(57)【要約】【課題】  加工穴開口部の欠損を抑制できるとともに、有効インサート数を減少することなく効率良く切削加工でき、しかも、インサートの使用コストを低減できる切削工具及びインサートを提供する。【解決手段】  下穴の内壁面を切削加工する切削工具１であって、インサートは多角形平板状をなし側面のうちの１つがすくい面とされ、すくい面及び多角形面３１Ａ、３１Ｂの交差稜線部と、すくい面及び該すくい面に隣接する他の側面の交差稜線部とがなす角部にコーナ刃を有する切刃が備えられ、工具本体１０の先端部外周には、第１取付座２０と、第２取付座２１とが設けられ、第１、第２取付座２０、２１に装着されたインサート３０同士では、互いに反対の多角形面側のコーナ刃が工具本体１０径方向外側に向けられて、これらのコーナ刃は、一方のコーナ刃が他方のコーナ刃の工具本体先端側及び工具本体径方向内側に配置されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2007069306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体と、複数の同形同大のインサートとを有し、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工する切削工具であって、
前記インサートは、外形が多角形平板状をなして２つの多角形面を有し、該多角形面の周りの側面のうちの１つがすくい面とされ、
前記インサートには、前記すくい面と前記２つの多角形面との交差稜線部と、前記すくい面と該すくい面に隣接する他の側面との交差稜線部とがなす角部にそれぞれコーナ刃を有する切刃が備えられ、
前記工具本体の先端部外周には、前記インサートが、一方の前記多角形面を正面逃げ面として装着される第１取付座と、他方の前記多角形面を外周逃げ面として装着される第２取付座とが設けられ、
これら第１、第２取付座に装着された前記インサート同士では、互いに反対の前記多角形面側の前記コーナ刃が前記工具本体径方向外側に向けられて、これらのコーナ刃は、一方のコーナ刃が他方のコーナ刃の前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向内側に配置されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工する請求項１に記載の切削工具に装着されるインサートであって、
外形が多角形平板状をなして２つの多角形面を有し、該多角形面の周りの側面のうちの１つがすくい面とされたインサート本体に、該インサート本体より硬質の板状をなす切刃部が前記すくい面に沿うように接合され、
前記すくい面と前記２つの多角形面との交差稜線部と、前記すくい面と該すくい面に隣接する他の側面との交差稜線部とがなす角部にそれぞれコーナ刃を有する切刃が備えられたことを特徴とするインサート。
【請求項３】
前記切刃部が、ＣＢＮによって構成されていることを特徴とする請求項２に記載のインサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して所定の内径の加工穴を形成する際に使用されるボーリングカッタ等の切削工具及びこの切削工具に装着されるインサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシリンダーボアの加工等に用いられる切削工具として、例えば、軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、切刃を有するインサートを着脱可能に装着したボーリングカッタが知られている（特許文献１参照）。
このような切削工具に装着されるインサートとして、外形が四角形平板状をなし、その四角形面が正面逃げ面とされるとともに、この四角形面の周りの４つの側面の一つがすくい面とされ、正面逃げ面とされた四角形面とすくい面との交差稜線部に沿って延びる切刃が設けられた、いわゆる縦刃のインサートが使用されることがある。
【０００３】
このような構成とされた切削工具は、工具本体がアダプタ等を介して工作機械の主軸端に取り付けられて、工具本体の軸線回りに高速回転されるとともに軸線方向に送りを与えられ、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、工具本体の先端部外周に装着されたインサートの切刃によって下穴の内壁面を切削加工し、所定の内径の加工穴を形成するものである。
