JP5187447B2 - 切削インサートおよび切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具本体に取り付けられる切削インサートおよび切削工具に関する。

刃先交換式切削工具に装着される切削インサートの一例は、特許文献１に開示されている。特許文献１の切削インサート（スローアウェイチップ）は、特許文献１の記載によれば、仕上げ切削から軽中切削までの切削領域に対応するように考案されている。この切削インサートは、略ひし形板状であり、切削工具本体への着座面としての下面と、該下面に対向する上面とを有している。該上面のすくい面の鋭角の角部にはノーズ部が形成され、このノーズ部には真っ直ぐな２つの切れ刃につながるノーズ部切れ刃が形成されている。ノーズ部は下面から離れる方向に突出し、ノーズ部切れ刃は凸円弧状である。したがって、ノーズ部切れ刃の端部点からその中央点に向かうにしたがってすくい角は増大するように変化し、その中央点ですくい角は最大である。また、上面にはチップブレーカが形成されていて、該チップブレーカは、下面と略平行な平面である頂面と、該頂面まですくい面から傾斜して隆起するブレーカ壁面とから形成されている。

特開２０００−１０７９１１号公報

特許文献１記載の切削インサートでは、ノーズ部切れ刃の両端から離れた切れ刃におけるすくい面のすくい角が小さい。それ故、該切削インサートを用いての切削では、その切れ刃で生じる切りくずは一般に厚い。したがって、切りくずおよび切れ刃は高温になり、切削インサートの摩耗が進行し、切削インサートの寿命が短くなり得る。

さらに、特許文献１の記載によれば、ノーズ部切れ刃等の切れ刃で生成される切りくずはノーズ部すくい面およびすくい面を擦過しつつ切削インサート表面上を走行してチップブレーカのブレーカ壁面に衝突する。したがって、生成する切りくずが厚い場合には特に、すくい面の摩耗がさらに生じ易い。故に、そのような切削インサートは工具寿命に関して問題を有する。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、工具寿命を改善することを目的とする。

本発明は、切れ刃を有する切削インサートを提供し、該切削インサートは、切れ刃を有する切削インサートであって、前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１領域と第２領域とを有し、該第２領域におけるすくい角は該第１領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第１領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を２つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備え、前記立ち上がり壁面は、２つの平面からなり、外側に凸状を呈するように、形成されていることを特徴とする。

また、本発明は、切れ刃を有する切削工具を提供し、該切削工具は、切れ刃を有する切削工具であって、前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１領域と第２領域とを有し、該第２領域におけるすくい角は該第１領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第１領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を２つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備え、前記立ち上がり壁面は、２つの平面からなり、外側に凸状を呈するように、形成されていることを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る切削インサートの平面図である。 図１の切削インサートの側面図である。 図１の切削インサートの側面図である。 図１におけるＩＶ−ＩＶ線断面模式図である。 図１におけるＶ−Ｖ線断面模式図である。 本発明の第２実施形態に係る切削インサートの一部の断面模式図である。 本発明の第３実施形態に係る切削インサートの一部の断面模式図である。

以下に、本発明を実施形態に基づいて、図面を参照して説明する。

本発明の第１実施形態に係る切削インサート１０は、図１から図３に示すように、略菱形板状である。切削インサート１０は、対向する２つの端面１２、１４と、これら２つの端面１２、１４間に延在する周側面１６とを有する。切削インサート１０では、２つの端面１２、１４を貫通するように延びる軸線Ａが定められる。２つの端面１２、１４のうちの一方の端面１２は上面１８であり、他方の端面１４は下面２０であって切削工具の工具本体（不図示）に設けたインサート取付座の底面に当接する着座面として機能するように構成されている。これら２つの端面１２、１４の各々は、特に一方の端面１２である上面１８は、略菱形形状を有し、軸線Ａに関して回転対称性を有する。

切れ刃２２は、上面１８の鋭角をなすコーナ部１８ｃの稜線部に関して形成されている。切削インサート１０の上面１８に、２つの鋭角をなすコーナ部１８ｃがあるので、２つの切れ刃２２がある。２つの切れ刃２２は実質的に同じ構成を有し、上記説明から明らかなように軸線Ａに関して回転対称に形成されている。つまり、２つの切れ刃２２は割り出し可能であり、切削インサート１０は割り出し可能な切削インサートである。以下では、２つの切れ刃２２のうちの任意の１つの切れ刃２２に関して切削インサート１０は説明される。なお、本発明は、１つの端面に関して形成される切れ刃の数を限定しない。１つの端面に関して形成される切れ刃の数は、１つでも、複数でもよい。

上面１８と周側面１６との交差部に切れ刃２２が形成されている。切れ刃２２は、上面１８のすくい面２４と、周側面１６の逃げ面２６との間に延在する。ただし、逃げ面２６は、図２および図３から明らかなように、前記一方の端面１２つまり上面１８に対して実質的に鋭角をなし、正の逃げ角を有している。逃げ角は２０°以下に設定されるとよく、本実施形態の切削インサート１０では、７°に設定されている。

ただし、逃げ面２６の逃げ角は０°であってもよい。この場合、対向する端面１２、１４はそれぞれ周側面１６と直角をなす。したがって、この場合、両端面１２、１４を同じように構成し、両端面１２、１４を選択的に上面１８として使用することが可能になる。このような両面使用可能な切削インサートの各端面は、軸線Ａに関して回転対称性を有し、該切削インサートの両端面は軸線Ａに直交する軸線に関して回転対称性を有することができる。

