(57)【要約】【課題】低切り込み時に高い送りで加工しても良好な切りくず処理が得られ、且つ高い送りで発生しやすいびびり振動も抑制する切削インサートを提供する。【解決手段】主面が多角形状で略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、すくい面外周の稜線が主切刃をなし、多角形のコーナーにはノーズ切刃が設けられ、ノーズ切刃の両側には、さらえ刃としての副切刃を形成し、すくい面は切刃から離れるに従い低くなるように傾斜していて、すくい面上のノーズ部近傍にコーナーの２等分線方向に延び、すくい面より低位まで延びるくぼみ部を設け、且つくぼみ部のノーズから遠い終端より滑らかにつながり切刃から離れるに従い高くなるように隆起する傾斜面をブレーカとして形成する。【選択図】  図４
2004216510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面が多角形状で略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、すくい面外周の稜線が主切刃をなし、多角形のコーナーにはノーズ切刃が設けられ、ノーズ切刃の両側には、さらえ刃としての副切刃を形成し、すくい面は切刃から離れるに従い低くなるように傾斜している切削インサートであって、前記すくい面上のノーズ部近傍にコーナーの２等分線方向に延び、すくい面より低位まで延びるくぼみ部を設け、且つくぼみ部のノーズから遠い終端より滑らかにつながり切刃から離れるに従い高くなるようなブレーカ傾斜面を形成することを特徴とする切削インサート。
【請求項２】
前記くぼみ部のコーナーの２等分線に直交する方向の最大外周幅ｗがノーズ部のコーナー半径の大きさをＲとしたとき、０．５Ｒ≦ｗ≦２Ｒの範囲であ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】
前記くぼみ部は、くぼみ部外周からくぼみ部中央に向かって低位になるようなくぼみ部傾斜面を備え、その傾斜角αが５°〜２５°の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記くぼみ部の最低位と切刃との段差ｈ１が０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項５】
前記ブレーカ傾斜面の傾斜角度βが５°〜３０°で、前記ブレーカ傾斜面の最高位と切刃との段差ｄ１が０．０５〜０．２ｍｍの範囲であり、ノーズ部と前記ブレーカ傾斜面の終端とのコーナーの２等分線方向の距離ｔ１がノーズ部のコーナー半径の大きさをＲとしたとき、１．５Ｒ≦ｔ１≦３Ｒの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の切削インサート。
【請求項６】
前記くぼみ部と切刃との間にすくい面と同一平面で形成されるポジランドを備え、ランド幅ａは０．０５〜０．１５ｍｍで、ランド角度γは０．５°〜７°であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の切削インサート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具本体に着取自在に装着して金属材料の切削加工、特にさらえ刃としての副切刃を備え、比較的高い送りで、切り込み１ｍｍ以下の仕上げ加工に用いる切削インサートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の切削インサートとして、切りくず処理を向上させるためブレーカを切刃に近づけたり、ブレーカを高くしたりする切削インサートが用いられてきた。また被削材の仕上げ面精度を向上させるためにさらえ刃としての副切刃を備えた切削インサートも広く用いられてきた。
【０００３】
図９は、そのような従来の切削インサート２の斜視図を、図１２はその刃先の拡大図を示し、図１０は上面図を、図１１はその拡大図を示す。また、図１３乃至図１５はそれらの切刃に直交する断面形状を示し、図１３はそれらのノーズ２等分線方向の断面形状を示す。上記切削インサート２では、副切刃４１で被削材の加工表面を精度よく仕上げるとともに、比較的高いブレーカ高さｄ２と、切刃に比較的近い距離ｔ２および、比較的急なブレーカ立ち上がり角度λ、λ’とで構成し、ブレーカに切りくずを強く衝突させることで、切りくずを分断させ切りくず処理を向上させることを主眼としていた。
【０００４】
