技術 切削インサートおよび切削工具

0001

この発明は、切削インサートおよび切削工具に関し、より特定的には、隅削り用の切削インサートおよび切削工具に関する。

0002

従来、隅削り用の切削インサートおよび切削工具が知られている（たとえば、特開２０１３−１２１６３６号公報参照）。当該切削インサートの固定用穴が形成された第１面と、当該第１面に隣接する側面である第２面との境界部に主切れ刃が形成されている。第１面側から見た主切れ刃の形状は、円弧状または直線状とする場合がある。

0003

特開２０１３−１２１６３６号公報

0004

上記のような切削インサートにおいて、上記第１面および第２面と連なる第３面と、上記第１面との境界を基準辺として考える。この場合、基準辺に対する主切れ刃の交差角度を相対的に大きくすると、主切れ刃の刃先の強度を高めることができる。しかし、この場合切れ刃の傾き角が相対的に小さくなる、あるいは当該傾き角が負になることがある。このような場合、切削インサートの切削性（切れ味）が低下する場合があった。

0005

一方、上記交差角度を相対的に小さくすると、切れ刃の傾き角を相対的に大きくできるため、切削インサートの切削性を向上させることができる。しかし、この場合主切れ刃の刃先の強度が低下する場合があった。このように、従来の切削インサートでは、良好な切削性と高い刃先強度を両立することは難しかった。

0006

そこで、切削性と刃先強度を両立することが可能な切削インサートおよび切削工具を提供することを目的とする。

0007

本発明の一態様に係る切削インサートは、第１面と、第２面と、第３面とを有する本体を備える。第２面は、第１面に連なり第１面と交差する方向に延びる。第３面は、第１面および第２面と連なる。第１面には固定用穴が形成される。第２面はすくい面を含む。第２面の外周辺のうち第１面との境界部が主切れ刃である。第１面側から見た主切れ刃は、第１の直線部と第２の直線部と曲線部とを含む。第１の直線部は、第１面と第３面との境界である基準辺側に位置する。第２の直線部は、第１の直線部から間隔を隔てて配置される。曲線部は、第１の直線部と第２の直線部とを繋ぐ。基準辺に対する第１の直線部の第１交差角度は、基準辺に対する第２の直線部の第２交差角度と異なる。

0008

上記によれば、切削性と刃先強度を両立することが可能な切削インサートおよび切削工具を提供することが可能になる。

0009

実施の形態１に係る切削インサートの正面模式図である。
図１に示した切削インサートの側面模式図である。
図１に示した切削インサートの底面模式図である。
図１の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。
図１に示した切削インサートの主切れ刃の構成を説明するための模式図である。
図１に示した切削インサートの主切れ刃の構成を説明するための模式図である。
実施の形態２に係る切削インサートの正面模式図である。
図７に示した切削インサートの側面模式図である。
図７に示した切削インサートの底面模式図である。
図７の線分Ｘ−Ｘにおける断面模式図である。
実施の形態３に係る切削インサートの主切れ刃の構成を説明するための模式図である。
切削工具の構成を説明するための模式図である。

0010

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

0011

本発明の一態様に係る切削インサートは、
（１）第１面２と、第２面４と、第３面８とを有する本体を備える切削インサート１である。第２面４は、第１面２に連なり第１面２と交差する方向に延びる。第３面８は、第１面２および第２面４と連なる。第１面２には固定用穴３２が形成される。第２面４はすくい面を含む。第２面４の外周辺のうち第１面２との境界部が主切れ刃６である。第１面２側から見た主切れ刃６は、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄと曲線部とを含む。第１の直線部６ａは、第１面２と第３面との境界である基準辺１１側に位置する。第２の直線部６ｄは、第１の直線部６ａから間隔を隔てて配置される。曲線部は、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを繋ぐ。基準辺１１に対する第１の直線部６ａの第１交差角度θ１は、基準辺１１に対する第２の直線部６ｄの第２交差角度θ２と異なる。

0012

このようにすれば、第１面２側から見た主切れ刃６の形状について、直線状といったような全幅について同じ構成とするのではなく、基準辺１１に対する交差角度θ１、θ２が異なる第１及び第２の直線部６ａ、６ｄを有するように形成できる。この結果、切削性と刃先強度とをともに向上させるように主切れ刃６の形状を調整する場合の自由度を大きくできる。このため、主切れ刃６の形状を調整することで、切削性と刃先強度とを向上させた切削インサート１を得ることができる。また、主切れ刃全体として、角部が無い滑らかな形状とすることができるので、上記角部の存在に起因して被切削材の切削面が荒れるといった問題の発生を抑制できる。

