(57)【要約】  本発明の実施形態に係る切削インサートは、上面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置している第１切刃と、を備え、前記上面は、前記第１切刃の垂直二等分線を挟んで互いに対向するように位置している一対の隆起部を有し、上面視において、前記一対の隆起部のそれぞれの頂部は、前記垂直二等分線に沿う方向に向かって少なくとも２つの突部を有し、前記少なくとも２つの突部は、前記垂直二等分線に最も近い側に位置している第１突部と、前記第１突部よりも前記垂直二等分線から遠い側に位置しているとともに、前記第１突部よりも高位に位置している第２突部と、を有する。この切削インサートを備える切削工具と、この切削工具を用いて切削加工物を製造する方法とを提供する。
2012043629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、
側面と、
前記上面と前記側面との交線部に位置している第１切刃と、を備え、
前記上面は、前記第１切刃の垂直二等分線を挟んで互いに対向するように位置している一対の隆起部を有し、
上面視において、前記一対の隆起部のそれぞれの頂部は、前記垂直二等分線に沿う方向に向かって少なくとも２つの突部を有し、
前記少なくとも２つの突部は、
前記垂直二等分線に最も近い側に位置している第１突部と、
前記第１突部よりも前記垂直二等分線から遠い側に位置しているとともに、前記第１突部よりも高位に位置している第２突部と、を有する、切削インサート。
【請求項２】
前記上面と前記側面との交線部に位置しているとともに、前記第１切刃に交差している第２切刃をさらに備え、
前記一対の隆起部のうち少なくとも一方は、前記第２切刃との間に間隔をおいて前記第２切刃に沿って延びている、請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
上面視において、前記一対の隆起部のそれぞれの前記第１突部間の距離は、前記第１切刃から離れるにつれて小さくなっている、請求項１または２に記載の切削インサート。
【請求項４】
下面をさらに備え、
前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に平行であり且つ前記第１切刃に平行な断面視において、前記一対の隆起部のうち少なくとも一方は、前記第１突部の高さと前記第２突部の高さとの差が、前記第１切刃から離れるにつれて大きくなっている、請求項１〜３のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項５】
下面をさらに備え、
前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に平行であり且つ前記第１切刃に平行な断面視において、前記一対の隆起部のうち少なくとも一方は、前記第１突部および前記第２突部のそれぞれの頂部間を結ぶ直線と、前記中心軸の垂線とのなす角の角度が、１〜１０°である、請求項１〜４のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項６】
側面視において、前記第１切刃は、中央部に向かうにつれて低位となるように傾斜している凹部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項７】
前記一対の隆起部はいずれも、前記第１切刃に連続している、請求項１〜６のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項８】
前記上面は、前記一対の隆起部の間に位置するとともに、前記第１切刃から離れるにつれて高位となるように傾斜している中央傾斜部をさらに有し、
前記中央傾斜部は、前記第１突部よりも低位に位置している、請求項１〜７のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項９】
下面をさらに備え、
前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に平行であり且つ前記第１切刃に平行な断面視において、前記中央傾斜部のうち前記第１切刃から遠い側に位置している端部と前記第２突部との高さの差は、前記凹部の深さよりも大きい、請求項８に記載の切削インサート。
【請求項１０】
前記一対の隆起部のうち少なくとも一方は、前記第１切刃から離れるにつれて高位となるように傾斜している傾斜面をさらに有し、
上面視において、前記中央傾斜部のうち前記第１切刃から遠い側に位置している端部は、前記傾斜面のうち前記第１切刃から遠い側に位置している端部と同一直線上に位置しているか、または前記傾斜面の前記端部よりも後方に位置している、請求項８または９に記載の切削インサート。
【請求項１１】
前記傾斜面は、
前記第１切刃側に位置している第１傾斜面と、
前記第１傾斜面よりも後方に位置するとともに、前記第１傾斜面よりも小さな角度で傾斜している第２傾斜面と、を有する、請求項１０に記載の切削インサート。
【請求項１２】
前記第２傾斜面は、前記第１傾斜面に連続しているとともに、凹状の曲面である、請求項１１に記載の切削インサート。
【請求項１３】
前記上面は、前記一対の隆起部の間であって、前記第１切刃と前記中央傾斜部との間に位置している凹溝をさらに有する、請求項１〜１２のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項１４】
