(57)【要約】【課題】  刃先の強度を改善し、切削抵抗が低減する切刃交換式切削工具用インサートを提供する。【解決手段】  中央取り付け穴を有する略平行四辺形平板状をしたインサートにおいて、前記インサートの角部にノーズ部１が形成され、前記ノーズ部１を挟んで隣り合う１対の逃げ面と、前記ノーズ部１を含む上面とがなす稜線部に長辺切刃２と短辺切刃３が形成されており前記ノーズ部１を含む上面はすくい面４であり、前記ノーズ部１のすくい面４の近傍であって前記ノーズ部から夫々長辺切刃稜線方向と短辺切刃稜線方向とに囲むすくい面の領域に、底面６と略平行な平坦部５を有し、前記長辺切刃２はノーズ部１から離れるに従って底面６方向に傾斜した切刃を有することを特徴とするインサートである。【選択図】  図１
2005028536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央取り付け穴を有する略平行四辺形平板状をしたインサートにおいて、前記インサートの角部にノーズ部１が形成され、前記ノーズ部１を挟んで隣り合う１対の逃げ面と、前記ノーズ部１を含む上面とがなす稜線部に長辺切刃２と短辺切刃３が形成されており、前記ノーズ部１を含む上面はすくい面４であり、前記すくい面４のノーズ部１の近傍であって前記ノーズ部１から夫々長辺切刃稜線方向と短辺切刃稜線方向とに囲まれる領域に、底面６と略平行な平坦部５を有し、前記長辺切刃２はノーズ部１から離れるに従って底面６方向に傾斜した切刃を有することを特徴とするインサート。
【請求項２】
請求項１記載のインサートにおいて、前記底面６と略平行な前記平坦部５は、前記長辺切刃稜線方向と前記短辺切刃稜線方向とに０．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下の長さで囲まれる領域に有することを特徴とするインサート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のインサートにおいて、上面からの平面視による前記長辺切刃２と前記短辺切刃３とが鋭角で交わる前記ノーズ部１のコーナー角度をα１、底面６の長辺側と短辺側とが鋭角で交わる部位のコーナー角度をα２とし、前記インサートの底面６と平行で、厚さ方向と垂直な断面であって、前記断面は低面６から厚さ方向に１／３から２／３の距離範囲にある略平行四辺形状をした断面７であり、隣り合う１対の辺が鋭角で交わる部位のコーナー角度をα３とした時に、α１＜α２、α１＜α３、α２＝α３となることを特徴とするインサート。
【請求項４】
請求項３記載のインサートにおいて、前記α１が、７６＜α１＜８６、前記α２が、７９＜α２＜８８となることを特徴とするインサート。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載のインサートにおいて、前記断面７における鈍角部分を形成する長辺側の辺同士の距離をＨとし、また鋭角部分を形成する短辺側と隣り合う辺であって長辺側と略平行な辺同士の距離をＧとした時に、１＜Ｇ／Ｈ＜１．２となることを特徴とするインサート。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載のインサートにおいて、長辺切刃２を含む側面視における逃げ面の１部領域が、上段逃げ面８と下段逃げ面９の２段構造からなり、前記上段逃げ面８の幅をＷとした時に、前記Ｗはノーズ部から長辺切刃２に沿って離れるに従ってＷが減少するように形成されていることを特徴とするインサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル等の回転式切削工具に装着されるインサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
インサートが着脱自在に装着された回転式切削工具（以下、切刃交換式切削工具と称する。）は、切削加工中にインサートに大きな切削負荷が作用するので、工具本体の先端部に十分な剛性を与えること、及びインサートのすくい面、逃げ面あるいは切刃の形状を改善してインサートの強度を低下させることなく、切れ味がよいインサートを設計することが重要になっている。そこで、インサートの形状等について、上記のような課題を改良するために、特許文献１から特許文献３のような種々の提案がなされている。