【特許文献１】登録実用新案第２５８５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の切削工具においては、下穴の内壁面を切削しつつ軸線方向に送りを与えられて加工穴を形成していくが、加工の最後に切削工具が被切削材から突き出される際に、加工穴の開口部の一部が欠損してしまうことがあった。特に、切削工具の切削量（下穴と加工穴の内径差）が大きい場合には、加工穴開口部に発生する欠損も大きくなり、加工穴を精度良く形成することができないといった問題があった。
【０００５】
ここで、切削工具の切削量を小さくすることにより、加工穴開口部の欠損を抑えることができるが、下穴を所定の内径まで加工するためには、例えば荒加工用の切削工具で加工した後に仕上加工用の切削加工を再度挿入するなど、複数の切削工具を使用することとなり、加工効率が低下してしまう。
【０００６】
切削工具全体の切削量を確保しつつ、それぞれのインサートの切り込み量を低減するためには、工具本体に複数備えられたインサートの工具本体径方向及び軸線方向における切刃の位置を調整して、例えば、切削工具に備えられた複数のインサートの半数を荒加工用とし、残りの半数を仕上加工用として使用すればよい。しかしながら、工具本体に備えられたインサートを荒加工用と仕上加工用とに分割した場合には、荒加工時と仕上げ加工時とに使用できる有効刃数が減少するので、切削工具の送りを小さくする必要があり、効率良く加工ができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、荒加工及び仕上加工時の有効刃数を減少させることなく、かつ、切削工具の切削量を確保するためには、荒加工用及び仕上加工用にインサートをそれぞれ配置することになり、元の切削工具の２倍のインサートを備える必要がある。
ここで、特許文献１で示した切削工具において、荒加工用及び仕上加工用にインサートをそれぞれ配置した場合には、使用により切刃が摩耗した際にすべてのインサートを交換する必要がある。したがって、１組のインサートを工具本体に装着してこのインサートの切刃が摩耗するまでしか使用できず、インサートの使用量が増加して使用コストが高くなるといった問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、切削工具全体の切削量を分割してそれぞれのインサートの切り込み量を低減し、加工穴開口部の欠損を抑制できるとともに、荒加工時及び仕上加工時の有効インサート数を減少することなく効率良く切削加工でき、しかも、インサートの使用コストを低減できる切削工具及び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】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明に係る切削工具は、軸線回りに回転される工具本体と、複数の同形同大のインサートとを有し、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工する切削工具であって、前記インサートは、外形が多角形平板状をなして２つの多角形面を有し、該多角形面の周りの側面のうちの１つがすくい面とされ、前記インサートには、前記すくい面と前記２つの多角形面との交差稜線部と、前記すくい面と該すくい面に隣接する他の側面との交差稜線部とがなす角部にそれぞれコーナ刃を有する切刃が備えられ、前記工具本体の先端部外周には、前記インサートが、一方の前記多角形面を正面逃げ面として装着される第１取付座と、他方の前記多角形面を外周逃げ面として装着される第２取付座とが設けられ、これら第１、第２取付座に装着された前記インサート同士では、互いに反対の前記多角形面側の前記コーナ刃が前記工具本体径方向外側に向けられて、一方のコーナ刃が他方のコーナ刃の前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向内側に配置されていることを特徴としている。
【００１０】
