JP7707877B2 - 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ものである。

一般的に、特許文献１、２のような片面式の切削インサートの製造工程では、硬質金属成分と結合剤との粉末混合物をプレス成型して切削インサート用圧粉体を作製し、この切削インサート用圧粉体を焼結板の上に載置させた状態で焼結を行う。特許文献３に記載されているように、カーボン製焼結板に接触反応抑制剤を塗布してはいるが、切削インサートのうち焼結板と接触している部分（着座面側の下面）には、接触反応抑制剤の付着や焼結反応痕による凹凸が形成されてしまう。切削インサートの着座面に凹凸が形成されてしまうと、切削インサートを工具本体に取り付けた際に、不安定なクランプ状態を招くことになる。

特開平１１－３３３６１６号公報 特開２００５－３１９５７５号公報 特開２００３－１１３４０４号公報

焼結後、切削インサートの着座面となる下面の凹凸を除去して平担化する研磨工程が必要になるため、製造に手間とコストがかかっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、片面の切削インサートに適用した場合に、着座面を含む下面に対する研削工程を無くすことにより、コスト削減と着座面の平坦性確保の両方を実現することが可能な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。

このような課題を解決して、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。
本発明の切削インサートは、中心線を有する板状の切削インサートであって、前記中心線に沿う軸方向で互いに対向する一方の面を構成する上面と、互いに対向する他方の面を構成する下面と、前記上面と前記下面とを前記軸方向に繋ぐ側面と、前記軸方向に貫通する取付孔と、を有し、前記側面は、前記軸方向の前記上面から前記下面へ向かうに従い、前記中心線に垂直な径方向の内側へ向けて傾斜して延び、前記下面は、前記中心線に垂直な平面を有する着座面と、前記着座面の外周縁に前記軸方向で前記着座面よりも前記上面から離れる方向に突出した突出部を有する台座と、を有し、前記台座の前記突出部の頂部は前記中心線に垂直である。

本実施形態の構成によれば、切削インサートの下面のうち、着座面より上面から離れる方向に突出した突出部を有する台座のみが焼結板と接触し、インサート取付座に対して当接する平面を有する着座面は焼結板と接触しないため、着座面には接触反応抑制剤の付着や焼結反応痕が生成しない。これにより、着座面に対する接触反応抑制剤付着物や焼結反応痕の除去工程、すなわち、下面に対する研削工程が不要となることで製造工程が短縮され、コスト削減と着座面の平坦性の確保の両方を実現することが可能である。

本発明の切削インサートにおいて、前記上面と前記側面の稜線は、前記軸方向で最も突出した部分において、前記中心線に垂直な平面に対して傾斜している構成としてもよい。

逃げ面を構成する側面を研磨しない切削インサートにおいて、上面と側面の稜線のみに切れ刃を有する片面インサートの着座面となる下面を研磨するためには、上面を治具に当接させて切削インサートを保持する必要がある。治具との接触によって主要な切れ刃が損傷しないよう、治具との接触面積を大きくする必要があるため、例えば、特許文献１の図６に示すような上面の中心線方向で最も突出した上面と側面の稜線には下面と平行な部分が必要となって、この突出平面により第２の切れ刃２６の形状が決定されてしまう。一方、本発明の下面を用いることで、研磨工程の制約を受けずに切削インサートの全ての切れ刃を設計することが可能となる。これにより、軸線回りに回転する工具本体に切削インサートをインサート取付座に取り付けた切削工具として、最適な軸方向のアキシャルレーキ角や径方向のラジアルレーキ角の設定が可能となる。

本発明の切削インサートにおいて、前記台座の前記突出部の前記頂部に平面が設けられていてもよい。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記台座の前記突出部が稜線状に設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、焼結時の変形の抑制効果の観点では不利ではあるものの、着座面が広くなることで、工具本体のインサート取付座への安定した当接が可能となる。

