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技術 切削インサートおよび刃先交換式カッター

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 尾上太一渡邊陸希
出願日 2019年3月28日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-064810
公開日 2020年10月8日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-163501
状態 未査定
技術分野 フライス加工
主要キーワード 多角形板状 多角形面 コーナ数 凸曲線 取付位置精度 逃げ角θ 凸曲線状 凹曲線
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月8日)のものです。
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図面 (13)

課題

多刃化された刃先交換式カッターにおいて、ワイパーインサートを用いることなく、仕上げ面粗さの優れた平滑な仕上げ面を得ることが可能で、高能率正面フライス加工を行う。

解決手段

多角形板状インサート本体1の多角形面すくい面とされ、すくい面の周囲に配置される側面のうちすくい面側が逃げ面とされ、すくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、側面のうちすくい面とは反対側の部分は拘束面5とされ、逃げ面は拘束面5よりもインサート本体1の外方に突出し、インサート本体1の側面の周方向における拘束面5の少なくとも中央部5aは、周方向に向けてインサート本体1の内方に凹む凹面状とされている。

概要

背景

このような切削インサートおよび刃先交換式カッターとして、例えば特許文献1には、2つの対向する端面であって少なくとも1つのコーナを有する第1端面を含む2つの端面と、2つの端面間に延在する周側面と、第1端面と周側面との交差部に形成された切刃とを備えた切削インサートであって、この切削インサートは、体部と、この体部からインサート厚さ方向に直交する方向において少なくとも外方に突出する突出部とを備えた切削インサートと、このような切削インサートが工具本体に設けられたインサート取付座着脱自在に装着される刃先交換式カッターが記載されている。

ここで、第1端面は体部の表面と突出部の突出部端面とを含み、周側面は突出部の突出部側面を含み、切刃は、突出部端面と突出部側面との交差部に沿って延在し、切刃は、コーナに設けられたコーナ刃と、コーナ刃に接続する主切れ刃とを備えている。また、この特許文献1に記載された切削インサートでは、切刃は、コーナ刃に接続する副切刃をさらに備えており、ただし例えば主切刃の長さが約5mmであるのに対して、副切刃の長さは1.2mmであるとされている。

さらに、刃先交換式カッターのインサート取付座は、切削インサートの下面が当接可能な底面と周速面の一部に当接可能な壁面とを備え、この壁面には切削インサートの周側面のうち上記体部の第1体部側面と接触するように定められ、この第1体部側面は所定の大きさおよび形状を有する平面である。このような特許文献1に記載された切削インサートによれば、刃先交換式カッターのカッター本体のインサート取付座の壁面に当接する体部に対して、切刃が形成される突出部が外方に突出しているので、体部におけるインサート内接円の大きさは変えることなく、切刃の長さを長くすることができる。

概要

多刃化された刃先交換式カッターにおいて、ワイパーインサートを用いることなく、仕上げ面粗さの優れた平滑な仕上げ面を得ることが可能で、高能率正面フライス加工を行う。多角形板状のインサート本体1の多角形面すくい面とされ、すくい面の周囲に配置される側面のうちすくい面側が逃げ面とされ、すくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、側面のうちすくい面とは反対側の部分は拘束面5とされ、逃げ面は拘束面5よりもインサート本体1の外方に突出し、インサート本体1の側面の周方向における拘束面5の少なくとも中央部5aは、周方向に向けてインサート本体1の内方に凹む凹面状とされている。

目的

本発明は、このような背景の下になされたもので、多刃化された刃先交換式カッターにおいて、ワイパーインサートを用いることなく、仕上げ面粗さの優れた平滑な仕上げ面を得ることが可能で、高能率の正面フライス加工を行うことができる切削インサート、およびこのような切削インサートが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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、多角形板状インサート本体の多角形面すくい面とされるとともに、このすくい面の周囲に配置される上記インサート本体の側面のうち上記すくい面側の部分が逃げ面とされて、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、上記側面のうち上記すくい面とは反対側の部分は、上記インサート取付座の壁面に当接する拘束面とされ、上記逃げ面は上記拘束面よりも上記インサート本体の外方に突出しており、上記切刃は、上記すくい面とされる上記多角形面のコーナ部に形成されるコーナ刃と、このコーナ刃の一端に連なる主切刃と、上記コーナ刃の他端に連なる副切刃とを備え、上記インサート本体の上記側面の周方向における上記拘束面の少なくとも中央部は、上記周方向に向けて上記インサート本体の内方に凹む凹面状とされていることを特徴とする切削インサート。

請求項2

上記拘束面の少なくとも上記中央部は、上記周方向に向けて上記インサート本体の内方に凹む凹曲面状とされ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。

請求項3

上記拘束面の少なくとも上記中央部は、曲率半径が40mm〜120mmの範囲内とされた凹曲面状であることを特徴とする請求項2に記載の切削インサート。

請求項4

上記周方向における上記拘束面の両端部は、1つの平面の上に位置する平坦面状に形成されるとともに、上記中央部は、上記両端部が位置する上記1つの平面から上記インサート本体の内方に凹む凹面状に形成されてい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。

請求項5

上記拘束面の平坦面状に形成された上記両端部のそれぞれの上記周方向の幅は、上記副切刃に連なる上記逃げ面の上記周方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の切削インサート。

