向と前記軸線に直交する方向とのなす切込み角が、２０°以下に設定され、
   前記ネジ挿通孔は、前記インサートを貫通して形成され、
   前記工具本体には、切削油剤が供給される供給路が、前記クランプネジがねじ込まれるネジ孔に連通するように形成され、
   前記クランプネジには、前記クランプネジのねじ込み方向に沿って該クランプネジを貫通し、前記供給路に連通するとともに前記工具本体の先端側に向けて開口する切削油剤流通孔が形成されていることを特徴とする切削工具。
2. 請求項１に記載の切削工具であって、
   前記インサートは、矩形平板状をなし、厚さ方向を向く一対の前記逃げ面と、前記逃げ面に交差して連なる前記すくい面と、前記逃げ面及び前記すくい面の交差稜線部に形成されるとともに前記逃げ面の長手方向に沿って延びる前記切刃と、前記厚さ方向に延びて前記逃げ面に開口する前記ネジ挿通孔とを有することを特徴とする切削工具。

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