JP6972513B1 - 切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】使いやすく製造性にも優れた切削インサートを提供する。【解決手段】切削インサート２は、第１端面１０と、該第１端面１０とは反対側の第２端面２０と、第１端面１０の中心Ｏ１と第２端面２０の中心Ｏ２とを結ぶ中心軸Ｏに平行で且つ第１端面１０及び第２端面２０を繋ぐ周側面３０と、を有している。第１端面１０の外周Ｒ１には、第１主切れ刃１１が形成されている。第１主切れ刃１１に臨む第１逃げ面４１は、第１主切れ刃１１と周側面３０との間に形成され、周側面３０に対して負の逃げ角αを有している。周側面３０は、第１逃げ面４１に臨む第１側面３１を含んでいる。第１逃げ面４１と第１側面３１との間には、第１逃げ面４１を延長した仮想面Ｖ４１と第１側面３１を延長した仮想面Ｖ３１とが交差する仮想稜線Ｖ１０１に沿って延在し、該仮想稜線Ｖ１０１を切り欠く凹条１０１が形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、切削インサートに関する。

切削インサートは、切削インサートが工具本体に固定された状態で工具本体のインサート取付座に当接する拘束面を有している。切削インサートが縦置きインサートとして構成される場合、主切れ刃の逃げ面の直下の側面が主たる拘束面になる。切れ刃の逃げ角が負の角度になる逆ポジ形状では、切れ刃の逃げ面とその直下の側面との交差角が小さい（例えば、特許文献１参照）。

特許第６４２４９７５号公報

二面の交差角が小さいと、二面が交差する稜線が緩やかで目視しにくい。切削を繰り返すうちに、切れ刃の刃先が摩耗した結果、例えば、切れ刃が欠損したり、切れ刃の切込み部においてすくい面や逃げ面に境界摩耗が生じたりすることがある。切れ刃の逃げ面とその直下の側面との稜線が目視しにくいと、摩耗が稜線を越えて側面まで到達しても気づきにくい。摩耗により側面の表面が荒れていると、側面を拘束面にして未使用の主切れ刃を使用するとき、切削インサートの拘束状態が不安定になるおそれがある。

また、二面の交差角が小さいと、いずれかの面の位置が僅かにずれたとき、稜線の位置が大きく移動してしまう。焼結肌を除去してインサート取付座に密着させるために、拘束面を研削加工することがある。拘束面の研削量が所定値よりも僅かに小さいと、拘束面の面積が小さくなって切削インサートの拘束状態が不安定になるおそれがある。拘束面の研削量が所定値よりも僅かに大きいと、拘束面が大きくなった分だけ逃げ面が小さくなってしまう。拘束面及び逃げ面の両方を適正な大きさにするには、研削量の公差を厳しく管理しなければならないため、切削インサートの製造性に難があった。

そこで、本発明は、使いやすく製造性にも優れた切削インサートを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る切削インサートは、第１端面と、該第１端面とは反対側の第２端面と、第１端面の中心と第２端面の中心とを結ぶ中心軸に平行で且つ第１端面及び第２端面を繋ぐ周側面と、を有している。第１端面の外周には、第１主切れ刃が形成されている。第１主切れ刃に臨む第１逃げ面は、第１主切れ刃と周側面との間に形成され、周側面に対して負の逃げ角を有している。周側面は、第１逃げ面に臨む第１側面を含んでいる。第１逃げ面と第１側面との間には、第１逃げ面を延長した仮想面と第１側面を延長した仮想面とが交差する仮想稜線に沿って延在し、該仮想稜線を切り欠く凹条が形成されている。

この態様によれば、第１側面の輪郭が凹条で明確になるため、切削を繰り返して切れ刃が欠損したり、切れ刃の切込み部においてすくい面や逃げ面に境界摩耗が生じたりしたとき、そのような摩耗が第１側面にどこまで近づいたか目視できる。切削インサートをコーナチェンジして切れ刃を交換するタイミングを目視で把握できるため作業者にとって使いやすい。また、第１側面を研削加工する場合には、研削量の公差を厳しく管理しなくても第１側面の面積が安定するため、切削インサートの製造性に優れている。

上記態様において、当該切削インサートは、縦置きインサートとして構成され、第１端面は、中心軸のまわりに１８０°対称であり、第１端面の外周には、第１主切れ刃に対向する第２主切れ刃が形成され、第１側面は、第２主切れ刃を使用して切削するとき、工具本体に当接してもよい。