請求項6

上記周方向に隣接する2つの上記拘束面の間には、上記周方向に向けて上記インサート本体の外方に凸となる凸曲面が形成されており、上記拘束面の上記中央部は、上記凸曲面に接する、または交差する凹面状とされてい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。

請求項7

上記周方向における上記拘束面の両端部は、上記周方向の幅が1.0mm以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載の切削インサート。

請求項8

上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃の長さL1と上記副切刃の長さL2との比L1/L2が1.0〜2.0の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載の切削インサート。

請求項9

上記主切刃は、上記コーナ刃の一端から離れるに従い上記拘束面側に向かうように傾斜していて、上記多角形面の1辺に隣接する他の切刃の上記副切刃との間に、この他の切刃の上記副切刃側に向かうに従い上記拘束面とは反対側に切れ上がる繋ぎ部を有しており、上記すくい面に対向する方向から見て、上記副切刃の長さL2は、上記繋ぎ部を除いた上記主切刃の有効切刃長L3以上であることを特徴とする請求項8に記載の切削インサート。

請求項10

上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃の有効切刃長L3と上記副切刃の長さL2との比L3/L2が0.5〜1.0の範囲内であることを特徴とする請求項9に記載の切削インサート。

請求項11

上記逃げ面には、5°以下の正の逃げ角が与えられていることを特徴とする請求項6から請求項8のうちいずれか一項に記載の切削インサート。

請求項12

上記副切刃に交差する上記逃げ面は、上記コーナ刃側に向かうに従い幅広となることを特徴とする請求項6から請求項11のうちいずれか一項に記載の切削インサート。

請求項13

上記すくい面に対向する方向から見て、上記副切刃は凸曲線状であることを特徴とする請求項6から請求項12のうちいずれか一項に記載の切削インサート。

請求項14

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、請求項1から請求項13のうちいずれか一項に記載の切削インサートが、上記すくい面をカッター回転方向に向け、上記副切刃を上記軸線に垂直な平面に沿わせるとともに、上記拘束面を上記インサート取付座の壁面に当接させて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。

技術分野

0001

本発明は、多角形板状インサート本体を備え、このインサート本体の多角形面すくい面とされるとともに、このすくい面の周囲に配置されるインサート本体の側面のうちすくい面側の部分が逃げ面とされて、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成された切削インサート、および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。

背景技術

0002

このような切削インサートおよび刃先交換式カッターとして、例えば特許文献1には、2つの対向する端面であって少なくとも1つのコーナを有する第1端面を含む2つの端面と、2つの端面間に延在する周側面と、第1端面と周側面との交差部に形成された切刃とを備えた切削インサートであって、この切削インサートは、体部と、この体部からインサート厚さ方向に直交する方向において少なくとも外方に突出する突出部とを備えた切削インサートと、このような切削インサートが工具本体に設けられたインサート取付座に着脱自在に装着される刃先交換式カッターが記載されている。

0003

ここで、第1端面は体部の表面と突出部の突出部端面とを含み、周側面は突出部の突出部側面を含み、切刃は、突出部端面と突出部側面との交差部に沿って延在し、切刃は、コーナに設けられたコーナ刃と、コーナ刃に接続する主切れ刃とを備えている。また、この特許文献1に記載された切削インサートでは、切刃は、コーナ刃に接続する副切刃をさらに備えており、ただし例えば主切刃の長さが約5mmであるのに対して、副切刃の長さは1.2mmであるとされている。

0004

さらに、刃先交換式カッターのインサート取付座は、切削インサートの下面が当接可能な底面と周速面の一部に当接可能な壁面とを備え、この壁面には切削インサートの周側面のうち上記体部の第1体部側面と接触するように定められ、この第1体部側面は所定の大きさおよび形状を有する平面である。このような特許文献1に記載された切削インサートによれば、刃先交換式カッターのカッター本体のインサート取付座の壁面に当接する体部に対して、切刃が形成される突出部が外方に突出しているので、体部におけるインサート内接円の大きさは変えることなく、切刃の長さを長くすることができる。

先行技術

0005

特開2017−071056号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、被削材正面フライス加工における仕上げ加工に用いられる刃先交換式カッターにおいては、高能率化のために取り付けられる切削インサートの数を増やす多刃化が求められているが、このような多刃化された刃先交換式カッターにおいては、刃数が多いためにカッター本体の1回転当たりの送り量が副切刃の長さを超えることが多く、仕上げ面の面粗さが劣化するおそれがある。

0007

このような仕上げ面の面粗さの劣化を防ぐのに、副切刃の長さを延長することが考えられる。ところが、切削インサートのインサート取付座への取付位置精度が高くない場合、通常はカッター本体の軸線に垂直な平面に沿って配設すべき副切刃がこの平面に対して傾斜してしまい、仕上げ面に段差が生じてしまう。このため、インサート取付座への取付位置精度が高くない外周無研磨級の切削インサートでは、副切刃を延長すると却って仕上げ面の面粗さが劣化することになる。

