JP6052712B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサートを装着する工具ボデーを備えた切削工具に関する。

締めつけねじを用いて切削インサートを工具ボデーに装着する切削工具には、種々のものがある。一般的に、締めつけねじを用いて切削インサートを工具ボデーに装着する切削工具について、締めつけねじに対応する、インサート座の底面のねじ穴の中心軸線を、切削インサートの穴の中心軸線に対して、インサート座の所定の側壁面側にずらして形成する方法が知られている。このようにねじ穴の中心軸線を、切削インサートの穴の中心軸線に対してずらして形成すると、切削インサートをインサート座の所定の側壁面側に押しつけて装着することができる。

さらに、特許文献１は、切削インサートの下面をインサート座の底面に当接させた状態で、その底面に直交する線を基準として、所定の角度で傾いて、ねじを、切削インサートの穴を通して、底面のねじ穴にねじ込むことを開示する。これにより、底面に交差するように延びる特定の側壁面に対して、切削インサートを押し付けて固定することができる。なお、特許文献１の切削インサートでは、切削インサートの穴の円筒状内面に、該穴の中心軸線から離れる方向に凹む凹部が設けられている。この凹部により、特許文献１の切削インサートでは、ねじをねじ穴に傾いてねじ込んだときに、ねじにおけるねじ部が切削インサートの穴と干渉することを防ぐようにしている。

特表２００８−５２０４４７号公報

ねじ穴の中心軸線を、切削インサートの穴の中心軸線に対してずらして形成する従来の方法では、切削インサートの締め付け状態が安定しない場合がある。すなわち、切削インサートがインサート座の側壁面に対して、様々な姿勢で装着されてしまう場合がある。言い換えると、切削インサートを装着するときに、インサート座と切削インサートとの間に様々なすきまが生じる場合がある。すきまが生じると、切削加工中に切削インサートがずれ動きやすくなる。その結果、切削インサートに損傷が生じやすくなったり、被加工物の加工精度が低下したりすることがある。

また、インサート座の底面に対してねじを傾けてねじ込む従来の方法でも、切削インサートがインサート座の側壁面に対して、様々な姿勢で装着されてしまう場合があり、切削インサートの安定性には、限界がある。

本発明は、インサート座における切削インサートの安定性を改善することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
少なくとも１つのインサート座を備える工具ボデーと、該インサート座に着脱自在に装着される少なくとも１つの切削インサートとを備える切削工具であって、
前記切削インサートは、第１の端面と、前記第１の端面と対向する第２の端面とからなる、２つの端面と、
該２つの端面の間をつなぐ周側面と、
前記第１の端面と前記周側面との交差稜線部に形成された少なくとも１つの切れ刃と、
前記２つの端面を貫通する穴とを備え、
前記穴は、第１穴部と、第２穴部とを有し、該第２穴部は、前記第１穴部よりも前記穴の中心軸線方向で、前記切れ刃が形成されている前記第１の端面側に位置し、かつ該第１の端面に向けて開き、前記第２穴部は前記第１穴部よりも大きな内寸を有し、
前記第２穴部は、前記穴の周方向において、第１内面部、第２内面部とを有し、
前記第１内面部は、前記第２内面部に比べて、前記中心軸線に近く、
前記インサート座は、前記第２の端面が当接可能な底面と、該底面に交差するように延在する少なくとも２つの側壁面として第１側壁面及び該第１側壁面と交差するように延びる第２側壁面とを備え、
前記切削インサートがねじ部材を用いて前記インサート座に取り付けられるとき、前記第１内面部は、前記穴の前記中心軸線に対して、第１方向に位置し、前記底面のねじ穴の中心軸線が前記切削インサートの前記穴の前記中心軸線からずれている第２方向は、前記第１方向と、非平行な関係にあり、
前記第１方向は、前記第１側壁面に交差する方向に延び、
前記第２方向は、前記第１方向を基準として、前記第２側壁面側にずれている、
切削工具
が提供される。

好ましくは、前記ねじ部材は、前記ねじ穴に螺合可能なねじ部と、該ねじ部よりも太い頭部とを有し、前記ねじ部材の前記頭部は、前記切削インサートが前記インサート座に取り付けられるとき、前記第２穴部の前記第１内面部に当接しつつ、前記第１穴部に達するとよい。好ましくは、前記切削インサートが前記インサート座に取り付けられるとき、前記ねじ部材の前記頭部は、前記切削インサートの前記穴において、前記第１穴部における前記中心軸線側かつ前記第１の端面側に向けて凸状の部分にまで達する。

好ましくは、前記穴の前記第２穴部に関して前記中心軸線に直交するように定められる平面において、前記第２内面部は前記中心軸線に中心を有する基本円に沿った形状を有し、前記第１内面部は該基本円から前記中心軸線側に延在している。前記第１の端面に対向する方向から前記穴をみて、前記穴の前記第１の端面における開口部が非円形形状を有するとよい。前記第１穴部は、前記中心軸線側かつ前記第１の端面側に向けて凸状の部分を有するとよい。

好ましくは、前記第１内面部は、前記切削インサートを前記第１の端面に対向する側からみたとき、前記穴の前記中心軸線と前記切れ刃との間から外れた位置にある。

また、好ましくは、前記穴の前記中心軸線を含むように定められる断面において、前記第１内面部のうち前記ねじ部材と接触し始める部分である接触開始部における接線と前記中心軸線とのなす角を第１の角度θ１とし、前記切削インサートが前記工具ボデーに固定されるときに前記ねじ部材の前記頭部と接触する部分である固定部における接線と前記中心軸線とのなす角を第２の角度θ２とすると、θ１＜θ２である、

好ましくは、前記切削インサートを前記第１の端面に対向する側からみたとき、前記穴の前記中心軸線と前記第１内面部との間から外れた領域に、前記第１穴部の部分は延在する。

前記第１の端面または前記周側面にすくい面が形成されることができる。前記第１の端面は、該第１の端面に対向する側から前記切削インサートをみたとき、３つのコーナ部を有する場合、前記穴は、前記中心軸線周りに、３回回転対称に形成されているとよい。

