JP2016190275A - 切削インサート及び刃先交換式バイト - Google Patents
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Abstract
【課題】切削インサートの切れ刃の冷却効率を高めることができるとともに、該切れ刃の性能を安定して維持することができ、これにより工具寿命を延長でき、かつ高効率に切削加工が行える切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトを提供すること。【解決手段】すくい面と逃げ面8との交差稜線部に切れ刃5を有する切削インサートであって、前記切れ刃5には、前記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃9が含まれており、前記逃げ面8における前記切れ刃5に隣り合う領域のうち、少なくとも前記コーナ刃9に隣り合う部分に、複数の溝12と、隣り合う前記溝12同士の間に形成されたリブ13と、を含むクーラント保持部14が設けられ、前記クーラント保持部14は、前記逃げ面8のうち該クーラント保持部14以外の部位よりも、インサート内側へ後退していることを特徴とする。【選択図】図8
Description
本発明は、切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトに関するものである。
従来、刃先交換式バイトの工具本体(ホルダ)に装着される切削インサートとして、多角形板状をなし、その表面のすくい面と外周面の逃げ面との交差稜線部に、切れ刃が形成されたものが知られている。そして、金属材料等からなる被削材が回転軸線回りに回転させられ、切削インサートの切れ刃が、被削材の周面(外周面、内周面)や回転軸線方向を向く端面に対して切り込んでいき、切削加工(旋削加工)が施される。具体的には、切削インサートの切れ刃のうち、すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃が、主として被削材に切り込んでいく。
また切削加工時には、切削インサートの切れ刃近傍に向けて、工具本体の外部から又は内部を通して、クーラント(油性又は水溶性の切削剤)が供給される。クーラントを切れ刃近傍に供給することで、切れ刃の温度上昇を抑えることができ、該切れ刃の性能を安定して維持することが可能になる。
しかしながら、被削材として例えばステンレス鋼やチタン、インコネル(登録商標)等の難削材を切削加工する際には、被削材の熱伝導率が低いこと等により、切削で生じる切削熱が高くなる傾向がある。そのため、クーラントによる十分な冷却効果が得られにくく、インサート寿命(工具寿命)が短寿命化したり、切削効率が低下したりする問題が生じる。
そこで、例えば下記特許文献1に示される刃先交換式バイトでは、工具本体の内部にオイルミスト(クーラント)を流通させるとともに、該オイルミストを、切削インサートの逃げ面に平行となる方向から切れ刃(刃先)に向けて供給するようにしている(いわゆるジェットクーラント法、JC法)。
この構成によれば、例えば外部給油や、内部給油であってもすくい面上から切れ刃に向けてクーラントを供給する他の構成に比べて、切屑の影響等を受けにくくなり、クーラントを切れ刃に到達させやすくなる。このため、切れ刃の冷却効率を高めることができ、インサート寿命の長寿命化や切削加工の高効率化を期待することができる。
この構成によれば、例えば外部給油や、内部給油であってもすくい面上から切れ刃に向けてクーラントを供給する他の構成に比べて、切屑の影響等を受けにくくなり、クーラントを切れ刃に到達させやすくなる。このため、切れ刃の冷却効率を高めることができ、インサート寿命の長寿命化や切削加工の高効率化を期待することができる。
しかしながら、従来の切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトにおいては、切れ刃の冷却効率をさらに高めて、工具寿命を長寿命化し切削加工を高効率化することに、改善の余地があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、切削インサートの切れ刃の冷却効率を高めることができるとともに、該切れ刃の性能を安定して維持することができ、これにより工具寿命を延長でき、かつ高効率に切削加工が行える切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトを提供することを目的としている。
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明は、すくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃を有する切削インサートであって、前記切れ刃には、前記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃が含まれており、前記逃げ面における前記切れ刃に隣り合う領域のうち、少なくとも前記コーナ刃に隣り合う部分に、複数の溝と、隣り合う前記溝同士の間に形成されたリブと、を含むクーラント保持部が設けられ、前記クーラント保持部は、前記逃げ面のうち該クーラント保持部以外の部位よりも、インサート内側へ後退していることを特徴とする。
また本発明は、切削インサートと、前記切削インサートが着脱可能に装着される工具本体と、を備える刃先交換式バイトであって、前記切削インサートとして、上述した切削インサートが用いられ、前記工具本体には、該工具本体に装着された前記切削インサートの前記逃げ面に向けて開口するクーラント供給孔が形成されているとともに、前記逃げ面を挟んだ前記クーラント供給孔の開口とは反対側に、前記切れ刃のうち少なくとも前記コーナ刃が配置されていることを特徴とする。
すなわち、本発明は、すくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃を有する切削インサートであって、前記切れ刃には、前記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃が含まれており、前記逃げ面における前記切れ刃に隣り合う領域のうち、少なくとも前記コーナ刃に隣り合う部分に、複数の溝と、隣り合う前記溝同士の間に形成されたリブと、を含むクーラント保持部が設けられ、前記クーラント保持部は、前記逃げ面のうち該クーラント保持部以外の部位よりも、インサート内側へ後退していることを特徴とする。
また本発明は、切削インサートと、前記切削インサートが着脱可能に装着される工具本体と、を備える刃先交換式バイトであって、前記切削インサートとして、上述した切削インサートが用いられ、前記工具本体には、該工具本体に装着された前記切削インサートの前記逃げ面に向けて開口するクーラント供給孔が形成されているとともに、前記逃げ面を挟んだ前記クーラント供給孔の開口とは反対側に、前記切れ刃のうち少なくとも前記コーナ刃が配置されていることを特徴とする。
本発明の切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトによれば、該切削インサートの逃げ面において切れ刃に隣り合う領域のうち、該切れ刃のコーナ刃に隣り合う部分に複数の溝及びリブが形成されており、これらの溝及びリブを含む部分がクーラント保持部となっている。そして、クーラント保持部全体が、逃げ面のうち該クーラント保持部以外の部位よりもインサート内側へ後退して形成されている。
つまり、クーラント保持部における複数の溝はもちろんのこと、これらの溝よりもインサート外側へ向けて突出する(つまり高さが高い)リブについても、逃げ面における該クーラント保持部以外の部位よりもインサート内側へ後退して、高さが低くされている。
従って、工具本体(ホルダ)のクーラント供給孔から、切削インサートの逃げ面上のクーラント保持部にクーラントを供給したときに、クーラントは、クーラント保持部の複数の溝内のみならずリブ上にも保持されることになり、該クーラント保持部内に確実に、かつ十分な量が保持される。
このように、クーラント保持部にクーラントが保持されることにより、該クーラント保持部に隣り合う切れ刃(の少なくともコーナ刃)へ向けて、クーラントを安定して送り込むことができる。従って、切れ刃の温度上昇を効果的に抑えることができ、該切れ刃の性能を安定して維持することが可能になる。