切れ刃２２は、軸線Ａに直交する１つの平面上に実質的に延びるように形成されている。切れ刃２２は、円弧状切れ刃２２ａと直線状切れ刃２２ｂとを含む。円弧状切れ刃２２ａは、上面１８の鋭角をなすコーナ部１８ｃの稜線部に形成されている。円弧状切れ刃２２ａは円弧状をなす。この実施形態では、円弧状切れ刃２２ａを構成する円弧の曲率半径は０．８ｍｍである。直線状切れ刃２２ｂは、この円弧状切れ刃２２ａに連続するように延在する。直線状切れ刃２２ｂは、円弧状切れ刃２２ａの両端から延在する。つまり、各切れ刃２２につき２つの直線状切れ刃２２ｂがある。これら円弧状切れ刃２２ａと直線状切れ刃２２ｂとが被削材に接する切れ刃２２となる。

切削インサート１０には、その厚み方向に両端面１２、１４を貫通する取付穴２８が形成される。取付孔２８の中心軸線は、切削インサート１０の軸線Ａに一致する。上面１８には取付穴２８の開口部周囲にボス面３０が点在する。これらボス面３０は、円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂより高位にあって、また、同一平面上にある。つまり、軸線Ａに直交すると共に切削インサート１０を上下に２等分するように周側面１６を通過する平面（以下、中央平面）Ｍを定義するとき（図２および図３参照）、ボス面３０と中央平面Ｍとの距離は、円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂを含む切れ刃２２と中央平面Ｍとの距離よりも長い。そして、全てのボス面３０は中央平面Ｍに平行な平面上に延在する。例えば、ポジインサートの場合は、中央平面Ｍは、上下面間の中間位置に定められるとよい。

上面１８の円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂの内側領域には、チップブレーカ隆起部３２が形成されている。チップブレーカ隆起部３２の切れ刃２２側を向く面３２ａは、上記すくい面２４と共に、切れ刃２２に沿って延在する凹部３４を上面１８に区画形成する。凹部３４はチップブレーカ溝と称され得る。また、チップブレーカ隆起部３２の面３２ａは凹部３４の最底部３４ａから立ち上がる壁面なので以下、立ち上がり壁面と称される。凹部３４は略Ｖ形状断面を有する。すくい面２４と、立ち上がり壁面３２ａとは、切れ刃２２の任意の部分で切れ刃２２に直交する断面において凹部３４を有するように、切れ刃２２のほぼ全てに沿って延在している。

凹部３４のうち、円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂから凹部３４の最底部に向けて延びる壁面は、上記すくい面２４となる。このすくい面２４は、切れ刃２２から内側へ離間するにつれ漸次下方へ陥没するようにつまり上記中央平面Ｍへ近づくように傾いた傾斜面である。このようにすくい面２４は正のすくい角を有するように形成されている。

このすくい面２４は実質的に２つの面から構成されている。すくい面２４は切れ刃２２に直交する方向において切れ刃２２から離れる方向に順に配置された第１すくい面２４ａおよび第２すくい面２４ｂを有する。第１すくい面２４ａはすくい面２４の１つの領域であり、すくい面２４の第１領域である。第２すくい面２４ｂはすくい面２４のもう１つの領域であり、すくい面２４の第２領域である。

ここで切れ刃２２に直交するように延びる平面（以下、第１平面）が定義される。第１平面はここでは上記軸線Ａに実質的に平行である。この第１平面は、切れ刃２２の任意の部分において、定められ得る。特にその中の円弧状切れ刃２２ａを二等分する第１平面は図１の二等分面Ｂに重なり、軸線Ａを含む。任意の第１平面において、切れ刃２２から離れるにしたがって、すくい面２４のすくい角が変化するように、すくい面２４は上記第１すくい面２４ａと上記第２すくい面２４ｂとを有する。ここでは、第１すくい面２４ａと第２すくい面２４ｂとは連続する。第１すくい面２４ａはすくい面２４の切れ刃側端部に位置して延在し、第２すくい面２４ｂはすくい面２４の立ち上がり壁面側端部に位置して延在する。

このようなすくい面２４はそのすくい角つまり傾斜角等が誇張して表された図４および図５の断面模式図に基づいてさらに説明される。ここで軸線Ａに直交する平面（以下、第２平面）つまり上記中央平面Ｍに平行な平面が定義される。本実施形態では、第２平面は、着座面としての機能を有する下面２０に実質的に平行であり、水平面と称されることもできる。上記第１すくい面２４ａ、第２すくい面２４ｂの第２平面に対する傾斜角がすくい角αａ、αｂと定義され得る。第２すくい面２４ｂのすくい角αｂは、第１すくい面２４ａのすくい角αａよりも大きい。そのため、すくい面２４は全体として上面１８側に突出するように凸状である。

このように、第２すくい面２４ｂのすくい角αｂが第１すくい面２４ａのすくい角αａよりも大きいようにすくい面２４は形成される。望ましくは、第１すくい面のすくい角αａは、１０°以上、２５°以下であり、より望ましくは、１８°以上、２２°以下である。本実施形態では第１すくい面のすくい角αａはおよそ２０°に設定されている。また、望ましくは、第２すくい面のすくい角αｂは、１５°以上３５°以下であり、本実施形態ではおよそ３０°に設定されている。