0013

（２） 上記切削インサート１において、曲線部は、第１面２側から見たときに、固定用穴３２から離れる方向に凸となる第１曲線部分６ｂと、固定用穴３２側に凸となる第２曲線部分６ｃとを含んでいてもよい。

0014

この場合、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとの接続部の形状を滑らかな曲線とすることができる。このため、当該接続部が角部を含む場合より、当該接続部での応力集中を抑制できるので、結果的に接続部の耐久性を高めることができる。

0015

（３） 上記切削インサート１において、第１面２側から見たときに、第１曲線部分６ｂの曲率半径と第２曲線部分６ｃの曲率半径とは異なっていてもよい。

0016

この場合、上記２つの曲率半径を適宜調整することにより、曲線部の両端の位置を任意に設定できる。このため、第１の直線部と第２の直線部との延在方向を個別に変更しても、当該曲線部により第１の直線部と第２の直線部とを容易に接続することができる。

0017

（４） 上記切削インサート１において、第１面２は、主切れ刃６に連なる逃げ面３１を含んでいてもよい。逃げ面３１において、第１の直線部６ａに隣接する部分の基準辺１１に沿った方向における第１の幅Ｗ４は、第２の直線部６ｄに隣接する部分の基準辺１１に沿った方向における第２の幅Ｗ５と異なっていてもよい。

0018

この場合、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとで延在方向が異なることにより切削条件が異なっていても、それぞれの切削条件に合わせて逃げ面３１の幅を調整することができる。このため、高い切削性を得ることができる。

0019

（５） 上記切削インサート１において、図６に示すように第２面４側から見た主切れ刃６は曲線状であってもよい。第２面４側から見た主切れ刃６の曲率半径の中心Ｃは、固定用穴３２より第３面８側に位置してもよい。この場合も、高い切削性を得ることができる。

0020

（６） 上記切削インサート１において、第１交差角度θ１と第２交差角度θ２との差は１°以上５°以下であってもよい。この場合、曲線部での曲率半径をある程度大きくすることができるので、結果的に第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを滑らかに接続することができる。この結果、被切削材の切削面が荒れることを防止できる。

0021

（７） 上記切削インサート１において、第１交差角度θ１は８０°以上８５°以下であってもよい。この場合、主切れ刃６において第１の直線部６ａと基準辺１１との境界部側に位置する領域の刃先強度を十分大きくすることができる。また、上記第１交差角度θ１は第２交差角度θ２より大きくてもよい。この場合、上記第１の直線部６ａと基準辺１１との境界部側に位置する領域の刃先強度を十分大きくするとともに、第２の直線部６ｄにおける切れ刃の傾き角を、第１の直線部６ａにおける切れ刃の傾き角より大きくできる。この結果、切削性を向上させることができる。なお、ここで傾き角とは、切削インサート１により被切削材を切削加工するときに、被切削材の加工対象面に対する垂線と切れ刃とのなす角度を意味する。

0022

本発明の一態様に係る切削工具２０は、
（８）外周面を有するカッタボディ２１と、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の切削インサート１とを備える。切削インサート１は、上記外周面に固定されている。このようにすれば、刃先強度と切削性とがともにすぐれた切削インサート１を用いることにより、切削時の切込み量を大きくして高能率な切削を行うことが可能な切削工具２０を得ることができる。

0023

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」とも記す）について説明する。ただし本実施形態はこれらに限定されるものではない。

0024

（実施の形態１）
＜切削インサートの構成＞
図１〜図６を用いて本実施形態に係る切削インサートの構成を説明する。

0025

図１〜図６に示した切削インサート１は、第１面２と、第２面４と、第３面８とを有する本体を備える切削インサート１である。図１に示すように、上面としての第１面２の平面形状は概略平行四辺形状である。第１面２と反対側に位置する下面３の形状は、基本的に第１面２と同様である。

0026

側面としての第２面４は、第１面２に連なり第１面２と交差する方向に延びる。図２に示すように第２面４の平面形状は概略長方形状である。第３面８は、第１面２および第２面４と連なる。図３に示すように第３面８の平面形状は概略平行四辺形状である。なお、第３面８は、図１〜図３からも分かるように、中央部が突出するように配置された２つの傾斜面により構成されている。

0027

第１面２には固定用穴３２が形成される。固定用穴３２は、第１面２のほぼ中央部に形成されている。図４に示すように、固定用穴３２は、第１面２から下面３にまで本体を貫通するように形成されている。固定用穴３２は、後述するように切削工具のカッタボディに切削インサート１を固定するとき、取付ネジが挿通される。

