(57)【要約】      （修正有）【課題】切屑を適度な長さで分断することが可能な切削インサートを提供する。【解決手段】切削インサートは、互いに隣接する第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂを有する上面と、下面５と、側面７と、前記第１角部及び前記第２角部の間、かつ、前記上面と前記側面とが交差する領域に位置する切刃９と、を備える。前記切刃は、前記第１角部側に位置する第１切刃１３、前記第２角部側に位置する第２切刃１５、前記第１切刃及び前記第２切刃の間に位置する第３切刃１７を有しているとともに、側面視において、前記第１角部及び前記第２角部のそれぞれから前記切刃の中央に向かうにつれて前記下面側に窪んだ曲線形状である。側面視における前記第１切刃の曲率半径及び前記第２切刃の曲率半径がいずれも、側面視における前記第３切刃の曲率半径よりも小さい。【選択図】図３
2020023049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転する切削工具に用いられる切削インサートであって、
互いに隣接する第１角部及び第２角部を有する上面と、
前記上面の反対側に位置する下面と、
前記上面及び前記下面の間に位置する側面と、
前記第１角部及び前記第２角部の間、かつ、前記上面と前記側面とが交差する領域であって、前記切削工具の先端側に位置する切刃と、を備え、
前記切刃は、前記第１角部側に位置する第１切刃、前記第２角部側に位置する第２切刃、前記第１切刃及び前記第２切刃の間に位置する第３切刃を有しているとともに、側面視において、前記第１角部及び前記第２角部のそれぞれから前記切刃の中央に向かうにつれて前記下面側に窪んだ曲線形状であり、
側面視における前記第１切刃の曲率半径Ｒ１及び前記第２切刃の曲率半径Ｒ２がいずれも、側面視における前記第３切刃の曲率半径Ｒ３よりも小さく、
前記第２切刃は、前記第１切刃及び前記第３切刃よりも前記回転軸から離れて位置し、
前記第１切刃の前記曲率半径Ｒ１が、前記第２切刃の前記曲率半径Ｒ２よりも大きい、切削インサート。
【請求項２】
前記切刃は、上面視において、前記第１角部及び前記第２角部のそれぞれから前記切刃の前記中央に向かうにつれて前記上面の中心に向かって窪んだ曲線形状であって、
上面視における前記第１切刃の曲率半径Ｒ４は、前記第１切刃の前記曲率半径Ｒ１よりも大きく、
上面視における前記第２切刃の曲率半径Ｒ５は、前記第２切刃の前記曲率半径Ｒ２よりも大きく、
上面視における前記第３切刃の曲率半径Ｒ６は、前記第３切刃の前記曲率半径Ｒ３よりも大きい、請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
前記上面は、前記切刃よりも内側に位置して、前記切刃から離れるにつれて下り傾斜である第１傾斜面と、前記第１傾斜面よりも内側に位置して、前記第１傾斜面から離れるにつれて上り傾斜である第２傾斜面とを更に有し、
上面視において、前記第３切刃と前記第２傾斜面との間隔Ｄ３が、前記第１切刃と前記第２傾斜面との間隔Ｄ１及び前記第２切刃と前記第２傾斜面との間隔Ｄ２よりも大きい、請求項１又は２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記第２傾斜面は、前記第２角部側に位置する第２頂部を有する、請求項３に記載の切削インサート。
【請求項５】
前記第２傾斜面は、前記第１角部側に位置する第１頂部を更に有しており、
前記第１頂部と前記第２頂部のそれぞれの高さは同じである、請求項４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３切刃の幅Ｗ３が、前記第１切刃の幅Ｗ１及び前記第２切刃の幅Ｗ２よりも広い、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】
側面視において、前記第１切刃、前記第２切刃及び前記第３切刃はいずれも、円弧状であり、
側面視において、前記第３切刃の円孤の中心Ｏ３は、前記第１切刃よりも前記第２切刃の近くに位置している、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】
側面視において、前記第１切刃、前記第２切刃及び前記第３切刃はいずれも、円弧状であり、
側面視において、前記第２切刃の円孤の中心Ｏ２は、前記第１切刃の円孤の中心Ｏ１よりも前記第３切刃の円孤の中心Ｏ３から離れて位置している、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】
前記切刃は、前記第１角部と前記第１切刃との間に位置する第４切刃と、前記第２角部と前記第２切刃との間に位置する第５切刃と、を更に有し、
側面視において、前記第４切刃及び前記第５切刃はいずれも、上方に凸状の曲線形状である、請求項１〜８のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項１０】
側面視において、前記第４切刃及び前記第５切刃はいずれも、円孤状である、請求項９に記載の切削インサート。
【請求項１１】
前記切刃は、前記第１角部と前記第４切刃との間に位置する第６切刃を更に有し、
前記第６切刃は、側面視において、前記下面に平行な直線状であり、上面視において、外方に凸の曲線状である、請求項９又は１０に記載の切削インサート。
【請求項１２】
回転軸に沿って延びる棒形状のホルダと、
前記ホルダの先端に装着された、請求項１〜１１のいずれかに記載の切削インサートと、を備え、
前記ホルダは、前記切削インサートから後端側に向かって前記回転軸の周りを螺旋状に延びる切屑排出溝を有する、切削工具。
【請求項１３】
前記ホルダの前記先端であって、内周側に装着された第１切削インサートを更に備え、
前記切削インサートは、前記ホルダの前記先端であって外周側に装着されており、
前記第１切削インサートの切刃の回転軌跡が、前記切削インサートの前記第１切刃の外周側端部における回転軌跡と交差する、請求項１２に記載の切削工具。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の切削工具を、前記回転軸を中心に回転させる工程と、