特許文献１は、略平行四辺形のスローアウェイチップにおいて、切刃直角断面における主切刃のランド幅及びすくい角と、副切刃のランド幅及びすくい角との関係が記載され、主切刃と副切刃におけるランド幅の大きさとすくい角とを組み合わせることにより、切れ味を落とすことなく、肩削り加工等で生じやすい副切刃部の欠けを防止すること事が出来ることを開示している。
特許文献２は、フライス用サラエ刃付切削インサートについて、平面視略長方形をなし、すくい面側の長辺全体に横切刃を形成し、且つ短辺の前記横切刃と連続する部位にコーナー角９０．５度から９３度のサラエ刃を形成することにより、小径のフライスであってもフライスに取りつけた際の真のサラエ刃角が小さくなり、加工面の面粗度が向上するという技術を開示している。
特許文献３は、最適な切削特性と工具寿命を達成するために、切刃の長さに沿ったすべての点において逃げ角とすくい角の両方が、できるだけ大きく維持させるために、切削すくい面と逃げ面が、連続的に湾曲された形状にすることにより、すくい角と逃げ角が切刃の長さに沿って実質的に不変であるインサートが提案されている。更に、逃げ面を狭い上段側逃げ面部分と、広幅の下段側逃げ面部分とに分割して構成したインサートも開示されている。しかし、このインサートは、長辺側の切刃はその後端部まで逃げ面が２段に構成されているため、長辺側の切刃の後端部およびその近傍の切刃部は、その強度は確保されるが、逃げ角が十分に確保されているとはいえない。このような構成のインサートでは、長辺側の切刃の後端部近傍において切削抵抗が高くなり、切刃に損傷が発生しやすくなるという欠点がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１７５１１３号公報
【特許文献２】特開平８−７１８３２号公報
【特許文献３】特許第３０９０３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、特許文献２記載のサラエ刃の付いた隅加工用インサートの問題点であった切刃強度を更に改良し、工具の回転軸方向への突き加工において切り込み量を大きく設定した場合においても、切刃の強度を向上させることにより耐欠損性を高めることができ、難削材でも切れ味よく、即ち切削抵抗が低く、高効率で切削加工を行うことができる刃先交換式切削工具用インサートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、中央取り付け穴を有する略平行四辺形平板状をしたインサートにおいて、前記インサートの角部にノーズ部１が形成され、前記ノーズ部１を挟んで隣り合う１対の逃げ面と、前記ノーズ部１を含む上面とがなす稜線部に長辺切刃２と短辺切刃３が形成されており、前記ノーズ部１を含む上面はすくい面４であり、前記すくい面４のノーズ部１の近傍であって前記ノーズ部１から夫々長辺切刃稜線方向と短辺切刃稜線方向とに囲まれる領域に、底面６と略平行な平坦部５を有し、前記長辺切刃２はノーズ部１から離れるに従って底面６方向に傾斜した切刃を有することを特徴とするインサートである。本構成を採用することによって、工具の回転軸方向への突き加工において切り込み量を大きく設定した場合においても、切刃の強度を向上させることにより耐欠損性を高めることができ、切削抵抗が低く、高効率で切削加工を行うことができる刃先交換式切削工具用インサートを提供することができる。
【０００６】
本発明のインサートは、前記底面６と略平行な前記平坦部５を、前記長辺切刃稜線方向と前記短辺切刃稜線方向とに０．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下の長さで囲まれる領域に有する。また、上面からの平面視による長辺切刃２と短辺切刃３とが鋭角で交わる前記ノーズ部１のコーナー角度をα１（度）とし、底面６の長辺側と短辺側とが鋭角で交わる部位のコーナー角度をα２（度）とし、前記インサートの底面６と平行で、厚さ方向と垂直な断面であって、前記断面は低面６から厚さ方向に１／３から２／３の距離範囲にある略平行四辺形状をした断面７であり、隣り合う１対の辺が鋭角で交わる部位のコーナー角度をα３（度）とした時に、α１＜α２、α１＜α３、α２＝α３となるインサートである。