さらに、クーラント保持部が、逃げ面における該クーラント保持部以外の部位よりも低く形成されることで、このクーラント保持部の内部では、隣り合う溝同士の間に位置するリブ上(リブの頂面)をクーラントが乗り越えやすくされている。つまり、クーラント保持部のリブの頂面と、被削材との間に隙間が設けられるので、この隙間を通してクーラントがクーラント保持部内を流通しやすくされている。これにより、切削インサートの外部からクーラント保持部に供給されたクーラントが、該クーラント保持部全体に行き渡りやすくなる。
また、逃げ面に複数の溝及びリブを有する凹凸形状のクーラント保持部が形成されることにより、該クーラント保持部を流れるクーラントは乱流となりやすく、よって切れ刃(コーナ刃)近傍を早期に通り過ぎることなく該切れ刃近傍に留まって、クーラントが熱伝達効率の向上に効果的に寄与することとなり、冷却効果が高められる。
詳しくは、クーラントが複数の溝及びリブを乗り越えるときに生じる渦などの二次流れによって、クーラントの流れが適度に妨げられて、熱伝達が促進される「乱流促進効果」が得られる。
詳しくは、クーラントが複数の溝及びリブを乗り越えるときに生じる渦などの二次流れによって、クーラントの流れが適度に妨げられて、熱伝達が促進される「乱流促進効果」が得られる。
また、逃げ面に形成されたクーラント保持部の複数の溝及びリブにより、該逃げ面の表面積が増大させられるとともに伝熱面積が増大して、熱伝達が促進され、クーラントによる冷却効果が高められる「フィン効果」が得られる。特に本発明では、溝及びリブの全体がクーラントに浸るため、溝のみならずリブ(の頂面)においても熱伝達作用が得られることから、上記フィン効果が顕著に高められることになる。
また、例えばクーラント保持部の複数の溝及びリブの延在方向を、切れ刃(コーナ刃)へ向かうように(つまり切れ刃の稜線に交差する向きに)配置した場合には、これらの溝及びリブにより、クーラントが切れ刃近傍へ案内されやすくなる「ガイド効果」が得られる。
詳しくは、クーラントが溝及びリブを乗り越える際に生じる二次流れや流れの剥離によって圧力損失が起こるため、該クーラントは溝及びリブに沿って流れやすくなり、これにより切れ刃近傍に案内されやすくなって、冷却効率を高めることができる。
詳しくは、クーラントが溝及びリブを乗り越える際に生じる二次流れや流れの剥離によって圧力損失が起こるため、該クーラントは溝及びリブに沿って流れやすくなり、これにより切れ刃近傍に案内されやすくなって、冷却効率を高めることができる。
このような各効果により、切削インサートの切れ刃において主として切削に用いられる一方で、従来ではクーラントを安定供給しにくかった少なくともコーナ刃に対して、本発明によれば所期する量のクーラントを安定して確実に、かつ十分に供給することができる。
さらに、逃げ面上から切れ刃に向けてクーラントを供給することで、逃げ面摩耗を顕著に抑制することができる。
さらに、逃げ面上から切れ刃に向けてクーラントを供給することで、逃げ面摩耗を顕著に抑制することができる。
以上より本発明によれば、切削インサートの切れ刃の冷却効率を高めることができるとともに、該切れ刃の性能を安定して維持することができ、これにより工具寿命を延長でき、かつ高効率に切削加工が行えるのである。
また、本発明の切削インサートにおいて、前記溝の延在方向の端部に形成された端面が、該溝の底面から開口側へ向かうに従い漸次前記延在方向の外側へ向けて傾斜していることとしてもよい。
上記構成のように、クーラント保持部の溝の端部に位置する端面が、溝の底面から開口側へ向かうに従い漸次該溝の延在方向の外側へ向けて傾斜して形成されることにより、この端面上を通って、クーラント保持部の外部から内部へ、或いは内部から外部へとクーラントがスムースに流れやすくなる。つまり、クーラント保持部に対するクーラントの出入りがスムースに行われて、上述した作用効果がより顕著なものとなる。
さらにこの場合、溝の底面と端面との間の角度が鈍角となるので、例えば上記構成とは異なり溝の底面と端面との間の角度が直角や鋭角である場合に比べて、これら底面と端面の接続部分を起点として切削インサートに亀裂や欠損等が生じるようなことを抑制できる。
また、溝の端部に位置する端面が上述のように傾斜していることによって、該溝内における端面近傍に切屑や塵埃等(以下、切屑等と省略)が溜まりにくくされている。すなわち、溝内に進入した切屑等は、該溝内を流れるクーラントによって溝の端部へと流されていき、この端部の端面上を通って、クーラント保持部の外部へ流出しやすくされている。従って、クーラント保持部内において切屑等が詰まるようなことが防止されて、このクーラント保持部の性能が安定して維持される。
また、本発明の切削インサートにおいて、前記複数の溝及び前記リブは、互いに平行とされ、前記コーナ刃に対して垂直な向きに沿うように延びていることとしてもよい。
上記構成によれば、逃げ面におけるクーラント保持部の複数の溝及びリブが、切れ刃のコーナ刃の稜線に垂直となるように延びている(垂直溝とされている)ので、これら溝及びリブによってクーラントが刃先まで案内されやすくなり(上述のガイド効果が向上)、クーラントの浸透性が高められる。
具体的には、切削インサートの逃げ面上から切れ刃のコーナ刃に向けてクーラントを供給したときに、複数の溝及びリブによってクーラントがクーラント保持部に保持されつつ、コーナ刃へ向けて安定してガイドされやすくなり、クーラントをより確実に刃先まで送り込むことができる。
さらに、切削インサートの逃げ面上に供給したクーラントが、切れ刃以外の部位に流れることを抑制でき、供給するクーラントの無駄を省くことが可能である。
さらに、切削インサートの逃げ面上に供給したクーラントが、切れ刃以外の部位に流れることを抑制でき、供給するクーラントの無駄を省くことが可能である。
また、本発明の切削インサートにおいて、前記溝は断面凹曲線状をなし、前記リブは断面凸曲線状をなしていて、前記クーラント保持部が断面波形状をなしていることとしてもよい。
上記構成によれば、クーラント保持部の溝やリブにおいて、例えば断面が屈曲した折れ線状をなす凹部や凸部が形成されることはない。すなわち、クーラント保持部の断面が、滑らかに凹曲線(溝)と凸曲線(リブ)とが連続する波形状に形成されるので、クーラント保持部内でクーラントに所期する乱流を起こしつつ、クーラントの無駄な滞留を抑制してスムースに流通させることができる。
また、本発明の切削インサートにおいて、前記クーラント保持部は、前記逃げ面において前記コーナ刃との間に間隔をあけて配置されていることとしてもよい。
上記構成によれば、逃げ面のクーラント保持部によって切れ刃のコーナ刃にクーラントを安定して供給することができつつ、該コーナ刃の刃先強度を十分に確保できる。
具体的に、例えば上記構成とは異なりクーラント保持部がコーナ刃に到達して形成されている場合には、クーラントを刃先に安定供給することができる一方、コーナ刃の稜線に複数の溝及びリブによる凹凸形状が付与されることとなり、該コーナ刃による切削精度が低下したり、刃先欠損が生じやすくなったりするおそれがある。
一方、本発明の上記構成によれば、切れ刃のコーナ刃にクーラントを安定供給できつつも、該コーナ刃の稜線に前記凹凸形状が形成されることはなく、よってコーナ刃の切削精度を確保でき、かつ刃先欠損を防止できる。
具体的に、例えば上記構成とは異なりクーラント保持部がコーナ刃に到達して形成されている場合には、クーラントを刃先に安定供給することができる一方、コーナ刃の稜線に複数の溝及びリブによる凹凸形状が付与されることとなり、該コーナ刃による切削精度が低下したり、刃先欠損が生じやすくなったりするおそれがある。
一方、本発明の上記構成によれば、切れ刃のコーナ刃にクーラントを安定供給できつつも、該コーナ刃の稜線に前記凹凸形状が形成されることはなく、よってコーナ刃の切削精度を確保でき、かつ刃先欠損を防止できる。
本発明の切削インサート及びこれを用いた刃先交換式バイトによれば、切削インサートの切れ刃の冷却効率を高めることができるとともに、該切れ刃の性能を安定して維持することができ、これにより工具寿命を延長でき、かつ高効率に切削加工が行える。
以下、本発明の一実施形態に係る切削インサート1、及びこれを用いた刃先交換式バイト30について、図面を参照して説明する。
本実施形態の切削インサート1が装着された刃先交換式バイト30は、金属材料等からなる被削材Wに旋削加工を施すものであり、特に被削材Wとして、例えばSUS304等のステンレス鋼やチタン、インコネル(登録商標)などの難削材を切削加工するのに適したバイト工具である。