0008

また、このような仕上げ面の面粗さの劣化を防ぐために、例えば通常の仕上げ面加工を行う切削インサートの他にワイパーインサートをカッター本体に取り付けることも考えられるが、このようなワイパーインサートの切刃は、通常の仕上げ面加工を行う切削インサートの副切刃との間に、カッター本体の軸線方向(正面方向)に段差を生じるため、カッター本体の回転駆動力の増加を招いたり、切削条件が制限を受けたりする。加えて、ワイパーインサートは、通常の仕上げ面加工を行う切削インサートに対して使用可能なコーナ数も減少するため、コストが増加する懸念もある。

0009

本発明は、このような背景の下になされたもので、多刃化された刃先交換式カッターにおいて、ワイパーインサートを用いることなく、仕上げ面粗さの優れた平滑な仕上げ面を得ることが可能で、高能率の正面フライス加工を行うことができる切削インサート、およびこのような切削インサートが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。

課題を解決するための手段

0010

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、多角形板状のインサート本体の多角形面がすくい面とされるとともに、このすくい面の周囲に配置される上記インサート本体の側面のうち上記すくい面側の部分が逃げ面とされて、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部に切刃が形成され、上記側面のうち上記すくい面とは反対側の部分は、上記インサート取付座の壁面に当接する拘束面とされ、上記逃げ面は上記拘束面よりも上記インサート本体の外方に突出しており、上記インサート本体の上記側面の周方向における上記拘束面の少なくとも中央部は、上記周方向に向けて上記インサート本体の内方に凹む凹面状とされていることを特徴とする。

0011

また、本発明の刃先交換式カッターは、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、このような切削インサートが、上記すくい面をカッター回転方向に向け、上記副切刃を上記軸線に垂直な平面に沿わせるとともに、上記拘束面を上記インサート取付座の壁面に当接させて着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

0012

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、切削インサートのインサート本体において、上記側面の周方向における拘束面の少なくとも中央部が、この周方向に向けてインサート本体の内方に凹む凹面状とされているので、中央部はインサート取付座の壁面には接触せず、インサート取付座の壁面に当接するのは、中央部によって周方向に間隔をあけた拘束面の両端部または両端縁だけとなる。

0013

このため、切削インサートが拘束面の研磨を施されない外周無研磨級の切削インサートであるとともに、中央部が拘束面の大部分を占めている場合に、この中央部の精度が悪くても、拘束面の周方向における両端部または両端縁を壁面に当接させて2面接触または2線接触により切削インサートを支持することができる。従って、インサート本体をがたつき無く支持して副切刃の傾きを防ぐことができ、副切刃を延長しても優れた仕上げ面の面粗さを得ることができる。

0014

なお、凹面状とされた拘束面の上記中央部は、両端部から段差をもってインサート本体の内方に凹む平面状であったり、断面V字状であったりしてもよいが、拘束面の両端部または両端縁がインサート取付座の壁面に当接して押圧されるような場合には、段差の隅角部やV字の折れ曲がり部からインサート本体にクラックが生じるおそれがある。従って、上記拘束面の少なくとも上記中央部は、上記周方向に向けて上記インサート本体の内方に凹む凹曲面状とされていることが望ましい。

0015

なお、このように拘束面の少なくとも中央部を凹曲面状に形成した場合には、この凹曲面曲率半径は40mm〜120mmの範囲内とされるのが望ましい。この曲率半径が40mm未満であると、拘束面の中央部の周方向の幅が小さくなるために両端部の間隔も小さくなって両端部が幅広の面となり、この両端部の精度によっては副切刃の傾きが生じるおそれがある。また、この曲率半径が120mmよりも大きいと中央部が平面状に近くなり、インサート本体の成形精度によってはインサート取付座の壁面に接触してしまうおそれがある。

0016

さらに、上記周方向における上記拘束面の両端部は、1つの平面の上に位置する平坦面状に形成されるとともに、上記中央部は、上記両端部が位置する上記1つの平面から上記インサート本体の内方に凹む凹面状に形成されていてもよい。両端部がなす平坦面の精度が確保されていれば、切削インサートを安定してインサート取付座に取り付けることができる。

0017

ただし、このような場合でも、両端部の周方向の幅が大きくなりすぎると、両端部の精度が副切刃の傾きに影響を及ぼすおそれがあるので、上記周方向における上記拘束面の両端部は、上記周方向の幅が1.0mm以下の範囲内とされるのが望ましい。また、上述のように仕上げ面の面粗さの劣化を防ぐのに副切刃の長さを延長した場合には、上記拘束面の平坦面状に形成された上記両端部のそれぞれの上記周方向の幅は、上記副切刃に連なる上記逃げ面の上記周方向の幅よりも小さいことが望ましい。

0018

なお、このように周方向における拘束面の両端部を平坦面状に形成するのに代えて、上記周方向に隣接する2つの上記拘束面の間に、上記周方向に向けて上記インサート本体の外方に凸となる凸曲面を形成し、上記拘束面の上記中央部を、上記凸曲面に接する、または交差する凹面状としてもよい。この場合には、凹面状の拘束面の中央部と上記凸曲面との接線または交線が2線接触でインサート取付座の壁面に当接することになり、拘束面の両端部は両端縁となって、周方向の幅は略0mmとなる。

0019

一方、上述のように仕上げ面の面粗さの劣化を防ぐのに副切刃の長さを延長する場合には、すくい面に対向する方向から見たときの主切刃の長さL1と副切刃の長さL2との比L1/L2を1.0〜2.0の範囲内とするのが望ましい。これにより、例えば特許文献1に記載されているように主切刃の長さが約5mmであるのに対して副切刃の長さは1.2mmであって、その比が約4.2である場合に比べて、副切刃の長さL2の割合を大きくすることができる。

