(57)【要約】【課題】高硬度焼結体を切れ刃に有したボールエンドミル用インサートについて、回転先端部中心まで切れ刃を形成させ、製造コストを抑えながら製造することが可能なボールエンドミル用インサートを提供する。【解決手段】  回転により切削加工を行うボールエンドミル用インサートにおいて、インサートの切れ刃は、高硬度焼結体で構成されており、インサートは、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体を、インサート基体の差し込み溝へ挿入してロウ付け接合されており、インサート基体の差し込み溝は、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９に位置するように形成されており、複合焼結体におけるインサート基体とのロウ付け接合面が、複数の接合面を有した凹形状となっていること、を特徴とするボールエンドミル用インサート。【選択図】図１
2013136135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により切削加工を行うボールエンドミル用インサートにおいて、前記インサートの切れ刃は、高硬度焼結体で構成されており、前記インサートは、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体を、インサート基体の差し込み溝へ挿入してロウ付け接合されており、前記インサート基体の差し込み溝は、前記インサート基体の回転中心（８）が、前記高硬度焼結体の厚み方向の中心部（９）に位置するように形成されており、前記複合焼結体における前記インサート基体とのロウ付け接合面が、複数の接合面を有した凹形状となっていること、を特徴とするボールエンドミル用インサート。
【請求項２】
請求項１に記載のボールエンドミル用インサートにおいて、前記高硬度焼結体の厚み方向の中心部（９）は、前記高硬度焼結体の厚み方向の中心（７）を基準としたときに、前記中心（７）から高硬度焼結体の厚さの＋２５％〜−２５％の範囲であることを特徴とするボールエンドミル用インサート。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の前記インサートが、回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けられたことを特徴とする刃先交換式ボールエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高硬度焼結体を切れ刃に備えたボールエンドミル用インサート及び刃先交換式ボールエンドミルの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型などの仕上げ切削加工には、立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す。）や多結晶ダイヤモンド（以下、ＰＣＤと記す。）といった高硬度焼結体により切れ刃部を形成したボールエンドミルが使用されている。ボールエンドミル用インサートの場合は、高硬度焼結体が工具の先端に位置するように、高硬度焼結体をインサート基体に接合して、ボールエンドミルを形成することが一般的である。
【０００３】
ｃＢＮ材やＰＣＤ材などの高硬度焼結体を有するボールエンドミル用インサートの製造に用いられている高硬度焼結体は、工具径ごとに異なるサイズの基材が必要になり、様々なサイズのｃBN材を少量ずつ購入することになるため、素材単価が高くなったり、様々なサイズのｃBN材を加工するために段取りが増加する。これは、ｃＢＮ材やＰＣＤ材などの高硬度焼結体を有するボールエンドミルが、超硬合金製のボールエンドミル用インサートに比べて製造コストが高くなる原因となっている。
【０００４】
ｃＢＮ材やＰＣＤ材などの高硬度焼結体の研削性は超硬合金と比べて劣るため、高硬度焼結体の厚さは薄くした方が、切れ刃を研削加工により形成する際の研削砥石の寿命を延長させることができる。また、インサートの製造方法は、ｃＢＮ材から最終的な切刃形状に近い形で切り出した材料をロウ付けするため、刃径が大きくなった場合でも研削量の増加は少なくて済む。
【０００５】
先端部中心に切れ刃を形成する高硬度焼結体をもつ切削工具についていくつかの提案がなされている。
【０００６】
特許文献１には、インサートの厚み方向中央部に、ダイヤモンド焼結体及びｃＢＮ材から選択される高硬度焼結体で構成された切れ刃を備えたボールエンドミル用インサートが開示されている。また、高硬度焼結体を超硬合金材料で両側からサンドイッチした素材を用いて切削用インサートを形成する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、切れ刃の回転中心部から外周部にわたってｃＢＮ材やダイヤモンド焼結体などの高硬度焼結体とするボールエンドミルに関する技術が開示されている。ここでは、高硬度焼結体と超硬合金などの焼結硬質物とを一体焼結した高硬度複合焼結体が使用されている。この高硬度複合焼結体を工具本体に設けたチップ座にロウ付けする際に、ロウ付け面が親和性の良好なもの同志の組み合わせとなるようにして、ロウ付け強度を高いものとする技術が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、エンドミル本体に半リング状のｃＢＮ材の切削用チップを、半円状の２枚の超硬合金材料により両側から固着することで、切れ刃を一体的に連続して構成させたボールエンドミルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−４６０１３号公報