これは次の理由による。すくい面２４の第１および第２すくい面２４ａ、２４ｂのうち、第１すくい面２４ａが被削材の切削にまず影響する。第１すくい面のすくい角αａが１０°未満である切削インサートでは、第２すくい面のすくい角αｂにかかわらず、切りくずを薄くして切削抵抗を下げる効果が不十分である。他方、第１すくい面のすくい角αａが２５°を超える切削インサートでは、第２すくい面のすくい角αｂにかかわらず、刃先強度が低下する。したがって、例えば炭素鋼の切削では、チッピングや欠損が発生しやすい。

逆に、第２すくい面のすくい角αｂが１５°未満であり第１すくい面のすくい角αａが上述した範囲にある切削インサートでは、第１すくい面と第２すくい面との角度差が小さい。これは、第２すくい面を設ける効果を実質的に希釈する。また、第２すくい面のすくい角αｂが３５°を超えると共に第１すくい面のすくい角αａが上述した範囲にある切削インサートでは、切れ刃周辺の切削インサートの肉厚が不足するので、切れ刃が大きく欠損する可能性がある。

また、切れ刃２２から第１すくい面２４ａの終端部つまり立ち上がり壁面側端部２４ｃまでの水平方向の距離Ｗａは、コーナ部１８ｃに設けた円弧状切れ刃２２ａの曲率半径よりも小さい。距離Ｗａは、図４および図５に示すように、端面側から見た切れ刃２２に直交すると共に軸線Ａに直交する方向において、定義される。距離Ｗａは、具体的には０．０５ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下であることが望ましく、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以下である。本実施形態では、切れ刃２２の全周にわたって、距離Ｗａはおよそ０．１２ｍｍに設定されている。しかし、距離Ｗａは一定である必要はない。すなわち、距離Ｗａは、コーナ部近傍で上記値であればよく、それ以外の箇所では任意に設定できる。

また、切れ刃２２から第２すくい面４６の終端部つまり立ち上がり壁面側端部２４ｄまでの水平方向の距離Ｗｂは、距離Ｗａと同様に、図４および図５に示すように、端面側から見た切れ刃２２に直交すると共に軸線Ａに直交する方向において定義される。距離Ｗｂは、０．２０ｍｍ以上、０．７０ｍｍ以下が望ましく、本実施形態ではおよそ０．４ｍｍに設定されている。

上面１８に対向する方向から切削インサート１０を見た図１において、一対の円弧状切れ刃２２ａの内側には、チップブレーカ隆起部３２が形成されている。チップブレーカ隆起部３２の立ち上がり壁面３２ａは、すくい面２４と共に上面１８に凹部３４を形成するように延在する。立ち上がり壁面３２ａは凹部３４の最底部３４ａから立ち上がる立ち上がり面であり、凹部３４の最底部３４ａとの結合部３２ｂを起点としてすくい面２４から離れるにしたがって上方へ隆起するように延在する。ここでは立ち上がり壁面３２ａは平らな面であり、円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂから漸次遠ざかるにつれて中央平面Ｍから遠ざかるように傾斜している。

チップブレーカ隆起部３２は、この立ち上がり壁面３２ａに加えて、この立ち上がり壁面３２ａにつながり中央平面Ｍに略平行に延びる頂面３２ｃを有する。頂面３２ｃは、実質的に平坦な面である。頂面３２ｃは切れ刃２２よりも高位にあるように形成されている。これは、上記軸線Ａに直交する平面であって切れ刃２２を通るような平面を定義するとき、この平面は立ち上がり壁面３２ａを横断するように延在することを意味する。

立ち上がり壁面３２ａの上記第２平面つまり水平面に対する傾斜角βは、前記第２すくい面２４ｂのすくい角αｂよりも大きい。傾斜角βは、望ましくは３０°以上、６０°以下に設定され、本実施形態ではおよそ４５°に設定されている。傾斜角βが３０°未満であるとき、チップブレーカ隆起部３２で切りくずは所望のカール変形をし難く、その結果切りくずが厚くなり得る。傾斜角βが６０°を超えると、チップブレーカと切りくずとの衝突が強くなりすぎ、切削抵抗が増大する可能性がある。それ故、この場合、びびりの発生頻度が高まると共に、厚い切りくずが生成する頻度も高まり得る。

そして、立ち上がり壁面３２ａは、切れ刃２２に直交するように定義される平面上において、つまり、切れ刃２２に直交する断面において第１すくい面２４ａつまり第１領域を延長するように定義される延長面Ｓ１または延長線Ｌ１が立ち上がり壁面３２ａを横断して２つの領域に分けるように、すくい面２４と関係付けて形成されている。そして、この関係が維持されつつ、ここでは立ち上がり壁面３２ａは、チップブレーカ溝である凹部３４の最底部３４ａに延在する溝底面つまり凹部底面につながる。溝底面は、凹部３４の中で中央平面Ｍに最も近く、図４および図５に示すように、すくい面２４と立ち上がり壁面３２ａとの間に延在する。したがって、図４および図５において示すように、立ち上がり壁面３２ａが溝底面から隆起を開始する立ち上がり部つまり上記結合部３２ｂは、第１すくい面２４ａの延長面Ｓ１または延長線Ｌ１よりも低位つまり中央平面Ｍ側にあり（着座面側にあり）、かつ、第２すくい面２４ｂの延長面Ｓ２または延長線Ｌ２よりも高位つまり中央平面Ｍから離れた側にある（上面１２側にある）。