好ましくは、前記第１側壁面は、凹部によって分断されて２つの面部分から成るとよい。

好ましくは、前記切削インサートは略三角形板状をなし、前記第１側壁面は前記工具ボデーの基端側に配置され、且つ、前記第２側壁面は前記工具ボデーの先端側に配置され、前記第２方向は、前記第１側壁面又はその延長面と、前記第２側壁面又はその延長面とが交差する箇所を概ね向いている。

図１は、本発明の実施形態における切削工具の切削インサート付近の部分拡大斜視図である。 図２は、図１の切削工具の斜視図である。 図３は、切削インサートおよびクランプ部材を取り外した図１の切削工具における、１つのインサート座周辺の部分拡大斜視図である。 図４は、図１の切削工具における切削インサートの斜視図である。 図５は、図４の切削インサートの平面図である。 図６は、図４の切削インサートの正面図である。 図７は、図４の切削インサートの右側面図である。 図８は、図４の切削インサートの、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線における切断面図である。 図９は、図４の切削インサートの穴の、図８のＩＸ−ＩＸ断面線における切断面図である。 図１０は、図１の切削工具で用いられる、クランプ部材としてのねじ部材を示す図である。 図１１は、図１の切削工具における１つの切削インサート付近の部分拡大図である。 図１２は、図１の切削工具の、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面線における断面模式図であり、ねじ部材が緩く締められた状態での図である。 図１３は、インサート座の２つの側壁面に対する切削インサートの押し付け方向を説明するための模式図である。

本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態における切削工具の切削インサート付近の部分拡大斜視図である。図２は、図１の切削工具の斜視図である。図３は、図１の切削工具から切削インサートおよびクランプ部材を取り外したインサート座周辺の部分拡大斜視図である。図４は、図１の切削工具における切削インサートの斜視図である。図５は、図４の切削インサートの平面図である。図６は、図４の切削インサートの正面図である。図７は、図４の切削インサートの右側面図である。図８は、図４の切削インサートの、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線における切断面図である。図９は、図４の切削インサートの穴の、図８のＩＸ−ＩＸ断面線における切断面図である。図１０は、図１の切削工具で用いられる、クランプ部材としてのねじ部材を示す図である。図１１は、図１の切削工具における、工具ボデーに固定された１つの切削インサート付近の部分拡大図である。図１２は、図１の切削工具の、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面線における断面模式図であり、ねじ部材が緩く締められた状態（締付途中の状態）での図である。図１３は、インサート座の２つの側壁面に対する切削インサートの押し付け方向を説明するための模式図である。

図１および図２に示すように、この実施形態の切削工具２０は、切削インサート１を工具ボデー２１に着脱自在に装着する回転切削工具である。工具ボデー２１は、その先端側から基端側に延びる軸線２１ａを有し、この軸線２１ａは切削工具２０の回転軸線となることができる。切削工具２０は、被削材に対して相対的に回転されることで切削加工に用いられることができる。切削工具２０自体が被削材に対して回転しても、あるいは、切削工具２０は回転せずに被削材が切削工具に対して回転してもよい。切削工具２０は、複数の切削インサート１と、工具ボデー２１と、複数のクランプ部材３０とを用いる。

図４から図７に示すように、各切削インサート１は、略三角形板状とされる。各切削インサート１は、第１の端面２、第２の端面３および周側面４を備える。ここでは第１の端面２を上面２と呼ぶ。同様に、第２の端面３を下面３と呼ぶ。なお、上面２や下面３など、空間内の向きを表す用語を用いているが、これは便宜上のものであって、空間内の絶対的な向きや位置関係を規定することを企図したものではない。特にことわりがない限り、ここで用いられるその他の空間内の向きや位置関係を表す用語も同様である。各切削インサート１は、各クランプ部材３０に対応する穴５を有する。穴５は、上面２と下面３との間を貫通する。

工具ボデー２１は、複数の切削インサート１をそれぞれ装着するための、複数のチップ座つまりインサート座２２を有する。より具体的には、この実施形態の切削工具２０において３つの切削インサート１が用いられるので、工具ボデー２１は３つのインサート座２２を備える。そして、切削工具２０では、複数の切削インサート１は、すべて同一形状とされる。すなわち、この切削工具２０は、切削インサート１の使用個数に応じた刃数を有し、具体的には３つの刃を有する。したがって説明の簡略化のため、以降は１つの切削インサート１に関して説明するが、他のすべての切削インサート１についても同様である。また、複数のクランプ部材３０や、複数のインサート座２２についても、切削インサートと同様に、すべて同一形状とされる。以降は１つのクランプ部材３０や、１つのインサート座２２に関して説明するが、他のすべてのクランプ部材３０や、インサート座２２についても同様である。

この実施形態の切削インサート１は、上面２にすくい面が形成される。上面２のすくい面と周側面４の逃げ面との交差稜線部に切れ刃２ｇが形成される。切削インサート１は、上面２と周側面４との交差稜線部の全周に亘って複数の（ここでは３つの）切れ刃２ｇを有するが、その交差稜線部の少なくとも一部にのみ少なくとも１つの切れ刃が形成されてもよい。上面２は平面視で略三角形形状を有し、３つのコーナ部２ｃを有する。各コーナ部２ｃに１つの切れ刃２ｇが関係付けられているので、切削インサート１は３つの切れ刃２ｇを有する。各切れ刃２ｇは、コーナ部２ｃに沿うコーナ切れ刃２ｈと、このコーナ切れ刃２ｈから延在する第１切れ刃２ｉと、同コーナ切れ刃２ｈから第１切れ刃２ｉとは反対側に向けて延在する第２切れ刃２ｊとを含む。３つの切れ刃２ｇは、貫通穴５の中心軸線Ａに関して、１２０°回転対称に配置されている。これに対応するように、切削インサート１は、貫通穴５の中心軸線Ａに関して１２０°回転対称（３回回転対称）であるように形成されている。切削インサート１では、３つの切れ刃２ｇは互いに連続するが、互いから独立してもよい。