0020

従って、インサート本体の側面のうちすくい面側の逃げ面が拘束面よりもインサート本体の外方に突出していて、すくい面とされる多角形面の1辺の長さ、すなわち切刃の長さを長くすることができることとも相俟って、副切刃の長さを長く確保することができる。このため、多刃化された刃先交換式カッターにおいて高能率加工を行う場合でも、カッター本体の1回転当たりの送り量が副切刃の長さを超えるのを防ぐことができ、ワイパーインサートを用いることなく、仕上げ面粗さを向上させることが可能となる。

0021

ここで、上記すくい面に対向する方向から見たときの主切刃の長さL1と副切刃の長さL2との比L1/L2が2.0を上回ると、副切刃に十分な長さを確保することができなくなって、上述した仕上げ面粗さの向上を図ることができない。また、この比L1/L2が1.0を下回ると、高能率加工でも副切刃のうち切削に使用されない部分が長くなって非効率的である。

0022

ただし、上述のように副切刃の長さL2が長くなると、相対的に主切刃の長さL1は短くなるが、被削材の正面フライス加工における仕上げ加工では切り込み量が小さいので、加工に支障を来すことはない。なお、本発明では、多角形面の周方向に隣接するコーナ部にそれぞれコーナ刃が形成されて、これらのコーナ刃の間の多角形面の1辺に、一方のコーナ刃の一端に連なる主切刃と、他方のコーナ刃の他端に連なる副切刃とが隣接している場合、上記1辺の長さのうち副切刃の長さL2以外の部分の長さを主切刃の長さL1とする。

0023

ところで、例えば主切刃に正の軸方向すくい角を与えようとして、主切刃をコーナ刃の一端から離れるに従い拘束面側に向かうように傾斜させた場合には、上記1辺に隣接する主切刃のコーナ刃の一端とは反対側の端部と副切刃を繋ぐ拘束面とは反対側に切れ上がる繋ぎ部が必要となり、このような繋ぎ部は主切刃として機能しないため、繋ぎ部を除いた切刃として機能する主切刃の長さ、すなわち主切刃の有効切刃長は、繋ぎ部を含めた主切刃の長さL1以下となる。

0024

従って、上記主切刃は、上記コーナ刃の一端から離れるに従い上記拘束面側に向かうように傾斜していて、上記多角形面の1辺に隣接する他の切刃の上記副切刃との間に、この他の切刃の上記副切刃側に向かうに従い上記拘束面とは反対側に切れ上がる繋ぎ部を有している場合に、上記すくい面に対向する方向から見て、上記副切刃の長さL2は、上記繋ぎ部を除いた上記主切刃の有効切刃長L3以上であってもよい。

0025

この場合は、上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃の有効切刃長L3と上記副切刃の長さL2との比L3/L2が0.5〜1.0の範囲内であることが望ましい。この比L3/L2が0.5を下回ると、主切刃の有効切刃長が短くなりすぎて切り込み量が小さい仕上げ加工でも切り込み量不足を招くおそれがあり、1.0を上回ると副切刃の長さが不十分となるおそれがある。

0026

また、上記逃げ面に、5°以下の正の逃げ角を与えることにより、この逃げ面の摩耗を抑えつつ、切刃の強度を確保することができる。特に、このように逃げ面に正の逃げ角を与えても、上記副切刃に交差する上記逃げ面は、上記コーナ刃側に向かうに従い幅広となるように形成することにより、常に切削に使用される副切刃のコーナ刃側における強度の向上を図ることができる。さらに、上記すくい面に対向する方向から見て、上記副切刃を凸曲線状に形成することにより、この凸曲線が延びる方向に切削インサートが僅かに傾いて取り付けられても、優れた仕上げ面粗さを維持することができる。

発明の効果

0027

以上説明したように、本発明によれば、多刃化された刃先交換式カッターにおいても、ワイパーインサートを用いることなく、高能率の正面フライス加工を行うことが可能となるとともに、副切刃を延長しても副切刃の傾きを防いで、仕上げ面粗さの優れた平滑な仕上げ面を得ることができる。

図面の簡単な説明

0028

本発明の切削インサートの一実施形態を示すすくい面側から見た斜視図である。
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1に示す実施形態の側面図である。
図1におけるA部の拡大図である。
図3におけるA部の拡大図である。
図1に示す実施形態の切刃に直交する断面図である。
図3におけるZZ断面図である。
図1図7に示した実施形態の切削インサートを取り付け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底面側から見た斜視図である。
図8に示す刃先交換式カッターの底面図である。
図8に示す刃先交換式カッターの側面図である。
本発明の実施例によって正面フライス加工された被削材の仕上げ面の面粗さを示す図である。
図11に示す実施例に対する比較例によって正面フライス加工された被削材の仕上げ面の面粗さを示す図である。

0029

図1図7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8図10は、この実施形態の切削インサートを取り付け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を備えており、このインサート本体1は5角形以上の正多角形の板状であって、詳しくは図2に示すようにインサート中心線Cを中心とする正7角形の板状である。

