(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略板状の本体部上面に形成されたすくい面と、
前記本体部下面に形成された着座面と、
前記本体部側面に形成された逃げ面と、
前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に形成された主切れ刃と、
前記逃げ面上に形成され、両端が前記すくい面及び前記着座面に達する主溝部と、
を備えたスローアウェイインサートであって、
前記主切れ刃及び前記逃げ面は、各々前記主溝部によって分断された複数の第一分割主切れ刃及び分割逃げ面からなるとともに、さらに前記第一分割主切れ刃は、一端が前記すくい面に達するようにして前記主溝部と並んで前記分割逃げ面上に配され、前記主溝部の幅より小さい幅を有した副溝部によって分断された複数の第二分割主切れ刃からなるスローアウェイインサート。
【請求項２】
前記副溝部の長さが前記本体部の厚みよりも短いことを特徴とする請求項１記載のスローアウェイインサート。
【請求項３】
前記副溝部の深さが前記主溝部の深さより小さいことを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイインサート。
【請求項４】
前記副溝部の幅が、前記主溝部の幅の１／６〜５／６であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項５】
前記副溝部が前記第一分割主切れ刃を略等分するように配設されることを特徴とする請求項１乃至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】
前記すくい面上に、前記第二分割主切れ刃に対応して、少なくとも一つの突起が配設さ
れていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項７】
前記すくい面の中央に着座面まで貫通したねじ穴を具備するとともに、該ねじ穴周りに環状の隆起部を具備していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか記載のスローアウェイインサートと、前記スローアウェイインサートを複数装着するチップホルダとを具備することを特徴とする転削工具。
【請求項９】
前記主溝部および前記副溝部が、前記チップホルダの軸線まわりの周方向に沿って形成されることを特徴とする請求項８記載の転削工具。
【請求項１０】
請求項８又は９の転削工具をその軸線まわりに回転させる工程と、
前記主溝部および前記副溝部の深さが、前記回転している前記転削工具の一刃あたりの最大送り量よりも大きい状態で、前記スローアウェイインサートと被削材とを接触させる工程と、
を備えた被削材の切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正面フライスやエンドミル等の転削工具に用いられるスローアウェイインサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正面フライスやエンドミル等の転削工具、特に切れ刃長が長く多数の切れ刃を取り付けて使用する転削工具に用いられるスローアウェイインサートとして、主切れ刃から連続するすくい面が正のすくい角を備えるとともに、主切れ刃を含む逃げ面を溝部によって分断したスローアウェイインサートが知られている（例えば、特許文献１）。このようなスローアウェイインサートは主として、大きくて多量の切りくずが排出される重切削のような切削に用いられ、切削時の切削抵抗も大きいものであるが、溝部を形成することによって主切れ刃が分断されており、生成される切りくずの幅が小さく分割される。その結果、切削抵抗が減少し被削材への食い付き性も良くなることから、加工中におけるびびり振動も抑制されるという効果が得られる。
【特許文献１】特開平７−２９９６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、昨今の機械加工業界の動向として、切削作業の更なる高効率化を図るために、特に切込み量が大きな重切削加工が行なわれる傾向にある。このようなより厳しい切削条件下での重切削加工においては、必然的に大きなたわみが発生し切削抵抗が増大するために、上記構成のスローアウェイインサートであってもびびり振動の発生を抑えることは必ずしも十分ではなかった。
【０００４】
このような重切削加工等におけるびびり振動をさらに抑制するには、主切れ刃を含む逃げ面を分断する溝部の数を増加させて、切削抵抗を低減させることが有効ではあるが、このようにした場合には、分断された切れ刃部の強度が大きく低下してしまうために、スローアウェイインサートが欠損しやすくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、転削工具、特に切れ刃長が長く多数の切れ刃を取り付けて使用する転削工具で用いられるスローアウェイインサートにおいて、切れ刃強度を大きく低下させることなく切削抵抗を低減させ、より厳しい切削条件下での重切削加工においてもびびり振動の発生を抑制できる、信頼性の高いスローアウェイインサート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】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