図６および図７の切削インサート１の側面視において、第１切れ刃２ｉは同一切れ刃２ｇのコーナ切れ刃２ｈから離れるに従って、中心軸線Ａの方向において下面３側に漸次近づくように傾斜する。同様に、図６および図７において、第２切れ刃２ｊは同一切れ刃２ｇのコーナ切れ刃２ｈから離れるに従って、中心軸線Ａの方向において下面３側に漸次近づくように傾斜する。したがって、各切れ刃２において、コーナ切れ刃２ｈが、中心軸線Ａの方向において下面３から最も離れて位置する。

工具ボデー２１に装着された切削インサート１において、上面２の一部は１つの作用切れ刃２ｇ´のすくい面として機能するように構成されていて、周側面４の一部は同作用切れ刃２ｇ´の逃げ面として機能するように構成されている。切削インサート１において、種々の変更が可能であり、例えば、切れ刃は全体的にまたは部分的に傾いてよく、切れ刃の部分は直線状であっても、曲線状であってもよい。

図４から図７に示すように、切削インサート１は、上面２側に切れ刃およびすくい面が形成される、いわゆるポジティブタイプの切削インサート１である。逆に言えば、この実施形態の切削インサート１は、すくい面が形成される側の端面を上面２または第１の端面２と呼ぶ。つまり、この実施形態の切削インサート１は、穴５の中心軸線Ａに平行な仮想面ＩＳを切れ刃２ｇを通過するように定めるとき、この仮想面ＩＳに対して、周側面４は切れ刃から離れるに従い中心軸線Ａ側に傾くように形成されている（図６において、０°＜角度α＜９０°）。なお、本発明は、上面２ではなく、周側面４にすくい面が形成される切削インサートにも適用することができる。なお周側面４にすくい面が形成される切削インサートは、縦インサートタイプと呼ばれることがある。

周側面４は、第１切れ刃２ｉに沿って延在する第１側面部４ａと、第２切れ刃２ｊに沿って延在する第２側面部４ｂと、コーナ切れ刃２ｈに関して設けられて第１および第２側面部４ａ、４ｂをつなぐように延在するコーナ側面部４ｃとを有する。上述のように、切削インサート１では、３つの切れ刃２ｇがあるので、第１側面部４ａ、第２側面部４ｂ、およびコーナ側面部４ｃのそれぞれの数は３である。

図３に示すように、各インサート座２２は、底面２３および側壁面２４を有する。インサート座２２の底面２３の輪郭形状は、切削インサート１の下面３の輪郭形状に対応する。この実施形態では、切削インサート１の下面３は上面２の形状に対応するように略三角形状を有するので、底面２３の輪郭形状は、略三角形状とされる。また切削インサート１をインサート座２２に固定するために、クランプ部材３０として、ねじ部材３０ａを用いる。ねじ部材３０ａは、締めつけねじ３０ａとも呼ばれる。インサート座２２の底面２３には、締めつけねじ３０ａに対応するねじ穴２５が交差している。つまり底面２３には、ねじ穴２５が開口している。締めつけねじ３０ａは、ねじ穴２５に螺入されることができる。ねじ３０ａをねじ穴２５の中心軸線Ｂに沿って進退移動させることで、切削インサート１をインサート座２２に締め付けたりそこから外したりすることができる。締めつけねじ３０ａを締めつけると、切削インサート１は、インサート座２２の底面２３および側壁面２４へ押しつけられて、切削工具２０のインサート座２２へ装着される。締めつけねじ３０ａを緩めて取り外すと、切削インサート１をインサート座２２から取り外すことができる。この実施形態の切削インサート１は、３組の切れ刃２ｇを有するので、切削インサート１を１２０°回転して切削工具２０へ装着し直すことにより、１つの切削インサート１について３回の使用が可能である。しかし、切削インサート１の外郭形状は、この実施形態の形状に限定されない。例えば、略四角形板状の切削インサートや、略八角形板状の切削インサートなどにも本発明は適用可能である。上面および下面に貫通する穴５を有して該上面が平面視で略多角形状の切削インサートであれば、どのような外郭形状の切削インサートにも本発明は適用できる。なお図３において、ねじ穴２５の内面には、雌ねじ（ねじ山）が形成されている。

この実施形態の工具ボデー２１のインサート座２２は、切削インサート１を固定するために、２つの側壁面２４を有する。２つの側壁面２４は、それぞれ、ねじ穴２５が形成された底面２３と交差するように延在する。２つの側壁面のうちの１つは、主拘束面となる第１の側壁面２４ａである。もう１つは、副拘束面となる第２の側壁面２４ｂである。主拘束面とは、切削インサート１と接触する複数の壁面のうち、主体的に作用する壁面のことである。主体的に作用するとは、切削インサート１の拘束に、（主および副拘束面のうちで）最も強く関与するということである。したがって主拘束面は、副拘束面よりも大きく形成されることが好ましい。逆に言えば、切削インサート１と接触する複数の側壁面のうち、最も切削インサート１と接触する面積が広い側壁面を主拘束面と呼称するとよい。副拘束面は、切削インサート１と接触する複数の側壁面のうち、主拘束面以外の側壁面のことである。この実施形態は、上面２側からみて切削インサート１の輪郭形状が略三角形状であるため、第１の側壁面２４ａは、工具ボデーの基端側に配置され、第２の側壁面２４ｂは、工具ボデーの先端側に配置される。第１の側壁面２４ａは、第２の側壁面２４ｂよりも、横幅が広く、切削インサート１を固定するときに主体的に作用する。第２の側壁面２４ｂは、第１の側壁面２４ａが切削インサート１を固定することを補助する。すなわち第１の側壁面２４ａが主拘束面であり、第２の側壁面２４ｂが副拘束面である。切削インサート１は、主拘束面である第１の側壁面２４ａに当接することによって、まずはその中心軸線周りの回転方向の向きが拘束され、第１の側壁面２４ａに当接しつつ、その後に副拘束面である第２の側壁面２４ｂと当接することで、その固定位置が定まることが好ましい。そのように切削インサート１が切削工具２０の工具ボデー２１へ装着されると、切削インサート１の向きおよび固定位置が安定する。切削インサート１の向きおよび固定位置が安定すると、被削材の被加工面の加工面品位が向上する。または、切削加工中に切削インサート１がずれ動くことを抑制し、切れ刃の欠損などの異常損傷が防止される。この実施形態の工具ボデー２１では、第１の側壁面２４ａは、凹部によって分断されて２つの面部分からなる。このような形状に第１の側壁面２４ａが分断されると、切削インサート１は第１の側壁面２４ａの両端付近と確実に接触し、切削インサート１の固定性がさらに向上する。逆に、切削インサート１は第１の側壁面２４ａの中央付近で接触してしまうと、第１の側壁面２４ａの両端付近で切削インサートと第１の側壁面２４ａとの間にすきまができて、切削インサートの固定が不安定になる。したがって、この実施形態のインサート座２２のように、第１の側壁面２４ａの中央付近に積極的に凹部を設けてすきまを形成し、第１の側壁面２４ａの両端付近で確実に切削インサートを当接させるつまり接触させることが好ましい。しかし、これに限定されない。第１の側壁面２４ａは、凹部によって分断されない単一の平面とされても構わない。また平面にも限定されず、第１の側壁面２４ａは曲面とされても構わない。