【特許文献２】特開平２−１５２７０３号公報
【特許文献３】実開昭６３−１６９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、切れ刃に高硬度焼結体を有したボールエンドミル用インサートについて、先端部中心まで切れ刃を形成し、また、インサート基体の回転中心８と、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９との相互的な位置関係の整合性を規定することによって被削材の加工面粗さを改善し、製造コストを抑えることを目的としている。
【００１１】
特許文献１に記載の切削用インサートは、先端部中心に切れ刃を形成しているが、高硬度焼結体を両側から超硬合金材料でサンドイッチするときのプレスの圧力が充分でなく、ｃＢＮ材の性能が得られにくい。高硬度焼結体の両側に超硬合金製板材で挟み込む方式にて、安定した性能の素材を製造することは極めて困難である。高硬度焼結体を超硬合金製板材で挟み込んで焼結したときの圧力が分散し、ち密な組織ができないことなどから、高硬度焼結体からなる切れ刃の強度が劣ってしまう可能性がある。また、特許文献１に記載の切削用チップは、高硬度焼結体を超硬合金などの工具材料で両側からサンドイッチした構造であるため、焼結体材料の単価が高価となることなどが課題となっており、工業生産上、現実的ではない。
【００１２】
特許文献２に記載の高硬度複合焼結体を切れ刃とする切削工具では、ｃＢＮ材やダイヤモンド焼結体などの高硬度焼結体と、超硬合金などの焼結硬質物とを一体焼結した高硬度複合焼結体が使用され、ロウ付け面としては高硬度複合焼結体のうち焼結硬質物の部分が使用されている。また、高硬度複合焼結体は工具本体とロウ付け固着されることによって、ロウ付け強度を改善したことが記載されている。しかし、特許文献２に記載のロウ付け面は、円板状の高硬度複合焼結体の上下面を研削によって加工された面とされるものの、本発明で規定するような、ロウ付け接合面が、複数の接合面を有した凹形状とすることについては、何ら記載も開示もされていない。
【００１３】
特許文献３に記載のボールエンドミルは、無垢のｃＢＮ材を切れ刃部に使用しており、別々に２枚の超硬合金材により挟み込むようにして形成されている。この場合、先端部中心に切れ刃を形成することは可能であるが、無垢のｃＢＮ材は割れやすく取り扱いが困難であることや、構造自体が複雑になること、また無垢のｃＢＮ材の厚みを極めて薄くしなければならないことから製造が困難であることなど、様々な課題を抱えており現実的ではない。
【００１４】
本発明は、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体をインサート基体へ差し込む方式によってロウ付けして、一対となる円弧形状の切れ刃と先端の回転中心部の切れ刃とが１枚の高硬度焼結体で形成されていることを特徴としている。一般的に市販されている複合焼結体を用いて高精度な加工が可能なボールエンドミルを提案するものである。
【００１５】
本発明のインサートは前述のような従来の工具における問題を解決し、切削加工における安定性が高く、長時間に渡って高品位な加工面、加工精度を維持できると共に、製造を容易にして対象の被削材に合わせた組成の高硬度焼結体を用い、切れ刃に高硬度焼結体を用いたボールエンドミル用インサート及び刃先交換式ボールエンドミル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】
【００１６】
このような目的を達成するために本発明は、回転により切削加工を行うボールエンドミル用インサートにおいて、インサートの切れ刃は、高硬度焼結体で構成されており、インサートは、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体を、インサート基体の差し込み溝へ挿入してロウ付け接合されており、インサート基体の差し込み溝は、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９の範囲内に位置するように形成されており、複合焼結体におけるインサート基体とのロウ付け接合面が、複数の接合面を有した凹形状となっているボールエンドミル用インサートである。また、このインサートを回転駆動される回転切削工具本体の先端部に着脱自在に取り付けた刃先交換式ボールエンドミルである。
【００１７】
本発明のインサートは、様々な既存の高硬度焼結体を使用することができるため、被削材や加工用途に合わせた組成の高硬度焼結体を選択して、様々な加工状況において良好な切削性能を得ることができる。
【００１８】