また、この発明に係るインサートは、被切削材に予め設けられた下穴に挿入され、該下穴の内壁面を切削加工する前記切削工具に装着されるインサートであって、外形が多角形平板状をなして２つの多角形面を有し、該多角形面の周りの側面のうちの１つがすくい面とされたインサート本体に、該インサート本体より硬質の板状をなす切刃部が前記すくい面に沿うように接合され、前記すくい面と前記２つの多角形面との交差稜線部と、前記すくい面と該すくい面に隣接する他の側面との交差稜線部とがなす角部にそれぞれコーナ刃を有する切刃が備えられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成の切削工具においては、第１取付座と第２取付座とが設けられており、例えば第１取付座に装着したインサートを荒加工用として使用し、第２取付座に装着したインサートを仕上加工用とすることで、切削工具全体の切削量を確保しつつ、それぞれのインサートの切り込み量を低減することができる。よって、加工の最後にこの切削工具が被切削材から突き出される際に、加工穴開口部が欠損することを抑制できる。
【００１２】
また、第１、第２取付座に装着された前記インサート同士では、互いに反対の前記多角形面側の前記コーナ刃が前記工具本体径方向外側に向けられて、一方のコーナ刃が他方のコーナ刃の前記工具本体先端側及び前記工具本体径方向内側に配置されているので、例えば第１取付座に装着されたインサートのコーナ刃が、第２取付座に装着されたインサートのコーナ刃の工具本体先端側及び工具本体径方向内側に配置されていた場合には、第１取付座に装着したインサートで荒加工した後に、第２取付座に装着されたインサートで仕上加工を行うことができる。よって、荒加工を行うインサートが被切削材から突き出された際に小さな欠損が生じた場合でも、仕上加工用のインサートで欠損した部分を加工することができ、加工穴を精度良く形成することができる。
【００１３】
また、第１取付座では一方の多角形面を正面逃げ面とし、第２取付座では他方の多角形面を外周逃げ面としているので、工具本体径方向外側に向けられるコーナ刃が第１取付座に装着された場合と第２取付座に装着された場合とで異なり、第１取付座に装着して使用したインサートを、第２取付座に装着して使用することができる。したがって、１組のインサートで２つのコーナ刃が磨耗するまで使用することができるので、インサートの使用コストを低減することができる。
【００１４】
また、上記構成のインサートでは、外形が多角形平板状をなして２つの多角形面を有し、該多角形面の周りの側面のうちの１つがすくい面とされたインサート本体に、該インサート本体より硬質の板状をなす切刃部が前記すくい面に沿うように接合されているので、被切削材と接触する部分の耐摩耗性を高くすることができ、インサートの寿命延長を図ることができる。
【００１５】
また、前記切刃部を、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）によって構成することにより、切刃の耐摩耗性をさらに向上させてインサートのさらなる寿命延長を図ることができる。また、切削に使用される切刃部のみをＣＢＮで構成しているので、このインサートを低コストで製作することができる。
【００１６】
このように、本発明によれば、切削工具全体の切削量を分割してそれぞれのインサートの切り込み量を低減し、加工穴開口部の欠損を抑制できるとともに、荒加工時及び仕上加工時の有効インサート数を減少することなく効率良く切削加工でき、しかも、インサートの使用コストを低減できる切削工具及びインサートを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
図１及び図２に本実施形態の切削工具であるボーリングカッタを示す。また、図３にインサートの配置を示す。また、図４及び図５にこのボーリングカッタに装着されるインサートを示す。
ボーリングカッタ１は、円盤状の工具本体１０と工具本体１０の先端部外周に装着されるインサート３０とを有する。
【００１８】
工具本体１０は、鋼材等で構成され、図１及び図２に示すように、その外形が軸線Ｏを中心とした円盤状に形成されており、工具本体後端側（図１において上側）には、アダプタＡの取付口に嵌入される嵌入部１１が設けられている。また、工具本体１０後端面のうち前記嵌入部１１が設けられていない部分には、断面長方形のキー溝１２が２つ設けられている。