本実施形態の切削インサート1が装着された刃先交換式バイト30は、金属材料等からなる被削材Wに旋削加工を施すものであり、特に被削材Wとして、例えばSUS304等のステンレス鋼やチタン、インコネル(登録商標)などの難削材を切削加工するのに適したバイト工具である。
図1〜図3に示されるように、刃先交換式バイト30は、超硬合金等の硬質材料からなり、その外面のうち少なくとも切れ刃5近傍(切れ刃5、すくい面7及び逃げ面8)がCVDコーティング膜等の硬質膜で被覆された切削インサート1と、鋼材等からなり、切削インサート1が着脱可能に装着される工具本体31と、を備えている。
図1及び図2において、被削材Wは、円盤状や柱状、棒状等をなしている。刃先交換式バイト30は、被削材Wをその回転軸線O回りの被削材回転方向Tに回転させつつ、工具本体31の先端から突出する切削インサート1の切れ刃5により、被削材Wの周面に周面加工を施したり、被削材Wの回転軸線O方向を向く端面に端面加工を施す。
尚、本実施形態では、被削材Wの外周面に周面加工を施す一例を示しているが、これに限定されるものではなく、被削材Wの回転軸線O方向を向く端面に形成された下穴の内周面に対して、周面加工を施してもよい。
図1及び図2において、被削材Wは、円盤状や柱状、棒状等をなしている。刃先交換式バイト30は、被削材Wをその回転軸線O回りの被削材回転方向Tに回転させつつ、工具本体31の先端から突出する切削インサート1の切れ刃5により、被削材Wの周面に周面加工を施したり、被削材Wの回転軸線O方向を向く端面に端面加工を施す。
尚、本実施形態では、被削材Wの外周面に周面加工を施す一例を示しているが、これに限定されるものではなく、被削材Wの回転軸線O方向を向く端面に形成された下穴の内周面に対して、周面加工を施してもよい。
工具本体31は、軸状又は棒状をなしている。工具本体31は、該工具本体31の先端部(被削材Wの加工面へ向かう方向の端部)に形成されるとともに切削インサート1が装着される凹状のインサート取付座32と、インサート取付座32に切削インサート1を着脱可能にクランプ(固定)するためのクランプ駒33及びクランプねじ34を含むクランプ機構と、インサート取付座32に装着された切削インサート1の逃げ面8に向けて開口し、クーラント(油性又は水溶性の切削剤)が内部に流通させられるクーラント供給孔36と、を有している。
また、工具本体31の基端部(被削材Wの加工面とは反対側へ向かう方向の端部)は、不図示の工作機械に着脱可能に取り付けられる。
尚、図1に示されるように、本実施形態において工具本体31は、インサート取付座32に配設された切削インサート1のすくい面7が鉛直方向に沿う下方を向くように、工作機械に装着される。
尚、図1に示されるように、本実施形態において工具本体31は、インサート取付座32に配設された切削インサート1のすくい面7が鉛直方向に沿う下方を向くように、工作機械に装着される。
ここで、本明細書では、刃先交換式バイト30の工具本体31が延びる方向のうち、被削材Wの加工面に向かう方向を工具先端側、被削材Wの加工面とは反対側へ向かう方向を工具基端側という。また、工具本体31が延びる方向に直交する方向のうち、切削インサート1のすくい面7が向く方向を下方といい、すくい面7とは反対側を向く方向を上方という。
そして本実施形態の刃先交換式バイト30は、切削インサート1のすくい面7を下方に向けた姿勢で、該切削インサート1の切れ刃5により被削材Wを旋削加工する。
そして本実施形態の刃先交換式バイト30は、切削インサート1のすくい面7を下方に向けた姿勢で、該切削インサート1の切れ刃5により被削材Wを旋削加工する。
インサート取付座32は、切削インサート1の形状に対応して切り欠かれるように形成された凹状をなしており、本実施形態では、切削インサート1が略菱形の矩形板状に形成されているのに対応して、インサート取付座32は、工具先端側及び下方へ向けて開口する略菱形の矩形穴状をなしている。
図3は、インサート取付座32及び切削インサート1を工具本体31の斜め下方から見た図であり、つまり図3における上方が鉛直方向の下方であり、図3における下方が鉛直方向の上方となっている。図3において、インサート取付座32は、該インサート取付座32に装着される切削インサート1の着座面(表裏面3のうち裏面)に略平行に配置される底壁37と、この底壁37上に着脱可能に載置されるとともに、該底壁37と切削インサート1との間に介装されるシート部材35と、切削インサート1の外周面4に当接させられる一対の側壁と、を有している。
インサート取付座32の底壁37は、略菱形の矩形面状をなしており、シート部材35は、略菱形の矩形板状をなしている。シート部材35における表裏面のうち、底壁37とは反対側を向く表面は、切削インサート1の着座面が着座する取付面とされている。
また、インサート取付座32の底壁37は、シート部材35よりも工具先端側へ向けて突出するL字面状の部分を有しており、該部分には、クーラント供給孔36の開口(ノズル孔部)が形成されている。
また、インサート取付座32の底壁37は、シート部材35よりも工具先端側へ向けて突出するL字面状の部分を有しており、該部分には、クーラント供給孔36の開口(ノズル孔部)が形成されている。
本実施形態においては、クーラント供給孔36のノズル孔部の内径が、1.5〜2.0mmであり、該ノズル孔部から噴出させられるクーラントの流速が7〜8m/s、クーラントの流量が800〜1450ml/minである。
そして、工具本体31のインサート取付座32に装着された切削インサート1の逃げ面8を挟んだクーラント供給孔36の開口とは反対側に、後述する切削インサート1の切れ刃5のうち少なくともコーナ刃9が配置されている。
そして、工具本体31のインサート取付座32に装着された切削インサート1の逃げ面8を挟んだクーラント供給孔36の開口とは反対側に、後述する切削インサート1の切れ刃5のうち少なくともコーナ刃9が配置されている。
また、インサート取付座32の一対の側壁は、略長方形の矩形面状をそれぞれなしており、互いの間に凹となる鋭角を形成するように交差しているとともに、底壁37に対しては凹となる直角を形成するように交差して、該底壁37から立ち上がっている。
クランプ駒33及びクランプねじ34を含むクランプ機構は、切削インサート1をインサート取付座32のシート部材35に向けて押圧し、かつ切削インサート1をインサート取付座32の一対の側壁に向けて(工具基端側へ向けて)引き込むことで、インサート取付座32に対する切削インサート1の移動を規制して、該切削インサート1をクランプする。
クーラント供給孔36は、工具本体31を貫通して形成されている。クーラント供給孔36は、インサート取付座32の底壁37に開口する部分の内径が最も小径とされており、該開口から離間するに従い内径が大きくされている。図示の例では、クーラント供給孔36は、インサート取付座32の底壁37に開口する部分(小径部)から離間するに従い段階的に内径が大きくなっており、具体的には、小径部から離間するに従い孔の向きを変えながら拡径している。
また、クーラント供給孔36において底壁37に開口する部分とは反対側の端部は、工具本体31において上方(図3における下方)を向く面に開口しており、該端部には、不図示のクーラント供給手段が接続される。
また、クーラント供給孔36において底壁37に開口する部分とは反対側の端部は、工具本体31において上方(図3における下方)を向く面に開口しており、該端部には、不図示のクーラント供給手段が接続される。
図4〜図7に示されるように、切削インサート1は、板状をなすインサート本体2と、インサート本体2の表裏面(表面及び裏面)3、及びこれら表裏面3の周縁同士をインサート軸線C方向に沿うように接続する外周面4と、表裏面3と外周面4との交差稜線部に形成された切れ刃5と、インサート本体2をインサート軸線C方向に貫通して形成され、表裏面3に開口するとともにクランプ駒33(クランプ機構)に係止される取付孔6と、を備えている。
ここで、本明細書においては、切削インサート1のインサート軸線Cが延在する方向をインサート軸線C方向といい、インサート軸線Cに直交する方向をインサート径方向といい、インサート軸線C回りに周回する方向をインサート周方向という。
ここで、本明細書においては、切削インサート1のインサート軸線Cが延在する方向をインサート軸線C方向といい、インサート軸線Cに直交する方向をインサート径方向といい、インサート軸線C回りに周回する方向をインサート周方向という。
本実施形態では、切削インサート1のインサート本体2は、略菱形の矩形板状をなしており、表裏面3は略菱形の矩形面状をそれぞれなしており、外周面4はインサート周方向に並ぶ4つの矩形状面を有している。