前記凹溝は、前記第１切刃の前記凹部に連続している、請求項１３に記載の切削インサート。
【請求項１５】
下面をさらに備え、
前記上面は、
前記第１切刃と前記一対の隆起部のうち少なくとも一方との間に位置し、前記上面および前記下面の間を貫通する中心軸に垂直な平面を基準にして前記第１切刃から離れるにつれて下方に傾斜角度βで傾斜している第１すくい部と、
前記凹溝のうち前記第１切刃側の端部に位置し、前記中心軸の前記平面を基準にして前記第１切刃から離れるにつれて下方に傾斜角度γで傾斜している第２すくい部と、をさらに有し、
前記傾斜角度βは、前記傾斜角度γよりも小さい、請求項１３または１４に記載の切削インサート。
【請求項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先端部に取り付けられるホルダと、を備える、切削工具。
【請求項１７】
被削材を回転させる工程と、
回転している前記被削材と請求項１６に記載の切削工具の前記第１切刃とを接触させる工程と、
前記切削工具と前記被削材とを離隔する工程と、
を備える、切削加工物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
切削インサート、特に突切り加工用や溝入れ加工用の切削インサートについては、被削材の加工面に切屑が触れて加工面を傷付けないような構造が検討されている。特開２０１０−９９８１５号公報には、軸状をなすインサート本体の長手方向の端部に切刃部とインサート本体の長手方向及び幅方向に直交する厚さ方向を向く四角形状のすくい面とが形成され、すくい面の幅方向の両端部分には、長手方向に沿って延びる帯状の捩れ面が夫々形成された切削インサートが開示されている。この捩れ面によって、切屑を充分に丸めて容易に分断させることができ、円滑かつ確実に切屑処理を行なえるとともに、切屑が加工面に触れて加工面を傷付けることを抑制できる。【０００３】
しかし、このような切削インサートでは、例えば、被削材の端面に環状の溝を形成する端面溝入れ加工時において、切刃の右端部側と左端部側とにおける切削速度が異なることによって、切屑の排出方向が左右にぶれやすくなる場合がある。また、切屑は切刃の右端部側と左端部側における切削速度の差の影響により、切屑の右端部側と左端部側におけるカール径が異なって生成されるため、螺旋状に排出される。そのため、結果として切屑排出性が悪くなるおそれがある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の課題の１つは、溝入れ加工、特に端面溝入れ加工に適した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。
【０００５】
本発明の実施形態に係る切削インサートは、上面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置している第１切刃と、を備え、前記上面は、前記第１切刃の垂直二等分線を挟んで互いに対向するように位置している一対の隆起部を有し、上面視において、前記一対の隆起部のそれぞれの頂部は、前記垂直二等分線に沿う方向に向かって少なくとも２つの突部を有し、前記少なくとも２つの突部は、前記垂直二等分線に最も近い側に位置している第１突部と、前記第１突部よりも前記垂直二等分線から遠い側に位置しているとともに、前記第１突部よりも高位に位置している第２突部と、を有する。
【０００６】
本発明の実施形態に係る切削工具は、上述した実施形態に係る切削インサートと、前記切削インサートが先端部に取り付けられるホルダと、を備える。
【０００７】
本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、被削材を回転させる工程と、回転している前記被削材と上述した実施形態に係る切削工具の前記第１切刃とを接触させる工程と、前記切削工具と前記被削材とを離隔する工程と、を備える。
【０００８】
本発明の実施形態に係る切削インサートによれば、一対の隆起部のそれぞれの頂部には、垂直二等分線に沿った方向に延びる少なくとも２つの突部が設けられており、少なくとも２つの突部は、垂直二等分線に最も近い側に位置している第１突部と、第１突部よりも垂直二等分線から遠い側に位置にしているとともに第１突部よりも高位に位置している第２突部とを有している。そのため、例えば、端面溝入れ加工において、第１突部によって切屑を変形させて硬化することができるとともに、第２突部によって切屑の排出方向における左右方向のぶれを抑制することができるため、結果として、切屑の排出方向が安定するため切屑の排出性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る切削インサートを示す斜視図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は平面図（上面図）であり、（ｄ）は側面図である。
【図２】図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した斜視図である。
【図３】図１に示す切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した平面図（上面図）である。
【図４】（ａ）は図３に示す切削インサートのＡ−Ａ線における断面図であり、（ｂ）は図３に示す切削インサートのＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は図３に示す切削インサートのＣ−Ｃ線における断面図である。