また、本発明の切削インサートにおいて、前記台座が前記着座面の外周縁全体に設けられている構成としてもよい。

この構成によれば、切削インサートの製造時において、焼結処理を施す際、安定した支持が可能となり、焼結時の変形を抑制できる。

本発明の切削インサートにおいて、前記台座が前記着座面の外周縁の一部に沿って設けられている構成としてもよい。

本発明の切削工具は、回転軸の軸回りに沿って工具回転方向へ回転可能であり、切削インサートが取り付けられるインサート取付座を有する工具本体を備え、前記インサート取付座は、前記切削インサートの着座面を当接可能な底面を有する。

この構成によれば、工具本体に切削インサートが取り付けられたとき、切削インサートの着座面がインサート取付座の底面に当接することで、切削インサートが工具本体に取り付けられる。平坦な面どうしが当接するため、切削インサートがガタつくことなく、工具本体に取り付けられ、安定したクランプ状態を確保することができる。

本発明によれば、片面の切削インサートに適用した場合に、着座面を含む下面に対する研削工程を無くすことにより、コスト削減と着座面の平坦性確保の両方を実現することが可能な切削インサート及び切削工具を提供できる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る切削インサートをすくい面側から示す斜視図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る切削インサートを示す三面図である。 図３は、本発明の第一実施形態に係る切削インサートを着座面側から示す斜視図である。 図４は、工具本体の先端側の構成を示す斜視図である。 図５は、第一実施形態の変形例１における切削インサートの着座側を示す斜視図である。 図６は、第一実施形態の変形例２における切削インサートの着座側を示す斜視図である。 図７は、第一実施形態の変形例３における切削インサートの着座側を示す斜視図である。 図８は、第一実施形態の変形例４における切削インサートの着座側を示す斜視図である。 図９は、変形例５における切削インサートを示す斜視図である。 図１０は、変形例５における切削インサートを示す斜視図である。

以下、本発明の各実施形態に係る切削インサートについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る切削インサート１をすくい面側から示す斜視図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る切削インサート１を示す三面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る切削インサート１を着座面側から示す斜視図である。
本実施形態の切削インサート１は、軸線回りに回転する工具本体に着脱可能に取り付けられて、例えば、鋼材等の金属材料からなる被削材に切削加工を施すものである。

（第一実施形態の切削インサート）
図１、図２及び図３に示す本実施形態の切削インサート１は、超硬合金等の硬質材料により形成されている。切削インサート１は、厚さ方向に延びる中心線Ｏから見た平面視において、中心線Ｏに対して回転対称な多角形をなす板状に形成されている。本実施形態では、平面視矩形状をなしているが、この形状に限定されない。

なお、以下の説明において、中心線Ｏに沿う方向のことを単に厚さ方向を言う場合がある。また、中心線Ｏに直交する方向を単に径方向と言う場合がある。さらに、中心線Ｏを中心とする軸回りの周方向を単に中方向と呼ぶ場合がある。

切削インサート１は、中心線Ｏに軸方向で互いに対向する一方の面を構成するすくい面（上面）２と、他方の面を構成する下面３と、すくい面２と下面３との間を繋ぐ側面４と、すくい面２と側面４との交差稜線（稜線）７に形成される切刃５と、中心線Ｏと同軸に設けられた取付孔６と、を有する。取付孔６は、切削インサート１の厚さ方向に形成され、すくい面２及び下面３の双方に開口する貫通孔である。側面４は、軸方向のすくい面２から下面３へ向かうに従い、中心線Ｏに垂直な径方向の内側へ向けて傾斜して延びる。下面３は、すくい面２の厚さ方向への投影領域の内側に内包される大きさを有する。図２に示すように、すくい面２と側面４との交差稜線７は、軸方向で最も突出した部分において、中心線Ｏに垂直な平面に対して傾斜している。

図４は、工具本体１０の先端側の構成を示す斜視図である。
切削インサート１は、図４に示す工具本体１０に対して取り付けられ、工具本体１０と共に切削工具として用いられる。切削インサート１は、回転軸ＣＯの軸回りに回転可能な工具本体１０のインサート取付座１１に対し、不図示のクランプネジにより着脱可能に取り付けられる。クランプネジは、切削インサート１の取付孔６に挿入される。切削インサート１は、工具本体１０に取り付けられたときに、工具本体１０のインサート取付座１１に拘束される。インサート取付座１１は、切削インサート１が取り付けられる台座である。

