(57)【要約】【課題】切削インサートのすくい面に設けるチップブレーカの形状を工夫して仕上げ加工において優れた切屑処理性能が発揮されるようにすることを課題としていることを課題としている。【解決手段】ノーズＲ部のコーナ切れ刃と、そのコーナ切れ刃の両端にそれぞれ連なる直線切れ刃と、各切れ刃に沿って設けられる正のすくい角を有するすくい面と、ノーズＲ部のすくい面上に設置されるブレーカ壁を具備し、前記すくい面のすくい角を、前記ノーズＲ部の２等分位置からノーズＲ部の終端に向って徐々に減少させ、さらに、ノーズＲ部のブレーカ幅を０．５ｍｍ〜０．６ｍｍに設定し、前記ブレーカ突起のブレーカ壁を、前記コーナ切れ刃の各部に直交する線が１箇所に集合する位置よりもコーナ切れ刃側に位置させた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノーズＲ部のコーナ切れ刃と、そのコーナ切れ刃の両端にそれぞれ連なる直線切れ刃と、各切れ刃に沿って設けられる正のすくい角を有するすくい面と、ノーズＲ部のすくい面上に設置されるブレーカ壁を具備した切削インサートであって、前記ノーズＲ部におけるすくい角を、このノーズＲ部の２等分位置からノーズＲ部の終端に向って徐々に減少させ、さらに、ノーズＲ部におけるブレーカ幅を０．５ｍｍ〜０．６ｍｍに設定し、前記ブレーカ突起のブレーカ壁を、前記コーナ切れ刃の各部に直交する線が１箇所に集合する位置よりもコーナ切れ刃側に位置させた切削インサート。
【請求項２】
前記ノーズＲ部の２等分位置のすくい角を１５°〜２５°の範囲に、前記コーナ切れ刃刃の終端のすくい角を５°〜１５°の範囲にそれぞれ設定し、さらに、前記ノーズＲ部の２等分位置のすくい角と前記コーナ切れ刃刃の終端のすくい角の角度差を５°〜１０°に設定した請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
前記ブレーカ壁の傾斜角を２５°〜５０°に設定した請求項１又は請求項２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記コーナ切れ刃を芯下がりの切れ刃にした請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の切削インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、仕上げ加工において優れた切屑処理性能を発揮する切削インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の仕上げ加工に利用される切削インサートは、切屑処理性能に優れていることが要求される。そのために、すくい面にチップブレーカを設けたものが利用されている。
【０００３】
そのチップブレーカとして、例えば、下記特許文献１は、ノーズＲ部のすくい面上に登り傾斜のブレーカ壁とノーズＲ部の両端近くに位置して稜からボス面（中央ランド部）に向かう帯状の小突起（リッジ）を組み合わせたものを設けている。
【０００４】
また、下記特許文献２は、ノーズＲ部のすくい面上に第１のチップブレーカ溝とコーナ角の２等分線方向に延びるブレーカ突起を設け、さらに、第１のチップブレーカ溝のすくい角を０°〜３０°の範囲に設定し、直線切れ刃（辺）に沿った第２のチップブレーカ溝のすくい角を第１のチップブレーカ溝のすくい角よりも小さな範囲で順次変化させている。
【０００５】
このほか、下記特許文献３のように、ノーズＲ部のすくい面上に高さが２段に変化したブレーカ壁を設けたものなども知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−５１５０８号公報
【特許文献２】実開平２−５３３０４号公報
【特許文献３】特開２００６−１１０６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
仕上げ加工は、切削条件が低切り込み、低送りとなることから生成される切屑が薄くなる。そこで、チップブレーカによって切屑を強制的にカール、分断させる手法が採られている。
【０００８】
ところが、一般的なチップブレーカによる切屑処理では、切屑がブレーカ壁に接触しても分断され難い。その傾向は、軟鋼や一般鋼のように折れ難い金属の加工では特に高まる。
【０００９】
