JP2008272924A - 切削インサート - Google Patents
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Abstract
【課題】溝加工の際にインサートを横方向に送り出して溝幅を広げるような場合でも、切削抵抗の増大を招くことなく円滑な切屑処理を図る。
【解決手段】軸状をなすインサート本体1の端部に、このインサート本体1の長手方向に延びる一対の横切刃3と、これら横切刃3の先端同士の間に長手方向に交差する方向に延びる正面切刃4とを備えた四角形状のすくい面5を有する切刃部2が形成され、すくい面5には、一対の横切刃3と正面切刃4とが交差するコーナ部6に向けてそれぞれ延びる一対の突条部11が形成されていて、これら一対の突条部11は、長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見て、それぞれその隣接する横切刃3側を向き、横切刃3側に向けて凸曲する凸曲面状の外壁面14を備えている。
【選択図】図7
【解決手段】軸状をなすインサート本体1の端部に、このインサート本体1の長手方向に延びる一対の横切刃3と、これら横切刃3の先端同士の間に長手方向に交差する方向に延びる正面切刃4とを備えた四角形状のすくい面5を有する切刃部2が形成され、すくい面5には、一対の横切刃3と正面切刃4とが交差するコーナ部6に向けてそれぞれ延びる一対の突条部11が形成されていて、これら一対の突条部11は、長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見て、それぞれその隣接する横切刃3側を向き、横切刃3側に向けて凸曲する凸曲面状の外壁面14を備えている。
【選択図】図7
Description
本発明は、旋削加工において被削材の溝入れや突っ切りに使用される切削インサートに関するものである。
この種の溝入れや突っ切りに使用される切削インサートとしては、例えば特許文献1に、切削ヘッドの頂面に略縦方向に延在する一対のうねと、これらのうねの間にあるチップブレーカピットと、このチップブレーカピットの前、後位のピット部分の間に延在する折れ目線と、この折れ目線と主切刃の間に配位した一対のバール(こぶ)とを有して、折れ目線とうねとの接点近辺域をスクイージング箇所としてチップを押し込める等の作用を発揮させるようにしたものが提案されている。
特開平9−174308号公報
ところで、この特許文献1に記載の切削インサートにおいては、上記一対のうねの側位切刃側を向く壁面(外壁面)が上記縦方向に真っ直ぐ延びた後、それぞれその先端部が、前位主切刃すなわち正面切刃と側位切刃すなわち横切刃とが交差するコーナ部に向けて互いに離間して延びるように形成されている。
しかしながら、そのような特許文献1に記載の切削インサートでは、この切削インサートを上記縦方向に送り出して前位主切刃により被削材に溝入れ加工を行うのに続いて、インサートを横方向に送って上記側位切刃により溝幅を広げるような加工を行おうとした場合、この側位切刃によって生成される切屑は、縦方向に真っ直ぐ延びた後にこの側位切刃に対して凹曲してコーナ部に向かううねの外壁面に全体的に衝突させられることになる。このため、この外壁面が凹曲した部分に切屑が押し込まれるようにして切屑詰まりを生じ、円滑な切屑処理を図ることができなくなったり、切削抵抗の増大を招いたりするおそれがあった。
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように被削材の溝入れや突っ切り加工に用いられる切削インサートにおいて、特に溝加工の際にインサートを横方向に送り出して溝幅を広げるような場合でも、切削抵抗の増大を招くことなく円滑な切屑処理を図ることが可能な切削インサートを提供することを目的としている。
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸状をなすインサート本体の端部に、このインサート本体の長手方向に延びる一対の横切刃と、これらの横切刃の先端同士の間に上記長手方向に交差する方向に延びる正面切刃とを備えた四角形状のすくい面を有する切刃部が形成されており、上記すくい面には、上記一対の横切刃と正面切刃とが交差するコーナ部に向けてそれぞれ延びる一対の突条部が形成されていて、これら一対の突条部は、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、それぞれその隣接する横切刃側を向き、該横切刃側に向けて凸曲する凸曲面状の外壁面を備えていることを特徴とする。
このように構成された切削インサートでは、一対の突条部が、それぞれその隣接する横切刃側を向いて該横切刃側に凸曲する凸曲面状の外壁面を備えているので、上述のようにインサートを横方向に送り出して溝幅を広げるような加工を行う場合に横切刃によって生成される切屑は、この外壁面が横切刃側に凸曲した部分の周辺だけが該外壁面に衝突することになって、その全体が上記外壁面に衝突することがない。
そして、こうして凸曲面状の外壁面に衝突した切屑は、この衝突した部分が該凸曲面に沿うようにその幅方向に湾曲しつつ、この外壁面に摺接することによって流出方向にも湾曲させられるので、このように幅方向と流出方向とに湾曲した部分で分断されやすくなる。従って、上記構成のインサートによれば、特にこのような加工において切削抵抗が増大するのを抑えることができるとともに、切屑が押し込まれて詰まりを生じることもなく、しかも円滑かつ効率的な切屑処理を図ることが可能となる。
ここで、上記凸曲面状をなす外壁面を、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記隣接する横切刃の先端から後端側に向けて、該横切刃側に漸次接近した後に離間する凸曲面状とすることにより、例えばインサート本体を横方向に送り出しつつ後退させることにより被削材に傾斜した溝壁面を有する溝を形成するような場合など、横切刃により生成される切屑の流出方向が変化するときでも、常にこの流出方向に対向するように凸曲面状の外壁面を配置することができ、流出方向に関わらず切屑をこの外壁面に衝突させて円滑な処理を図ることが可能となる。