明のスローアウェイインサートは、略板状の本体部上面に形成されたすくい面と、前記本体部下面に形成された着座面と、前記本体部側面に形成された逃げ面と、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部に形成された主切れ刃と、前記逃げ面上に形成され、両端が前記着座面及び前記すくい面に達する主溝部と、を備えたスローアウェイインサートであって、前記主切れ刃及び前記逃げ面は、各々前記主溝部によって分断された複数の第一分割主切れ刃及び分割逃げ面からなるとともに、さらに前記第一分割主切れ刃は、一端が前記すくい面に達するようにして前記主溝部と並んで前記分割逃げ面上に配され、前記主溝部の幅より小さい幅を有した副溝部によって分断された複数の第二分割主切れ刃からなることを特徴としている。
【０００７】
このような構成により、前記主溝部によって分断された前記第一分割主切れ刃が、前記すくい面に一端が達する前記副溝部によって、更に複数の第二分割主切れ刃に分断され、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサートと被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。その結果、加工中におけるびびり振動を抑制することができ、切削条件のより厳しい重切削加工も可能となる。また、生成される切りくずの幅は、前記第二分割主切れ刃の長さに対応して更に小さくなるため、切りくず排出性が向上し切りくずのかみこみ等がなくなる。加えて、幅のより大きな主溝部が多数形成されたインサートでみられる、切れ刃強度の大きな低下およびそれにより生じる切れ刃のチッピング、欠損、破損等が抑制されるため、インサートの寿命を延ばすことができる
また、前記副溝部の長さが前記本体部の厚みよりも短く形成されていることが、２つの主溝部の間に形成される逃げ面が、副溝部によって複数に分割されても、分割された複数の逃げ面は底面側でそれぞれ連なるため強度が大きく、２つの主溝部に挟まれた逃げ面部分または、副溝部と主溝部に挟まれた逃げ面部分が欠損することが防がれ、結果として、切れ刃強度を向上させることができるため望ましい。
【０００８】
さらに、前記副溝部の深さが前記主溝部の深さより小さく形成されていることが、２つの主溝部に挟まれたすくい面部分または、副溝部と主溝部によって挟まれたすくい面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができることにより、切れ刃強度の維持と切削抵抗の低減とをバランスよく両立でき、切削時の切り込み量を増やすなどの重切削加工も可能になるため望ましい。
【００１０】
さらに、前記副溝部の幅が、前記主溝部の幅の１／６〜５／６であることが、切削抵抗の低減と切れ刃強度の維持とをバランスよく両立できるため望ましい。
【００１１】
また、前記副溝部が前記第一分割主切れ刃を略等分するように配設されることが、前記第一分割主切れ刃が前記すくい面に達する前記副溝部の一端によって等分割され前記各第一分割主切れ刃にかかる加工負荷が等しく分散されるため、バランスよく切削抵抗を低減できるとともに、切れ刃強度の低下を最大限に抑制できるため望ましい。
【００１２】
さらに、前記すくい面上に、前記第二分割主切れ刃と対応する少なくとも一つの突起が配設されていることが、前記各第二分割主切れ刃によって幅が狭く形成された各々の切りくずが、対応する突起に接触し効率よく小さく湾曲変形されるため、切りくず排出性が向上するため望ましい。
【００１３】
また、前記すくい面の中央に着座面まで貫通したねじ穴を具備するとともに、該ねじ穴周りに環状の隆起部を具備していることが、突起による切りくずのカール作用が不十分な条件下においても、切りくずのカールを促進することができるとともに、切りくずの衝突によるクランプねじ頭部の摩滅を防止することができるため望ましい。
【００１４】
さらに、前記スローアウェイインサートと、前記スローアウェイインサートを複数装着するチップホルダとを具備する転削工具であることが、切りくずを細分化することで排出性能を向上させるとともに、スローアウェイインサートおよびホルダの欠損、摩耗が抑制され各々の寿命が延びることにより、交換回数が減少し生産効率を向上させることができるため望ましい。
【００１５】
また、前記主溝部および前記副溝部が、前記チップホルダの軸線まわりの周方向に沿って形成されることが、分割切れ刃間で被削材が削り残される部分は、インサート側面部に形成される各溝部を通過し、これによって削り残し部分がインサートの側面部に接触することを防ぎ、その結果、びびり振動を抑えることができるため望ましい。
さらに、前記転削工具をその軸線まわりに回転させる工程と、前記主溝部および前記副溝部の深さが、前記回転している前記転削工具の一刃あたりの最大送り量よりも大きい状態で、前記スローアウェイインサートと被削材とを接触させる工程と、を備えた被削材の切削方法であることが、確実に切りくずが分断され、切削抵抗の低減が図れるため望ましい。