前掲の特許文献１〜３などに開示された従来の切削インサートは、切屑の分断を主にブレーカ突起（ブレーカ壁）に依存して行っている。ノーズＲ部はすくい角を一定させており、そのために、ノーズＲ部のすくい面からは生成された切屑に単純な形でカール力が付与されるに過ぎない。
【００１０】
切屑はカールすることでブレーカ突起に衝突し易くなるが、切屑を単純にカールさせてブレーカ突起に衝突させるメカニズムでの切屑分断は、ブレーカ幅の設定値が大き過ぎるとブレーカ突起に対する切屑の衝突力が不足して切屑が折れ難くなる。
【００１１】
分断されずに排出される切屑は流出方向の制御が難しく、被削材の加工面を傷つける可能性が高い。
【００１２】
また、ブレーカ幅の設定値が小さ過ぎると切屑詰まりが発生して加工の安定性が損なわれ、被削材の加工面の面性状なども悪化する。
【００１３】
そこで、この発明は、すくい面に設けるチップブレーカの形状を工夫して仕上げ加工において優れた切屑処理性能が発揮されるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ノーズＲ部のコーナ切れ刃と、そのコーナ切れ刃の両端にそれぞれ連なる直線切れ刃と、各切れ刃に沿って設けられるすくい面と、そのすく面のすくい角を正に設定して作り出されるブレーカ溝と、ノーズＲ部のコーナ角の２等分線上においてすくい面上に配置するブレーカ突起を具備し、前記ノーズＲ部おけるすくい角を、このノーズＲ部の２等分位置から前記コーナ切れ刃の終端部に向って徐々に減少させ、さらに、ノーズＲ部のブレーカ幅を０．５ｍｍ〜０．６ｍｍに設定し、前記ブレーカ突起のブレーカ壁を、前記コーナ切れ刃の各部に直交する線が１箇所に集合する位置よりもコーナ切れ刃側に位置させた切削インサートを提供する。
【００１５】
なお、ノーズＲ部の２等分位置とは、ノーズのコーナ角の２等分位置を言う。また、コーナ切れ刃の終端部とは、コーナ切れ刃と直線切れ刃の境界部を言う。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成したこの発明の切削インサートは、すくい角の変化のない切削インサートに比べて切屑処理性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の切削インサートの一例を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】図１の切削インサートの斜視図である。
【図４】図１の切削インサートのノーズＲ部の拡大平面図である。
【図５】図１の切削インサートのノーズＲ部の拡大斜視図である。
【図６】図４のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図７】図４のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図８】性能比較に用いた試料Ｖのチップブレーカ形状を示す平面図である。
【図９】実施例１の性能比較試験おいて試料Ｉ〜Ｖによって生成された切屑を示す図である。
【図１０】試料ＩとＶによる実施例２の切削試験で生成された切屑を示す図である。
【図１１】試料ＩとＶによる実施例３の切削試験で生成された切屑を示す図である。
【図１２】試料ＩとＶによる実施例４の切削試験で生成された切屑を示す図である。
【図１３】資料ＩとＶによる実施例５の切削試験で生成された切屑を示す図である。
【図１４Ａ】試料Ｉ−１による実施例６の切削試験における加工面の面粗さの測定データを示す図である。
【図１４Ｂ】試料Ｖ−１による実施例６の切削試験における加工面の面粗さの測定データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面の図１〜図７に基づいて、この発明の切削インサートの実施の形態を説明する。例示の切削インサート１は、三角形のインサートにこの発明を適用したものである。
【００１９】
図示の切削インサート１は、上面２及び下面３と、上下面の各辺に沿った側面４と、上面２と側面４が交差した位置の稜線によって形成される切れ刃５を有する。また、上下面の中央部に貫通した取付け孔６を有する。取付け孔６は必須ではない。
【００２０】
７は、隣り合う２側面間のコーナに作り出されたノーズＲ部である。切れ刃５は、上面２と逃げ面となる側面４が交わった位置の稜線によって形成されるものであって、ノーズＲ部のコーナ切れ刃５ａと、そのコーナ切れ刃の両端にそれぞれ連なる直線切れ刃５ｂとからなる。