回転している前記切削工具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す工程と、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】
本開示は、切削インサート、切削工具及び切削加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削工具として穿孔加工に用いられるドリルが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の工具は、軸線を有する基体（ホルダ）と、基体に取り付けられた２つのチップ（内刃用インサート及び外刃用インサート）とを有している。
【０００３】
内刃用インサートと外刃用インサートとでは、工具の軸線からの距離が互いに異なる。そのため、内刃用インサートで生じる切屑の形状は、外刃用インサートで生じる切屑の形状と異なる。具体的には、内刃用インサートによって生じる切屑の形状は、外刃用インサートによって生じる切屑よりも短いピッチで螺旋状に延びており、まとまりやすい。一方、外刃用インサートによって生じる切屑の形状は、工具の軸線から離れているため、内刃用インサートによって生じる切屑よりも長いピッチとなり、まとまりにくい。このように内刃用インサートと外刃用インサートとでは生じる切屑の形状に違いがあるために、形状に合った切屑排出が要求される。例えば、外刃用インサートによって生じた切屑は、適度な長さで分断されずに過度に延びてしまうと、切屑の詰まりが生じる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１０−１３７７０１号
【発明の概要】
【０００５】
本開示の切削インサートは、互いに隣接する第１角部及び第２角部を有する上面と、前記上面の反対側に位置する下面と、前記上面及び前記下面の間に位置する側面と、前記第１角部及び前記第２角部の間、かつ、前記上面と前記側面とが交差する領域に位置する切刃と、を備える。前記切刃は、前記第１角部側に位置する第１切刃、前記第２角部側に位置する第２切刃、前記第１切刃及び前記第２切刃の間に位置する第３切刃を有しているとともに、側面視において、前記第１角部及び前記第２角部のそれぞれから前記切刃の中央に向かうにつれて前記下面側に窪んだ曲線形状である。側面視における前記第１切刃の曲率半径Ｒ１及び前記第２切刃の曲率半径Ｒ２がいずれも、側面視における前記第３切刃の曲率半径Ｒ３よりも小さい。
【０００６】
本開示の切削工具は、回転軸に沿って延びる棒形状のホルダと、前記ホルダの先端に装着された、上述した本開示に係る切削インサートと、を備える。前記ホルダは、前記切削インサートから後端側に向かって前記回転軸の周りを螺旋状に延びる切屑排出溝を有する。
【０００７】
本開示の切削加工物の製造方法は、上述した本開示に係る切削工具を前記回転軸を中心に回転させる工程と、回転している前記切削工具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す工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る切削インサートを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す切削インサートの上面図である。
【図３】図３は、図１に示す切削インサートの側面図である。
【図４】図４は、図２におけるＡ１断面図である。
【図５】図５は、図２におけるＡ２断面図である。
【図６】図６は、図２におけるＡ３断面図である。
【図７】図７は、本開示の一実施形態に係る切削工具（ドリル）を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す切削工具の先端部分を拡大した拡大図である。
【図９】図９は、図７に示す切削工具を先端側から見た先端図である。
【図１０】図１０は、図９に示す切削工具をＢ１方向から見た側面図である。
【図１１】図１１は、図９に示す切削工具をＢ２方向から見た側面図である。
【図１２】図１２は、本開示の一実施形態に係る切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本開示の一実施形態に係る切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本開示の一実施形態に係る切削加工物の製造方法の一工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の一実施形態に係る切削インサート（以下、インサートともいう）及びこれを備えた切削工具について、図面を用いて詳細に説明する。具体的には、切削工具として刃先交換式のドリルについて説明する。切削工具としては、刃先交換式のドリル以外にも、例えば、エンドミルなどが挙げられる。また、インサートとして、このドリルにおける外刃用インサートについて説明する。
【００１０】
但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本開示のインサート及び切削工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削加工物の製造方法においても同様である。
【００１１】
＜切削インサート＞
まず、一実施形態のインサート１について図面を用いて説明する。本実施形態のインサート１は、刃先交換式のドリルにおける外刃用インサートとして好適に用いられる。インサート１は、例えば、図１に示すように、上面３、下面５、側面７、切刃９及び貫通孔１１を備えている。
【００１２】
なお、図１に示す斜視図において上方に位置している面を便宜的に上面３としている。従って、切削工具に装着された状態、又は、切削加工を行っている状態では、上面３は必ずしも上方に位置しているとは限られない。また、図１に示す斜視図において下方に位置している面を便宜的に下面５としている。従って、切削工具に装着された状態、又は、切削加工を行っている状態では、下面５は必ずしも下方に位置しているとは限られない。
