(57)【要約】      （修正有）【課題】  切削時に発生する熱の抑制し、優れた放熱効果を有することで、高速切削や重切削などの厳しい切削条件下、または、熱伝導性の低い被削材の加工においても使用可能であるスローアウェイインサートおよびそれを装着した切削工具を提供する。【解決手段】  上面をすくい面３、下面を着座面２、側面を逃げ面４とするとともに、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃５を有した略平板状のスローアウェイインサートであって、前記すくい面は、前記切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域６と、前記第一すくい面領域に隣接し配設された第二すくい面領域７とからなり、該第二すくい面領域に、複数の凹部８および複数の凸部の少なくとも一方が並設されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面をすくい面、下面を着座面、側面を逃げ面とするとともに、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃を有した略平板状のスローアウェイインサートであって、
前記すくい面は、前記切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域と、該第一すくい面領域に隣接し、前記切れ刃に対して前記第一すくい面領域よりも後方に配設された第二すくい面領域とからなり、該第二すくい面領域に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が並設されていることを特徴とするスローアウェイインサート。
【請求項２】
前記凹部が、略半球状である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】
前記凸部は、隣り合う前記凸部と凹曲面によって連結している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】
前記着座面に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項５】
前記着座面に、頂部が平面を含んで構成されている複数の凸部を形成するとともに、前記複数の凸部の平面部を同一平面内に位置させたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のスローアウェイインサート。
【請求項６】
請求項１乃至５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が着脱可能に設けられるホルダとを含むことを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導性の低い被削材の加工等で用いられるスローアウェイインサートおよびそれを装着した切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、切削加工の高効率化を図るため、切削速度の速い高速切削加工や切り込み量の大きい重切削加工などが多用されてきている。それにともない、切削加工に用いられるスローアウェイインサートの特性として、高い切屑排出性および耐摩耗性等が求められ、このような課題達成へ向けて、様々なスローアウェイインサートが提供されている。例えば、特許文献１のように、すくい面上に形成された隆起部にスリットが配列され、該スリットに連通する溝部が形成されたスローアウェイインサートが知られている。このような構成により、切屑と隆起部との接触面積が減少し、切削抵抗が低減される。その結果、切屑との擦過による摩耗が抑制されるという効果が得られる。
【特許文献１】特開２００１−２５２８０３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、上述のスローアウェイインサートでは、昨今の更なる切削加工の高効率化にともなう厳しい切削条件下では、切屑と隆起部との接触面積の減少にともなう温度上昇の抑制だけでは、切削時のスローアウェイインサートの温度が高温になってしまう場合があった。特に、ステンレス鋼などの熱伝導性の低い被削材の加工においては、スローアウェイインサートの温度が高くなりやすいため、すくい面摩耗の他に、スローアウェイインサート表面のコーティング膜の剥離、切屑の溶着等が発生しやすいという問題があった。
【０００４】
また、隆起部にスリットを設けるため、隆起部の強度が低下してしまい、重切削加工のような厳しい切削条件下では、隆起部が欠けやすい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、高速切削加工または重切削加工、熱伝導性の低い被削材の切削加工においても、ブレーカ強度を低下させることなく、スローアウェイインサートの温度上昇を抑制し、優れた放熱効果を有することで、高い耐溶着性および耐摩耗性を発揮する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、上面をすくい面、下面を着座面、側面を逃げ面とするとともに、前記すくい面と前記逃げ面との交差稜線部の少なくとも一部に切れ刃を有した略平板状のスローアウェイインサートであって、前記すくい面は、前記切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域と、該第一すくい面領域に隣接し、前記切れ刃に対して前記第一すくい面領域よりも後方に配設された第二すくい面領域とからなり、該第二すくい面領域に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が並設されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成により、ブレーカ強度を低下させることなく、切屑のカール作用を有した状態で、前記すくい面の表面積が増加するため、切削時に発生する熱の拡散が促進される。このような放熱効果によって、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離等が抑制されるため、ステンレス鋼などの熱伝導性の低い被削材の加工でも長寿命なスローアウェイインサートが可能となる。