0030

このインサート本体1の多角形面(正7角形面)はすくい面2とされるとともに、このすくい面2の周囲に配置されるインサート本体1の側面のうち、すくい面2側の部分は逃げ面3とされている。そして、これらすくい面2と逃げ面3との交差稜線部には、切刃4が形成されている。

0031

一方、インサート本体1の側面のうち、すくい面2とは反対側の部分は、後述する刃先交換式カッターのカッター本体に形成されるインサート取付座の壁面に当接する拘束面5とされている。そして、図1および図3に示すように、逃げ面3は拘束面5よりも上記インサート本体1の外方に突出している。

0032

また、インサート本体1の上記多角形面とは反対側の面は、上記インサート取付座の底面に着座させられる着座面6とされている。この着座面6と拘束面5との間には、拘束面5から一段縮径した後、着座面6側に向かうに従い外径漸次縮径する上記インサート中心線Cを中心とした円錐台状部7が形成されている。従って、着座面6は外形円形である。

0033

さらに、この着座面6とされる円形面とすくい面2とされる多角形面(正7角形面)の中央には、上記インサート中心線Cを中心として、インサート本体1を貫通する断面円形取付孔8が開口している。この取付孔8は、すくい面2側で着座面6側に向かうに従い縮径しているとともに、着座面6の全体とすくい面2の取付孔8の開口部周辺とは、インサート中心線Cに垂直な平面状に形成されている。

0034

上記切刃4は、すくい面2とされる多角形面のコーナ部に形成されるコーナ刃4aと、このコーナ刃4aの一端P1に連なる主切刃4bと、コーナ刃4aの他端P2に連なる副切刃4cとを備えている。本実施形態では、すくい面2とされる上記多角形面の全てのコーナ部と辺にこのような切刃4が形成されており、1つの辺においてすくい面2の周方向に隣接する切刃4の主切刃4bと副切刃4cとが連続している。

0035

コーナ刃4aは、図2に示すように上記インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見て、凸円弧等の凸曲線状に形成されている。また、副切刃4cも、上記インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見て、コーナ刃4aがなす凸曲線よりも曲率半径Rが大きな、曲率半径Rが例えば200mmの凸円弧等の凸曲線状に形成されている。なお、主切刃4bは、上記インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見て直線状である。

0036

さらに、本実施形態では、副切刃4cは、図3に示すようにインサート中心線Cに垂直な平面に沿って延びている。これに対して、コーナ刃4aは、副切刃4cが連なるコーナ刃4aの他端P2から離れるに従い拘束面5側に向かうように傾斜している。また、主切刃4bは、逃げ面3に対向する方向から見て図5に示すように、コーナ刃4aの一端P1から離れるに従い拘束面5側に向かうように直線状に傾斜している。

0037

さらにまた、多角形面の1つの辺に隣接する主切刃4bの副切刃4c側には、コーナ刃4aの一端P1から延びる直線に接点P3において接して凹曲線を描いて拘束面5とは反対側に延び、さらにこの凹曲線と接する凸曲線を描いて拘束面5とは反対側に延びて、多角形面の1つの辺において隣接する切刃4の副切刃4cに接点P4で接する繋ぎ部4dが形成されている。本実施形態では、コーナ刃4aの一端からこの繋ぎ部4dと副切刃4cとの接点P4までのすくい面2に対向する方向から見た長さが、後述する主切刃4bの長さとされる。

0038

さらに、切刃4の逃げ面3は、切刃4に直交する断面において図6に示すように、上記拘束面5側に向かうに従いインサート本体1の内方に向かうようにインサート中心線Cに平行な直線に対して傾斜しており、これにより逃げ面3には正の逃げ角θが与えられる。この逃げ角θは、5°以下とされていて、本実施形態では3°とされている。また、同じく切刃4に直交する断面において図6に示すように、すくい面2は、切刃4からすくい面2の内方に向かうに従い着座面6側に向かうように傾斜している。

0039

さらにまた、本実施形態においては、上記インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見て図2に示すように、コーナ刃4aの一端P1から周方向に隣接する切刃4の副切刃4cとの上記接点P4までの上記主切刃4bの長さL1と、コーナ刃4aの他端P2から周方向に隣接する切刃4の主切刃4bとの上記接点P4までの上記副切刃4cの長さL2との比L1/L2は1.0〜2.0の範囲内とされている。本実施形態では、副切刃4cの長さL2は2.5mmとされるとともに、この比L1/L2は1.3とされている。

0040

さらに、本実施形態では、同じく上記インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見て図2に示すように、コーナ刃4aの他端P2から周方向に隣接する切刃4の主切刃4bとの上記接点P4までの上記副切刃4cの長さL2は、コーナ刃4aの一端P1から主切刃4bが上記繋ぎ部4dにおいて凹曲線を描いて拘束面5とは反対側に切れ上がり始める該凹曲線との上記接点P3までの主切刃4bの有効切刃長L3以上とされている。この主切刃4bの有効切刃長L3と上記副切刃4cの長さL2との比L3/L2は0.5〜1.0の範囲内とされており、本実施形態では1.0とされている。