インサート取付座１１は、底面１１ａと、長辺壁面１１ｂと、短辺壁面１１ｃと、を有する。また、インサート取付座１１は、底面１１ａの周囲に複数の凹溝（凹部）１１ｄ，１１ｅを有する。長辺側凹溝（凹部）１１ｄは、径方向において底面１１ａの両側にそれぞれ形成されており、そのうちの一方が、底面１１ａと長辺壁面１１ｂとの間に形成されている。短辺側凹溝（凹部）１１ｅは、底面１１ａと短辺壁面１１ｃとの間に形成されている。長辺側凹溝１１ｄ及び短辺側凹溝１１ｅは、工具回転方向Ｔとは逆方向に凹む。

底面１１ａは、工具本体１０の工具回転方向Ｔを向く面である。底面１１ａは、後述する切削インサート１の着座面３ａと対向する面であって底面１１ａと略等しい面積を有する。底面１１ａの略中央には、クランプネジ１２が挿入されるねじ孔１３が形成されている。

図１に示すように、切削インサート１のすくい面２は、取付孔６の周囲に設けられた平坦面２ａと、切刃５から平坦面２ａに向かって傾斜する傾斜面２ｂとを有する。平坦面２ａは、中心線Ｏに垂直な面である。

切削インサート１の下面３は、インサート取付座１１の底面１１ａに接触して拘束される着座面３ａと、インサート取付座１１の底面１１ａに接触しない台座（突出部）３ｂと、を有する。具体的に、下面３は、中心線Ｏに垂直な平面からなる着座面３ａと、着座面３ａの外周縁に軸方向で着座面３ａよりもすくい面２から離れる方向に突出した突出部からなる台座３ｂと、を有する。台座３ｂの頂部３ｂｃは中心線Ｏに垂直である。

着座面３ａは、中心線Ｏに対して直交する平面である。着座面３ａは、すくい面２側の平坦面２ａに平行である。着座面３ａは、インサート取付座１１の底面１１ａに接触する面である。着座面３ａは、インサート取付座１１の底面１１ａと略同面積あるいはこれよりもわずかに小さい面積を有する。着座面３ａの略中央には、上記取付孔６が開口している。

台座３ｂは、着座面３ａの周方向全体（外周縁全体）に形成されている。また、台座３ｂは、着座面３ａの外周縁上に形成されている。台座３ｂは、着座面３ａよりも軸方向外側へ突出している。すなわち台座３ｂは、軸方向において着座面３ａよりもすくい面２から離れる方向に突出している。これにより、切削インサート１の着座側には、着座面３ａと台座３ｂとによって軸方向内側へ凹む凹部が形成されている。

台座３ｂの頂部３ｂｃには、中心線Ｏに垂直な平面が設けられており、その平面の全体には研削痕がない。すなわち、本実施形態において、切削インサート１の台座３ｂの頂部３ｂｃは焼結板に接触しながら焼結し、焼結後、研削加工を行っていない。

なお、本実施形態では、着座面３ａの外周縁全体に設けられているが、これに限られず、外周縁の一部に設けられていてもよい。
また、本実施形態では、台座３ｂの頂部３ｂｃは中心線Ｏに垂直な平面を有しているが、これに限られず、平面以外の面を有していてもよい。例えば、頂部３ｂｃが稜線状をなす曲面を有していてもよい。

台座３ｂの軸線方向における高さＨは、着座面３ａと、台座３ｂの頂部３ｂｃとの段差量に相当する。台座３ｂの高さＨは、全体で一定である。台座３ｂの高さＨは、例えば０．１５ｍｍ～０．５０ｍｍの範囲内が好ましい。また、０．２０ｍｍ～０．４０ｍｍの範囲内がより好ましく、本実施形態では、０．３０ｍｍとされている。

本実施形態の切削インサート１が工具本体１０に取り付けられて、切削インサート１の着座面３ａがインサート取付座１１の底面１１ａに接触した状態のとき、台座３ｂは、インサート取付座１１の長辺側凹溝１１ｄ及び短辺側凹溝１１ｅ内に入り込むため、インサート取付座１１の底面１１ａには接触しない。