【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、前記副溝部によって前記第一分割主切れ刃が更に分断されるため、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサートと被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。その結果、加工中におけるびびり振動を抑制することができ、切削条件のより厳しい重切削加工も可能となる。また、生成される切りくずの幅は、前記第二分割主切れ刃の長さに対応して更に小さくなるため、切りくず排出性が向上し切りくずのかみこみ等がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。
【００１８】
図１及び図２及び図５乃至図８は、本発明の実施形態を示すものであり、図１は本発明の第一の実施形態によるスローアウェイインサート（以下、インサートと略す。）１の全体斜視図、図２は図１のインサート１の（ａ）平面図、（ｂ）長辺側側面図、（ｃ）短辺側側面図、図５は第二の実施形態によるインサート２１の（ａ）平面図、（ｂ）長辺側側面図、（ｃ）短辺側側面図、図６乃至図８は第三、第四、第五の実施形態によるインサート３１、４１、５１の全体斜視図である。そして図３は、本発明のインサートを用いた転削工具の全体斜視図、図９は本発明の転削工具のインサート４１の装着状態を示す拡大斜視図である。また、図４（ａ）乃至（ｄ）は本実施形態のインサートの切削性能評価実験に用いた各種インサートの切れ刃形状の簡略図である。
【００１９】
図１及び図２において、第一の実施形態によるインサート１は、略多角形状の本体部からなり、本体部下面に着座面２を、上面にすくい面３を、側面に逃げ面４を具備している。そして、すくい面３と逃げ面４との交差稜線部に主切れ刃５が形成されている。
【００２０】
ここで、逃げ面４には、その両端がすくい面３及び着座面２に達する主溝部６が形成されており、主切れ刃５及び逃げ面４は、各々主溝部６で分断された複数の第一分割主切れ刃５Ａ及び分割逃げ面４Ａによって構成されている。さらに、分割逃げ面４Ａ上には、副溝部７が、その一端がすくい面３に達するようにして前記主溝部６と並んで配設されている。具体的には、副溝部７は、インサート長手方向に隣接する２つの主溝部間と、主溝部６とインサート長手方向端面部との間とにそれぞれ形成される。また、第一分割主切れ刃５Ａは、副溝部７のその一端によって分断された複数の第二分割主切れ刃５ａによって構成される。
【００２１】
図３には、本発明のインサート１を装着した転削工具１１の斜視図を示している。ここで、ホルダ１２の外周先端部に複数の切りくずポケット１３が形成されており、該切りくずポケット１３内の各々外周位置にインサート１が取り付けられる。詳細には、インサート１は、回転方向にすくい面３を向けて最外周に主切れ刃５が位置するように装着され、該主切れ刃５がホルダ１２とともに回転することによって切削が行われる。
【００２２】
一般に、このような転削工具で切削加工をする場合には、ホルダに曲げ応力が働くが、このような曲げ応力によって大きなたわみが発生することのないように、ホルダは一定の剛性を備えている。しかしながら、実際の切削加工においては、加工条件等によってホルダに働く曲げ応力の大きさが変化するので、加工負荷が大きい場合には、ホルダの剛性が不足することにより大きなたわみが発生し、その結果として加工中のびびり振動を誘発することがある。特に、切込み量が大きな重切削加工等においては、切削抵抗が著しく増大するためにびびり振動が発生しやすい。
【００２３】
そのため従来より、上記のような転削工具においては、切削抵抗を低減させるための手段として、主切れ刃を含む逃げ面を、両端がすくい面及び着座面に達する溝部によって分断したインサートを複数組み合わせて用いることが広く行われてきた。すなわち、このようなインサートにおいては、生成される切りくずの幅が小さく分割されるので、切削抵抗が低減することにより加工中のびびり振動が抑制されるというものである。しかし、より厳しい切削条件下での重切削加工を可能にするために、従来のままの形状の溝部を単純に数だけ増やすと、溝部によって分断された切れ刃部の強度が低下してチッピングや欠損等が生じやすくなるため、切削抵抗の低減には限界があった。
【００２４】
これに対し、図１および図２で示すように本発明の第一の実施形態をとるインサート１においては、主切れ刃５を含む逃げ面４を分断する従来形状のより大きな主溝部６は、切れ刃強度が維持できる数の範囲内で形成され、更なる切削抵抗の低減を図るために、新たにより小さな副溝部７によって第一分割主切れ刃５Ａをさらに分割する構成としている。このような構成とすることで、切れ刃部の強度が大きく低下することなく切削抵抗が低減される。その結果、特に切込み量が大きな重切削加工等においても、インサート１に欠損を生じることなくびびり振動を抑制することが可能となる。
【００２５】
本実施形態では、副溝部７によって第一分割主切れ刃がさらに分断されるため、主切れ刃部にかかる切削抵抗を低減させることができるとともに、副溝部７は、主溝部６より小さく形成されることで、主溝部６の形成の際にみられる切れ刃部の大きな強度低下は抑制される。すなわち、主溝部６および副溝部７を併存させることで、切れ刃強度の低下を抑制しつつ、インサート１と被削材との接触面の減少に伴う切削抵抗の低減も可能となる。これによって、加工中におけるびびり振動を抑制でき、切削条件の厳しい重切削加工も可能となる。
【００２６】