また、切れ刃２２から立ち上がり壁面３２ａの立ち上がり部までの水平方向の距離Ｗｃは、距離Ｗａ、Ｗｂと同様に、図４および図５に示すように、端面側から見た切れ刃２２に直交すると共に軸線Ａに直交する方向において定義される。距離Ｗｃは０．７０ｍｍ以上、１．５０ｍｍ以下であることが望ましく、本実施形態でもその範囲に定められている。

本実施形態の切削インサート１０では、立ち上がり壁面３２ａは、第２すくい面２４ｂの終端部２４ｄから内側に延びる略水平で小幅の上記溝底面から隆起している。この溝底面は省略可能である。この場合、立ち上がり壁面３２ａは、第２すくい面２４ｂの終端部２４ｄから直接的に隆起するように第２すくい面２４ｂに連続する。故に、この場合、立ち上がり壁面３２ａの立ち上がり部である結合部３２ｂは、第２すくい面２４ｂを延長した延長面Ｓ２上にある。

また、チップブレーカ隆起部３２の頂面３２ｃは、既述したボス面３０と等位に延び、実質的に平坦な面として構成されている。このような構成は、特に両端面１２、１４に切れ刃２２が形成される場合に有効である。対向する端面１２、１４のうちのいずれか一方を選択的に上記上面１８として使用する切削インサートの場合、他方の端面は下面となる。この場合、該他方の端面の前記チップブレーカの頂面およびボス面が切削工具本体に設けたインサート取付座の底面に当接する着座面として機能することができる。

以上に説明した切削インサート１０は、図示しないが、切削工具本体に設けたインサート取付座に着脱可能に装着される。切削インサート１０は、着座面としての機能を有する下面２０と周側面１６のうちの少なくとも一部とをインサート取付座の底面と壁面とに夫々当接させて、インサート取付座に載置される。インサート取付座にはねじ穴が形成されている。そして、切削インサートの取付穴２８に係合するまたは貫通するねじがインサート取付座のねじ穴に螺合されることで、切削インサート１０は切削工具本体に着脱可能に固定される。なお、切削インサート１０を切削工具本体へ取り付ける取付機構または手段はこのような構成に限定されない。他の機械的または化学的な機構または手段が取付機構または手段として採用され得る。

上記した、対向する端面の両方を選択的に上面として使用する両面使用可能な切削インサートの場合、一方の面のボス面およびチップブレーカの頂面がインサート取付座の底面に当接し得る。

切削工具本体に装着された切削インサート１０において、切削加工時、上面１８は切削方向を向けられる。このとき、上面１８の使用切れ刃２２´のうちの一方の直線状切れ刃２２ｂおよび該直線状切れ刃２２ｂに隣接する円弧状切れ刃２２ａの一部分は、送り方向側に面した横切れ刃として機能する。これに対して、この切削加工時、使用切れ刃２２´のうちの他方の直線状切れ刃２２ｂおよびこの他方の直線状切れ刃２２ｂに隣接する円弧状切れ刃２２ａの前記横切れ刃として機能しない残りの部分は、被削材の加工面側に面した前切れ刃として機能する。なお、使用切れ刃とは、切削インサート１０が装着された切削工具において、切れ刃２２の中で被削材に切り込まれる部分つまり切削に関与し得る切れ刃である。

この切削インサート１０は、例えば被削材の回転中心線に平行な方向に送りを与えられて、前記回転中心線まわりに回転する被削材の外周面を旋削加工するために用いられる。この場合、前記横切れ刃は、前記回転中心線に直角の方向（切込み方向）で切込み全体にわたって被削材に接触して切削を主に担うことができる。前記前切れ刃は、この場合、被削材の加工面に接触して該加工面の形成を担うことができる。

以上に説明した切削加工において、切削インサート１０の横切れ刃で主に生成した切りくずは、該横切れ刃から立ち上がり壁面３２ａ側に向かって流れる。このとき、切りくずは、第１すくい面２４ａの表面に接触しながら該第１すくい面２４ａ上を通過する。

本実施形態の切削インサートにおいては、前記距離Ｗａが短いので第１すくい面２４ａが狭い。それ故、切りくず生成に関与するすくい面全体では、すくい角の大きさは主に第２すくい面２４ｂのすくい角の影響を大きく受ける。このため、本実施形態の切削インサートは、切削抵抗を低減でき、切りくずの厚みを薄くできる。

また、上記したように第１すくい面のすくい角よりも第２すくい面のすくい角が明らかに大きいので、第２すくい面２４ｂに切りくずを接触させずに切りくずを処理できる場合もある。その場合、このようなすくい面の構成はさらに切削抵抗の低減に寄与する。したがって、切削インサートおよび切りくずの発熱を抑制できる。また、この場合、切りくずと切削インサートとの接触面積が少ないので、切りくずに発生した熱が切削インサートへ伝播することを抑制できる。したがって、切削インサートの表面温度の上昇を抑制可能である。

単純にすくい面のすくい角を大きくしただけでは、一般に刃先強度が低下する。これに対して、切削インサート１０では、上記したように、第１すくい面２４ａの大きさ（切れ刃２２からの長さ）が小さくされ、よりすくい角の大きい第２すくい面２４ｂが第１すくい面２４ａに隣接形成される。したがって、刃先強度の低下を最小限に抑えつつすくい面２４のすくい角を全体として大きく取ることができる。