このような構成により、工具本体１０に対する切削インサート１の拘束強度は、主に、底面１１ａと着座面３ａとが面接触することで確保される。互いに平らな着座面３ａと底面１１ａとで拘束されるため、切削インサート１にガタつきが生じず、工具本体１０のインサート取付座１１に対して安定したクランプ状態が得られる。

また、切削インサート１は、焼結時において焼結板に接触する部位（台座３ｂ）が着座面３ａとは別に設けられているとともに、切削インサート１を工具本体１０に取り付けた際に、台座３ｂの頂部３ｂｃが工具本体１０のインサート取付座１１の底面１１ａには接触しない形状とされているので、台座３ｂの頂部３ｂｃに対する研削加工が不要になる。着座面３ａは、焼結板に接触しないため、焼結痕（微小な凹凸）が生じず、平坦性が確保される。このため、従来、切削インサート１の着座側に施していた研削工程を省略することができる。したがって、本実施形態の切削インサート１によれば、コスト削減と着座面３ａの平坦性確保の両方を実現することができる。

また、本実施形態では、台座３ｂが着座面３ａの外周縁に設けられている。これにより、切削インサート１の着座側において着座面３ａの面積を最大にすることができ、工具本体１０に対する拘束強度を高めることができる。
本実施形態の切削インサート１が取り付けられた工具本体１０を備えることで、加工精度の高い切削工具１００が得られる。

以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上記第一実施形態の切削インサート１においては、着座面３ａの外周縁全体に亘って台座３ｂが形成されているが、切削インサート１の台座３ｂの形状は、上述した形状に限定されない。
以下に、台座３ｂの変形例についていくつか述べる。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

（変形例１）
図５は、第一実施形態の変形例１における切削インサート１Ａの着座側を示す斜視図である。
図５に示すように、変形例１の切削インサート１Ａは、下面３側の４つのコーナ部３ｆのそれぞれに台座３Ａｂが形成されている。４つの台座３Ａｂは、いずれも、切削インサート１の長辺方向及び短辺方向に対称的な形状をなす。各台座３Ａｂは、各長辺３ｇに沿って延びる第１部位３ｂ１と、短辺３ｈに沿って延びる第２部位３ｂ２とを有し、平面視Ｌ字形状をなす。周方向で隣り合う台座３Ａｂどうしの間には、軸方向で各台座３Ａｂの頂部３ｂｃよりもすくい面２側に位置する着座面３ａが存在する。

（変形例２）
図６は、第一実施形態の変形例２における切削インサート１Ｂの着座側を示す斜視図である。
図６に示すように、変形例２の切削インサート１Ｂは、着座面３ａの一対の長辺３ｇに沿ってそれぞれ台座３Ｂｂが形成されている。各台座３Ｂｂは、長辺３ｇの全体に亘って形成されている。

（変形例３）
図７は、第一実施形態の変形例３における切削インサート１Ｃの着座側を示す斜視図である。
図７に示すように、変形例３の切削インサート１Ｃは、着座面３ａの一対の短辺３ｈに沿ってそれぞれ台座３Ｃｂが形成されている。各台座３Ｃｂは、短辺３ｈの全体に亘って形成されている。
（変形例４）
図８は、第一実施形態の変形例４における切削インサート１Ｄの着座側を示す斜視図である。
図８に示すように、変形例４の切削インサート１Ｄは、着座面３ａの外周縁のうち、一対の短辺３ｈと４つのコーナ部３ｆとを含むようにして台座３Ｄｂが形成されている。台座３Ｄｂは、各短辺３ｈの全体と、短辺３ｈの両端から長辺３ｇの一部に沿って設けられている。