またノーズ近傍に切刃に連続したすくい面より低位となるようなくぼみ部を配置し、ノーズからくぼみ部を越えてさらにインサート中心側へ離れた位置にブレーカとなる隆起部を配置した切削インサートも知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような切削インサートでは、上記切削インサート２のように切刃近傍に隆起したブレーカを配置せずにくぼみ部を設けて、切削抵抗及び切削温度を増大させないことで、インサート強度と寿命を向上させることを主眼としていた。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９６６００７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図９の切削インサート２では、切刃４０〜４２から比較的近く、切刃からの段差の高いブレーカ３６を備えていて、送り０．１５ｍｍ／ｒｅｖ以下の加工範囲では切りくず処理は良好であるが、加工能率向上のため送りを上げると、特に送り０．１５ｍｍ／ｒｅｖ以上では切りくずが詰まったり、ブレーカに乗り上げて切りくず処理が悪化するという不具合があり、さらえ刃が効果を発揮する高送りの切削条件下での使用が難しかった。さらには、送りを上げるとブレーカ３４もしくは３５に切りくずが強く衝突するため、びびり振動が発生しやすいといった不具合もあった。
【０００７】
また、前述した特許文献１に示されている切削インサートにおいては、ブレーカとなる隆起部がノーズ先端から大きく離れた位置にあるため、切りくずの詰まりや切削抵抗の増加等の不具合は無いものの、切りくず処理が悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑み、低切り込み時に高い送りで加工しても良好な切りくず処理が得られ、且つ高い送りで発生しやすいびびり振動も抑制する切削インサートを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来技術の課題を解決するため、本発明の切削インサートは、主面が多角形状で略平板状をなし、一方の主面にすくい面、他方の主面に着座面を、側面に逃げ面を形成するとともに、すくい面外周の稜線が主切刃をなし、多角形のコーナーにはノーズ切刃が設けられ、ノーズ切刃の両側には、さらえ刃としての副切刃を形成し、すくい面は切刃から離れるに従い低くなるように傾斜している切削インサートであって、前記すくい面上のノーズ部近傍にコーナーの２等分線方向に延び、すくい面より低位まで延びるくぼみ部を設け、且つくぼみ部のノーズから遠い終端より滑らかにつながり切刃から離れるに従い高くなるように隆起するブレーカ傾斜面を形成することを特徴とする。
【００１０】
上述の切削インサートによれば、切刃から出た切りくずはくぼみ部に引き込まれ、くぼみ部中央の曲面に沿ってカールされ、くぼみ部の外周から中央に向かって延びる切刃から遠方のくぼみ部傾斜面によって切りくずの流れる方向を変えられるから、カール径と切りくず流れが最適になる。また、くぼみ部で最適なカールと流れが得られた切りくずはくぼみ部から滑らかにつながるブレーカ傾斜面に沿って上方に誘導されて排出されるため、切りくず排出性も向上する。また、前記ブレーカ傾斜面は比較的浅い角度と高さを持つため、切りくずはブレーカ傾斜面上に沿って流れ、ブレーカに激しく衝突することもなく、びびり振動を抑制することができる。
【００１１】
ここで、前述のくぼみ部のインサート上面視におけるコーナーの２等分線に直交する方向のくぼみ部外周の最大幅ｗはノーズ部のコーナー半径をＲとしたとき、０．５Ｒ≦ｗ≦２Ｒが好ましい。この範囲であれば、より効果的に切りくずをカールさせることができる。
【００１２】
また、前記くぼみ部傾斜面の傾斜角度αは５°〜２５°であることが好ましい。αがこの範囲であれば、切りくずを確実にカールさせ、切りくず流れを最適な方向に制御できる。
【００１３】
更に、前記くぼみ部の最低位の切刃からの高さｈ１が０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。ｈ１がこの範囲であれば、切りくずのカール径がより最適になる。
【００１４】
また、前記ブレーカ傾斜面の傾斜角度βが５°〜３０°で、且つ前記ブレーカ傾斜面の最高位と切刃との段差ｄ１が０．０５〜０．２ｍｍで、前記ブレーカのくぼみ部のノーズから遠い終端よりつながりブレーカの最高位まで延びる傾斜面の終端とノーズ部とのコーナー２等分線方向の距離ｔ１がノーズ部のコーナー半径の大きさをＲとしたとき、１．５Ｒ≦ｔ１≦３Ｒであることが好ましい。角度βと段差ｄ１、および距離ｔ１が上述の範囲であれば、切りくずはブレーカとしての傾斜面上に沿って上方に且つ切削インサートの進行方向とは逆の方向に排出されるため、切りくず処理がより安定する。