インサート座２２の底面２３に形成されるねじ穴２５の中心軸線Ｂは、切削インサートを２つの側壁面にしっかりと当接した状態にインサート座２２に載置したとき、切削インサート１の穴５の中心軸線Ａからずれるように形成されている。これら軸線Ａ、Ｂの位置関係を図１３に概念的に示すが、現実には、図１３に表されるほどは互いに対してずれていない。このずれ量は、芯寄せ量と呼ぶことがある。この実施形態において、ねじ穴２５の中心軸線Ｂの芯寄せ量は、約０．２ｍｍとされる。しかし、これに限定されない。芯寄せ量は、約０．１ｍｍとされても構わない。逆に芯寄せ量は、約０．３ｍｍとされても構わない。インサート座２２の底面２３に対向する方向からインサート座２２をみて、ねじ穴２５の中心軸線Ｂが、穴５の中心軸線Ａからずれている方向を、芯寄せ方向（図１１、１３の矢印ａ２参照）と呼ぶ。芯寄せ方向は、主拘束面２４ａへ向かう方向を基本とし、主拘束面２４ａと副拘束面２４ｂとの両方の側壁面２４に向かう方向とすることが好ましい。本実施形態では、芯寄せ方向は、インサート座２２の底面２３に対向する方向からインサート座２２をみたとき（つまりインサート座２２に載置された切削インサート１の上面２に対向する側から切削インサートをみたとき）、第１の側壁面２４ａ（の延長面）と、第２の側壁面２４ｂ（の延長面）とが交差する箇所を概ね向くように、芯寄せ方向は定められている。つまり、そのような観点から、ねじ穴２５と、切削インサート１の貫通穴５とは、それぞれ設計されている。

さて、切削インサート１をインサート座２２の側壁面２４（２４ａ、２４ｂ）によりしっかりと当接させるために、上記した芯寄せについての構成に加えて、切削工具２０は、さらなる構成を採用する。この構成は、切削インサート１の穴５に主として適用されている。具体的には、切削インサート１の穴５は、クランプ部材３０と接触して上記芯寄せにより切削工具２０の工具ボデー２１へ切削インサート１をしっかりと装着するための固定部８を備え、さらに、穴５の中心軸線Ａの方向で、固定部８よりも上面２側に位置する案内面部９を備える。

ここで、クランプ部材３０としてのねじ部材３０ａについて図１０に基づいて説明する。ねじ部材３０ａは、ねじ山を有するねじ部３０ｂと、ねじ部３０ｂの一端に設けられた頭部３０ｃとを有し、これらねじ部３０ｂと頭部３０ｃとはねじ３０ａの軸線Ｃ方向に同軸に配置されている。ねじ部３０ｂはインサート座２２のねじ穴２５に螺合可能に、雄ねじとして構成されている。頭部３０ｃは、ねじ部３０ｂよりも太い。図１に示すように、頭部３０ｃは、ねじの軸線Ｃ方向の端部に締め具が係合可能な係合部３０ｄを有する。図１０に示すように、頭部３０ｃは、ねじ部３０ｂとの接続部に向けて、その外周面に、筒状部３０ｅ、筒状部３０ｅにつながる周凸部３０ｆ、周凸部３０ｆにつながる傾斜面部３０ｇ、傾斜面部３０ｇとねじ部３０ｂとのそれぞれにつながる周凹部３０ｈとを有する。筒状部３０ｅは、軸線Ｃを中心とした径が概ね変化しないように構成されている。傾斜面部３０ｇは、略切頭円錐形状を有し、頭部３０ｃ側からねじ部３０ｂ側に向けてその径が先細りするように構成されている。周凸部３０ｆは、筒状部３０ｅおよび傾斜面部３０ｇを滑らかにつなぐ。