0028

第２面４の外周辺のうち第１面２との境界部が主切れ刃６である。第１面２の対向する２つの長辺はそれぞれ主切れ刃６となっている。図２に示すように、第２面４の外周辺のうち下面３との境界部も他の主切れ刃６となっている。第２面４の外周辺において第１面２との境界部の主切れ刃６と、下面３との境界部の他の主切れ刃６とは、図１に示すように互いに交差する方向に延びるように形成されている。切削インサート１は４つの主切れ刃６を有する。

0029

図５に示すように、第１面２側から見た主切れ刃６は、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄと曲線部とを含む。第１の直線部６ａは、第１面２と第３面８との境界である基準辺１１側に位置する。第２面４の外周辺のうち、第１の直線部６ａと連なる部分（短辺）が副切れ刃７になっている。主切れ刃６と副切れ刃７とは曲線状の接続部（ノーズ部）により接続されている。第２面４は主切れ刃６または副切れ刃７に隣接する部分にすくい面を含む。切削インサート１により被切削材を切削加工するときには、主切れ刃６のうち第１の直線部６ａ側を被切削材の表面に最初に切り込む。第２の直線部６ｄは、第１の直線部６ａから間隔を隔てて配置される。つまり、第２の直線部６ｄは基準辺１１から見て第１の直線部６ａより遠い位置に配置されている。曲線部は、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを繋ぐ。

0030

曲線部は、第１面２側から見たときに、固定用穴３２から離れる方向に凸となる第１曲線部分６ｂと、固定用穴３２側に凸となる第２曲線部分６ｃとを含んでいる。つまり、曲線部は、互いに逆方向に凸となる２つの第１曲線部分６ｂおよび第２曲線部分６ｃを含む。ここで、上述した曲線部は２つの曲線部部分を含んでいるが、３つ以上、あるいは４つ以上と複数の曲線部分を含んでいてもよい。また、第１面２側から見たときに、第１曲線部分６ｂの曲率半径Ｒ１と第２曲線部分６ｃの曲率半径Ｒ２とは異なっていてもよいが、これらの曲率半径Ｒ１、Ｒ２が互いに同じであってもよい。また、曲線部が３つ以上の曲線部分を含む場合であっても、同様にそれぞれの曲線部分の曲率半径が異なっていてもよいし同じであってもよい。

0031

図１や図５に示すように、基準辺１１に対する第１の直線部６ａの第１交差角度θ１は、基準辺１１に対する第２の直線部６ｄの第２交差角度θ２と異なる。具体的には、第１交差角度θ１と第２交差角度θ２との差は１°以上５°以下である。また、当該差は４°以下、あるいは３°以下であってもよい。また、当該差は２°以上であってもよい。第１交差角度θ１は８０°以上８５°以下である。また、第１交差角度θ１は８４°以下、あるいは８３°以下であってもよい。また、第１交差角度θ１は８１°以上、あるいは８２°以上であってもよい。

0032

図１に示すように、第１面２は、主切れ刃６に連なる逃げ面３１を含む。逃げ面３１において、第１の直線部６ａに隣接する部分の基準辺１１に沿った方向における第１の幅Ｗ４は、第２の直線部６ｄに隣接する部分の基準辺１１に沿った方向における第２の幅Ｗ５と異なっている。図１に示す切削インサート１では、第２の幅Ｗ５は第１の幅Ｗ４より大きいが、第２の幅Ｗ５が第１の幅Ｗ４より小さくなるように、逃げ面３１を形成してもよい。また、第１の幅Ｗ４と第２の幅Ｗ５とが同じ幅になるように逃げ面３１を形成してもよい。

0033

図３に示すように、逃げ面３１の延在方向と第１面２の固定用穴３２が形成された中央部の延在方向とは交差している。逃げ面３１の延在方向と当該第１面２の中央部の延在方向との交差角度θ３は、たとえば５°とする。ここで、交差角度θ３は、たとえば１°以上１０°以下としてもよい。交差角度θ３の下限は、２°でもよく、３°でもよい。交差角度θ３の上限は、９°でもよく、８°でもよい。

0034

上記切削インサート１において、図６に示すように第２面４側から見た主切れ刃６は曲線状であってもよい。第２面４側から見た主切れ刃６の曲率半径の中心Ｃは、固定用穴３２より第３面８側に位置してもよい。より具体的には、当該曲率半径の中心Ｃは、主切れ刃６の第２の直線部６ｄよりも第１の直線部６ａ側に近い領域に位置する。