この態様によれば、第１側面の輪郭が凹条で明確になり第１側面の面積が安定するため、第２主切れ刃を使用するために切削インサートを１８０°反転させて（コーナチェンジして）第１側面を主たる拘束面としたとき、切削インサートの拘束状態が安定する。

上記態様において、第１側面は、研削加工されていてもよい。

この態様によれば、焼結肌が除去されて平滑に加工された拘束面がインサート取付座に当接するため、切削インサートの拘束状態が安定する。大きな切削抵抗が作用しても切削インサートががたつきにくい。本発明では、第１側面の位置が僅かにずれても第１側面が小さくなったり大きくなったりしないので、第１側面を研削加工できる。

上記態様において、第１逃げ面は、第１主切れ刃の両端から第１主切れ刃の中央に向かうに従って幅狭に形成されていてもよい。

この態様によれば、部位によって逃げ面の幅が変化するような切削インサートであっても、第１逃げ面の輪郭が凹条で明確であるため、狙った幅に正確に形成できる。部位毎に最適な幅の逃げ面を形成できる。

上記態様において、第１端面の外周は、略矩形に形成され、第１主切れ刃は、第１端面の長辺に位置し、第１端面の外周の長辺と短辺との間のコーナには、第１主切れ刃に隣接した第１コーナ切れ刃が形成され、第１コーナ切れ刃に臨む第２逃げ面は、第１コーナ切れ刃と周側面との間に形成され、周側面に対して負の逃げ角を有し、第２逃げ面には、該第２逃げ面を二分するように延在し、凹条に接続するコーナ凹条が形成されていてもよい。

この態様によれば、凹条が目印となるため、コーナ切れ刃の摩耗がどこまで進んでいるか目視で判断しやすい。適正なタイミングでコーナチェンジして使用する切れ刃を交換できる。

本発明によれば、使いやすく製造性にも優れた切削インサートを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る転削工具の一例を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態の切削インサートの一例を示す斜視図である。 図３は、図２に示された切削インサートを第１端面から見た平面図である。 図４は、図２に示された切削インサートを第１側面から見た側面図である。 図５は、図２に示された切削インサートを第２側面から見た側面図である。 図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。本発明の一実施形態の切削インサート２は、例えば、直角肩加工ができる転削工具１に適した縦置きインサートであり（図１参照）、主切れ刃１１，１４，２１，２４に臨む逃げ面４１，４４，５１，５４が、周側面３０上に区画された側面３１,３３に対して負の逃げ角αを有する逆ポジ形状に形成されている（図３及び図６参照）。

本実施形態の切削インサート２は、逃げ面４１，４４，５１，５４と側面３１，３３との間に凹条１０１，１０４，２０１，２０４が形成されていることが特徴の一つである（図４参照）。凹条１０１，１０４，２０１，２０４によって逃げ面４１，４４，５１，５４と側面３１，３３との間の境界が明確であるため、切れ刃１１，１４，２１，２４の摩耗が側面３１，３３にどこまで近づいたか目視できる。側面３１，３３の研削加工が少々浅くなっても深くなっても側面３１，３３の面積が変化しにくい。以下、図１から図６を参照して各構成について詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態の切削インサート２を備えた転削工具１の一例を示す斜視図である。図１に示すように、刃先交換式の転削工具１は、交換可能な切削インサート２と、切削インサート２を固定する工具本体３と、を備えている。工具本体３の基端及びその近傍を含む基端部は、工作機械に固定されて回転駆動される。工具本体３の先端及びその近傍を含む先端部には、複数のインサート取付座８が設けられている。

各々の切削インサート２は、各々のインサート取付座８に固定される。各々のインサート取付座８は、工具本体３の径方向Ｄｒから切削インサート２を支持する着座面と、工具本体３の軸方向Ｄｚから切削インサート２を支持する着座面と、工具本体３の周方向Ｄθから切削インサート２を支持する着座面と、を有している。

図示した例では、インサート取付座８が二箇所設けられている。インサート取付座８の数は特に限定されず、一箇所であってもよいし、三箇所以上であってもよい。図示した例では、工具本体３について、締付けねじ９を取付け孔（貫通孔）３９に挿通して切削インサート２をインサート取付座８に固定するスクリューオン式に構成され、切削インサート２について、周側面３０（第１及び第３側面３１，３３）を取付け孔３９が貫通する縦置きインサートに構成されている。