【００１３】
インサート１の材質としては、例えば、超硬合金又は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、ＷＣ−Ｃｏ、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ又はＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏなどが挙げられる。ＷＣ−Ｃｏは、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−ＴｉＣ−Ｃｏは、ＷＣ−Ｃｏに炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したものである。ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏは、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏに炭化タンタル（ＴａＣ）を添加したものである。
【００１４】
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る。具体的には、サーメットとして、炭化チタン（ＴｉＣ）又は窒化チタン（ＴｉＮ）などのチタン化合物を主成分としたものが挙げられる。
【００１５】
インサート１の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法、又は物理蒸着（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）又はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などが挙げられる。
【００１６】
上面３は、多角形状であって、角部３ａ及び辺３ｂを有している。本実施形態における上面３は、略四角形の形状となっている。なお、多角形状とは、厳密に多角形の形状であることを意味するものではない。例えば、本実施形態での上面３における４つの角部３ａは、それぞれ厳密な角となっておらず、上面視において丸みを帯びた形状となっている。また、４つの辺３ｂは、それぞれ厳密な直線状とはなっていない。なお、上面視とは、インサート１を上面３に向かって見た状態のことである。
【００１７】
下面５は、上面３とは反対側に位置する面であり、インサート１をホルダに取り付ける際に着座面として機能する。本実施形態における下面５は、上面３と同様に多角形状であるが、上面３よりも一回り小さい平坦な面形状になっている。そのため、図２に示す上面図においては、下面５の外周縁は、上面３によって見えなくなっている。
【００１８】
なお、上面３及び下面５の形状としては、上記の形態に限定されるものではない。本実施形態のインサート１においては上面３及び下面５の形状が略四角形であるが、例えば、上面視した場合の上面３及び下面５の形状がそれぞれ三角形、五角形、六角形又は八角形などであってもよい。また、本実施形態における上面３は概ね正方形であるが、四角形の形状としてはこのような形状に限られず、例えば、菱形又は長方形などであってもよい。
【００１９】
本実施形態のインサート１は、上面３及び下面５において開口する貫通孔１１を有している。貫通孔１１は、インサート１をドリルのホルダにネジ止め固定する際にネジを挿入するために設けられている。本実施形態における下面５は平坦な面であり、貫通孔１１の中心軸Ｘ１の延びる方向、言い換えれば貫通方向は下面５に対して直交している。なお、本実施形態では、貫通孔１１の中心軸Ｘ１が、インサート１の中心軸と一致している。従って、貫通孔１１の中心軸Ｘ１を、インサート１の中心軸と置き換えてもよい。インサート１の中心軸とは、上面３及び下面５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である。
【００２０】
本実施形態における上面３では、図２において、中心軸Ｘ１を中心に９０°の回転対称となるように４つの角部３ａ及び４つの辺３ｂが位置している。また、特に図示はしないが、本実施形態における下面５は、下面視において、中心軸Ｘ１を中心に９０°の回転対称となっている。下面視とは、インサート１を下面５に向かって見た状態のことである。
【００２１】
側面７は、上面３と下面５との間に位置しており、上面３及び下面５に接続されている。上記の通り、下面５が上面３よりも一回り小さい形状であることから、側面７は上面３の側から下面５の側に向かうにつれて中心軸Ｘ１に近付くように傾斜している（図３参照）。
【００２２】
本実施形態のインサート１における上面３を上面視した場合の最大幅は、例えば、６〜２５ｍｍである。また、下面５から上面３までの高さは、例えば、１〜１０ｍｍである。ここで、下面５から上面３までの高さとは、側面視において、上面３の上端（最も高い部分）と下面５との間における中心軸Ｘ１に平行な方向での長さのことである。本実施形態において側面視とは、平坦な下面５に対して平行な方向からインサート１を見た状態のことである。但し、下面５が平坦な面形状でない場合などにおいては、貫通孔１１の中心軸Ｘ１に直交する方向からインサート１を見ることを側面視としてもよい。
【００２３】
なお、上面３、下面５及び側面７の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、下面５が上面３と同じ形状であって、平面透視した場合に、下面５の外周縁が上面３の外周縁と重なり合っていてもよい。この場合には、側面７は、下面５に対して直交するように設けられる。
【００２４】
切刃９は、上面３において隣に位置する角部３ａ同士の間、かつ、上面３と側面７とが交差する領域の少なくとも一部に位置している。切刃９は切削加工において被削材を切削するために用いられる。本実施形態においては、図２及び図３に示すように、上面３と側面７とが交差する領域のうち少なくとも上面３における１つの辺３ｂ１に位置する部分が切刃９である。以下、切刃９として上面３における１つの辺３ｂ１に位置する部分について説明する。
