(57)【要約】【課題】  小内径の溝入れ加工が可能で経済性および加工安定性に優れたスローアウェイインサートおよび切削工具を提供する。【解決手段】  略四角平板状の基体４と、該基体４と一体的に形成され基体４の隣接する２つの側面５の両端部から互いに略直角方向に張り出した第一突出部６ａおよび第二突出部６ｂとを備え、第一突出部６ａの側面である第一横逃げ面１４ａに隣接する第一主側面１１ａが、上面２側から下面３側に向かって逃げ角αが付されるように傾斜しているとともに、第二突出部６ｂの側面である第二横逃げ面１４ｂに隣接する第二主側面１１ｂが、下面３側から上面２側に向かって逃げ角αが付されるように傾斜したスローアウェイインサート１である。【選択図】  図１
2006062070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面、下面および複数の側面を有する多角形平板状の基体と、該基体と一体的に形成されるとともに前記基体の側面の一部から延設された２つの突出部とを備え、これらの突出部のうち、第一突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、第二突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成されたスローアウェイインサートにおいて、
前記第一突出部の側面である第一横逃げ面に隣接する第一主側面が、上面側から下面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているとともに、前記第二突出部の側面である第二横逃げ面に隣接する第二主側面が、下面側から上面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜していることを特徴とするスローアウェイインサート。
【請求項２】
前記基体が、上面、下面および４つの側面を有する略四角形平板状であり、前記２つの突出部は、隣接する２つの側面の端部から、互いのなす角が略直角になる方向にそれぞれ延設されている請求項１記載のスローアウェイインサート。
【請求項３】
前記第一主側面および第二主側面の逃げ角が２°〜１５°である請求項１または２記載のスローアウェイインサート。
【請求項４】
前記第一主側面および第二主側面の少なくとも一部がホルダ側拘束面と当接する請求項１〜３のいずれかに記載のスローアウェイインサート。
【請求項５】
前記スローアウェイインサートを略棒状のホルダに装着した状態において、前記第一前切刃を使用する際における前記第一前切刃の前記第一横逃げ面側の角部が、前記ホルダの軸方向の最先端側に位置し、前記第二前切刃を使用する際における前記第二前切刃の前記第二横逃げ面側の角部が、前記ホルダの軸方向の最先端側に位置する請求項１〜４のいずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項６】
前記第一突出部の延設方向と第二突出部の延設方向のなす角度が６０°〜９０°である請求項1〜５のいずれかに記載のスローアウェイインサート。
【請求項７】
前記第一主側面と、前記第一突出部を介して第一主側面に隣接する副側面とのなす角度、および前記第二主側面と、前記第二突出部を介して第二主側面に隣接する副側面とのなす角度が４５°〜９０°である請求項１〜６のいずれかに記載のスローアウェイインサート。
【請求項８】
前記第一すくい面および前記第二すくい面上にチップブレーカを備えた請求項１〜７のいずれかに記載のスローアウェイインサート。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のスローアウェイインサートを備えた切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋削加工において、溝入れ加工、特に小内径の溝入れ加工に用いるスローアウェイインサートおよび切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溝入れ加工に用いられるスローアウェイインサートとしては、種々の形状が知られており実用化されている。例えば特許文献１には、上下面の間に複数の側面を配した概ね四角形平板状をなすインサート本体に該インサート本体中央部に上下面を貫通するクランプ孔を設け、このクランプ孔を中心にして水平方向に突出し且つ回転対称な一対の長切刃部を有した２コーナー使いのスローアウェイインサートが記載されている（図６（ａ）参照）。この特許文献１に記載されたスローアウェイインサートは、切刃強度を確保しつつ深い溝入れ加工も可能となるような構成であるためインサートの全長Ｔが長く、特に小内径の溝入れ加工に用いる場合に反対コーナーが干渉するという問題が生じる。このような小内径の溝入れ加工時に生じる反対コーナーの干渉対策としては、インサートの長切刃部の長さｔを小さくすることが考えられるが、その場合には溝入れ可能深さが小さくなりすぎて実用性に欠ける。また、特許文献２には、１コーナー仕様で小内径の溝入れ加工用に特化したスローアウェイインサートが記載されている（図６（ｂ）参照）。しかし、このような１コーナー仕様の構成では、切刃１コーナー当りのコストが高くなってしまうため好ましくない。
