JP6128518B2 - 切削インサート及び切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサート及び切削工具に関する。

サイドカッタなどの回転式の切削工具において、それぞれが切れ刃を有する一対の切削インサートを互いに対向するように工具本体に取り付けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の切削工具では、切削インサートが一対で取り付けられており、切削インサートを回転させることで、１個の切削インサートに２か所（２コーナ）の切れ刃を備えることが可能となっている。

特開２００８−０１８４９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の切削工具では、一対の切削インサートの使用によって複数の切削箇所を同時加工して加工効率を向上させることはできるものの、２つのすくい面が座面を兼ねる構造のため、切れ刃の曲率の大きさ又は座面の面積のいずれか一方を制限する必要があった。切れ刃の曲率の大きさを制限すると大きな曲率で加工したい場合は追加工が必要になり、座面の面積を小さくすると切削加工時に切れ刃が安定せず仕上げ面の精度に影響が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、１つの切削インサートで２つのコーナを使用しながら、加工精度を高めることができる切削インサート及び切削工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る切削インサートは、互いに対向する第１及び第２の主面と、第１及び第２の主面に連なる第１の側面と、第１の側面に対向する位置に配置される第２の側面と、基端部側において第１及び第２の主面と第１及び第２の側面とに連なる底面と、第１の側面と第１及び第２の主面それぞれとの交線に形成され、９０度よりも小さい刃物角を有する第１及び第２の切れ刃とを備えている。この切削インサートでは、第１及び第２の側面の離間距離は、基端部側よりも先端部側において小さくなっており、この先端部には、基端部側に向かって凹む逃げ部が形成されていることを特徴としている。

この切削インサートでは、基端部側に向かって凹む逃げ部が先端部に形成されている。このため、切削インサートを工具本体に取り付けていずれの切れ刃を使用した場合であっても加工対象物に対する十分な逃げが確保されるため、１つの切削インサートで２つの切れ刃を使用することができる。また、逃げ面と座面を別の面としたため、座面の大きさを十分に確保することができる。

上記切削インサートにおいて、逃げ部は、少なくとも一部において、第１及び第２の主面からの距離が等しい中央部に向かって傾斜するように形成されていることが好ましい。この場合、いずれの切れ刃を使用した場合であっても、同等の性能を確保することができる。

上記切削インサートは、第１の主面から第２の主面に向けて貫通する固定用貫通孔を更に備えていてもよい。そして、この切削インサートでは、第１及び第２の主面は、第１及び第２の主面と平行であって且つ固定用貫通孔の中心軸と直交する基準線に対して線対称な形状であることが好ましい。この場合、切削インサートの第１及び第２の切れ刃の両方を交互に使用することができ、各切削インサートを有効活用することができる。

上記切削インサートにおいて、第１及び第２の切れ刃は、先端部において、第２の側面の近傍まで延在する曲線切れ刃であることが好ましい。また、第２の側面と底面とが略直角に交わっていてもよい。なお、ここで用いる「略直角」とは、第２の側面と底面との交差領域に面取り処理等が施されている場合も含む趣旨であり、また、第２の側面と底面とで為す角度が直角に対する一般的な公差範囲内にある場合も含む趣旨である。

上記切削インサートにおいて、第１及び第２の主面は、その対向距離が短くなるように第１の側面側から第２の側面側に向かって傾斜していることが好ましい。

また、本発明は、別の側面として、上述した何れかの切削インサートを備えた切削工具の発明としても捉えることができる。この切削工具では、上述した何れかの切削インサートを少なくとも２つ備え、切削インサートそれぞれが第２の側面が向き合うように配置されていることが好ましい。このように向き合って配置されていることから、各切削インサートを対称に配置することができ、切削バランスを向上させることが可能となる。

また、本発明は、更に別の側面として、上述した切削工具を用いた製造方法の発明として捉えることもできる。すなわち、本発明にかかる製造方法は、上述した切削工具を装置本体に取り付けるステップと、装置本体に取り付けられた切削工具を回転させるステップと、回転している切削工具の第１及び第２の切れ刃の少なくとも一方を用いて加工対象物に対して所定の切削加工を施すステップとを備えている。この製造方法によれば、切削インサートの欠けの発生を抑制することができるため、効率的な切削加工を長期にわたって行うことができ、製品の生産コストを低減することが可能となる。