【００１５】
また、前記くぼみ面は切刃との間にすくい面と同一平面で形成されるポジランドの幅ａは０．０５〜０．１５ｍｍで、ランドの角度γは０．５°〜７°であることが好ましい。ランド幅ａとランド角度γがこの範囲であれば、切削抵抗は比較的低いまま高送り時に刃先が欠損するのを抑制でき、更にくぼみ部へ切りくずを引き込む効果が最大となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１乃至図４に本発明の実施形態の切削インサート１を示す。この切削インサート１の全体形状は図１に示す如く、主面が多角形状で略平板状をなし、一方の主面にすくい面１７〜１９を、他方の主面に不図示の着座面を、側面に逃げ面２３〜２５を形成するとともに、すくい面外周の稜線が主切刃２２をなし、多角形の鋭角コーナーにはノーズ切刃２０が設けられ、該ノーズ切刃２０の両側には、さらえ刃としての副切刃２１を形成する。
【００１８】
図４の拡大図に示す如く、すくい面１７〜１８上のノーズ切刃近傍にコーナーの２等分線方向に延び、すくい面より低位まで延びるくぼみ部傾斜面１１〜１３が形成され、最低位の曲面１４につながっている。
【００１９】
上述のように構成される上記切削インサート１は、切刃２０〜２２において生成された切りくずはくぼみ部傾斜面１１および１２に引き込まれ、くぼみ部中央の曲面１４に沿ってカールされ、くぼみ部の外周から中央に向かって延びる切刃から遠方のくぼみ部傾斜面１３によって切りくずの流れる方向を変えられるから、カール径と切りくず流れが最適になる。また、くぼみ部で最適なカールと流れが得られた切りくずはくぼみ部から滑らかにつながるブレーカ傾斜面に沿って上方に誘導されて排出されるため、切りくず排出性も向上する。また、前記ブレーカ傾斜面は比較的浅い角度と高さを持つため、切りくずはブレーカ傾斜面上に沿って流れ、ブレーカに激しく衝突することもなく、びびり振動を抑制することができる。尚、上記切削インサートはさらえ刃を備えているため高送り条件下においても良好な仕上げ面が得られるが、高送りにて生成された切りくずは厚く硬いので、前記くぼみ部に連続して配置された前記ブレーカ傾斜面１５に切りくずがあたって切りくずの分断を促進させる効果が得られる。
【００２０】
ここで、図３のインサート上面視におけるくぼみ部外周の最大幅ｗはノーズ部のコーナー半径をＲとしたとき、０．５Ｒ≦ｗ≦２Ｒが好ましい。幅ｗが０．５Ｒに満たないと切りくずをくぼみ部に引き込むことができなくなり、また２Ｒを越えると切りくずの流れが不安定になり、いずれも切りくず処理が悪化する恐れがある。
【００２１】
また、図５〜７を参照して、くぼみ部傾斜面１１〜１３は傾斜角α＝５°〜２５°でくぼみ部外周から中央に向かい低位になるように傾斜している。くぼみ部傾斜面１１〜１３の傾斜角αが５°未満であると、切りくずをくぼみ部へ引き込むことができにくくなるため、切りくずのカールが不安定になる。同時に切りくずの流れを変えることが困難となり、切りくず処理が悪化する恐れがある。αが２５°を越えると切りくずを過度にカールさせ、同時に切りくずの流れを阻害するため、切りくず詰まりを起こし、いずれも切りくず処理は悪化する恐れがある。
【００２２】
また、図３乃至図５に示されるように、くぼみ部のノーズから遠い終端より滑らかにつながり切刃から離れるに従い高くなるようなブレーカとしての傾斜面１５が形成されている。このブレーカとしての傾斜面１５は図５のコーナー２等分線垂直断面に示す如くβ＝５°〜３０°の角度で傾斜し、くぼみ部の最低位の切刃からの高さｈ１＝０．０５〜０．１５ｍｍの範囲で、且つ前記ブレーカの最高位と切刃との段差ｄ１が０．０５〜０．２ｍｍの範囲で、更に前記ブレーカのくぼみ部のノーズから遠い終端よりつながりブレーカの最高位まで延びる傾斜面の終端とノーズ部とのコーナー２等分線方向の距離ｔ１がノーズ部のコーナー半径の大きさをＲとしたとき、１．５Ｒ≦ｔ１≦３Ｒであることが好ましい。ブレーカとしての傾斜面１５が上述の条件から外れた場合、切りくず排出をコントロールできず、切りくずの排出性が悪化するだけでなく、切りくずが必要以上に強くあたり、びびり振動が起こる恐れがある。
【００２３】
また、図５乃至図６に示すようにくぼみ部は切刃との間にすくい面と同一平面で形成されるポジランドを備えており、その幅ａは０．０５〜０．１５ｍｍで、ランド角度γは０．５°〜７°であることが好ましい。幅ａが０．０５ｍｍ未満であると高送り時に刃先が欠損する恐れがあり、０．１５ｍｍを越えると切削抵抗が増加し、同時にくぼみ部へ切りくずを引き込む効果が小さくなる。また、ランド角度γが０．５°に満たないと、限りなくネガランドに近い状態となるので切削抵抗が増加し、７°を越えると切刃強度が低下する。