【０００３】
そこで、特許文献３には、２コーナー仕様で小内径の溝入れ加工が可能な構成として、略四角形平板状のインサート本体の側面から、先端に切刃を有する２つの突出部を互いに略直角方向に突出させ、各々の突出部は互いの成す角度の２等分線に対して回転対称に構成されたものが提案されている（図７(a)参照）。この特許文献３に記載されている形状によれば、２コーナー使用可能なので経済的であることに加え、反対コーナーが干渉することなく小内径の溝入れ加工が可能となる。
【特許文献１】特開平１０−１５６６０４号公報
【特許文献２】特表２００２−５１２５６４号公報
【特許文献３】米国特許第４６０７９８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献３に記載された構成では、図７(b)に示すようにインサートの側面（ホルダに拘束される側面）が下面（上面）に対して直角に形成されているため、図７(c)に示すように溝入れ加工時に生じる切削負荷（切削力）Ｆを、拘束側面よりもインサートを固定しているクランプねじで受けとめることになる。しかも、このインサートは小内径の溝入れ加工用であるので、インサートのサイズとホルダの先端径が小さくなるに伴い、クランプねじの径を必然的に細くせざるを得ない。したがって、前述した切削負荷Ｆが細いクランプねじに集中して、結果的にクランプねじの折損等が発生しやすくなるという不具合があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解消するものであり、小内径の溝入れ加工が可能で経済性および加工安定性に優れたスローアウェイインサートおよび切削工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明のスローアウェイインサートは、上面、下面および複数の側面を有する多角形平板状の基体と、該基体と一体的に形成されるとともに前記基体の側面の一部から延設された２つの突出部とを備え、これらの突出部のうち、第一突出部には、先端側の第一前逃げ面と該第一前逃げ面に隣接して上面側に設けられた第一すくい面との交差稜線からなる第一前切刃が形成され、第二突出部には、先端側の第二前逃げ面と該第二前逃げ面に隣接して下面側に設けられた第二すくい面との交差稜線からなる第二前切刃が形成され、略中央部には、上面から下面へ貫通したクランプ孔が形成されたスローアウェイインサートにおいて、前記第一突出部の側面である第一横逃げ面に隣接する第一主側面が、上面側から下面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているとともに、前記第二突出部の側面である第二横逃げ面に隣接する第二主側面が、下面側から上面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜していることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、第一主側面および第二主側面に逃げ角が付されるようにこれらの主側面が傾斜していることによって、第一前切刃を使用している時には第二主側面が逆テーパ状に傾斜して配設されているため、溝入れ加工時の切削負荷を前記第二主側面で受けることができるのでクランプねじにかかる負荷が軽減される。一方、第二前切刃を使用している時には前記第一主側面で加工時の切削負荷を受けることができるのでクランプねじにかかる負荷が軽減される。これにより、クランプねじの折損を防ぎ、長期にわたり安定した溝入れ加工が可能となる。
【０００８】
本発明のスローアウェイインサートとしては、例えば、基体が、上面、下面および４つの側面を有する略四角形平板状であり、前記２つの突出部は、隣接する２つの側面の端部から、互いのなす角が略直角になる方向にそれぞれ延設されている形態を例示できる。
【０００９】
また、第一主側面および第二主側面の逃げ角が２°〜１５°であることが、溝入れ加工時の切削負荷を主側面部分で効果的に受け止めることができるとともに、クランプねじにかかる負荷をより軽減することができる点で望ましい。
【００１０】
さらに、前記第一主側面または前記第二主側面の少なくとも一部がホルダ側拘束面と当接することが、スローアウェイインサートとホルダとが確実に面接触で拘束されることとなり取り付け安定性が向上する点で望ましい。
【００１１】