本発明のインサートは、高硬度焼結体の素材自体の直径と同じ刃径まで適用できるため、刃径が６ｍｍ〜３２ｍｍの大きなサイズの高硬度焼結体を備えたボールエンドミル用インサートの提供が可能となる。
【００１９】
本発明のインサートにおいて、インサート基体１の差し込み溝２は、インサート基体１の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９に位置するように形成されいる。即ち、インサート基体１の差し込み溝２は、高硬度焼結体の厚み方向の中心７とインサート基体の回転中心８とがほぼ同じ位置になるように形成されていることで、インサートが回転した時の動的なバランスが良好であり、高品位な加工面が得られる。また、製造上においては、ロウ付け作業において容易に高い位置決め精度が得られることで作業性が向上すると共に、一対となる切れ刃のすくい面や逃げ面を研削加工する際の研削砥石の研削負荷が共に均一となり、左右の切れ刃の振れや研削面粗さが均一になる。
【００２０】
本発明のインサートは、先端の回転中心部に切れ刃を有しており、一対となる円弧形状の切れ刃と先端の回転中心部の切れ刃とが１枚の高硬度焼結体で形成されている。これにより、切れ刃のチッピングや欠けといった損傷の発生を抑制して、被削材の加工面粗さと加工精度が高くなると共に、長時間に渡って安定して加工できるようになる。更に、切れ刃が１枚の高硬度焼結体で形成されていることにより、高硬度焼結体を切り出す工数を少なくできる。
【００２１】
本発明のインサートは、高硬度焼結体の厚みを薄く設計することも容易となる。必要最低限の高硬度焼結体の厚みにすることで、特に切れ刃のすくい面の研削負荷を低減することができる。これにより、切れ刃の加工時間の短縮、研削面状態の向上、更に研削砥石の寿命を向上することが可能となる。また素材費を低減することも可能となる。
【００２２】
本発明のインサートは、複合焼結体とインサート基体とのロウ付け時の接合面が、複数の接合面を有した凹形状となっていることによって、両者間の接合強度が高く、大きな切削負荷が生じた場合においても剥がれること無く安定して切削加工ができる。
【００２３】
また、ロウ付け時の半径方向の位置決め精度を高くすることができるため、主に切れ刃の逃げ面の研削加工時の負荷を均一にすることができる。また、半径方向の切削抵抗に対して横滑りが生じにくく、ロウ付けの接合面積が大きくなることで接合強度が向上するため、大きな切削負荷が生じた時に複合焼結体がインサート基体から取れにくくなる。
【００２４】
本発明のインサートは、１枚の複合焼結体から切り出すことのできる切れ刃の個数を多くできるため、素材費用を低減することができる。また無駄な資源の浪費を押さえることができる。
【００２５】
本発明のインサートは、複合焼結体とインサート基体とをロウ付けする際、接合面積が大きいことから接合強度が向上する。これにより、いっそう複合焼結体がインサート基体から取れ難くなる。
【００２６】
本発明のインサートにおいて、インサート基体の差し込み溝は、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９に位置するように形成される。このときの高硬度焼結体の厚み方向の中心部９とは、複合焼結体における高硬度焼結体の厚み方向の中心７を基準としたときに、高硬度焼結体の中心７から高硬度焼結体の厚さの＋２５％〜−２５％の範囲内であることが望ましい。
【００２７】
これにより、インサートを装着した工具が回転した時の動的なバランスが良好になり、加工面の品位が向上する。また、製造上においては、ロウ付け時の位置決め精度が良くなることで作業性が向上すると共に、一対となる切れ刃のすくい面や逃げ面を研削加工する際の研削砥石の研削負荷が均一となり、切れ刃の振れや研削面粗さが均一になる。更に、高硬度焼結体の厚みを薄く設計した時でも、一対となる円弧形状の切れ刃と先端の回転中心部の切れ刃とが１枚の高硬度焼結体により形成されると、切れ刃の研削性を同等にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のボールエンドミル用インサートは、一対となる円弧形状の切れ刃と先端の回転中心部の切れ刃とを１枚の高硬度焼結体で形成し、またインサート基体の回転中心８と、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９との相互的な位置関係の整合性を規定することにより、切削性能の安定性が高く、長時間に渡って高品位な加工面、加工精度を維持できる。また、インサートの製造を容易にして、対象の被削材に合わせた組成やサイズの高硬度焼結体を備えたボールエンドミル用インサートを提供することができる。更に、この様なインサートを装着した刃先交換式ボールエンドミルを提供することができる。
【００２９】
本発明のボールエンドミル用インサートの製造において、高硬度焼結体の厚さの薄い円板状の複合焼結体を使用することができるため、研削砥石の寿命を延長することができる。また、複合焼結体の研削性が高いことから、高い形状精度を得ることが可能となる。
【００３０】
本発明のインサートは、、一種類の厚さの高硬度焼結体を有した複合焼結体を、異なる直径を有する複数のボールエンドミル用インサートの製造に流用することが可能となる。
