JP5346373B2 - 切削インサート及び切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサート及び切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法に関する。

従来、切削インサートにおいて、切刃の損傷を抑制する観点から、被削材を切削する主切刃と、切削により生成された被削材表面を滑らかにするさらい刃との間に、主切刃よりも外周切刃角が大きな副切刃が形成される。例えば、特開２００８−６５７９号公報では、主切刃とさらい刃とのなす角が４５°であって、これらの間に、主切刃より外周切刃角の大きな中間切刃１１（副切刃）を形成した切削インサートが開示されている。

しかし、このような切削インサートは、副切刃における切削時の背分力が増加する結果、切削時に振動（びびり現象）が起こりやすく、仕上げ面の品質が低下する可能性がある。

また、このような切削インサートは、汎用送りから高送り（高速送り切削）までの複数の切削条件に対応することが困難であった。

本発明の課題の一つは、良好な仕上げ面を形成することが可能な切削インサート、切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法を提供することにある。

本発明の他の課題の一つは、汎用送り（例えば、１刃当たりの送り量が０．１ｍｍ／ｔ以上０．４ｍｍ／ｔ未満）から高送り（高速送り切削）（例えば、１刃当たりの送り量が０．４ｍｍ／ｔ以上）までの複数の切削条件に対応することができる切削インサート及び切削工具、並びにそれを用いた切削加工物の製造方法を提供することにある。

本発明の実施形態に係る切削インサートは、上面と、下面と、側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置し、主切刃と、さらい刃と、前記主切刃と前記さらい刃との間に位置する副切刃と、を有する切刃と、前記上面において、前記切刃に沿って位置するランド部と、を備える。前記ランド部は、前記副切刃に対応して位置する副切刃ランド部を有する。前記副切刃ランド部は、前記上面の中央部に向かうにしたがって下方に傾斜している。

本発明の他の実施形態に係る切削インサートは、前記ランド部が、前記主切刃に対応して位置する主切刃ランド部と、前記さらい刃に対応して位置するさらい刃ランド部と、をさらに有する。前記副切刃ランド部の前記副切刃に直交する方向の幅のうち、前記さらい刃ランド部側の端部における幅をＷ１ａ、前記主切刃ランド部側の端部における幅をＷ１ｂとしたとき、上面視において、前記Ｗ１ａ及び前記Ｗ１ｂは、Ｗ１ａ＜Ｗ１ｂの関係を有する。前記副切刃を通り切削インサートの中心軸に直交する線Ｌ１を基準にした前記副切刃ランド部の傾斜角のうち、前記さらい刃ランド部側の端部における傾斜角をθ１ａ、前記主切刃ランド部側の端部における傾斜角をθ１ｂとしたとき、前記θ１ａ及び前記θ１ｂは、θ１ａ＞θ１ｂの関係を有する。

本発明の実施形態に係る切削工具は、前記切削インサートと、前記切削インサートが装着されるホルダと、を備える。

本発明の実施形態に係る切削加工物の製造方法は、前記切削工具を回転させる工程と、回転している前記切削工具の切刃を被削材の表面に接触させる工程と、前記被削材から前記切削工具を離隔させる工程と、を備える。

本発明の実施形態に係る切削インサートによれば、主切刃と比較して外周切刃角が大きく切削時に加わる切削抵抗が大きくなり易い副切刃に対応する副切刃ランド部を設け、その副切刃ランド部を中央部に向かうにしたがって下方に傾斜させていることから、切削時に副切刃に加わる切削抵抗を相対的に低減させることによって背分力を低減させることができる。その結果、切削時に背分力に起因して生じる振動が効果的に抑制され、切削加工物の仕上げ面を良好にすることが可能となる。

本発明の他の実施形態に係る切削インサートによれば、副切刃ランド部のうち主切刃側の端部における幅を大きくし且つ傾斜角を小さくして、副切刃のうち主切刃側の強度を高めている。また、副切刃ランド部のうちさらい刃側の端部における幅を小さくし且つ傾斜角を大きくして、副切刃のうちさらい刃側の切れ味を高めている。このように、副切刃が、主切刃に要求される強度とさらい刃に要求される切れ味とをバランス良く備えることから、汎用の切削加工時には、主切刃に加えて副切刃を使って切削を行い且つさらい刃によって仕上げ面を平滑にすることができる。他方、高送り時（高速送り切削時）には、主切刃のみで切削を行い且つさらい刃に代えて副切刃によって仕上げ面を平滑にすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る切削インサートを示す全体斜視図である。 （ａ）は、図１に示す切削インサートの上面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 図２（ａ）に示す切削インサートの部分拡大図である。 （ａ）は、図３のＡ−Ａ線概略断面図であり、（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る切削インサートを示す全体斜視図である。 （ａ）は、図５に示す切削インサートの上面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 図６（ａ）に示す切削インサートの部分拡大図である。 （ａ）は図７における副切刃ランド部のうちさらい刃ランド部側の端部の断面を示すＣ−Ｃ線概略断面図、（ｂ）は副切刃ランド部の中央部の断面を示すＤ−Ｄ線概略断面図、（ｃ）は副切刃ランド部のうち主切刃ランド部側の端部の断面を示すＥ−Ｅ線概略断面図である。 図５に示す切削インサートにおけるすくい面形状を示す概略部分断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 図１０に示す切削工具の部分拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 図１２に示す切削工具の部分拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係る切削工具を示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る切削加工物の製造方法を示す工程図である。

