(57)【要約】【課題】切れ刃が欠損しにくく、切りくず排出性に優れた切削インサートを提供すること【解決手段】切削インサート１０は、端面視において、第２周側面部１８から離れ、第４周側面部２２に近づくほど、第１方向に進行するように傾斜する第１接続部３０Ａと、第１接続部３０Ａの一端である中央点に接続し、第２周側面部１８から離れ、第４周側面部２２に近づくほど第３方向に進行するように傾斜する第２接続部３０Ｂとを備え、切れ刃２４は、中央点Ｃ１を含む仮想平面ＰＲ１から第１距離Ｌ１離れた第１接続部３０Ａ上に形成される第１切れ刃部２４Ａと、側面視において、第１曲率半径より小さい第２曲率半径を有する凹円弧状であって、仮想平面ＰＲ１から第１距離より大きい第２距離Ｌ２離れた第２接続部３０Ｂ上に形成される第２切れ刃部２４Ｂと、第１切れ刃部２４Ａと第２切れ刃部２４Ｂとを接続する第３切れ刃部２４Ｃとを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端面と、
前記第１端面と反対方向を向いた第２端面と、
前記第１端面と前記第２端面とを接続し、第１方向を向いた第１周側面部、前記第１方向と垂直な第２方向を向いた第２周側面部、前記第２方向と垂直な第３方向を向いた第３周側面部及び前記第３方向と垂直な第４方向を向いた第４周側面部を備える周側面と、
前記第１端面と前記第１周側面部との接続部の少なくとも一部に形成される切れ刃と、
を備え、被削物に対して所定の回転軸で相対的に回転することにより、前記切れ刃で前記被削物を切削する切削インサートであって、
前記第１端面と前記第１周側面部との接続部は、前記第１端面に対向する方向から見た端面視において、前記第２周側面部から離れ、前記第４周側面部に近づくほど、前記第１方向に進行するように傾斜する第１接続部と、前記第１接続部の一端である中央点に接続し、前記第２周側面部から離れ、前記第４周側面部に近づくほど前記第３方向に進行するように傾斜する第２接続部とを備え、
前記切れ刃は、前記第１周側面部に対向する方向から見た側面視において、第１曲率半径を有する凸円弧状であって、前記第１方向及び前記第３方向に平行で、前記第２方向及び前記第４方向に垂直で、かつ、前記中央点を含む仮想平面から第１距離離れた前記第１接続部上に形成される第１切れ刃部と、前記側面視において、前記第１曲率半径より小さい第２曲率半径を有する凹円弧状であって、前記仮想平面から前記第１距離より大きい第２距離離れた前記第２接続部上に形成される第２切れ刃部と、前記第１切れ刃部と前記第２切れ刃部とを接続するように前記第１接続部及び前記第２接続部にまたがって形成される底刃部とを備える、
切削インサート。
【請求項２】
前記仮想平面に垂直で、かつ、前記第１周側面部、前記第２周側面部、前記第３周側面部及び前記第４周側面部を通過する第２仮想平面を基準とする前記切れ刃のすくい角は、前記第１切れ刃部と前記底刃部との接続点において正の値を有し、かつ、前記接続点から前記中央点に至るまで、単調に増加することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
前記第２仮想平面と前記接続部との距離は、前記第１切れ刃の両端のうち、前記第２周側面部に近い端部において第３距離を有し、かつ、前記端部から、前記接続部の両端のうち、前記第２周側面側の端部に至るまで、単調に増加することを特徴とする請求項１又は２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記第１端面及び前記第２端面を貫通する貫通穴が形成され、
前記仮想平面は、前記貫通穴の中心軸を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項５】
前記切削インサートは、前記貫通穴の中心軸に対して１８０度回転対称に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
【請求項６】
前記切削インサートは、前記貫通穴の中心軸に垂直で、前記第１周側面部及び前記第３周側面部を通過する第２中心軸に対して１８０度回転対称に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
【請求項７】
前記第１端面は、前記貫通穴を囲む平面部を有し、
前記側面視において、前記平面部を含む平面は、前記底刃部と交わり、前記第２切れ刃部は、前記平面と前記第２端面との間に形成されることを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