また、特にこのような場合には、上記凸曲面状をなす外壁面を、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て円弧状をなすように形成することにより、切屑がいずれの方向から流出しても同じようにこの外壁面に衝突させることができ、より安定した切屑処理を図ることができる。
なお、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記一対の突条部は、その全部の外壁面が凸曲面状をなしていなくてもよく、例えば上述のように溝加工を行った後にインサートを横方向に送って溝幅を広げる場合には、横切刃の先端側部分では必ず切屑が生成されるので、一対の突条部の少なくとも先端側部分で上記外壁面は凸曲面状をなしていればよい。その一方で、このような場合には、上記突条部の後端側部分では該外壁面を、上記隣接する横切刃に対して凹曲する凹曲面状とすることにより、こうして凹曲面状とされた外壁面と横切刃との間に、先端側部分で処理された切屑を排出するポケットを確保することができるとともに、切刃による切削部位に切削油剤(クーラント)を供給する場合でも、このポケットを介して効率的な供給を図ることができる。
さらに、上記すくい面には、上記突条部の上記コーナ部側の先端部と該コーナ部との間に、上記突条部と間隔をあけて突出する突起部を形成することにより、上述のように溝幅を広げるような加工を行うときに、横切刃の特にコーナ部側で生成される切屑は、この間隔をあけた部分ではこれら突起部や突条部に衝突することがなくなるため、その全体が抵抗を受けることがなく、従って切削インサート側においても切削抵抗を一層低減することができる。その一方で、こうして間隔をあけた突起部と突条部の先端部とに衝突する切屑は、その幅方向に折り曲げられるようにして流出しつつ、さらにこの流出方向にカールさせられることになるので容易に分断され易くなり、切屑が受ける抵抗が少なくても円滑かつ確実な切屑処理を促すことが可能となる。
一方、インサート本体をその長手方向すなわち上記縦方向に送り出して被削材の溝入れや突っ切り加工だけを行う場合には、正面切刃により生成された切屑は、専ら上記一対の突条部の先端部に衝突して摺接することにより幅方向に強く丸め込まれて分断され易く処理されるが、これらの突条部は、上述のようにコーナ部に向けて延びるようにある程度の長さを持ってすくい面上に延在するものであるので、切屑が摺接することにより摩耗はしても、摩滅して無くなったりすることはない。また、突条部の先端部における突出高さを一定としておけば、摩耗により高さが変化することもないので、安定して円滑な切屑処理を図ることが可能となる。
この点、上記特許文献1に記載の切削インサートにおいては、上記一対のバールが両うねの対面する内面の近傍に配設されており、切削インサートを縦方向に送り出して前位主切刃により専ら被削材の溝入れ加工や突っ切り加工のみを行う場合、前位主切刃によって生成された切屑は上記一対のバールに衝突して摺接しつつチップブレーカピットに送り込まれることになるが、こうして切屑が摺接し続けるとバール(こぶ)は摩耗してその高さが低くなってゆき、やがては摩滅して無くなってしまう。従って、このバールの摩滅によって切屑の制御ができなくなるため切削インサートの寿命が短寿命で費えてしまうのは勿論、バールが摩耗して低くなってゆく過程でも切屑制御が不安定となるので、円滑な加工を行うことが困難となる。
また、この特許文献1に記載の切削インサートでは、上述のように縦方向に延びたうねの先端部が連続してコーナ部に向けて延びるように形成されているので、上記すくい面のうちこのうねと側位切刃との間を通って先端側に供給された上記切削油剤は、うねの先端部に案内されて側位切刃側に流れ出るだけとなる。従って、例えば難削材や熱伝導率の低い被削材に溝入れや突っ切り加工を行うときのように切削熱が籠もりがちな場合に、前位主切刃の特にコーナ部側に十分に切削油剤を供給することができなくなって、このコーナ部における切刃の熱による損傷や被削材によっては溶着などを生じ易く、また加工された被削材の溝壁面や切断面における精度や品位も損なわれるおそれがある。
ところが、これに対しても、上述のように一対の横切刃と正面切刃とが交差するコーナ部に向けてそれぞれ延びる一対の突条部に対し、これらの突条部の上記コーナ部側の先端部と該コーナ部との間に突出する突起部を、該突条部との間に間隔をあけるようにして形成することにより、すくい面のうち一対の突条部と横切刃との間を通って先端側に供給された切削油剤は、この突起部と突条部の先端部との間の間隔をあけた部分を通して正面切刃のコーナ部側に流れ込むことになる。このため、上述のような被削材に溝入れや突っ切り加工を行う場合に、かかる正面切刃のコーナ部側にも十分に切削油剤を供給してその潤滑や冷却を図ることも可能となる。
ここで、上記突起部は、例えば上記突条部のコーナ部側の先端部と該コーナ部との間に球状や円錐状、あるいは円錐台状に突出する方向性のないものであってもよいが、この突起部を上記突条部の先端部から上記コーナ部に向けて延びるように形成した場合には、上述のようにインサートを横方向に送り出して溝幅を広げるような加工をする場合に、横切刃のコーナ部側で生成される切屑をこの突起部によって切刃部の後端側に案内することができ、かかる切屑が加工された溝の底面に接触して傷を付けたりするような事態を防止することが可能となる。
ただし、このように突起部を突条部の先端部からコーナ部に向けて延びるように形成する場合には、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記突起部が上記長手方向に延びる軸線に対して15°〜75°の範囲で交差する方向に延びるように形成されるのが望ましい。すなわち、この角度が上記範囲を下回るほど小さいと、上述のような切屑を確実に切刃部の後端側に案内することができなくなるおそれがある一方、上記範囲を上回るほど大きいと、突起部への切屑の当たりが点当たりに近くなって安定して切屑を案内することが困難となるとともに、突起部の早期の摩耗を生じるおそれがある。
なお、特にこのように突起部を突条部の先端部から上記コーナ部に向けて延びるように形成するに際して、該突起部は連続して延びるように形成されていてもよいが、それぞれの上記突条部の先端部と上記コーナ部との間に、複数の上記突起部を間隔をあけて形成するようにして、これら複数の突起部が突条部の先端部からコーナ部に向けて不連続に延びるようにすれば、これらの突起部の間からも切削油剤を正面切刃側に供給することができて、一層効率的な潤滑や冷却を図ることができる。