＜切削インサート＞
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る切削インサート（以下、「インサート」と言うことがある。）の第１の実施形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。図１に示すように、インサート１は、略多角形板状の本体部を備えている。この本体部の形状は、上面視において、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等の当業者が通常インサートに使用する形状であればよく、特に制限されない。本実施形態では、５つの長辺を有する略五角形の形状が用いられている。なお、インサートの大きさは、切削条件によって適宜設定すれば良いが、例えば、一辺の長さを８〜１２ｍｍ、厚みを４〜８ｍｍとすればよい。

本体部はまた、すくい面として機能する上面２と、着座面として機能する下面３と、上面２及び下面３に連続し、逃げ面として機能する側面４と、を有している。すくい面とは、切刃５で生成された切屑が接触して、切屑の進行方向を変更させたり切屑の形状を変形（螺旋状など）させることによって、切屑を外部へスムーズに排出させる役割を果たす部位である。着座面とは、インサート１をホルダに装着する際にホルダと当接する部位である。上面２と側面４との交線部には、切刃５が形成されている。さらにすくい面に相当する上面２上には、上面２から下面３に向かって本体部を貫通する取付ねじ当接部８が形成されている。取付ねじ当接部８は、上面２の中央部に形成されている。

インサート１は、具体的には、側面４が上面２及び下面３に対して垂直に接続されている。すなわちインサート１は、上面２及び下面３の両面をそれぞれすくい面として使用可能なネガティブ型のインサートである。したがって、インサート１は１０コーナを使用可能なインサートである。この場合、下面３と側面４との交線部においても切刃５が形成されている。下面３側の切刃５を用いる場合、下面３をすくい面、上面２を着座面として使用する。このように本実施形態のインサートでは、上面２及び下面３の両方を用いて切削ができることから、上面視における上面２のさらい刃の長さと下面視における下面３の副切刃の長さが等しい関係を有し、或いはその逆も同様の関係を有する構成となっている。同一の側面４に対応する上面２側の切刃と下面３側の切刃との間にも同様の関係がある。なお、本実施形態のインサートは、側面４に逃げ角が付与された、いわゆるポジティブ型のインサートであってもよい。

上面２と側面４との交線部に形成される切刃５は、主切刃５１と、さらい刃５２と、主切刃５１とさらい刃５２との間に配置される副切刃５３とを有する。さらに、本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、主切刃５１と副切刃５３との間に、第１コーナ切刃５４が形成され、副切刃５３とさらい刃５２との間に、第２コーナ切刃５５が形成されている。切刃５は、上面視において、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。

主切刃５１は、切削作用において、切屑生成に主な役割を果たす刃である。このような主切刃５１は、切刃５（５１〜５５）のうちで最も長くなるように構成される。

主切刃５１の形状は特に制限されない。主切刃５１は、上面視において、直線状であってもよく、あるいは曲線状（円弧状）であってもよい。ホルダ装着時に、ホルダの回転中心軸に対して主切刃５１が容易にアキシャルレーキを有する観点から、主切刃５１は、図２（ｂ）に示すように、側面視において、隣り合う副切刃５３から離れるにしたがって、下方に傾斜していることが好ましい。本明細書において、「下方」とは、インサートの中心軸に直交する平面を基準にしたときの下面側のことをいう。

本実施形態では、主切刃５１は、図１及び図２（ａ）に示す上面視において直線状である。また、主切刃５１は、図２（ｂ）に示す側面視において下面３に向かって凹状であるとともに、その両端を結ぶ直線が、下面３に対して傾斜するように形成されている。なお、主切刃５１には、切削抵抗の低減の観点から、主切刃５１を分断するような溝部を設けてもよい。

さらい刃５２は、被削材の仕上げ面粗度向上の目的で形成される。さらい刃５２は、図１及び図２（ａ）に示す上面視において直線状であり、図２（ｂ）に示す側面視において副切刃５３に近づくにしたがって、上方に傾斜している。本明細書において、「上方」とは、インサートの中心軸に直交する平面を基準にしたときの下面側と反対側の方向のことをいう。

副切刃５３は、主切刃５１より外周切刃角の大きい切刃であり、例えば、主切刃５１の切削抵抗を低減するか、又は主切刃５１の損傷を抑制する等の主切刃５１による切削を補助する目的で配置される。

本明細書において、「外周切刃角」とは、インサートをホルダに取り付けた場合に、ホルダの回転中心軸に対する切刃の傾斜角をいう。例えば、図２（ａ）に示すように、主切刃５１の外周切刃角は、上面視において、ホルダの回転中心軸に平行な線ｌと、主切刃５１の仮想延長線とのなす角αで表すことができる。また、副切刃５３の外周切刃角は、線ｌと副切刃５３の仮想延長線とのなす角βで表すことができる。

例えば、主切刃５１の外周切刃角αは、０°〜６０°程度で設定され、副切刃５３の外周切刃角βは、６０°〜８０°程度で設定される。また、切刃５の損傷・欠損を考慮すると、副切刃５３の外周切刃角βが、主切刃５１の外周切刃角αに対して１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上の大きさに設定するのがよい。なお、副切刃５３は、主切刃５１とさらい刃５２との間に位置すればよく、両者の間に、例えば、複数の副切刃を有してもよい。

副切刃５３は、図２（ｂ）に示すように、側面視において、さらい刃５２から主切刃５１に向かうにしたがって下方に傾斜していることが好ましい。特に、副切刃５３は、インサート１をホルダに取り付けた状態で正のアキシャルレーキを有するような傾斜角を有することが好ましい。