【００２５】
上面３における１つの辺３ｂ１に位置する切刃９は、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７を有している。上面３において互いに隣接する第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂの間のうち、第１切刃１３は、第１角部３ａａ側に位置しており、第２切刃１５は、第２角部３ａｂ側に位置している。第３切刃１７は、第１切刃１３と第２切刃１５との間に位置している。なお、ここで隣接するとは、第１角部３ａａと第２角部３ａｂとが厳密に隣につづくというものではなく、上面３において、第１角部３ａａと第２角部３ａｂが辺３ｂ１を介して位置している状態のことである。
【００２６】
本実施形態のようにインサート１をドリルにおける外刃用インサートとして用いる場合においては、第１切刃１３が第２切刃１５及び第３切刃１７よりもドリルの回転軸に近くなるようにホルダに装着される。このとき、第２切刃１５は、第１切刃１３及び第３切刃１７よりもドリルの回転軸から離れるようにインサート１がホルダに装着される。
【００２７】
上面３における１つの辺３ｂ１に位置する切刃９は、図３に示すように、側面視において、第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂのそれぞれから切刃９の中央Ｍに向かうにつれて下面５側に窪んだ曲線形状となっている。そのため、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７は、それぞれ凹曲線形状となっている。下面５側に窪んだ曲線形状、すなわち凹曲線形状としては、例えば、円弧状などが挙げられる。なお、切刃９は、厳密に、側面視において、第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂのそれぞれから中央Ｍに向かうにつれて窪んだ曲線形状でなくてもよい。すなわち、本実施形態においては、切刃９の最も低い位置が切刃９の中央Ｍとなっているが、切刃９は、側面視において凹曲線形状であればよく、切刃９の最も低い位置は厳密に切刃９の中央Ｍでなくてもよい。
【００２８】
このように切刃９が下面５側に窪んだ曲線形状であることから、本実施形態のインサート１を用いて切削加工を行った際に生じる切屑の形状は、切刃９の形状に対応するように湾曲した形状になる。切屑は、切刃９に概ね直交する方向に流れることから、切屑の流れる方向に対して直交する方向で切刃９の形状に対応するように湾曲した形状になる。
【００２９】
切刃９で生じた切屑は、側面７ではなく上面３の上を流れる。このとき、切屑は上面３に接触することによって、切屑の流れる方向に沿った方向にも湾曲する。切屑の流れる方向に沿った方向に湾曲した切屑は、ホルダなどに接触して折れ曲がる。そのため、切屑は凸曲線形状のものが切屑の流れる方向に沿って連なった形状になる。切屑は上記の折れ曲がる箇所において分断され易い。
【００３０】
そして、本実施形態のインサート１においては、第３切刃１７が第１切刃１３と第２切刃１５との間に位置しており、側面視において、第１切刃１３及び第２切刃１５の曲率半径がいずれも、第３切刃１７の曲率半径よりも小さい。すなわち、側面視において、第１切刃１３の曲率半径をＲ１、第２切刃１５の曲率半径をＲ２、第３切刃１７の曲率半径をＲ３とした場合に、Ｒ１＜Ｒ３かつＲ２＜Ｒ３である。
【００３１】
側面視における第１切刃１３の曲率半径Ｒ１及び第２切刃１５の曲率半径Ｒ２がいずれも、側面視における第３切刃１７の曲率半径Ｒ３よりも小さいため、第３切刃１７で生じる切屑と比較して第１切刃１３及び第２切刃１５で生じる切屑が大きく湾曲する。そのため、切屑は、切屑の延びる方向に対して直交する方向に沿った両端部分において大きく湾曲する。そして、切屑がホルダなどに接触して折れ曲がる際に、上記の両端部分の変形が大きくなる。これにより、この両端部分で切屑に亀裂が生じ易くなる。
【００３２】
切屑の延びる方向に対して直交する方向に沿った両端部分から切屑に亀裂が生じ易くなっているので、切屑が過度に延びる可能性が小さくなり、適度な長さで切屑が分断され易くなる。これにより、切屑がホルダに絡まる可能性が小さくなり、切屑が詰まりにくくなり良好に切屑を排出できる。
【００３３】
また、第３切刃１７の曲率半径Ｒ３が第１切刃１３の曲率半径Ｒ１及び第２切刃１５の曲率半径Ｒ２よりも大きな値であることによって、第３切刃１７から下面５までのインサート１の厚みを大きく確保し易くなる。そのため、インサート１の耐久性を高めることもできる。その結果、切屑排出性及びインサート１の耐久性の両方を高めることができる。
【００３４】
さらに本実施形態のインサート１は、側面視において、第１切刃１３の曲率半径Ｒ１が第２切刃１５の曲率半径Ｒ２よりも大きくてもよい。すなわち、Ｒ２＜Ｒ１の関係となっていてもよい。上記の通り、本実施形態のようにインサート１をドリルにおける外刃用インサートとして用いる場合においては、第２切刃１５が第１切刃１３及び第３切刃１７よりもドリルの回転軸から離れるようにインサート１がホルダに装着される。
【００３５】
そのため、第２切刃１５で生じる切屑は第１切刃１３及び第３切刃１７で生じる切屑よりも長くなり易い。Ｒ２＜Ｒ１の関係である場合には、第２切刃１５で生じる切屑が大きく湾曲し易くなるので、この部分で切屑に亀裂が生じ易くなる。結果として、適度な長さで切屑がさらに分断され易くなる。
【００３６】