また、前記α１が、７６＜α１＜８６、前記α２が、７９＜α２＜８８となることが好ましい。更に本発明のインサートは、前記断面７における鈍角部分を形成する長辺側の辺同士の距離をＨとし、また鋭角部分を形成する短辺側と隣り合う辺であって長辺側と略平行な辺同士の距離をＧとした時に、１＜Ｇ／Ｈ＜１．２となるインサートであって、長辺切刃２を含む側面視における逃げ面の１部領域が、上段逃げ面８と下段逃げ面９の２段構造からなり、前記上段逃げ面８の幅をＷとした時に、前記Ｗはノーズ部から長辺切刃２に沿って離れるに従ってＷが減少するように形成されているインサートである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によってインサートの切刃強度を改善し、工具の回転軸方向への突き加工において切り込み量を大きく設定した場合においても、切刃の強度を向上させ、耐欠損性を高めることができ、切削抵抗が低く、高効率で切削加工を行うことができる刃先交換式切削工具用インサートを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明のインサートを示す。図１に示す様に、長辺切刃稜線と短辺切刃稜線とが交わるノーズ部１を含む上面側のすくい面４に底面６と略平行な平坦部５を有することによって、切刃強度を向上させることができる。ここで言う略平行とは、底面６に対する平坦部５の傾斜角度が２度以内であることを言う。たとえ平坦部５が傾斜したとしてもその方向は、長辺切刃稜線方向、或いは短辺切刃稜線方向となる。一方、平坦部５の面積を必要以上に大きくすることは、切削抵抗の増加に影響を与え、切削加工時に振動を増大させ、加工音も高くなることから騒音を発生すことになる。そこで、刃先の強度の向上に効果があり、しかも切削抵抗の増加を抑えることを考慮して、平坦部５を形成する領域は、長辺切刃稜線方向と短辺切刃稜線方向とに夫々０．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下の長さで囲むすくい面の領域に設定することが好ましい。更に、前記長辺切刃２は、ノーズ部１から離れるに従って底面６方向に傾斜した切刃とした理由は、工具の回転軸方向への突き加工を行なった場合において、切込み深さを大きく取った条件であっても、十分な切刃強度を得ることができるからである。これは、従来のサラエ刃の付いた隅加工用インサートにおいて問題点であった、サラエ刃から内周側に延在する切刃との段差部分を本発明では解消することによって切刃強度を改良している。更に、傾斜刃とすることによって、刃先高さ一定、つまりインサート厚さが一定のインサートよりも、インサートを受ける工具本体のバックメタルを厚く強化することができる利点がある。即ち、厚さが一定のインサートでは、軸方向すくい角を付けるには工具本体のインサート座から軸方向すくい角分傾けて製作する必要あったが、インサートが傾斜刃になっていると、その角度分は本体のインサート座を傾ける必要がないので、同じ軸方向すくい角でも工具本体バックメタルを厚く強度を向上することができる。逆に、同じ傾きのインサート座にすると傾斜刃の分、軸方向すくい角は大きく取れるので、本体強度を落とすことなく軸方向すくい角が大きい切削性能に優れた切刃交換式切削工具を得ることができる。
【０００９】
図２に、本発明のインサートの正面図を、図３に底面図を示す。また、低面６から厚さ方向に１／３から２／３の距離範囲にある略平行四辺形状をした断面７の形状を図４に示す。図２に示す様に、長辺切刃２と短辺切刃３とが鋭角で交わる部位のコーナー角度をα１とし、図３に示す様に、長辺側と短辺側とが鋭角で交わる部位のコーナー角度をα２とし、更に、図４に示す様に、隣り合う１対の辺が鋭角で交わる部位のコーナー角度をα３とした時に、α１＜α２、α１＜α３、α２＝α３となることが好ましく、更に、前記α１は、７６＜α１＜８６、前記α２は、７９＜α２＜８８となることがより好ましい。
【００１０】
図５に示す様に、前記断面７における鈍角部分を形成する長辺側の辺同士の距離をＨとし、また鋭角部分を形成する短辺側と隣り合う辺であって長辺側と略平行な辺同士の距離をＧとした時に、１＜Ｇ／Ｈ＜１．２となることが好ましい。この理由は、Ｇ／Ｈが１以下では、ノーズ部１における逃げ角が過大となり、刃先強度が低下するためである。また１．２以上では、逃げ角が不足するため切削抵抗が増大して好ましくないからである。