【００３１】
本発明のインサートは、インサート基体と複合焼結体とのロウ付け接合面積を大きくすることができ、接合面の一部が超硬合金同志となるため、ロウ付けによる接合強度を向上することができる。そのため、工具の研削加工時もしくは切削加工時において、複合焼結体がインサート基体から取れることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明例１の刃先交換式ボールエンドミルの外観図を示す。
【図２】本発明のインサートの斜視図を示す。
【図３】本発明のインサートの正面図を示す。
【図４】本発明のインサートの平面図を示す。
【図５】本発明におけるインサート基体の素材図を示す。
【図６】本発明におけるインサート基体の素材図を示す。
【図７】本発明の複合焼結体の斜視図を示す。
【図８】本発明の複合焼結体の正面図を示す。
【図９】本発明の複合焼結体の平面図を示す。
【図１０】インサート基体の差し込み溝に複合焼結体を挿入する図を示す。
【図１１】インサート基体に複合焼結体をロウ付け接合した図を示す。
【図１２】図１１に示すインサートの平面図を示す。
【図１３】図３に示す領域Ａの拡大図である。
【図１４】本発明に用いる別の複合焼結体の実施例を示す図である。
【図１５】本発明に用いる別の複合焼結体の実施例を示す図である。
【図１６】本発明に用いる別の複合焼結体の実施例を示す図である。
【図１７】本発明例１における切れ刃先端部の拡大図である。
【図１８】本発明例２における切れ刃先端部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、回転により切削加工を行うボールエンドミル用インサートであって、インサートの切れ刃は、高硬度焼結体で構成されており、インサートは、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体を、インサート基体の差し込み溝へ挿入してロウ付け接合されており、インサート基体の差し込み溝は、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９に位置するように形成されており、複合焼結体におけるインサート基体とのロウ付け接合面が、複数の接合面を有した凹形状となっているボールエンドミル用インサートである。以下に、図１〜図１８に基いて本発明のボールエンドミル用インサートについての説明を行う。
【００３４】
図１は、本発明のインサートを装着した刃先交換式ボールエンドミル１１の外観図である。インサートは、固定用ネジ１２によって工具本体１３に固定されている。図２は、本発明のインサートの斜視図であり、図３は、本発明のインサートの正面図である。インサートの切れ刃６は工具本体１３に固定され、回転軸中心線ＣＬのまわりに回転することによって切削性能を有する。図４は、インサートの平面図である。図５は、本発明のボールエンドミル用インサート基体の溝加工前の素材図であり、図６は、差し込み溝２の形成加工後の素材図を示す。図７は、本発明における複合焼結体３の斜視図であり、図８は、その正面図であり、図９は、平面図を示す。図１０は、図６のインサート基体１の差し込み溝２に図７の複合焼結体３を挿入する形態を示す。図１１は、インサート基体１に複合焼結体３をロウ付け接合した図を示す。図１２は、図１１に示すインサートの平面図を示す。上記の図１〜図１２に示すように、本発明のボールエンドミル用インサートは、インサート基体１に形成した差し込み溝２に、研削加工を行う前の複合焼結体３を差し込み、複合焼結体３の研削加工を行って、切れ刃６を形成することにより製造される。
【００３５】
研削加工によって、高硬度焼結体に切れ刃６を形成する場合、切れ刃を構成する逃げ面とすくい面は適切な傾斜角度や稜線部形状加工を施して、逃げ面とすくい面とが交差する切れ刃稜線を円弧形状となるよに高精度に加工する必要がある。特に、インサート切れ刃先端部に当たる回転軸中心近傍の切れ刃は、切削抵抗の低減策と、切れ刃強度の維持対策を両立させたチゼル形状を好適に設計する必要がある。この理由は、回転軸中心近傍の切削速度が遅いために、切れ刃等の欠損を防止する必要があるからである。
【００３６】
図５に示すインサート基体１は、粉末冶金的な手法で作成したＷＣ基超硬合金製のインサート基体であり、図６は、インサート基体１に、凹形状の差し込み溝２を形成したものである。ここで、インサート基体１の差し込み溝２は、ＷＣ基超硬合金製であることから、ダイヤモンド砥石などで研削加工にて製造するか、またはワイヤー放電加工などにより形成することができる。
【００３７】
図７は複合焼結体３の斜視図であり、超硬合金製板材４と高硬度焼結体５との厚さを等しくした一例であるが、超硬合金製板材４と高硬度焼結体５の厚さが異なる複合焼結体３に関しても、本発明に適用することが可能である。図８に示す複合焼結体３のインサート基体側端面の接合面１０は、接合面数が５面よりなる凹形状となるように形成されている。図９に示す複合焼結体の平面図では、超硬合金製板材４と高硬度焼結体５を有していることがわかる。
【００３８】