【図５】（ａ）は図１（ｂ）に示す切削インサートの切刃近傍の部分拡大正面図であり、（ｂ）は図３に示す切削インサートのＣ−Ｃ線における断面図である。
【図６】図３に示す切削インサートのＤ−Ｄ線における断面図である。
【図７】図３に示す切削インサートのＥ−Ｅ線における断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る切削インサートの切削部Ｉおよびクランプ部IIの一部を部分拡大した斜視図である。
【図９】図８に示す切削インサートの平面図（上面図）である。
【図１０】（ａ）は図９に示す切削インサートのＤ’−Ｄ’線における断面図であり、（ｂ）は図９に示す切削インサートのＥ’−Ｅ’線における断面図である。
【図１１】（ａ）は図８に示す切削インサートの切刃近傍の部分拡大正面図であり、（ｂ）は図９に示す切削インサートのＣ’−Ｃ’線における断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る切削工具を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜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１１を用いて詳細に説明する。本発明のインサートは、内径の溝入れ加工、外径の溝入れ加工、突切り加工および端面溝入れ加工のいずれにも使用することができる。以下の説明においては、特記しない限り、本発明のインサートを端面溝入れ加工に使用する場合を例に挙げて説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明のインサートに係る第１実施形態について、図１〜図７を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のインサート１は、角柱状であり、両端部に位置している切削部Ｉ、Ｉと、切削部Ｉ、Ｉの間に位置し、後述するホルダ１１に固定される際に、ホルダ１１と接するクランプ面２８を有するクランプ部IIとを備えている。すなわち、切削部Ｉは、クランプ部IIの両端に対で設けられている。本実施形態においては、図１に示すように、切削部Ｉを識別するため、一対の切削部Ｉ、Ｉのうち、どちらか一方に目印Ｍを付けている。
【００１２】
インサート１の材質としては、例えば、超硬合金、サーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）にコバルト（Ｃｏ）の粉末を加えて焼結して生成されるＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−Ｃｏに炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏに炭化タンタル（ＴａＣ）を添加したＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏなどが挙げられる。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）を主成分としたチタン化合物などが挙げられる。
【００１３】
インサート１の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、例えば、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などが挙げられる。
【００１４】
図２に示すように、切削部Ｉは、上面２と、下面３と、上面２と下面３とにそれぞれ接続している側面４とを有している。上面２は一部がすくい面として機能し、下面３は一部がホルダ１１へ載置する載置面として機能し、そして側面４は少なくとも一部が逃げ面として機能する。また、図３に示すように、切削部Ｉは上面視において多角形状であり、本実施形態においては、上面視において、２つの長辺と２つの短辺とを有した長方形状である。ここで、上面視とは、以下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。
【００１５】
インサート１は、例えば、長手方向の長さが１８〜２２ｍｍであり、上面視において長手方向に垂直な幅方向の長さが２〜６ｍｍとすれば良い。また、インサート１の幅方向の長さは、切削加工中に、被削材に加工された溝の内壁面にインサート１が干渉しないように、クランプ部IIに近づくにつれて小さくなっている。そして、インサート１の下面３から上面２までの高さは、例えば、３．４〜４．６ｍｍとすれば良い。なお、これらの寸法に制限されるものではなく、作用効果を奏するために適宜変更することができる。
【００１６】
上面２と側面４との交線部には、切刃５が設けられている。切刃５は、例えば、切削部Ｉの長手方向および幅方向の交線部に沿って設けられている。本実施形態においては、図２に示すように、切削部Ｉの幅方向の交線部に沿って第１切刃５１と、切削部Ｉの長手方向の交線部に沿って第２切刃５２とが設けられている。このように、第１切刃５１のみならず第２切刃５２を設けることによって、第２切刃５２を用いた横送り加工、例えば、溝の幅を拡げる加工や、溝の底面を仕上げる加工にも使用できる。なお、本実施形態においては、第２切刃５２は、第１切刃５１の両端部に一対配置されており、それぞれが第１切刃５１に交差するとともに、第１切刃５１を介して互いに対向するように配置されている。