具体的には、図4及び図5において、インサート本体2の表裏面3における外周端縁の各コーナ部は凸曲線状をなしており、これら各コーナ部のうち、菱形状をなす表裏面3の一対の鋭角に位置するコーナ部及びその近傍が、切れ刃5とされている。また、表裏面3の各中央部に(インサート軸線Cに同軸に)、取付孔6が開口している。
具体的には、図4及び図5において、インサート本体2の表裏面3における外周端縁の各コーナ部は凸曲線状をなしており、これら各コーナ部のうち、菱形状をなす表裏面3の一対の鋭角に位置するコーナ部及びその近傍が、切れ刃5とされている。また、表裏面3の各中央部に(インサート軸線Cに同軸に)、取付孔6が開口している。
また、インサート本体2の外周面4において、互いに隣り合う前記矩形状面同士の間の部分は、インサート軸線Cに垂直な断面が凸曲線状とされた凸曲面状(図示の例では円筒体の外周面の一部)をなすように形成されている。
図3に示されるように、この切削インサート1がインサート取付座32に装着された状態で、インサート本体2の表裏面3のうち、該インサート取付座32の底壁37とは反対側を向く表面3において、少なくとも切れ刃5に隣接する領域を含む部位が、すくい面7とされる。またインサート本体2の表裏面3のうち、この切削インサート1がインサート取付座32に装着された状態で、該インサート取付座32の底壁37側を向く裏面3(シート部材35に当接する面)は、着座面とされる。
またインサート本体2の外周面4のうち、少なくとも切れ刃5に隣接する領域を含む部位が、逃げ面8とされる。
またインサート本体2の外周面4のうち、少なくとも切れ刃5に隣接する領域を含む部位が、逃げ面8とされる。
図4〜図7において、本実施形態の切削インサート1は、インサート本体2の逃げ面8(外周面4)がインサート軸線Cに平行となるように形成された、所謂ネガティブインサートであるが、これに限定されるものではない。すなわち切削インサート1は、逃げ面8が切れ刃5からインサート軸線C方向に離間するに従い漸次インサート径方向の内側へ向けて傾斜する、所謂ポジティブインサートであってもよい。
また本実施形態の切削インサート1は、表裏反転対称形状の両面インサートであるが、これに限定されるものではない。すなわち切削インサート1は、非表裏反転対称形状(つまり表裏反転対称形状ではない)片面インサートや両面インサートであってもよい。
切削インサート1の切れ刃5は、すくい面7と逃げ面8との交差稜線部に形成されている。切れ刃5は、表裏面3のコーナ部(すくい面7のコーナ部)に位置するコーナ刃9と、コーナ刃9の両端に接続して直線状に延びる一対の直線刃10、11と、を有している。つまり切れ刃5は、コーナ刃9と、このコーナ刃9をインサート周方向から挟むように該コーナ刃9に連続する一対の直線刃10、11と、を備えており、コーナ刃9は、切れ刃5全長における中間部分(一対の直線刃10、11同士の間)に配置されている。
図4、図8及び図9に示されるように、コーナ刃9は、凸曲線状をなしており、本実施形態に示される例では凸円弧状をなしている。コーナ刃9のうち、旋削加工時において工具送り方向の前方に位置する部位(コーナ刃9において直線刃10側に位置する部位)及び直線刃10は、被削材Wの加工面に切り込んでいき、コーナ刃9のうち、工具送り方向の後方に位置する部位(コーナ刃9において直線刃11側に位置する部位)は、被削材Wの加工面を仕上げ加工する。尚、コーナ刃9の工具送り方向の後方に連なる直線刃11を用いて被削材Wの加工面を仕上げ加工してもよい。また、切れ刃5の直線刃11側から被削材Wの加工面に切り込んでもよい。
直線刃10、11は、円弧状をなすコーナ刃9の両端に接する接線方向に延びているとともに、該コーナ刃9に滑らかに連なっている。また、一対の直線刃10、11同士の間に形成される角度(直線刃10、11の仮想延長線同士の交差角)は、本実施形態では90°よりも小さい鋭角とされており、例えば80°程度である。
また、図5に示されるインサート軸線Cに垂直な断面視において、本実施形態の切削インサート1は、一対の直線刃10、11同士の間に形成される角の二等分線Sを対称軸とした線対称形状(鏡像対称)となっている。従って切れ刃5についても、前記角の二等分線Sを対称軸とした線対称形状とされており、直線刃10、11同士は、互いに同一形状、かつ同一の刃長とされている。ただしこれに限定されるものではなく、切れ刃5は前記角の二等分線Sを対称軸とした線対称形状に形成されていなくてもよい(つまり非線対称形状であってもよい)。また直線刃10、11同士は、互いに異なる形状や刃長とされていてもよい。
そして、図4及び図7〜図9に示されるように、切削インサート1の逃げ面8において切れ刃5に隣り合う領域のうち、少なくともコーナ刃9に隣り合う部分には、複数の溝12と、隣り合う溝12同士の間に形成されたリブ13と、を含むクーラント保持部14が設けられている。本実施形態では、逃げ面8における切れ刃5に隣り合う領域のうち、コーナ刃9及び一対の直線刃10、11に隣り合う部分に(つまり切れ刃5全長にわたって隣り合うように)、クーラント保持部14が形成されている。尚、クーラント保持部14は、切れ刃5全長よりもインサート周方向の外側にわたって形成されていてもよい。
クーラント保持部14は、逃げ面8のうち該クーラント保持部14以外の部位よりも、インサート内側へ後退して形成されている。
ここで、本明細書でいう上記「クーラント保持部14は、逃げ面8のうち該クーラント保持部14以外の部位よりも、インサート内側へ後退して」いるとは、クーラント保持部14の溝12及びリブ13が、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位に対して、インサート本体2の内部へ向けて後退して配置されていることを指す。
より詳しくは、クーラント保持部14は、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位のうち、少なくともこのクーラント保持部14に隣接する周囲の領域よりもインサート内側へ後退している。これにより、クーラント保持部14にクーラントが十分かつ確実に保持されて、後述の作用効果を奏する。
ここで、本明細書でいう上記「クーラント保持部14は、逃げ面8のうち該クーラント保持部14以外の部位よりも、インサート内側へ後退して」いるとは、クーラント保持部14の溝12及びリブ13が、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位に対して、インサート本体2の内部へ向けて後退して配置されていることを指す。
より詳しくは、クーラント保持部14は、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位のうち、少なくともこのクーラント保持部14に隣接する周囲の領域よりもインサート内側へ後退している。これにより、クーラント保持部14にクーラントが十分かつ確実に保持されて、後述の作用効果を奏する。
本実施形態では、逃げ面8がインサート本体2の外面(表裏面3及び外周面4)のうち、外周面4に位置しており、よってこの逃げ面8上に形成されたクーラント保持部14は、その周囲よりもインサート径方向に沿うインサート内側へ向けて後退して(窪んで)いる。
尚、本実施形態とは異なり、例えば逃げ面8がインサート本体2の外面のうち、表裏面3に位置している場合には、この逃げ面8上に形成されたクーラント保持部14は、インサート軸線C方向に沿うインサート内側へ向けて後退することになる。
尚、本実施形態とは異なり、例えば逃げ面8がインサート本体2の外面のうち、表裏面3に位置している場合には、この逃げ面8上に形成されたクーラント保持部14は、インサート軸線C方向に沿うインサート内側へ向けて後退することになる。
クーラント保持部14において、複数の溝12及びリブ13は、互いに平行とされており、本実施形態では、これらの溝12及びリブ13が、コーナ刃9(の稜線)に対して垂直な向きに沿うように延びている。具体的には、溝12及びリブ13が、少なくともコーナ刃9を含む切れ刃5全体(の稜線)に対して、垂直な向きに沿って延びている。
ここで、本明細書でいう上記「リブ13」とは、間隔をあけて隣り合う一対の溝12同士の間に形成されて、これら溝12の延在方向に沿って延びる凸条である。本実施形態においては、隣り合う一対の溝12同士の間隔が狭くなっており、リブ13の外側面(外壁)は、溝12の内側面(内壁)と共通の側面(共通壁)とされている。つまり、隣り合う一対の溝12において背中合わせとされた内側面(背向する内側面)同士により、これら溝12の間に位置するリブ13が形成され、かつ、前記背中合わせとされた内側面が、このリブ13の一対の外側面となっている。