以上説明したように、本発明の切削インサートによれば、特に溝加工の後にインサートを横方向に送り出して溝幅を広げるような加工を行う場合でも、切屑の全体が突条部に衝突するのを避けることができて切削抵抗の増大や切屑詰まりの発生を防ぎつつ、切屑を確実に分断して円滑な処理を図ることが可能となる。
図1ないし図7は、本発明の切削インサートの第1の実施形態を示すものである。本実施形態においてインサート本体1は、超硬合金等の硬質材料により形成されて軸線Lに沿って延びる概略方形軸状(方形柱状)をなし、この軸線Lに直交してインサート本体1の長手方向(軸線L方向。図2〜図4における左右方向)の中央に位置する平面Mに関して略対称に形成されるとともに、この平面Mに直交してインサート本体1の幅方向(図2および図4における上下方向。図5においては左右方向)中央に位置し、軸線Lを含んでインサート本体1の厚さ方向(図3および図5における上下方向)に延びる平面Nに関しても対称な形状とされている。
このインサート本体1の長手方向の端部(両端部)には切刃部2が形成されており、この切刃部2には、上記長手方向に延びる一対の横切刃3と、これらの横切刃3の先端同士の間に上記幅方向に延びる正面切刃4とを辺稜部に備えた、上記長手方向に延びる概略長方形状のすくい面5が、上記厚さ方向を向くように形成されている。なお、これら正面切刃4と横切刃3とが交差するコーナ部6は、上記長手方向に直交してすくい面5に対向する方向から見た平面視において、これら正面切刃4と横切刃3に滑らかに接する1/4凸円弧状に形成されている。
また、長手方向両端の切刃部2の間において、上記厚さ方向にすくい面5と同じ側を向くインサート本体1の上面部7は、図3に示すようにこれら切刃部2よりも厚さ方向に一段突出するようにされている。さらに、この上面部7と、該上面部7とは反対のインサート本体1の下面部8とには、その長手方向全長に亙って断面凹V字状をなす取付溝部7A,8Aが形成されており、これらの取付溝部7A,8Aが、インサート着脱式旋削工具のホルダに形成されたインサート取付座の互いに対向して断面凸V字状をなす一対の顎部に当接して挟み込まれることにより、当該切削インサートはこのホルダに保持されて被削材の溝入れ加工や突っ切り加工に使用される。なお、上面部7の上記長手方向を向く端面7Bは、それぞれ切刃部2側に向かうにしたがい下面部8側に向かって傾斜する傾斜面とされている。
さらにまた、切刃部2の上記長手方向を向く先端面と幅方向を向く両側面とは、それぞれ正面切刃4と一対の横切刃3の逃げ面9とされ、本実施形態の切削インサートは、これらの逃げ面9が、上記コーナ部6に連なる交差稜線部も含めてすくい面5から離間して上記下面部8側に向かうに従い漸次後退するように傾斜させられたポジティブタイプのインサートとされている。なお、この切刃部2の逃げ面9以外のインサート本体1の端面および側面は、上記厚さ方向に平行に延びる平面状とされている。
上記一対の横切刃3は、コーナ部6を含めて図3に示すように上記厚さ方向に垂直な平面上に延びるように形成されており、かつコーナ部6から切刃部2の後端側に向かうに従い幅方向に互いに接近するように僅かに傾斜してバックテーパが与えられている。また、正面切刃4は、上記平面視には一直線状に延びるように形成される一方、上記厚さ方向においては、そのコーナ部6側の両端部が該コーナ部6や横切刃3と同じ平面上に延びるように形成されるとともに、幅方向中央部は凹曲線状をなして上記厚さ方向に僅かに凹むように形成されている。なお、少なくとも上記コーナ部6には幅の極小さなランド10が形成されるとともに、すくい面5は、横切刃3、正面切刃4、およびコーナ部6から離間してその内側に向かうに従い厚さ方向に漸次後退するように傾斜するポジすくい面とされている。
さらに、このポジすくい面とされたすくい面5のさらに内側には、上記コーナ部6に向けてそれぞれ延びる一対の突条部11が、すくい面5から上記厚さ方向に突出するように形成されている。また、本実施形態では、これらの突条部11のコーナ部6側の先端部と該コーナ部6との間に、突条部11と間隔をあけてやはり上記厚さ方向に突出する突起部12がそれぞれ形成されている。なお、これら突条部11と突起部12は、横切刃3、正面切刃4、およびコーナ部6との間にも間隔をあけるように形成されている。
このうち上記突条部11は、一対の突条部11同士で上記平面視にそれぞれ互いに対向してすくい面5の内側を向く内壁面13と、各々の突条部11が延びるコーナ部6に連なる横切刃3側を向く、すなわち一対の突条部11同士で互いに反対側を向く外壁面14とを備え、さらに本実施形態ではこれら内外壁面13,14の交差稜線部であって上記厚さ方向に最も突出した尾根となる部分には突端面15が形成されている。なお、内外壁面13,14は、この突端面15からすくい面2側に向かうに従い互いに離間するように傾斜する傾斜面とされていて、突端面15と鈍角の角度をもって交差させられている。
このような一対の突条部11は、上面部7の上記端面7Bに連なる該端面7Bより幅狭の後端部11Aから切刃部2の先端側に向けて2つに分岐して、それぞれ各コーナ部6に向けて該コーナ部6に連なる横切刃3にそれぞれ隣接するように延設されている。また、これら一対の突条部11は、このうち後端部11Aから分岐して上記長手方向に横切刃3の全長の略1/2の位置に至る後端側部分11Bでは、上記平面視にコーナ部6に向けてV字状に略真っ直ぐ延びるように形成される一方、この後端側部分11Bから延びる先端側部分11Cは、同平面視にそれぞれの突条部11が隣接する横切刃3側に向けて凸曲する凸曲線状をなすように形成されている。
より詳しくは、この突条部11の先端側部分11Cは、上記平面視において後端側部分11Bから切刃部2の先端側に向かうに従い、上記隣接する横切刃3側に一旦接近した後、さらに先端側に向かうに従い該横切刃3から離間するように湾曲する弧状の凸曲線をなすように形成されている。従って、この先端側部分11Cにおいて一対の突条部11の上記内壁面13は、上記平面視において各突条部11が隣接する横切刃3側に向けて凹曲する凹曲面状とされ、そして上記外壁面14は逆に同横切刃3側に向けて凸曲する凸曲面状とされることになり、従ってこれら内外壁面13,14がなす凹凸曲面は、やはり上記平面視において隣接する横切刃3の先端から後端側に向けて、該横切刃3側に漸次接近した後に離間するように湾曲することになる。