図２は、本発明の一実施形態の切削インサート２の一例を示す斜視図である。切削インサート２の材料は、特に限定されず、超硬合金をはじめとした種々の切削インサート用の材料を適用できる。図２に示すように、切削インサート２は、第１端面１０と、第１端面１０とは反対側の第２端面２０と、第１及び第２端面１０，２０を繋ぐ周側面３０と、を有している。

図示した例では、第１及び第２端面１０，２０は、略同一の形状及び機能を有している。転削工具１において、第１端面１０が切れ刃１１〜１６を使用する上面になり、第２端面２０ががインサート取付座８に固定される下面になってもよいし、第２端面２０が上面になり、第１端面１０が下面になってもよい。そのため、代表して第１端面１０について詳しく説明し、第２端面２０については重複する説明を省略することがある。ただし、第１及び第２端面１０，２０は、必ずしも同一の形状でなくてもよい。例えば、第１端面１０が上面専用に構成され、第２端面２０が下面専用に構成されてもよい。

図示した例では、第１端面１０が、中心Ｏ１のまわりに１８０°対称に形成されている。同様に、第２端面２０が、中心Ｏ２のまわりに１８０°対称に形成されている。以下の説明において、第１端面１０の中心Ｏ１と第２端面２０の中心Ｏ２とを結んだ直線を、すくい面の中心軸Ｏと呼ぶ。なお、第１及び第２端面１０，２０が点対称な形状ではない場合、それらの中心Ｏ１，Ｏ２は、例えば重心である。

図３は、図２に示された切削インサート２を第１端面１０から見た平面図である。図３に示すように、切削インサート２は、中心軸Ｏに沿って延びる四角柱状に形成され、周側面３０は、四つのコーナＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を含んでいる。図示した例では、第１端面１０の外周Ｒ１が略矩形に形成されている。図２に示された第２端面２０の外周Ｒ２は、第１端面１０の外周Ｒ１と同様の略矩形に形成されている。

周側面３０は第１乃至第４側面３１，３２，３３，３４を含んでいる。第１及び第３側面３１，３３は、略矩形の外周Ｒ１，Ｒ２の長辺に臨む部位に形成されている。第２及び第４側面３２，３４は、略矩形の外周Ｒ１，Ｒ２の短辺に臨む部位に形成されている。各々の側面３１，３２，３３，３４は、中心軸Ｏに平行に形成されている。第１及び第３側面３１，３３は、インサート取付座８に当接する拘束面の中で最大の面積を有し、締付けねじ９（図１参照）を挿通する取付け孔３９（図２参照）が形成されている。そのため、側面３１，３３を主たる拘束面と呼ぶことがある。

第１端面１０の外周Ｒ１の少なくとも一部には、切れ刃が形成されている。図示した例では、第１端面１０の外周Ｒ１の一方の長辺には、第１主切れ刃１１が形成され、他方の長辺には、第２主切れ刃１４が形成されている。第１及び第２主切れ刃１１，１４は、中心軸Ｏから遠ざかる方向へ円弧状に僅かに膨らんでいる。コーナＣ１には、第１主切れ刃１１に隣接する第１コーナ切れ刃１２が形成され、その対角にあるコーナＣ３には、第２主切れ刃１４に隣接する第２コーナ切れ刃１５が形成されている。外周Ｒ１の一方の短辺の一部には、第１コーナ切れ刃１２に隣接する第１副切れ刃１３が形成されている。他方の短辺の一部には、第２コーナ切れ刃１５に隣接する第２副切れ刃１６が形成されている。

切れ刃の構成は、図示した例に限定されない。例えば、第１端面１０の外周Ｒ１の短辺は、工具本体３の径方向Ｄｒにおいて第１及び第２主切れ刃１１，１４よりも内側に位置し、第１及び第２主切れ刃１１，１４が削り残した被削材を切削するための内刃を更に含んでいてもよい。その場合、第１副切れ刃１３と第２主切れ刃１４との間に第１内刃を形成し、第２副切れ刃１６と第１主切れ刃１１との間に第２内刃を形成すればよい。

例えば、第１及び第２副切れ刃１３，１６について、第１及び第２主切れ刃１１，１４によって工具本体３の径方向Ｄｒに切削された被削材の仕上げ面をさらうさらい刃として構成してもよい。その場合、さらい刃の逃げ面が、仕上げ面に対して略平行になるように形成すればよい。