また、工具本体１０の内部には、軸線Ｏに沿って延びる貫通孔１３が設けられており、貫通孔１３の工具本体先端側（図１において下側）には、貫通孔１３よりも内径が大きくされた大径部１４が設けられている。
工具本体１０の先端側には、工具本体先端側に向かうにしたがい漸次縮径するテーパ面１５が形成されている。このテーパ面１５の工具本体後端側には、工具本体先端側に向かうにしたがい漸次拡径する逆テーパ面１６が形成されている。
【００１９】
テーパ面１５には、工具本体１０が切り欠かれて工具本体先端側及び工具本体径方向外側に向けて開口し、テーパ面１５と略平行に延びる底面を有する第１チップポケット１７が、円周方向に等間隔で複数（本実施形態では、図２に示すように４ヶ）形成されている。
また、逆テーパ面１６には、工具本体１０が切り欠かれて工具本体先端側及び工具本体径方向外側に向けて開口し、逆テーパ面１６と略平行に延びる底面を有する第２チップポケット１８が、円周方向に等間隔で複数（本実施形態では、図２に示すように４ヶ）形成されている。
これら第１チップポケット１７及び第２チップポケット１８には、一端が工具本体１０の後端面に開口された切削油供給孔１９が開口されている。
【００２０】
第１チップポケット１７の工具回転方向Ｔの後方には、インサート３０を装着するための第１取付座２０が設けられ、この第１取付座２０の工具本体後端側の壁面がテーパ面１５と概略平行となるように形成され、この壁面にクランプネジ孔が穿設されている。
また、第２チップポケット１８の工具回転方向Ｔの後方には、インサート３０を装着するための第２取付座２１が設けられ、この第２取付座２１の工具本体径方向内側の壁面が逆テーパ面１６と概略平行となるように形成され、この壁面にクランプネジ孔が穿設されている。
そして、第１取付座２０と第２取付座２１とは、図２に示すように円周方向に交互に配置されている。
【００２１】
第１取付座２０及び第２取付座２１に装着されるインサート３０は、図４及び図５に示すように外形が概略四角形平板状をなすように形成され、インサート３０は２つの四角形面３１Ａ、３１Ｂと４つの側面とを有している。
４つの側面のうちの１つがすくい面３２とされており、このすくい面３２に連なる他の側面の１つが逃げ面３３とされている。逃げ面３３とされた側面とすくい面３２をなす側面とは、図４に示すように鋭角に交差しており、このインサート３０は逃げ角が付されたポジティブインサート３０とされている。
【００２２】
また、インサート３０は、超硬合金等の硬質材料によって構成されたインサート本体３４と、インサート本体３４よりも硬質な材料で構成された切刃部３５とを有しており、すくい面３２と逃げ面３３とが交差する部分に切刃部３５が配置されている。なお、本実施形態では、切刃部３５はＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）焼結体で構成されている。
この切刃部３５は板状をなしており、すくい面３２をなす側面に沿うようにインサート本体３４に接合されているのである。
【００２３】
この切刃部３５には、四角形面３１Ａ、３１Ｂとすくい面３２との交差稜線部に沿って延びる切刃３６Ａ、３６Ｂと、この切刃３６Ａ、３６Ｂから延びてすくい面３２と逃げ面３３との交差稜線部に連なるコーナ刃３７Ａ、３７Ｂと、これらコーナ刃３７Ａ、３７Ｂの間に延びる交差稜線部に形成された直線切刃３８とが形成されており、このインサート３０は、いわゆる縦刃のインサート３０とされている。
また、四角形面３１Ａ、３１Ｂの中央部には、クランプネジ挿通孔３９が２つの四角形面３１Ａ、３１Ｂに対して垂直に貫通するように形成されている。
【００２４】
クランプネジ４０がインサート３０のクランプネジ挿通孔３９に挿通され、第１取付座２０の工具本体後端側の壁面に穿設されたクランプネジ孔にねじ込まれることによって、インサート３０が第１取付座２０に装着される。この際、インサート３０の他方の四角形面３１Ｂが工具本体後端側の壁面に当接され、一方の四角形面３１Ａが工具本体先端側に向けられてテーパ面１５と概略平行に配置される。
【００２５】
また、クランプネジ４０がインサート３０のクランプネジ挿通孔３９に挿通され、第２取付座２１の工具本体径方向内側の壁面に穿設されたクランプネジ孔にねじ込まれることによって、インサート３０が第２取付座２１に装着される。この際、インサート３０の一方の四角形面３１Ａが工具本体径方向内側の壁面に当接され、他方の四角形面３１Ｂが工具本体径方向外側に向けられて逆テーパ面１６と概略平行に配置される。