なお、本実施形態では、突条部11の先端側部分11Cにおけるこれら内外壁面13,14は、その突端面15との交差稜線が上記平面視において図7に示すように円弧状をなすように形成されている。さらに、このうち外壁面14と突端面15との交差稜線がなす円弧は、その中心が同平面視において上記軸線Lよりも各突条部11が隣接する横切刃3側に位置するようにされている。
また、これら内外壁面13,14と突端面15との交差稜線がなす円弧の半径R1,R2は、外壁面14の交差稜線がなす凸曲線(凸円弧)の半径R2よりも、内壁面13の交差稜線がなす凹曲線(凹円弧)の半径R1の方が僅かに小さくなるようにされており、さらにこれら内外壁面13,14間の間隔は、上記交差稜線同士の間隔、すなわち突端面15の幅として、突条部11の先端から後端側部分11B側に向けて漸次大きくなるようにされている。ただし、この突端面15の幅は少なくとも先端部11Dを含めた先端側部分11Cにおいて一定幅とされていてもよい。さらに、この突条部11の先端部11Dは、上記平面視において概ねコーナ部6がなす凸円弧と並行するように湾曲しており、その先端は上記幅方向において正面切刃4の中央部が凹曲線状をなして厚さ方向に凹み始める位置に略配置されている。
一方、突条部11の上記後端側部分11Bにおいては、内外壁面13,14がいずれも上記平面視において凹曲するように形成されており、このうち内壁面13はその後端側部分11Bが先端側部分11Cに対して鈍角をなして曲折する方向に凹曲するように形成されている。ただし、これら先後端側部分11C,11Bの凹曲面状をなす内壁面13同士が交差する曲折部13Aは、両凹曲面に滑らかに連なる凸曲面状に形成されており、また一対の突条部11の曲折部13A間の上記幅方向の間隔は、突端面15と交差する部分において、一対の突条部11の突端面15における上記先端同士の幅方向の間隔より小さくされている。
さらに、外壁面14の後端側部分11Bも、同平面視において凸曲面状をなす先端側部分11Cと滑らかに連なるようにされており、横切刃3に対しては凹曲するように形成されることになる。なお、この後端側部分11Bにおける外壁面14がなす凹曲面は、その突端面15との交差稜線がなす凹曲線の曲率半径が、先端側部分11Cの外壁面14がなす上記凸円弧の半径よりも大きくなるようにされている。また、本実施形態では突条部11の上記後端部11Aにおける外壁面14も、後端側部分11Bの外壁面14と凸曲面を介して滑らかに連なる凹曲面状とされている。
なお、この突条部11の突端面15は、上記後端部11Aから後端側部分11Bにかけては厚さ方向に垂直で、上面部7に形成された取付溝部7Aの溝底よりも僅かに厚さ方向に後退した位置に配置された平坦面とされるとともに、上記先端側部分11Cでは、略上記曲折部13の位置から先端側に向けて図3に示すように凹曲しつつ厚さ方向に一段後退した後、再び厚さ方向に垂直な平坦面をなして突条部11の先端部11Dに至るようにされており、この先端部11Dにおける突端面15は、横切刃3が形成された上記厚さ方向に垂直な平面よりも極僅かに突出するように配置されている。また、これら一対の突条部11の内壁面13よりさらに内側のすくい面2は、これらの内壁面13に滑らかに連なるとともに、上記厚さ方向に沿った幅方向の断面でも長手方向の断面でも滑らかに連続する凹曲線をなすような凹曲面状に形成されている。
さらに、上記突起部12は、各コーナ部6の上記二等分線上に略位置して該コーナ部6と突条部11との間に間隔をあけて配置されている。この突起部12も、本実施形態では平坦な突端面16と、その周囲に配置されてこの突端面16と鈍角に交差し、すくい面5側に向かうに従い漸次拡がるように傾斜する周壁面17とを備えており、この突端面16の厚さ方向における高さは上記先端部11Dにおける突条部11の突端面15の高さと等しくされている。また、このような突起部12が突条部11と間隔をあけて形成されることにより、これらの突起部12と突条部11との間には周壁面17と外壁面14とが交差する部分に相対的に厚さ方向に凹んだ凹部18が形成されることになり、この凹部18の底面は凹曲面状をなしている。
さらにまた、この突起部12は、本実施形態では上記突条部11の先端部11Dからコーナ部6に向けて延びるように形成されており、より詳しくは上記突端面16が上記平面視において長円状をなしていて、この長円の長軸が切刃部2の先端側に向かうに従い上記幅方向の外側に向かうように傾斜してコーナ部6に向けて延びるようにされている。ここで、上記平面視において、この突起部12がコーナ部6に向けて延びる方向は、インサート本体1の長手方向に延びる上記軸線Lに対して15°〜75°の範囲の角度θで交差するように設定されるのが望ましく、本実施形態では上記長円の長軸と軸線Lとがなす角度θが30°とされて、上記二等分線が軸線Lに対してなす角度よりも小さくされている。
なお、この突起部12は、その軸線L方向の先端、特に上記突端面16の先端が、突条部11よりも正面切刃4側に位置するように配設されている。ただし、突起部12は突条部11と比べて十分小さく形成されており、例えば本実施形態では長円状とされた上記突端面16の短軸方向の幅が、突条部11の上記先端部11Dにおける突端面15の幅と略同じ大きさ、またはこれよりも一回り小さくなるようにされている。また、図中に符号19で示すのは、インサート本体1の両端部に形成された一対の切刃部2を識別するための表示であって、本実施形態ではこの表示19は、上記突条部11における後端部11Aの突端面15上に設けられた凹部であり、一対の切刃部2のうち一方の切刃部2のみに形成されている。
このように構成された切削インサートにおいて、インサート本体1を軸線L方向に前進させつつ、切刃部2の正面切刃4とその両端のコーナ部6とにより被削材に溝入れ加工や突っ切り加工を行う場合には、これら正面切刃4とコーナ部6によって生成されて軸線L方向に流れ出る切屑は、まず軸線L方向最先端に位置する上記突起部12に衝突して幅方向内側に案内され、次いで突条部11の先端部11Dに衝突して摺接することにより抵抗を受けて幅方向に丸め込まれるように曲折させられる。また、正面切刃4の幅方向中央部が凹曲させられていることによっても、切屑は幅方向に丸め込まれる。