図４は、図２に示された切削インサート２を取付け孔３９が形成された第１側面３１から見た側面図である。図４に示された第２端面２０の外周Ｒ２は、第３主切れ刃２１と、第３コーナ切れ刃２２と、第３副切れ刃２３と、第４主切れ刃２４と、第４コーナ切れ刃２５と、第４副切れ刃２６と、を含んでいる。第２端面２０の外周Ｒ２の切れ刃２１〜２６は、第１端面１０の外周Ｒ１の切れ刃１１〜１６と同様の形状及び機能を有している。

前述の図２に示されたように、切れ刃１１〜１６の逃げ面は、中心軸Ｏに平行な周側面３０に対して負の逃げ角を有している。同様に、切れ刃２１〜２６の逃げ面は、周側面３０に対して負の逃げ角を有している。詳しく述べると、第１主切れ刃１１に臨む第１逃げ面４１は、周側面３０を構成する第１側面３１に対して負の逃げ角を有している。すなわち、第１逃げ面４１は、第２端面２０から該第２端面２０とは反対側の第１端面１０へ向かうに従い、第１主切れ刃１１から該第１主切れ刃１１に対向する第２主切れ刃１４へ向かう内向きに傾斜している。

同様に、第１コーナ切れ刃１２に臨む第２逃げ面４２は、周側面３０を構成するコーナＣ１に対して負の逃げ角を有している。第１副切れ刃１３に臨む第３逃げ面４３は、周側面３０を構成する第２側面３２に対して負の逃げ角を有している。他の逃げ面も同様に、直下の側面３１〜３４に対して負の逃げ角を有している。

図４に示すように、第１逃げ面４１は、第１主切れ刃１１の両端から第１主切れ刃１１の中央に向かうに従って幅狭に形成されている。第１主切れ刃１１に臨む第１逃げ面４１と、第１逃げ面４１に臨む第１側面３１との間には、凹条（溝）１０１が形成されている。凹条１０１及び後述するコーナ凹条１０２を図４中に黒塗りで示す。凹条１０１と同様に、第２乃至第４主切れ刃１４，２１，２４に臨む逃げ面と、該逃げ面に臨む側面３１，３２との間には、凹条が形成されている。

第１端面１０と第２端面２０との間を繋ぐ周側面３０は、第１及び第２端面１０の外周Ｒ１，Ｒ２に切れ刃１１〜１６，２１〜２６が形成されていない部位では、第１及び第２端面１０，２０の外周Ｒ１，Ｒ２まで延在している。一方、外周Ｒ１，Ｒ２に切れ刃１１〜１６，２１〜２６が形成されている部位では、外周Ｒ１，Ｒ２の近傍まで周側面３０が延在している。そのような部位では、切れ刃１１〜１６，２１〜２６の直下の逃げ面及び凹条を介して、周側面３０が第１端面１０と第２端面２０とを繋いでいる。

図５は、図２に示された切削インサート２を第２側面３２から見た側面図である。図５に示すように、第１コーナ切れ刃１２に臨む第２逃げ面４２には、前述した凹条１０１に接続するコーナ凹条１０２が形成されている。コーナ凹条１０２は、第１コーナ切れ刃１２と略平行に延在し、第２逃げ面４２を横断して二分している。コーナ凹条１０２の断面は、凹条１０１の断面と略同一の形状を有している。

図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図６に示すように、本実施形態の切削インサート２は、第１主切れ刃１１の逃げ角αが負の角度になる逆ポジ形状であり、第１主切れ刃１１の逃げ面４１とその直下の第１側面３１との交差角が小さい。しかしながら、切削インサート２は、第１逃げ面４１と第１側面３１との間に形成された凹条１０１を有している。

凹条１０１は、第１逃げ面４１を延長した仮想面Ｖ４１と第１側面３１を延長した仮想面Ｖ３１とが交差する仮想稜線Ｖ１０１に沿って延在し、仮想稜線Ｖ１０１を切り欠くように形成されている。凹条１０１の形状は、例えば、切削インサート２の内側に向かって窪む湾曲面に形成されている。換言すると、凹条１０１の断面が円弧状に形成されている。図示した例では、凹条１０１の断面の円弧の曲率半径が０．２５ｍｍ、凹条１０１と第１側面３１との交差角βが１３５°に形成されている。