ただしこれに限定されるものではなく、例えば、隣り合う一対の溝12同士の間隔が広くなっており、これら溝12同士の間に平坦部(溝12ではない部分)が形成されるとともに、この平坦部上に、インサート本体2の外部(インサート外側)へ向けて突出するリブ13が設けられていてもよい。
ただしこれに限定されるものではなく、例えば、隣り合う一対の溝12同士の間隔が広くなっており、これら溝12同士の間に平坦部(溝12ではない部分)が形成されるとともに、この平坦部上に、インサート本体2の外部(インサート外側)へ向けて突出するリブ13が設けられていてもよい。
具体的に、このクーラント保持部14は、複数の溝12と、複数のリブ13と、を有している。図8〜図11に示されるように、複数の溝12同士は、溝幅方向(本実施形態ではインサート周方向)に互いに等間隔をあけて配列している。また、複数のリブ13同士は、リブ幅方向(上記溝幅方向と同一の方向であり、本実施形態ではインサート周方向)に互いに等間隔をあけて配列している。
また、複数の溝12同士は、該溝12の延在方向(本実施形態ではインサート軸線C方向)に沿う長さが互いに同一とされ、複数のリブ13同士は、該リブ13の延在方向(上記溝12の延在方向と同一の方向であり、本実施形態ではインサート軸線C方向)に沿う長さが互いに同一とされている。また溝12とリブ13の長さも、互いに同一である。
これにより、図7に示されるように外周面4のコーナ部を正面に見て(つまり逃げ面8を正面に見て)、複数の溝12及びリブ13を含むクーラント保持部14は、全体として矩形面状をなしている。具体的にこのクーラント保持部14は、深さの浅い矩形穴状をなしているとともに、該クーラント保持部14の穴底部分に、複数の溝12及び複数のリブ13が配置されている。
また、図9〜図11に示される溝12及びリブ13の延在方向に垂直な断面視において(本実施形態においてはインサート軸線Cに垂直な横断面視である)、溝12は断面凹曲線状をなし、リブ13は断面凸曲線状をなしていて、クーラント保持部14は断面波形状をなしている。つまりクーラント保持部14の断面は、凹曲線と凸曲線とが交互に連続して接続された、サインカーブ状の波形状となっている。
詳しくは、図10及び図11に示される断面視において、溝12の曲率半径RGは0.1〜0.2mmの範囲とされ、リブ13の曲率半径RRは0.1〜0.2mmの範囲とされている。ただしこの断面視で、溝12の内側面及びリブ13の外側面には、上述した曲線状部分(凹曲線、凸曲線)以外に、直線状をなす部分が形成されていてもよい。つまり、溝12においては少なくともその底面部分が断面凹曲線状をなしており、リブ13においては少なくともその頂面部分が断面凸曲線状をなしていればよい。そして、溝12の底面部分とリブ13の頂面部分との間に位置する中間部分に、断面直線状の部分が形成されていてもよい。
すなわち、本明細書における上記溝12の曲率半径RGとは、該溝12において断面凹曲線状をなす少なくとも底面部分における曲率半径RGを指している。また、上記リブ13の曲率半径RRとは、該リブ13において断面凸曲線状をなす少なくとも頂面部分における曲率半径RRを指している。
本実施形態では、溝12の曲率半径RGとリブ13の曲率半径RRとが、互いに同等(略同一)の値に設定されている。具体的には、これらの曲率半径RG、RRが、それぞれ0.1mm程度である。尚、図13に示される本実施形態の変形例では、これらの曲率半径RG、RRが、それぞれ0.2mm程度となっている。
ただしこれに限定されるものではなく、溝12の曲率半径RGと、リブ13の曲率半径RRとは、互いに異なる値に設定されていてもよい。すなわち、溝12の曲率半径RGがリブ13の曲率半径RRよりも大きくされていてもよく、或いは、リブ13の曲率半径RRが溝12の曲率半径RGよりも大きくされていてもよい。
ただしこれに限定されるものではなく、溝12の曲率半径RGと、リブ13の曲率半径RRとは、互いに異なる値に設定されていてもよい。すなわち、溝12の曲率半径RGがリブ13の曲率半径RRよりも大きくされていてもよく、或いは、リブ13の曲率半径RRが溝12の曲率半径RGよりも大きくされていてもよい。
また、図10及び図11において、溝12の溝深さDは、0.01〜0.05mmの範囲とされており、リブ13のリブ高さは、0.01〜0.05mmの範囲とされている。
ここで、上記「溝深さD」とは、溝12の内側面における開口縁(開口側の端縁)と底面との間の距離であり、溝12が外周面4のコーナ部(円筒面状の曲面部分)に位置している場合には、図10に示される溝12の延在方向に垂直な断面視において、隣り合う溝12の底面同士を通る仮想曲線VLBと、溝12の一対の内側面の開口縁同士を通る仮想曲線VLTと、の間の距離である。また、上記「リブ高さ」とは、リブ13の外側面における基端縁(基端側の端縁)と頂面との間の距離であり、リブ13が外周面4のコーナ部に位置している場合には、図10に示されるリブ13の延在方向に垂直な断面視において、隣り合うリブ13の頂面同士を通る仮想曲線VLTと、リブ13の一対の外側面の基端縁同士を通る仮想曲線VLBと、の間の距離である。
尚、本実施形態においては、溝12の溝深さDとリブ13のリブ高さとが、互いに等しくされており、その値が0.03mm程度である。
ここで、上記「溝深さD」とは、溝12の内側面における開口縁(開口側の端縁)と底面との間の距離であり、溝12が外周面4のコーナ部(円筒面状の曲面部分)に位置している場合には、図10に示される溝12の延在方向に垂直な断面視において、隣り合う溝12の底面同士を通る仮想曲線VLBと、溝12の一対の内側面の開口縁同士を通る仮想曲線VLTと、の間の距離である。また、上記「リブ高さ」とは、リブ13の外側面における基端縁(基端側の端縁)と頂面との間の距離であり、リブ13が外周面4のコーナ部に位置している場合には、図10に示されるリブ13の延在方向に垂直な断面視において、隣り合うリブ13の頂面同士を通る仮想曲線VLTと、リブ13の一対の外側面の基端縁同士を通る仮想曲線VLBと、の間の距離である。
尚、本実施形態においては、溝12の溝深さDとリブ13のリブ高さとが、互いに等しくされており、その値が0.03mm程度である。
また、図4、図8及び図12(a)(b)に示されるように、クーラント保持部14の穴底部分(溝12及びリブ13が配置された部分)の周囲に位置して該穴底部分から立ち上がる内周部分(つまり、矩形穴状をなすクーラント保持部14の正面視で、矩形をなす四辺に配置される4つの内壁面)のうち、溝12及びリブ13の延在方向の両端部に位置する一対の内壁面として、一対の端面15が形成されている。また、前記4つの内壁面のうち、一対の端面15以外の一対の内壁面、つまりクーラント保持部14における溝12の溝幅方向(リブ13のリブ幅方向でも同じ)の両端部に位置する部分は、溝12の内側面によりそれぞれ形成されている(図8及び図11を参照)。
そして、図8及び図12において、クーラント保持部14の端面15は、該クーラント保持部14の穴底部分から内周部分における開口縁に向かうに従い(つまりインサート本体2の外部(インサート外側)へ向かうに従い、図12(a)(b)における左側へ向かうに従い)漸次このクーラント保持部14の外側(溝12及びリブ13の延在方向の外側)へ向けて傾斜している。言い換えると、端面15は、溝12の底面から開口側へ向かうに従い漸次この溝12の延在方向の外側へ向けて傾斜している。
本実施形態においては、端面15は、クーラント保持部14の穴底部分から内周部分の開口側に向かうに従い漸次コーナ刃9(切れ刃5)へ向かって傾斜している。
本実施形態においては、端面15は、クーラント保持部14の穴底部分から内周部分の開口側に向かうに従い漸次コーナ刃9(切れ刃5)へ向かって傾斜している。
図12(a)に示されるインサート軸線Cに沿う縦断面視において、端面15がインサート軸線Cに垂直な仮想面に対して傾斜する角度θは、30〜60°の範囲とされており、本実施形態では、上記角度θが45°程度である。
また、図8及び図12において、端面15は、溝12の延在方向の端部を塞ぐように形成されている。また端面15は、逃げ面8におけるクーラント保持部14の周囲の領域(本実施形態では逃げ面8のうちクーラント保持部14と切れ刃5との間に位置する部分)と、該周囲の領域よりもインサート内側へ向けて後退するリブ13の頂面と、を接続している。そして端面15は、溝12及びリブ13の延在方向の端部に位置しているとともに、溝12の溝幅方向(リブ13のリブ幅方向でも同じ)に沿って、クーラント保持部14の全長にわたって延びている。
