JP5568138B2 - 切削インサートおよび切削工具、並びにそれらを用いた切削加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサートおよび切削工具、並びにそれらを用いた切削加工物の製造方法に関する。

切削インサートの一例として、特開２００４−２８４０１０号公報には、上面視で長方形状のリバーシブルタイプのカットインサートが開示されている。そして、上述のカットインサートは、基体を２本の軸線を中心として捩った構成を有している。

しかしながら、上述のカットインサートによれば、切刃のアキシャルレーキ角を大きく確保しようとすると、カットインサートの前傾角度を小さくする必要がある。その結果、切削加工時において、逃げ面と被削材との間に充分な逃げ角を確保することができず、両者が接触することによって摩擦熱が発生して、カットインサートが早期に摩耗してしまうおそれがある。

本発明の課題の１つは、主切刃による切削抵抗を低減しつつ、さらい刃側の逃げ面と被削材との接触を抑制することができる切削インサートおよび切削工具、並びにそれらを用いた切削加工物の製造方法を提供することである。

本発明の実施形態に係る切削インサートは、上面と、下面と、前記上面および前記下面のそれぞれと接続しており、順に隣接している第１側面、第２側面および第３側面を有する側面と、前記上面と前記第１側面との交線部に位置している上主切刃、および前記上面と前記第２側面との交線部のうち前記上主切刃側に位置している上さらい刃を有する上切刃と、前記下面と前記第３側面との交線部に位置している下主切刃、および前記下面と前記第２側面との交線部のうち前記下主切刃側に位置している下さらい刃を有する下切刃と、を備え、前記第２側面は、前記上さらい刃に接続している上逃げ面、および前記下さらい刃に接続している下逃げ面を有し、側断面視において、前記上面から前記下面に向かうにつれて、前記上逃げ面は前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に近づくとともに、前記下逃げ面は前記中心軸から離れていく。

本発明の実施形態に係る切削工具は、上述の切削インサートと、前記切削インサートが取り付けられるホルダと、を備え、側面視において、前記ホルダの回転軸に垂直な直線と前記上逃げ面との傾斜角度θ２は、前記ホルダの前記回転軸と前記切削インサートの前記中心軸に垂直な直線との傾斜角度θ３よりも大きい。

本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、上述の切削工具を回転させる工程と、回転している前記切削工具の前記上切刃を被削材に接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離隔する工程と、を備える。

本発明の実施形態に係る切削インサートによれば、側断面視において、上面から下面に向かうにつれて、第２側面のうちの上逃げ面は上面および下面の間を貫通する中心軸に近づくとともに、第２側面のうちの下逃げ面は上述の中心軸から離れていく。それゆえ、ホルダに取り付ける際に、切削インサートをホルダの回転方向の進行方向側（前方）へ大きく前傾させることなく、被削材の仕上げ面と第２側面の各逃げ面との間に比較的大きな逃げ角を確保することが可能となる。しかも、上逃げ面と下逃げ面という相互に異なる方向に傾斜する２つの逃げ面の両方を第２側面に備えていることから、切削インサートの上面および下面のいずれをホルダの回転方向の進行方向側に向けて取り付ける場合においても、上述の効果を奏することが可能となる。他方において、比較的大きな逃げ角を確保するために切削インサートを大きく前傾させる必要がないため、上主切刃のアキシャルレーキ角（axial rake angle）を比較的大きく確保することも可能となる。換言すれば、切削インサートの上主切刃の傾斜自体を比較的小さくしつつ切削抵抗を低減することができるため、切削インサートの厚みを所望の強度を確保する以上に大きくする必要がなくなり材料コストを低減するメリットが生じることとなる。

本発明の実施形態に係る切削インサートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図（上面図）である。 図１の切削インサートを示す側面図であり、（ａ）は図１（ｂ）の矢印Ａに示すように第１側面側から見た側面図、（ｂ）は図１（ｂ）の矢印Ｂに示すように第２側面側から見た側面図である。 図２（ｂ）の切削インサートを示す拡大断面図であり、（ａ）はａ−ａ線の部分拡大断面図、（ｂ）はｂ−ｂ線の部分拡大断面図、（ｃ）はｃ−ｃ線の部分拡大断面図、（ｄ）はｄ−ｄ線の部分拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る切削工具を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は先端視図である。 図４の切削工具の先端部を示す部分拡大側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を工程順に示す斜視図である。

＜切削インサート＞
以下、本発明の実施形態に係る切削インサート（以下、「インサート」と言うことがある。）について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態のインサート１は、大略、上面２、下面３、上面２および下面３のそれぞれと接続している側面４、上面２および下面３の間を貫通している貫通孔６、上面２と側面４の交線部に位置している上切刃５、並びに下面３と側面４の交線部に位置している下切刃５Ｐを備えている。