本発明のインサートに用いる複合焼結体３において、高硬度焼結体５の厚さは０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲とすることが望ましい。高硬度焼結体５の厚さが０．５ｍｍ未満では、高硬度焼結体からなる切れ刃の強度が低下してしまい、高硬度焼結体５の厚さが５ｍｍを超えると複合焼結体３のコストが高くなる。特に望ましい高硬度焼結体５の厚さは０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲である。また、超硬合金製板材４の厚さは０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲とすることが望ましい。超硬合金製板材４の厚さが０．１ｍｍ未満では、高硬度焼結体５と超硬合金製板材４の密着強度が低下してしまい、超硬合金製板材４の厚さが３ｍｍを超えると複合焼結体３自体の厚さが大きくなりすぎるため、ボールエンドミル用インサートの刃径によっては、インサート基体に差し込む方式によるロウ付けができなくなる可能性がある。特に望ましい超硬合金製板材４の厚さは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲である。
【００３９】
図７に示す様な複合焼結体３は、ワイヤーカットなどの製造方法により必要なサイズに成形したものを使用する。複合焼結体３は切れ刃となる外周部を、研削加工後によって円弧形状に形成した一例である。適用するボールエンドミル用インサートの刃径や用途によっては、研削加工によって、ボール刃となる円弧形状の切れ刃に連続して、外周部に直線形状の切れ刃を形成しても良い。また、複合焼結体３に適用できる高硬度焼結体としては、ｃＢＮ材、ＰＣＤ材及び単結晶ダイヤモンド材などが挙げられる。
【００４０】
本発明のインサートは、図７に示すように超硬合金製板材４の片側の面に高硬度焼結体５を一体焼結した複合焼結体３を用いている。例えば、ｃＢＮ材などの高硬度焼結体を用いた焼結体素材は、ｃＢＮ材などの高硬度焼結体のみで焼結された無垢材と、超硬合金製板材４の片側面に高硬度焼結体５を一体焼結したものがあるが、一般的に後者の方が、エンドミル用インサートなどの製造においては使用しやすく、生産性が良いと言える。その理由としては、例えば高硬度焼結体５を超硬合金製板材４に一体焼結することによって、複合焼結体の素材自体の厚みを調整するときに、超硬合金製板材を研削することで、容易に高精度に仕上げることができるからである。例えば、刃径が１０ｍｍのボールエンドミル用インサートに本発明を適用するときには、複合焼結体の素材自体の厚みを２ｍｍ程度にする。この場合、高硬度焼結体５の厚さに応じ、超硬合金製板材４の厚さを調節する。例えば、高硬度焼結体５の厚さを０．５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の範囲に設定した場合には、超硬合金製板材４の厚さを０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲に設定する。また、無垢材に比べて高硬度焼結体の厚み、即ち複合焼結体３における高硬度焼結体５の厚みを薄く製造することが可能である。
【００４１】
本発明のインサートは、切れ刃の形状に合わせて、最低限必要な高硬度焼結体５の厚みの物を選択することができる。このことから、切れ刃を形成する為の研削加工において、研削砥石に掛かる負荷を可能な限り低減できるため、研削砥石の寿命を向上させ、かつ工具の切れ刃の稜線も良好になる。また同時に研削時における工具のたおれなどを低減して、ボールエンドミル用インサートの切れ刃形状の精度や振れの精度も向上することができる。更には研削砥石の送り速度を上げることにより、製造時間を短縮することも可能となる。
【００４２】
本発明のインサートには、複合焼結体の素材自体の直径と同じ刃径まで本発明を適用させることができる。例えば、刃径が６ｍｍ〜３２ｍｍのボールエンドミル用インサートの提供が可能となる。このような刃径であったとしても、高硬度焼結体を極力薄くして研削加工に掛かる負荷を減らすことで、研削加工を容易にすることが可能である。刃径が６ｍｍ未満の場合にも本発明を適用させることが可能だが、工具性能のメリットが少なくなる。また、刃径が３２ｍｍを超える場合には、１枚の複合焼結体の素材自体から切り出せる複合焼結体の個数が少なくなり、製造コストが上がってしまうため、工業生産上現実的ではない。
【００４３】
超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体は、一般に市販されており、切削工具として用いる場合においては被削材や加工用途に合わせた高硬度焼結体を、様々な組成や厚さのものから選択することが重要である。本発明のインサートは、様々な高硬度焼結体から加工用途に合わせた物を容易に選択することが可能になる上、既に記載の製造上の利点から、研削が困難であった高硬度焼結体であっても容易に高精度なボールエンドミル用インサートが製造できる利点を有している。
【００４４】