【００２６】
このようにして第１取付座２０及び第２取付座２１に装着されたインサート３０は、その回転軌跡を重ね合わせた場合、図３に示すように配置される。
第１取付座２０に装着されたインサート３０は、一方の四角形面３１Ａとすくい面３２との交差稜線部に形成された切刃３６Ａから延びる一方のコーナ刃３７Ａが工具本体先端側及び工具本体径方向外側へ向けられている。
また、第２取付座２１に装着されたインサート３０は、他方の四角形面３１Ｂとすくい面３２との交差稜線部に形成された切刃３６Ｂから延びる他方のコーナ刃３７Ｂが工具本体先端側及び工具本体径方向外側へ向けられている。
そして、第１取付座２０に装着されたインサート３０の一方のコーナ刃３７Ａが、第２取付座２１に装着されたインサート３０の他方のコーナ刃３７Ｂよりも工具本体先端側及び工具本体径方向内側に位置しているのである。
【００２７】
上記の構成のボーリングカッタ１は、工具本体後端側に設けられた嵌入部１１がアダプタＡの取付口に嵌入され、工具本体１０の貫通孔１３に取付ボルトが挿通されてアダプタＡに固定される。この際に、アダプタＡに設けられたキー材が工具本体１０のキー溝１２に挿入され、アダプタＡと工具本体１０との円周方向における相対位置が調整される。アダプタＡには工作機械（図示せず）から供給される切削油をアダプタＡの先端面まで流通する切削油剤供給路が設けられており、この切削油供給路と工具本体１０の切削油供給孔１９とが連通するように配置される。
【００２８】
このようにして工具本体１０が固定されたアダプタＡが工作機械の主軸端に取り付けられ、工具本体１０の軸線Ｏ回りに高速回転されるとともに、工具本体１０の軸線Ｏ方向に送りを与えられることにより、工具本体１０が被切削材Ｗに予め設けられた下穴に挿入され、工具本体１０の先端部外周に装着されたインサート３０の切刃３６Ａ、３６Ｂ及びコーナ刃３７Ａ、３７Ｂによって下穴の内壁面を切削加工し、所定の内径の加工穴を形成する。この切削加工時には、工作機械から切削油が供給され、アダプタＡの切削油供給路及び工具本体１０の切削油供給孔１９を通して加工穴に切削油が供給される。
【００２９】
上記の構成のボーリングカッタ１では、図３に示すように、第１取付座２０に装着されたインサート３０の一方のコーナ刃３７Ａが、第２取付座２０に装着されたインサート３０よりも工具本体先端側及び工具本体径方向内側に位置されており、荒加工用切刃として被切削材Ｗに設けられた下穴の内壁面を切り込み量Ｃ１で切削する。
この荒加工の際には、一方の四角形面３１Ａが正面逃げ面とされ、逃げ面３３が外周逃げ面とされており、一方の切刃３６Ａがテーパ面１５に平行に配置されているので、外周逃げ面が工具本体後端側に向かうにしたがい工具本体径方向内側に後退するように内壁面から逃がされており、一方のコーナ刃３７Ａよりも他方の四角形面３１Ｂ側の直線切刃３８、他方のコーナ刃３７Ｂ及び他方の切刃３６Ｂが切削に用いられることがない。また、荒加工時の切削抵抗が抑えられている。
【００３０】
次に、第２取付座２１に装着されたインサート３０の他方のコーナ刃３７Ｂが仕上加工用切刃として荒加工された内壁面を切り込み量Ｃ２で切削することになる。この切り込み量Ｃ２は、他方のコーナ刃３７Ｂ周辺のみが切削に用いられる程度の大きさとされ、一方の四角形面３１Ａ側の直線切刃３８、一方のコーナ刃３７Ａ及び一方の切刃３６Ａが切削に用いられることがない。すなわち、第１、第２取付座２０、２１に装着されたインサート３０は、それぞれ切削に使用される切刃部分が重なり合うことがないようにされているのである。
【００３１】
この仕上加工の際には、他方の四角形面３１Ｂが外周逃げ面とされ、逃げ面３３が正面逃げ面とされており、他方の切刃３６Ｂが逆テーパ面１６に平行に配置されているので、外周逃げ面が工具本体後端側に向かうにしたがい工具本体径方向内側に後退するように内壁面から逃がされており、仕上加工時の切削抵抗が抑えられている。
そして、このように切削加工することにより、このボーリングカッタ１全体の切削量Ｃは、Ｃ１＋Ｃ２とされている。
【００３２】