さらに、こうして幅方向に丸め込まれた切屑は、一対の突条部11の内壁面13内側の凹曲面とされたすくい面5上を擦過するうちに、幅方向にさらに丸め込まれるとともに軸線L方向すなわち流出方向にも丸め込まれてこの突条部11の後端側部分11Bへと送り出される。そして、本実施形態では、これらの突条部11の先端側部分11Cにおける内壁面13が横切刃3側に向けて凹曲する凹曲面状とされていて、後端側部分11Bの内壁面13との曲折部13Aで一対の突条部11の内壁面13同士の間隔が幅狭とされているので、切屑はこの曲折部13Aに衝突することで、上述のように丸め込まれた幅方向と流出方向とにさらに大きな抵抗を受けることにより分断させられて処理される。
また、こうしてインサート本体1をその長手方向(軸線L方向)に送り出して溝入れや突っ切り加工を行う場合には、切屑は上述のように突条部11の先端部11Dに衝突して摺接することにより抵抗を受けて丸め込まれ、この抵抗によって突条部11には摩耗が生じることになるが、当該突条部11はコーナ部6に向かって延びるように形成されて、ある程度の長さを持ってすくい面5上に延在するものであるので、こうして摩耗しても摩滅してしまうことはない。すなわち、この切屑によって抵抗を受けるのが、特許文献1に記載されたバール(こぶ)のようなものであると、図8(a)に示すようにこのバールBの摩耗が進行することによってその高さHが漸次小さくなって、やがては摩滅つまりバールBが無くなってしまう。なお、この図8(a)においてバールB以外の部分については図8(b)に示す第1の実施形態と同じ符号を用いて説明を省略する。
ところが、これに対して上記切削インサートのように切屑による抵抗を受けるのが突条部11であれば、図8(b)に示すように摩耗によって先端部11Dが後退はしても、摩滅して無くなってしまうようなことはないのである。しかも、本実施形態ではこの突条部11の先端部11Dにおける突端面15が上記厚さ方向に垂直な平坦面とされているので、同図8(b)に示すように摩耗により後退しても高さHは変わることがなく、従って切屑に対して常に一定の抵抗を与えることができて、円滑な切屑処理を図るとともに、長寿命の切削インサートを提供することが可能となる。
一方、このような溝入れ加工の際、インサート本体1を軸線L方向に送り出して所定の深さまで溝を形成した後に、そのままインサート本体1を上記幅方向(横方向)に送って溝幅を広げるような加工を行う場合には、この幅方向に送り出される側の横切刃3とコーナ部6とによって切削が行われることになる。そして、このように横切刃3とこれに連なるコーナ部6によって生成される切屑は、このコーナ部6から上記所定の深さの幅でインサート本体1の上記幅方向に流れ出て、上記横切刃3に隣接する側の突条部11の外壁面14と本実施形態では突起部12とに衝突して処理される。
ここで、上記構成の切削インサートでは、このうち突条部11の先端側部分11Cにおける外壁面14が、この隣接する横切刃3側に向けて凸となる凸曲面とされているので、該横切刃3によって生成された切屑は外壁面14のうちでも、その流出方向において横切刃3に近接した部分の周辺にのみ衝突することになり、この外壁面14に衝突した部分は、その凸曲面に沿うようにして該切屑の幅方向に凸曲するように湾曲させられる。さらにこうして幅方向に湾曲させられた切屑は、この外壁面14を擦過しながら流出するうちにこの流出方向にも抵抗を受けて湾曲させられ、このように幅方向と流出方向とに湾曲させられた部分が応力を受けて容易に分断されることにより処理される。
従って、上記構成の切削インサートによれば、このようにインサート本体1をその幅方向に送り出して溝幅を広げるような加工を行う場合でも、上述のように切屑はその全体が突条部11の外壁面14に衝突することがないため、いたずらに切削抵抗が増大するのを防ぐことができるとともに、切屑が押し込まれて詰まりを生じたりするのも防ぐことができる。その一方で、こうして切屑が部分的にしか突条部11に衝突しなくても、その確実な分断を図ることができるので、円滑な切屑処理により効率的な加工を促すことが可能となる。
また、本実施形態では、この突条部11の先端側部分11Cにおける外壁面14が、上記平面視において隣接する横切刃3に対し、その先端から後端側に向かうに従い一旦該横切刃3側に接近した後、この横切刃3から離間するように延びているので、インサート本体1を軸線L方向に前進させた後に例えば横方向に送り出しつつ後退させて、傾斜した溝壁面が形成されるように溝幅を広げる場合でも、こうしてインサート本体1を後退させることによって切刃部2の先端側に向けて斜めに流出することになる切屑に対し、上記横切刃3から離間するように延びる凸曲面状の外壁面14部分を対向するように配置することができる。従って、このような切屑の流出方向が変化するような場合でも、確実に上述の通り切削抵抗を抑えつつ円滑かつ効率的な切屑処理を図ることができる。
特に、本実施形態では、この突条部11の先端側部分11Cにおける外壁面14と突端面15との交差稜線が円弧をなすように、該外壁面14が上記平面視に円弧状をなして凸曲しているので、このように切屑の流出方向が変化しても、外壁面14への切屑の当たりが大きく変動することが少なく、安定した処理を図ることができる。また、この外壁面14と突端面15との交差稜線がなす円弧は、本実施形態ではその中心が同平面視において上記軸線Lよりも各突条部11が隣接する横切刃3側に位置させられており、従って当該円弧の半径R2が小さくされているので、切屑が衝突する部分はより小さくしながらその幅方向に切屑を大きく湾曲させることができ、一層の抵抗の低減と切屑処理性の向上とを図ることができる。
ただし、本実施形態ではこのように外壁面14と突端面15との交差稜線がなす円弧の中心を、上記平面視において軸線Lよりも当該突条部11が隣接する横切刃3側に位置させているが、同平面視にこの中心が軸線L上にあって、すなわち一対の突条部11の両外壁面14と突端面15との交差稜線が1つの円周上に位置させられていてもよく、また、例えば図9に示す本発明の第2の実施形態のように、一対の突条部11の各外壁面14がなす円弧の中心が、上記平面視に当該突条部11が隣接する横切刃3側とは軸線Lを挟んで反対側に位置させられていて、その半径R2が大きくさせられていてもよい。