さらに本実施形態では、主溝部６によって分断された第一分割主切れ刃が、副溝部７によって、さらに複数の第二分割主切れ刃に分断されることで、生成される切りくずの幅は、第二分割主切れ刃の長さと略一致するため、切りくずが軽量化する。これによって、図３に示す転削工具１１を用いた切削加工において、ホルダ１２に形成される切りくずポケット１３から切りくずが排出しやすくなり、切りくず排出性を向上させることができる。したがって、切りくずポケット１３における切りくずの詰まり、切りくずのかみこみ等の不具合が抑制され、インサート１およびホルダ１２を長期にわたって使用することが可能となる。その結果、インサート１の交換回数を減らすことができ、生産効率を向上させることができる。また、切りくずポケット１３から外方に排出された切りくずは、軽量であるため、被削材周辺に堆積せずに移動する。そのため、切りくずによって被削材が傷つけられることを防ぐことができる。結果として、被削材周辺への切りくずの堆積が抑制されることにより、切れ刃への切りくずのかみこみも低減される。このように重切削加工実装脚部における切りくずの排出性能が向上される。
【００２７】
なお、本実施の形態において、副溝部７は、インサート１の幅方向端部に形成され、幅方向端面からインサート幅方向に没入して、インサート１のすくい面３からインサート厚み方向に延びる。また、副溝部７は、主溝部６に比べてインサート１に没入する没入量、すなわち深さが小さく形成される。
【００２８】
さらに、主溝部６および副溝部７のインサート幅方向の寸法は、少なくとも、予め設定される転削工具１２の一刃あたりの最大送り量よりも大きく設定される。本実施の形態では、主溝部６のインサート幅方向の寸法は、切削抵抗の低下が臨界となる寸法に設定され、副溝部７のインサート幅方向の寸法は、予想される送り量の最大値に設定される。また、主溝部６のインサート長手方向、インサート幅方向およびインサート厚み方向の寸法は、インサート１の強度を維持するのに必要な寸法にそれぞれ設定される。
【００２９】
図１および図２では、主溝部６は３つ形成された実施形態を例示したが、主切れ刃５を含む逃げ面４を分断する従来形状のより大きな主溝部６は、切れ刃強度が維持できる範囲で、形状、配置および個数が選択される。
【００３０】
また、本実施の形態では、インサート１には、逃げ角が設定されるため、逃げ面４は、すくい面３から着座面２に向かってインサート厚み方向に進むにつれて、内方に向かってインサート幅方向に没入する。そのため、副溝部７の底部分は、逃げ面４のうちで着座面２に交差する部分よりも、インサート幅方向に突出した位置に配置される。これによって副溝部７は、インサート１の幅方向端部のうち、着座面２寄りの部分を除いたすくい面３寄りの部分に形成される。また、副溝部７のインサート幅方向壁面は、インサート厚み方向に平行に延びる。
【００３１】
ここで本発明の副溝部７の形状について各寸法を各々取り上げてより詳細に説明する。
【００３２】
まず、本実施の形態では、副溝部７は、主溝部６に比べて副溝部７の幅が小さく形成されるので、幅が異なる２つの溝部６，７を形成することができる。主溝部６の幅が大きく形成されることで、インサート全体に占める第一分割主切れ刃の割合が低くなり、切削抵抗を小さくすることができるため、切削時に生じるびびり振動を防ぐことができる。また副溝部７の幅が小さく形成されることで、幅の大きな主溝部が複数形成されるインサートで見られる、切れ刃強度の大きな低下およびそれにより生じる切刃のチッピング、欠損、破損などが抑制される。したがって切りくずをさらに細分化する機能を達成しつつ、第一分割主切れ刃の強度低下を防ぐことができる。これによって主切れ刃の欠損を防いで、インサート１の寿命を長くすることができる。このように本実施形態のインサート１を用いることで、切れ刃強度の低下を抑えたうえで、切削抵抗を低減させることができ、重切削加工に好適に用いることができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、副溝部７の長さが本体部の厚みよりも短く形成される。２つの主溝部６の間に形成される逃げ面４は、副溝部７によって複数に分割され、分割された複数の逃げ面４は、着座面側でそれぞれ連なる。これによって２つの主溝部６に挟まれた逃げ面部分または、副溝部７と主溝部６とによって挟まれた逃げ面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができる。加えて、インサート本体の強度も充分に確保することが可能となる。また、副溝部７の他端は逃げ面４上に位置するため、インサート着座面２上には、副溝部７による没入箇所は存在しない。これにより、前述のとおりインサート本体の強度が確保されるとともに、ホルダに対して拘束面となるインサート着座面２が広くなるため、より安定してインサートをホルダに拘束させることができる。
【００３４】
さらに本実施の形態によれば、副溝部７の深さが主溝部６の深さよりも小さく形成される。これによって２つの主溝部６に挟まれたすくい面部分または、副溝部７と主溝部６によって挟まれたすくい面部分が欠損することが防がれ、切れ刃強度を向上させることができる。
【００３５】
また本実施の形態によれば、上述のように、主溝部６の深さが、それ以上深くしても切削抵抗の低下が期待できない臨界値に設定されることで、切削抵抗を可及的に小さくすることができる。また副溝部７は、予め設定される転削工具１２の一刃あたりの最大送り量よりも大きく設定されることで、切りくずの幅を確実に分断することができる。また副溝部７の深さは、主溝部６の深さ以下に設定されることで、切れ刃強度の低下を抑えることができる。