また、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７によって構成される切刃９の部分は、図２に示すように、上面視において、第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂのそれぞれから切刃９の中央Ｍに向かうにつれて上面３の中心Ｘ２に向かって窪んだ曲線形状である。本実施形態では、上面３の中心Ｘ２が、中心軸Ｘ１と一致している。上記した曲線形状としては、例えば、円弧状などが挙げられる。なお、切刃９は、厳密に、上面視において、第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂのそれぞれから中央Ｍに向かうにつれて窪んだ曲線形状でなくてもよい。すなわち、本実施形態においては、切刃９の最も内側に位置する点が切刃９の中央Ｍとなっているが、切刃９は、上面視において凹曲線形状であればよく、切刃９の最も内側に位置する点は厳密に切刃９の中央Ｍでなくてもよい。
【００３７】
そして、上面視における第１切刃１３の曲率半径Ｒ４、上面視における第２切刃１５の曲率半径Ｒ５及び上面視における第３切刃１７の曲率半径Ｒ６は、以下の関係を満たしていてもよい。すなわち、上面視における第１切刃１３の曲率半径Ｒ４は、側面視における第１切刃１３の曲率半径Ｒ１よりも大きくてもよい。また、上面視における第２切刃１５の曲率半径Ｒ５は、側面視における第２切刃１５の曲率半径Ｒ２よりも大きくてもよい。また、上面視における第３切刃１７の曲率半径Ｒ６は、側面視における第３切刃１７の曲率半径Ｒ３よりも大きくてもよい。
【００３８】
上記した通り、切刃９で生じる切屑は、側面視した場合における切刃９の形状に対応するように湾曲する。一方、被削材がせん断変形することによって切屑は生成されるため、切屑には、上面視した場合における切刃９の形状に対応するようにせん断面が現れる。そこで、上面視における第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７の曲率半径Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６が、側面視における第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７の曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３よりも大きい場合（Ｒ４＞Ｒ１、Ｒ５＞Ｒ２，Ｒ６＞Ｒ３）には、せん断面の湾曲が小さく抑えられるので、亀裂が安定して進行し易くなる。結果として、切屑がさらに分断され易くなるので、切屑が過度に延びてしまう可能性を小さくすることができる。なお、本実施形態のインサート１は、上面視における第１切刃１３の曲率半径Ｒ４及び第２切刃１５の曲率半径Ｒ５がいずれも、上面視における第３切刃１７の曲率半径Ｒ６よりも小さい構成となっていてもよい。すなわち、Ｒ４＜Ｒ６かつＲ５＜Ｒ６の関係となっていてもよい。
【００３９】
側面視における曲率半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及び上面視における曲率半径Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６は、次のような値に設定できる。Ｒ１は、例えば、３〜２０ｍｍである。Ｒ２は、例えば、２〜１５ｍｍである。Ｒ３は、例えば、１５〜６０ｍｍである。Ｒ４は、例えば、５０〜１５０ｍｍである。Ｒ５は、例えば、５０〜１５０ｍｍである。Ｒ６は、例えば、１５０〜４００ｍｍである。
【００４０】
本実施形態における上面３は、第１傾斜面１９及び第２傾斜面２１を有していてもよい。ここで、第１傾斜面１９は、切刃９よりも内側に位置して、切刃９から離れるにつれて下面５に近付くように下っている下り傾斜の傾斜面である（図４〜図６参照）。また、第２傾斜面２１は、第１傾斜面１９よりも内側に位置して、第１傾斜面１９から離れるにつれて下面５から離れるように上っている上り傾斜の傾斜面である。内側とは、貫通孔１１側（中心軸Ｘ１側）のことである。
【００４１】
上記した通り、切刃９で生じた切屑は、上面３の上を流れる。第１傾斜面１９は、切屑が流れるすくい面として機能させることができる。また、第２傾斜面２１は、切屑をカールさせるブレーカ壁面として機能させることができる。このとき、側面７の少なくとも一部は、いわゆる逃げ面として機能する。
【００４２】
そして、本実施形態のインサート１では、図２に示すように、上面視において、第３切刃１７と第２傾斜面２１との間隔Ｄ３が、第１切刃１３と第２傾斜面２１との間隔Ｄ１及び第２切刃１５と第２傾斜面２１との間隔Ｄ２よりも大きくてもよい。このような関係を満たすときは、切刃９から第２傾斜面２１へと流れる切屑において、第１切刃１３及び第２切刃１５で生じた切屑の部分が相対的に先に第２傾斜面２１に当たる。また、第１切刃１３及び第２切刃１５の間に位置する第３切刃１７で生じた切屑の部分が相対的に後に第２傾斜面２１に当たる。
【００４３】
このような場合には、切屑の進行方向を第２傾斜面２１において安定させることができる。また、側面視した場合における切刃９の形状に対応するように湾曲する切屑を、第２傾斜面２１においてさらに大きく湾曲させることができる。言い換えれば、第２傾斜面２１において、切屑の流れる方向に対して直交する方向に切屑を絞り込むことができる。そのため、切屑での亀裂の発生がより促される。なお、間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、次のような値に設定できる。Ｄ１は、例えば、０．３〜１ｍｍである。Ｄ２は、例えば、０．２〜２ｍｍである。Ｄ３は、例えば、０．３〜１ｍｍである。
【００４４】
第２傾斜面２１は、図２及び図６に示すように、第２角部３ａｂ側に位置する第２頂部２２ｂを有していてもよい。第２傾斜面２１が上記の構成である場合には、切屑の進行方向を第２傾斜面２１においてさらに安定させることができ、また、第２傾斜面２１において切屑をより大きく湾曲させ易くなる。なお、第２頂部２２ｂは、第２傾斜面２１のうち第２切刃１５の内側に対応する部分に位置していてもよい。
【００４５】
第２傾斜面２１は、図２及び図４に示すように、第１角部３ａａ側に位置する第１頂部２２ａを更に有していてもよい。そして、第１頂部２２ａと第２頂部２２ｂのそれぞれの高さが、同じであってもよい。このような構成によれば、第１頂部２２ａによる効果と相まって、切屑の進行方向を第２傾斜面２１においてさらに安定させることができ、また、第２傾斜面２１において切屑をより大きく湾曲させ易くなる。なお、第１頂部２２ａは、第２傾斜面２１のうち第１切刃１３の内側に対応する部分に位置していてもよい。