【００２１】
上面２のコーナ切れ刃５ａと直線切れ刃５ｂに沿った領域は、すくい面８となっている。そのすくい面８には、正のすくい角を付与しており、その正のすくい角の付与によって切れ刃に沿ったブレーカ溝９が作り出されている。
【００２２】
また、ノーズＲ部のすくい面上には、ブレーカ突起１０が設けられている。図示のブレーカ突起１０は、半楕円球状をなす突起であり、楕円の長軸がノーズＲ部のコーナ角の２等分線上にあるように配置されている。
【００２３】
そのブレーカ突起１０は、ブレーカ溝９の溝底から立ち上がるブレーカ壁１０ａを有している。そのブレーカ壁１０ａは、コーナ切れ刃５ａのみを使用する加工において、そのコーナ切れ刃の各部から流出する切屑が集中する箇所（コーナ切れ刃５ａの各部から排出される切屑は、コーナ切れ刃５ａの各部に直交する方向に流れ、図７においてコーナ切れ刃５ａの各部に直交した線が交わるＰ点に集中する）よりもコーナ切れ刃５ａ側に配置されている。
【００２４】
このほかに、コーナ切れ刃５ａの図６に示した芯下り量ｄが０．２０ｍｍにされている。この芯下がりの設定により、切屑がブレーカ突起１０に衝突し易くなる。この芯下り量ｄは、０．１５ｍｍ以下では、低切り込み、低送り出の切屑分断性が悪く、また、０．２５ｍｍ以上では切屑詰まりが発生し易くなるので下限を０．１５ｍｍ、上限を０．２５ｍｍにするのがよい。
【００２５】
なお、図示のブレーカ突起１０は、楕円球の表面の一部が除去されて頭頂部が平担になっている。
【００２６】
すくい面８のすくい角は、ノーズＲ部７の２等分断面におけるすくい角α１（図６参照）が２０°、直線切れ刃５ｂのすくい角α２（図７参照）が１０°にそれぞれ設定されている。
【００２７】
ノーズＲ部内のすくい角は、ノーズＲ部７の２等分位置からノーズＲ部７の終端（コーナ切れ刃５ａと直線切れ刃５ｂの境界点）に向って徐々に減少している。
【００２８】
ここで言う「徐々に減少」は、すくい角が階段状に変化した状態も含む。ノーズＲは、通常、０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度に設定される。その狭い領域の中では、すくい角が階段状に変化したすくい面と滑らかに変化したすくい面の形状は似たものになり、機能に大きな差が生じることは考え難い。
【００２９】
例示の切削インサートについては、ノーズＲ部７内のすくい角は、ノーズＲ部の２等分位置で２０°、ノーズＲ部の終端位置で１０°となっている。
【００３０】
ノーズＲ部７の２等分位置のすくい角α１は１５°〜２５°の範囲に設定するのがよく、図示の工具については、そのすくい角α１が２０°となっている。また、ノーズＲ部７の終端と直線切れ刃部５ｂのすくい角α２は５°〜１５°の範囲がよく、図示の工具についてはそのすくい角α２が１０°になっている。
【００３１】
すくい角α１とα２の角度差は、５°〜１０°が好ましかった。
【００３２】
ブレーカ突起１０は、ブレーカ壁１０ａの傾斜角βが２５°〜５０°程度であるのが切屑に対して効果的なブレーキング歪を与えられて好ましい。図示の工具のそれは４５°に設定されている。
【００３３】
また、図示の工具は、コーナ切れ刃５ａのブレーカ幅Ｗ（コーナ切れ刃５ａからブレーカ壁１０ａを延長した線とブレーカ突起１０の頭頂面を延長した線が交差する位置までの幅。図６参照）が０．６ｍｍに設定されている。
【００３４】
切込みａｐ=０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ、送りｆ=０．０３ｍｍ／ｒｅｖ〜０．２０ｍｍ／ｒｅｖの加工条件で使用するとして、切屑詰まりの防止と良好な分断性能の両立を考えた場合、ノーズＲ部のブレーカ幅Ｗは、０．５ｍｍ〜０．６ｍｍが適当であった。
【００３５】
このブレーカ幅Ｗは、０．５ｍｍ以下に設定することも行われているが、切削速度ＶＣ
=１００ｍ／ｍｉｎ以上、送りｆ=０．０５ｍｍ／ｒｅｖ〜０．２０ｍｍ／ｒｅｖと言った条件での切削では切屑詰まりが起こる。
【００３６】
そこで、ブレーカ幅Ｗを０．５ｍｍ〜０．６ｍｍに設定することを検討したが、送りｆ=０．１０ｍｍ／ｒｅｖ〜０．２０ｍｍ／ｒｅｖと言った条件での加工ではブレーカ幅が広過ぎてブレーカ突起の機能が十分に発揮されない。
【００３７】