凹条１０１の断面の円弧の曲率半径が０．１ｍｍ以上であれば、目視しやすく、研削加工が少々深くなっても消失しにくい。交差角βが９０°以上１４０°以下であれば、第１側面３１の研削加工が少々浅くなったり深くなったりしても、第１側面３１の面積のばらつきが十分に小さいため、逆ポジ形状でない切削インサートと同様の公差で製造できる。

以上のように構成された本実施形態の切削インサート２によれば、図６に示すように、第１側面３１の輪郭が凹条１０１で明確になる。第主１切れ刃１１の摩耗が第１側面３１の拘束面にどこまで近づいたか目視で把握できるため切削インサート２を使いやすい。また、凹条１０１があると、前述したように凹条１０１がない場合と比べて第１側面３１の面積が変化しにくい。公差を厳しく管理する必要がないため切削インサート２を製造しやすい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…転削工具、２…切削インサート、３…工具本体、８…インサート取付座、９…締付けねじ、１０…第１端面、１１…第１主切れ刃、１２…第１コーナ切れ刃、１３…第１副切れ刃、１４…第２主切れ刃、１５…第２コーナ切れ刃、１６…第２副切れ刃、２０…第２端面、２１…第３主切れ刃、２２…第３コーナ切れ刃、２３…第３副切れ刃、２４…第４主切れ刃、２５…第４コーナ切れ刃、２６…第４副切れ刃、３０…周側面、３１…第１側面、３２…第２側面、３３…第３側面、３４…第４側面、３９…取付け孔、４１…第１逃げ面、４２…第２逃げ面、４３…第３逃げ面、５１…第３主切れ刃の逃げ面、５４…第４主切れ刃の逃げ面、１０１，１０４，２０１，２０４…凹条、１０２…コーナ凹条、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…コーナ、Ｄｒ…工具本体の径方向、Ｄｚ…工具本体の軸方向、Ｄθ…工具本体の周方向、Ｏ…中心軸、Ｏ１…第１端面の中心、Ｏ２…第２端面の中心、Ｒ１…第１端面の外周、Ｒ２…第２端面の外周、Ｖ３１，Ｖ４１…仮想面、Ｖ１０１…仮想稜線、α…主切れ刃の逃げ角、β…凹条と側面との交差角。

Claims (5)

1. 第１端面と、該第１端面とは反対側の第２端面と、前記第１端面の中心と前記第２端面の中心とを結ぶ中心軸に平行で且つ前記第１端面及び前記第２端面を繋ぐ周側面と、を有し、
   前記第１端面の外周には、第１主切れ刃が形成され、
   前記第１主切れ刃に臨む第１逃げ面は、前記第１主切れ刃と前記周側面との間に形成され、前記周側面に対して負の逃げ角を有し、
   前記周側面は、前記第１逃げ面に臨む第１側面を含み、
   前記第１逃げ面と前記第１側面との間には、前記第１逃げ面を延長した仮想面と前記第１側面を延長した仮想面とが交差する仮想稜線に沿って延在し、該仮想稜線を切り欠く凹条が形成されており、
   前記凹条の形状は、切削インサートの内側に向かって窪む湾曲面に形成されている、
   切削インサート。
2. 前記凹条の断面は、前記凹条と前記第１側面との交差角が９０°以上１４０°以下に形成されている、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 当該切削インサートは、縦置きインサートとして構成され、
   前記第１端面は、前記中心軸のまわりに１８０°対称であり、前記第１端面の外周には、前記第１主切れ刃に対向する第２主切れ刃が形成され、
   前記第１側面は、前記第２主切れ刃を使用して切削するとき、工具本体に当接し、
   前記第１側面は、研削加工されている、
   請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記第１逃げ面は、前記第１主切れ刃の両端から前記第１主切れ刃の中央に向かうに従って幅狭に形成されている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 前記第１端面の外周は、略矩形に形成され、
   前記第１主切れ刃は、前記第１端面の長辺に位置し、
   前記第１端面の外周の長辺と短辺との間のコーナには、前記第１主切れ刃に隣接した第１コーナ切れ刃が形成され、
   前記第１コーナ切れ刃に臨む第２逃げ面は、前記第１コーナ切れ刃と前記周側面との間に形成され、前記周側面に対して負の逃げ角を有し、
   前記第２逃げ面には、該第２逃げ面を二分するように延在し、前記凹条に接続するコーナ凹条が形成されている、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の切削インサート。

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