【００２４】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の目的を逸脱しない限り任意の形態とすることができる。
【００２５】
【実施例】
本発明の実施形態にかかる切削インサート１を用いて一定の切削速度Ｖで切り込みｄと送りｆを様々に変化させて被削材の切削を行った。図８にそのときに切りくず処理が良好であった範囲を示す。なお比較のため従来技術の切削インサート２を用いて同一条件下で切削を行った結果も合わせて図８に示す。ここでは長さが２００ｍｍ以下で、ほぼ一定のカール半径をもち、且つ詰まりのない切りくずを良好と判断している。また、びびり振動が発生した場合は良好とする範囲から除外した。切削条件等は以下に示す。
【００２６】
切削条件：切削速度Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ、湿式
インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８タイプ
ホルダー：ＰＣＬＮＬ２５２５Ｍ−１２
被削材：ＳＣＭ４１５（φ１００×Ｌ６０）
図８に示すように、本発明の切削インサート１は従来技術の切削インサート２に比べ切りくず処理範囲が極めて広くなっている。特に送りｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ以上ではその差が顕著であった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、低切り込み時に高い送りで加工しても良好な切りくず処理が得られ、且つ高い送りで発生しやすいびびり振動も抑制する切削インサートが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の切削インサートの斜視図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】図２の拡大図である。
【図４】図１の拡大図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】実施例の結果である。
【図９】従来技術の切削インサートの斜視図である。
【図１０】図９の上面図である。
【図１１】図１０の拡大図である。
【図１２】図１１の拡大図である。
【図１３】図１１のＡ‘−Ａ’線断面図である。
【図１４】図１１のＢ‘−Ｂ’線断面図である。
【図１５】図１１のＣ‘−Ｃ’線断面図である。
【符号の説明】
１  切削インサート
２  従来インサート
１１  くぼみ部傾斜面
１２  くぼみ部傾斜面
１３  くぼみ部傾斜面
１４  くぼみ部曲面
１５  ブレーカ傾斜面
１６  ブレーカ
１７  すくい面（ポジランド）
１８  すくい面（ポジランド）
１９  すくい面
２０  コーナー切刃
２１  副切刃
２２  主切刃
２３  コーナー逃げ面
２４  副切刃逃げ面
２５  主切刃逃げ面
３３  すくい面
３４  ブレーカ
３５  ブレーカ
３６  ブレーカ
３７  すくい面
３８  すくい面
３９  すくい面
４０  コーナー切刃
４１  副切刃
４２  主切刃
４３  コーナー逃げ面
４４  副切刃逃げ面
４５  主切刃逃げ面
ｗ    幅
α    傾斜角
ｈ１  段差
β    傾斜角
ｄ１  段差
ｔ１  距離
ａ    幅
γ    傾斜角
ｄ２  段差
ｔ２  距離
λ    傾斜角
λ’    傾斜角
ｄ    高さ
θ    傾斜角
【図１】
2004216510.tif 000003
【図２】
2004216510.tif 000004
【図３】
2004216510.tif 000005
【図４】
2004216510.tif 000006
【図５】
2004216510.tif 000007
【図６】
2004216510.tif 000008
【図７】
2004216510.tif 000009
【図８】
2004216510.tif 000010
【図９】
2004216510.tif 000011
【図１０】
2004216510.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004216510.tif 000014
【図１３】
2004216510.tif 000015
【図１４】
2004216510.tif 000016
【図１５】
2004216510.tif 000017