その状況でも、ブレーカ溝に対する分断の依存度を高めることで切屑を良好に処理し得ることを見出してこの発明を完成させるに至った。
【００３８】
なお、例示の切削インサートのチップブレーカは、ブレーカ溝９とブレーカ突起１０を組み合わせて構成されている。ブレーカ突起１０は、インサート中央側の頭頂部をブレーカ突起１０よりも位置の高い中央ランド部１１のコーナに向けて切り上がらせているが、頭頂部の全域が中央ランド部１１と同一高さ位置におかれたものであってもよい。
【００３９】
このように構成した実施形態の切削インサートは、ノーズＲ部７内においてすくい角を変化させたことによって、生成される切屑が正面視において凹形状に湾曲し、見かけ上の切屑厚みが大きくなる。
【００４０】
また、すくい角の変化により見かけ上の切屑厚みが増加した切屑に対して複雑な歪が加わり、その切屑がブレーカ壁に衝突することで折れ易くなって分断性能が向上し、切屑処理が良好になされる。
【００４１】
切削インサートの従来品の中には、形状の工夫されたブレーカ突起に切屑を衝突させることでその切屑に見かけ上の厚みが大きくなるような複雑な歪を付与して分断性を高めたものがあるが、切屑詰まり防止の観点からブレーカ幅を上記値のように大きくしたものは、ブレーカ突起によって切屑に複雑な歪を付与するのは難しい。
【００４２】
この発明の切削インサートは、コーナＲ部のすくい角を変化させることで、見かけ上の切屑厚みを増加させ、切屑が折れ易くなる複雑な歪を付与することが可能になっている。
【実施例】
【００４３】
−実施例１−
ノーズＲ部７の２等分位置のすくい角α１とノーズＲ部７の終端のすくい角α２の大きさと角度差が切屑処理性能に及ぼす影響を調べた。その評価試験に用いた切削インサート（いずれも材質：超硬合金）のすくい角の大きさと角度差を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2015054371.tif 000003
【００４５】
表１の試料Ｉ〜IVはこの発明の要件を満たす。試料Ｖは市販されている仕上げ用切削インサートである。
【００４６】
試料Ｖのチップブレーカ形状を図８に示す。
【００４７】
これらの試料Ｉ〜Ｖの切屑処理性能の評価は、被削材：Ｓ４５Ｃの内径加工を実施して行った。加工孔の内径はφ１００ｍｍ、切削条件は、切削速度ＶＣ＝２００ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ＝０．２ｍｍである。
【００４８】
この評価試験で生成された切屑を試料番号とともに図９に示す。この図９からわかるように、試料Ｉ〜IVによる加工で生成された切屑はいずれも細かく分断されている。
【００４９】
これに対し、試料Ｖによる加工で生成された切屑は、比較的長いものが見られる。
【００５０】
−実施例２−
前記試料Ｉと試料Ｖ（両者とも型番：ＴＰＭＴ１１０３０４、材質：サーメットＴ１５００Ａ）について送りと切込みを変えて切屑処理性能の比較試験を行った。
【００５１】
試験条件は、被削材：Ｓ４５Ｃ，φ１００ｍｍの内径加工である。切削速度ＶＣ＝２００ｍ／ｍｉｎとした。
【００５２】
この試験で生成された切屑を図１０に示す。この図１０から、試料Ｉは、特に送りｆ=０．０５ｍｍ／ｒｅｖ〜０．１０ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ=０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの組み合わせにおいて試料Ｖに比べて切屑処理性に勝ることがわかる。
【００５３】
−実施例３−
前記試料Ｉと試料Ｖ（両者とも型番：ＴＰＭＴ１１０３０８、材質：サーメットＴ１５００Ａ）について送りと切込みを変えて切屑処理性能の比較試験を行った。
【００５４】
被削材：Ｓ４５Ｃ，φ３０ｍｍの外径加工である。切削速度ＶＣ＝２００ｍ／ｍｉｎとした。
【００５５】
この試験で生成された切屑を図１１に示す。この図１１から、試料Ｉは、送りｆ=０．０８ｍｍ／ｒｅｖ〜０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ=０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの組み合わせにおいて試料Ｖに比べて切屑処理性に勝ることがわかる。
【００５６】
−実施例４−