側面４は、順に隣接している第１側面４１、第２側面４２、第３側面４３および第４側面４４を有している。図１（ｂ）に示すように、インサート１は、上面視において、第１側面４１側の外縁を長辺とし第２側面４２側の外縁を短辺とする長方形状（四角形状）である。そのため、第１側面４１と対になる第３側面４３が第１側面４１の反対側に位置し、第２側面４２と対になる第４側面４４が第２側面４２の反対側に位置している。第３側面４３および第４側面４４は第１側面４１および第２側面４２の構造とそれぞれ同一であることから、特別な説明を要しない限り、以下においては第１側面４１および第２側面４２についての説明をもって第３側面４３および第４側面４４についての説明に代えるものとする。ここで、上面視とは、本明細書においては特記しない限り、上面２側からインサート１を見た状態を意味するものとする。

また、本実施形態のインサート１は、図１（ｂ）に示す上面視における第１側面４１から第３側面４３までの距離Ｗ１（幅）が、図２（ａ）に示す側面視における上面２から下面３までの距離Ｗ２（厚み）よりも大きい。すなわち、本実施形態のインサート１は、所謂横型のインサート１である。それゆえ、インサート１の幅が比較的大きいため、後述するすくい面８および立ち上がり面９を所望の大きさ・形状にすることができ、切屑の排出性を向上させることができる。

なお、インサート１の大きさとしては、例えば、上面視における略四角形状の長辺を６〜３０ｍｍ程度、短辺を４〜１６ｍｍ程度とすればよく、また、上面２から下面３までの厚みを３〜７ｍｍ程度をすればよい。ここで、厚みとは、以下においては特記しない限り、側面視で、上面２のうち最も上方に位置する部位と下面３のうち最も下方に位置する部位までの距離のうち、インサート１の中心軸Ｓ１に平行な線分を意味することとする。側面視とは、本明細書においては特記しない限り、インサート１を第１側面４１に向かって見た状態を意味するものとする。インサート１の中心軸Ｓ１とは、上面２および下面３の間を貫通する軸であり、上面視において、インサート１を回転させたときに回転軸となる軸を意味するものとする。

また、インサート１は、例えば、超硬合金、セラミックまたはサーメットなどの硬質材料、あるいは、これらの母材にＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＡｌ₂Ｏ₃などの硬質膜をＰＶＤまたはＣＶＤなどの手段でコーティングしたものを用いることができる。耐チッピング性およびコーティング層の安定性の観点からは、超硬合金にＰＶＤコーティングを行ったものを用いることが好ましい。

次に、インサート１の各構成要素について、順に説明する。まず、上切刃５は、上述の通り上面２と側面４との交線部に位置し、上主切刃５１および上さらい刃５２を有している。上主切刃５１は上面２と第１側面４１との交線部に位置し、上さらい刃５２は上面２と第２側面４２との交線部のうち上主切刃５１側に位置している。このように、本実施形態では、側面４のうち上主切刃５１が形成される部位と上さらい刃５２が形成される部位とを、第１側面４１および第２側面４２のように別々の側面としたため、上主切刃５１ならびにそれに沿って上面２に位置するすくい面８および立ち上がり面９と、上さらい刃５２に対する後述の上逃げ面４２ａとを、それぞれの役割に適した構成として設計することが比較的容易となる。

さらに、本実施形態においては、上主切刃５１および上さらい刃５２が、上コーナ切刃５３を介して接続されている。そして、本実施形態のインサート１は、上主切刃５１、上さらい刃５２および上コーナ切刃５３を含むコーナを使用して、一の切削加工を行なうことができる。

なお、上述の通り、インサート１は、図１（ａ）に示すように、上面２側と同様に、下面３と側面４との交線部にも、下切刃５Ｐを備えている。下切刃５Ｐは、上切刃５と同様に、下主切刃５１Ｐ、下さらい刃５２Ｐおよび両者を接続している下コーナ切刃５３Ｐを有する。下主切刃５１Ｐを用いて切削加工を行なう場合には、後述する上面２の平坦面２１を図４に示すホルダ１０への着座面として使用することが可能である。すなわち、本実施形態のインサート１は、上面２側と下面３側のそれぞれを切削加工に使用可能であるため、下面３側の下主切刃５１Ｐは、インサート１を上下反転させた状態で使用できるように、上面２側の上主切刃５１を反転させた形状となっている。

なお、上切刃５と下切刃５Ｐとは上下面が逆である以外は同一の構成を有することから、特別な説明を要しない限り、以下においては上切刃５についての説明をもって下切刃５Ｐについての説明に代えるものとする。この点、他の各構成についても同様である。すなわち、上切刃５および下切刃５Ｐは、図２（ｂ）の紙面に垂直の線であってインサート１の幅および厚みの中点１Ｍを通る軸線を中心として回転対称となっている。それゆえ、本実施形態に係るインサート１では、上面２および下面３のそれぞれで２箇所、計４箇所のコーナを使って切削加工を行なうことができる。