【請求項８】
回転軸を中心に回転し、切削インサートを保持するためのチップ座を有するボデーと、
前記チップ座に前記第２端面が当接するように前記ボデーに取り付けられる請求項１から７の何れか一項に記載の切削インサートと、
を備える切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削インサート及び切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属などの被削材を、工具ボデーに取り付けられる切削インサートを用いて切削することが行われている。
【０００３】
特許文献１には、切削インサートを工具ボデーに安定して固定するために、貫通穴の中心軸から離れるように傾斜する面や、中心軸に平行な面が周側面に形成された切削インサートが開示されている。更に、特許文献１の図４に示される側面視には、中心軸О１と交差する部分に小さな曲率半径の円弧状の切れ刃を頂点とする山型の主切れ刃９が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１６／０４７７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、小さな曲率半径の円弧状の切れ刃を山型の頂点部分に形成すると、被削材に切れ刃が接触する食いつきの際に、切れ刃が欠損しやすく、工具寿命の低下を招く。
【０００６】
また、中心軸Ｏ１において主切れ刃９が頂点を有し、中心軸Ｏ１から離れ外周側に近づくほど、側面視における高さが小さくなるように主切れ刃９は傾斜している。このため、切りくずが外周側に進行しやすい。すると、壁加工のように、外周側に壁面が対向する切削を行う際に、切削インサートと壁面との間に切りくずが挟まり、切削インサートが切りくずを噛み込んでしまうおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、切れ刃が欠損しにくく、かつ、切りくずの排出性を向上させることが可能となる切削インサート及び切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一側面に係る切削インサートは、第１端面と、第１端面と反対方向を向いた第２端面と、第１端面と第２端面とを接続し、第１方向を向いた第１周側面部、第１方向と垂直な第２方向を向いた第２周側面部、第２方向と垂直な第３方向を向いた第３周側面部及び第３方向と垂直な第４方向を向いた第４周側面部を備える周側面と、第１端面と第１周側面部との接続部の少なくとも一部に形成される切れ刃と、を備え、被削物に対して所定の回転軸で相対的に回転することにより、切れ刃で被削物を切削する。
【０００９】
そして、第１端面と第１周側面部との接続部は、第１端面に対向する方向から見た端面視において、第２周側面部から離れ、第４周側面部に近づくほど、第１方向に進行するように傾斜する第１接続部と、第１接続部の一端である中央点に接続し、第２周側面部から離れ、第４周側面部に近づくほど第３方向に進行するように傾斜する第２接続部とを備え、切れ刃は、第１周側面部に対向する方向から見た側面視において、第１曲率半径を有する凸円弧状であって、第１方向及び第３方向に平行で、第２方向及び第４方向に垂直で、かつ、中央点を含む仮想平面から第１距離離れた第１接続部上に形成される第１切れ刃部と、側面視において、第１曲率半径より小さい第２曲率半径を有する凹円弧状であって、仮想平面から第１距離より大きい第２距離離れた第２接続部上に形成される第２切れ刃部と、第１切れ刃部と第２切れ刃部とを接続するように第１接続部及び第２接続部にまたがって形成される底刃部とを備える。
【００１０】
なお、仮想平面に垂直で、かつ、第１周側面部、第２周側面部、第３周側面部及び第４周側面部を通過する第２仮想平面を基準とする切れ刃のすくい角は、第１切れ刃部と底刃部との接続点において正の値を有し、かつ、接続点から中央点に至るまで、単調に増加することが好ましい。
【００１１】
なお、本発明における「単調に増加する」又は「単調増加」とは、広義の単調増加をいい、値が増加する狭義の単調増加の場合のみならず、値が一定の場合も含む。
【００１２】