第１すくい面２４ａ上を通過した切りくずは、第２すくい面２４ｂ上へ流れる。第２すくい面２４ｂのすくい角αｂは第１すくい面２４ａのすくい角αａよりも大きい。つまり、すくい面２４は凸状を呈する。したがって、第１すくい面２４ａから第２すくい面２４ｂにかけて流れる切りくずは、第２すくい面２４ｂの表面に積極的にまたは実質的に接触することができない。故に、切りくずの温度上昇が抑制されるとともに、切りくずとすくい面との間の擦過抵抗が大幅に抑えられる。したがって、切削インサートの工具寿命を向上させることができる。

ただし、延性の高い被削材を切削する場合、切りくずは伸びやすく塑性変形し易いので、第２すくい面２４ｂの表面に接触することがあり得る。しかしながら、このような場合においても、第２すくい面のすくい角αｂが１５°以上、３５°以下の大きな正の角度に設定されているので、切りくずはその厚みが大きくなる前に折断され得る。したがって、切りくずと第２すくい面２４ｂとの接触にともなう切りくず、円弧状切れ刃２２ａ、直線状切れ刃２２ｂ、第２すくい面２４ｂおよび逃げ面２６の温度上昇が抑制される。また、第２すくい面２４ｂに及ぼされる擦過抵抗が効果的に抑制される。したがって、切削インサートの寿命が向上する。

また、上記したように、切れ刃から第１すくい面の終端部までの距離Ｗａは、コーナ部１８ｃに設けた円弧状切れ刃２２ａの曲率半径よりも小さい。切れ刃から第１すくい面の終端部までの水平方向の距離Ｗａがこのような大きさに設定されることで、送り量ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）の大きさに影響を及ぼす円弧状切れ刃２２ａの曲率半径に対して前記距離Ｗａが過大とならない。したがって上記切削インサート１０では高送り切削が可能になる。特に望ましくは、切れ刃から第１すくい面の終端部までの距離Ｗａは、０．０５ｍｍ以上、０．３０ｍｍ以下である。

これは、この種の切削インサートが用いられる切削加工において条件設定される送り量ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）の大きさを考慮して設定されたものである。切れ刃から第１すくい面の終端部までの距離Ｗａがこの範囲で設定されると、切りくずと第１すくい面２４ａとの接触にともなう切りくず厚みの増加が抑制される。したがって、切りくず、円弧状切れ刃２２ａ、直線状切れ刃２２ｂ、第１すくい面２４ａおよび逃げ面２６の温度上昇が抑制されるとともに、第１すくい面２４ａに及ぼされる擦過抵抗が効果的に抑制される。このことにより、切りくずの自発的カール変形がさらに促される。したがって、工具寿命がさらに向上する。

また、上記したように、第２すくい面２４ｂに関して、切れ刃から第２すくい面の終端部までの距離Ｗｂは、０．２０ｍｍ以上、０．７０ｍｍ以下に設定される。これは、伸びやすい切りくずを生じ得る被削材の切削時に、切りくずが第２すくい面４６の表面に接触することを抑制する。したがって、切りくず等の温度上昇および第２すくい面２４ｂに及ぼされる擦過抵抗の増大を抑制することができる。

また、切りくずと第２すくい面２４ｂとの接触を避けるためには、第２すくい面のすくい角αｂと第１すくい面のすくい角αａとの差を大きくすることが望ましい。しかしながら、第２すくい面のすくい角αｂが過大になる場合、これは切れ刃強度の低下を招くおそれがある。そのため、第２すくい面のすくい角αｂは、１５°以上、３５°以下に設定される。

切れ刃に直交する方向または断面において、立ち上がり壁面３２ａの立ち上がり部３２ｂは、第１すくい面を延長した延長面Ｓ１より低位にあり、かつ、第２すくい面を延長した延長面Ｓ２上又は該延長面Ｓ２より高位にあり得る。このことから、第１すくい面にほぼ沿うように流れる切りくず、あるいは、第２すくい面にほぼ沿って通過する切りくずは、前記立ち上がり壁面３２ａに確実に接触する。切りくずは、この接触によってその流れる方向が急激に変えられることをきっかけにして、曲線状にカール変形又は折断する。これにより、安定した切りくず処理が図られる。

また、立ち上がり壁面３２ａの傾斜角βが第２すくい面のすくい角αｂよりも大きいことから、該立ち上がり壁面３２ａに接触する切りくずに対して大きな変形が与えられる。これにより、切りくずを確実にカール変形又は切断させることができる。

さらに、傾斜角βがすくい角αｂよりも大きいことから、切りくずを立ち上がり壁面３２ａからすみやかに離間させて擦過抵抗を抑制することもできる。

また、立ち上がり壁面３２ａの最高位部分は円弧状切れ刃２２ａおよび直線状切れ刃２２ｂより高位にあるので、第１すくい面２４ａに対して上方へ伸びる又は自発的にカール変形する切りくずを立ち上がり壁面３２ａに確実に接触させることができる。これにより、切りくず処理の向上が図られる。

また、切れ刃から立ち上がり壁面の立ち上がり部までの距離Ｗｃは、上記したように、０．７０ｍｍ以上、１．５０ｍｍ以下に設定される。これは、自発的にカール変形した切りくずが立ち上がり壁面に確実に接触することを可能にするためである。また、これは、伸びた切りくずが立ち上がり面に接触した際、切りくずの衝突が強すぎて切削抵抗が増大することを抑制するためである。また、これは、切りくずを円滑にカール変形又は切断させるためである。

次に、本発明の第２実施形態に係る切削インサート１１０が説明される。ただし、以下では、切削インサート１１０における、前述した第１実施形態に係る切削インサート１０との主たる相違点についてのみ説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応するまたは同じ符号が付され、それらの説明は省略される。