【００３６】
このように、本発明における副溝部７は、以下に示すように溝部の構成要素として幅Ｗ、深さＤ、長さＬの３つの寸法が重要となる。図２（ａ）に示すように、各溝部の幅Ｗとは、インサート長手方向の寸法のことで、すくい面３と各溝部の壁面との交差稜線部と、主切れ刃５の仮想直線との２つの交点間の最短距離である。また、各溝部の深さＤとは、インサート幅方向の寸法のことで、主切れ刃５の仮想直線から各溝部の前記交差稜線部までの上面視におけるインサート幅方向に最長の距離である。さらに図２（ｂ）に示すように、各溝部の長さＬとは、インサート厚み方向の寸法のことで、インサート１の着座面２を底面として静置した時の、すくい面３に達する各溝部の一端から他端までのインサート厚み方向に最短の距離である。
【００３７】
ここで、特に副溝部７の幅Ｗ２において、主溝部６の幅Ｗ１の１／６〜５／６であることが、切削抵抗の低減と切れ刃強度の維持とをバランスよく両立できる点で好ましい。副溝部７の幅Ｗ２が、主溝部６の幅Ｗ１の１／６より小さいと切削抵抗の低減効果が不十分であり、主溝部６の幅Ｗ１の５／６より大きいと切れ刃部の強度が不十分となるからである。すなわち、このような構成が、第二分割主切れ刃５ａの切れ刃長が適度に保持できるため、切れ刃のチッピング、欠損、破損等の防止に効果的である。
【００３８】
また、特に副溝部７の深さＤ２において、主溝部６の深さＤ１の１／６〜５／６であることが好ましい。副溝部７の深さＤ２が主溝部６の深さＤ１の１／６より小さいと、重切削加工時の送り量より副溝部の深さＤ２が小さくなる傾向にあるため、切りくずが分割されず切削抵抗の低減が十分になされない。また、切りくずが分割されない場合には、切りくずが副溝部７の溝壁面に接触してしまうため、結果的に切削抵抗が増大しやすくなる。副溝部７の深さＤ２が主溝部６の深さＤ１の５／６より大きいと、切れ刃部の強度が不十分になるとともに、インサート本体部の強度も低下してしまう。
【００３９】
さらに、本実施形態では、主溝部６の長さＬ１はインサート１の厚みと略同じとなるが、副溝部７の長さＬ２は、そのインサート１の厚みよりも短く形成される。このような構成により、副溝部７の他端は分割逃げ面４Ａ上に位置するため、他端が着座面２まで達する主溝部６の数を単純に増加させた場合に比べて、切れ刃強度の低下、さらには、インサート本体部の強度の低下を抑えることができる。
【００４０】
具体的には、本実施の形態では、主溝部６の幅Ｗ１は、１．６ｍｍであり、主溝部６の深さＤ１は、１．２ｍｍであり、主溝部６の長さＬ１は、６．４ｍｍに設定される。また副溝部７の幅Ｗ２は、０．６ｍｍであり、副溝部７の深さＤ２は、０．４ｍｍであり、副溝部７の長さＬ２は、２．４ｍｍに設定される。なお、これらの具体的な数値はインサート本体部の大きさに依存することは言うまでもない。
【００４１】
また、本実施ではインサートに形成される主溝部６は同じに形成され、同様に、インサートに形成される副溝部７も全て同じに形成された例を示したが、これに限られない。上述の主溝部６および副溝部７の効果を有する範囲で、主溝部６同士が異なるよう、副溝部７同士が異なるよう形成されても構わない。但し、そのような場合には、主溝部６および副溝部７の幅、深さの数値関係の算出に用いる値は、主溝部６の幅、深さを、インサートに形成される主溝部６のうち、最大の幅、深さとし、副溝部７の幅、深さを、インサートに形成される副溝部７のうち、最小の幅、深さとする。それらの値を測定し、得られた副溝部７の幅、深さが、主溝部６の幅、深さの１／６〜５／６にあれば、上述のような効果が得られる。
【００４２】
なお、各副溝部７は、主溝部６に比べて、深さ、幅および長さの少なくとも一つが小さく形成される。すなわち、各副溝部７の深さおよび幅が小さくても、深さのみ、幅のみが主溝部６のそれよりも小さくても良い。例えば、副溝部７の他端は着座面２に達しない形態を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、逃げ面４の逃げ角やインサート本体部の厚み、副溝部７の幅Ｗ２、深さＤ２との兼ね合いによりインサート本体部の強度が十分に維持できる場合においては、副溝部７の他端は着座面２に達するように形成しても同様の効果が得られることは言うまでもない。ちなみに上述のように、本実施の形態では、各副溝部７は、各主溝部６に比べて、深さ、幅および長さがそれぞれ小さく形成される。
【００４３】
次に、本実施形態のインサートの切削性能を調べるために行なった実験について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、本実験に用いた各種インサートの切れ刃形状を簡略化して示した平面図である。具体的には、インサートに形成される副溝部の数が本実施形態のインサート１と異なる本実施形態のインサート１０と、比較例のインサート１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの各々の平面図である。本実施形態のインサート１０は、図４（ｂ）に示すように、３つの主溝部６と４つの副溝部７とを有する。これに対して第１比較例のインサート１１０Ａは、図４（ａ）に示すように、３つの主溝部６を有する。また第２比較例のインサート１１０Ｂは、図４（ｃ）に示すように、７つの主溝部６を有する。また第３比較例のインサート１１０Ｃは、図４（ｄ）に示すように、７つの副溝部７を有する。なお、本実施形態のインサート１０、第1〜３比較例のインサート１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃにおける、主溝部６と副溝部７の大きさは、それぞれ同じに形成される。