主切刃５１が切刃５のうちで最も長くなるように構成される限り、主切刃５１、さらい刃５２、及び副切刃５３の長さについては特に制限されない。例えば、主切刃５１と副切刃５３との長さの割合は、２：１〜１０：１、好ましくは２：１〜６：１となるように設定される。また、さらい刃５２と副切刃５３との長さの割合は、１：１〜６：１となるように設定される。なお、通常、ネガティブ型のインサートを設計する場合は、さらい刃と副切刃との長さの割合は１：１となるように設定される。

第１コーナ切刃５４及び第２コーナ切刃５５は、上面視において、いずれも曲線状であり、第１コーナ切刃５４の曲率半径が、第２コーナ切刃５５の曲率半径より大きくなるように形成されている。これにより、主切刃５１及び副切刃５３からそれぞれ生成される切屑間の厚みの大幅な変動が抑制され、切屑の形状のコントロールが可能になる。なお、第１コーナ切刃５４及び第２コーナ切刃５５を、直線状にしてもよい。

上面２には、図１及び図２（ａ）に示すように、切刃５に沿ってランド部６が形成されている。すなわち図３に示すように、各切刃５１〜５５に対応してランド部６１〜６５が形成されている。ランド部６は、具体的には、切刃５とすくい面との間に形成される幅の狭い帯状の面であって、切刃５を通りインサートの中心軸に直交する線に対する角度がすくい面より小さい面を指す。ランド部６は、切刃５の刃先強度を強化するために形成されている。本明細書においては、特に主切刃５１に対応して位置するランド部を主切刃ランド部６１と、さらい刃５２に対応して位置するランド部をさらい刃ランド部６２と、そして副切刃５３に対応して位置するランド部を副切刃ランド部６３という。また、第１コーナ切刃５４に対応して位置するランド部を第１コーナ切刃ランド部６４と、第２コーナ切刃５５に対応して位置するランド部を第２コーナ切刃ランド部６５という。インサート１では、上面視において縁部の全周に切刃５が形成されており、その内側にランド部６が形成されている。

各ランド部６１〜６５のそれぞれの幅については、各切刃５１〜５５の刃先強度及び切削時にかかる切削抵抗に応じて適宜設定すればよい。切削時において、各切刃５１〜５５から生成される切屑の大きさ（厚み）をコントロールする観点から、主切刃ランド部６１の幅と副切刃ランド部６３の幅との割合が１：０．７〜１：１．３となるように設定することが好ましい。なお、主切刃ランド部６１の幅と副切刃ランド部６３の幅との割合が略同一（１：１程度）であってもよい。

ここで、ランド部６の幅とは、上面視において切刃５と直交する方向の距離をいう。また、ランド部６の幅は、対応するランド部の幅のうち、最も大きいものが用いられる。本実施形態においては、図４に示すように、主切刃ランド部６１の幅Ｗ６１と、副切刃ランド部６３の幅Ｗ６３とがＷ６１＝Ｗ６３の関係を有する。ランド部６１〜６５の幅はそれぞれ、略一定であることがより好ましい。

本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、副切刃ランド部６３が、矢印ａ方向に示す上面２の中央部に向かうにしたがって、下方に傾斜している。これにより、切削時の切削抵抗を低減させることができ、切削時の背分力を低減することができる。そのため、切削時の振動が抑制され、良好な仕上げ面を得ることができる。本実施形態においては、後述するように、副切刃ランド部６３は傾斜角θ１を有して形成されている。

副切刃ランド部６３以外のランド部６１、６２、６４、及び６５については、平坦であってもよく、あるいは一方向に傾斜していてもよい。一方向とは、下方に向かう方向か、又は上方に向かう方向をいう。

なお、主切刃ランド部６１は、図４（ａ）に示すように、切削抵抗の低減の点からは、上面２の中央部に向かうにしたがって下方に傾斜していることが好ましく、その傾斜角は大きいほど好ましい。これにより、より良好な仕上げ面が得られる。一方で、主切刃ランド部６１は、主切刃５１の補強の点からは、傾斜角が小さいことが好ましい。

副切刃ランド部６３は、好ましくは主切刃ランド部６１より傾斜角が大きくなるように形成される。主切刃５１及び副切刃５３といった外周切刃角の異なる２種の切刃を有するインサートの場合、各切刃における切削力のバランスが互いに異なる。本実施形態によれば、上記のような構成を有することによって、主切刃５１と、副切刃５３との切削力のバランスを良好に保つことができ、切削時に振動（びびり現象）が生じるのを抑制することができる。

具体的に説明すると、図４に示すように、副切刃５３を通りインサート１の中心軸（不図示）に直交する線Ｌ１を基準にした副切刃ランド部６３の傾斜角をθ１、主切刃５１を通りインサート１の中心軸に直交する線Ｌ２を基準にした主切刃ランド部６１の傾斜角をθ２としたとき、θ１及びθ２は、θ１＞θ２の関係を有している。ここで、傾斜角は、L２を基準に下方に傾斜している場合はプラス（＋）、上方に傾斜している場合はマイナス（−）と判断される。θ１とθ２との差は、少なくとも３°以上であることが好ましく、特に３°〜１０°であることがより好ましい。

主切刃ランド部６１及び副切刃ランド部６３は、上述のように第１コーナ切刃ランド部６４により接続されている。第１コーナ切刃５４を通りインサート１の中心軸に直交する線Ｌ３（不図示）を基準にした第１コーナ切刃ランド部６４の傾斜角は、副切刃ランド部６３から主切刃ランド部６１に向かうにしたがって小さくなるように形成されている。これによって、切屑が不規則に変形、分断等されることなく、安定して排出される。具体的には、断面視において、第１コーナ切刃ランド部６４は、副切刃ランド部６３から主切刃ランド部６１に向かうにしたがって立ち上がるように形成されている。