また、本発明における周側面を構成する第１方向を向いた第１周側面部とは、第１方向と垂直、又は、概ね垂直な面を有する部分のみに限られない。隣接する周側面部、例えば、第２周側面部と、丸みを帯びる曲面で接続される場合は、このような接続部分については、第１方向と傾斜する面を有するが、端面視において、法線と第１方向のなす角が、法線と第２方向のなす角より小さい面は第１方向を向いた面に相当する。同様に、第１周側面部と第４周側面部が、丸みを帯びる曲面で接続される場合は、このような接続部分については、第１方向と傾斜する面を有するが、端面視において、法線と第１方向のなす角が、法線と第４方向のなす角より小さい面は第１方向を向いた面に相当する。他の方向を向いた面についても同様の意義を有する。また、各周側面部同士は直接接続されている必要はなく、異なる面を介して間接的に接続されていてもよい。
【００１３】
また、本発明における「円弧状」とは、発明の属する技術分野において、円弧として取り扱われる範囲を含む趣旨であり、中心からの距離が一定の円弧、または、中心からの距離がほぼ一定（たとえば平均値からの変動が１０％未満）の曲線を含む。また、凸円弧状とは、外方に向かって膨らむように、すなわち、中心が、表面から内部側に位置する円弧状のことをいい、凹円弧状とは、内方に向かって窪むように、すなわち、中心が、表面から外部側に位置する円弧状のことをいう。
【００１４】
また、「直線状」とは、発明の属する技術分野において、直線として取り扱われる範囲を含む趣旨であり、直線（製造誤差を含む）、または、ほぼ直線（たとえば近似直線を基準として、その直線の長さに対する変動量が所定以下（たとえば１０％未満）の曲線、または、直線と曲線の集合）を含む。
【００１５】
また、本開示の一側面に係る切削工具は、回転軸を中心に回転し、切削インサートを保持するためのチップ座を有するボデーと、チップ座に第２端面が当接するようにボデーに取り付けられる切削インサートを備える。
【００１６】
切削工具としては、エンドミルやフライスなどの転削工具が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】切削インサート１０の斜視図
【図２】切削インサート１０を第２周側面部１８に対向する方向から見た側面視
【図３】切削インサート１０を第１端面１２に対向する方向から見た端面視
【図４】切削インサート１０を第１周側面部１６に対向する方向から見た側面視
【図５】切削インサート１０を第１端面１２に対向する方向から見た端面視
【図６】切削インサート１０のＡ−Ａ断面図
【図７】切削インサート１０のＢ−Ｂ断面図
【図８】切削インサート１０のＣ−Ｃ断面図
【図９】エンドミル１００の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に組み合わせることもできる。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る切削インサート１０の斜視図である。また、図２は、切削インサート１０を第２周側面部１８に対向する方向から見た側面視（正面図）である。図３は、切削インサート１０を第１端面１２に対向する方向から見た端面視（平面図）である。図４は、切削インサート１０を第１周側面部１６に対向する方向から見た側面視（左側面図）である。
【００２０】
図１に示されるように、切削インサート１０は、紙面上方を向いた第１端面１２と、反対の紙面下方を向いた第２端面１４と、第１端面１２と第２端面１４を接続する第１周側面部１６、第２周側面部１８、第３周側面部２０、第４周側面部２２を備える。また、切削インサート１０の中央部には、第１端面１２及び第２端面１４を貫通する貫通穴Ｈが形成される。切削インサート１０の端面視であって、切削インサート１０を貫通穴Ｈの中心軸ＡＸ１の方向から見た図に相当する図３に示されるように、第１周側面部１６は、中心軸ＡＸ１に垂直であって、図３における紙面左方向に相当する第１方向を向いた面であり、第２周側面部１８は、中心軸ＡＸ１に垂直であって、同図の紙面下方向に相当する第２方向を向いた面であり、第３周側面部２０は、中心軸ＡＸ１に垂直であって、同図の紙面右方向に相当する第３方向を向いた面であり、第４周側面部２２は、中心軸ＡＸ１に垂直であって、紙面上方向に相当する第４方向を向いた面である。第１方向及び第３方向は互いに平行であり、それぞれ、互いに平行な第２方向及び第４方向と垂直である。
【００２１】
第２周側面部１８及び第４周側面部２２は、両端の第１周側面部１６又は第３周側面部２０との接続部分を除き、平面、又は、概ね平坦に、互いに平行に形成されている。
【００２２】