本発明のインサートにおいて、図１０から図１２に示す通り、インサート基体１の差し込み溝２は、インサート基体１の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心部９に位置するように形成することが必要である。これにより、切削時において回転した時の動的なバランスが良好であり、より高品位な加工面が得られるようになる。また、ロウ付け作業において容易に高い位置決め精度を得ることができる。特に、複合焼結体の素材自体の厚みにおける寸法精度に関しても、超硬合金製板材側を研削などで加工することで高精度に製造できるという効果がある。更に、インサート基体の回転中心８が、複合焼結体における高硬度焼結体の厚み方向の中心部９の位置になるようにすることで、工具中心軸を基準として対となる切れ刃のすくい面や逃げ面を研削加工する際、研削砥石にかかる負荷が共に均一となるため、形成された左右の切れ刃稜線の振れや、研削面粗さ、切れ刃稜線の状態などを２枚共に均一にすることが可能になる。従って、刃径が６ｍｍ以上のボールエンドミル用インサートにおいて、より高精度な工具を提供することができる。
【００４５】
図１３は図４に示す領域Ａの拡大図である。本発明のインサートは、図１３に示すように、インサート先端中心部である領域Ａに切れ刃を有しており、工具回転中心軸を基準として対となる円弧形状の切れ刃６が、１枚の高硬度焼結体５で形成されている。これにより、切れ刃のチッピングや欠けといった損傷の発生を抑制して、被削材の加工面粗さと加工精度が高くなると共に、長時間に渡って安定して加工できるようになる。更に、切れ刃が１枚の高硬度焼結体で形成されていることにより、高硬度焼結体を切り出す工数を少なくできる。
【００４６】
本発明のインサートは、図１０に示すように複合焼結体３をインサート基体１に形成した差し込み溝２に差し込み、その後ロウ付けにより接合する。この製造方法は、高硬度焼結体５とインサート基体１とのロウ付け時の接合面は、複数の接合面を有した凹形状となっていることが必要である。これにより接合強度が高く、大きな切削負荷が生じた場合においても剥がれること無く安定して切削加工ができる構造を実現する。また、例えば、ｃＢＮ材などの高硬度焼結体の場合はＴｉを含有したロウ材を用いて接合することが好ましい。
【００４７】
図１４から図１６は、本発明のインサートに用いる複合焼結体３において、図８とは別の実施例を示す図である。図１４に示すように、複合焼結体３のインサート基体側接合面１０は、２つの接合面を有した凹形状となっている。図１５は３つの接合面を有した凹形状、図１６は４つの接合面を有した凹形状となっている。
このとき、インサート基体１の差し込み溝２の形状は、複合焼結体３のインサート基体側接合面１０に対応する形状に成形することが望ましい。これにより、ロウ付け時における半径方向の位置決め精度を高くすることができる。また、円弧形状の切れ刃の製造工程において、主に逃げ面の研削加工時の負荷をより均一にすることができる。さらに、半径方向の切削抵抗に対して複合焼結体３の横滑りが生じにくくなるため、研削加工における研削砥石の送り速度を上げて、すなわち研削の負荷を大きくして研削能率を上げて、製造に掛かる時間を短縮することも可能となる。
【００４８】
本発明のインサートは、複合焼結体３のインサート基体側接合面１０が複数の接合面を有し、その数を２面以上、７面以下の範囲にまで設定することができる。８面以上に設定した場合には、複合焼結体３及びインサート基体１の製造コストが上昇する傾向が見られる。特に望ましいのは、複合焼結体３のインサート基体側接合面１０の数を、２面以上、４面以下の範囲に設定することである。これにより、複合焼結体３の横滑りの発生がさらに抑制される。
【００４９】
本発明のインサートの複合焼結体３は、複数の接合面を有した凹形状となっていることにより、高硬度焼結体の体積を少なくすることができ、複合焼結体から切り出せる個数を多くできる。そのため、複合焼結体３の費用を低減することができる。また無駄な資源の浪費を押さえることができる。
【００５０】
本発明のインサートは、高硬度焼結体３とインサート基体１をロウ付けする際、接合面積が大きいことから接合強度を高くできる。これにより、複合焼結体がインサート基体から取れにくくなる。一方、複合焼結体のインサート基体側接合面１０を、凹形状とは逆に凸形状にして、インサート基体に、凸状の複合焼結体のインサート基体側接合面１０に対応する凹形状の差し込み溝を形成する工具は、インサート基体に例えば放電加工などにて差し込み溝を形成しなければならないため、生産性が悪く実用的ではない。
【００５１】
図１７は図４に示す領域Ａの拡大図であり、本発明のインサートにおけるインサート基体と複合焼結体をロウ付け接合したときの図である。本発明のインサートにおけるインサート基体の回転中心８は、複合焼結体３における高硬度焼結体５の厚さ方向の中心７を基準としたときに、高硬度焼結体５の厚さ方向の中心７から高硬度焼結体５の厚さの＋２５％〜−２５％の範囲にある中心部９に位置するように配置することが好ましい。また、これを満たすようにインサート基体１の差し込み溝２を形成することが好ましい。これにより、特に高速で回転した時の動的なバランスが良好になることで、加工面の品位が向上する。また、製造上においては、ロウ付け時の位置決め精度が良くなることで作業性が向上すると共に、対となる切れ刃のすくい面や逃げ面を研削加工する際の研削砥石の研削負荷が共に更に均一となり、左右の切れ刃の振れや研削面粗さがより均一になる。さらに、高硬度焼結体の厚みを薄く設計した時においても、対となる切れ刃が高硬度焼結体により形成されると共に、それぞれの切れ刃の研削負荷を同等にすることが可能となる。