本発明によれば、１つの切削インサートで２つの切れ刃を使用することができ、十分な大きさの座面を有する切削インサート及び切削工具を提供することができる。

本発明の一実施例に係る切削工具を示す斜視図である。 図１に示す切削工具の一部を拡大した部分拡大斜視図である。 図１に示す切削工具に用いられる切削インサートを示す斜視図である。 図３に示す切削インサートを下方から視た斜視図である。 図３に示す切削インサートの断面図であり、（ａ）はＶ（ａ）−Ｖ（ａ）線に沿った断面図であり、（ｂ）はＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）線に沿った断面図である。 図３に示す切削インサートを他の上方から視た斜視図である。 切削インサートの変形例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る切削工具を示す斜視図である。図２は、図１に示す切削工具の一部を拡大した部分拡大斜視図である。図１及び図２に示すように、切削工具１は、回転切削用カッタであり、円盤状のカッタ本体３と、切削工具１を切削装置に取り付けるための固定用孔５と、一対の切削インサート１０と、切削インサート１０を取り付けるための取付け部７とを備えている。取付け部７には、一対の切削インサート１０が上下方向に対向するように取り付けられている。

切削工具１は、固定用孔５が切削装置の回転軸に取り付けられ、回転軸Ｃを中心として矢印Ｒ方向に回転駆動される。この切削工具１では、カッタ本体３及びカッタ本体３の外周上から所定量先端が突出する切削インサート１０が回転駆動された状態で加工対象物上を移動することで、切削インサート１０の切れ刃２２，２４（図３参照）による加工対象物の切削が行われる。

次に、図３〜図６を参照して、切削工具１に用いられる切削インサート１０の構成について説明する。切削インサート１０は、超硬合金やＣＢＮ等の素材から構成され、基端部１１から中央にかけて略直方体形状であり且つ先端部１３では厚みが収束する外形を有する刃具である。この切削インサート１０には、その中央から基端部１１側に少しずれた箇所に、厚み方向に貫通する固定用貫通孔２８が形成されている。固定用貫通孔２８は一部にテーパ部を有しており、固定用貫通孔２８に挿通されるネジ９（図２参照）の頭部がこのテーパ部に引っかかることで、切削インサート１０がカッタ本体３（取付け部７）に固定される。

切削インサート１０は、図３に示すように、厚み方向に直交する幅方向において互いに対向する第１の主面１２及び第２の主面１４と、第１及び第２の主面１２，１４に連なる第１の側面１６（外周面）と、第１の側面１６に対向する位置に配置される第２の側面１８（内周面）と、底面２０と、を備えている。第１の側面１６と底面２０とが交わる領域には、面取り処理されたＲ面が形成されており、また、第２の側面１８と底面２０とが交わる領域には、面取り処理されたＣ面が形成されている。このＣ面を介して第２の側面１８と底面２０とは互いに略直角になるように交わっている。「略直角」としたのは、第２の側面１８と底面２０との交差領域に面取り処理等が施されているためであり、また、第２の側面１８と底面２０とで為す角度が直角に対する一般的な公差範囲内にある場合も含む趣旨である。

第１の主面１２は、基端部１１側から中央にかけて略矩形形状を呈し、先端部１３側において扇形形状を呈する平面である。第２の主面１４は、第１の主面１４と同様に、基端部１１側から中央にかけて略矩形形状を呈し、先端部１３側において扇形形状を呈する平面である。第１及び第２の主面１２，１４は、すくい面を構成する。また、第１及び第２の主面１２，１４は、図５の（ｂ）に示すように、その対向距離（離間距離）が短くなるように第１の側面１６側から第２の側面１８側に向かって面が傾斜するように形成されている。このように、第１及び第２の主面１２，１４は、各主面１２，１４と平行であって且つ固定用貫通孔２８の中心軸と直交する基準線に対して、線対称な形状になっている。

第１の側面１６は、図３及び図５の（ａ）に示すように、基端部１１側から中央部にかけて、第２の側面１８と平行な方向からやや離れる方向（図示斜め上方）に平面状に延び、先端部１３側において、断面視して円弧状になるような曲面状に延びる面である。第１の側面１６は、その曲面形状により、先端が第２の側面１８の近傍まで延在するようになっている。第２の側面１８は、図４に示すように、先端部１３側がＶ字状に凹む略矩形形状を呈する平面である。第２の側面１８は、切削インサート１０の座面を構成する。