さて、切削インサート１の穴５の説明に戻る。穴５の固定部８は、ねじ３０ａの頭部３０ｃが通過できないように構成されている。穴５の案内面部９は、ねじ３０ａの頭部３０ｃが余裕をもって通過できるように構成されている。固定部８とは、切削インサート１が切削工具２０の工具ボデー２１に最終的に固定されるときに締めつけねじ３０ａの頭部３０ｃと接触する部分のことである。穴５は、固定部８の部分も含めて、固定部８から上面２側に向かって穴径または内寸が漸次拡大されるように構成されている。つまり穴径が漸次拡大される傾斜面６の部分の一部が固定部８とされる。切削インサート１がインサート座２２に取り付けられるとき、固定部８は、一般に点接触または線接触で頭部３０ｃと互いに対して当接するかのように、締めつけねじ３０ａの頭部３０ｃを穴５の中心軸線Ａの方向で受けるべく、頭部３０ｃと接触する。ここでは、固定部８を含む面部分を、固定面部１０と呼ぶ。固定面部１０は、凸状に湾曲する曲面部分とされている。したがって、固定部８を含む固定面部１０には、切削インサート１をインサート座２２に固定するとき、ねじの頭部３０ｃの傾斜面部３０ｇおよび周凸部３０ｆの少なくとも一部が、好ましくは傾斜面部３０ｇが当接することができる。この当接により、上記芯寄せによる固定効果がもたらされ得る。

穴５は、固定部８よりも上面２に近い側に案内面部９を備える。切削インサート１を切削工具２０の工具ボデー２１へ装着するとき、案内面部９は、固定部８よりも先にねじ３０ａに接触することができる。案内面部９は、上面２に近づくほど、穴５の中心軸線から離れるように傾斜面として形成されている。ねじ３０ａの頭部３０ｃが案内面部９を押すことにより、切削インサート１の（上面２の隣り合うコーナ部間の所定の辺部１２に沿った）側面部が、切削工具２０のインサート座２２の所定の側壁面２４に向けて押され、それに接触する。前述のとおり、所定の側壁面２４は、主拘束面となる第１の側壁面２４ａであることが好ましい。すなわち、切削インサート１を装着するときに、案内面部９の働きにより、切削インサート１の所定の辺部１２に沿った側面部が第１の側壁面２４ａと接触して切削インサート１が拘束される。これにより、毎回安定した向きおよび固定位置で切削インサート１は切削工具２０の工具ボデー２１のインサート座２２へ装着可能になる。ここでは、切削インサート１の所定の辺部１２を、第１の辺部と呼ぶ。なお前述のとおり、この切削インサート１は１２０°回転して切削工具２０へ装着し直すことにより、３回の使用が可能である。したがって第１の辺部１２とは、便宜的に用いる用語であり、実質的には上面２の略三角形状の３辺とも同じ形状および機能を有していて、第１の辺部になり得る。特に、ここでは、第１の辺部１２は、第１側面部４ａの縁部に沿う部分であるが、互いに隣接する第１および第２側面部４ａ、４ｂに亘って延びてもよい。

このように穴５は固定部８と案内面部９とを備える。穴５は、固定部８が形成された第１穴部５ａと、穴５の中心軸線Ａ方向で第１穴部５ａの上面２側に位置する第２穴部５ｂと、穴５の中心軸線Ａ方向で第１穴部５ａの下面３側に位置する第３穴部５ｃとを有する。第１穴部５ａは、第２穴部５ｂよりも内径または内寸が小さい。第１穴部５ａは、第３穴部５ｃよりも内径または内寸が大きいが、第３穴部５ｃとほぼ同じ内寸を有してもよい。なお、切削インサート１では、穴５の中心軸線Ａ方向で第３穴部５ｃよりも下面３側に第４穴部５ｄがある。第４穴部５ｄは、第３穴部５ｃよりも内寸が大きい。第４穴部５ｄは、切削インサートに対するねじ３０ａの干渉を避けるために拡径部として設けられている。第４穴部５ｄは、切削インサート１がインサート座２２に取り付けられるときの下面３の着座面としての機能に基づいて設計されるとよい。

第１穴部５ａは、上記記載から理解できるように、固定部８が形成されている部分である。切削インサート１では、第１穴部５ａは、穴５の全周に亘って、概ね上面２側に向かって穴径または内寸が漸次拡大されるように、中心軸線Ａに対して傾斜している。第１穴部５ａは、概ね、中心軸線Ａ側かつ上面２側に凸状である。

第２穴部５ｂは、上記記載から理解できるように、案内面部９が形成されている部分である。第２穴部５ｂは、穴５の周方向において、第１内面部５ｅと、第２内面部５ｆとを有する。第１内面部５ｅは案内面部９に相当する。ここで、第２穴部５ｂの位置での、中心軸線Ａに直交する図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った図９の断面図を参照する。図９の断面図は、貫通穴５の第２穴部５ｂに関して中心軸線Ａに直交するように定められる平面に沿った穴５の形状を示す。図９において、第１内面部５ｅは略直線状の部分であり、第２内面部５ｆは円弧状の部分である。第２内面部５ｆは、穴５の中心軸線Ａに中心を有する基本円ＢＣに沿った形状を有する。第１内面部５ｅは、図９において、基本円ＢＣの内側にあり、基本円ＢＣから穴５の中心軸線Ａ側に突き出ている。したがって、第１内面部５ｅは、第２内面部５ｆに比べて、中心軸線Ａに近い（図９において、Ｌ１＜Ｌ２）。

３つの第１内面部５ｅが、穴５に形成されている。この第１内面部５ｅの数は、切れ刃２ｇの数に一致する。つまり、１つの切れ刃２ｇを作用切れ刃２ｇ´とするべく切削インサート１をインサート座２２に取り付けるとき、３つの第１内面部５ｅのうちの１つが効果的に作用する。具体的には、図５の右下の切れ刃２ｇを作用切れ刃２ｇ´とするとき、作用切れ刃２ｇ´と中心軸線Ａを概ね挟んだ位置にある第１内面部５ｅつまり案内面部９が作用案内面部９´として働くことができる。貫通穴５は、図５および図９において、中心軸線Ａ周りに３回回転対称な形状を有する。このように、本発明に係る切削インサートは、切れ刃２ｇの数ｎ（ただし、ｎは１以上の自然数）と、貫通穴５の中心軸線Ａ周りの回転対称性（ｎ回回転対称）とが関係付けられることができる。