【００４４】
第１比較例のインサート１１０Ａは、３つの主溝部６によって略４分割された分割主切れ刃を有する。それに対し、本実施形態のインサート１０は、第1比較例のインサート１１０Ａにさらに副溝部７が形成されたものであり、主溝部６によって分割された主切れ刃が、各副溝部７によってさらにそれぞれ２分割される。また第２比較例のインサート１１０Ｂは、７つの主溝部６によって略８等分された分割主切れ刃を有し、第３比較例のインサート１１０Ｃは、７つの副溝部７によって略８等分された分割主切れ刃を有する。
【００４５】
これらのインサートを用いて、各インサートの切削抵抗と、切れ刃強度と、仕上げ面の状態とをそれぞれ比較するために、切削速度Ｖを２００ｍ／ｍｉｎとし、被削材としてＪＩＳに規定されるＳＳ４００を用いて、乾式にて切削試験を行った。またホルダ軸線方向の切込み量を１５ｍｍ、ホルダ半径方向の切込み量を５ｍｍとし、切削抵抗および仕上げ面測定時には、インサート一刃あたりの送り量ｆを０．２ｍｍ／刃とした。その結果を表1に示す。また切削抵抗は、上述の切削条件下において、キスラー社製切削抵抗測定器を用いて測定し、主分力を切削抵抗として表記した。また切れ刃強度は、インサートにかかる負荷が徐々に大きくなるように送り量を上げていき、最終的にインサートが欠損するまで試験を行い、インサートが欠損した限界送りを表記した。具体的には、インサート一刃あたりの送り量を増加させていき、インサートの主切れ刃が欠損したときの送り量で表した。
【表１】
0004804127.tif 000002
【００４６】
切削抵抗は、インサートと被削材との接触面、すなわちインサートに設けられる各分割主切れ刃の長さの合計に比例して増加する。したがって、原則として各インサートに形成される溝部６、７が多いほど、切削抵抗が低減される。第１比較例のインサート１１０Ａに比べて、副溝部７が形成される分だけ被削材との接触面が減少するので、本実施形態のインサート１０の切削抵抗は第１比較例のインサート１１０Ａよりも低くなる。また第３比較例のインサート１１０Ｃのように、副溝部７だけを増やしても、主溝部６を増やす場合に比べて切削抵抗の低下割合が小さい。これは、まず第一に、インサートに設けられる各分割主切れ刃の長さの合計が長い、すなわち、被削材との接触面が大きい事が理由としてあげられる。加えて、副溝部７は、深さＤおよび幅Ｗが小さいので、削り残し部分が副溝部７の壁面に接触しやすく、それによる切削抵抗の増加が新たに生じるため、切削抵抗を効果的に低減させることができない。また、第３比較例のインサート１１０Ｃのように、すべて副溝部７で構成されるインサートの場合、ねばい被削材は分断されにくいため、確実に切りくずが分断されずに、つながった状態の切りくずが生成しやすい。そのため、溝部形成による効果が得られなくなってしまう。それに対して、本実施形態のインサート１０は、ねばい被削材に対しても、主溝部６によって確実に切りくずを分断し、副溝部７によって、切れ刃強度の低下を抑制した上での、切削抵抗の低減が図れる。なお、主溝部６も副溝部７も形成されない場合には、切削抵抗は、約５０００Ｎとなる。
【００４７】
また切れ刃強度は、分割主切れ刃の長さに比例して高くなる。言い換えると、各分割主切れ刃が短くなるにつれて切れ刃強度が低下する。したがって第１比較例のインサート１１０Ａに比べて主溝部６が増設された第２比較例のインサート１１０Ｂのほうが、切れ刃強度が低くなる。これに対して、本実施形態のインサート１０は、主溝部６よりも小さい副溝部７を形成することで、第２比較例のインサート１１０Ｂに比べて、第１比較例のインサート１１０Ａに対する切れ刃強度の低下を抑えることができる。
【００４８】
また副溝部７の深さＤ２が、一刃あたりのホルダ切込み量ｆよりも小さい（ｆ＞Ｄ２）場合には、副溝部７のインサート長手方向両壁面のほか、インサート幅方向壁面とも、削り残し部分が接触しやすい。この場合、被削材とインサートの接触面がさらに増加して、その分切削抵抗が増大し、切れ刃の欠損が生じやすくなる。これによって切れ刃強度が、低下してしまう。したがって、本実施形態のインサート１０は、副溝部７の深さＤ２が、インサート一刃あたりの予想される送り量の最大値ｆｍａｘよりも大きく形成される。これによって副溝部７に起因する切削抵抗の増加を抑え、切れ刃強度の低下を防ぐとともに、切削抵抗を低減させることができる。たとえば本実施形態のインサート１０では、予想される送り量の最大値ｆｍａｘは、０．３ｍｍ／刃に設定される。
【００４９】
また切削後の被削材の仕上げ面に生じる凹部と凸部との差は、切削抵抗に大きく影響される。本実施形態のインサート１０は、上述したように第１比較例のインサート１１０Ａよりも切削抵抗が低いので、第１比較例のインサート１１０Ａに比べて仕上げ面の凹凸差を少なくして、仕上げ面を滑らかにすることができる。
【００５０】