切削インサート１１０は、上記切削インサート１０と比べて、立ち上がり壁面１３２ａが２つの面を含むという特徴を有する。本立ち上がり壁面１３２ａの構成はすくい面２４、１２４の構成と概ね類似する。図６に、切削インサート１０の図４の断面図に相当する切削インサート１１０の断面図を示す。

この立ち上がり壁面１３２ａは実質的に２つの面から構成されている。ここで切れ刃１２２と直交するような平面つまり上記第１平面が定義される。ここでは、この第１平面は、上記したように軸線Ａに実質的に平行である。任意の第１平面において、切れ刃１２２から離れるにしたがって、立ち上がり壁面１３２ａの傾斜角が変化するように、立ち上がり壁面１３２ａは２つの面１３２ｄ、１３２ｅを有する。第１立ち上がり壁面１３２ｄおよび第２立ち上がり壁面１３２ｅは切れ刃１２２から離れる方向に順に配置されている。第１立ち上がり壁面１３２ｄは立ち上がり壁面１３２ａの１つの領域であり、第１立ち上がり壁面領域である。第２立ち上がり壁面１３２ｅは立ち上がり壁面１３２ａのもう１つの領域であり、第２立ち上がり壁面領域である。ここでは、第１立ち上がり壁面１３２ｄと第２立ち上がり壁面１３２ｅとは連続する。第１立ち上がり壁面１３２ｄは立ち上がり壁面１３２ａの切れ刃側端部に位置して延在し、第２立ち上がり壁面１３２ｅは立ち上がり壁面の頂面１３２ｃ側端部に位置して延在する。

第１立ち上がり壁面１３２ｄの第２平面つまり水平面に対する傾斜角βａは、第２立ち上がり壁面１５４の第２平面に対する傾斜角βｂよりも大きい。したがって、立ち上がり壁面１３２ａは、全体として上面１１８側に凸状を呈する。

チップブレーカ隆起部１３２の頂面１３２ｃは、上記頂面３２ｃと同様に、切れ刃１２２よりも高位にあるように形成されている。そして、さらに、第１立ち上がり壁面１３２ｄと第２立ち上がり壁面１３２ｅとの境界部または交差部１３２ｆは、図６に示すように切れ刃１２２よりも高位にあるようにつまり中央平面Ｍから遠くにあるように形成されている。したがって、上記軸線Ａに直交する平面であって切れ刃１２２を通るような平面を定義するとき、この平面は第１立ち上がり壁面１３２ｄを横断するように延在する。

このような構成を有する切削インサート１１０は、切削インサート１０における上記作用および効果に加えて次の作用および効果を奏する。

立ち上がり壁面１３２ａは第１立ち上がり壁面１３２ｄと第２立ち上がり壁面１３２ｅとを含み、かつ、第１立ち上がり壁面１３２ｄの傾斜角βａが第２立ち上がり壁面１３２ｅの傾斜角βｂよりも大きい。それ故、第２立ち上がり壁面１３２ｅが第１立ち上がり壁面１３２ｄに対して円弧状切れ刃１２２ａおよび直線状切れ刃１２２ｂから遠ざかる方向に大きく傾斜し、立ち上がり壁面１３２ａは全体として凸状を呈する。したがって、第１立ち上がり壁面１３２ｄに接触した切りくずがカール変形して上方かつ円弧状切れ刃１２２ａおよび直線状切れ刃１２２ｂから離れる方向へ流れる際において、その切りくずが第２立ち上がり壁面１３２ｅに接触することが抑制される。これにより、立ち上がり壁面１３２ａと切りくずとの接触面積が最小限になり、切りくずの排出が円滑となり、良好な切りくず処理が可能となる。つまり、第２立ち上がり壁面の傾斜角は切りくずの排出を促すように第１立ち上がり壁面の傾斜角と異なる。

また、第１立ち上がり壁面１３２ｄと第２立ち上がり壁面１３２ｅとの交差部１３２ｆは、円弧状切れ刃１２２ａおよび直線状切れ刃１２２ｂよりも高位にある。したがって、第１すくい面１２４ａまたは第２すくい面１２４ｂに沿って通過する切りくずを、第１立ち上がり壁面１３２ｄで確実に受けることができる。また、第１立ち上がり壁面１３２ｄとの接触によってカール変形した切りくずは、第２立ち上がり壁面１３２ｅに接触せず円滑に排出され得る。

次に、本発明の第３実施形態に係る切削インサート２１０が説明される。ただし、以下では、切削インサート２１０における、前述した第１実施形態および第２実施形態に係る切削インサート１０、１１０との主たる相違点についてのみ説明する。なお、既に説明した構成要素等に対応する構成要素等に、既に説明した構成要素等の符号に対応するまたは同じ符号が付され、それらの説明は省略される。

切削インサート２１０は、上記切削インサート１０と比べて、立ち上がり壁面２３２ａが２つの領域を有する、具体的には２つの面２３２ｄ、２３２ｅを含むという特徴を有する。また、切削インサート２１０は、上記切削インサート１０、１１０と比べて、すくい面２２４および立ち上がり壁面２３２ａがそれぞれ湾曲形状であるという特徴を有する。つまり、第１すくい面２２４ａ、第２すくい面２２４ｂ、第１立ち上がり壁面２３２ｄ、第２立ち上がり壁面２３２ｅのそれぞれは、湾曲形状を有する。図７に、切削インサート１０の図４の断面図に相当する切削インサート２１０の断面図を示す。