【００１７】
切刃５の形状としては、直線状または円弧状など、特に制限はされない。本実施形態においては、切屑の幅方向の変形をし易くし、加工面を傷付け難くする観点から、第１切刃５１は、側面視において、中央部に向かうにつれて低位となるように傾斜している凹状であり、凹部５１１を有している。ここで、側面視とは、以下においては特記しない限り、側面４側からインサート１を見た状態を意味するものとする。
【００１８】
また、切刃５はランド部を備えていてもよい。ここで、ランド部とは、切刃５に沿って上面２側に設けられた一定幅の細い帯状の面のことを意味するものとする。ランド部は、切刃５の欠損を抑制することを目的に設けられる。
【００１９】
上面２には、切刃５の内側にすくい面２１が設けられている。すくい面２１は、切刃５によって生成された切屑が排出される際に擦過する面のことである。本実施形態においては、図３に示すように、第１切刃５１に連続するすくい面を第１すくい面２１ａとし、第２切刃５２に連続するすくい面を第２すくい面２１ｂとする。第１すくい面２１ａは、第１切刃５１に連続し、交線部（第１切刃５１）を含む水平面、すなわち交線部（第１切刃５１）を含み且つインサート１の中心軸Ｓに垂直な平面に対して、第１切刃５１から離れるにつれて下面３に近づくように傾斜している。また、第２すくい面２１ｂは、第２切刃５２に連続し、交線部（第２切刃５２）を含む水平面、すなわち交線部（第２切刃５２）を含み且つインサート１の中心軸Ｓに垂直な平面に対して、第２切刃５２から離れるにつれて下面３に近づくように傾斜している。この構成によって、切刃５が被削材へ食い込み易くなって切削抵抗が低減されるため、切刃５と被削材の表面との間に起こる相対振動（以下、「びびり振動」と言う。）が抑制されて加工精度が向上する。ここで、インサート１の中心軸Ｓとは、図１に示すように、上面２および下面３の間を貫通する軸であり、インサート１を、切削部Ｉ、Ｉの位置が相互に入れ替わるように回転させるときに回転軸となる軸を意味するものとする。
【００２０】
上面２には、図２に示すように、切刃５の垂直二等分線Ｌを挟んで互いに対向する一対の隆起部２２、２２が設けられている。本実施形態においては、図２および図３に示すように、第１切刃５１の垂直二等分線Ｌを挟んで対向する隆起部２２ａ、２２ｂが設けられている。この構成によって、上面２における高低差によって切屑は変形され、切屑の断面は凹状に変形する。さらに、本実施形態においては、垂直二等分線Ｌは、切屑を生成する第１切刃５１の垂直二等分線であるため、切屑の断面を中央部において凹状に変形させることができ、切屑の幅方向のバランスが良好となって、切屑の排出性が良好となる。したがって、第１切刃５１により生成された切屑は、凹状に変形することによって、第１切刃５１の幅、すなわち切削部Ｉの一辺の幅よりも狭くなるため、周囲の被削材の加工面を傷付けることが低減される。また、第２切刃５２を用いて切削する加工、すなわち、横送り加工の場合に、隆起部２２は所謂ブレーカの役割を有し、生成される切屑のカールの径を良好に制御することによって、切屑を適度に分断して排出することができる。なお、本実施形態においては、隆起部２２ａ、２２ｂはいずれも、近接する側の第２切刃５２との間に間隔を介して第２切刃５２に沿って延びている。また、上面視において、垂直二等分線Ｌは中心軸Ｓと交差している。
【００２１】
図３に示すように、上面視において、一対の隆起部２２、２２のそれぞれの頂部は、垂直二等分線Ｌに沿う方向に向かって、少なくとも２つの突部２３、２３を有している。本実施形態においては、図３に示すように、隆起部２２ａ、２２ｂの頂部のそれぞれに垂直２等分線Ｌに沿った方向に延びる突部２３１、２３２が設けられている。
【００２２】
具体的には、突部２３は、垂直二等分線Ｌに最も近い側に位置している第１突部２３１と、第１突部２３１よりも垂直二等分線Ｌから遠い側に位置しているとともに第１突部２３１よりも高位に位置している第２突部２３２とを有している。すなわち、図３に示すように、第１突部２３１は第２突部２３２よりも垂直二等分線Ｌに近い側に位置しており、図４に示すように、第２突部２３２は第１突部２３１よりも高位に位置している。ここで、高位とは、以下においては特記しない限り、比較対象と比べてインサート１の厚み方向において高い位置に存在することを意味するものとする。より具体的には、下面３を載置面としてインサート１を水平面に静置したとき、第１切刃５１を基準として、より高位に第２突部２３２が位置することを意味する。下面３を載置面としてインサート１を水平面に静置することが困難なときには、インサート１をホルダ１１に取り付けた状態で、第２突部２３２が第１突部２３１よりも高位に位置すればよい。この構成によれば、第１突部によって切屑を変形させて硬化することができるとともに、第２突部２３２によって、切屑の排出方向の左右方向へのぶれを抑制することができる。特に、端面溝入れ加工の場合には、第１切刃５１の右端部と左端部において切削速度に差が生じることから、生成される切屑の右端部と左端部におけるカール径が異なるため、切屑が螺旋状に排出される。この場合、切屑は左右のどちらかに傾いて排出されることとなるが、隆起部２２ａ、２２ｂのいずれか一方の第１突部２３１および第２突部２３２によって安定して切屑を支持することができる。
【００２３】