【００５２】
一方、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体５の厚さの＋２５％〜−２５％の範囲にある中心部９を外れて配置された場合には、高速で回転した時の動的なバランスが若干劣る傾向を示すことがある。本発明において特に望ましいのは、インサート基体の回転中心８が高硬度焼結体５の厚さの＋１０％〜−１０％の範囲内に位置するように、差し込み溝２を形成することである。
【００５３】
ここで、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体５の厚さの範囲において正の値（＋）とは、図１７に示す様に、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の厚さ方向の中心８が、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材とインサート基体１が接合される面への方向の場合を示す。反対に、負の値（−）とは、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の厚さ方向の中心８が、超硬合金製板材４とインサート基体１が接合される面への方向の場合を示す。
【００５４】
以下、本発明を下記の実施例により詳細に説明するが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５５】
（実施例１）
実施例１として、超硬合金製板材の片面に高硬度焼結体を一体焼結した複合焼結体を用いた本発明例１から１０を作製して、切削試験を行った。
【００５６】
図１は、本発明例１の刃先交換式ボールエンドミルを示す。図１０に示すような、超硬合金製板材４の片面に高硬度焼結体５であるｃＢＮ材を一体焼結した複合焼結体３を、差し込み溝２を形成した超硬合金製のインサート基体１に差し込み、ロウ付けにて接合した本発明例１のインサートを準備した。インサートのサイズは、刃径が３０．０（ｍｍ）、厚みが７．２（ｍｍ）の２枚刃ボールエンドミルであり、工具本体のシャンク部直径は３２．０（ｍｍ）とした。
【００５７】
ｃＢＮ材を超硬合金製板材４に一体焼結した複合焼結体の素材自体の厚みは２ｍｍ、ｃＢＮ材からなる高硬度焼結体５の厚みは１．５ｍｍ、超硬合金製板材４の厚みは０．５ｍｍのものを用いた。本発明例１に用いた複合焼結体３は、厚みが２．５ｍｍの超硬合金製板材４に、厚さ１．５ｍｍのｃＢＮ材を一体焼結した厚みが４ｍｍの複合焼結体３から、超硬合金製板材４のみを厚み方向に２ｍｍだけ研削加工にて除去したものを使用した。図１７に示すように本発明例１は、ｃＢＮ材からなる高硬度焼結体５の厚み方向の中心７、すなわちｃＢＮ材側の端面から０．７５（ｍｍ）の位置が、インサート基体の回転中心８と一致するように差し込み溝２を設計して作成した。
【００５８】
（切削試験の条件）
被削材：鋳鉄材（ＦＣＤ６００相当材）
加工方法：平面削り仕上げ加工
回転数ｎ：１５０００ｍｉｎ−１、
送り速度Vf：９０００ｍｍ／ｍｉｎ、
軸方向切り込み量ａｐ：０．１ｍｍ、
径方向切り込み量ａｅ：０．５ｍｍ
切削油：油性ミスト
【００５９】
切削試験の評価方法は、５００ｍ切削毎に、本発明例１のインサート切れ刃を光学式顕微鏡で観察し、チッピングもしくは欠損が生じていないかの観察を行った。切削距離が７０００ｍになるまで加工した。被削材は、工具送り方向の加工面粗さ（Ｒｚ値）を接触式粗さ測定器にて測定した。
【００６０】
切削試験の評価基準として、加工面粗さがＲｚで４．０μｍ以下であり、７０００ｍ切削後にチッピングもしくは欠損が生じていない切れ刃状態であるインサートを良好とした。切削試験の結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
（実施例２）
高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７と、インサート基体の回転中心８とのズレ量による性能差を確認するため、インサート基体１における複合焼結体３の差し込み溝２の位置を変えた本発明例２〜１０の工具を作成して、評価テストを行った。
【００６３】
切削試験の条件、切削試験の評価方法及び切削試験の評価基準は実施例１と同様とした。切削試験の結果を表１に併記した。なお表１において、高硬度焼結体の厚み方向の中心７を基準としたときに、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体の厚み方向の中心７からずれた距離Ｍ（ｍｍ）を「ズレ量（ｍｍ）」として記載した。また、図１８に示す様に、距離Ｍ（ｍｍ）を高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚さＴ（ｍｍ）に対する割合（Ｍ／Ｔ）とした「ズレ割合（％）」を表１に記載した。
【００６４】