更に図３に示されているように、第１周側面部１６と第１端面１２との接続部は、端面視において、第２周側面部１８から離れ、第４周側面部２２に近づくほど、第１方向に進行するように、又は、第１方向と平行な方向における切削インサート１０の幅が大きくなるように、傾斜する第１接続部３０Ａを備える。更に、第１接続部３０Ａに接続し、同じく端面視において、第２周側面部１８から離れ、第４周側面部２２に近づくほど、第３方向に進行するように、又は、第１方向と平行な方向における切削インサート１０の幅が小さくなるように、傾斜する第２接続部３０Ｂを備える。第１接続部３０Ａと、第２接続部３０Ｂは、中央点Ｃ１で接続する。中央点Ｃ１は、第１周側面部１６と第１端面１２との接続部の紙面縦方向の中点に位置する。また、貫通穴Ｈの中心軸ＡＸ１を含み、中央点Ｃ１を通過する第１仮想平面ＰＲ１は、第２周側面部１８及び第４周側面部２２とそれぞれ平行である。
【００２３】
図１及び図３に示されるように、第１端面１２は、貫通穴Ｈを囲むように形成される平坦なボス面部１２Ａを備えている。後に詳述するように、ボス面部１２Ａは、第２端面１４側に形成されている切れ刃を用いて加工する際に、ボデー５０（図９）のチップ座面に当接する面である。第１端面１２の第１方向端部に形成されるすくい面部１２Ｂ及び第３方向端部に形成されるすくい面部１２Ｂ’は、切削に適した構造を実現するために、曲面から構成されている。
【００２４】
まず、すくい面を含む第１端面１２と逃げ面を含む第１周側面部１６との接続部に形成される切れ刃２４について説明する。
【００２５】
図３及び図４に示されるように、切れ刃２４は、第１切れ刃部２４Ａ、第２切れ刃部２４Ｂ、第３切れ刃部２４Ｃ（「底刃部」の一例）、第４切れ刃部２４Ｄ、第５切れ刃部２４Ｅから構成される。
【００２６】
第４切れ刃部２４Ｄは、第１接続部３０Ａの第２周側面部１８側に形成される切れ刃であり、切削インサート１０がボデー５０（図９）に取り付けられたときに、ボデー５０の先端外周側に位置する切れ刃である。
【００２７】
第１方向から第１周側面部１６を見た図４に示されるように、第４切れ刃部２４Ｄは、第１仮想平面ＰＲ１に垂直で、第１端面１２と第２端面１４の中間に位置し、第１周側面部１６、第２周側面部１８、第３周側面部２０及び第４周側面部２２を通過する第２仮想平面ＰＲ２とほぼ一定の距離を有するように（ただし第２周側面部１８に近づくほどわずかな増加率で狭義の単調増加となるように）、かつ、他の切れ刃２４の中で第２仮想平面ＰＲ２から最も離間するように形成される。
【００２８】
同じく図４に示されるように、第１切れ刃部２４Ａは、第２仮想平面ＰＲ２とほぼ平行に形成される第４切れ刃部２４Ｄと滑らかに接続し、緩やかに第２仮想平面ＰＲ２に近づくように第１接続部３０Ａ内に形成される。第１切れ刃部２４Ａは、第１方向から第１周側面部１６を見た側面視において、第１の曲率半径を有する凸円弧状、すなわち、外方に膨らむように形成される。また、図３に示されるように、端面視において、第１切れ刃部２４Ａは、第１仮想平面ＰＲ１から第１距離Ｌ１離間して（すなわち、第１切れ刃部２４Ａと第１仮想平面ＰＲ１との最小距離が第１距離Ｌ１となるように）形成される。
【００２９】
第３切れ刃部２４Ｃは、第１切れ刃部２４Ａと滑らかに接続し、第２仮想平面ＰＲ２に近づくように第１接続部３０Ａから中央点Ｃ１を介して第２接続部３０Ｂにわたる部分に形成される。第３切れ刃部２４Ｃは、第１方向から第１周側面部１６を見た側面視において、直線状に形成される。また、図３に示されるように、端面視において、中心軸ＡＸ１との第１方向の距離が最大となる中央点Ｃ１を含む底刃として形成される。
【００３０】
第２切れ刃部２４Ｂは、第３切れ刃部２４Ｃと滑らかに接続し、緩やかに第２仮想平面ＰＲ２に近づくように第２接続部３０Ｂ内に形成される。第２切れ刃部２４Ｂは、第１方向から第１周側面部１６を見た側面視において、第２の曲率半径を有する凹円弧状、すなわち、内方に窪むように形成される。ここで、第２の曲率半径は、第１の曲率半径より小さい。このため、第１切れ刃部２４Ａの曲率よりも、第２切れ刃部２４Ｂの曲率の方が大きい。また、図３に示されるように、端面視において、第２切れ刃部２４Ｂは、第１仮想平面ＰＲ１から第２距離Ｌ２離間して（すなわち、第２切れ刃部２４Ｂと第１仮想平面ＰＲ１との最小距離が第２距離Ｌ２となるように）形成される。ここで、第２距離Ｌ２は、第１距離Ｌ１の方が大きい。このため、第１切れ刃部２４Ａよりも、第２切れ刃部２４Ｂの方が、第１仮想平面ＰＲ１から離間して形成される。
【００３１】
第５切れ刃部２４Ｅは、第１接続部３０Ａの第４周側面部２２側に形成される切れ刃であり、切削インサート１０がボデー５０（図９）に取り付けられたときに、ボデー５０の先端内周側に位置する切れ刃である。
【００３２】