切削インサート１をインサート座２２に取り付けるとき、穴５の中心軸線Ａからの作用案内面部９´の方向は、上記芯寄せ方向とは異なる方向（非平行な方向）であることが好ましい。芯寄せ方向は、固定部８に関係する。芯寄せ方向は、主拘束面となる第１の側壁面２４ａだけでなく、副拘束面となる第２の側壁面２４ｂにも、切削インサート１を押し付ける力を適正に分配する方向に定められる。この芯寄せ方向を実現するように、固定部８は形成される。つまり、上記芯寄せ方向の固定力を切削インサート１に及ぼすことができるように、固定部８は配置形成される。これに対して、案内面部９は、穴５の中心軸線Ａを中心とした径方向において、主に第１の側壁面２４ａだけに切削インサート１を強く押し付ける力が加わる方向に形成される。より具体的に言えば、案内面部９は、穴５の中心軸線Ａをとおり、第１の側壁面２４ａに対応する切削インサート１の第１の辺部１２と交差する方向に形成される。切削インサート１では、図５および図１１から理解できるように、案内面部９の最も中心軸線Ａ側の部分と中心軸線Ａとを結んだ直線ＬＡ（図９の線分Ｌ１に一致）は第１の辺部１２と交差する。そして、インサート座２２に切削インサート１が載置されたとき、この直線ＬＡは、図１１において、第１の側壁面２４ａと交差する。なお、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面線に相当する。図１１は、固定された切削インサート１の上面２に対向する側からみた図であり、図１１では穴５の中心軸線Ａは点で表されることができる。

ここで、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面線に沿った位置での切削工具２０の断面模式図（図１２）を参照する。図１２は、切削インサート１を取り付け途中での図である。図１２では、切削インサート１の周側面４の第１側面部４ａが第１の側壁面２４ａに当接していて、かつ、ねじ部材３０ａの頭部３０ｃが作用案内面部９´に当接し始めたところが示されている。なお、当業者には、図１２がねじ部材３０ａ、切削インサート１およびねじ穴２５の各配置および各構成を誇張して表したものであることが理解できよう。

切削インサート１がインサート座２２に載置された状態で、ねじ部材３０ａをねじ込み始めると、図１２に示すように、ねじ部材の頭部３０ｃは、作用切れ刃２ｇ´に対応する作用案内面部９´に当接し始める。なお、作用切れ刃２ｇ´に対応する作用案内面部９´は、図１３に示すように、作用切れ刃２ｇ´と中心軸線Ａとの間から外れた位置にあり、特にここでは、中心軸線Ａを挟んで作用切れ刃２ｇ´の概ね反対側にある。そして、図１３では省略されているねじ部材３０ａがさらにねじ穴２５にねじ込まれて頭部３０ｃが作用案内面部９´に沿って接しつつ移動することで、ねじ部材３０ａは弾性変形するので、切削インサート１は、第１の側壁面２４ａに向けてさらに押し付けられる。そして、ねじ部材３０ａがさらにねじ込まれて、頭部３０ｃが固定部８に当接し始める。このねじ３０ａの固定部８への当接により、インサート座２２において上記芯寄せ方向ａ２に切削インサート１が押し付けられる。これは、図１１および図１３に示すように、切削インサート１の側壁面２４に対する押し付け方向を、第１の側壁面２４ａだけに向いた方向ａ１から、第１の側壁面２４ａと第２側壁面２４ｂとの両方向に向かった方向ａ２へ、矢印ａ３で示すように、変える。つまり、切削インサート１は、第１の側壁面２４ａのみに押し付けられている状態から、この第１の側壁面２４ａへ向いた第１方向ａ１を基準として、芯寄せ方向（第２方向）ａ２に、第１の側壁面２４ａに押し付けられつつ、徐々に押し付けられるようになる。よって、ねじ３０ａをねじ穴２５にしっかりとねじ込むことで、切削インサート１は第１の側壁面２４ａに当接しつつ、第２の側壁面２４ｂにもしっかりと当接することができ、切削インサート１をしっかりとインサート座２２に固定することができる。なお、図１３の模式図では、芯寄せ方向を示すように、切削インサートの軸線Ａと、ねじ穴の軸線Ｂとが誇張して示されている。

なお、切削インサート１では、固定部８は穴５の全周にわたって形成されているが、芯寄せ方向ａ２へ切削インサート１を押し付けることができる程度に、固定部８が形成される方向を限定し、その形成領域を狭くすることができる。固定部８が形成される方向は、穴５の中心軸線Ａから、インサート座２２のねじ穴２５の中心軸線Ｂがずらされる方向に定めることができる。つまり、この場合、固定部８が形成される方向は、芯寄せの方向である。例えば、図１３に示す場合では、作用切れ刃２ｇ´に関して、芯寄せ方向ａ２に切削インサート１を押すように、固定部８は、領域８ｚの部分に限定されることができる。案内面部９は、切削インサート１に関して既に説明したように、芯寄せの方向とは異なる方向に形成されることが好ましい。また案内面部９は、固定部８よりも先にクランプ部材３０と接触するように形成される。つまり案内面部９は、穴５の内面で、基本円ＢＣから内方に突出する突出部１１に形成されることが好ましい。穴５の内方に突出するとは、上で説明したように、穴５を上面２と平行に切断する切断面の形状において（図９参照）、穴５の基本円形状から内方に突出することを指す。このような突出部１１を形成するには、穴５の上面２側の開口部は、円形状でない方が好ましい。すなわち、突出部１１に対応する部分が穴５の中心軸線Ａと近くなるように、穴５の上面２側の開口部は、穴５の中心軸線Ａからの距離が一定でない図形形状に形成されることが好ましい。

また、突出部１１に形成される案内面部９の下面３側端部と穴５の中心軸線Ａとの距離と、固定部８の上面２側端部と穴５の中心軸線Ａとの距離との差は、０．０１ｍｍ以上、かつ１．００ｍｍ以下の範囲とされることが好ましい。なお、切削インサート１の穴５において、第１面部５ａと第２面部５ｂとの間に、これらを滑らかにつなぐための凹状の移行部５ｅが形成されている。この移行部の上面２側端部と下面３側端部との中心軸線Ａまでの距離の違いが、案内面部９と固定部８との中心軸線Ａに対する距離の差に相当する。案内面部９および固定部８と中心軸線Ａとの距離が、このような差の範囲とされると、まずはねじ３０ａと案内面部９との当接で切削インサート１の向きを拘束し、その後のねじ３０ａと固定部８との当接で切削インサート１の固定位置を定める効果が高い。