一方、本実施形態の上切刃５が有する上主切刃５１は、上述の通り、上面２と第１側面４１との交線部に位置しており、切削作用において切屑生成に主な役割を果たす刃である。上主切刃５１は、図１（ｂ）に示すように、上面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて外方に向かって緩やかな凸状の曲線を有し、且つ、図２（ａ）に示すように、側面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて下方に向かって緩やかな凹状の曲線状に傾斜している。前者の構成によれば、切削加工時にホルダ１０に取り付けられた上主切刃５１の回転軌跡が同一円筒面を描くことが可能となり、図６に示す被削材１００の外周加工面の平滑性を向上させることができる。後者の構成によれば、切削加工時に上主切刃５１に加わる切削抵抗を低減することができる。

ここで、図２（ａ）に示すように、上主切刃５１は、側面視において、上さらい刃５２から離れるにつれて、下方に傾斜角度Ｘで傾斜しており、傾斜角度Ｘは上さらい刃５２側から離れるにつれて漸次小さくなっている。同様に、下主切刃５１Ｐは、側面視において、図２（ａ）に示すように、下さらい刃５２Ｐから離れるにつれて、上方に傾斜角度Ｙで傾斜しており、傾斜角度Ｙは下さらい刃５２Ｐ側から離れるにつれて漸次小さくなっている。なお、傾斜角度Ｘ、Ｙとは、中心軸Ｓ１に垂直な基準線Ｓ１ｂに対する傾斜角度を意味するものとする。

上さらい刃５２は、上述の通り、上面２と第２側面４２との交線部のうち上主切刃５１側に位置しており、図６に示す被削材１００の仕上げ面１０２を平滑にする役割を有する刃である。本実施形態では、切削加工時において、上面２と第２側面４２との交線部のうち主として上主切刃５１（上コーナ切刃５３）側端部から中央部までの領域を上さらい刃５２として用いる。

また、本実施形態において、上さらい刃５２は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、直線状であるとともに中心軸Ｓ１に対して略垂直である。ここで、上さらい刃５２は、中心軸Ｓ１に対して略垂直の場合に加えて、被削材１００の仕上げ面１０２の面粗さを向上させて光沢を得る観点から、中心軸Ｓ１に対して若干傾斜を有するように設定してもよい。具体例として、図１（ｂ）に示すように、上さらい刃５２は、中心軸Ｓ１を通り上主切刃５１の中点５１Ｍにおける接線Ｌ２と直交する基準線Ｌ１からの距離Ｗ３が、第１側面４１側から第３側面４３側へと向かうにつれて長くなる部位を有するようにすればよい。すなわち、上さらい刃５２は、第１側面４１側から第３側面４３側へと向かうにつれて、外方に膨らむ構成を備えている。そして、基準線Ｌ１からの距離Ｗ３が上面２と第２側面４２との交線部のうち中央領域５２Ｍにおいて最も大きくなっている。

上コーナ切刃５３は、図１（ｂ）に示すように、上主切刃５１と上さらい刃５２の間に挟まれて位置しており、且つ、上面視において外方に凸の曲線状をなしている。上コーナ切刃５３は、上主切刃５１と上さらい刃５２との交差部における欠損を抑制する役割を有する。

次に、上面２は、図１（ａ）に示すように、上主切刃５１に沿って位置しており上主切刃５１から離れるにつれて下方に傾斜しているすくい面８、および、貫通孔６の周囲であって上主切刃５１から離れている部位に、側面視において少なくとも一部が上主切刃５１よりも上方に位置している平坦面２１を有する。なお、本実施形態において、上面２と下面３とは同一の構成を備えているため、特別な説明を要しない限り、以下において下面３の説明を省略する。

すくい面８は、切削加工時に上主切刃５１で生成された切屑と接触して、切屑の変形あるいは切屑の進行方向の変更を生じさせることによって、切屑を外部へスムーズに排出する役割を備える。すくい面８は、上主切刃５１と連続していてもよいし、所謂ランド部（ランド面）を介して設けられていてもよい。また、すくい面８は、平面状の部分を有してもよいし、曲面状の部分を有していてもよい。ここで、平面状とは、厳密な意味での平面のみならず、その機能を奏する限りにおいて若干の凹凸や湾曲を含む趣旨である。この点、曲面状についても同様である。

平坦面２１は、インサート１をホルダ１０に取り付ける際に、少なくともその一部が着座面としての機能を有する部位である。本実施形態においては、切削加工時に生じる切削力に対して適切な位置で十分な拘束力を確保する観点から、図１（ｂ）に示すように、後述する上逃げ面４２ａ側よりも下逃げ面４２ｂ側において平坦面２１の領域が広く構成されている。