上述した変形例１～４によれば、台座３ｂによって焼成時の水平姿勢を維持しつつ、着座面３ａの平坦性を確保することができる。また、着座面３ａの外周縁のうち、少なくとも、４つのコーナ部３ｆ、一対の長辺３ｇ、一対の短辺３ｈのうちの所定の範囲に台座３ｂを設けることにより、材料費の削減を図ることが可能である。さらに、変形例１～４における各台座３ｂの頂部３ｂｃは、いずれも研削痕がなく、第一実施形態と同様、製造工程を簡略化できる。

例えば、切削インサートの平面視形状は上述した各実施形態の形状に限られない。
切削インサートの平面視形状は、矩形状以外であってもよく、三角形状、正方形状、円形状であってもよい。

（変形例５）
図９及び図１０は、変形例５における切削インサート４０を示す斜視図である。
例えば、図９及び図１０に示すように、平面視円形状の切削インサート４０の場合、着座側に、平ら着座面４３ａと、着座面４３ａの外周縁全体に形成された台座４３ｂとを有する下面４３を形成することが好ましい。台座４３ｂの頂部４３ｂｃは、研削痕がなく、着座面４３ａよりも軸方向外側へ突出している。

なお、上記各実施形態及び各変形例においては、着座面３ａの外周縁上に台座３ｂを設けた構成となっていたが、これに限定されない。例えば、着座面３ａ内に台座３ｂを設けてもよい。また、着座面３ａの外周縁上ではなく、下面３の外周縁（輪郭）上に台座３ｂを設けてもよい。

また、上記各実施形態及び各変形例においては、切削インサートの取付孔６の周囲に１つの着座面３ａを設けた構成となっているが、これに限定されない。例えば、取付孔６の径方向両側に一対の着座面３ａを設けてもよいし、取付孔６の周囲に複数の着座面３ａを設けてもよい。各着座面３ａは、中心線Ｏに対して垂直な平面であればよい。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）…第一実施形態（変形例１～４）の切削インサート
２…すくい面
３…第一実施形態の下面
３ａ…第一実施形態の切削インサートの着座面
３ｂ（３Ａｂ，３Ｂｂ，３Ｃｂ，４３ｂ）…第一実施形態（変形例１～４）の台座
３ｂｃ…第一実施形態の台座の頂部
３ｆ…コーナ部
３ｇ…長辺
３ｈ…短辺
４…側面
６…取付孔
７…稜線
１０…工具本体
１１…インサート取付座
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…インサート取付座の底面、長辺壁面、短辺壁面
４０…変形例５の切削インサート
４３…変形例５の着座面
４３ａ…変形例５の着座面
４３ｂ…変形例５の台座
４３ｂｃ…変形例５の台座の頂部
１００…切削工具

Claims (7)

1. 中心線を有する板状の切削インサートであって、
   前記中心線に沿う軸方向で互いに対向する一方の面を構成する上面と、
   互いに対向する他方の面を構成する下面と、
   前記上面と前記下面とを前記軸方向に繋ぐ側面と、
   前記軸方向に貫通する取付孔と、を有し、
   前記上面と前記側面との交差稜線にのみ切刃を有する片面の切削インサートであり、
   前記側面は、前記軸方向の前記上面から前記下面へ向かうに従い、前記中心線に垂直な径方向の内側へ向けて傾斜して延び、
   前記下面は、前記中心線に垂直な平面を有する着座面と、前記着座面の外周縁に前記軸方向で前記着座面よりも前記上面から離れる方向に突出した突出部を有する台座と、を有し、
   前記台座の前記突出部の頂部は前記中心線に垂直である、切削インサート。
2. 前記上面と前記側面の稜線は、前記軸方向で最も突出した部分において、前記中心線に垂直な平面に対して傾斜している、
   請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記台座の前記突出部の前記頂部に平面が設けられている、請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記台座の前記突出部の前記頂部が稜線状である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の切削インサート。
5. 前記台座が前記着座面の外周縁全体に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の切削インサート。
6. 前記台座が前記着座面の外周縁の一部に沿って設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の切削インサート。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の切削インサートと、
   回転軸の軸回りに沿って工具回転方向へ回転可能であり、切削インサートが取り付けられるインサート取付座を有する工具本体を備え、
   前記インサート取付座は、前記切削インサートの前記着座面を当接可能な底面を有する、
   切削工具。