ここでは、案内面部９のうち、クランプ部材３０と実質的に最初に接触する部分を、特に接触開始部７と呼ぶ。接触開始部７は、一般に点接触または線接触でクランプ部材３０と接触し始める部分である。切削インサート１の穴５について、穴の中心軸線Ａを含み、中心軸線Ａに直交する断面で案内面部９と直角に交差する平面で切断した切断面形状を考える。すなわち図８に示すような、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線における切断面図を考える。なお説明をわかりやすくするため、この切断面図のなかに接触開始部７および固定部８がともに現れる切削インサート１の場合で説明する。既に説明したように、実際には、固定部８は、この断面からずれた位置に部分的にまたは全体的に形成されても構わない。むしろ固定部８は、この切断面図には現れないようにずれた位置に形成されることが好ましい。したがって図８は、固定部８や接触開始部７などを、わかりやすく概念的に説明するための図でもある。図８に示すように、接触開始部７における接線と穴５の中心軸線Ａとのなす角を第１の角度θ１とする。また固定部８における接線と穴５の中心軸線Ａとのなす角を第２の角度θ２とする。このときθ１＜θ２の関係とされることが好ましい。すなわち固定部８の傾斜角度θ２は、接触開始部７の傾斜角度θ１より大きくされることが好ましい。なお固定部８が、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線における切断面図に現れない場合は、固定部８を含む切断面図における該当する角度を第２の角度θ２とするとよい。角度θ２が角度θ１より大きくされることで、切削インサート１が切削工具２０に装着されるときに、クランプ部材３０が、最初に接触開始点７に接触し、最後に固定部８に接触して固定される。すなわち他の断面ではなく、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面線における切断面図の断面内に接触開始点７を設けることができる。言い方を変えると、角度θ２が角度θ１より大きくされることで、図５の平面視において、接触開始点７を固定部８に近接させることができる。

この実施形態の切削インサート１の穴５は、平面視において、下面３側まで略円形ではない異形状とされた。しかし、これに限定されない。穴５は、上面２から離れた下面３側では、例えば第１穴部および第３穴部の少なくとも一方は略円形断面を有しても構わない。穴５は、固定部８および案内面部９を有し、締めつけねじ３０ａのねじ部と干渉しない形状であれば、どのような形状でも構わない。なお穴５は、下面３付近では、略円形とされることが好ましい。穴５が略円形とされると、切削インサート１を製造するための金型も略円形とすることができるため、製造しやすく、製造コストを抑制できる。

前述のとおり、本実施形態の切削工具２０は、クランプ部材３０として締めつけねじ３０ａを用いる。締めつけねじ３０ａは、頭部とねじ部とを有する。頭部には、レンチに対応する凹部を有する。この実施形態では、レンチおよび凹部はトルックス形状とされる。しかし、これに限定されない。例えば凹部が六角形などとされ、六角レンチと対応するようにされても構わない。さらに、締めつけねじ３０ａの頭部は、２つの接触部を有することが好ましい。１つは、切削インサート１の固定部８に対応する接触部である。もう１つは、切削インサート１の案内面部９に対応する接触部である。固定部８に対応する接触部は、頭部のねじ側つまり図１２で下側の面（例えば傾斜面部３０ｇ）に形成される。案内面部９に対応する接触部は、固定部８に対応する接触部に比べて、頭部の周面側に形成される（例えば周凸部３０ｆ）。しかし、これに限定されない。またクランプ部材３０の形状は、この実施形態の形状に限定されない。既知の様々な従来技術のクランプ部材がクランプ部材３０として適用できる。

本発明は、インサート座２２の側壁面２４が主拘束面および副拘束面の２つの面部分を有する場合に特に効果が高い。すなわち主拘束面となる第１の側壁面２４ａを主体的に機能させたい場合に、本発明は特に効果が高い。この実施形態のように、略三角形板状の切削インサート１を用いる場合、インサート座２２の側壁面２４は、主に２つとなり、かつ２つの側壁面の長さが異なりやすいため、第１の側壁面２４ａおよび第２の側壁面２４ｂを有することとなる。また略三角形板状の切削インサート１は、切れ刃の長さを長くとれる利点があるため、切り込みの大きな重切削加工が可能である。切り込みの大きな重切削加工は、切削中に切削インサート１がずれ動きやすい。したがって本発明は、略三角形板状の切削インサート１を用いる切削工具２０において、特に効果が高い。

切削インサート１の材料は、少なくともその切れ刃付近では、超硬合金、サーメット、セラミックスおよび立方晶窒化ほう素、または、それら硬質材料の表面にコーティングを施された材料、またはダイヤモンドなどの焼結体材料とされる。なお切れ刃付近以外の部分の材料も、同様の硬質材料などとされることが好ましい。

これらの切削工具は、工作機械に装着されることにより、鋼材などの切削加工に利用できる。本発明は旋盤用のバイトや回転切削工具などに適用され得、適用切削工具への制約がほとんどない。実施形態には回転切削工具だけを記載したが、本発明は旋盤用の工具にも適用可能である。

この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更及び追加が可能である。例えば、本発明は両面が使用できるネガティブタイプの切削インサートを用いる切削工具などにも適用可能である。本発明には、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 (13)