なお、本実施形態において、上面２は、図１（ａ）に示すように、すくい面８の少なくとも一部と連続して位置し、上主切刃５１から離れるにつれて上方に傾斜している立ち上がり面９をさらに有している。

そして、上主切刃５１の内側領域において、すくい面８のうち上さらい刃５２から遠い側に位置する第１端部８１は、立ち上がり面９を介して平坦面２１と連続しているのに対して、すくい面８のうち上さらい刃５２に近い側に位置する第２端部８２は、平坦面２１と直接連続している。上面２は、すくい面８と立ち上がり面９との間に平坦な底部をさらに有してもよい。他方において、本実施形態において、上さらい刃５２の内側領域５２Ａには、上述の立ち上がり面９のように上方に傾斜している部位はなく、上述のすくい面８に相当する部位と平坦面２１とが連続している。

貫通孔６は、上面２および下面３の間を貫通している孔であって、インサート１をホルダ１０へ取り付ける際に、締付けネジや取付け用のボルトを挿入するための孔である。このように、インサート１は、上面２と下面３とを貫く貫通孔６にネジを挿入してホルダ１０へ取り付けるため、いわゆる縦型のインサートと比較して、インサート１の厚みを必要以上に大きくする必要がないことから、材料コストの低減も可能となる。なお、本実施形態のインサート１では、図１（ａ）に示すように、貫通孔６の中心をインサート１の中心軸Ｓ１が通っている。

次に、側面４は、上述の通り、上面２および下面３のそれぞれと接続しており、且つ、順に隣接している第１側面４１、第２側面４２および第３側面４３を有する。また、本実施形態において、側面４は、図１に示すように、第１側面４１と第２側面４２との間に介在し、上面視において外方に湾曲しているコーナ側面４５をさらに有している。なお、側面４のそれぞれは、その少なくとも一部が拘束面として機能する。すなわち各拘束面は、ホルダ１０への取付け方向によって、ホルダ１０に対する取付け面として機能する。また、側面４のそれぞれは、切削加工時において被削材１００との接触を避ける所謂逃げ面としての機能も備える。

第１側面４１は、図２（ａ）に示すように、上主切刃５１に対応して位置しており、また、略平面である。

第２側面４２は、図１（ａ）や図２（ｂ）に示すように、上さらい刃５２に対応して位置している上逃げ面４２ａと、下さらい刃５２Ｐに対応して位置している下逃げ面４２ｂとを有している。そして、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、側断面視において、上面２から下面３に向かうにつれて、上逃げ面４２ａは中心軸Ｓ１に近づくとともに、下逃げ面４２ｂは中心軸Ｓ１から離れていく。それゆえ、ホルダ１０に取り付ける際に、インサート１をホルダ１０の回転方向の進行方向側（前方）へ大きく前傾させることなく、被削材１００の仕上げ面１０２と第２側面４２の各逃げ面４２ａ、４２ｂとの間に比較的大きな逃げ角を確保することが可能となる。しかも、上逃げ面４２ａと下逃げ面４２ｂという相互に異なる方向に傾斜する２つの逃げ面の両方を第２側面４２に備えていることから、インサート１の上面２および下面３のいずれをホルダ１０の回転方向の進行方向側に向けて取り付ける場合においても、上述の効果を奏することが可能となる。他方において、比較的大きな逃げ角を確保するためにインサート１を大きく前傾させる必要がないため、上主切刃５１のアキシャルレーキ角を比較的大きく確保することも可能となる。換言すれば、インサート１の上主切刃５１の傾斜自体を比較的小さくしつつ切削抵抗を低減することができるため、インサート１の厚みを所望の強度を確保する以上に大きくする必要がなくなり材料コストを低減するメリットが生じることとなる。

より具体的には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、側断面視において、上逃げ面４２ａは中心軸Ｓ１（基準線Ｓ１ａ）に対して傾斜角度αで傾斜しており、下逃げ面４２ｂは中心軸Ｓ１（基準線Ｓ１ａ）に対して傾斜角度βで傾斜しており、本実施形態において傾斜角度αは傾斜角度βと同一である。また、本実施形態において傾斜角度αは、上述した傾斜角度Ｘよりも小さく、傾斜角度βは、上述した傾斜角度Ｙよりも小さい。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）において、基準線Ｓ１ａは中心軸Ｓ１と平行な直線を示すものである。なお、側断面視において、上逃げ面４２ａおよび下逃げ面４２ｂのそれぞれの少なくとも一部は直線状である。ここで、上逃げ面４２ａにおける側断面視とは、基準線Ｌ１と直交するとともに中心軸Ｓ１に平行な面で切断した断面視を意味するものとする。同様に、下逃げ面４２ｂにおける側断面視とは、基準線Ｌ１と直交するとともに中心軸Ｓ１に平行な面で切断した断面視を意味するものとする。