第５切れ刃部２４Ｅは、第２仮想平面ＰＲ２とほぼ一定の距離を有するように、かつ、切れ刃２４の中で第２仮想平面ＰＲ２から最小の距離で、離間するように形成される。
【００３３】
以上のような第１切れ刃部２４Ａ乃至第５切れ刃部２４Ｅから切れ刃２４は形成されており、端面視においては、中央点Ｃ１を底とするＶ字型に形成され、第１方向から見た側面視においては、中央点Ｃ１を含む底刃に相当する直線状の第３切れ刃部２４Ｃの一端に接続する円弧状の第１切れ刃部２４Ａにより第２仮想平面ＰＲ２と平行に近い方向に曲げ、他端に接続する、第１切れ刃部２４Ａより曲率の大きい円弧状の第２切れ刃部２４Ｂにより第２仮想平面ＰＲ２と平行に近い方に曲げるように形成される。したがって、第１切れ刃部２４Ａの方が、第２切れ刃部２４Ｂよりも、長く、また、第３切れ刃部２４Ｃの方が、第１切れ刃部２４Ａ及び第２切れ刃部２４Ｂよりも長く形成される。更に、第１切れ刃部２４Ａよりも、第２切れ刃部２４Ｂの方が切削インサート１０のほぼ中央を通過する第１仮想平面ＰＲ１から離れた位置に形成される。
【００３４】
また、本実施形態に係る切削インサート１０は、方向を特定するために第１端面１２に形成されたマークなど切削に関与しない部分を除き、中心軸ＡＸ１に対して１８０度回転対称に形成され（図３）、かつ、第１仮想平面ＰＲ１と第２仮想平面ＰＲ２の交線であって、第１周側面部１６の中央部と第２周側面部１８の中央部を通過する中心軸ＡＸ２に対して１８０度回転対称に形成される（図４）。このため、第１端面１２と第３周側面部２０との接続部、第２端面１４と第１周側面部１６との接続部、及び、第２端面１４と第３周側面部２０との接続部には、それぞれ切れ刃２４と同一形状の切れ刃が形成される。従って、第１周側面部１６と第２端面１４との接続部のうち、第１周側面部１６の第４切れ刃部２４Ｄに対向する接続部には、第５切れ刃部２４Ｅと同一形状の切れ刃が形成され、第５切れ刃部２４Ｅに対向する接続部には、第４切れ刃部２４Ｄと同一形状の切れ刃が形成され、第３切れ刃部２４Ｃに対向する接続部には、第３切れ刃部２４Ｃと同一形状の切れ刃が形成される。その結果、図４に示されるように、第１周側面部１６における中心軸ＡＸ１方向の長さは、概ね、一定となる。
【００３５】
なお、切れ刃２４は、第１端面１２と第１周側面部１６の接続部の全域に形成する必要はなく、例えば、その両端部が切削に関与しない用途で用いられる切削インサートに本発明を適用する場合は、その両端部に切れ刃を設けなくてもよい。また、第４切れ刃部２４Ｄ及び第５切れ刃部２４Ｅは、本実施の形態に限られるものではなく、例えば、第４切れ刃部２４Ｄは、第２周側面部１８に近づくほど第２仮想平面ＰＲ２に近づくように傾斜して形成してもよい。また、第１接続部３０Ａ及び第２接続部３０Ｂは、第１端面１２と第１周側面部１６の接続部の全域に設ける必要はなく、例えば、両端部において異なる構造を採用してもよい。ただし、中央点Ｃ１を含む中央部付近において、第１接続部３０Ａ及び第２接続部３０Ｂに相当する傾斜が形成される必要がある。また、中央点Ｃ１は、第１端面１２と第１周側面部１６の接続部の中点に設けられる必要はなく、中点からわずかに離間した位置などに中央点Ｃ１に相当する点が位置するように、第１接続部３０Ａ及び第２接続部３０Ｂに相当する２つの傾斜を設けてもよい。
【００３６】
次いで、切削インサート１０のすくい面の構造について説明する。図５は、切削インサート１０を、すくい面を含む第１端面１２に対向する方向から見た端面視である。上述したように、第１端面１２と第３周側面部２０の接続部には、切れ刃２４と同一構造の切れ刃が、中心軸ＡＸ１に対して１８０度回転対称に形成されているので、同一構造の構成要素には、同一符号、または、同一符号にダッシュをつけることにより重複した説明を簡略、又は、省略する。
【００３７】
図５に示されるように、第１端面１２と第３周側面部２０の接続部には、第１切れ刃部２４Ａ’乃至第５切れ刃部２４Ｅ’が形成される。図６、図７及び図８は、それぞれ、図５のＡ−Ａ断面の断面図、Ｂ−Ｂ断面の断面図及びＣ−Ｃ断面の断面図である。ここで、Ｂ−Ｂ断面は、第１仮想平面ＰＲ１に含まれ、中央点Ｃ１に相当する中央点Ｃ１’を含む断面である。Ａ−Ａ断面は、第１仮想平面ＰＲ１から第４周側面部２２の側に第１距離Ｌ１だけ離間する位置における断面であり、従って、第１切れ刃部２４Ａ’と第３切れ刃部２４Ｃ’を接続する位置を含む。Ｃ−Ｃ断面は、第１仮想平面ＰＲ１から第２周側面部１８の側に第１距離Ｌ１だけ離間する位置における断面であり、従って、第３切れ刃部２４Ｃ’が形成されている位置における断面である。