また、端面15においてクーラント保持部14の周囲の領域に接続する連結部分は、直線状をなしており、端面15において溝12及びリブ13に接続する連結部分は、波形状をなしている。
また、端面15においてクーラント保持部14の周囲の領域に接続する連結部分は、直線状をなしており、端面15において溝12及びリブ13に接続する連結部分は、波形状をなしている。
また、クーラント保持部14の内周部分をなす上記4つの内壁面のうち、一対の端面15以外の一対の内壁面は、これら内壁面を形成する溝12の内側面が、該溝12の底面から開口側へ向かうに従い漸次溝幅方向の外側へ向けて傾斜しているのにともなって、やはり傾斜して形成されている。詳しくは、前記一対の内壁面は、クーラント保持部14の穴底部分から内周部分における開口縁に向かうに従い(つまりインサート本体2の外部(インサート外側)へ向かうに従い)漸次このクーラント保持部14の外側(溝12の溝幅方向に沿うクーラント保持部14の外側)へ向けて傾斜している。
つまり、クーラント保持部14の内周部分をなす上記4つの内壁面はすべて、該クーラント保持部14の穴底部分から内周部分の開口縁に向かうに従い漸次クーラント保持部14の外側(クーラント保持部14の周囲の領域)へ向けて傾斜している。
また図12(a)に示されるように、クーラント保持部14は、逃げ面8においてコーナ刃9との間に間隔Lをあけて配置されている。この間隔Lは、0.2〜0.5mmの範囲とされており、本実施形態では、上記間隔Lが0.3mm程度である。
また、図10、図11及び図12(b)に示されるように、クーラント保持部14の穴底部分に配置された溝12及びリブ13のうち、インサート外側へ向けた高さが最も高いリブ13の頂面が、該クーラント保持部14の周囲の領域から後退する後退量Mは、0.01〜0.05mmの範囲とされており、本実施形態では、上記後退量Mが0.01mm程度である。ここで、上記「後退量M」とは、リブ13が外周面4のコーナ部に位置している場合には、図10に示されるリブ13の延在方向に垂直な断面視において、隣り合うリブ13の頂面同士を通る仮想曲線VLTが、該クーラント保持部14の周囲の領域から後退する距離である。
このように構成されるクーラント保持部14は、上述した切れ刃5近傍と同様に、CVDコーティング膜等の硬質膜が被覆されていてもよい。或いは、クーラント保持部14については他の部位とは異なり、硬質膜が被覆されていなくてもよい。
以上説明した本実施形態の切削インサート1及びこれを用いた刃先交換式バイト30によれば、該切削インサート1の逃げ面8において切れ刃5に隣り合う領域のうち、該切れ刃5のコーナ刃9に隣り合う部分に複数の溝12及びリブ13が形成されており、これらの溝12及びリブ13を含む部分がクーラント保持部14となっている。そして、クーラント保持部14全体が、逃げ面8のうち該クーラント保持部14以外の部位よりもインサート内側へ後退して形成されている。
つまり、クーラント保持部14における複数の溝12はもちろんのこと、これらの溝12よりもインサート外側へ向けて突出する(つまり高さが高い)リブ13についても、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位よりもインサート内側へ後退して、高さが低くされている。
従って、工具本体(ホルダ)31のクーラント供給孔36から、切削インサート1の逃げ面8上のクーラント保持部14にクーラントを供給したときに、クーラントは、クーラント保持部14の複数の溝12内のみならずリブ13上にも保持されることになり、該クーラント保持部14内に確実に、かつ十分な量が保持される。
このように、クーラント保持部14にクーラントが保持されることにより、該クーラント保持部14に隣り合う切れ刃5(の少なくともコーナ刃9)へ向けて、クーラントを安定して送り込むことができる。従って、切れ刃5の温度上昇を効果的に抑えることができ、該切れ刃5の性能を安定して維持することが可能になる。
さらに、クーラント保持部14が、逃げ面8における該クーラント保持部14以外の部位よりも低く形成されることで、このクーラント保持部14の内部では、隣り合う溝12同士の間に位置するリブ13上(リブ13の頂面)をクーラントが乗り越えやすくされている。つまり、クーラント保持部14のリブ13の頂面と、被削材との間に隙間が設けられるので、この隙間を通してクーラントがクーラント保持部14内を流通しやすくされている。これにより、切削インサート1の外部からクーラント保持部14に供給されたクーラントが、該クーラント保持部14全体に行き渡りやすくなる。
また、逃げ面8に複数の溝12及びリブ13を有する凹凸形状のクーラント保持部14が形成されることにより、該クーラント保持部14を流れるクーラントは乱流となりやすく、よって切れ刃5(コーナ刃9)近傍を早期に通り過ぎることなく該切れ刃5近傍に留まって、クーラントが熱伝達効率の向上に効果的に寄与することとなり、冷却効果が高められる。
詳しくは、クーラントが複数の溝12及びリブ13を乗り越えるときに生じる渦などの二次流れによって、クーラントの流れが適度に妨げられて、熱伝達が促進される「乱流促進効果」が得られる。
詳しくは、クーラントが複数の溝12及びリブ13を乗り越えるときに生じる渦などの二次流れによって、クーラントの流れが適度に妨げられて、熱伝達が促進される「乱流促進効果」が得られる。
また、逃げ面8に形成されたクーラント保持部14の複数の溝12及びリブ13により、該逃げ面8の表面積が増大させられるとともに伝熱面積が増大して、熱伝達が促進され、クーラントによる冷却効果が高められる「フィン効果」が得られる。特に本実施形態では、溝12及びリブ13の全体がクーラントに浸るため、溝12のみならずリブ13(の頂面)においても熱伝達作用が得られることから、上記フィン効果が顕著に高められることになる。
また、本実施形態のようにクーラント保持部14の複数の溝12及びリブ13の延在方向を、切れ刃5(コーナ刃9)へ向かうように(つまり切れ刃5の稜線に交差する向きに)配置した場合には、これらの溝12及びリブ13により、クーラントが切れ刃5近傍へ案内されやすくなる「ガイド効果」が得られる。
詳しくは、クーラントが溝12及びリブ13を乗り越える際に生じる二次流れや流れの剥離によって圧力損失が起こるため、該クーラントは溝12及びリブ13に沿って流れやすくなり、これにより切れ刃5近傍に案内されやすくなって、冷却効率を高めることができる。
詳しくは、クーラントが溝12及びリブ13を乗り越える際に生じる二次流れや流れの剥離によって圧力損失が起こるため、該クーラントは溝12及びリブ13に沿って流れやすくなり、これにより切れ刃5近傍に案内されやすくなって、冷却効率を高めることができる。
このような各効果により、切削インサート1の切れ刃5において主として切削に用いられる一方で、従来ではクーラントを安定供給しにくかった少なくともコーナ刃9に対して、本実施形態によれば所期する量のクーラントを安定して確実に、かつ十分に供給することができる。
さらに、逃げ面8上から切れ刃5に向けてクーラントを供給することで、該逃げ面8の摩耗を顕著に抑制することができる。
さらに、逃げ面8上から切れ刃5に向けてクーラントを供給することで、該逃げ面8の摩耗を顕著に抑制することができる。
以上より本実施形態によれば、切削インサート1の切れ刃5の冷却効率を高めることができるとともに、該切れ刃5の性能を安定して維持することができ、これにより工具寿命を延長でき、かつ高効率に切削加工が行えるのである。
また本実施形態では、クーラント保持部14において溝12の延在方向の端部に形成された端面15が、該溝12の底面から開口側へ向かうに従い漸次前記延在方向の外側へ向けて傾斜しているので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成によれば、この端面15上を通って、クーラント保持部14の外部から内部へ、或いは内部から外部へとクーラントがスムースに流れやすくなる。つまり、クーラント保持部14に対するクーラントの出入りがスムースに行われて、上述した作用効果がより顕著なものとなる。
すなわち上記構成によれば、この端面15上を通って、クーラント保持部14の外部から内部へ、或いは内部から外部へとクーラントがスムースに流れやすくなる。つまり、クーラント保持部14に対するクーラントの出入りがスムースに行われて、上述した作用効果がより顕著なものとなる。