一方、図３（ｄ）に示すように、インサート１の厚み方向の中心を通るｄ−ｄ線の断面においては、上逃げ面４２ａと下逃げ面４２ｂとは同一の形状をなし、第２側面４２は全体として左右対称の構成となっている。それに対して、図３（ｃ）に示すように、インサート１の厚み方向のうち上面２側を通るｃ−ｃ線の断面においては、上逃げ面４２ａが下逃げ面４２ｂよりも外方に突出しており、第２側面４２は全体として左右対称の構成ではない。

また、第２側面４２は、上逃げ面４２ａと下逃げ面４２ｂとの間に位置し、上逃げ面４２ａおよび下逃げ面４２ｂよりも外方に突出している境界部４２ｃ（中央部）をさらに有している。本実施形態において、境界部４２ｃは、図１（ａ）に示すように、上面２から下面３に渡って位置している。また、境界部４２ｃは、図２（ｂ）に示すように、直線状であり且つ中心軸Ｓ１と平行である。

上断面視において、第２側面４２は、中心軸Ｓ１を通り上主切刃５１の中点５１Ｍにおける接線Ｌ２と直交する基準線Ｌ１からの距離が、第１側面４１側の端部において最も小さく、中央部４２Ｍにおいて最も大きく、そして上逃げ面４２ａおよび下逃げ面４２ｂはいずれも内方に凹む凹部を有している。また、上断面視において、第２側面４２は中央部４２Ｍが外方に突出している。なお、本実施形態において、中央部４２Ｍは、上断面視における第２側面４２の中点に位置している。

図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように、上断面視において、上逃げ面４２ａは第１側面４１側に直線状部位を有し、下逃げ面４２ｂは第３側面４３側に直線状部位を有している。ここで、第２側面４２における上断面視とは、第２側面４２を中心軸Ｓ１に対して垂直な面で切断した断面視を意味するものとする。

コーナ側面４５は、図１に示すように、コーナ切刃５３に対応して位置しており、本実施形態においては比較的なだらかな曲面状である。

＜切削工具＞
次に、本発明の実施形態に係る切削工具を、図４および図５を用いて説明する。
図４および図５に示すように、本実施形態の切削工具２０は、上述のインサート１を複数、ホルダ１０の外周先端部に取り付けたものである。

図４に示すように、ホルダ１０は、その外周先端部に、周方向に互いに間隔をあけて複数個のインサートポケット１１を有している。インサートポケット１１は、図４（ｃ）に示すように、先端視で略Ｖ字状にホルダ１０の外周先端部を切り欠いた部分である。そして、その切欠きによって形成される複数の取付け面が、インサート１の取付け部位として機能する。そして、インサートポケット１１のそれぞれにインサート１を１つずつ取り付ける。

インサート１の取付け方法としては、例えば、インサート１の貫通孔６に締付けネジ６１を挿入し、締付けネジ６１の先端部をホルダ１０の取り付け面に形成したネジ孔に螺合する方法等が挙げられる。なお、インサート１の他の取り付け方法としては、例えばクランプ構造等が挙げられる。

インサート１は、図４（ｃ）および図５の矢印Ｃで示す回転方向の前方（進行方向側）に上面２を向けるようにして、且つ、第１側面４１および第２側面４２がホルダ１０の先端外周側に位置するようにして、ホルダ１０に取り付けられる。その際、上主切刃５１がホルダ１０の外周から突出し、上さらい刃５２がホルダ１０の先端から突出するようにして、ホルダ１０に取り付けられる。また、インサート１の側面４のうち切削作用に寄与しない面、すなわち第３側面４３および第４側面４４が、ホルダ１０の当接面（図示せず）にそれぞれ当接して、互いに拘束している。以上のようにして、インサート１をホルダ１０に取り付けて切削工具２０を形成し、上主切刃５１および上さらい刃５２を用いて被削材１００の切削加工が行われる。

より具体的には、本実施形態において、インサート１はホルダ１０に対して次のような状態で取り付けられている。すなわち、図５に示すように、上主切刃５１が正のアキシャルレーキ角θ１を有するように配置され、第２側面４２の上逃げ面４２ａが正の実逃げ角θ２を有するように配置されている。前者の構成によれば、上主切刃５１に加わる切削抵抗を低減することができる。後者の構成によれば、上逃げ面４２ａの損傷の抑制および被削材１００の仕上げ面１０２の面粗度向上が可能となる。このように、本実施形態に係るインサート１によれば、ホルダ１０への取付け自由度の向上およびそれに基づく優れた作用効果を得ることができる。