【００３８】
本実施形態に係る切削インサート１０における第２仮想平面ＰＲ２を基準とするすくい角は、第１切れ刃部２４Ａ’と第３切れ刃部２４Ｃ’の接続点から、中央点Ｃ１を経て、中央点Ｃ１と第２切れ刃部２４Ｂ’との間の位置まで、狭義の意味で単調に増加する。そして、最大値に至った後、第２切れ刃部２４Ｂ’との接続点を経て、第５切れ刃部２４Ｅ’の途中の位置に至るまで、狭義の意味で単調に減少する。換言すると、切れ刃２４のすくい角は、中央点Ｃ１と、第３切れ刃部２４Ｃ’と第２切れ刃部２４Ｂ’の接続点との間の位置において最大の正のすくい角を有し、その位置をピークとして、第４周側面部２２に向かう方向については第１切れ刃部２４Ａ’に至るまで狭義の意味で単調に減少し、第２周側面部１８に向かう方向については第２切れ刃部２４Ｂ’を超えて第５切れ刃部２４Ｅ’の一点に至るまで狭義の意味で単調に減少する。なお、切削インサート１０がボデー５０に取り付けられた際の軸方向すくい角も同様の関係を有するようにボデー５０のチップ座面は形成されている。
【００３９】
図６に示されるように、第１切れ刃部２４Ａ’と第３切れ刃部２４Ｃ’との接続点における正のすくい角α１は、１５度であり、第１切れ刃部２４Ａ’内におけるすくい角も概ね同じ値を有する。この位置からすくい角は単調に増加し、図７に示されるように中央点Ｃ１’における正のすくい角α２は、１６度となる。この位置からすくい角は更に単調に増加し、図８に示されるＣ−Ｃ断面における正のすくい角α３は、１８度となる。すくい角は、その後単調に減少し、第５切れ刃部２４Ｅ’内において１０度未満となる。切れ刃２４’が上記したようなすくい角を有するように、すくい面部１２Ｂ’は形成される。切削インサート１０は、中心軸ＡＸ１に対し１８０度回転対称に形成されるため、切れ刃２４及びすくい面部１２Ｂも、切れ刃２４’及びすくい面部１２Ｂ’と同一形状を備える。
【００４０】
次いで図４を用いてボス面部１２Ａの位置について説明する。同図に示されるように、ボス面部１２Ａは、第２仮想平面ＰＲ２と平行な平面となるように形成される。また、ボス面部１２Ａと第２仮想平面ＰＲ２との距離は、第２切れ刃部２４Ｂと第２仮想平面ＰＲ２との距離より大きく、第１切れ刃部２４Ａと第２仮想平面ＰＲ２との距離より小さくなる。すなわち、ボス面部１２Ａを含む平面と、第３切れ刃部２４Ｃが交わるようにボス面部１２Ａは形成される。
【００４１】
図９は、切削インサート１０及び切削インサート１０と同一の２つの切削インサート１０’及び１０’’がボデー５０に取り付けられたエンドミル１００の斜視図である。同図に示されるように、ボデー５０は、円柱状のシャンク５２を備え、その回転軸ＡＸ３の先端には、切削インサートを保持するための同一構造からなる３つのチップ座面５４、５４’及び５４’’が回転軸ＡＸ３を中心に１２０度間隔で形成されている。チップ座面５４は、平面部を備え、この平面部に開口するように雌ねじが形成されている。切削インサート１０の貫通穴Ｈを貫通する雄ねじをこの雌ねじに螺合して雄ねじの頭部で第１端面１２のボス面部１２Ａを押圧し、第２端面１４に形成されるボス面部１４Ａをチップ座面５４の平面部に当接させることにより、切削インサート１０は、ボデー５０に固定される。ボデーの回転軸ＡＸ３方向からみた先端視において、回転軸ＡＸ３と切削インサート１０の切れ刃２４とを結ぶ少なくとも一つの接線は、第１切れ刃部２４Ａ内の点を通過するようにチップ座面５４は形成されている。切削インサート１０’及び１０’’も同様にボデー５０のチップ座面５４’及び５４’’に取り付けられる。なお、切削インサート１０は、中心軸ＡＸ１に対し１８０度回転対称に形成されるから、切れ刃２４が欠損した後は、切れ刃２４’を用いて切削することができ、また、中心軸ＡＸ２に対し１８０度回転対称に形成されるから、切れ刃２４’が欠損した後は、第２端面１４側に形成された二つの切れ刃を順次用いて切削することができる。
【００４２】
このようなエンドミル１００を用いて、ステンレスなどの脆性材を被削材として切削する際の作用について以下に説明する。
【００４３】