一方、上面２上には、図１等に示すように、さらに主切刃５１に対応して位置するブレーカ溝７が形成されている。ブレーカ溝７は、主切刃５１から生成される切屑をよりカールしやすくする目的で形成される。図１において、ブレーカ溝７は、凹状をなす。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係るインサートの第２の実施形態について、図５〜図９を参照して詳細に説明する。なお、図５〜図９においては、前述した図１〜図４と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態のインサート１１は、略多角形板状の本体部を備えている。本体部は、一部がすくい面１７として機能する上面１２と、一部が着座面として機能する下面１３と、上面１２及び下面１３に連続し、逃げ面として機能する側面１４と、を有している。上面１２と側面１４との交線部には、切刃１５が形成されている。さらに拘束面１９に相当する上面１２上には、上面１２から下面１３に向かって本体部を貫通する貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、上面１２の中央部に形成されている。

インサート１１は、具体的には、側面１４が上面１２及び下面１３に対して垂直に接続されたネガティブ型のインサートである。したがって、インサート１１は、下面１３と側面１４との交線部においても切刃１５が形成されている。

切刃１５は、図６（ａ）に示すように、主切刃１５１と、さらい刃１５２と、主切刃１５１とさらい刃１５２との間に配置される副切刃１５３とを有する。さらに、本実施形態においては、主切刃１５１と副切刃１５３との間に、第１コーナ切刃１５４が形成され、副切刃１５３とさらい刃１５２との間に、第２コーナ切刃１５５が形成されている。

さらい刃１５２は、図５及び図６（ａ）に示す上面視において直線状であり、図６（ｂ）に示す側面視において副切刃１５３に近づくにしたがって、上方に傾斜している。

副切刃１５３は、主切刃１５１より外周切刃角の大きい切刃である。例えば、主切刃１５１の外周切刃角αは、０°〜６０°程度で設定され、副切刃１５３の外周切刃角βは、６０°〜８０°程度で設定される。また、切刃１５の損傷・欠損を考慮すると、副切刃１５３の外周切刃角βが、主切刃１５１の外周切刃角αに対して１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上の大きさに設定するのがよい。

なお、副切刃１５３は比較的長くすると、後述するように、主切刃ランド部１６１とさらい刃ランド部１６２との幅及び側面１４に対する角度を大きくすることができ、切削性能の向上を図ることができる。

上面１２には、図５及び図６（ａ）に示すように、切刃１５に沿ってランド部１６が形成されている。すなわち図７に示すように、各切刃１５１〜１５５に対応して主切刃ランド部１６１、さらい刃ランド部１６２、副切刃ランド部１６３、第１コーナ切刃ランド部１６４、第２コーナ切刃ランド部１６５がそれぞれ形成されている。インサート１１では、上面視において縁部の全周に切刃１５が形成されており、その内側にランド部１６が形成されている。

本実施形態において、各ランド部１６１〜１６５のそれぞれの幅については、図７及び図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、（さらい刃ランド部１６２の幅）＜（主切刃ランド部１６１の幅）の関係を有し、さらに副切刃ランド部１６３の幅は、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１へ向かうにしたがって連続的に大きくなるように構成されている。

すなわち、図８（ａ）は、副切刃ランド部１６３のうちさらい刃ランド部１６２側の端部の断面形状を、図８（ｂ）は、副切刃ランド部１６３の中央部の断面形状を、図８（ｃ）は、副切刃ランド部１６３のうち主切刃ランド部１６１側の端部の断面形状をそれぞれ示している。そして、副切刃ランド部１６３の幅のうち、さらい刃ランド部１６２側の端部における幅をＷ１ａ、中央部における幅をＷ１ｍ、主切刃ランド部１６１側の端部における幅をＷ１ｂとしたとき、上面視において、Ｗ１ａ、Ｗ１ｍ及びＷ１ｂは、Ｗ１ａ＜Ｗ１ｍ＜Ｗ１ｂの関係を有する。

このとき、Ｗ１ａとＷ１ｂとが、Ｗ１ａ：Ｗ１ｂ＝１：１．１〜１：４の関係を有するのがよい。

このように、主切刃ランド部１６１側の副切刃ランド部１６３の幅Ｗ１ｂを大きくするのは、切削時の衝撃から主切刃１５１を保護するのに充分な強度が要求されるためである。これに対して、さらい刃ランド部１６２側の副切刃ランド部１６３は、被削材の仕上げ面の平滑化に利用されるものであるから、主切刃ランド部１６１側ほどの高い強度は要求されないためである。

なお、副切刃ランド部１６３の幅は、Ｗ１ａ＜Ｗ１ｂの関係を有する限り、Ｗ１ａ、Ｗ１ｍ、Ｗ１ｂの変化が不連続に大きくなる構成であってもよい。また、ランド部１６の幅は、主切刃ランド部１６１とさらい刃ランド部１６２との間の領域で変化させてもよい。すなわち、第１コーナ切刃ランド部１６４、副切刃ランド部１６３及び第２コーナ切刃ランド部１６５を含む領域全体で、ランド部１６の幅がさらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって連続的又は不連続的に大きくなるようにしてもよい。言い換えれば、第１コーナ切刃ランド部１６４、第２コーナ切刃ランド部１６５の一方又は両方において、幅を変化させてもよい。