さらにこの場合、図12(a)に示されるように、溝12の底面と端面15との間の角度が鈍角となるので、例えば上記構成とは異なり溝12の底面と端面15との間の角度が直角や鋭角である場合に比べて、これら前記底面と端面15の接続部分を起点として切削インサート1に亀裂や欠損等が生じるようなことを抑制できる。
また、溝12の端部に位置する端面15が上述のように傾斜していることによって、該溝12内における端面15近傍に切屑や塵埃等(以下、切屑等と省略)が溜まりにくくされている。すなわち、溝12内に進入した切屑等は、該溝12内を流れるクーラントによって溝12の端部へと流されていき、この端部の端面15上を通って、クーラント保持部14の外部へ流出しやすくされている。従って、クーラント保持部14内において切屑等が詰まるようなことが防止されて、このクーラント保持部14の性能が安定して維持される。
また本実施形態では、逃げ面8におけるクーラント保持部14の複数の溝12及びリブ13が、互いに平行とされて、切れ刃5のコーナ刃9の稜線に垂直となるように延びている(垂直溝とされている)ので、これら溝12及びリブ13によってクーラントが刃先まで案内されやすくなり(上述のガイド効果が向上)、クーラントの浸透性が高められる。
具体的には、切削インサート1の逃げ面8上から切れ刃5のコーナ刃9に向けてクーラントを供給したときに、複数の溝12及びリブ13によってクーラントがクーラント保持部14に保持されつつ、コーナ刃9へ向けて安定してガイドされやすくなり、クーラントをより確実に刃先まで送り込むことができる。
さらに、切削インサート1の逃げ面8上に供給したクーラントが、切れ刃5以外の部位に流れることを抑制でき、供給するクーラントの無駄を省くことが可能である。
さらに、切削インサート1の逃げ面8上に供給したクーラントが、切れ刃5以外の部位に流れることを抑制でき、供給するクーラントの無駄を省くことが可能である。
また本実施形態では、溝12が断面凹曲線状をなし、リブ13が断面凸曲線状をなしていて、クーラント保持部14が断面波形状をなしているので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成によれば、クーラント保持部14の溝12やリブ13において、例えば断面が屈曲した折れ線状をなす凹部や凸部が形成されることはない。すなわち、クーラント保持部14の断面が、滑らかに凹曲線(溝12)と凸曲線(リブ13)とが連続する波形状に形成されるので、クーラント保持部14内でクーラントに所期する乱流を起こしつつ、クーラントの無駄な滞留を抑制してスムースに流通させることができる。
すなわち上記構成によれば、クーラント保持部14の溝12やリブ13において、例えば断面が屈曲した折れ線状をなす凹部や凸部が形成されることはない。すなわち、クーラント保持部14の断面が、滑らかに凹曲線(溝12)と凸曲線(リブ13)とが連続する波形状に形成されるので、クーラント保持部14内でクーラントに所期する乱流を起こしつつ、クーラントの無駄な滞留を抑制してスムースに流通させることができる。
また本実施形態では、クーラント保持部14が、逃げ面8においてコーナ刃9との間に間隔Lをあけて配置されているので、下記の作用効果を奏する。
すなわち上記構成によれば、逃げ面8のクーラント保持部14によって切れ刃5のコーナ刃9にクーラントを安定して供給することができつつ、該コーナ刃9の刃先強度を十分に確保できる。
具体的に、例えば上記構成とは異なりクーラント保持部14がコーナ刃9に到達して形成されている場合には、クーラントを刃先に安定供給することができる一方、コーナ刃9の稜線に複数の溝12及びリブ13による凹凸形状が付与されることとなり、該コーナ刃9による切削精度が低下したり、刃先欠損が生じやすくなったりするおそれがある。
一方、本実施形態の上記構成によれば、切れ刃5のコーナ刃9にクーラントを安定供給できつつも、該コーナ刃9の稜線に前記凹凸形状が形成されることはなく、よってコーナ刃9の切削精度を確保でき、かつ刃先欠損を防止できる。
すなわち上記構成によれば、逃げ面8のクーラント保持部14によって切れ刃5のコーナ刃9にクーラントを安定して供給することができつつ、該コーナ刃9の刃先強度を十分に確保できる。
具体的に、例えば上記構成とは異なりクーラント保持部14がコーナ刃9に到達して形成されている場合には、クーラントを刃先に安定供給することができる一方、コーナ刃9の稜線に複数の溝12及びリブ13による凹凸形状が付与されることとなり、該コーナ刃9による切削精度が低下したり、刃先欠損が生じやすくなったりするおそれがある。
一方、本実施形態の上記構成によれば、切れ刃5のコーナ刃9にクーラントを安定供給できつつも、該コーナ刃9の稜線に前記凹凸形状が形成されることはなく、よってコーナ刃9の切削精度を確保でき、かつ刃先欠損を防止できる。
また本実施形態では、クーラント保持部14と切れ刃5(コーナ刃9)との間の上記間隔Lが、0.2〜0.5mmの範囲とされているので、切れ刃5の刃先強度を保ちつつ、クーラント保持部14から切れ刃5へクーラントを安定して送り込むことが可能である。
すなわち、上記間隔Lが0.2mm未満の場合には、クーラント保持部14と切れ刃5との距離が近くなり過ぎて、刃先強度が低下するおそれがある。
また、上記間隔Lが0.5mmを超える場合には、クーラント保持部14と切れ刃5との距離が遠くなり過ぎて、切れ刃5にクーラントを安定して供給できなくなり、冷却効果が十分に得られないおそれがある。
すなわち、上記間隔Lが0.2mm未満の場合には、クーラント保持部14と切れ刃5との距離が近くなり過ぎて、刃先強度が低下するおそれがある。
また、上記間隔Lが0.5mmを超える場合には、クーラント保持部14と切れ刃5との距離が遠くなり過ぎて、切れ刃5にクーラントを安定して供給できなくなり、冷却効果が十分に得られないおそれがある。
また、溝12の曲率半径RGが0.1〜0.2mmの範囲とされ、リブ13の曲率半径RRが0.1〜0.2mmの範囲とされているので、溝12及びリブ13による上述した各効果(乱流促進効果、フィン効果、ガイド効果)がより顕著なものとなる。
すなわち、上記曲率半径RG、RRが0.1mm未満の場合には、溝12及びリブ13の断面凹凸形状が小さ過ぎて、クーラント保持部14の穴底部分が平坦化され、該クーラント保持部14にクーラントが十分に浸透しにくくなり、上述した各効果が得られにくくなる。
また、上記曲率半径RG、RRが0.2mmを超える場合には、溝12及びリブ13の間隔が大きくなり過ぎて、これら溝12及びリブ13による作用効果がうすれ機能を十分に確保できず、やはり上述した各効果が得られにくくなる。
すなわち、上記曲率半径RG、RRが0.1mm未満の場合には、溝12及びリブ13の断面凹凸形状が小さ過ぎて、クーラント保持部14の穴底部分が平坦化され、該クーラント保持部14にクーラントが十分に浸透しにくくなり、上述した各効果が得られにくくなる。
また、上記曲率半径RG、RRが0.2mmを超える場合には、溝12及びリブ13の間隔が大きくなり過ぎて、これら溝12及びリブ13による作用効果がうすれ機能を十分に確保できず、やはり上述した各効果が得られにくくなる。
また、溝12の溝深さDが0.01〜0.05mmの範囲とされ、リブ13のリブ高さが0.01〜0.05mmの範囲とされているので、クーラント保持部14に十分な量のクーラントを保持することができつつ、切削インサート1の剛性が確保される。
すなわち、上記溝深さD及びリブ高さが0.01mm未満の場合には、クーラント保持部14の容量が十分に確保できず、該クーラント保持部14内に、切れ刃5に安定供給するために必要な量のクーラントを保持できなくなるおそれがある。
また、上記溝深さD及びリブ高さが0.05mmを超える場合には、これら溝12及びリブ13により切削インサート1の剛性が低下して、早期に欠損するおそれがある。
すなわち、上記溝深さD及びリブ高さが0.01mm未満の場合には、クーラント保持部14の容量が十分に確保できず、該クーラント保持部14内に、切れ刃5に安定供給するために必要な量のクーラントを保持できなくなるおそれがある。
また、上記溝深さD及びリブ高さが0.05mmを超える場合には、これら溝12及びリブ13により切削インサート1の剛性が低下して、早期に欠損するおそれがある。
また、端面15の角度(傾斜角度)θが30〜60°の範囲とされているので、端面15を形成することで溝12及びリブ13の延在方向の長さを小さくし過ぎることなく、つまり溝12及びリブ13の機能を低減させることなく十分に確保しつつ、端面15上を通してクーラント保持部14に出入りするクーラントをスムースに流すことができる。