切削インサート１０を、回転軸ＡＸ３を中心に回転させると、被削材に切れ刃２４が食いつき、切削が開始する。このとき、切り込む領域の面積等切削条件によるが、回転軸ＡＸ３を中心とする回転方向において第１切れ刃部２４Ａが先端に位置するように切削インサート１０を取り付けることによって、第１切れ刃部２４Ａを被削材に食いつかせやすくすることが可能になる。第１切れ刃部２４Ａは、第３切れ刃部２４Ｃのそれと比較して大きな曲率半径を有する円弧状に形成されるから、切りくずを薄く引き伸ばしやすく、このため、高送りの切削であっても、第１切れ刃部２４Ａへの切削抵抗を低減し、切削インサート１０の長寿命化を図ることが可能となる。また、第１切れ刃部２４Ａを円弧状に形成したので、切りくずを左右に分かれさせやすく、すなわち、外周側に位置する第２周側面部１８方向に伸展する切りくずと、内周側に位置する第４周側面部２２方向に伸展する切りくずに分けやすくすることが可能になる。このとき、第１切れ刃部２４Ａと内周側に隣接する第３切れ刃部２４Ｃのすくい角は、第１切れ刃部２４Ａのすくい角より大きくなるようにすくい面部１２Ｂは形成されている。このため、第１切れ刃部２４Ａから内周側に進行する切りくずがすくい面部１２Ｂに接触することにより、切削インサート１０が切削抵抗を受けたり、切りくずがカールして第１周側面部１８の方向に進行して噛み込みが発生することを抑制し、切りくずが引き延ばされることを促進することができる。ただし加工条件によっては、例えば、中央点Ｃ１付近の第３切れ刃部２４Ｃから加工が開始されることもある。
【００４４】
さらにこのような第１切れ刃部２４Ａは、中央点Ｃ１よりも外周側に離間して形成される。本出願の発明者らが様々な形状を有する切削インサートを用いて、シミュレーションを実施し、また、実際に切削を行って、生成される切りくずの形状や、切れ刃への欠損、切削抵抗や、切削インサートの温度等を比較したところ、中央点Ｃ１付近に第１切れ刃部２４Ａに相当する切れ刃を形成すると、切りくずの多くが外周方向に伸展してしまい、特に、切削インサート１０が被削材を切削して形成される、被削材における複数の内壁面に囲まれる閉鎖空間内を継続的に切削インサート１０が位置しながら加工する際に、切削インサート１０の外周側に対向する被削材の内壁面と切削インサート１０の間に切りくずが挟まって噛み込みを生じてしまう可能性が高くなることがわかった。切削インサート１０において被削材に食いつくことが期待される第１切れ刃部２４Ａは、第１距離Ｌ１に相当する距離だけ中央点Ｃ１から離間するため、切りくずを左右に分散させやすい。さらに、第１切れ刃部２４Ａが食いついた後、直線状に形成された第３切れ刃部２４Ｃで被削材が切削されるから、曲率が大きい切れ刃で切削する場合と比較して、切りくずがカールされにくく引き伸ばされることを促進することができる。ここで切削インサートの厚みをある程度確保するためには、第３切れ刃部２４Ｃに接続する円弧状の第２切れ刃部２４Ｂが必要になるが、第２切れ刃部２４Ｂを中央点Ｃ１から、第１距離Ｌ１より大きい第２距離Ｌ２の位置に設けた。このため、曲率が大きい結果、仮に切削に関与すると切りくずをカールさせる原因になりやすい第２切れ刃部２４Ｂが切削に関与する場合が少なくなり、曲率が小さい第１切れ刃部２４Ａと更に曲率が小さいかゼロとなる第３切れ刃部２４Ｂを主に用いて切削を完了することが可能になる。
【００４５】
また、第４切れ刃部２４Ｄは、第２仮想平面ＰＲ２と平行か、あるいは、第２周側面部２０に近づくほど第２仮想平面ＰＲ２との距離が増加するように形成することが好ましい。このような構成とすることによって、外周方向に伸展する切りくずが過大になって溝等の閉鎖空間を加工した際に噛み込みが起きる可能性を低減することが可能になる。ただし本発明はこれに限られるものではなく、例えば、閉鎖空間を加工することを意図しない切削インサートにおいて、第４切れ刃部２４Ｄに相当する位置の切れ刃を第２周側面部２０に近づくほど第２仮想平面ＰＲ２との距離が減少するように形成してもよい。このように形成することによって、径方向外側への切りくずの伸展が促進されるが、より第１切れ刃部２４Ａを食いつかせやすくなる。
【００４６】
またボス面部１２Ａは、第２切れ刃部２４Ｂよりも第２仮想平面ＰＲ２から離れた位置に形成されるので、第１切れ刃部２４Ａ及び第３切れ刃部２４Ｃにより生成された切りくずがボス面部１２Ａに衝突し、ボス面部１２Ａが傷つく可能性を低減することができる。切りくずがボス面部１２Ａに衝突すると、加工の安定性が損なわれ、また、ボス面部１２Ａをボデー５０に当接させる際の固定性が損なわれる。
【００４７】
なお、第３切れ刃部２４Ｃは、直線でなくてもよく曲線から構成してもよい。ただし、第１切れ刃部２４Ａよりも曲率半径が大きい曲線であることが好ましい。
【００４８】