このボーリングカッタ１では、ボーリングカッタ１全体の切削量ＣをＣ１及びＣ２に分割しているので、第１取付座２０及び第２取付座２１に装着されたインサート３０の切り込み量がそれぞれＣ１、Ｃ２と小さくされ、ボーリングカッタ１が被切削材Ｗから突き出される際に、加工穴開口部が欠損することを抑制できる。また、第１取付座２０に装着されたインサート３０で荒加工した後に、第２取付座２１に装着されたインサート３０で仕上加工するので、荒加工を行う第１取付座２０に装着されたインサート３０が被切削材Ｗから突き出される際に小さな欠損が生じた場合でも、仕上加工を行う第２取付座２１に装着されたインサート３０にて欠損部分を除去できるので、加工穴を精度良く形成することができる。
【００３３】
また、第１取付座２０と第２取付座２１とでは、工具本体径方向外側及び工具本体先端側に向けられるコーナ刃３７Ａ、３７Ｂが異なるため、第１取付座２０に装着して使用したインサート３０を、第２取付座２１に装着して使用することができる。逆に、第２取付座２１に装着して使用したインサート３０を、第１取付座２０に装着して使用することもできる。したがって、１組のインサート３０を工具本体１０に２回装着して使用することができ、インサート３０の使用コストを低減することができる。
【００３４】
また、前記切刃部３５がＣＢＮ焼結体によって構成されているので、切刃３６Ａ、３６Ｂの耐摩耗性が向上し、インサート３０の寿命延長を図ることができる。また、切削に使用される切刃部３５のみをＣＢＮで構成しているので、このインサート３０を低コストで製作することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、テーパ面１５に第１チップポケット１７が形成され、逆テーパ面１６に第２チップポケット１８が形成されているので、工具本体１０が切り欠かれる部分が集中することがなく、工具本体１０の剛性が確保されている。よって、工具本体１０のビビリを抑制して、加工穴を精度良く形成することができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ボーリングカッタに装着されるインサートをポジティブインサートとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図６に示すように逃げ角の付されていないネガティブインサートであってもよい。
また、切刃部をＣＢＮ焼結体で構成されたインサートとして説明したが、材質に限定されることはなく、例えば切刃部が超硬合金で構成されたものであってもよい。ただし、ＣＢＮ焼結体で構成することで耐摩耗性が向上し、インサートの寿命延長を図ることができるので好ましい。
【００３７】
また、第１チップポケットが周方向に等間隔で４つ、第２チップポケットが周方向に等間隔で４つ設けられたもので説明したが、これに限定されることはなく、チップポケット及び取付座の数は、被切削材のサイズ等を勘案して適宜の配置とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態であるボーリングカッタの側面部分断面図である。
【図２】図１に示すボーリングカッタの底面図である。
【図３】図１に示すボーリングカッタで下穴の内壁面を切削加工する状態を示す説明図である。
【図４】図１に示すボーリングカッタに取り付けられるインサートを四角形面から見た図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図１に示すボーリングカッタに取り付けられる他のインサートを四角形面から見た図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ボーリングカッタ（切削工具）
１０  工具本体
２０  第１取付座
２１  第２取付座
３０  インサート
３１Ａ  一方の四角形面（多角形面）
３１Ｂ  他方の四角形面（多角形面）
３２  すくい面
３４  インサート本体
３５  切刃部
３６Ａ  一方の切刃
３６Ｂ  他方の切刃
３７Ａ  一方のコーナ刃
３７Ｂ  他方のコーナ刃
３８  直線切刃
【図１】
2007069306.tif 000003
【図２】
2007069306.tif 000004
【図３】
2007069306.tif 000005
【図４】
2007069306.tif 000006
【図５】
2007069306.tif 000007
【図６】
2007069306.tif 000008