0041

また、本実施形態では図5に示すように、コーナ刃4aと主切刃4bに交差する逃げ面3は、そのインサート中心線C方向の幅が略一定とされている。これに対して、副切刃4cに交差する逃げ面3のインサート中心線C方向の幅は、本実施形態では同じく図5に示すように、周方向に隣接する主切刃4bとの接点P4からコーナ刃4a側に向かうに従い幅広となっており、このコーナ刃4aの他端P2との手前で僅かに幅狭となって、コーナ刃4aに交差する逃げ面3に連なっている。

0042

一方、本実施形態では、上記拘束面5は、それぞれインサート中心線Cに平行に延びるように形成されている。そして、インサート本体1の上記側面の周方向における各拘束面5の少なくとも中央部5aは、この周方向に向けてインサート本体1の内方に凹む凹面状とされている。

0043

具体的に、本実施形態では、拘束面5の周方向の両端部5bは、インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見た透視図において、このすくい面2の各辺に平行な1つの平面の上に位置する平坦面状に形成されているのに対し、これらの両端部5bの間の周方向の中央部5aは、両端部5bが位置する上記すくい面2の各辺に平行な1つの平面からインサート本体1の内方に凹む凹面状に形成されている。

0044

ここで、この拘束面5の両端部5bの周方向の幅Wは、中央部5aの周方向の幅や両端部5bのすくい面2側に連なる主切刃4bおよび副切刃4cの逃げ面3の周方向の長さよりも極小さくされていて、例えば1.0mm以下の範囲内とされ、本実施形態では0.3mmとされている。なお、周方向に隣接する拘束面5同士の両端部5bの間には、インサート中心線Cに垂直な断面が円弧等のコーナ刃4aに交差する逃げ面3に連なる凸曲面が形成される。

0045

また、この拘束面5の中央部5aは、両端部5bが位置する上記1つの平面から段差をもってインサート本体1の内方に凹む平面状や断面V字状であってもよいが、本実施形態ではインサート中心線Cに垂直な断面において図7に示すように、両端部5bからインサート本体1の内方に凹む凹曲面状に形成されている。この凹曲面の曲率半径rは、例えば40mm〜120mmの範囲内とされ、本実施形態では80mmとされている。

0046

このような切削インサートは、図8図10に示すように本発明の刃先交換式カッターの一実施形態における軸線Oを中心とした円盤状のカッター本体11の先端部(図10において下側部分)外周に形成された複数(本実施形態では10)のインサート取付座12に着脱可能に取り付けられる。そして、このカッター本体11が軸線O回りにカッター回転方向Tに回転させられつつ、該軸線Oに垂直な方向に送り出されることにより、上記切刃4によって被削材に正面フライス加工のような切削加工を施す。

0047

インサート取付座12は、カッター本体11の先端部外周から後端内周側に凹む凹所として形成され、カッター回転方向Tを向く平面状の底面と、この底面からカッター回転方向T側に延びる同じく平面状のカッター本体11の外周側を向く壁面およびカッター本体11の先端側を向く壁面とを備えている。また、インサート取付座12のカッター回転方向T側には、凹溝状のチップポケット13がそれぞれ形成されている。

0048

このようなインサート取付座12に、切削インサートは、インサート取付座12の底面にインサート本体1の着座面6が密着させられるとともに、インサート取付座12の2つの上記壁面には、インサート本体1の周方向に1つの拘束面5だけ間を開けた2つの拘束面5が当接させられて、着座させられる。しかも、拘束面5の上記中央部5aは、両端部5bが位置する上記1つの平面に対してインサート本体1の内方に凹んだ凹面状に形成されているので、2つの拘束面5はそれぞれの両端部5bが平面状の2つの上記壁面に当接させられる。

0049

また、インサート取付座12の底面にはネジ孔が形成されており、このネジ孔にインサート本体1の取付孔8に挿通されたクランプネジ14がねじ込まれることにより、切削インサートは、着座面6が上記底面に押し付けられるとともに、上記2つの拘束面5が2つの上記壁面に押圧されて、インサート取付座12に着脱可能に取り付けられる。このようにインサート取付座12に取り付けられた状態で、切削インサートは、すくい面2をカッター回転方向Tに向けるとともに、1つの切刃4の副切刃4cを軸線Oに垂直な平面に沿わせるように配置される。

0050

このように切削インサートが取り付けられた刃先交換式カッターでは、インサート本体1の上記側面の周方向における各拘束面5の少なくとも中央部5aが、この周方向に向けてインサート本体1の内方に凹む凹面状とされている。具体的に、本実施形態では、上記拘束面5の周方向の両端部5bが、インサート中心線C方向にすくい面2に対向する方向から見た透視図において、このすくい面2の各辺とインサート中心線Cとに平行な1つの平面の上に位置する平坦面状に形成されているとともに、これらの両端部5bの間の周方向の長さが長い拘束面5の中央部5aは、両端部5bが位置する上記1つの平面からインサート本体1の内方に凹む凹面状に形成されている。

0051

このため、インサート取付座12の平面状の2つの上記壁面に当接するのは、中央部5aによって周方向に間隔をあけた拘束面5の平坦面状の両端部5bだけとなり、凹面状の拘束面5の中央部5aは、これらの壁面に接することはない。従って、インサート本体1が拘束面5の研磨を施されない外周無研磨級の切削インサートであって、拘束面5の大部分を示す中央部の精度が悪くても、両端部5bを壁面に当接させて2点接触(2線接触)により切削インサートをがたつき無く支持して副切刃4cの傾きを防ぐことができ、優れた仕上げ面の面粗さを得ることができる。