ここで、アキシャルレーキ角θ１とは、ホルダ１０の回転軸Ｓ２に平行な直線Ｓ２ａに対する傾斜角度のことを意味し、実逃げ角θ２とは、ホルダ１０の回転軸Ｓ２に垂直な直線Ｓ２ｂに対する傾斜角度のことを意味する。具体例として、上主切刃５１のアキシャルレーキ角θ１は、上さらい刃５２側の端部で約５〜１５°とすることが好ましい。そして、第２側面４２の上逃げ面４２ａは、約５〜１５°の実逃げ角θ２を有することが好ましい。

また、本実施形態において、インサート１は、図５に示すように、切削工具２０を側面視して、インサート１のうちホルダ１０の後端部側が、ホルダ１０の回転軸Ｓ２（直線Ｓ２ａ）を基準にしてホルダ１０の回転方向の前方に傾斜角度θ３で傾斜するように配置されている。傾斜角度θ３は、例えば約３〜１０°であることが好ましい。このように傾斜角度θ３を設けることによって、第２側面４２の上逃げ面４２ａの実逃げ角θ２をより大きくすることができる。その結果、切削加工時においてインサート１と被削材１００との接触をさらに低減することができる。ここで、傾斜角度θ３とは、ホルダ１０の回転軸Ｓ２（直線Ｓ２ａ）と、インサート１の中心軸Ｓ１に垂直な直線Ｌ３とのなす角の角度を意味するものとする。また、直線Ｌ３は、インサート１の第４側面４４の中央部を通る直線である。

以上のように、インサート１をホルダ１０に取り付ける際には、図５に示すように、ホルダ１０に取り付けられたインサート１を側面視した場合において、回転軸Ｓ２に垂直な直線Ｓ２ｂに対する上逃げ面４２ａの傾斜角度（実逃げ角に対応）θ２は、回転軸Ｓ２に平行な直線Ｓ２ａに対するインサート１の傾斜角度θ３（前傾角度）よりも大きいことが好ましい。これによれば、上主切刃５１による切削抵抗の低減が可能となるとともに、上逃げ面４２ａの損傷抑制および被削材１００の仕上げ面１０２の面粗度向上が可能となる。

なお、上さらい刃５２は、ホルダ１０の回転軸Ｓ２に垂直な直線Ｓ２ｂに対して、図５の奥行き方向に向かうにつれて、約０〜０．５°の傾斜を有するように配置されることが好ましい。また、上面２と第２側面４２との交線部のうち上さらい刃５２として実質的に用いない非切削領域、すなわち上述の交線部のうち中央部から上コーナ切刃５３と反対側の端部までの領域は、ホルダ１０の回転軸Ｓ２に垂直な直線Ｓ２ｂに対して約０〜２°の傾斜を有するように配置することが好ましい。このようにすれば、切削加工時において非切削領域が被削材１００の仕上げ面１０２から離れているため、互いの接触を低減することができて非切削領域の損傷を抑制することが可能となる。

また、ホルダ１０に対するインサート１のラジアルレーキ角（radial rake angle）は、約−５〜−４０°に設定されることが好ましい。なお、本実施形態のように、上面２側および下面３側の両面で切削可能なインサート１では、上面２側で切削する場合において、インサート１の下面３と側面４との交線部が被削材１００の加工壁面に干渉することを抑制する観点からは、ラジアルレーキ角を−４０°よりも大きい値に設定することが好ましく、上逃げ面４２ａの実逃げ角θ２を比較的小さくすることによって刃先強度の低下を抑制する観点からは、−５°より小さく設定することが好ましい。

以上のような構成を備える切削工具２０を、ホルダ１０の回転軸Ｓ２を中心に矢印Ｃ方向に回転させることによって、上主切刃５１および上さらい刃５２による被削材１００に対する切削が行われる。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を、図６を用いて説明する。
被削材１００の切削加工を開始するに先立って、上述のようにホルダ１０に複数のインサート１を取り付けた切削工具２０を用意する。また、図６に示すように、切削工具２０を、ホルダ１０の回転軸Ｓ２が被削材１００のうち切削されて壁面１０１となる面に対して略平行になるように配置する。

そして、図６（ａ）に示すように、被削材１００をフライス盤のベッドなど（図示せず）に固定し、切削工具２０を矢印Ｄ方向に移動させて適切な切り込み量を設定する。

次に、図６（ｂ）に示すように、切削工具２０を、ホルダ１０の回転軸Ｓ２を中心に矢印Ｃ方向に回転させながら、矢印Ｅ方向に送る（移動させる）。それにより、上主切刃５１が、送り方向の前方に位置している被削材１００の円弧状の部分と接触し、切り込み量に応じた領域を切削していく。そのとき、複数個のインサート１が順に切削領域に入って切削していくに際して、被削材１００の表面（底面）に円弧状の筋（切削痕）が残る。この円弧状の筋は、上さらい刃５２によって切削されて、平滑な表面が形成される。