【００４６】
上記した高さとは、平坦な下面５からの距離のことである。なお、下面５が平坦な面形状でない場合などにおいては、貫通孔１１の中心軸Ｘ１に直交する仮想面からの距離を上記の高さとして評価してもよい。また、頂部とは、第２傾斜面２１の上記の部分において最も高さの高い部分のことである。
【００４７】
また、本実施形態では、図３に示すように、側面視において、第３切刃１７の幅Ｗ３が、第１切刃１３の幅Ｗ１及び第２切刃１５の幅Ｗ２よりも広くてもよい。ここで幅とは、側面視した場合における下面５に平行、又は、貫通孔１１の中心軸Ｘ１に直交する方向での長さのことである。第３切刃１７の幅Ｗ３が広い場合には、第１切刃１３の幅Ｗ１及び第２切刃１５の幅Ｗ２を相対的に狭くできる。そのため、切刃９の上下方向での高さの変化が過度に大きくなる可能性を小さくすることができる。そして、切刃９から下面５までのインサート１の厚みを大きく確保し易くなる。その結果、インサート１の耐久性を高め易くなる。なお、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、次のような値に設定できる。辺３ｂ１の長さをＳとしたとき、Ｗ１、Ｗ２は、例えば、０．１５Ｓ〜０．３５Ｓであり、Ｗ３は、例えば、０．３５Ｓ〜０．６５Ｓである。
【００４８】
図３に示すように、側面視において、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７はいずれも、円弧状であってもよい。そして、このとき、側面視において、第３切刃１７の円孤の中心Ｏ３が、第１切刃１３よりも第２切刃１５の近くに位置していてもよい。言い換えれば、側面視において、第３切刃１７の円孤の中心Ｏ３が、第３切刃１７の中点Ｐを通り下面５に垂直な線Ｌよりも、第２切刃１５側に位置していてもよい。インサート１を外刃用インサートとして用いた場合に生成される切屑の幅は、内刃用インサートとの関係により、辺３ｂ１の長さのうち第２角部３ａｂの近傍から第１切刃１３と第３切刃１７との境界近傍までの長さに相当する。すなわち、インサート１を外刃用インサートとして用いた場合に生成される切屑の幅の中心は、線Ｌに対して第２角部３ａｂ側に位置している。従って、第３切刃１７の円孤の中心Ｏ３が上記のような位置にあることで、切刃９に沿う方向に湾曲した切屑において、切屑の中央部分が厚みの大きい部分となる。そのため、切屑をより安定してコントロールすることができる。その結果、切屑が詰まる可能性を一層低減でき、切屑排出性が向上する。
【００４９】
また、側面視において、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７はいずれも、円弧状であってもよい。そして、このとき、側面視において、第２切刃１５の円孤の中心Ｏ２が、第１切刃１３の円孤の中心Ｏ１よりも第３切刃の円孤の中心Ｏ３から離れて位置していてもよい。言い換えれば、側面視において、第２切刃１５の円孤の中心Ｏ２が、第１切刃１３の円孤の中心Ｏ１よりも線Ｌから離れて位置していてもよい。これらの構成によれば、第１切刃１３で生じる切屑よりも第２切刃１５で生じる切屑を湾曲させる効果が高まり、切屑の分断をより促進することができる。
【００５０】
本実施形態のインサート１では、上面３における１つの辺３ｂ１に位置する切刃９が、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７に加えて第４切刃２３及び第５切刃２５を有していてもよい。このとき、第４切刃２３は、上面３の第１角部３ａａと第１切刃１３との間に位置しており、側面視した場合に上方に凸状の曲線形状であてもよい。また、第５切刃２５は、上面３の第２角部３ａｂと第２切刃１５との間に位置しており、側面視した場合に上方に凸状の曲線形状であってもよい。なお、側面視において、第４切刃２３及び第５切刃２５はいずれも、円孤状であってもよい。
【００５１】
例えば、切刃９が上面３の角部３ａにも位置して角部３ａを切削加工に用いる場合には、第４切刃２３及び第５切刃２５によって、第１切刃１３及び第２切刃１５と上面３の角部３ａとをそれぞれ滑らかに接続することができる。そのため、切刃９の耐久性を高めることができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては第４切刃２３及び第５切刃２５を切刃９の一部として切削加工に用いることができるが、このような構成に限定されるものではない。例えば、第４切刃２３及び第５切刃２５に相当する部分が切刃９として用いられない場合においては、第４切刃２３及び第５切刃２５に相当する部分が単に上面３と側面７とが交差する稜線によって構成されていてもよい。
【００５３】
本実施形態のインサート１では、切刃９が、第１角部３ａａと第４切刃２３との間に位置する第６切刃２６を更に有していてもよい。このとき、第６切刃２６は、側面視において、下面５に平行な直線状であり、上面視において、外方に凸の曲線状であってもよい。これらの構成によれば、本実施形態のように複数の辺３ｂに同じ構成の切刃９がそれぞれ形成される場合に、第６切刃２６が好適にさらい刃として機能することができる。すなわち、例えば、第１角部３ａａ及び第２角部３ａｂの間に位置する１つの辺３ｂ１の切刃９を主切刃として用いる場合に、１つの辺３ｂ１の隣にある他の辺３ｂに位置する切刃９の第６切刃２６がさらい刃として好適に機能する。その結果、加工面精度の向上が図れる。
【００５４】
上面３と側面７とが交差する領域であって切刃９が形成されている部分には、いわゆるホーニング加工が施されていてもよい。すなわち、上面３と側面７とが交差する稜線は、２つの面が交差することによる厳密な線形状でなくてもよい。上面３と側面７とが交差する領域にホーニング加工が施されていると、切刃９の強度が低下するのを低減することができる。ホーニング加工としては、例えば、上記した領域が曲面形状となるＲホーニング加工などが挙げられる。