【０００８】
また、前記凹部が、略半球状であることが、前記すくい面の表面積を効率よく増加させ、優れた放熱効果が得られるとともに、切屑の詰まりが抑制されるため望ましい。
【０００９】
さらに、前記凸部は、隣り合う前記凸部と凹曲面によって連結していることが、効果的に前記すくい面の表面積を増大させることにより、放熱効果に優れるとともに、切屑の詰まりを抑制するため望ましい。
【００１０】
また、前記着座面に、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方が形成されていることが、ホルダとスローアウェイインサートとの間に作用する摩擦力を増大させ、スローアウェイインサートが、ホルダにずれることなく安定して固定されるため望ましい。
【００１１】
さらに、前記着座面に、頂部が平面を含んで構成されている複数の凸部を形成するとともに、前記複数の凸部の平面部を同一平面内に位置させたことが、凸部が形成された着座面が、スローアウェイインサートがホルダに取り付けられる際に、十分な当接面として作用し、より安定してスローウェイインサートをホルダに固定させることができるため望ましい。
【００１２】
また、上述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が着脱可能に設けられるホルダとを含む切削工具であることが、スローアウェイインサートの優れた放熱効果によりスローアウェイインサートおよびホルダの両方が摩耗しにくくなるとともに、スローウェイインサートのすべりが抑制され、スローアウェイインサートとホルダとが安定して固定されるため、高い加工精度が得られるため望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスローアウェイインサートによれば、すくい面が第一すくい面領域と第二すくい面領域とからなり、前記第二すくい面領域に複数の凹部および複数の凸部の少なくともいずれか一方が並設されていることにより、ブレーカ強度を低下させることなく、切屑のカール作用を維持するとともに、すくい面の表面積が増大し、切削時に発生する熱が効果的に拡散され、放熱させることができるため、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離などが抑制され、熱伝導性の低い被削材の加工などにおいても長寿命なすローアウェイインサートが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面により説明する。
【００１５】
図１および図２および図４乃至図９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（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図、図４は、本発明の第二の実施形態によるインサート２１の全体斜視図、図５は図４の（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図、図６は、第三の実施形態によるインサート３１の全体斜視図、図７は図６の（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図、図８は、（ａ）図７の要部拡大図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図９は本発明の第四の実施形態によるインサート４１の（ａ）全体斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図である。そして、図３は、本発明のインサートを装着した旋削工具の斜視図である。
【００１６】
図１および図２において、第一の実施形態によるインサート１は、略多角形板状、具体的には略平行四辺形板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を有している。そして、すくい面３と逃げ面４との交差稜線部には切れ刃５が形成されている。
【００１７】
また、すくい面３は、切れ刃近傍に配設された第一すくい面領域６と、第一すくい面領域６に隣接し、切れ刃５に対して第一すくい面領域６よりも後方に配設された第二すくい面領域７とからなる。本実施形態の第一すくい面領域６は、切れ刃５に隣接するランド部やブレーカなど、切屑のカール作用に関与するすくい面領域に配設される。さらに、第二すくい面領域７は、切屑のカール作用に関与しないすくい面中央領域、例えば、インサートの上下面が同一の面構成を有し、インサート上下面を両面使いするインサートにおける、ホルダ側のホルダ受け面１０と当接する部分、いわゆる、インサートの座面、インサートのすわり部分に相当する。
【００１８】
ここで、インサート１の第二すくい面領域７には、複数の凹部８が並設される。すなわち、複数の凹部８が、並んで配されており、ここでは行列状（マトリックス状）に並設される。具体的には、図２（ａ）に示すように、切れ刃５に平行な２方向をＸ、Ｙとした場合、Ｘ、Ｙ両方向において凹部８が規則的に複数並設されている。一方、第一すくい面領域６には、このような凹部８は並設されない。
【００１９】