すなわち、端面15の角度θが60°を超える場合には、溝12及びリブ13の延在方向に沿う端面15の長さが長くなり、これに伴って溝12及びリブ13の延在方向の長さは短くなるので、これら溝12及びリブ13の機能が低減するおそれがある。
また、端面15の角度θが30°未満の場合には、溝12の端部においてクーラントがクーラント保持部14の外側へ出にくくなる。また、溝12内に切屑等が溜まりやすくなる。
すなわち、端面15の角度θが60°を超える場合には、溝12及びリブ13の延在方向に沿う端面15の長さが長くなり、これに伴って溝12及びリブ13の延在方向の長さは短くなるので、これら溝12及びリブ13の機能が低減するおそれがある。
また、端面15の角度θが30°未満の場合には、溝12の端部においてクーラントがクーラント保持部14の外側へ出にくくなる。また、溝12内に切屑等が溜まりやすくなる。
また、クーラント保持部14におけるリブ13の頂面が、該クーラント保持部14の周囲の領域から後退する後退量Mが0.01〜0.05mmの範囲とされているので、クーラント保持部14に十分な量のクーラントを保持することができ、またクーラント保持部14全体にクーラントを行き渡らせることができる。また、クーラント保持部14の溝12及びリブ13の機能を十分に確保できる。
すなわち、上記後退量Mが0.01mm未満の場合には、リブ13の頂面がクーラント保持部14の周囲の領域とほぼ同じ高さとなり、該リブ13上にクーラントを保持することができなくなる。また、クーラント保持部14内において、クーラントがリブ13を乗り越えにくくなり、該クーラント保持部14全体にクーラントが行き渡りにくくなる。
また、上記後退量Mが0.05mmを超える場合には、溝12及びリブ13がクーラント保持部14の穴底部分の深い位置に配置されて、これら溝12及びリブ13を形成したことによる各効果が得られにくくなることに加えて、切れ刃強度が低下し、欠損のおそれが生じる。
すなわち、上記後退量Mが0.01mm未満の場合には、リブ13の頂面がクーラント保持部14の周囲の領域とほぼ同じ高さとなり、該リブ13上にクーラントを保持することができなくなる。また、クーラント保持部14内において、クーラントがリブ13を乗り越えにくくなり、該クーラント保持部14全体にクーラントが行き渡りにくくなる。
また、上記後退量Mが0.05mmを超える場合には、溝12及びリブ13がクーラント保持部14の穴底部分の深い位置に配置されて、これら溝12及びリブ13を形成したことによる各効果が得られにくくなることに加えて、切れ刃強度が低下し、欠損のおそれが生じる。
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前述の実施形態では、切削インサート1が略菱形の矩形板状に形成されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、切削インサート1は、上記矩形板状以外の多角形板状であってもよい。具体的に、本発明の切削インサート1は、すくい面7と逃げ面8との交差稜線部をなす切れ刃5に、該すくい面7のコーナ部に位置するコーナ刃9が含まれていればよい。
また、前述の実施形態では、切削インサート1は、超硬合金等の硬質材料からなり、その外面のうち少なくとも切れ刃5近傍(切れ刃5、すくい面7及び逃げ面8)がCVDコーティング膜等の硬質膜で被覆されているとしたが、これに限定されるものではない。すなわち切削インサート1は、例えば、超硬合金製の台金(基体)のコーナ部に形成された凹部に、PCD(多結晶ダイヤモンド)焼結体やcBN(立方晶窒化硼素)焼結体のような超高硬度焼結体からなる切れ刃チップがろう付け等により一体に形成されたものであってもよい。この場合、切削インサート1の切れ刃5、すくい面7及び逃げ面8は、切れ刃チップに形成される。
また、前述の実施形態では、クーラント保持部14における複数の溝12及びリブ13が、コーナ刃9(切れ刃5)に対して垂直な向きに沿うように延びていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、クーラント保持部14における複数の溝12及びリブ13は、コーナ刃9に対して平行な向きに沿うように延びていてもよい。或いは、複数の溝12及びリブ13は、コーナ刃9に垂直な向きに対して、傾斜する向きに沿うように延びていてもよい。
また本発明は、前述の実施形態で説明した各数値範囲に限定されるものではない。すなわち、クーラント保持部14における溝12の曲率半径RG、リブ13の曲率半径RR、溝12の溝深さD、リブ13のリブ高さ、端面15の傾斜角度θ、クーラント保持部14とコーナ刃9との間隔L、及びクーラント保持部14のその周囲の領域からの後退量M等は、前述の実施形態で説明した数値範囲に限定されない。
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成(構成要素)を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
1 切削インサート
5 切れ刃
7 すくい面
8 逃げ面
9 コーナ刃
12 溝
13 リブ
14 クーラント保持部
15 端面
30 刃先交換式バイト
31 工具本体
36 クーラント供給孔
L 間隔
5 切れ刃
7 すくい面
8 逃げ面
9 コーナ刃
12 溝
13 リブ
14 クーラント保持部
15 端面
30 刃先交換式バイト
31 工具本体
36 クーラント供給孔
L 間隔
Claims (6)
- すくい面と逃げ面との交差稜線部に切れ刃を有する切削インサートであって、
前記切れ刃には、前記すくい面のコーナ部に位置するコーナ刃が含まれており、
前記逃げ面における前記切れ刃に隣り合う領域のうち、少なくとも前記コーナ刃に隣り合う部分に、複数の溝と、隣り合う前記溝同士の間に形成されたリブと、を含むクーラント保持部が設けられ、
前記クーラント保持部は、前記逃げ面のうち該クーラント保持部以外の部位よりも、インサート内側へ後退していることを特徴とする切削インサート。 - 請求項1に記載の切削インサートであって、
前記溝の延在方向の端部に形成された端面が、該溝の底面から開口側へ向かうに従い漸次前記延在方向の外側へ向けて傾斜していることを特徴とする切削インサート。 - 請求項1又は2に記載の切削インサートであって、
前記複数の溝及び前記リブは、互いに平行とされ、前記コーナ刃に対して垂直な向きに沿うように延びていることを特徴とする切削インサート。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の切削インサートであって、
前記溝は断面凹曲線状をなし、前記リブは断面凸曲線状をなしていて、
前記クーラント保持部が断面波形状をなしていることを特徴とする切削インサート。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の切削インサートであって、
前記クーラント保持部は、前記逃げ面において前記コーナ刃との間に間隔をあけて配置されていることを特徴とする切削インサート。 - 切削インサートと、
前記切削インサートが着脱可能に装着される工具本体と、を備える刃先交換式バイトであって、
前記切削インサートとして、請求項1〜5のいずれか一項に記載の切削インサートが用いられ、
前記工具本体には、該工具本体に装着された前記切削インサートの前記逃げ面に向けて開口するクーラント供給孔が形成されているとともに、前記逃げ面を挟んだ前記クーラント供給孔の開口とは反対側に、前記切れ刃のうち少なくとも前記コーナ刃が配置されていることを特徴とする刃先交換式バイト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015070303A JP2016190275A (ja) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 切削インサート及び刃先交換式バイト |
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-
2015
- 2015-03-30 JP JP2015070303A patent/JP2016190275A/ja active Pending
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