さらに、ランド部１６の幅をランド部１６の全長に渡って変化させても良い。すなわち、主切刃ランド部１６１及びさらい刃ランド部１６２の幅は、全長に渡って一定である必要はなく、ランド部１６の全体で、連続的又は不連続的にさらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって幅が大きくなるようにしてもよい。

なお、Ｗ１ａ＜Ｗ１ｂの関係を有する限り、副切刃ランド部１６３の幅は特に制限されない。例えば、切削時において、各切刃１５１〜１５５から生成される切屑の大きさ（厚み）をコントロールする観点から、主切刃ランド部１６１の幅と副切刃ランド部１６３の幅との割合が１：０．５〜１：１．３となるように設定することが好ましい。他の例として、主切刃ランド部１６１の幅と副切刃ランド部１６３の幅との割合が略同一（１：１程度）であってもよい。

次に、各ランド部１６１〜１６５の角度について説明する。各ランド部１６１〜１６５は、側面１４に対して傾斜しており、この角度は８５°〜１０５°の範囲であるのが好ましい。側面１４に対する角度が小さいほど、切削時の切削抵抗が低減され、切刃１５の切れ味が増す傾向にある。

本実施形態において、側面１４に対する角度は、図８（ａ）及び（ｃ）に示すように、（副切刃ランド部１６３のうちさらい刃ランド部１６２側の端部における角度θ１Ａ）＜（副切刃ランド部１６３のうち主切刃ランド部１６１側の端部における角度θ１Ｂ）の関係を有する。具体的には、さらい刃ランド部１６２側の端部における角度θ１Ａと、主切刃ランド部１６１側端部における角度θ１Ｂとが、θ１Ａ：θ１Ｂ＝１：１〜１：１．３の関係を有するのがよい。上述のように、本実施形態のインサート１１は、側面１４が上面１２及び下面１３に対して垂直に接続されているため、上述の内容は次のように言い換える事ができる。すなわち、副切刃１５３を通りインサート１１の中心軸（不図示）に直交する線Ｌ１を基準にした副切刃ランド部１６３の傾斜角のうち、さらい刃ランド部１６２側の端部における傾斜角をθ１ａ、主切刃ランド部１６１側の端部における傾斜角をθ１ｂとしたとき、θ１ａ及びθ１ｂは、θ１ａ＞θ１ｂの関係を有する。なお、線Ｌ１を基準にした副切刃ランド部１６３の中央部の傾斜角をθ１ｍとする。以上のように各傾斜角は、θ１Ａ＋θ１ａ＝θ１Ｍ＋θ１ｍ＝θ１Ｂ＋θ１ｂ＝９０°の関係を有する。

この実施形態では、側面１４に対するランド部１６の角度は、図８（ｂ）に示す副切刃ランド部１６３の中央部の角度θ１Ｍを含めて、θ１Ａ＜θ１Ｍ＜θ１Ｂの関係を有する。すなわち、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１へ向かうにしたがって副切刃ランド部１６３の側面１４に対する角度が大きくなるように構成されている。言い換えれば、θ１ａ＞θ１ｍ＞θ１ｂの関係を有する。θ１Ａとθ１Ｂとの差は、０°〜１５°であるのが好ましい。

このように、副切刃ランド部１６３において、さらい刃ランド部１６２側の角度θ１Ａを小さくし、傾斜角θ１ａを大きくするのは、被削材の底面仕上げには高い切れ味が要求されるためである。これに対して、主切刃ランド部１６１側は高い強度が要求されるので、角度θ１Ｂを大きくし、傾斜角θ１ｂを小さくしている。

なお、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１へ向かうランド部１６の角度変化は、連続及び不連続のいずれでもよい。言い換えれば、切刃１５を通りインサート１１の中心軸に直交する線Ｌ（不図示）を基準にしたランド部１６の傾斜角が、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって連続的又は不連続的に小さくなるようにしてもよい。また、側面１４に対するランド部１６の角度は、主切刃ランド部１６１とさらい刃ランド部１６２との間の領域で変化させても良い。すなわち、第１コーナ切刃ランド部１６４、副切刃ランド部１６３及び第２コーナ切刃ランド部１６５を含む領域全体で、ランド部１６の側面１４に対する角度が、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって連続的又は不連続的に大きくなるようにしてもよい。すなわち、第１コーナ切刃ランド部１６４、第２コーナ切刃ランド部１６５の一方又は両方において、角度を変化させてもよい。

さらに、側面１４に対するランド部１６の角度はランド部１６の全長に渡って変化させても良い。すなわち、側面１４に対する主切刃ランド部１６１及びさらい刃ランド部１６２の角度はそれらの全長に渡って一定である必要はなく、ランド部１６の全体で、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって連続的又は不連続的に角度が大きくなるようにしてもよい。言い換えれば、線Ｌを基準にした主切刃ランド部１６１及びさらい刃ランド部１６２の傾斜角はそれらの全長に渡って一定である必要はなく、ランド部１６の全体で、さらい刃ランド部１６２から主切刃ランド部１６１に向かって連続的又は不連続的に傾斜角が小さくなるようにしてもよい。

なお、θ１Ａ＜θ１Ｂの関係を有する限り、側面１４に対する副切刃ランド部１６３の角度は特に制限されない。言い換えれば、θ１ａ＞θ１ｂの関係を有する限り、線Ｌ１を基準にした副切刃ランド部１６３の傾斜角は特に制限されない。