このような第2の実施形態においては、例えば切刃部2を被削材に深く切り込んだ後にインサート本体1を横方向に送り出して溝幅を広げる場合など、横切刃3の大部分を使用して切削を行うときなどに、切屑が外壁面14に衝突する部分が小さくなりすぎて十分な湾曲による分断ができなくなるような事態を防止することができる。なお、この第2の実施形態や後述する第1、第2の実施形態の各変形例において、上記第1の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。
ただし、この第2の実施形態のように突条部11の外壁面14が上記平面視に凸曲する半径R2を大きくした場合でも、これが大きくなりすぎて例えば特許文献1に記載された切削インサートのように直線状に延びるのに近くなったりすると、上述のような切削抵抗の増大や切屑詰まりの発生を効果的に防止することができなくなるおそれが生じる。その一方で、第1の実施形態のように半径R2を小さくした場合でも、これが小さくなりすぎると突条部11自体も小さくなってしまい、切屑を処理するのに必要な抵抗を与えることができなくなったり、切屑の流出方向が変化する場合に確実に切屑を突条部11に衝突させることができなくなったりするおそれが生じる。
このため、上記半径R2は、一対の突条部11が四角形状のすくい面2の両横切刃3側に形成されることを考慮して、このすくい面2の最大幅W、すなわち図7および図9に示すように上記平面視において上記軸線Lに平行ですくい面2に外接する一対の接線間の幅に対して、20〜500%の範囲に設定されるのが望ましい。なお、第1の実施形態では突条部11の外壁面14と突端面15との交差稜線が半径R2の円弧をなしているが、この交差稜線が上記範囲内で曲率半径の変化するものであってもよく、また突条部11が平坦な突端面15を備えずに、例えば横切刃3やコーナ部6が配置される上記厚さ方向に垂直な平面に沿った外壁面14の断面が上述のような範囲内の凸曲線とされていてもよい。
なお、この第2の実施形態では、一対の突条部11の上記先端部11Dにおける突端面15は、上記平面視においてそのコーナ部6側の概ね該コーナ部6の二等分線上に位置する部分が、このコーナ部6側に僅かに突き出すように幅広に形成され、この突き出した部分から上記先端に至る部分では該突端面15と外壁面14との交差稜線が直線状に延びて突端面15の幅が漸次小さくなるようにされるとともに、この突き出した部分から先端側部分11Cにおいて外壁面14が凸曲面状をなす部分までの短い範囲では、該外壁面14が凹曲面状をなしてくびれるように形成されている。
さらに、これら第1、第2の実施形態では、一対の突条部11の先端側部分11Cでのみ外壁面14が平面視に横切刃3側に凸曲させられており、一対の突条部11の後端側部分11Bやこれら一対の突条部11が分岐する後端部11Aでは、その外壁面14は同平面視において隣接する横切刃3に対して凹曲する凹曲面状とされている。
この点、横切刃3の先端側はインサート本体1を横方向に送り出して溝幅を広げる際には必ず切屑を生成することになるのに対し、後端側は切刃部2の切込み深さによっては切削に供されることはないので、上記第1、第2の実施形態によれば、そのような部分で突条部11の外壁面14を凹曲面状とすることにより、これら外壁面14と横切刃3との間に大きなポケットを確保して、上記先端側部分11Cの外壁面14によって処理された切屑を円滑に排出することができるという効果を得ることができる。
また、このような溝入れ、突っ切り加工を初めとする切削加工では、一般に切削油剤を切刃による切削部位に供給してその潤滑や冷却を図るようにしているが、上記第1、第2の実施形態では、突条部11の後端側部分11Bでこのように外壁面14と横切刃3との間に大きなポケットが確保されることにより、このポケットを介して切削油剤を横切刃3の先端側や正面切刃4に効率的に供給することができるという利点も得られる。
一方、上記第1、第2の実施形態では、一対の突条部11の先端部11Dとコーナ部6との間に突起部12が形成されており、従ってインサート本体1を横方向に送り出した際にこのコーナ部6や横切刃3の先端側で生成される切屑は、この突起部12にも衝突することになるが、この突起部12は突条部11と間隔をあけているので、切屑はその全体がこれら突起部12と突条部11の外壁面14とに全体的に接触していわゆるベタ当たりすることがなく、やはり切屑が衝突する際の抵抗を抑えることができる。
その一方で、こうして間隔をあけた突起部12と突条部11とに衝突することにより、切屑は、これら突起部12と突条部11との間では上記正面切刃4によって切削された切屑が突起部12や突条部11の先端に衝突する場合と同様に、その幅方向(インサート本体1では長手方向)に丸め込まれるように折り曲げられることになり、従って凸曲面状をなす外壁面14に衝突した部分と合わせて、その幅方向に波形に湾曲させられることになる。そして、このような切屑が、突起部12や突条部11の外壁面14を擦過することで流出方向にも湾曲させられるので、これら第1、第2の実施形態によれば一層確実に切屑を分断処理しやすくすることができる。
しかも、上述のように切削油剤を供給しながら溝入れや突っ切り加工を行う場合に、これら第1、第2の実施形態では、この突起部12と突条部11とが間隔をあけていて、これら突条部11と突起部12との間に切刃部2の後端側から先端側に連通する凹部18が画成されているので、この凹部18を通して上記ポケットから切削油剤を確実に正面切刃4に供給することも可能となる。
従って、こうして供給された切削油剤により正面切刃4による切削部位を効果的に潤滑、冷却することが可能となり、切削抵抗の増大を一層確実に抑えることができるとともに、切削時に発生する熱によって正面切刃4に損傷や溶着が生じたりするのを防ぐことができ、インサート寿命の延長を図ることが可能となる。また、特にこの突条部11と突起部12との間の凹部18は、正面切刃4のコーナ部6側の部分に向けて開口させられるので、かかる部分における損傷や溶着を確実に防止することができ、この正面切刃4のコーナ部6側によって形成される被削材の溝入れ加工の際の溝壁面や突っ切り加工の際の切断面を高精度かつ高品位に仕上げることも可能となる。これは、取り分け被削材が難削材や熱伝導率の低い材質であって切削熱が発散され難い場合などに効果的である。