0035

図１に示す切削インサート１において、幅Ｗ１は、第１面２側から見て基準辺に沿った方向での切削インサート１の最大幅である。幅Ｗ１は、たとえば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。図１に示す幅Ｗ２は、第１面側から見て基準辺に沿った方向での、主切れ刃６と副切れ刃７との接続部から、主切れ刃６の中央部における逃げ面３１と第１面２の中央部との境界までの距離である。幅Ｗ２は、たとえば８ｍｍ以上１８ｍｍ以下とすることができる。図１に示す幅Ｗ３は、第１面２の中央部において、基準辺に沿った方向における第１の面の中央部の幅である。幅Ｗ３はたとえば７ｍｍ以上１７ｍｍ以下とすることができる。図１の長さＬは、切削インサート１の基準辺に垂直な方向における長さである。長さＬは、たとえば１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。

0036

また、図５に示すように、基準辺１１に対して垂直な方向における第１の直線部６ａの幅Ｌ１は、たとえば１ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。また、基準辺１１に対して垂直な方向における第１曲線部分６ｂの幅Ｌ２は、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。また、基準辺１１に対して垂直な方向における第２曲線部分６ｃの幅Ｌ３は、たとえば１ｍｍ以上７ｍｍ以下とすることができる。また、基準辺１１に対して垂直な方向における第２の直線部６ｄの幅Ｌ４は、たとえば５ｍｍ以上１７ｍｍ以下とすることができる。

0037

また、図５に示した第１曲線部分６ｂの曲率半径Ｒ１は、たとえば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができ、第２曲線部分６ｃの曲率半径Ｒ２は、たとえば２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下とすることができる。

0038

＜切削インサートの作用効果＞
図１〜図６に示した切削インサート１では、第１面２側から見た主切れ刃６のを、基準辺１１に対する交差角度θ１、θ２が異なる第１及び第２の直線部６ａ、６ｄを有するように形成している。この結果、切削性と刃先強度とをともに向上させるように主切れ刃６の形状を調整する場合の自由度を大きくできる。具体的には、図５に示すように、基準辺に近い側の第１の直線部６ａにおける第１の交差角度θ１は、第２の直線部６ｄにおける第２の交差角度θ２より大きくなっている。このため、第１の直線部６ａの端部における刃先強度を、主切れ刃６全体を第２の直線部６ｄと平行な直線状として場合より高めることができる。

0039

また、第２の直線部６ｄの第２の交差角度θ２が第１の直線部６ａの第１の草角度θ１より小さくなっているので、たとえば切込み量が大きくなった場合における切削性の低下を抑制できる。つまり、切込み量が大きくなったような厳しい条件での切削においても、切削インサート１の耐久性を確保するとともに高い切削性を確保することができる。

0040

また、図５に示すように第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを曲線部により繋いでいるので、主切れ刃全体として、角部が無い滑らかな形状とすることができる。このため、上記角部の存在に起因して被切削材の切削面が荒れるといった問題の発生を抑制できる。

0041

また、図５に示すように、曲線部は、互いに逆方向に凸形状となっている第１曲線部分６ｂと第２曲線部分６ｃとを含んでいる。このため、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとの接続部の形状を滑らかな曲線とすることができる。このため、当該接続部が角部を含む場合より、当該接続部での応力集中を抑制できるので、結果的に接続部の耐久性を高めることができる。

0042

また、第１曲線部分６ｂの曲率半径Ｒ１と第２曲線部分６ｃの曲率半径Ｒ２とは互いに異なるように設定できる。この場合、上記２つの曲率半径Ｒ１、Ｒ２を適宜調整することにより、曲線部の両端の位置を任意に設定できる。このため、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとの延在方向を個別に変更しても、当該曲線部により第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを容易に接続することができる。

0043

また、切削インサート１の第１面２は、図１に示すように主切れ刃６に連なる逃げ面３１を含む。逃げ面３１において、第１の直線部６ａに隣接する部分の第１の幅Ｗ４は、第２の直線部６ｄに隣接する部分の第２の幅Ｗ５と異なるように設定できる。このため、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとのそれぞれの切削条件に合わせて逃げ面３１の幅Ｗ４、Ｗ５を調整することができる。このため、主切れ刃６全体として高い切削性を得ることができる。