以上のように、本実施形態に係るインサートによれば、副切刃ランド部のうち主切刃側の端部における幅を大きくし且つ傾斜角を小さくして、副切刃のうち主切刃側の強度を高めている。また、副切刃ランド部のうちさらい刃側の端部における幅を小さくし且つ傾斜角を大きくして、副切刃のうちさらい刃側の切れ味を高めている。このように、副切刃が、主切刃に要求される強度とさらい刃に要求される切れ味とをバランス良く備えることから、汎用の切削加工時には、主切刃に加えて副切刃を使って切削を行い且つさらい刃によって仕上げ面を平滑にすることができる。他方、高送り時（高速送り切削時）には、主切刃のみで切削を行い且つさらい刃に代えて副切刃によって仕上げ面を平滑にすることができる。

一方、ランド部１６の内側には、図９に示すように、すくい面１７及び拘束面１９がこの順に形成される。すくい面１７は、切屑を螺旋状にして排出性を高めるためのものである。すくい面１７は、側面１４に対して角度δ１で傾斜する第１すくい面１７１と、この第１すくい面１７１よりも上面１２の中央部側に位置し角度δ１より大きい角度δ２で側面１４に対して傾斜する第２すくい面１７２とから構成される（δ１＜δ２）。

第１すくい面１７１の幅をＷ２ａ、第２すくい面１７２の幅をＷ２ｂとし、さらい刃１５２の両端と上面１２の中央部を結ぶ領域をさらい刃領域、主切刃１５１の両端と上面１２の中央部を結ぶ領域を主切刃領域としたとき、Ｗ２ａ及びＷ２ｂは、さらい刃領域及び主切刃領域において、以下の関係を有する。
（さらい刃領域におけるＷ２ａ）＜（主切刃領域におけるＷ２ａ）
（さらい刃領域におけるＷ２ｂ）＞（主切刃領域におけるＷ２ｂ）

なお、第１すくい面１７１及び第２すくい面１７２の各々の幅とは、上面視において切刃１５と直交する方向の距離をいう。

また、さらい刃領域と主切刃領域との間の領域、すなわち第１コーナ切刃１５４、副切刃１５３及び第２コーナ切刃１５５の各切刃と上面１２の中央部を結ぶ領域は、上述のさらい刃領域と主切刃領域との間でＷ２ａ及びＷ２ｂがスムーズに変化するようにすればよい。このように構成することにより、切屑を後方にスムーズに排出することができる。

すくい面１７と拘束面１９との間には、すくい面１７から拘束面１９へと下がる段差１１２が形成されているのがよい。これにより、拘束面１９が広く確保され、インサート１１のホルダへの固定をより確実にすることができ、切削時にインサート１１の固定が不安定になるのを低減することができる。その他の構成は、第１の実施形態のインサート１と同様であるので、説明を省略する。

ここで、上述したインサートを構成する素材としては、例えば、超硬合金やサーメットからなる基体の表面にＰＶＤ法またはＣＶＤ法にて成膜されたＰＶＤ膜またはＣＶＤ膜、あるいはこれらの複合膜が好適に使用可能である。特に、鋼やステンレス、ダクタイル鋳鉄を切削する場合のように耐チッピング性が要求される加工においては、超硬合金基体の表面にＰＶＤ膜を形成した構成が好適であり、ねずみ鋳鉄の高速切削加工のように耐摩耗性が要求される加工においては、超硬合金基体の表面にＣＶＤ膜を形成した構成が好適である。さらに、仕上げ加工においてはサーメット基体の表面にＰＶＤ膜を形成した構成が好適である。

＜切削工具＞
（第１の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第１の実施形態について、図１０及び図１１を参照して詳細に説明する。図１０に示すように、本実施形態の切削工具８０（転削工具）は、複数のインサート１と、これら複数のインサート１が装着されるホルダ８１と、を備えている。

ここで、ホルダ８１の外周先端部には複数のインサートポケット８２が形成されており、各インサートポケット８２内の各々の外周位置にインサート１が取り付けられている。具体的には、インサート１は、回転方向の前側に上面（すくい面）２を向けて最外周に主切刃５１が位置するように装着されている。

装着は、例えばインサート１の取付ねじ当接部８（ねじ穴）に、取付ねじ８４を挿入し、取付ねじ８４をホルダ８１の取付け面８３に形成した雌ねじに螺合するか、あるいはホルダ８１に形成した貫通孔に取付ねじ８４を通し、反対側からナットで締め付けることにより行う。

また、図１１に示すように、ネガティブ型インサートであるインサート１は、側面視において、負のアキシャルレーキγを有してホルダ８１に装着されている。アキシャルレーキγとしては、６°程度が適当である。本実施形態の場合は、図２（ｂ）に示すように、主切刃５１及び副切刃５３を、さらい刃５２から離れるにしたがって、下方に傾斜させている。そのため、主切刃５１及び副切刃５３は、図１１に示すように、ホルダ８１の回転中心軸Ｓに対して、正のアキシャルレーキを有している。なお、主切刃５１及び副切刃５３は、ホルダ８１の回転中心軸Ｓに対して、負のアキシャルレーキを有していてもよい。切削工具８０は、ホルダ８１を回転させることによって、主切刃５１、副切刃５３及びさらい刃５２により切削が行われる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第２の実施形態について、図１２及び図１３を参照して詳細に説明する。なお、図１２及び図１３においては、前述した図１０及び図１１と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図１２及び図１３に示すように、本実施形態の切削工具９０は、複数のインサート１１と、これら複数のインサート１１が装着されるホルダ９１と、を備えている。ホルダ９１の外周先端部には、周方向に互いに間隔をあけて複数個のインサートポケット９２が形成されている。