また、前記スローアウェイインサートを略棒状のホルダに装着した状態において、前記第一前切刃を使用する際における前記第一前切刃の前記第一横逃げ面側の角部が、前記ホルダの軸方向の最先端側に位置し、前記第二前切刃を使用する際における前記第二前切刃の前記第二横逃げ面側の角部が、前記ホルダの軸方向の最先端側に位置するように設計されているのが好ましい。これにより、切削時に第一主側面および第二主側面が被削材の内径部における奥端面と干渉することなく該奥端面の溝入れ加工が可能となる。
【００１２】
本発明における前記第一突出部の延設方向と第二突出部の延設方向のなす角度は６０°〜９０°であることが、ホルダの拘束面側の肉厚を減少させることがないのでホルダの剛性を維持できる点で望ましい。
【００１３】
また、本発明では、前記第一主側面と、前記第一突出部を介して第一主側面に隣接する副側面とのなす角度、および前記第二主側面と、前記第二突出部を介して第二主側面に隣接する副側面とのなす角度が４５°〜９０°であることが安定した拘束力を得られる点で望ましい。
【００１４】
さらに本発明では、前記第一すくい面および前記第二すくい面上にチップブレーカを備えることが、切りくずを細かく分断あるいは排出方向をコントロールすることが可能であり、切りくずの噛み込みや切りくずの絡みを防ぐことができる点で望ましい。
【００１５】
本発明の切削工具は、上記のスローアウェイインサートを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスローアウェイインサートによれば、第一突出部の側面である第一横逃げ面に隣接する第一主側面が上面側から下面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているとともに、前記第二突出部の側面である第二横逃げ面に隣接する第二主側面が下面側から上面側に向かって逃げ角が付されるように傾斜しているので、第一前切刃を使用している時には逆テーパ状に傾斜した第二主側面が溝入れ加工時の切削負荷を受け止め、逆に、第二前切刃を使用している時には第一主側面部が切削負荷を受け止めて、クランプねじにかかる負荷を軽減できるので、結果的にクランプねじの折損を防ぎ、長期にわたり安定した溝入れ加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態にかかるスローアウェイインサートについて図面を参照して詳細に説明する。図１(a)は本実施形態にかかるスローアウェイインサート（以下、インサートと略す）１を示す平面図であり、図１(b)は図１(a)のインサート１をｘ方向から見た側面図（ｘ方向矢視図）であり、図１(c)は図１(a)のインサート１をｙ方向から見た側面図（ｙ方向矢視図）である。図２は図１のインサート１をホルダ１３に装着した状態における切削負荷のかかる様子を示す概念図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態によるインサート１は、上面２、下面３および４つの側面を有する略四角形平板状の基体４と、該基体４と一体的に形成されるとともに基体４の隣接する２つの側面５ａ，５ｂの両端部から互いに略直角方向に張り出した（延設された）２つの突出部（第一突出部６ａ、第二突出部６ｂ）とを備えている。
【００１９】
第一突出部６ａと第二突出部６ｂは、互いのなす角が略直角になる方向に延設されている。ここで、第一突出部６ａの延設方向とは、上面２と第一主側面１１ａおよび第一横逃げ面１４ａとの交差稜線の方向をいい、第二突出部６ｂの延設方向とは、上面２と第二主側面１１ｂおよび第二横逃げ面１４ｂとの交差稜線の方向をいう。したがって、第一突出部６ａの延設方向と第二突出部６ｂの延設方向のなす角度は、上面２と第一主側面１１ａとの交差稜線と、上面２と第二主側面１１ｂとの交差稜線とが互いになす角βで表すことができる。
【００２０】
第一突出部６ａには、先端側の第一前逃げ面７ａと該第一前逃げ面７ａに隣接して上面２側に設けられた第一すくい面８ａとの交差稜線からなる第一前切刃９ａが形成されている。第二突出部６ｂには、先端側の第二前逃げ面７ｂと該第二前逃げ面７ｂに隣接して下面３側に設けられた第二すくい面８ｂとの交差稜線からなる第二前切刃９ｂが形成されている。基体４の略中央部には、上面２から下面３へ貫通したクランプ孔１０が形成されている。
【００２１】
また、インサート１は、第一突出部６ａの延設方向と第二突出部６ｂの延設方向とのなす角βの２等分線Ａに平行な線を中心として回転対称になるように設計されている。これにより、２コーナー仕様のインサートとなり経済的であるとともに、小内径の被削材に対して溝入れ加工を行うことができる。
【００２２】