このような場合、第１および第２すくい面のそれぞれのすくい角つまり傾斜角および第１および第２立ち上がり壁面のそれぞれの傾斜角は、仮想線または仮想面に関して定義される。図７に示す断面図において、第１すくい面２２４ａ、第２すくい面２２４ｂ、第１立ち上がり壁面２３２ｄ、第２立ち上がり壁面２３２ｅのそれぞれは、上面１８側に向かって突出する曲線状をなす。そして、これら各々の一端部（例えば切れ刃側端部または切れ刃２２２に近い端部）と他端部（例えばチップブレーカ隆起部２３２の頂面２３２ｃ側端部または切れ刃２２２から遠い端部）とをつないだ直線または平面（図７の二点鎖線）が、第２平面または水平面となす角が、各々のすくい角または傾斜角として定義される。具体的に述べると、第１すくい面２２４ａのすくい角は第１すくい面２２４ａの切れ刃側端部（始端部）、例えば円弧状切れ刃２２２ａの部分と、頂面側端部（終端部）２２４ｃとを結んだ線Ｌ１または面Ｓ１と水平面とのなす角で定義される。また第２すくい面２２４ｂのすくい角は第２すくい面の始端部２２４ｃと終端部２２４ｄとを結んだ線Ｌ２または面Ｓ２と水平面とのなす角で定義される。

このような構成を有する切削インサート２１０も、上記切削インサート１０および上記切削インサート１１０が奏する作用および効果を同様に奏する。

なお、第１すくい面、第２すくい面、第１立ち上がり壁面、第２立ち上がり壁面の少なくとも１つは、平らであってもよく、また、湾曲面状であってもよい。また、それらが湾曲面状である場合、それらは切削インサート２１０のように上側に凸の形状を有することに限定されず、下側つまり下面側に凸の形状を有してもよい。

以上述べたように、本発明の実施形態に係る切削インサートでは、すくい面は、切れ刃の全体に亘って正のすくい角を有する。したがって、切りくずの厚みを減少させることができる。そして、特に、上記切削インサートでは、上記の如く切れ刃から離間する方向に順次配置された第１すくい面および第２すくい面を含み、これらすくい面のすくい角は切れ刃から離れるにしたがって段階的に大きくなる。したがって、さらに、本発明は切りくずの流れを促進するとともに切りくず厚みを減少させる作用および効果を有する。故に、切れ刃、第１および第２すくい面および逃げ面の温度上昇が抑えられて、切削インサートの工具寿命の向上を図ることが可能になる。

また、本発明は切りくず厚みを小さくする効果を奏するので、生じた切りくずにおいて、その厚さ方向におけるせん断面側（すくい面に面する側）とその反対側との温度差が著しくなる。したがって、該温度差に起因する切りくずのカール変形が促されて、切りくず処理性が向上する。また、切りくず厚みが小さいので、切りくずの接触によるチップブレーカの摩耗進行が抑制される。したがって、チップブレーカの立ち上がり壁面による切りくず処理が長期安定する。

また、第２すくい面の水平面に対するすくい角（傾斜角）が第１すくい面のすくい角（傾斜角）よりも大きいことから、第１すくい面上を通過した切りくずは、その後、好ましくは、第２すくい面上を該第２すくい面の表面に接触することなく通過する。このことにより、切りくず、切れ刃、第１すくい面および逃げ面が高温になることを効果的に抑制することができる。これにより、さらに工具寿命の向上が図られる。

以上、本発明の実施形態に係る切削インサートを説明したが、それらには種々の変更が適用され得る。切削インサートの上面等の形状は、菱形だけでなく正方形、長方形、平行四辺形、三角形などの略多角形に変更可能である。つまり、切削インサートは、略多角形板状であり得る。また、切削インサートは、種々の材料から製作され得る。円弧状切れ刃および直線状切れ刃の少なくとも一部は、超硬合金、被覆超硬合金、サーメット、セラミックなどの硬質材料、もしくは、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化硼素焼結体などの超高圧焼結体で構成されるとよい。

また、上記実施形態の切削インサート１０、１１０、２１０は、被削材の外周を旋削する切削インサートであったが、被削材の内周、端面を旋削する切削インサートに本発明は適用可能である。また、フライス加工および穴明け加工に用いられる切削インサートに本発明は適用されることも可能である。

また、本発明の実施形態に係る切削インサートが説明されたが、本発明は切削インサート以外の切削工具にも適用される。本発明は、上記した切削インサートの特徴を刃部に有する切削工具にも関する。このような切削工具は、一体的に取り付けられたチップまたは刃部を有し、該刃部の切れ刃に沿って上記すくい面および立ち上がり壁面を備え得る。

なお、上記実施形態では、すくい面が２つの領域（特定の範囲）を備えた。しかし、すくい面が３つ以上の領域を備えてもよい。そして、切れ刃に隣接する１つの領域は上記したように第１領域であり得、他の領域は第２領域、第３領域等であり得る。また、立ち上がり壁面も１つまたは２つの領域を有することに限定されず、３つ以上の領域を同様に備えてもよい。そして、これら領域の境界部または結合部は明瞭であるとよいが、明瞭であることに限定されない。また、すくい面の各領域は、平らであったり単に湾曲したりすることに限定されず、種々の形状、例えば極細かい凹凸形状または波形形状を有することができる。立ち上がり壁面の各領域に関しても、同様である。