また、ボス面部１２Ａは、ボデー５０に固定されるための曲面から構成してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…切削インサート、１２…第１端面、１２Ａ…ボス面部、１２Ｂ…すくい面部、１４…第２端面、１４Ａ…ボス面部、１６…第１周側面部、１８…第２周側面部、２０…第３周側面部、２２…第４周側面部、２４…切れ刃、３０Ａ…接続部、３０Ｂ…接続部、５０…ボデー、５２…シャンク、５４…チップ座面、１００…エンドミル
【図１】
2019217581.tif 000003
【図２】
2019217581.tif 000004
【図３】
2019217581.tif 000005
【図４】
2019217581.tif 000006
【図５】
2019217581.tif 000007
【図６】
2019217581.tif 000008
【図７】
2019217581.tif 000009
【図８】
2019217581.tif 000010
【図９】
2019217581.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月9日(2019.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端面と、
前記第１端面と反対方向を向いた第２端面と、
前記第１端面と前記第２端面とを接続し、第１方向を向いた第１周側面部、前記第１方向と垂直な第２方向を向いた第２周側面部、前記第２方向と垂直な第３方向を向いた第３周側面部及び前記第３方向と垂直な第４方向を向いた第４周側面部を備える周側面と、
前記第１端面と前記第１周側面部との接続部の少なくとも一部に形成される切れ刃と、
を備え、被削物に対して所定の回転軸で相対的に回転することにより、前記切れ刃で前記被削物を切削する切削インサートであって、
前記第１端面と前記第１周側面部との接続部は、前記第１端面に対向する方向から見た端面視において、前記第２周側面部から離れ、前記第４周側面部に近づくほど、前記第１方向に進行するように傾斜する第１接続部と、前記第１接続部の一端である中央点に接続し、前記第２周側面部から離れ、前記第４周側面部に近づくほど前記第３方向に進行するように傾斜する第２接続部とを備え、
前記切れ刃は、前記第１周側面部に対向する方向から見た側面視において、第１曲率半径を有する凸円弧状であって、前記第１方向及び前記第３方向に平行で、前記第２方向及び前記第４方向に垂直で、かつ、前記中央点を含む仮想平面から第１距離離れた前記第１接続部上に形成される第１切れ刃部と、前記側面視において、前記第１曲率半径より小さい第２曲率半径を有する凹円弧状であって、前記仮想平面から前記第１距離より大きい第２距離離れた前記第２接続部上に形成される第２切れ刃部と、前記第１切れ刃部と前記第２切れ刃部とを接続するように前記第１接続部及び前記第２接続部にまたがって形成される底刃部とを備え、
前記第１端面及び前記第２端面を貫通する貫通穴が形成され、
前記仮想平面は、前記貫通穴の中心軸を含み、
前記仮想平面に垂直で、かつ、前記第１周側面部、前記第２周側面部、前記第３周側面部及び前記第４周側面部を通過する第２仮想平面と、前記第１切れ刃部、前記底刃部及び前記第２切れ刃部との距離は、前記第２周側面部から離れ、前記第４周側面部に近づくほど小さくなる、
切削インサート。
【請求項２】
前記第２仮想平面を基準とする前記切れ刃のすくい角は、前記第１切れ刃部と前記底刃部との接続点において正の値を有し、かつ、前記接続点から前記中央点に至るまで、広義単調増加することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
前記切削インサートは、前記貫通穴の中心軸に対して１８０度回転対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記切削インサートは、前記貫通穴の中心軸に垂直で、前記第１周側面部及び前記第３周側面部を通過する第２中心軸に対して１８０度回転対称に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項５】
前記第１端面は、前記貫通穴を囲む平面部を有し、
前記側面視において、前記平面部を含む平面は、前記底刃部と交わり、前記第２切れ刃部は、前記平面と前記第２端面との間に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項６】
回転軸を中心に回転し、切削インサートを保持するためのチップ座を有するボデーと、
前記チップ座に前記第２端面が当接するように前記ボデーに取り付けられる請求項１から５の何れか一項に記載の切削インサートと、
を備える切削工具。