ここで、本実施形態におけるインサート１は、第一突出部６ａの側面である第一横逃げ面１４ａに隣接する第一主側面１１ａが、上面２側から下面３側に向かって逃げ角αが付されるように傾斜しているとともに、第二突出部６ｂの側面である第二横逃げ面１４ｂに隣接する第二主側面１１ｂが、下面３側から上面２側に向かって逃げ角αが付されるように傾斜している点が大きな特徴である。ここで、本実施形態における逃げ角αとは、第一主側面１１ａと下面３に垂直な面Ｖとのなす角度、および第二主側面１１ｂと下面３に垂直な面Ｖとのなす角度のことをいう。
【００２３】
このような構成とすることにより、図２に示すように、第一前切刃９ａを使用している時には第二主側面１１ｂが逆テーパ状に傾斜してホルダ１３に拘束される。すなわち、第二主側面１１ｂと下面３とのなす角が鋭角になるので、溝入れ加工時の切削負荷Ｆを主に第二主側面１１ｂで受けることができるのでクランプねじ１２にかかる負荷が軽減される。一方、第二前切刃９ｂ使用時には第一主側面１１ａが逆テーパ状に傾斜してホルダ１３に拘束されるため、溝入れ加工時の切削負荷Ｆを前記第一主側面１１ａで受けることができるので、結果的にクランプねじ１２の折損を防ぎ、長期にわたり安定した溝入れ加工が可能となる。
【００２４】
また、第一主側面１１ａおよび第二主側面１１ｂにおける逃げ角αは、２°〜１５°であるのが溝入れ加工時の切削負荷を主側面部で効果的に受け止めることができるとともに、クランプねじ１２にかかる負荷をより軽減することができる点で望ましい。
【００２５】
さらに、第一主側面１１ａまたは第二主側面１１ｂの少なくとも一部をホルダ１３側拘束面と当接させることが、インサート１とホルダ１３とが確実に面接触で拘束することができてインサート１の取り付け安定性が向上する点で望ましい。なお、第一主側面１１ａまたは第二主側面１１ｂをホルダ１３側拘束面と当接させた場合、第一主側面１１ａまたは第二主側面１１ｂとホルダ１３とが接触する割合は、第一主側面１１ａまたは第二主側面１１ｂの全面に対して２０面積％以上、特に３０面積％以上であることが望ましい。
【００２６】
また、図１(a)に示すように、第二主側面１１ｂと、第一突出部６ｂを介して第一主側面１１ｂに隣接する副側面５ｂとのなす角度γは４５°〜９０°であるのが好ましい。同様に、第一主側面１１ａと、第一突出部６ａを介して第一主側面１１ａに隣接する副側面５ａとのなす角度も４５°〜９０°であるのが好ましい。これにより、拘束面の開き角度、すなわち第一主側面１１ａと副側面５ａとのなす角度および第二主側面１１ｂと副側面５ｂとのなす角度が直角あるいは鋭角になり、そのためインサートをホルダに安定して拘束することが可能である。
【００２７】
さらに、第一主側面１１ａ（第二主側面１１ｂ）は、隣接している第一突出部６ａ（第二突出部６ｂ）の第一横逃げ面１４ａ（第二横逃げ面１４ｂ）に対して、同一面上にあるか若しくは内側に配設されているので、第一主側面１１ａおよび第二主側面１１ｂが被削材の内径部における奥端面に干渉することなく該奥端面の溝入れ加工が可能となる。ちなみに、主側面と横逃げ面とが同一面上にある構成であれば、インサートの製造時の加工工程が１工程ですむため、コストメリットがあることに加えて、寸法誤差も生じることがない。
【００２８】
また、副側面５ａ、５ｂの幅Ｌは1mm以上であることでホルダ１３との当接面積を確保し、適正な拘束力を得ることができる。なお、この幅Ｌの上限は特に限定されるものではなく、インサート１の大きさ、突出部の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。
【００２９】
なお、インサート１では、第一すくい面８ａ（第二すくい面８ｂ）が第一前切刃９ａ（第二前切刃９ｂ）に平行でかつ緩やかな曲面をなす溝状で構成されており、これがチップブレーカの役割を果たしている。この構成により切りくずの排出方向をコントロールしやすくなり、結果的に切りくずの噛み込みや切りくずのホルダ１３への絡みを防ぐことができる。
【００３０】
図３は、本発明の他の実施形態にかかるインサート１ａを略棒状のホルダ１３に装着した状態を示す平面図である。図３に示すように、このインサート１ａにおける２つの突出部（第一突出部６ａと第二突出部６ｂ）の張り出し方向のなす角度βが６０°〜９０°、好ましくは６５°〜７５°であることで、ホルダ１３の拘束面１３ａ側の肉厚ｗを減少させることなく、むしろ肉厚ｗを大きくすることができるので、ホルダ１３の剛性を維持できてホルダ１３の破損や切削加工中のビビリ振動を抑制することができる。しかも、上記張り出し方向同士のなす角度βが上記範囲である場合、側面５ｂの拘束面積が十分に確保できることに加えて、基体４の上面２および下面３の面積を確保してクランプ孔を充分な大きさに形成することができるのでクランプねじ１２の強度も確保できる。また、第二突出部６ｂがホルダ１３の外側面（背面）１３ｂ側に向かって突出することがない。
【００３１】