さらに、突起部12が、コーナ部6に向けて延びる突条部11の先端部11Dと該コーナ部6との間に形成されているので、上述のようにインサート本体1を軸線L方向に前進させて正面切刃4により溝入れ加工や突っ切り加工を行う場合や、インサート本体1を幅方向に送り出して溝幅を拡げるような加工を行う場合以外に、例えばインサート本体1を前進させつつ幅方向にも送り出したり、あるいはインサート本体1を後退させつつ幅方向にも送り出したりして、被削材に形成された溝の壁面や被削材の端面を斜めに切削するような場合でも、切屑を確実に突条部11の先端部11Dの間や突条部11と突起部12との間に案内して処理することができる。
すなわち、インサート本体1を前進させつつ幅方向にも送り出して被削材の溝壁面や端面を斜めに切削する場合、切屑は、この幅方向への送り方向つまり幅送り方向に対して後方側のコーナ部6から正面切刃4の幅送り方向側に延びる部分によって生成されて、正面切刃4から軸線L方向後方側に向かうに従い幅送り方向後方側に向けて斜めに流出することになるが、この幅送り方向後方側のコーナ部6と突条部11の先端部11Dとの間に突起部12が配設されて切屑が衝突することにより、該切屑はその流出方向を軸線Lに沿った方向に向けるように案内されて、幅送り方向後方側の突条部11に摺接し、あるいはこの突条部11の内側に巻き込まれてカールさせられる。
一方、インサート本体1を後退させつつ幅方向にも送り出して溝壁面や端面を斜めに切削する場合は、この幅送り方向側のコーナ部6から軸線L方向後方側に延びる横切刃3の先端側部分により切屑が生成され、その流出方向は軸線L方向先端側に向かうに従い幅送り方向後方側に向けてやはり斜めに傾いた方向となる。ところが、切屑を生成する横切刃3に対してこの流出方向側にも突起部12が上記幅送り方向側のコーナ部6と突条部11との間に形成されているので、この突起部12と衝突することにより切屑は、その流出方向を軸線Lに垂直な幅方向に沿わせるように案内され、単にインサート本体1を横方向に送って切削する場合と同様に該突起部12と突条部11の外壁面14とに衝突して処理される。すなわち、上記構成の切削インサートでは、こうしてインサート本体1を斜めに送り出す場合でも、生成された切屑を確実に処理することが可能となる。
また、第1、第2の実施形態における突起部12は、その突端面16が上記平面視において長円状をなして、突条部11の先端部11Dからコーナ部6に向けて延びるように形成されており、上述のようにインサート本体1を幅方向に送り出して溝幅を広げる場合にこの突起部12に衝突した切屑を、該突起部12が延びる方向に沿って切刃部2の後端側に案内するように流出させることもできる。このため、横切刃3によって生成されて上述のようにインサート本体1の幅方向に沿った流出方向に丸め込まれた切屑が、そのまま切削された溝壁面に接触することにより該溝壁面が傷つけられたりするのを防ぐことが可能となり、一層高精度かつ高品位の加工を促すことができる。
なお、第1、第2の実施形態では、こうしてコーナ部6に向けて延びる突起部12の延設方向、すなわち上記平面視において突起部12の突端面16がなす長円の長軸方向が、同平面視においてインサート本体1の長手方向に延びる軸線Lに対して15°〜75°の角度θの範囲で交差する方向とされているが、これは、この角度θが小さすぎて突起部12がインサート本体1の長手方向に平行な方向に近く、すなわち横切刃3の延びる方向にも平行に近い方向に延びていると、インサート本体1の幅方向に沿って流出した切屑が丸め込まれてそのまま溝壁面に接触するおそれが生じ、逆に角度θが大きすぎて突起部12の延設方向が上記平面視に横切刃3に垂直な方向に近くなると、突起部12と切屑との衝突が点当たりに近くなって安定した案内が困難となるとともに、突起部12が早期に摩耗してしまうおそれがあるからである。
ただし、これら第1、第2の実施形態では、上記平面視においてこの突起部12が延びる延設方向が軸線Lに対してなす角度θが、コーナ部6の二等分線が軸線Lに対してなす角度よりも小さくされているが、この角度θが上記範囲内であれば、例えば図10および図11にそれぞれ示す第1、第2の実施形態の第1変形例のように、突起部21の延設方向が軸線Lに対してなす角度θが、コーナ部6の二等分線が軸線Lに対してなす角度よりも大きくされていてもよい。ちなみに、これらの第1変形例においては、上記角度θは60°とされている。このように角度θを大きくした第1変形例によれば、インサート本体1を軸線L方向に送り出して溝入れや突っ切り加工を行うときに、正面切刃4のコーナ部6側の部分は勿論、このコーナ部6自体にも、より広い範囲に上記凹部18を通して切削油剤を供給することが可能となるので、一層の抵抗低減と熱損傷や溶着の防止とを図ることが可能となる。
また、これら第1、第2の実施形態やその上記第1変形例では、突起部12、21が上記平面視にその突端面16を長円状としてコーナ部6側に連続的に延びるように形成されているが、図12および図13にそれぞれ示すこれら第1、第2の実施形態の第2変形例のように、突条部11の先端部11Dからコーナ部6側に向けて、複数の例えば円錐台状等の突起部22を間隔をあけて配設して、これらの突起部22が不連続に延びるようにされていてもよい。この場合には、突条部11との間に形成される凹部18のほかに、突起部22同士の間隔部分に形成される凹部18からも正面切刃4側に切削油剤を供給することができ、油剤供給量の増大を図ることができる。
さらに、例えば専ら被削材の溝入れや突っ切り加工に使用されるだけで、溝幅を広げるような加工には用いられない切削インサートであれば、図14および図15にそれぞれ示す第1、第2の実施形態の第3変形例のように方向性をもたない円錐台状の突起部23、あるいは球面状の突起部を一対の突条部11の先端部11Dと各コーナ部6との間に1つずつ突設するようにしてもよく、この場合には突起部23と先端部11Dあるいはコーナ部6との間隔をより大きくできるので、やはり正面切刃4側への切削油剤の供給量を増大させて効率的な潤滑、冷却を図ることができる。