前記試料Ｉと試料Ｖ（両者とも型番：ＤＣＭＴ１１Ｔ３０４、材質：サーメットＴ１５００Ａ）について送りと切込みを変えて切屑処理性能の比較試験を行った。
【００５７】
被削材：Ｓ４５Ｃ，φ３０ｍｍの外径加工である。切削速度ＶＣ＝２００ｍ／ｍｉｎとした。
【００５８】
この試験で生成された切屑を図１２に示す。この図１２から、試料Ｉは、送りｆ=０．０８ｍｍ／ｒｅｖ〜０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ=０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの組み合わせにおいて試料Ｖに比べて切屑処理性に勝ることがわかる。
【００５９】
−実施例５−
前記試料Ｉと試料Ｖ（両者とも型番：ＣＰＭＴ０９０３０４、材質：サーメットＴ１５００Ａ）について送りと切込みを変えて切屑処理性能の比較試験を行った。
【００６０】
被削材：Ｓ４５Ｃ，φ３０ｍｍの外径加工である。切削速度ＶＣ＝２００ｍ／ｍｉｎとした。
【００６１】
この試験で生成された切屑を図１２に示す。この図１２から、試料Ｉは、送りｆ=０．０８ｍｍ／ｒｅｖ〜０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ=０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの組み合わせにおいて試料Ｖに比べて切屑処理性に勝ることがわかる。
【００６２】
−実施例６−
前記試料Ｉと同一仕様の試料Ｉ−１と前記試料Ｖ同一仕様の試料Ｖ−１（両者とも型番：ＴＰＭＴ１１０３０４、材質：サーメットＴ１５００Ａ）を用いて下記の条件で切削加工を行い、加工面の面粗さを調べた。
【００６３】
−切削条件−
被削材：ＳＣＭ４１５、外径φ８０ｍｍの棒材。外径加工。切削速度ＶＣ＝１００ｍ／ｍｉｎ、送りｆ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖ、切込みａｐ＝０．２ｍｍ。
【００６４】
この試験で得られた加工面の面粗さの測定データを図１４Ａ，図１４Ｂに示す。この測定データから判るように、試料Ｉ−１は、試料Ｖ−１に比べて加工面の面粗さに優れる。これは、切屑の処理が試料Ｖ−１よりも良好になされて加工状態が安定したからにほかならない。
【００６５】
試料Ｉ−１は、試料Ｖ−１による加工面よりも光沢に優れ、目視検査でも加工面の面粗さに優れることがわかる。
【００６６】
なお、この発明の適用対象は、三角形の切削インサートに限定されない。他の形状、特に鋭角コーナのノーズＲ部を有する菱形や平行四辺形の切削インサートなどに適用しても発明の効果が発揮される。
【符号の説明】
【００６７】
１          切削インサート
２          上面
３          下面
４          側面
５          切れ刃
５ａ        コーナ切れ刃
５ｂ        直線切れ刃
６          取付け孔
７          ノーズＲ部
８          すくい面
９          ブレーカ溝
１０        ブレーカ突起
１１        中央ランド部
α１        ノーズＲ部の２等分断面におけるすくい角
α２        直線切れ刃部のすくい角
Ｐ          切屑が集中する箇所
Ｉ〜Ｖ，Ｉ−１，Ｖ−１  試料
【図１】
2015054371.tif 000004
【図２】
2015054371.tif 000005
【図３】
2015054371.tif 000006
【図４】
2015054371.tif 000007
【図５】
2015054371.tif 000008
【図６】
2015054371.tif 000009
【図７】
2015054371.tif 000010
【図８】
2015054371.tif 000011
【図１４Ａ】
2015054371.tif 000012
【図１４Ｂ】
2015054371.tif 000013
【図９】
2015054371.tif 000014
【図１０】
2015054371.tif 000015
【図１１】
2015054371.tif 000016
【図１２】
2015054371.tif 000017
【図１３】
2015054371.tif 000018