【００５５】
本実施形態における切刃９は、上記の第１切刃１３、第２切刃１５、第３切刃１７、第４切刃２３、第５切刃２５及び第６切刃２６を有しているが、切刃９はこれらの部分のみによって構成されるものには限定されない。具体的には、各切刃部分の間にこれらの部分を滑らかに接続する接続部分（不図示）が設けられていてもよい。例えば、第１切刃１３と第３切刃１７との間にこれらの切刃９を接続する直線状の切刃部分を有していてもよい。また、例えば、切刃９が、第４切刃２３、第５切刃２５及び第６切刃２６を有しておらず、第１切刃１３、第２切刃１５及び第３切刃１７によって構成されているときは、第１切刃１３が第１角部３ａａに接続し、第２切刃１５が第２角部３ａｂに接続していてもよい。
【００５６】
＜切削工具（ドリル）＞
次に、一実施形態のドリル１０１について図面を用いて説明する。
【００５７】
本実施形態のドリル１０１は、図７〜図１１に示すように、回転軸Ｙ１に沿って延びる棒形状のホルダ１０３と、ホルダ１０３の先端１０３ａに装着された内刃用インサート１０５及び外刃用インサート１０７とを備えており、例えば、穿孔加工に用いられる。本実施形態では、外刃用インサート１０７として上記の実施形態のインサート１を用いている。また、本実施形態では、内刃用インサート１０５として上記の実施形態のインサート１とは異なるインサート（第１インサート）を用いている。なお、外刃用インサート１０７に加えて内刃用インサート１０５として上記の実施形態のインサート１を用いてもよい。
【００５８】
ホルダ１０３は、本体部１０９と、第１切屑排出溝１１１（以下、単に第１溝１１１ともいう）と、第２切屑排出溝１１３（以下、単に第２溝１１３ともいう）とを有している。本体部１０９は、回転軸Ｙ１に沿って延びる棒形状である。本体部１０９は切削加工時において回転軸Ｙ１を中心に回転する。
【００５９】
本実施形態における本体部１０９は、工作機械（不図示）の回転するスピンドルなどで把持される、シャンク（shank）と呼ばれる把持部１１５と、把持部１１５よりも先端側に位置する、ボデー（body）と呼ばれる切削部１１７とを有している。把持部１１５は、工作機械におけるスピンドルなどの形状に応じて設計される部位である。切削部１１７は、先端にインサート１０５、１０７が装着される部位であり、被削材の切削加工において主たる役割を有する部位である。なお、矢印Ｙ２は、本体部１０９の回転方向を示している。
【００６０】
本体部１０９における切削部１１７の先端には、内刃用ポケット１１９及び外刃用ポケット１２１が設けられている。内刃用ポケット１１９は、切削部１１７の先端における内周側に設けられた凹部であり、内刃用インサート１０５が装着される部分である。外刃用ポケット１２１は、切削部１１７の先端における外周側に設けられた凹部であり、外刃用インサート１０７が装着される部分である。外刃用ポケット１２１は、図９に示すように、内刃用ポケット１１９よりも回転軸Ｙ１から離れて位置している。そして、内刃用インサート１０５と外刃用インサート１０７が接触しないように、内刃用ポケット１１９及び外刃用ポケット１２１は、互いに離れて設けられている。なお、内周側とは、回転軸Ｙ１に近い方のことであり、外周側とは、回転軸Ｙ１から遠い方のことである。
【００６１】
内刃用インサート１０５及び外刃用インサート１０７は、内刃用ポケット１１９及び外刃用ポケット１２１にそれぞれ着脱可能に装着される。言い換えれば、内刃用インサート１０５（第１インサート）が、ホルダ１０３の先端１０３ａであって内周側に装着され、外刃用インサート１０７（インサート１）が、ホルダ１０３の先端１０３ａであって外周側に装着される。このとき、図８及び図９に示すように、内刃用インサート１０５における切刃１０６が回転軸Ｙ１と交差するように内刃用インサート１０５は装着される。
【００６２】
また、図９に示すように、先端視した場合において、内刃用インサート１０５における切刃１０６の回転軌跡及び外刃用インサート１０７における切刃９の回転軌跡は、一部が互いに重なり合っている。そして、先端視した場合において、内刃用インサート１０５における切刃１０６の回転軌跡及び外刃用インサート１０７における切刃９の回転軌跡が、本体部１０９の切削部１１７の全体と重なり合っている。このように配置された内刃用インサート１０５の切刃１０６及び外刃用インサート１０７の切刃９によって、本体部１０９の切削部１１７の外径を有した孔あけ加工が可能となっている。
【００６３】
本実施形態では、内刃用インサート１０５（第１インサート）の切刃１０６の回転軌跡Ｔ１が、外刃用インサート１０７（インサート１）の第１切刃１３の外周側端部１３ａにおける回転軌跡Ｔ２と交差する。このような構成によれば、ホルダ１０３の径方向において、外刃用インサート１０７（インサート１）が、内刃用インサート１０５に対して異なる位置に装着された場合であっても、両方のインサートにかかる切削抵抗のバランスが良好となりやすい。その結果、インサート１を複数の異なる加工径のホルダ１０３で用いることが可能となり、経済性が向上する。
【００６４】
なお、先端視とは、ドリル１０１をホルダ１０３の先端１０３ａに向かって見た状態のことである。第１切刃１３の外周側端部１３ａは、第１切刃１３の両端部のうち第３切刃１７側の端部に相当する。
【００６５】
第１溝１１１は、図１１に示すように、内刃用インサート１０５からホルダ１０３の後端１０３ｂ側に向かって回転軸Ｙ１の周りを螺旋状に延びている。また、第２溝１１３は、図１０に示すように、外刃用インサート１０７からホルダ１０３の後端１０３ｂ側に向かって回転軸Ｙ１の周りを螺旋状に延びている。本実施形態においては、第１溝１１１及び第２溝１１３は本体部１０９における切削部１１７に設けられており、把持部１１５には設けられていない。
【００６６】
本実施形態のドリル１０１は、例えば、切削部１１７の外径が６ｍｍ〜４２．５ｍｍに設定される。また、本実施形態のドリル１０１は、例えば、軸線の長さ（切削部１１７の長さ）をＥとし、径（切削部１１７の外径）をＦとするとき、Ｅ＝２Ｆ〜１２Ｆに設定される。
【００６７】