上面視において、隆起部２２ａの第１突部２３１と隆起部２２ｂの第１突部２３１との間の距離は、第１切刃５１から離れるにつれて小さくなっていることが好ましい。本実施形態においては、図４（ａ）における第１突部２３１、２３１間の距離をｗａとし、図４（ｂ）における第１突部２３１、２３１間の距離をｗｂとし、図４（ｃ）における第１突部２３１、２３１間の距離をｗｃとすると、その大小関係は、ｗａ＞ｗｂ＞ｗｃである。この構成によって、切屑の幅方向の変形を促進することができ、その結果、切屑は硬化されるため、切屑排出方向の左右方向のぶれを抑制することができる。ここで、図４（ａ）は凹溝２５のうち第２すくい部２５１を通る断面を示し、図４（ｂ）は凹溝２５の底部の平坦な部位を通る断面を示し、図４（ｃ）は中央傾斜部２４を通る断面を示す。
【００２４】
図４に示すように、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に平行な断面視において、一対の隆起部２２のうち少なくとも一方は、第１突部２３１の高さと第２突部２３２の高さとの差が、第１切刃５１から離れるにつれて大きくなっていることが好ましい。本実施形態においては、一対の隆起部２２のいずれにおいても、第１突部２３１の高さと第２突部２３２の高さとの差が、第１切刃５１から離れるにつれて大きくなっている。具体的には、図４（ａ）における第１突部２３１の高さと第２突部２３２の高さとの差をｈａとし、図４（ｂ）における第１突部２３１の高さと第２突部２３２の高さとの差をｈｂとし、図４（ｃ）における第１突部２３１の高さと第２突部２３２の高さとの差をｈｃとすると、その大小関係は、ｈａ＜ｈｂ＜ｈｃである。この構成によって、第１切刃５１から遠くなるにつれて切屑の右端部側と左端部側とにおけるカール径の差が大きくなることに起因してバランスが取れ難くなるという不具合を抑制することができるため、切屑の排出方向が左右方向のぶれを抑制することができる。また、切屑の幅方向の変形も良好に促進することができ、結果として切屑の排出方向における左右方向のぶれを抑制することができる。
【００２５】
図４に示すように、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に平行な断面視において、一対の隆起部２２のうち少なくとも一方は、第１突部２３１の頂部と第２突部２３２の頂部とを結ぶ直線Ｒと、中心軸Ｓの垂線に相当する水平面Ｈとのなす角の角度を、１〜１０°に設定することが好ましい。これにより、第１突部２３１および第２突部２３２の強度を確保しつつ切削抵抗を抑制することができる。なお、第１切刃５１の近傍においては、第１切刃５１に合わせて上記角度を０°に設定しても良い。例えば、図４（ａ）において、第１突部２３１の頂部と第２突部２３２の頂部とを結ぶ直線Ｒと水平面Ｈとのなす角の角度をα１とすると、α１は０°３０′〜５°に設定されることが好ましい。同様に、図４（ｂ）における第１突部２３１の頂部と第２突部２３２の頂部とを結ぶ直線Ｒと水平面Ｈとのなす角の角度をα２とし、図４（ｃ）における第１突部２３１の頂部と第２突部２３２の頂部とを結ぶ直線Ｒと水平面Ｈとのなす角の角度をα３とすると、α２は３°〜７°に、α３は５°〜８°にそれぞれ設定されることが好ましい。そして、α１〜α３は、α１＜α２＜α３の関係を有することが好ましい。なお、α１〜α３は、上述の数値範囲に制限されるものではない。
【００２６】
切屑を排出過程において安定して支持する観点から、第１突部２３１と第２突部２３２とは、面を介して連続している。この面は、平面であってもよいし曲面であってもよく、特に制限されないが、直線Ｒよりも低位に位置するように設けられる。ここで、低位とは、以下においては特記しない限り、比較対象と比べてインサート１の厚み方向において低い位置に存在することを意味するものとする。より具体的には、上述した高位と同様に規定される。本実施形態においては、切屑の幅方向の変形を促進する点から、図４に示すように、第１突部２３１と第２突部２３２とは、下面３に近づく側に湾曲する曲面２３３を介して連続している。
【００２７】
本実施形態において、一対の隆起部２２ａ、２２ｂはいずれも、第１切刃５１に連続して設けられている。これによって、切屑は刃先からより安定して排出され易くなる。
【００２８】
隆起部２２は、本実施形態においては、図６に示すように、先端部側に第１すくい部２２１を有している。第１すくい部２２１は、具体的には、交線部（第１切刃５１）の少なくとも一部を含む水平面を水平面Ｈとし、第１すくい部２２１の仮想延長線Ｐと水平面Ｈとのなす角の角度をすくい角βとし、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に垂直な断面視において、仮想延長線Ｐが水平面Ｈよりも上方にある場合のすくい角を正とし、下方にある場合のすくい角を負とすれば、β≧０°となるように設けられている。言い換えれば、第１すくい部２２１は、水平面Ｈを基準にして第１切刃５１から離れるにつれて下方に傾斜角度βで傾斜している。なお、図６は断面図であるため、水平面Ｈは直線で表現されている。水平面Ｈは、中心軸Ｓに垂直な平面に相当する。すくい角βが正であることによって、第１切刃５１が被削材へ食い込み易くなって切削抵抗が低減されるため、びびり振動が抑制されて加工精度が向上する。刃先強度の観点から、すくい角βは例えば０〜１０°に設定されることが好ましい。
【００２９】