なお、これらの変形例でも、突起部21〜23は突条部11よりも小さくされており、すなわち突起部21の突端面16が長円状をなしている第1変形例では、第1、第2の実施形態と同様にその短軸方向の幅は突条部11の先端部11Dにおける突端面15の幅と略同等かこれより小さくされるとともに長軸方向の長さは突端面15より小さくされる。また、第2、第3変形例のように突起部22,23が円錐台状や球面状をなしてその突端面16が円形とされているときには、この円形の突端面16の直径が、先端部11Dにおける突条部11の突端面15の幅と略同等かこれより小さくされる。
ただし、このような突起部12、21〜23を設けずに、図16および図17にそれぞれ示す第1、第2の実施形態の第4変形例のように、コーナ部6から突条部11の先端部11Dまでがすくい面5によって直接連なるように形成されていてもよい。このような第4変形例では、突条部11の先端部11Dとコーナ部6との間が遮られるのが防がれるので、正面切刃4側への切削油剤の供給量を一層増大させてより効率的な潤滑、冷却を図ることができる。
1 インサート本体
2 切刃部
3 横切刃
4 正面切刃
5 すくい面
6 コーナ部
11 突条部
11A 突条部11の後端部
11B 突条部11の後端側部分
11C 突条部11の先端側部分
11D 突条部11の先端部
12、21〜23 突起部
13 突条部11の内壁面
14 突条部11の外壁面
15 突条部11の突端面
16 突起部12の突端面
17 突起部12、21〜23の周壁面
18 突条部11と突起部12、21〜23との間の凹部
L インサート本体1の軸線
R1 突条部11の先端側部分11Cにおける外壁面14と突端面15との交差稜線がインサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見てなす円弧の半径
R2 突条部11の先端側部分11Cにおける内壁面13と突端面15との交差稜線がインサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見てなす円弧の半径
W すくい面5の最大幅
θ インサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見て、突起部12が延びる方向がインサート本体1の長手方向に延びる軸線Lに対して交差する角度
2 切刃部
3 横切刃
4 正面切刃
5 すくい面
6 コーナ部
11 突条部
11A 突条部11の後端部
11B 突条部11の後端側部分
11C 突条部11の先端側部分
11D 突条部11の先端部
12、21〜23 突起部
13 突条部11の内壁面
14 突条部11の外壁面
15 突条部11の突端面
16 突起部12の突端面
17 突起部12、21〜23の周壁面
18 突条部11と突起部12、21〜23との間の凹部
L インサート本体1の軸線
R1 突条部11の先端側部分11Cにおける外壁面14と突端面15との交差稜線がインサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見てなす円弧の半径
R2 突条部11の先端側部分11Cにおける内壁面13と突端面15との交差稜線がインサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見てなす円弧の半径
W すくい面5の最大幅
θ インサート本体1の長手方向に垂直にすくい面5に対向する方向から見て、突起部12が延びる方向がインサート本体1の長手方向に延びる軸線Lに対して交差する角度
Claims (8)
- 軸状をなすインサート本体の端部に、このインサート本体の長手方向に延びる一対の横切刃と、これらの横切刃の先端同士の間に上記長手方向に交差する方向に延びる正面切刃とを備えた四角形状のすくい面を有する切刃部が形成されており、上記すくい面には、上記一対の横切刃と正面切刃とが交差するコーナ部に向けてそれぞれ延びる一対の突条部が形成されていて、これら一対の突条部は、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、それぞれその隣接する横切刃側を向き、該横切刃側に向けて凸曲する凸曲面状の外壁面を備えていることを特徴とする切削インサート。
- 上記凸曲面状をなす外壁面は、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記隣接する横切刃の先端から後端側に向けて、該横切刃側に漸次接近した後に離間する凸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。
- 上記凸曲面状をなす外壁面は、上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て円弧状をなし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。
- 上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記一対の突条部は、その先端側部分で上記外壁面が凸曲面状をなし、上記突条部の後端側部分では該外壁面が上記隣接する横切刃に対して凹曲する凹曲面状とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の切削インサート。
- 上記すくい面には、上記突条部の上記コーナ部側の先端部と該コーナ部との間に、上記突条部と間隔をあけて突出する突起部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の切削インサート。
- 上記突起部は、上記突条部の先端部から上記コーナ部に向けて延びるように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の切削インサート。
- 上記長手方向に垂直に上記すくい面に対向する方向から見て、上記突起部が上記長手方向に延びる軸線に対して15°〜75°の範囲で交差する方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項6に記載の切削インサート。
- それぞれの上記突条部の先端部と上記コーナ部との間には、複数の上記突起部が間隔をあけて形成されていることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の切削インサート。
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