【００１１】
図６に示す様に、本発明のインサートは長辺切刃を含む側面図において、逃げ面の１部領域が、上段逃げ面８と下段逃げ面９の２段構造からっている。この時、上段逃げ面８の幅をＷとした時に、前記Ｗはノーズ部１から長辺切刃２に沿って離れるに従ってＷが減少するような形状とすることが好ましい。その理由は、Ｗが長辺切刃に沿って離れるに従い減少するような形状とすることによって、ノーズ部１の切刃強度を強く保ちつつ、切削抵抗は小さく抑えることができるからである。
【００１２】
本発明のインサートは、例えば、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を含む粉末をプレス成形により成形し、この成形体を焼結することにより製造する。このとき使用するプレス成形用金型のキャビティ空間の形状設計は、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを利用して行う。
【実施例】
【００１３】
本発明のインサートを装着したエンドミルを使用し、切削テストを行った。切削方法は、ダウンカットによる肩切削である。テストに使用したエンドミルの仕様は、全長が１４０ｍｍ、刃径が３２ｍｍの１枚刃である。また、テストに使用した本発明のインサート及び比較例、従来例のインサートの仕様を表１に示す。従来例は、サラエ刃付切削インサートを上記のエンドミルの工具本体に装着して切削性を評価した。切削テストは、切削距離が１０ｍの所で、刃先の損傷比較を表１に併記した。切削テストの条件を以下に示す。
（切削テストの条件）
被削材：炭素鋼Ｓ５０Ｃ（ＨＢ２２０）
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ
１刃当りの送り量：０．２ｍｍ／刃
軸方向切込み量：３ｍｍ
径方向切込み量：１６ｍｍ
加工方法：ダウンカット肩切削加工
【００１４】
【表１】
2005028536.tif 000003
【００１５】
表１にテスト結果を示す。表１において、○は欠損もなく正常摩耗、△はチッピング有、×は摩耗からの欠け、××は刃先強度不足より途中で欠けたもので、テストはその時点で中止した。また、逃げ面最大摩耗量は１０ｍ切削時の測定値（ｍｍ）を示す。表１より、すくい面の平坦部５の領域は、長辺切刃稜線方向と短辺切刃稜線方向とに０．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下の長さで囲むすくい面の領域に設定した方が切刃の耐欠損性に効果的であった。逃げ面最大摩耗量も比較例、従来例と比べても小さく良好な結果が得られている。好ましくは１ｍｍ以上、３ｍｍ以下の長さ囲むすくい面の領域と思われる。また、コーナー角α１、α２は７６＜α１＜８６、７９＜α２＜８８に設定した方が、刃先強度を確保するうえで好ましい。更に、Ｇ／Ｈの値は、１＜Ｇ／Ｈ＜１．２と設定することが、刃先強度を確保するうえで好ましい。本発明例１から６のインサートは、比較例７から９、従来例１０のインサートに対して切削抵抗値を約１０から２０％低減可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明のインサートの斜視図である。
【図２】図２は、本発明のインサートの正面図である。
【図３】図３は、本発明のインサートの底面図である。
【図４】図４は、本発明のインサートの厚さ方向と垂直な断面図である。
【図５】図５は、本発明のインサートの厚さ方向と垂直な断面図である。
【図６】図６は、本発明のインサートの長辺切刃を含む側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１：ノーズ部
２：長辺切刃
３：短辺切刃
４：すくい面
５：平坦部
６：底面
７：断面
８：上段逃げ面
９：下段逃げ面
【図１】
2005028536.tif 000004
【図２】
2005028536.tif 000005
【図３】
2005028536.tif 000006
【図４】
2005028536.tif 000007
【図５】
2005028536.tif 000008
【図６】
2005028536.tif 000009