このような構成とすることにより、第一すくい面領域６に形成されるブレーカ強度を低下させることなく、十分な切屑のカール作用を有した状態で、インサート１の表面積が増大するため、インサート表面の空気との接触面積が増え、加工時に発生する熱が大気中に放熱されやすく、優れた放熱効果が得られる。そのため、インサート表面の温度上昇が抑制され、すくい面摩耗や切屑の溶着、膜の剥離等が抑制される。結果として、厳しい条件下での切削加工や熱伝導性の低い被削材の加工においても長寿命なスローアウェイインサートが可能となる。
【００２０】
上記のように、加工時に発生する熱を放熱するために、凹部８は、第二すくい面領域７に稠密に形成されるのが好ましい。具体的には、凹部８の開口部の断面積は０．５〜１ｍｍ２／個であるのが望ましい。また、凹部８が、１ｍｍ２あたりに０．１〜１個形成されるのが好ましい。これにより、効果的に放熱効果が得られるとともに、インサート１のすくい面の全面において、平均して強度が維持できる。凹部８を上記のように規則的に並設した場合にも、このような強度維持は可能だが、凹部８が稠密に並設されることで、この効果はより一層高まる。本実施形態の凹部８は、開口部の断面積が０．５ｍｍ２／個で、１ｍｍ２あたり０．５個形成される。
【００２１】
また上記のように、加工時に発生する熱を放熱するために、図２の（ａ）に示すように、好ましくは凹部８が、略半球状であるのがよい。凹部８が略半球状であることにより、効率良くすくい面３の表面積が増加し、優れた放熱効果が得られる。また、粉のような切屑が生成された場合でも、凹部８に切屑が詰まりにくく、低送りなどの条件下で生成されやすい伸びた切屑のひっかかりも抑制される。さらには、壁際の加工などで切屑がインサートのすくい面３上に溜まってしまう場合が生じても、切屑のひっかかりが抑制され、その結果、切屑のホルダなどへの巻きつきが抑制される。
【００２２】
ここで、本発明のインサートは、図３に示すように、ホルダに着脱可能に装着して使用されるスローアウェイインサートであり、インサートは、ホルダ受け面１０に着座面２の少なくとも一部を当接して固定される。そのため、切削時にインサートで発生した熱のいくらかはホルダに伝達され、ホルダ温度も上昇してしまう。その結果、ホルダが軟化し、高温の切屑との衝突によるホルダ摩耗が生じやすいといった問題点があった。
【００２３】
そこで、上記のように加工時に発生する熱を放熱するために、より好ましくは着座面２においても、放熱効果を有した面構成であるのがよい。具体的には、図２の（ｃ）に示す第一の実施形態のように、上記の凹部８が、着座面３にも形成されているのがよい。このような構成とすることで、インサート１で発生した熱を、すくい面３からだけでなく、着座面２からも効果的に放熱させることができる。なお、着座面２に形成される凹部８としては、上述の形状に加えて更に、隣り合う凹部同士で連設していることが好ましい。これにより、着座面２とホルダ受け面１０との間に空気の通り路、いわゆる通気孔が生じ、該通気孔から、インサート１で発生した熱のうちホルダに伝達する熱のいくらかが、空気中に放熱されるため、インサート１の放熱効果がより一層高まる。加えて、ホルダとホルダ受け面１０に当接される着座面２とに適度な摩擦が生じるため、インサートがホルダに安定して固定される。
【００２４】
また他の着座面の面構成として、図７の（ｃ）に示す第二の実施形態のように、着座面２に放熱効果に優れた面構成とするために、着座面２に複数の凸部９が並設されていてもよい。着座面２に形成される凸部９は、凸部の頂部１１が平面を含んで構成されており、この凸部の平面部が同一平面内に位置させることが好ましい。このような構成により、インサートの着座面に形成された凸部の頂部１１は、ホルダ受け面１０との当接面となるため、安定した当接面が確保できインサートがずれることなくホルダに固定される。その結果、高い加工精度が可能となる。
【００２５】
またさらに、他の着座面の面構成として、図４および図５に示した第二の実施形態のインサート２１のように、着座面が図２の（ａ）に示すようなすくい面３と同様の面構成としても、優れた放熱効果が得られる。なおこの場合のインサート２１は、図５に示すように、逃げ角が０、いわゆるネガ形状であり、インサート上下面の両面が着座面およびすくい面として機能することになる。このようなインサートにおいて、効率よく熱の拡散を促進し、優れた放熱効果を示すには、インサート上下面が、本実施形態のすくい面３のように、第一すくい面領域６には上記のような凹部および凸部は形成されず、第二すくい面領域７に、上記のような複数の凹部および凸部の少なくともいずれか一方が並設されていることが好ましい。ここで、前述のすくい面３の面構成を有する面が、すくい面として機能する場合の効果は、既に述べたとおりである。すくい面３の面構成を有する面が、着座面として機能する場合は、第二すくい面領域７が、インサートをホルダへ装着する際のホルダ受け面１０との当接面にあたり、その第二すくい面領域７に、複数の凹部および凸部の少なくともいずれか一方が並設されることで、ホルダとインサートとに適度な摩擦が生じるため、インサートがホルダに安定して固定される。
【００２６】
以上、着座面２の実施形態として、着座面２に凹部８または凸部９が形成された実施形態、着座面２がすくい面３と同様の面構成からなる実施形態を示したが、いずれの形態においても、着座面２を凹凸を有した面とすることで、インサートのすべりが抑制され、高い加工精度が可能となる。さらに、着座面とホルダ受け面の間に通気孔が形成されることで、ホルダに伝達される熱が空気中に放熱されるため好ましい。
【００２７】