1. 少なくとも１つのインサート座（２２）を備える工具ボデー（２１）と、該インサート座（２２）に着脱自在に装着される少なくとも１つの切削インサート（１）とを備える切削工具（２０）であって、
   前記切削インサート（１）は、第１の端面（２）と、前記第１の端面（２）と対向する第２の端面（３）とからなる、２つの端面（２、３）と、
   該２つの端面（２、３）の間をつなぐ周側面（４）と、
   前記第１の端面（２）と前記周側面（４）との交差稜線部に形成された少なくとも１つの切れ刃と、
   前記２つの端面（２、３）を貫通する穴（５）とを備え、
   前記穴（５）は、第１穴部（５ａ）と、第２穴部（５ｂ）とを有し、該第２穴部（５ｂ）は、前記第１穴部（５ａ）よりも前記穴（５）の中心軸線（Ａ）方向で、前記切れ刃が形成されている前記第１の端面（２）側に位置し、かつ該第１の端面（２）に向けて開き、前記第２穴部（５ｂ）は前記第１穴部（５ａ）よりも大きな内寸を有し、
   前記第２穴部（５ｂ）は、前記穴（５）の周方向において、第１内面部（５ｅ）と、第２内面部（５ｆ）とを有し、
   前記第１内面部（５ｅ）は、前記第２内面部（５ｆ）に比べて、前記中心軸線（Ａ）に近く、
   前記インサート座（２２）は、前記第２の端面（３）が当接可能な底面（２３）と、該底面（２３）に交差するように延在する少なくとも２つの側壁面（２４）として第１側壁面（２４ａ）及び該第１側壁面（２４ａ）と交差するように延びる第２側壁面（２４ｂ）とを備え、
   前記切削インサート（１）がねじ部材（３０ａ）を用いて前記インサート座（２２）に取り付けられるとき、前記第１内面部（５ｅ）は、前記穴（５）の前記中心軸線（Ａ）に対して、第１方向（ａ１）に位置し、前記底面（２３）のねじ穴（２５）の中心軸線（Ｂ）が前記切削インサート（１）の前記穴（５）の前記中心軸線（Ａ）からずれている第２方向（ａ２）は、前記第１方向（ａ１）と、非平行な関係にあり、
   前記第１方向（ａ１）は、前記第１側壁面（２４ａ）に交差する方向に延び、
   前記第２方向（ａ２）は、前記第１方向（ａ１）を基準として、前記第２側壁面（２４ｂ）側にずれている、
   切削工具。
2. 前記ねじ部材（３０ａ）は、前記ねじ穴（２５）に螺合可能なねじ部（３０ｂ）と、該ねじ部（３０ｂ）よりも太い頭部（３０ｃ）とを有し、
   前記ねじ部材（３０ａ）の前記頭部（３０ｃ）は、前記切削インサート（１）が前記インサート座（２２）に取り付けられるとき、前記第２穴部（５ｂ）の前記第１内面部（５ｅ）に当接しつつ、前記第１穴部（５ａ）に達する、
   請求項１に記載の切削工具。
3. 前記切削インサート（１）が前記インサート座（２２）に取り付けられるとき、前記ねじ部材（３０ａ）の前記頭部（３０ｃ）は、前記切削インサートの前記穴（５）において、前記第１穴部（５ａ）における前記中心軸線（Ａ）側かつ前記第１の端面（２）側に向けて凸状の部分にまで達する、
   請求項１又は２に記載の切削工具。
4. 前記穴（５）の前記第２穴部（５ｂ）に関して前記中心軸線（Ａ）に直交するように定められる平面において、前記第２内面部（５ｆ）は前記中心軸線（Ａ）に中心を有する基本円（ＢＣ）に沿った形状を有し、前記第１内面部（５ｅ）は該基本円（ＢＣ）から前記中心軸線側（Ａ）に延在している、請求項１から３のいずれか一項に記載の切削工具。
5. 前記第１の端面（２）に対向する方向から前記穴（５）をみて、前記穴（５）の前記第１の端面（２）における開口部が非円形形状を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の切削工具。
6. 前記第１穴部（５ａ）は、前記中心軸線（Ａ）側かつ前記第１の端面（２）側に向けて凸状の部分を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の切削工具。
7. 前記第１内面部（５ｅ）は、前記切削インサート（１）を前記第１の端面（２）に対向する側からみたとき、前記穴（５）の前記中心軸線（Ａ）と前記切れ刃との間から外れた位置にある、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の切削工具。
8. 前記穴（５）の前記中心軸線（Ａ）を含むように定められる断面において、前記第１内面部（５ｅ）のうち前記ねじ部材（３０ａ）と接触し始める部分である接触開始部（７）における接線と前記中心軸線（Ａ）とのなす角を第１の角度θ１とし、前記切削インサート（１）が前記工具ボデー（２１）に固定されるときに前記ねじ部材（３０ａ）の前記頭部（３０ｃ）と接触する部分である固定部（８）における接線と前記中心軸線（Ａ）とのなす角を第２の角度θ２とすると、θ１＜θ２である、請求項１から７のいずれか一項に記載の切削工具。
9. 前記切削インサート（１）を前記第１の端面（２）に対向する側からみたとき、
   前記穴（５）の前記中心軸線（Ａ）と前記第１内面部（５ｅ）との間から外れた領域に、前記第１穴部（５ａ）の部分（８ｚ）は延在する、請求項１から８のいずれか一項に記載の切削工具。
10. 前記第１の端面（２）または前記周側面（４）にすくい面が形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の切削工具。
11. 前記第１の端面（２）は、該第１の端面（２）に対向する側から前記切削インサート（１）をみたとき、３つのコーナ部（２ｃ）を有し、
    前記穴（５）は、前記中心軸線（Ａ）周りに、３回回転対称に形成されている、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の切削工具。
12. 前記第１側壁面（２４ａ）は、凹部によって分断されて２つの面部分から成る、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の切削工具。
13. 前記切削インサート（１）は略三角形板状をなし、
    前記第１側壁面（２４ａ）は前記工具ボデー（２１）の基端側に配置され、且つ、前記第２側壁面（２４ｂ）は前記工具ボデーの先端側に配置され、
    前記第２方向（ａ２）は、前記第１側壁面（２４ａ）又はその延長面と、前記第２側壁面（２４ｂ）又はその延長面とが交差する箇所を概ね向いている、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の切削工具。

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