インサートポケット９２は平面視で略Ｖ字状に切り欠いた部分であり、それによって形成される複数の取付け面９３にそれぞれインサート１１を取り付ける。インサート１は、回転方向の前側に上面１２を向けて、ホルダ９１の外周から主切刃１５１を突出させて装着する。

切削工具９０は、ホルダ９１の回転中心軸を、被削材の表面に対して略直角に配置する。そのとき、主切刃１５１は、被削材に対して約４５°程度の角度で傾斜している。また、インサート１１は、側面視において、約６°の負のアキシャルレーキを有している。

また、切削工具９０は、主切刃１５１に加えて副切刃１５３を使って被削材の切削を行い、且つ、さらい刃１５２によって被削材の仕上げ面を平滑にする構成である。そのため、副切刃１５３の外周切刃角を、主切刃１５１の外周切刃角に対して１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上の大きさに設定するのがよい。

切削工具９０は、ホルダ９１を回転させることにより、主切刃１５１、副切刃１５３及びさらい刃１５２による切削が行われる。その他の構成は、第１の実施形態の切削工具８０と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る切削工具の第３の実施形態について、図１４を参照して詳細に説明する。なお、図１４においては、前述した図１０〜図１３と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図１４に示すように、本実施形態の切削工具９５は、複数のインサート１１と、これら複数のインサート１１が装着されるホルダ９６と、を備えている。ホルダ９６は、第２の実施形態に係るホルダ９１とほぼ同様の構成を有する。ホルダ９６は、インサート１１の主切刃１５１が被削材１００に対して約３０°といった比較的緩い傾斜で当接する。

この切削工具９５においても前述のインサート１１を使用しているので、コーナ部の破損防止、インサート１１の長寿命化といった作用効果を奏することができる。切削工具９５は、特に超高送り切削に好適である。なお、超高送りとは、各インサート１１による１刃当たりの送り量が０．７ｍｍ／ｔ以上の条件を満足する切削加工をいう。

また、切削工具９５は、主切刃１５１のみで被削材１００の切削を行い、且つ、さらい刃１５２に代えて副切刃１５３によって被削材１００の仕上げ面を平滑にする構成であるため、副切刃１５３の外周切刃角を、主切刃１５１の外周切刃角に対して１．１倍以上、好ましくは１．３倍以上の大きさに設定するのがよい。その他の構成は、第１の実施形態の切削工具８０及び第２の実施形態の切削工具９０と同様であるので、説明を省略する。

＜切削加工物の製造方法＞
次に、本発明に係る切削加工物の製造方法の一実施形態について、切削工具８０を用いる場合を例に挙げ、図１５を参照して詳細に説明する。図１５に示すように、本実施形態に係る切削加工物の製造方法は、切削工具８０を回転させる工程と、回転している切削工具８０の切刃５を被削材１００の表面に接触させる工程と、被削材１００から切削工具８０を離隔させる工程と、を備える。

具体的に説明すると、まず、ホルダ８１にインサート１を装着する。このとき、ホルダ８１の同一円周上に沿って、インサート１を、ホルダ８１のインサートポケット８２に取り付ける。

次いで、図１５（ａ）に示すように、被削材１００をフライス盤に固定し、切削工具８０をホルダ８１の回転中心軸Ｓを中心に矢印Ａ方向に回転させる。次いで、切削工具８０を矢印Ｂ方向に動かし、切刃５を被削材１００に近づけ、適切な切り込み量を設定する。

さらに、図１５（ｂ）に示すように、回転している切削工具８０の切刃５を被削材１００の表面に接触させ、切削工具８０を矢印Ｃ方向に動かし、被削材１００の表面を切削する。例えば、切削工具８０は、被削材１００の表面を略平行に切削することが可能である。

より具体的に説明すると、主切刃５１と副切刃５３とが、送り方向前方の円弧状の部分と当接し、切り込み量に応じた分の被削材１００を切削する。このとき、複数個のインサート１が順に切削領域に入り切削していくので、被削材１００の表面１０１には円弧状の筋（切削痕）が残る。この円弧状の筋が、さらい刃５２により切削され、表面１０１は平滑になる。なお、図１０から分かるように、主切刃５１のうち、実際には副切刃５３に近い部分（下側の部分）だけが所定の切り込み量で被削材１００に切り込まれる。

そして、図１５（ｃ）に示すように、切削工具８０が被削材１００を通過した後、切削工具８０を矢印Ｄ方向に動かし、被削材１００から切削工具８０を離隔させる。切削加工を継続する場合には、切削工具８０を回転させた状態を保持して、被削材１００の同一個所あるいは異なる箇所に切削工具８０の切刃５を接触させる工程を繰り返せばよい。したがって、この切削方法では、それぞれのインサート１が被削材１００に当たり、切削し、次いで被削材１００から離れるという作用が順に繰り返される。その結果、切削加工物１０２が得られる。

なお、使用している切刃５が摩耗した際には、インサート１をインサート１の中心軸に対して回転させるか、あるいは上下面を裏返しにして、未使用の切刃５を用いればよい。切削工具８０に代えて、第２の実施形態にかかる切削工具９０及び第３の実施形態にかかる切削工具９５を用いても、同様の効果を奏することができる。

以上、本発明にかかるいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上述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限り任意のものとすることができることは言うまでもない。

Claims (19)