隆起部２２は、図６に示すように、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に垂直な断面視において、第１すくい部２２１に連続し、第１切刃５１から離れるにつれて下面３から離れるように傾斜する第１傾斜面２２２を有している。第１傾斜面２２２は、特に、加工した溝の溝幅を拡げるため、第１切刃５１の端部から中央部までの部分を用いて切削を行なう加工（以下、「肩溝加工」と言う。）において、ブレーカの役割をし、それゆえ切屑はカールして細かく分断され易くなり、良好に排出され易くなる。
【００３０】
隆起部２２は、図６に示すように、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に垂直な断面視において、第１傾斜面２２２に連続し、第１切刃５１から離れるにつれて下面３から離れるように傾斜するとともに、第１傾斜面２２２よりも小さな角度で、すなわち下面３からの距離の変化量が第１傾斜面２２２よりも小さく緩やかである第２傾斜面２２３を有している。これによって、切屑はより安定して後方へ排出され易くなる。なお、後方とは、以下においては特記しない限り、第１切刃５１からクランプ面２８へ向かう方向のことを意味するものとする。本実施形態において、図６に示すように第２傾斜面２２３は凹状の曲面であり、例えば曲率半径が２ｍｍ〜８ｍｍの一面で構成されることが好ましい。
【００３１】
上面２には、図２および図３に示すように、一対の隆起部２２ａ、２２ｂの間にわたって、第１切刃５１から離れるにつれて高位となるように傾斜している中央傾斜部２４が設けられている。そして、図４（ｃ）に示すように、中央傾斜部２４は第１突部２３１よりも低位に位置している。この構成によって、切屑の中央部を中央傾斜部２４によって下方から支持することが可能となるため、切屑はより安定して排出され易くなる。
【００３２】
なお、中央傾斜部２４と第１切刃５１との距離については、インサート１の大きさや切削条件によって適宜設定すればよく、特に制限されない。例えば、本実施形態においては、切屑のカールの径を定め易くする観点から、図３に示すように、中央傾斜部２４が上面２の中央部に位置している。
【００３３】
また、本実施形態においては、中央傾斜部２４のうち第１切刃５１から遠い側に位置している端部２４１、言い換えれば中央傾斜部２４の高い方の端部２４１は、第２傾斜面２２３に対応して位置している。具体的には、図３に示すように、中央傾斜部２４を通り、かつ第１切刃５１に平行な直線を直線Ｎとすれば、上面視において、第２傾斜面２２３の一部は直線Ｎ上に位置している。この構成によって、切屑の中央部を凹溝２５でカールさせるとともに切屑の端部を第２傾斜面２２３でカールさせることができ、切屑のカールの径を定め易くする。なお、上述した対応するという表現は、以下においては特記しない限り、一方の部位を通る直線上に、他方の部位の一部が位置していることを意味するものとする。
【００３４】
また、中央傾斜部２４の高さについても、第１突部２３１よりも低ければよく、インサート１の大きさや切削条件によって適宜設定すればよい。例えば、本実施形態においては、中央傾斜部２４の高い方の端部２４１を通り、第１切刃５１に平行で、かつ鉛直方向の断面視における、第２突部２３２と中央傾斜部２４の高い側の端部２４１との高さの差は、第１切刃５１の凹部５１１の深さよりも小さいことが好ましい。言い換えれば、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に平行な断面視において、中央傾斜部２４のうち第１切刃５１から遠い側に位置している端部２４１と第２突部２３２との高さの差は、凹部５１１の深さよりも小さいことが好ましい。具体的には、図５（ａ）における第１切刃５１の凹部５１１の深さをｈ511とし、図５（ｂ）において、第２突部２３２と中央傾斜部２４の高い方の端部２４１との高さの差をｈ241とすれば、ｈ241＜ｈ511である。この構成によって、切屑が中央傾斜部２４により確実に接触するようになり、切屑のカールの径を定め易くなる。なお、深さとは、以下においては特記しない限り、その部位において、下面３からの距離が最も小さくなる点と下面３からの距離が最も大きくなる点との高低差のことを意味するものとする。
【００３５】
上面２には、図２および図３に示すように、一対の隆起部２２ａと隆起部２２ｂとの間に凹溝２５が設けられている。この構成によって、切屑の変形を促進することができ、また、切屑の進行方向を後方へと定め易くなる。本実施形態においては、凹溝２５は、垂直二等分線Ｌ上に重なるように設けられており、垂直二等分線Ｌを対称軸として対称となるように設けられている。また、切屑を安定に排出させる観点から、第１切刃５１の凹部５１１と凹溝２５とは連続している。
【００３６】
凹溝２５は、凹部５１１側の端部に第２すくい部２５１を有している。具体的には、図７に示すように、第２すくい部２５１の仮想延長線Ｑと水平面Ｈとのなす角の角度をすくい角γとすると、γ＞０°とすれば良い。言い換えれば、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１に垂直な断面視において、第２すくい部２５１は、中心軸Ｓに垂直な平面に相当する水平面Ｈを基準にして、第１切刃５１から離れるにつれて下方に傾斜角度γで傾斜している。すくい角γが正であることによって、第１切刃５１が被削材へ食い込み易くなって切削抵抗が低減されるため、びびり振動が抑制されて加工精度が向上する。すくい角γは、例えば１０°〜２０°に設定されることが好ましい。
【００３７】
すくい角βとすくい角γの大小関係は、β＜γである。この構成によって、切屑の断面視において、第２すくい部２５１を擦過する切屑中央部の厚みは、第１すくい部２２１を擦過する切屑の端部側の厚みに比べて薄くなる。そのため、切屑は中央部において曲がり易くなり、切屑の幅方向の変形がより促進される。