ここで、ズレ量とズレ割合が正の値（＋）とは、図１８に示す様に、高硬度焼結体であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材とインサート基体１が接合される面の方向へずれた場合を示す。反対に、ズレ量とズレ割合が負の値（−）とは、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８が、超硬合金製板材４とインサート基体１が接合される面の方向へにずれた場合を示す。
【００６５】
図１８は差し込み溝２の位置を変えたインサート基体に、研削加工前の高硬度焼結体５であるｃＢＮ材をロウ付け接合した図である。図１８に示すように、本発明例２は、インサート基体１の差し込み溝２の位置を変えることによって、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８の位置を変えた。本発明例２は、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８が、超硬合金製板材４とインサート基体１が接合される面の方向へズレており、そのズレ量のＭ値が−０．４５０（ｍｍ）となるインサートを準備した。この時、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚さＴ値は１．５（ｍｍ）であるから、Ｔ値に対する割合（Ｍ／Ｔ）であるズレ割合（％）は、−３０％とした。
【００６６】
本発明例３は、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８が、超硬合金製板材４とインサート基体１が接合される面の方向へズレており、そのズレ量のＭ値が−０．３７５（ｍｍ）となるインサートを準備した。この時、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚さＴ値は１．５（ｍｍ）であるから、Ｔ値に対する割合（Ｍ／Ｔ）であるズレ割合（％）は、−２５％とした。
【００６７】
同様にして、本発明例４は、ズレ量が−０．３００（ｍｍ）、ズレ割合（％）は−２０％、本発明例５は、ズレ量が−０．１５０（ｍｍ）、ズレ割合（％）は−１０％とした。
【００６８】
本発明例６は、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚み方向の中心７を基準として、インサート基体の回転中心８が、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材とインサート基体１が接合される面の方向へズレており、そのズレ量のＭ値が＋０．０００３（ｍｍ）となるインサートを準備した。この時、高硬度焼結体５であるｃＢＮ材の厚さＴ値は１．５（ｍｍ）であるから、Ｔ値に対する割合（Ｍ／Ｔ）であるズレ割合（％）は、＋０．２％とした。
【００６９】
同様にして、本発明例７は、ズレ量が＋０．１５０（ｍｍ）、ズレ割合（％）は＋１０％、本発明例８は、ズレ量が＋０．３００（ｍｍ）、ズレ割合（％）は＋２０％、本発明例９は、ズレ量が＋０．３００（ｍｍ）、ズレ割合（％）は＋２５％、本発明例１０は、ズレ量が＋０．１５０（ｍｍ）、ズレ割合（％）は＋３０％とした。
【００７０】
表１に示す通り、本発明例１〜１０は、加工初期から７０００ｍ加工する間において、切れ刃の逃げ面の摩耗状態はＶＢｍａｘ値（ｍｍ）が０．２ｍｍ以下となっており、チッピングやは欠損も生じていなかった。また、被削材の加工面状態は均一な加工面となり、加工面粗さＲｚ値が４．０μｍ以下となり、良好な結果を示した。特に、本発明例１、３〜９は、インサート基体の回転中心８のズレ割合が、高硬度焼結体５の厚み方向の中心７を基準としたときに、この中心７から高硬度焼結体５の厚さの＋２５％〜−２５％の範囲内となっていたことにより、被削材の加工面粗さＲｚ値は３．０μｍ以下となって、特に良好な加工面が得られた。これにより、インサート基体の回転中心８と高硬度焼結体５の厚み方向の中心７との相互的な位置関係は、加工面粗さに影響を与えること、また本発明のインサートにとって重要な要因であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明により、焼き入れ綱や鋳鋼などを代表とする金型の加工において、安定してかつ長寿命に加工できる高硬度焼結体を切れ刃に用いたボールエンドミル用インサートを提供する。
【符号の説明】
【００７２】
１  インサート基体
２  差し込み溝
３  複合焼結体
４  超硬合金製板材
５  高硬度焼結体
６  切れ刃
７  高硬度焼結体の厚さ方向の中心
８  インサート基体の回転中心
９  高硬度焼結体の厚さ方向の中心部
１０  複合焼結体のインサート基体側接合面
１１  刃先交換式ボールエンドミル
１２  固定用ネジ
１３  工具本体
Ｔ  高硬度焼結体の厚さ
Ｍ  インサート基体の回転中心のズレ量
Ｎ  超硬合金製板材の厚さ
ＣＬ  インサート基体の回転軸中心線
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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