底面２０は、図３に示すように、基端部１１側において第１及び第２の主面１２，１４と第１及び第２の側面１６，１８とに連なる面であり、略矩形形状を呈する平面である。底面２０は、第２の側面１８と共に、切削インサート１０の座面を構成する。

このような面構成を有する切削インサート１０の先端部１３側には、第１の側面１６と第１及び第２の主面１２，１４それぞれとの間の交線に、第１及び第２の切れ刃２２，２４が形成されている。これら第１及び第２の切れ刃２２，２４は、９０度よりも小さい刃物角を有している。第１の側面１６が先端部１３側において曲面形状となっていることから、第１及び第２の切れ刃２２，２４は、第２の側面１８の近傍まで延在する曲線切れ刃を構成している。

切削インサート１０の先端部１３には、更に、図３及び図４に示すように、基端部１１側に向かって凹む逃げ部２６が形成されている。逃げ部２６は、第１及び第２の主面１２，１４からの対向距離が等しい中央部２６ａに向かって切削インサート１０の内部方向に傾斜するように形成されている。逃げ部２６を構成する一方の傾斜面２６ｂと他方の傾斜面２６ｃはそれぞれ台形形状を呈しており、それらの底辺が中央部２６ａに位置する。この逃げ部２６は、図６に示すように、その傾斜角αが例えば１２０度以上１７５度以下の範囲内の鈍角になっており、鋭角の場合に比べて、切削インサート１０の先端部１３の剛性を高く維持できる構成になっている。なお、逃げ部２６の傾斜角αは、１５０度以上１７５度以下であることがより好ましい。このような傾斜面２６ｂ，２６ｃを有する逃げ部２６は、各傾斜面２６ｂ，２６ｃを研磨加工等によって適宜加工することで形成できる。

続いて、上述した構成の切削インサート１０を備える切削工具１を用いて加工対象物を加工する方法について説明する。

まず、上述した切削インサート１０を２つ切削工具１の取付け部７に取り付けて切削工具１を準備する。この際、一対の切削インサート１０は、第２の側面１８が互いに向き合おうように配置されて、ネジ９により固定される（図２参照）。その後、一対の切削インサート１０が取り付けられた切削工具１を回転駆動可能な状態で切削装置（不図示）の装置本体に取り付けて、切削加工の準備を行う。また、加工対象物を、切削加工するために、所定の保持装置に保持固定させる。

続いて、切削装置に取り付けられた切削工具１を矢印Ｒ（図１参照）の方向に所定の回転速度で回転させ、保持装置によって保持固定されている加工対象物に対して一方（図示上方）の切削インサート１０の切れ刃２２と他方（図示下方）の切削インサート１０の切れ刃２４とを近づけて、溝加工等の切削加工を行う。そして、切削箇所を変えて、他の切削加工を同様に行い、製品を完成する。この製造方法によれば、後述するように加工対象物に対する十分な逃げが確保されるため、１つの切削インサート１０で２つの切れ刃を使用することができる。

このように、本実施形態に係る切削インサート１０では、基端部１１側に向かって凹む逃げ部２６が先端部１３に形成されている。このため、切削インサート１０を工具本体に取り付けていずれの切れ刃２２，２４を使用した場合であっても加工対象物に対する十分な逃げが確保されるため、１つの切削インサートで２つの切れ刃を使用することができる。また、切削インサート１０では、逃げ面と座面とを別の面としたため、座面の大きさを十分に確保することができ、その結果、切削加工時に切れ刃２２，２４を安定させて仕上げ面の加工精度を高めることができる。更に、本実施形態に係る切削インサート１０では、すくい面と座面とを別の面としたため、切れ刃２２，２４の曲率の大きさをそれほど制限する必要がなくなり、適宜、大きな曲率で加工することができる。

また、切削インサート１０では、逃げ部２６は、第１及び第２の主面１２,１４からの距離が等しい中央部２６ａに向かって傾斜するように形成されている。このため、いずれの切れ刃２２，２４を使用した場合であっても、同等の性能を確保することができる。