また、インサート１ａをホルダ１３に装着した状態において、第一前切刃９ａを使用する際における第一前切刃９ａの第一横逃げ面１４ａ側の角部９１ａが、ホルダ１３の軸方向Ｄの最先端側に位置しているのが好ましい。同様に、第二前切刃９ｂを使用する際における第二前切刃９ｂの第二横逃げ面側１４ｂの角部９１ｂが、ホルダ１３の軸方向Ｄの最先端側に位置するように設計されているのが好ましい。これにより、切削時に第一主側面１１ａおよび第二主側面１１ｂが被削材の内径部における奥端面と干渉することなく該奥端面の溝入れ加工が可能となる。
【００３２】
図４は、本発明のさらに他の実施形態にかかるインサート１ｂを示す平面図である。図４に示すように、第一すくい面８ａ上に突起状のチップブレーカ１５を設けた構成とすれば、切りくずの排出方向をコントロールできることに加えて、切りくずを細かく分断できるようになる。特に小内径の溝入れ加工時は被削材の内径部内のスペースが狭く、切りくずが加工穴の奥側へ伸びたりすると切削中に切りくずを噛み込んで、インサートのチッピング等の原因になり、切削が不安定になってしまう。そのため突起状のチップブレーカ１５を設けることで切りくずを細かく分断できるとともに、加工穴開口部側へ確実に排出されるように切りくずの排出方向をコントロールできるため、より安定した内径溝入れ加工が可能になる。なお、第二すくい面８ｂ上にも同様のチップブレーカが設けられている。
【００３３】
図５(a)は、本発明のさらに他の実施形態にかかるインサート１ｃを示す平面図であり、図５(b)は、図５(a)のインサート１ｃをｘ方向から見た側面図であり、図５(c)は図５(a)のインサート１ｃをｙ方向から見た側面図である。図５(a)〜(c)に示すように、このインサート１ｃは、上面２、下面３および３つの側面１１ａ，１１ｂ，５ｃを有する略三角形平板上の基体４と、該基体４と一体的に形成されるとともに基体４の副側面５ｃの両端から延設された２つの突出部６ａ，６ｂとを備えている。他の部位については、図１(a)〜(c)と同じ符号を付して説明を省略する。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、発明の目的を逸脱しないかぎり任意の形態とすることができることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】(a)は本発明の一実施形態にかかるスローアウェイインサートを示す平面図であり、(b)は(a)のインサートをｘ方向から見た側面図であり、(c)は(a)のインサートをｙ方向から見た側面図である。
【図２】図１のインサートをホルダに装着した状態における切削負荷のかかる様子を示す概念図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかるインサートをホルダに装着した状態を示す平面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態にかかるインサートを示す平面図である。
【図５】(a)は、本発明のさらに他の実施形態にかかるインサートを示す平面図であり、(b)は、(a)のインサートをｘ方向から見た側面図であり、(c)は(a)のインサートをｙ方向から見た側面図である。
【図６】(a)および(b)は従来の溝入れ加工用インサートを示す平面図である。
【図７】（a）は従来の溝入れ加工用インサートを示す平面図であり、(b)は(a)のインサートをｚ方向から見た側面図であり、(c)は(a)のインサートをホルダに装着した状態における切削負荷のかかる様子を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３６】
１：スローアウェイインサート
２：上面
３：下面
４：基体
５ａ：第一副側面
５ｂ：第二副側面
５ｃ：副側面
６ａ：第一突出部
６ｂ：第二突出部
７ａ：第一前逃げ面
７ｂ：第二前逃げ面
８ａ：第一すくい面
８ｂ：第二すくい面
９ａ：第一前切刃
９ｂ：第二前切刃
１０：クランプ孔
１１ａ：第一主側面
１１ｂ：第二主側面
１２：クランプねじ
１３：ホルダ
１４ａ：第一横逃げ面
１４ｂ：第二横逃げ面
１５：突起状のチップブレーカ
Ｆ：切削負荷（切削力）
ｔ：インサートの長切刃部の長さ
Ｔ：インサート全長
Ｌ：副側面の幅
α：逃げ角
β：突出部間の張り出し角度
γ：主側面と副側面とのなす角度
ｗ：ホルダの肉厚
【図１】
2006062070.tif 000003
【図２】
2006062070.tif 000004
【図３】
2006062070.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006062070.tif 000007
【図６】
2006062070.tif 000008
【図７】
2006062070.tif 000009