このように、より切削条件の厳しい重切削加工を可能にするために、第１比較例のインサート１１０Ａに比べて、主溝部６の数を増やすと、切削抵抗は低下するが、切れ刃強度が半分にまで低下するので、重切削加工での使用が困難となる。また、上述したように第３比較例のインサート１１０Ｃのように副溝部７のみを複数配設した場合には、切れ刃強度の低下を抑えることはできるが、切削抵抗が十分に低下せずに、最終的に重切削加工での使用が困難となる。
【００５１】
これに対して、本実施形態のインサート１０のように、第１比較例のインサート１１０Ａに、主溝部６よりも小さな副溝部７を付設すること、すなわち、主溝部６と副溝部７を併存させることによって、切削抵抗を低減させつつ、切れ刃強度の低下を抑制することができる。その結果、本実施形態のインサート１０を用いて、切削条件の厳しい重切削加工を行なうことが可能となる。
【００５２】
続いて次に、インサートにおける副溝部７の配設位置について説明する。
【００５３】
図１および図２に示すように、本実施の形態では、副溝部７は、第一分割主切れ刃５Ａを略等分するように配設され、第二分割主切れ刃５ａを形成する。これにより、各第二分割主切れ刃５ａにかかる切削抵抗は等しく分散されるため、切削抵抗が低減され、切れ刃強度の低下を最大限に抑制できる。また、第二分割切れ刃の長さも等しく得られるため、切れ刃の欠損なども抑制される。
【００５４】
また本実施の形態では、主切れ刃５は、インサート長手方向寸法が長い第一分割主切れ刃５Ａと、インサート長手方向寸法が短い第一分割主切れ刃５Ａとを有する。長い第一分割主切れ刃５Ａは、２つの副溝部７によって３つの第二分割主切れ刃５Ａに分割される。また短い第一分割主切れ刃５Ａは、１つの副溝部７によって２つの分割主切れ刃５Ａに分割される。これによって第二分割主切れ刃５Ａは、第一分割主切れ刃５Ａの長さに拘わらず、短くすることができる。このように各副溝部７は、第一分割主切れ刃５Ａを２等分または３等分する位置に配置される。ここで、本実施形態においては、副溝部７によって第一分割主切れ刃５Ａを２等分および３等分した場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２等分、３等分、４等分・・・などでも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５５】
さらに、図１および図２では、主切れ刃５を３つの主溝部６で分断してなるインサート１を例示したが、本発明の第二の実施形態として、主切れ刃５を４つの主溝部６で分断してなるインサート２１を図５に示す。図１及び図２及び図５に示した実施形態のような主切れ刃５に主溝部６を具備したインサートを用いた切削加工、すなわち、図３に示すような転削工具１１を用いた切削加工は、加工後の被削材壁面に必然的に削り残しが生じてしまう。そこで、溝部による削り残しを生じさせないために、主溝部６の配置が互いに異なるインサート１Ｘ、１Ｙを、図３に示すようにホルダ１２の同一円周上に配置して使用する。それにより、一方のインサート１Ｘの溝部による削り残しを他方のインサート１Ｙの切れ刃が加工できるようになる。例えば、インサート１Ｘとして第一の実施形態のインサート１を、インサート１Ｙとして第二の実施形態のインサート２１を用いることができる。その際、被削材の加工壁面には、一方のインサートの分割主切れ刃によって切削される部分と両方のインサートの分割主切れ刃によって切削される部分とが存在する。このとき、生成する切りくず断面の中央部は、一方のインサートの分割主切れ刃のみによって切削される部分に相当するため、最も厚くなる。そのため、後述する突起は、切りくずの中央部に突起が接触するように配置されることが好ましい。これにより、切りくずの断面が最も厚くなる部分に突起が接触するため、効率よく安定して切りくずがカールされる。
【００５６】
また、第一の実施形態のインサート１に対して、副溝部７の数が異なる第三の実施形態のインサート３１を、図６に示した。本実施形態では、主溝部６が３つ、副溝部７が２つそれぞれ形成される。図１及び図２及び図５で示したインサート１，２１では、副溝部７は、インサート長手方向に隣接する２つの主溝部間と、主溝部６とインサート長手方向端面部との間とにそれぞれ形成されていた。それに対して、図６に示す第三の実施形態においては、副溝部７は、主溝部６とインサート長手方向端面部との間にのみ形成されたインサートである。すなわち、本実施形態では、より長い、インサート長手方向端面側に位置する第一分割主切れ刃に、副溝部７が形成されたものである。このインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃は、インサート角部に連続して配されるため、チッピングが発生しやすい。したがって、このインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃は、切削加工時に、特に重切削加工時には、充分な切れ刃強度が必要となってくる。そのようなインサート長手方向両端面側に位置する第一分割主切れ刃に、主溝部６が形成されたものでは、切削条件の厳しい重切削加工には用いることが困難であるのに対し、副溝部７が形成された本実施形態では、切れ刃強度を維持した上での切削抵抗の低減が効果的になされる。これらは、インサート本体の寸法が小さな場合に、特に重要となってくる。その結果、チッピングが抑制され、重切削加工においても長寿命なインサートが実現可能となる。