【００３８】
凹溝２５は、図３に示すように、上面視において、一対の隆起部２２、２２側の各端部が、対となる隆起部２２の側に突き出している突状部２５２を有している。この構成によって、切屑の中央部においても切屑の幅方向に力が作用するため、切屑の幅方向の変形をより良好に促すことができる。また、例えば、肩溝加工に用いられる場合において、突状部２５２がブレーカの役目を果たし、切屑はカールして分断されるために、切屑排出性が向上する。突状部２５２は、中央傾斜部２４に対応して位置していることが好ましい。具体的には、図３に示すように、突状部２５２の一部は直線Ｎ上に位置している。この構成によって、切屑を中央傾斜部２４によってカールさせるのとほぼ同時に、切屑の幅方向の変形を行なうことができるため、結果として切屑排出性をより良好にすることができる。
【００３９】
隆起部２２は、図３に示すように、上面視で、第２切刃５２に近い側の外郭において、第１切刃５１に近い側に位置しており第２切刃５２に対して内方側に凹状となる凹部２６と、凹部２６よりも第１切刃５１から遠い側で凹部２６に連続しており第２切刃５２に対して外方側に突状となる突状部２７とを有している。さらに、上面２の凹部２６に対応する位置には、第１切刃５１に対するすくい部（第１すくい面２１ａ）と第２切刃５２に対するすくい部（第２すくい面２１ｂ）とが交差して、凹状部（図示せず）が形成されている。この構成により、例えば、横送り加工において、上述の凹状部および凹部２６によって比較的カール径の小さい、かつ細かく分断された切屑が生成されるため、切屑排出性を良好にすることができる。また、肩溝加工において、突状部２７によって切屑がカールして分断されるので、切屑を良好に排出することができる。なお、内方とは、以下においては特記しない限り、上面視において、切刃５を基準として、上面２の中央部へ向かう方向のことを意味するものとし、外方とは、内方と逆向きの方向のことを意味するものとする。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインサートについて、図８〜図１１を用いて詳細に説明する。なお、図８〜図１１においては、上述した図１〜図７と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００４１】
上面視において、中央傾斜部２４’のうち第１切刃５１’から遠い側に位置している端部２４１’、言い換えれば中央傾斜部２４’の高い側の端部２４１’が、第２傾斜面２２３’の高い側の端部２２３’ｕと同一直線上に位置しているか、または第２傾斜面２２３’の高い側の端部２２３’ｕよりも後方に位置していることが好ましい。
【００４２】
本実施形態においては、図９に示すように、中央傾斜部２４’の高い側の端部２４１’と、第２傾斜面２２３’の高い側の端部２２３’ｕとが同一直線上に位置している。すなわち、中央傾斜部２４’を通り、かつ第１切刃５１’に平行な直線Ｎ’を、第１切刃５１’から離れる方向に平行移動した直線を直線Ｎ’１とすれば、中央傾斜部２４’の高い側の端部２４１’と、第２傾斜面２２３’の高い側の端部２２３’ｕとが同一直線Ｎ’１上に位置している。
【００４３】
具体的には、本実施形態においては、図１０に示すように、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１’に垂直な断面視において、中央傾斜部２４’の高い方の端部２４１’から第１切刃５１’までの距離をｗ241'とし、第２傾斜面２２３’の高い方の端部２２３’ｕから第１切刃５１’までの距離をｗ223u'とすれば、ｗ241'＝ｗ223u'である。例えば、送り速度が大きい場合のような高負荷切削条件下において、切屑の中央部だけが中央傾斜部２４’によって支持され、第２傾斜面２２３’に接触しなくなって、切屑のカールの径が定まり難くなり、切屑の排出方向が定まり難くなる場合がある。そのような場合において、本実施形態のように、第２傾斜面２２３’の最も高くなる箇所（２２３’ｕ）と、中央傾斜部２４’の最も高くなる箇所（２４１’）との位置が一致することで、切屑は、中央傾斜部２４’および第２傾斜面２２３’に支持されるようになって、切屑のカールの径を定め易くすることができ、切屑の排出方向を安定させることができる。
【００４４】
また、中央傾斜部２４’の高さについては、第１突部２３１’よりも低ければよく、インサート１’の大きさや切削条件によって適宜設定すればよい。例えば、本実施形態においては、中央傾斜部２４’の高い方の端部２４１’を通り、第１切刃５１’に平行で、かつ鉛直方向の断面視における、第２突部２３２’と中央傾斜部２４’の高い側の端部２４１’との高さの差は、第１切刃５１’の凹部５１１’の深さよりも大きいことが好ましい。言い換えれば、中心軸Ｓに平行であり且つ第１切刃５１’に平行な断面視において、中央傾斜部２４’のうち第１切刃５１’から遠い側に位置している端部２４１’と第２突部２３２’との高さの差は、凹部５１１’の深さよりも大きいことが好ましい。具体的には、図１１（ａ）における第１切刃５１’の凹部５１１’の深さをｈ511'とし、図１１（ｂ）において、第２突部２３２’と中央傾斜部２４’の高い方の端部２４１’との高さの差をｈ241'とすれば、ｈ241'＞ｈ511'である。この構成によって、上述したような高負荷切削条件において、切屑は、中央傾斜部２４’および第２傾斜面２２３’に支持されるようになって、切屑のカールの径を定め易くすることができ、結果として、切屑の排出方向を安定させることができる。