0052

また、本実施形態では、この拘束面5の中央部5aは、インサート中心線Cに垂直な断面において、両端部5bからインサート本体1の内方に凹む凹曲面状に形成されて、両端部5bが位置する上記1つの平面から段差をもってインサート本体1の内方に凹む平面状や断面V字状である場合のように角部が形成されないようにされている。このため、上述のように両端部5bがインサート取付座12の壁面に当接して押圧されても、このような角部からインサート本体1にクラックが生じるような事態を防ぐことができる。

0053

さらに、この拘束面5の両端部5bの周方向の幅Wは、中央部5aの幅や該両端部5bのすくい面2側に連なる主切刃4bおよび副切刃4cに交差する逃げ面3の周方向の長さよりも極小さくされていて、本実施形態では1.0mm以下の範囲内とされている。このため、この両端部5bの幅Wが大きくなりすぎて、両端部5bの精度により切削インサートにがたつきや傾きが生じるのを防ぐことができる。

0054

なお、この幅Wは0mmであってもよく、すなわち周方向に隣接する拘束面5同士の間のコーナ刃4aに交差する逃げ面3に連なる上記凸曲面が、そのまま凹面状の拘束面5の中央部5aに接したり、交差したりして連なっていて、この凸曲面と凹面状の拘束面5の中央部5aとの接線または交線がインサート取付座12の壁面に当接するようにされていてもよい。

0055

また、こうして拘束面5の中央部5aを凹曲面状に形成した場合には、この凹曲面のインサート中心線Cに垂直な断面における曲率半径rは、本実施形態のように40mm〜120mmの範囲内とされるのが望ましい。この曲率半径rが40mm未満であると、拘束面5の両端部5bの間隔が小さくなって上記幅Wが大きくなってしまうおそれがあり、逆にこの曲率半径rが120mmよりも大きいと、中央部5aが平面状に近くなってインサート本体1の成形精度によってはインサート取付座12の壁面に接触してしまうおそれがある。

0056

一方、本実施形態においては、切削インサートにおけるすくい面2に対向する方向から見たときの主切刃4bの長さL1と副切刃4cの長さL2との比L1/L2が1.0〜2.0の範囲内とされていて、本実施形態では1.3とされており、特許文献1に記載された切削インサートのように主切刃の長さが約5mmであるのに対して副切刃の長さは1.2mmであって、その比が約4.2であるのに比べて、副切刃の長さL2の占める割合が大きい。

0057

しかも、インサート本体1の側面のうち、すくい面2と交差して切刃4を形成する逃げ面3が、すくい面2とは反対側の拘束面5よりもインサート本体1の外方に突出しているので、このように逃げ面3を突出させずに拘束面がそのまま逃げ面としてすくい面と交差して切刃が形成されている切削インサートに比べ、すくい面2とされる多角形面の1辺の長さ、すなわち切刃4の長さ自体も長くすることができ、これも相俟って副切刃4cの長さL2をさらに長くすることができる。

0058

このため、本実施形態のように多刃化された刃先交換式カッターにおいて高能率加工を行う場合でも、カッター本体11の1回転当たりの送り量が副切刃4cの長さを超えるのを防ぐことができる。従って、本実施形態によれば、上述のように副切刃4cの傾きを防ぐことができるのと相俟って、ワイパーインサートを用いることがなくても、高能率の正面フライス加工を行うことが可能となるとともに、被削材の仕上げ面の仕上げ面粗さを向上させることが可能となる。

0059

ここで、上記すくい面2に対向する方向から見たときの主切刃の長さL1と副切刃の長さL2との比L1/L2が2.0を上回ると、副切刃4cに十分な長さを確保することができなくなって、このように被削材の仕上げ面の仕上げ面粗さの向上を図ることができない。また、この比L1/L2が1.0を下回ると、高能率加工でも副切刃4cのうち切削に使用されない部分が長くなるため、非効率的である。

0060

なお、こうして副切刃4cの長さL2が長くなると、同じすくい面2がなす多角形面の1辺に隣接して形成される主切刃の長さL1は相対的に短くなるが、被削材の正面フライス加工における仕上げ加工では切り込み量が小さいので、上述のように主切刃の長さL1と副切刃の長さL2との比L1/L2が1.0以上であれば、加工に支障を来すことはない。

0061

ところで、この主切刃4bの長さL1は、本実施形態のようにすくい面2とされるインサート本体1の多角形面の周方向に隣接するコーナ部にそれぞれコーナ刃4aが形成されて、これらのコーナ刃4aの間の多角形面の1辺に、一方の切刃4のコーナ刃4aの一端P1に連なる主切刃4bと、他方の切刃4のコーナ刃4aの他端P2に連なる副切刃4cとが隣接している場合に、上記1辺の長さのうち副切刃4cの長さL2以外の部分の長さを主切刃の長さL1としている。

0062

ところが、本実施形態のように主切刃4bがコーナ刃4aの一端P1から離れるに従い拘束面5側に向かうように傾斜していて、同じ多角形面の1辺の隣接する副切刃4cとの間に、接点P3から接点P4に向けて拘束面5とは反対側に切れ上がる繋ぎ部4dが形成されている場合には、この繋ぎ部4dが切削に使用されることは通常無く、繋ぎ部4dを除いた切刃4として機能する主切刃4bの長さ、すなわち有効切刃長L3は上記1辺の長さのうち副切刃4c以外の部分の長さL1以下となる。