また、切削インサート１０では、第１及び第２の主面１２,１４は、第１及び第２の主面１２，１４と平行であって且つ固定用貫通孔２８の中心軸と直交する基準線に対して線対称な形状になっている。このため、切削工具１において切削インサート１０の配置箇所（上下の何れか）を変えて第１及び第２の切れ刃２２，２４の両方を交互に使用することが容易にでき、各切削インサートを有効活用することができる。

また、切削工具１では、切削インサート１０を少なくとも２つ備え、切削インサート１０それぞれが第２の側面１８が向き合うように配置されている。このように向き合って配置されていることから、各切削インサート１０を対称に配置することができ、切削バランスを向上させることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、切削インサート１０の逃げ部２６を構成する傾斜面２６ｂ，２６ｃが平面であったが、逃げ部の形状はこれに限定されるわけではなく、基端部１１側に向かって凹む逃げ部であればよく、例えば、曲面状に凹む逃げ部でもよい。また、上記実施形態では、逃げ部２６は、２つの傾斜面２６ｂ，２６ｃの底辺が中央で合わさるように形成されていたが、図７に示すように、傾斜面３６ｂ，３６ｃが逃げ部３６の一部を構成し、中央付近は更に基端部１１側に凹む窪み部３６ｄとなるような逃げ部３６を有する切削インサート１０ａとしてもよい。

また、上記実施形態では、第１の側面１６が平面部分と曲面部分とを有しており第２の側面側に収束する構成であることから、１つの面であったが、第１の側面１６に対応する箇所が複数の面に分割されていてもよい。なお、この場合、切れ刃２２，２４は、すべての面に形成されている必要はなく、先端部１３に位置する面の交線にのみ形成してもよい。

１…切削工具、１０，１０ａ…切削インサート、１１…基端部、１２…第１の主面、１３…先端部、１４…第２の主面、１６…第１の側面、１８…第２の側面、２０…底面、２２…第１の切れ刃、２４…第２の切れ刃、２６，３６…逃げ部、２８…固定用貫通孔。

Claims (8)

1. 互いに対向する第１及び第２の主面と、
   前記第１及び第２の主面に連なる第１の側面と、
   前記第１の側面に対向する位置に配置される第２の側面と、
   基端部側において前記第１及び第２の主面と前記第１及び第２の側面とに連なる底面と、
   前記第１の側面と前記第１及び第２の主面それぞれとの交線に形成され、９０度よりも小さい刃物角を有する第１及び第２の切れ刃と、を備え、
   前記第１及び第２の側面の離間距離は、前記基端部側よりも先端部側において小さくなっており、前記第１の側面と前記第２の側面との稜線に面取り面が形成され、前記面取り面に前記基端部側に向かって凹む逃げ部が形成されている、切削インサート。
2. 前記逃げ部は、少なくとも一部において、前記第１及び第２の主面からの距離が等しい中央部に向かって傾斜するように形成されている、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第１の側面から前記第２の側面に向けて貫通する固定用貫通孔を更に備え、
   前記第１及び第２の主面は、前記第１及び第２の主面と平行であって且つ前記固定用貫通孔の中心軸と直交する基準線に対して線対称な形状である、請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記第１及び第２の切れ刃は、前記先端部において、前記第２の側面の近傍まで延在する曲線切れ刃である、請求項１〜３の何れか一項に記載の切削インサート。
5. 前記第２の側面と前記底面とが略直角に交わっている、請求項１〜４の何れか一項に記載の切削インサート。
6. 前記第１及び第２の主面は、その対向距離が短くなるように前記第１の側面側から前記第２の側面側に向かって傾斜している、請求項１〜５の何れか一項に記載の切削インサート。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載に切削インサートを少なくとも２つ備えた切削工具であって、前記切削インサートそれぞれは、前記第２の側面が向き合うように配置されている、切削工具。
8. 請求項７に記載の切削工具を装置本体に取り付けるステップと、
   前記装置本体に取り付けられた前記切削工具を回転させるステップと、
   回転している前記切削工具の前記第１及び第２の切れ刃の少なくとも一方を用いて加工対象物に対して所定の切削加工を施すステップと、
   を備えた、製品の製造方法。

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