本体部１０９の材質としては、例えば、鋼、鋳鉄、アルミニウム合金などを用いることができる。本実施形態における本体部１０９は、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いている。
【００６８】
第１溝１１１は、内刃用インサート１０５の切刃１０６によって生成される切屑を排出することを主な目的としている。切削加工時において、内刃用インサート１０５で形成された切屑は、第１溝１１１を通って本体部１０９の後端側へと排出される。また、第２溝１１３は、外刃用インサート１０７の切刃９によって生成される切屑を排出することを主な目的としている。切削加工時において、外刃用インサート１０７で形成された切屑は、第２溝１１３を通って本体部１０９の後端側へと排出される。
【００６９】
第１溝１１１及び第２溝１１３のそれぞれの深さとしては、例えば、切削部１１７の外径に対して１０〜４０％程度に設定できる。ここで、第１溝１１１及び第２溝１１３の深さとは、回転軸Ｙ１に直交する断面において、第１溝１１１及び第２溝１１３の底と回転軸Ｙ１との距離を切削部１１７の半径から引いた値のことである。芯厚（web thickness）の直径としては、例えば、切削部１１７の外径に対して２０〜８０％程度に設定される。芯厚の直径は、回転軸Ｙ１に直交する切削部１１７の断面において形成可能な最大の円（内接円）の直径に相当する。具体的には、例えば、切削部１１７の外径Ｄが２０ｍｍである場合、第１溝１１１及び第２溝１１３の深さは２〜８ｍｍ程度に設定できる。
【００７０】
＜切削加工物（machined product）の製造方法＞
次に、本開示の一実施形態に係る切削加工物の製造方法について、上述の実施形態に係るドリル１０１を用いる場合を例に挙げて、図１２〜図１４を参照しつつ説明する。なお、図１２〜図１４において、ドリル１０１の把持部１１５における後端側の部分を省略している。
【００７１】
本実施形態の切削加工物の製造方法は、以下の（１）〜（４）の工程を備える。
（１）準備された被削材２０１に対して上方にドリル１０１（切削工具）を配置する工程（図１２参照）。
（２）ドリル１０１を、回転軸Ｙ１を中心に矢印Ｙ２の方向に回転させるとともに、被削材２０１に向かってＺ１方向にドリル１０１を近付ける工程（図１２及び図１３参照）。
（３）ドリル１０１をさらに被削材２０１に近付けることによって、回転しているドリル１０１の切刃を、被削材２０１の表面の所望の位置に接触させて、被削材２０１に加工孔２０３を形成する工程（図１３参照）。
（４）ドリル１０１を被削材２０１からＺ２方向に離す工程（図１４参照）。
【００７２】
（１）の工程において準備される被削材２０１の材質としては、例えば、アルミニウム、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、又は非鉄金属などが挙げられる。
【００７３】
（２）の工程は、例えば、被削材２０１を、ドリル１０１を取り付けた工作機械のテーブル上に固定し、ドリル１０１を回転した状態で被削材２０１に近付けることにより行うことができる。なお、本工程では、被削材２０１とドリル１０１とは相対的に近付けばよく、被削材２０１をドリル１０１に近付けてもよい。
【００７４】
（３）の工程において、良好な仕上げ面を得る観点から、ドリル１０１の切削部のうち後端側の一部の領域が被削材２０１に接触しないように設定してもよい。すなわち、上記の一部の領域を切屑排出のための領域として機能させることで、上記の領域を介して優れた切屑排出性を奏することが可能となる。
【００７５】
（４）の工程においても、上述の（２）の工程と同様に、被削材２０１とドリル１０１とは相対的に離隔すればよく、例えば、被削材２０１をドリル１０１から離してもよい。
【００７６】
以上のような工程を経ることによって、加工孔２０３を有する切削加工物を得ることができる。本実施形態に係る切削加工物の製造方法によれば、ドリル１０１を使用することから、切屑をスムーズに排出しつつ切削加工を行うことができ、結果として精度が高い加工孔２０３を有する切削加工物を得ることができる。
【００７７】
なお、以上に示したような被削材２０１の切削加工を複数回行う場合、例えば、１つの被削材２０１に対して複数の加工孔２０３を形成する場合には、ドリル１０１を回転させた状態を保持しつつ、被削材２０１の異なる箇所にドリル１０１の切刃を接触させる工程を繰り返せばよい。
【００７８】
以上、本開示に係る実施形態について例示したが、本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・切削インサート
３・・・上面
３ａ・・・角部
３ａａ・・・第１角部
３ａｂ・・・第２角部
３ｂ・・・辺
３ｂ１・・・辺
５・・・下面
７・・・側面
９・・・切刃
１１・・・貫通孔
１３・・・第１切刃
１３ａ・・・外周側端部
１５・・・第２切刃
１７・・・第３切刃
１９・・・第１傾斜面
２１・・・第２傾斜面
２２ａ・・・第１頂部
２２ｂ・・・第２頂部
２３・・・第４切刃
２５・・・第５切刃
２６・・・第６切刃
１０１・・・ドリル
１０３・・・ホルダ
１０３ａ・・・先端
１０３ｂ・・・後端
１０５・・・内刃用インサート（第１切削インサート）
１０６・・・切刃
１０７・・・外刃用インサート
１０９・・・本体部
１１１・・・第１切屑排出溝（第１溝）
１１３・・・第２切屑排出溝（第２溝）
１１５・・・把持部
１１７・・・切削部
１１９・・・内刃用ポケット
１２１・・・外刃用ポケット
２０１・・・被削材
２０３・・・加工孔
【図１】
2020023049.tif 000003
【図２】
2020023049.tif 000004
【図３】
2020023049.tif 000005
【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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【図１４】
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