次に、本発明の第三の実施形態について、図６および図７を用いて説明する。なお、第一の実施形態と同様の構成については、同一の参照符を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、第三の実施形態のインサート３１は、第二すくい面領域７に、複数の凸部９が、マトリックス状に規則的に並設されている。より具体的には、複数の凸部９が図示したＸ、Ｙ両方向において、等間隔に並設されている。言い換えれば、第二すくい面領域７に形成された凸部９は、互いに溝部１２によって離間されている。なお、本実施形態においては、溝部１２は格子状に配置されている。このような構成により、効果的にすくい面３の表面積を増加させることができるため、優れた放熱効果が得られる。
【００２９】
また、着座面２に、凸部９が形成される場合、凸部９を離間する溝部１２は交差して配置されるため、ホルダ受け面１０とインサート３１との間に空気の通り路が生じ、ホルダ側に伝達されようとする熱の一部が、効率よく大気中に放熱される。具体的には、０．５〜３ｍｍ間隔で溝部１２が形成されるのが好ましい。なお、本実施形態のインサート３１では、約１ｍｍ間隔で溝部１２は形成される。
【００３０】
ここで、本実施形態では、2方向にそれぞれ並列された溝部１２が直交して形成される実施形態を例示したが、図７（ａ）で示す、交差する溝部１２がなす角度αは、すくい面の表面積が増大するよう溝部１２が形成されればよく、９０度に限定されない。すなわち、２方向にそれぞれ並列された溝部が略平行、言い換えると、実質的に１方向に溝部が並んで形成されると、溝部間の空気の流動性が低くなり、優れた放熱効果は得られない。
【００３１】
また上記のように、加工時に発生する熱を効率よく放熱するためには、図８（ｂ）に示すように、好ましくは凸部９が隣り合う凸部９と凹曲面によって連結されているのがよい。すなわち、本実施形態では、前述したように凸部９は互いに溝部１２によって離間されているが、この溝部１２の断面形状が、図８（ｂ）に示すように略半円状となっているのがよい。ここで、図８（ｂ）は、図８（ａ）要部拡大図のＡ−Ａ線断面図にあたる。このような構成により、効率良くすくい面３の表面積を増大させることができるとともに、切屑の噛み込み等の不具合も生じにくい。
【００３２】
さらに、上記のように、加工時に発生する熱を効率よく放熱するために、逃げ面摩耗がみられる逃げ面の切れ刃近傍領域を除く逃げ面４に、上記の凹部８および凸部９の少なくともいずれか一方が並設されていてもよい。図９に、逃げ面４に凹部８が形成された本発明の第四の実施形態のインサート４１を示す。このように逃げ面４にも、凹部８または凸部９が形成されることで、インサート全体の表面積が増大されるため、インサート全体の空気との接触面積が増加し、切削時に発生した熱の拡散が促進される。その結果、優れた放熱効果が得られる。なお、本実施形態のインサート４１は、逃げ角が０、いわゆるネガ形状であるが、図５で示したインサート２１と違い、インサートの上下面の面構成が異なる片面使いのインサートを例示した。
【００３３】
以上、図１乃至図９では、着座面２および第二すくい面領域７に、凹部８または凸部９のいずれか一方のみが形成された実施形態を示したが、凹部８および凸部９の双方が並設されたものでも、同様の効果が得られる。
【００３４】
また、着座面２に凹部８が、第二すくい面領域７に凸部９が、形成されたインサートのように、インサート上下面に、異なる構成要素（凹部８、凸部９）が形成されたものでも、同様の効果が得られる。
【００３５】
なお、図１乃至図９では、インサート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、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。
【００３６】
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】
【００３７】
【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）側面図、（ｃ）底面図である。
【図３】本発明のスローアウェイインサートを装着した旋削工具の斜視図である。
【図４】本発明の第二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５】図４のスローアウェイインサートの（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図である。
【図６】本発明の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】図６のスローアウェイインサートの（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図である。
【図８】図７のスローアウェイインサートの（ａ）要部拡大図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線断図である。
【図９】本発明の第四の実施形態によるスローアウェイインサートの（ａ）全体斜視図、（ｂ）平面図、（ｃ）側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  インサート
２  着座面
３  すくい面
４  逃げ面
５  切れ刃
６  第一すくい面領域
７  第二すくい面領域
８  凹部
９  凸部
１０  ホルダ受け面
１１  凸部の頂部
１２  溝部
１３  ホルダ
２１  第二の実施形態のインサート
３１  第三の実施形態のインサート
４１  第四の実施形態のインサート
【図１】
2007168040.tif 000003
【図２】
2007168040.tif 000004
【図３】
2007168040.tif 000005
【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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