ついで、図６（ｃ）に示すように、切削工具２０が被削材１００を通過した後、切削工具２０を矢印Ｆ方向に引き上げることによって、被削材１００から切削工具２０を離隔する。

以上のような各工程を経て、壁面１０１および仕上げ面１０２を有する切削加工物１１０が製造される。すなわち、本実施形態の切削加工物の製造方法では、切削工具２０を回転させ、それぞれのインサート１が被削材１００に接触することによって切削を行ない、次いで切削工具２０を被削材１００から離すという工程が順に行われることによって、切削加工物１１０が製造される。

なお、本実施形態において、被削材１００の材質として、例えば、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、金型鋼、ステンレスまたはアルミニウムなどを用いることができるが、それに代えて、弾性係数が比較的小さいチタン合金などを用いてもよい。本実施形態に係る切削工具２０によれば、インサート１をホルダ１０に取り付ける際にインサート１をホルダ１０の回転方向の進行方向側へ大きく前傾させることなく、第２側面４２と被削材１００の仕上げ面１０２との間に比較的大きな逃げ角を確保することが可能となるため、弾性係数が比較的小さい被削材１００を切削する場合においても、被削材１００と逃げ面４２ａ、４２ｂとの間に確保されるスペースによって両者の接触を抑制することができ、被削材１００の仕上げ面１０２の面粗度向上および逃げ面４２ａ、４２ｂの摩耗抑制による工具寿命の向上を達成することが可能となる。

なお、切削加工を継続して行なう場合は、切削工具２０を回転させた状態を保持して、被削材１００の同一箇所あるいは異なる箇所に切削工具２０の上切刃５を接触させ、上述した図６（ｂ）および図６（ｃ）に示される工程を繰り返せばよい。

そして、使用している上切刃５が摩耗したときは、インサート１を中心軸Ｓ１を軸として１８０°回転させ、あるいは上面２と下面３とを裏返しにして、未使用の上切刃５または下切刃５Ｐを用いて切削を行えばよい。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることが出来るのは言うまでもない。

例えば、上述の実施形態では、上面視におけるインサート１の形状を略四角形状（略長方形状）としたが、これに代えて、例えば三角形、五角形、六角形、八角形などの略多角形とすることができる。その中でも、上下の主切刃と上下のさらい刃とを効果的に配置する観点からは偶数の辺を有する多角形状であることが好ましい。

また、上述の実施形態に係るインサート１では、上主切刃５１は、図１（ｂ）に示すように、上面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて外方に向かって緩やかな凸状の曲線を有し、また、図２（ａ）に示すように、側面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて下方に向かって緩やかな凹状の曲線状に傾斜している。これに代えて、上主切刃５１は、上面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて内方に向かって緩やかな凹状の曲線を有し、また、側面視においては上さらい刃５２側から離れるにつれて上方に向かって緩やかな凸状の曲線状に傾斜するような構成としてもよい。この場合には、上切刃５が被削材１００に接触する際に、被削材１００のうち平面状の部分から順に接触させることが容易であるため、上コーナ切刃５３などの欠損を抑制するとともにマシン振動を抑制することが可能となる。具体的には、上コーナ切刃５３から被削材１００に入っていくのではなく、上主切刃５１が被削材１００の端面から接触していくため、特に高送り加工や高硬度材を加工する条件下において、衝撃を小さくすることができ、かつ上コーナ切刃５３の欠損を抑制できるので、結果として被削材１００の加工面を悪化させることを抑制することが可能となる。

また、他の例として、インサート１をホルダ１０に取り付けるための拘束面をできるだけ広く確保する観点から、上主切刃５１は、上面視において直線状で、且つ、側面視において直線状である構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、境界部４２ｃは、直線状であり且つ中心軸Ｓ１と平行とした。これに代えて、上面２から下面３に向かうにつれて、境界部４２ｃが第３側面４３側から第１側面４１側へと近づいていくような構成にしてもよい。このようにすれば、上述の実施形態と比較した場合において、第２側面４２の幅が同じ場合には、上さらい刃５２の長さおよび下さらい刃５２Ｐの長さのそれぞれを大きく確保することが可能となる。言い換えれば、上さらい刃５２の長さおよび下さらい刃５２Ｐの長さを保持した場合には、第２側面４２の幅を狭く設定することが可能となる。なお、その他の変形例として、上面視において、境界部４２ｃが、上面２から下面３に向かうにつれて凹状をなすようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、切削工具２０を回転させた状態で被削材１００に対して送るようにしているが、これに代えて、切削工具２０を所定位置において回転させ、被削材１００を切削工具２０に対して送り走行させることによって切削加工を行なうようにしてもよい。