その他の構成は、上述した第１実施形態に係るインサート１と同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
＜切削工具＞
インサート１，１’は、内径の溝入れ加工、外径の溝入れ加工、突切り加工用および端面溝入れ加工のいずれにも使用することができる。
本発明の実施形態に係る切削工具として、インサート１を装着した切削工具１０について、インサート１を端面溝入れ加工に使用する場合を例に挙げ、図１２を参照して説明する。
【００４６】
図１２に示すように、本実施形態の切削工具１０は、インサート１と、インサート１を先端に挟持する挟持部１２を有している角柱状のホルダ１１とを備えている。切刃５が挟持部１２の先端から突出するような状態でインサート１が挟持されるように、インサート１はホルダ１１の先端部に取り付けられる。
【００４７】
インサート１のホルダ１１への固定は、例えば次のようにして行なうことができる。図１２に示すように、まず、インサート１を矢印ａ方向に動かし、挟持部１２の上顎部１２ａと下顎部１２ｂとの間に、インサート１を挿入する。次に、ネジ１３を締め込み、上顎部１２ａを弾性変形させて押し下げる。その結果、インサート１が下顎部１２ｂに押圧され、上顎部１２ａと下顎部１２ｂとの間に挟持固定される。
【００４８】
本実施形態においては、ホルダ１１にスリット１２ｃが形成されているので、スリット１２ｃにより上顎部１２ａがより弾性変形し易くなり、より容易に上顎部１２ａの先端を押し下げることができる。
【００４９】
また、本実施形態の切削工具１０は、端面溝入れ加工に用いられるため、図１２に示すように、下顎部１２ｂが先端視において、加工溝の外周および内周に沿って湾曲している。下顎部１２ｂが先端視において直線状に形成されている場合には、端面溝入れ加工では環状の溝を形成するため、加工径の大きさによっては、切削加工中に下顎部１２ｂが加工溝に接触する。したがって、あらかじめ加工径を決定し、その加工溝の外周および内周に沿って下顎部１２ｂを湾曲させている。
【００５０】
なお、本実施形態においては、耐久性の向上の観点からホルダ１１と挟持部１２とが一体形成されているが、挟持部１２とホルダ１１とが着脱可能なものでもよい。また、本実施形態では、ホルダ１１の先端部に設けられたネジ１３によって拘束力を調節し、インサート１を上から押さえ込んで拘束する方法を用いているが、これに限定されるものではない。
【００５１】
＜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１３を用いて説明する。本実施形態においては、切削工具１０を例にとって説明する。
本実施形態は、端面溝入れ加工であるため、図１３（ｄ）に示すように、被削材１００の端面には、環状の溝１０１が形成される。なお、図１３（ａ）〜（ｃ）に示された被削材１００は、一部を断面図で記載している。
【００５２】
本実施形態の切削加工物の製造方法は、以下の（ｉ）〜（iv）の工程を有する。
（ｉ）図１３（ａ）に示すように、略円柱状の被削材１００を、回転軸１０２を中心に矢印Ｘ方向に回転させる工程。
（ii）切削工具１０を矢印Ｙ方向に動かし、回転している被削材１００に切削工具１０を近接させる工程。
（iii）図１３（ｂ）に示すように、回転している被削材１００に切削工具１０の切刃５を接触させて被削材１００を切削する工程。
（iv）図１３（ｃ）に示すように、切削工具１０を矢印Ｚ方向に動かし、切削した被削材１００から切削工具１０を離隔する工程。
【００５３】
以上のような各工程を経て、図１３（ｄ）に示す切削加工物１１０が製造される。
なお、（ｉ）の工程では、被削材１００と切削工具１０とは相対的に近づけばよく、例えば被削材１００を切削工具１０に近づけてもよい。これと同様に、（iv）の工程では、被削材１００と切削工具１０とは相対的に離隔すればよく、例えば被削材１００を切削工具１０から離隔してもよい。また、（iii）の工程においては、溝入れ加工の際には、溝を形成する加工が行なわれるとともに、横送り加工が行なわれる。
切削加工を継続する場合には、被削材１００を回転させた状態を保持したまま、被削材１００の異なる箇所に切削工具１０の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。
被削材１００の材質としては、例えば、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、非鉄金属などが挙げられる。
【００５４】
なお、本実施形態では左勝手のホルダ１１を用いて説明したが、右勝手のホルダ１１であってもよい。また、本実施形態では、インサート１を取り付けた切削工具１０を用いる場合を例にとって説明したが、インサート１に代えて、インサート１’を取り付けた切削工具を用いても、同様の効果を奏することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、一対の隆起部２２、２２は同じ構成を有しているが、これ代えて、一対の隆起部２２、２２が互いに異なる構成を有していてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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