【００５７】
また図７において、上述した第一乃至第三の実施形態のインサートの構成要素に加えて、第一分割主切れ刃５Ａに隣接するすくい面３上に、前記各第一分割主切れ刃５Ａに対応して少なくとも一つの突起８が形成されている。具体的には、前記第一分割主切れ刃５Ａと対をなすように突起８が形成される第四の実施形態のインサート４１を示す。該突起８の主切れ刃側は、副溝部７によってさらに分断された第二分割主切れ刃５ａに対応するように、枝分かれした形状となっている。このような構成とすることで、前述した切りくず断面の最も厚い部分に突起８の隆起部が当たり、生成した切りくずを選択的にかつ効率よくカールさせることができる。その結果、切りくずが切りくずポケット内のホルダ壁面を傷つけることを防ぐことができる。さらに、幅狭に形成された各切りくずが、すくい面上に形成される突起に接触することで、その曲率半径が小さくなり、切りくずのサイズが小さくなる。これによって切りくずポケットからホルダ外方へ切りくずがスムーズに移動し、切りくず排出性を向上させることができる。これによって切りくずポケットにおける切りくずの詰まり、切りくずのかみこみ等の不具合が抑制され、スローアウェイインサートおよびホルダを長期にわたって使用することが可能となる。
【００５８】
なお、突起８は、第一分割主切れ刃５Ａと対をなし、第二分割主切れ刃５ａに対応するように主切れ刃側が枝分かれした形状をとらずに、図８に示す第五の実施形態のインサート５１のように、第二分割主切れ刃５ａの各々に対応して独立した突起８であってもよい。すなわち、突起８は、第二分割主切れ刃５Ａに対応するように配設されることが重要となる。ここで、第二分割主切れ刃５Ａに対応するように配設されるとは、対応する各々の第二分割主切れ刃５ａによって生成される切りくずが隆起部分に当たってカールされるように配設されることで、そうすることで、突起８のすくい面中央側の形状に関わらず同様の効果が得られる。
【００５９】
さらにまた、突起８による切りくずのカール作用が不十分な条件下においても、図９に示すように、すくい面３の中央部のねじ穴１５周りに環状の隆起部１４が形成されていることにより、切りくずが確実にカールされるようになる。その結果、切りくずが切りくずポケット１３内のホルダ壁面に突き当たって該ホルダ壁面を傷つけることなく外部へ排出される。そのため、ホルダ１２を長寿命のものとすることができ、更には、主切れ刃５の切りくずかみこみによる欠損等も抑制されるため、インサートをも長寿命とすることができる。
【００６０】
また図９に示すように、インサートをホルダ１２に装着した状態では、クランプねじ１６の頭部が環状の隆起部１４に隠れる、すなわち環状の隆起部１４よりクランプねじ１６の頭部が低い状態となるため、切りくずの衝突によるクランプねじ１６の頭部の摩滅を防止することができる。
【００６１】
また、図１乃至図９では、本体部が略平行四辺形板状をなしているインサートを例示したが、本発明の他の実施形態として、ホルダ形状に対応して本体部が略多角形板状および略円板状で形成されても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００６２】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第一の実施形態によるスローアウェイインサートの全体斜視図である。
【図２】図１のスローアウェイインサートの（ａ）平面図、（ｂ）長辺側側面図、（ｃ）短辺側側面図である。
【図３】本発明のスローアウェイインサートを用いた転削工具の全体斜視図である。
【図４】本実施形態の切削性能の評価実験に用いた各種インサートの切れ刃形状の簡略図である。
【図５】第二の実施形態によるスローアウェイインサートの（ａ）平面図、（ｂ）長辺側側面図、（ｃ）短辺側側面図である。
【図６】第三の実施形態によるスローアウェイインサートの全体斜視図である。
【図７】第四の実施形態によるスローアウェイインサートの全体斜視図である。
【図８】第五の実施形態によるスローアウェイインサートの全体斜視図である。
【図９】本発明の転削工具のスローアウェイインサート装着状態を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  スローアウェイインサート（インサート）
１Ｘ、１Ｙ  主溝部６の配置が異なるインサート
２  着座面
３  すくい面
４  逃げ面
４Ａ  分割逃げ面
５  主切れ刃
５Ａ  第一分割主切れ刃
５ａ  第二分割主切れ刃
６  主溝部
７  副溝部
８  突起
１０  副溝部の個数の異なる本実施の形態のインサート
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ  第１乃至３比較例のインサート
１１  転削工具
１２  ホルダ
１３  切りくずポケット
１４  環状隆起部
１５  ねじ穴
１６  クランプねじ
２１  第二の実施形態によるインサート
３１  第三の実施形態によるインサート
４１  第四の実施形態によるインサート
５１  第五の実施形態によるインサート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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