なお、上記実施形態では、切れ刃は、軸線Ａに直交する１つの平面上に実質的に延びるように形成されたが、この平面を横断するように延びてもよい。このような場合、中央平面Ｍから最も離れた切れ刃の部分が切れ刃の最高点と称され得る。例えば、切れ刃と立ち上がり壁面との関係を定めるときには、この切れ刃の最高点が切れ刃の基準とされるとよい。

前述した実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されない。本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。

Claims (15)

1. 切れ刃を有する切削インサートであって、
   前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１領域と第２領域とを有し、該第２領域におけるすくい角は該第１領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、
   前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第１領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を２つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備え、
   前記立ち上がり壁面は、２つの平面からなり、外側に凸状を呈するように、形成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記立ち上がり壁面は、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１立ち上がり壁面と該第１立ち上がり壁面に連続する第２立ち上がり壁面とを有し、該立ち上がり壁面が凸状を呈するように該第２立ち上がり壁面の傾斜角は該第１立ち上がり壁面の傾斜角と異なり、
   該第１立ち上がり壁面と該第２立ち上がり壁面との境界部が前記切れ刃よりも高位にあるように前記立ち上がり壁面は形成されている、請求項１に記載の切削インサート。
3. 対向する２つの端面と、該２つの端面間に延在する周側面と、前記２つの端面のうちの一方の端面と前記周側面との交差部に形成された切れ刃とを備え、
   前記一方の端面は前記２つの端面を貫通するように定められる軸線周りに回転対称性を有し、
   切れ刃に関して、前記一方の端面に延在する前記すくい面と、前記立ち上がり壁面とが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第１領域は第１すくい面であり、前記第２領域は第２すくい面であり、該第１すくい面と該第２すくい面とは連続する、ことを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記第１すくい面の前記立ち上がり壁面側端部までの距離は０．０５ｍｍ以上、０．２０ｍｍ以下であり、前記第１すくい面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は１０°以上、２５°以下である、ことを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
6. 前記切れ刃は前記一方の端面のコーナ部に円弧状切れ刃を有し、
   前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記第１すくい面の前記立ち上がり壁面側端部までの距離は、前記円弧状切れ刃の曲率半径よりも小さい、請求項４または５に記載の切削インサート。
7. 前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記第２すくい面の前記立ち上がり壁面側端部までの距離は０．２０ｍｍ以上、０．７０ｍｍ以下であり、前記第２すくい面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は１５°以上、３５°以下である、ことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の切削インサート。
8. 前記端面側から見た前記切れ刃に直交すると共に、前記軸線に直交する方向において、前記切れ刃から前記立ち上がり壁面の切れ刃側端部までの距離は０．７０ｍｍ以上、１．５０ｍｍ以下であり、前記立ち上がり壁面の前記軸線に直交する平面に対する傾斜角は３０°以上、６０°以下である、ことを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の切削インサート。
9. 前記軸線に直交して前記切れ刃を通るように定義される平面が前記立ち上がり壁面を横断するように前記立ち上がり壁面は形成されている、ことを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載の切削インサート。
10. 前記立ち上がり壁面は、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１立ち上がり壁面領域と第２立ち上がり壁面領域とを有し、該第２立ち上がり壁面領域の傾斜角は該第１立ち上がり壁面領域の傾斜角と異なる、ことを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載の切削インサート。
11. 前記第１立ち上がり壁面領域は第１立ち上がり壁面であり、前記第２立ち上がり壁面領域は第２立ち上がり壁面であり、該第１立ち上がり壁面と該第２立ち上がり壁面とは連続する、ことを特徴とする請求項１０に記載の切削インサート。
12. 前記軸線に直交して前記切れ刃を通るように定義される平面が前記立ち上がり壁面の前記第１立ち上がり壁面を横断するように前記立ち上がり壁面は形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の切削インサート。
13. 前記立ち上がり壁面は、前記凹部の最底部との結合部を起点として前記すくい面から離れるように延在し、
    該結合部が前記第１すくい面を延長するように定義される延長面よりも低位にあると共に前記第２すくい面を延長するように定義される延長面よりも高位にあるように、前記凹部は形成されている、請求項４から８のいずれかに記載の切削インサート。
14. 前記立ち上がり壁面は、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１立ち上がり壁面と該第１立ち上がり壁面に連続する第２立ち上がり壁面とを有し、該立ち上がり壁面が凸状を呈するように該第２立ち上がり壁面の傾斜角は該第１立ち上がり壁面の傾斜角と異なり、
    前記切れ刃の円弧状切れ刃を二等分すると共に前記軸線を含むように定義される断面において、前記軸線に直交する平面を定義するとき、前記第１立ち上がり壁面の該平面に対する傾斜角は、前記第２すくい面におけるすくい角よりも大きい、ことを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
15. 切れ刃を有する切削工具であって、
    前記切れ刃に沿って延在するすくい面であって、該すくい面は正のすくい角を有するように形成され、前記切れ刃から離れる方向に順に配置された第１領域と第２領域とを有し、該第２領域におけるすくい角は該第１領域におけるすくい角よりも大きいように該すくい面は形成されている、すくい面と、
    前記すくい面と共に前記切れ刃に沿う凹部を形成するように延在する立ち上がり壁面であって、前記切れ刃に直交するように定義される平面上において前記第１領域を延長するように定義される延長面が該立ち上がり壁面を２つの領域に分けるように該立ち上がり壁面は形成されている、立ち上がり壁面とを備え、
    前記立ち上がり壁面は、２つの平面からなり、外側に凸状を呈するように、形成されていることを特徴とする切削工具。

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