0063

従って、本実施形態のように、上記すくい面2に対向する方向から見て、上記副切刃4cの長さL2は、上記繋ぎ部4dを除いた上記主切刃4bの有効切刃長L3以上とされているのが望ましい。この場合には、上記すくい面2に対向する方向から見て、上記主切刃4bの有効切刃長L3と上記副切刃4cの長さL2との比L3/L2は、やはり本実施形態のように0.5〜1.0の範囲内であることが望ましい。この比L3/L2が0.5を下回ると、主切刃4bの有効切刃長L3が短くなりすぎて切り込み量が小さい仕上げ加工でも切り込み量不足を招くおそれがあり、1.0を上回ると副切刃4cの長さが不十分となるおそれがある。

0064

また、本実施形態では、上記逃げ面3に、5°以下の正の逃げ角θが与えられており、これにより、逃げ面3の摩耗を抑えることができるとともに、切刃4の強度を確保することが可能となる。また、すくい面2は、切刃4からすくい面2の内方に向かうに従い着座面6側に向かうように傾斜しているので、切削インサートをカッター本体11に取り付けた状態で、この逃げ面3に5°よりも大きい逃げ角を与えても、切刃4のすくい角を正の角度とすることができ、切削抵抗の増大を抑えることができる。

0065

さらに、本実施形態では、副切刃4cに交差する逃げ面3が、コーナ刃4a側に向かうに従いインサート中心線C方向の幅が幅広となるように形成されている。ここで、この副切刃4cのコーナ刃4a側の部分は、カッター本体11の送り量に関わらず常に切削に使用される部分であるのに対し、このような部分の副切刃4cの逃げ面3の幅を幅広とすることにより、本実施形態によれば、上述のように逃げ面3に正の逃げ角θを与えても、この副切刃4cのコーナ刃4a側における強度を向上させてチッピング欠損等の防止を図ることができる。

0066

さらにまた、本実施形態では、すくい面2に対向する方向から見て、副切刃4cが例えばコーナ刃4aよりも曲率半径Rの大きな凸曲線状に形成されている。このため、切削インサートをカッター本体11のインサート取付座12に取り付ける際に、この凸曲線が延びる方向に切削インサートが僅かに傾いて取り付けられても、被削材の仕上げ面に大きな段差が付いてしまうのを防ぐことができ、上述した優れた仕上げ面粗さを一層確実に得ることが可能となる。

0067

以下に、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外周無研磨級の切削インサートを製造し、これを刃先交換式カッターのカッター本体に取り付けて被削材の正面フライス加工を施して切削試験を行い、仕上げ面の粗さ曲線を測定した。この結果を図11に示す。ただし、図8図10に示した刃先交換式カッターのカッター本体11は、インサート取付座12の数が10であったのに対し、本実施例ではカッター本体の先端部の外径(直径)が63mmで、インサート取付座の数が8つのものを使用した。

0068

また、この実施例に対する比較例として、拘束面が特許文献1に記載された切削インサートと同様の平面であること以外は実施例と同様の構成の外周無研磨級の切削インサートを製造し、実施例と同じ切削条件で切削試験を行い、仕上げ面の粗さ曲線を測定した。この結果を図12に示す。

0069

なお、切削試験の条件は、被削材の材質がFCD700、切削速度vc:250m/min、切り込み量ap:0.2mm、半径方向切り込み深さAe:50mm、1刃当たりの送り量fz:0.25mm/t、カッター本体の1回転当たりの送り量f:1.5mm/revで、乾式切削であった。

実施例

0070

これら図11および図12に示した結果より、主切刃4bの長さL1と副切刃4cの長さL2との比L1/L2が4.6である比較例では、粗さ曲線に大きな段差が生じており、表面粗さはRa:2.35μm、Rz:12.41μmであった。これに対して、主切刃4bの長さL1と副切刃4cの長さL2との比L1/L2が1.3である実施例では、粗さ曲線の段差が小さくなって仕上げ面が平滑化されており、表面粗さはRa:0.47μm、Rz:3.38μmであった。

0071

1インサート本体
2すくい面
3逃げ面
4切刃
4aコーナ刃
4b 主切刃
4c 副切刃
4d繋ぎ部
5拘束面
5a 拘束面5の中央部
5b 拘束面5の両端部
6着座面
8取付孔
11カッター本体
12インサート取付座
14クランプネジ
Cインサート中心線
L1 すくい面2に対向する方向から見た主切刃4bの長さ
L2 すくい面2に対向する方向から見た副切刃4cの長さ
L3 すくい面2に対向する方向から見た主切刃4bの有効切刃長
R すくい面2に対向する方向から見た副切刃4cの曲率半径
r インサート中心線Cに垂直な断面における拘束面5の中央部5aの曲率半径
W 拘束面5の両端部5bの幅
P1 コーナ刃4aの一端
P2 コーナ刃4aの他端
P3 主切刃4bと繋ぎ部4dとの接点
P4 副切刃4cと繋ぎ部4dとの接点
θ 切刃4の逃げ角
O カッター本体11の軸線
T カッター回転方向

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