0044

また、図６に示すように第２面４側から見た主切れ刃６の曲率半径の中心Ｃは、固定用穴３２より第３面８側に位置している。この場合も、高い切削性を得ることができる。

0045

また、第１交差角度θ１と第２交差角度θ２との差は１°以上５°以下である。この場合、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとのずれ量を比較的小さくできる。このため、曲線部での調整が必要なずれ量が小さくなるので、曲線部の曲率半径をある程度大きくすることができる。このため、第１の直線部６ａと第２の直線部６ｄとを曲率半径の大きな曲線により滑らかに接続することができる。この結果、被切削材の切削面が荒れることを防止できる。

0046

また、第１交差角度θ１は８０°以上８５°以下である。この場合、主切れ刃６において第１の直線部６ａと基準辺１１との境界部側に位置する領域の刃先強度を十分大きくすることができる。また、上記第１交差角度θ１は第２交差角度θ２より大きい。このため、第２の直線部６ｄにおける切れ刃の傾き角を、第１の直線部６ａにおける切れ刃の傾き角より大きくできる。この結果、切削性を向上させることができる。

0047

（実施の形態２）
図７〜図１０に示すように、本実施形態に係る切削インサート１は、基本的には図１〜図６に示した切削インサート１と同様の構成を備えるが、第１面２が中央部と別の逃げ面３１（図１参照）を有していない点、および第３面が平坦面となっている点が図１〜図６に示した切削インサート１と異なっている。図７〜図１０に示した切削インサート１の主切れ刃６は、図５に示したように第１の直線部６ａ、曲線部、第２の直線部６ｄにより構成されている。また、図７および図８からも分かるように、第１面２はその全体が平坦面となっている。

0048

このような構成によっても、図１〜図６に示した切削インサート１と同様の効果を得ることができる。

0049

＜変形例の構成および作用効果＞
図１１は、本実施形態に係る切削インサートの変形例を説明するための模式図である。図１１は図５に対応する。

0050

図１１に示す切削インサートは、基本的には図７〜図１０に示した切削インサートと同様の構成を備えるが、主切れ刃６の第１の直線部６ａにおける第１の交差角度θ１が９０°以上、より具体的には９０°超えとなっている点が、図７〜図１０に示した切削インサート１と異なっている。この場合の第１の交差角度θ１は、たとえば９０°超え１００°以下とすることができる。このようにすれば、図７〜図１０に示した切削インサート１と同様の効果を得られるとともに、主切れ刃６の第１の直線部６ａ近傍における刃先強度をより高めることができる。なお、このような第１の交差角度θ１を９０°以上、あるいは９０°超えとする構成を、図１〜図６に示した切削インサート１に適用してもよい。

0051

＜切削工具の構成および作用効果＞
図１２は、図１〜図１１に示した切削インサート１を用いた切削工具２０を示している。図１２に示す切削工具２０は、隅削り用のフライスカッタである。切削工具２０は、外周面を有するカッタボディ２１と、上記切削インサート１とを備える。切削インサート１は、上記外周面に固定されている。具体的には、カッタボディ２１の外周面には座溝２２が複数形成されている。カッタボディ２１は回転軸を中心に回転可能である。カッタボディ２１の回転軸から見て径方向に位置する外周面に座溝２２が形成されている。座溝２２と隣接するように、カッタボディ２１の外周面には切屑ポケット２３が形成されている。複数の座溝２２および切屑ポケット２３は、カッタボディ２１の回転方向に沿って間隔を隔てて配置されている。

0052

各座溝２２には切削インサート１が挿入されている。切削インサート１は取付ネジにより座溝２２に固定されている。取付ネジは切削インサート１の固定用穴３２（図１参照）に挿入されるとともに座溝２２の内壁に形成されたネジ穴（図示せず）にねじ込まれて固定されている。

0053

たとえば、切削インサート１の下面３が座溝２２の内面２２ａに接している。また、切削インサート１の切削に関与しない側の第２面４が座溝２２の内面２２ｂにより支持される。

0054

カッタボディ２１は、回転軸を中心にして回転することにより、切削インサート１の主切れ刃６および副切れ刃７によって被切削材が切削加工される。

0055

このような構成によれば、刃先強度と切削性とがともにすぐれた切削インサート１を用いることにより、切削時の切込み量を大きくして高能率な切削を行うことが可能な切削工具２０を得ることができる。

0056

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0057

本発明は、隅削り加工に用いると有益である。

0058

１切削インサート
２ 第１面
３ 下面
４ 第２面
６主切れ刃
６ａ 第１の直線部
６ｂ 第１曲線部分
６ｃ 第２曲線部分
６ｄ 第２の直線部
７副切れ刃
８ 第３面
１１基準辺
２０切削工具
２１カッタボディ
２２座溝
２２ａ，２２ｂ内面
２３切屑ポケット
３１逃げ面
３２ 固定用穴