1. 上面と、
   下面と、
   側面と、
   前記上面と前記側面との交線部に位置し、主切刃と、さらい刃と、前記主切刃と前記さらい刃との間に位置する副切刃と、を有する切刃と、
   前記上面において、前記切刃に沿って位置するランド部と、
   を備える切削インサートであって、
   前記ランド部は、前記主切刃に対応して位置する主切刃ランド部と、前記副切刃に対応して位置する副切刃ランド部と、を有し、
   前記副切刃ランド部は、前記上面の中央部に向かうにしたがって下方に傾斜しており、
   前記副切刃を通り切削インサートの中心軸に直交する線Ｌ１を基準にした前記副切刃ランド部の傾斜角をθ１、前記主切刃を通り前記中心軸に直交する線Ｌ２を基準にした前記主切刃ランド部の傾斜角をθ２としたとき、
   前記θ１及び前記θ２は、θ１＞θ２の関係を有する、切削インサート。
2. 前記主切刃ランド部は、前記上面の中央部に向かうにしたがって下方に傾斜している、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記θ１と前記θ２との差が、３°以上である、請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 前記側面が、前記上面及び前記下面に対して垂直に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載の切削インサート。
5. 上面視において、前記副切刃ランド部の前記副切刃に直交する方向の幅は、前記主切刃ランド部の前記主切刃に直交する方向の幅と同一である、請求項１〜４のいずれかに記載の切削インサート。
6. 側面視において、前記副切刃は、前記さらい刃から前記主切刃に向かうにしたがって下方に傾斜している、請求項１〜５のいずれかに記載の切削インサート。
7. 前記切刃は、
   前記主切刃と前記副切刃との間に位置する第１コーナ切刃と、
   前記副切刃と前記さらい刃との間に位置する第２コーナ切刃と、をさらに有し、
   上面視において、前記第１コーナ切刃及び前記第２コーナ切刃は、いずれも曲線状である、請求項１〜６のいずれかに記載の切削インサート。
8. 上面視において、前記第１コーナ切刃の曲率半径は、前記第２コーナ切刃の曲率半径より大きい、請求項７に記載の切削インサート。
9. 前記ランド部は、前記主切刃ランド部と前記副切刃ランド部との間に位置し、前記第１コーナ切刃に対応して位置する第１コーナ切刃ランド部を有し、
   前記第１コーナ切刃を通り前記中心軸に直交する線Ｌ３を基準にした前記第１コーナ切刃ランド部の傾斜角は、前記副切刃ランド部から前記主切刃ランド部に向かうにしたがって小さくなる、請求項７又は８に記載の切削インサート。
10. 前記ランド部は、前記さらい刃に対応して位置するさらい刃ランド部をさらに有し、
    前記副切刃ランド部の前記副切刃に直交する方向の幅のうち、前記さらい刃ランド部側の端部における幅をＷ１ａ、前記主切刃ランド部側の端部における幅をＷ１ｂとしたとき、
    上面視において、前記Ｗ１ａ及び前記Ｗ１ｂは、Ｗ１ａ＜Ｗ１ｂの関係を有するとともに、
    前記線Ｌ１を基準にした前記副切刃ランド部の傾斜角のうち、前記さらい刃ランド部側の端部における傾斜角をθ１ａ、前記主切刃ランド部側の端部における傾斜角をθ１ｂとしたとき、
    前記θ１ａ及び前記θ１ｂは、θ１ａ＞θ１ｂの関係を有する、請求項１に記載の切削インサート。
11. 前記副切刃ランド部の前記副切刃に直交する方向の幅は、前記さらい刃ランド部から前記主切刃ランド部へ向かうにしたがって大きくなる、請求項１０に記載の切削インサート。
12. 前記Ｗ１ａ及び前記Ｗ１ｂは、１：１．１〜１：４の関係を有する、請求項１０又は１１に記載の切削インサート。
13. 前記副切刃ランド部の傾斜角は、前記さらい刃ランド部から前記主切刃ランド部へ向かうにしたがって小さくなる、請求項１０〜１２のいずれかに記載の切削インサート。
14. 前記θ１ａと前記θ１ｂとの差が、０°〜１５°である、請求項１０〜１３のいずれかに記載の切削インサート。
15. 前記切刃は、
    前記主切刃と前記副切刃との間に位置する第１コーナ切刃と、
    前記副切刃と前記さらい刃との間に位置する第２コーナ切刃と、をさらに有する、請求項１０〜１４のいずれかに記載の切削インサート。
16. 前記ランド部は、
    前記第１コーナ切刃に対応して位置する第１コーナ切刃ランド部と、
    前記第２コーナ切刃に対応して位置する第２コーナ切刃ランド部と、をさらに有し、
    上面視において、前記第１コーナ切刃ランド部から前記第２コーナ切刃ランド部までの前記ランド部の前記切刃に直交する方向の幅は、前記さらい刃ランド部から前記主切刃ランド部へ向かうにしたがって大きくなるとともに、
    前記第１コーナ切刃ランド部から前記第２コーナ切刃ランド部までの領域において、前記ランド部の前記切刃を通り前記中心軸に直交する線Ｌを基準にした傾斜角は、前記さらい刃ランド部から前記主切刃ランド部へ向かうにしたがって小さくなる、請求項１５に記載の切削インサート。
17. 請求項１〜１６のいずれかに記載の切削インサートと、
    前記切削インサートが装着されるホルダと、を備える、切削工具。
18. 前記切削インサートは、前記ホルダの回転中心軸に対して、前記主切刃及び前記副切刃が正又は負のアキシャルレーキを有するように、前記ホルダに装着される、請求項１７に記載の切削工具。
19. 請求項１７又は１８に記載の切削工具を回転させる工程と、
    回転している前記切削工具の切刃を被削材の表面に接触させる工程と、
    前記被削材から前記切削工具を離隔させる工程と、
    を備える、切削加工物の製造方法。

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