また、上述の実施形態においては、工作機械としてフライス盤を例に挙げたが、これに代えて旋盤のように、回転していない切削工具２０と回転している被削材１００とを接触させることによって、切削加工を行なうようにしてもよい。

Claims (18)

1. 上面と、
   下面と、
   前記上面および前記下面のそれぞれと接続しており、順に隣接している第１側面、第２側面および第３側面を有する側面と、
   前記上面と前記第１側面との交線部に位置している上主切刃、および前記上面と前記第２側面との交線部のうち前記上主切刃側に位置している上さらい刃を有する上切刃と、
   前記下面と前記第３側面との交線部に位置している下主切刃、および前記下面と前記第２側面との交線部のうち前記下主切刃側に位置している下さらい刃を有する下切刃と、を備え、
   前記第２側面は、前記上面から前記下面に渡って位置しており前記上さらい刃に接続している上逃げ面、および前記上面から前記下面に渡って位置しており前記下さらい刃に接続している下逃げ面を有し、
   側断面視において、前記上面から前記下面に向かうにつれて、前記上逃げ面は前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に近づくとともに、前記下逃げ面は前記中心軸から離れていく、切削インサート。
2. 側断面視において、前記上逃げ面は前記中心軸に対して傾斜角度αで傾斜しており、
   前記第１側面の側面視において、前記上主切刃は、前記上さらい刃から離れるにつれて、下方に傾斜角度Ｘで傾斜しており、
   前記傾斜角度αは前記傾斜角度Ｘよりも小さい、請求項１に記載の切削インサート。
3. 側断面視において、前記下逃げ面は前記中心軸に対して傾斜角度βで傾斜しており、
   前記第１側面の側面視において、前記下主切刃は、前記下さらい刃から離れるにつれて、上方に傾斜角度Ｙで傾斜しており、
   前記傾斜角度βは前記傾斜角度Ｙよりも小さい、請求項１に記載の切削インサート。
4. 側断面視において、前記上逃げ面は前記中心軸に対して傾斜角度αで傾斜しており、
   側断面視において、前記下逃げ面は前記中心軸に対して傾斜角度βで傾斜しており、
   前記傾斜角度αは前記傾斜角度βと同一である、請求項１に記載の切削インサート。
5. 前記第２側面は、前記上逃げ面と前記下逃げ面との間に位置している境界部をさらに有する、請求項１に記載の切削インサート。
6. 上面視において、前記境界部は、前記上逃げ面および前記下逃げ面よりも外方に突出している、請求項５に記載の切削インサート。
7. 前記境界部は、前記上面から前記下面に渡って位置している、請求項５または６に記載の切削インサート。
8. 側面視において、前記境界部は、直線状である、請求項５〜７のいずれかに記載の切削インサート。
9. 前記境界部は、前記上面から前記下面に向かうにつれて、前記第３側面側から前記第１側面側に近づいていく、請求項５〜７のいずれかに記載の切削インサート。
10. 前記境界部は、前記上面から前記下面に向かうにつれて凹状である、請求項５〜９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 上面視において、前記上さらい刃は、前記中心軸を通り前記上主切刃の中点における接線と直交する基準線からの距離が、前記第１側面側から前記第３側面側に向かうにつれて長くなる部位を有する、請求項１に記載の切削インサート。
12. 上面視において、前記上さらい刃は、前記中心軸を通り前記上主切刃の中点における接線と直交する基準線からの距離が、前記上面と前記第２側面との交線部のうち中央領域において最も大きい、請求項１に記載の切削インサート。
13. 前記上切刃は、前記上主切刃と前記上さらい刃との間に位置し、上面視において外方に凸の曲線状を有する上コーナ切刃をさらに有する、請求項１に記載の切削インサート。
14. 上面視における形状は、前記第１側面側の外縁を長辺とし前記第２側面側の外縁を短辺とする長方形状である、請求項１に記載の切削インサート。
15. 前記上面から前記下面に向かう厚み方向のうち前記上面側を通り、前記厚み方向に直交する断面において、前記上逃げ面は、前記下逃げ面よりも外方に突出している、請求項１に記載の切削インサート。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の切削インサートと、
    前記切削インサートが取り付けられるホルダと、を備え、
    側面視において、前記ホルダの回転軸に垂直な直線と前記上逃げ面との傾斜角度θ２は、前記ホルダの前記回転軸と前記切削インサートの前記中心軸に垂直な直線との傾斜角度θ３よりも大きい、切削工具。
17. 前記ホルダの前記回転軸に対して、前記上主切刃が正のアキシャルレーキ角を有するように、前記切削インサートが前記ホルダに取り付けられている、請求項１６に記載の切削工具。
18. 請求項１６または１７に記載の切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具の前記上切刃を被削材に接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離隔する工程と、
    を備える、切削加工物の製造方法。

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