JP5783025B2 - 切削インサートおよび刃先交換式エンドミル - Google Patents

Description

本発明は、特に高送り加工用の刃先交換式エンドミルに着脱可能に取り付けられる切削インサート、および該切削インサートを取り付けた高送り加工用の刃先交換式エンドミルに関するものである。

このような高送り加工用の刃先交換式エンドミルに取り付けられる切削インサートとして、例えば特許文献１、２には、略正三角形板状をなしてこの正三角形をなす表裏面が選択的にすくい面とされ、これら表裏面の角部に円弧状をなすコーナ刃が形成されるとともに、このコーナ刃に連なる表裏面の辺稜部に主切刃が形成されたネガティブタイプの切削インサートが提案されている。

この切削インサートは、軸線回りに回転されるエンドミル本体の先端部に、上記表裏面の一方をすくい面としてエンドミル回転方向に向けるとともに、このすくい面の１つの上記主切刃をエンドミル本体先端側に向けて、この主切刃に比較的小さな切り込み角と負のアキシャルレーキ角およびラジアルレーキ角とが与えられるようにして取り付けられ、通常は上記軸線に直交する方向に高送りさせられて切削加工に使用される。主切刃の切り込み角が比較的小さいので、このように送りを高くしても生成される切屑の厚さは薄くなり、効率的な切削加工を行うことができる。

特許第３９５１７６６号公報 特表２０１０−５１７８０２号公報

ところで、これら特許文献１、２に記載の切削インサートでは、１つの切削インサートで使用可能な切刃（主切刃およびコーナ刃）の数をできるだけ多くするため、上述のように表裏面を選択的にすくい面として使用できる切刃の逃げ角が０°のネガティブタイプの切削インサートとしている。すなわち、上述のような略正三角形板状のインサート本体を有するネガティブタイプの切削インサートでは、表裏面合わせて合計６回の切刃の使用が可能である。

ところが、このようなネガティブタイプの切削インサートにおいて、さらに使用可能な切刃の数を増やそうとしてインサート本体を例えば正方形等の四角形板状に形成した場合には、エンドミル本体先端側に向けられた主切刃に負のラジアルレーキ角が与えられているのに伴い、この主切刃のエンドミル本体内周側の一端部に連なるコーナ刃に十分な逃げ量を確保することができなくなり、このコーナ刃の逃げ面が被削材と干渉してしまうおそれが生じる。

ここで、特許文献１に記載の切削インサートでは、エンドミル本体先端側に向けられる主切刃とエンドミル本体内周側に位置させられるコーナ刃との間に、主切刃の延長線に対して後退する副切刃を形成し、上記コーナ刃が被削材と干渉しないようにしている。ところが、正方形等の四角形板状の切削インサートでそのような副切刃を形成すると、エンドミル本体外周側に向けられる副切刃が被削材に形成された縦壁と干渉するおそれが生じる。従って、特にこのような高送り用の切削インサートにおいて使用可能な切刃の数を多くするためにネガティブタイプを採用する場合には、特許文献１、２に記載されているように略正三角形板状のインサート本体を備えたものに限られていた。

その一方で、切削インサートを、主切刃やコーナ刃に０°以上の正角の逃げ角が付されたポジティブタイプのインサートとすれば、正方形等の四角形板状のインサート本体であっても、エンドミル本体先端側に向けられた主切刃のエンドミル本体内周側の一端部に連なるコーナ刃に逃げ量を確保することができる。ところが、この場合には表裏面を選択的にすくい面として使用することができないので、１つの切削インサートで４回しか切刃を使用することができない。

しかも、近年では、このような刃先交換式エンドミルによって、上述のようにエンドミル本体をその軸線に直交する方向に高送りするほかに、エンドミル本体を軸線方向に僅かに送り出して被削材を掘り下げるように加工するランピング加工を行うことが多くなってきている。そして、この場合にはエンドミル本体先端側に向けられた主切刃のエンドミル本体内周側の一端部に連なる上記コーナ刃の、特に上記主切刃に連なる一端部側も切削に使用されることになる。

しかしながら、そのような場合に主切刃やコーナ刃に正角の逃げ角が付された上記ポジティブタイプの切削インサートでは、これら主切刃やコーナ刃の刃物角が小さくなるため、エンドミル本体を軸線方向に送り出した際の負荷によってこれらの切刃にチッピングや欠損が生じるおそれがある。また、逆にネガティブタイプの切削インサートによってこのようなランピング加工を行うと、やはりエンドミル本体先端側に向けられた主切刃のエンドミル本体内周側の一端部に連なるコーナ刃の逃げ面が被削材に干渉してしまうおそれが生じる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、四角形板状のインサート本体を有する切削インサートにおいて、エンドミル本体に取り付けられて高送り加工に使用される場合は勿論、ランピング加工を行う場合でも、エンドミル本体の先端内周側に位置するコーナ刃の逃げ面が被削材と干渉するのを避けることができ、１つのインサート本体で使用可能な切刃の数を増やすことが可能な切削インサート、および該切削インサートを着脱可能に取り付けた刃先交換式エンドミルを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の切削インサートは、四角形板状をなすインサート本体の四角形面にすくい面が形成されるとともに上記四角形面の周囲に配置される側面には逃げ面が形成され、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部には、上記四角形面の辺稜部に主切刃が形成されるとともに、該四角形面の角部には、上記主切刃の一端部に連なり上記すくい面に対向する方向から見て凸曲線状をなすコーナ刃が形成され、このコーナ刃の逃げ角は、上記主切刃の一端部に連なる該コーナ刃の一端部から該コーナ刃の他端部に向かうに従い正角側に向けて大きくされていることを特徴とする。

また、本発明の刃先交換式エンドミルは、軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部に形成されたインサート取付座に、このような切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式エンドミルであって、上記切削インサートは、上記すくい面を上記エンドミル回転方向に向けるとともに上記主切刃を上記エンドミル本体の先端側に向け、この主切刃の一端部を上記エンドミル本体の内周側に位置させるとともに該主切刃の他端部を上記エンドミル本体の外周側に位置させて、この主切刃が該主切刃の一端部から該主切刃の他端部に向かうに従い漸次上記エンドミル本体の後端側に延び、かつ該主切刃の一端部に連なる上記コーナ刃が該主切刃の一端部から離間するに従い上記エンドミル本体の後端内周側に向けて延びるように取り付けられていることを特徴とする。

このようにエンドミル本体に取り付けられる上記構成の切削インサートでは、エンドミル本体先端側に向けられた主切刃のエンドミル本体内周側に位置する一端部に連なるコーナ刃が、この主切刃に連なる該コーナ刃の一端部から、これとは反対のエンドミル本体後端内周側に位置する該コーナ刃の他端部に向かうに従い、逃げ角が正角側に向けて大きくされているため、高送り加工やランピング加工においてコーナ刃の他端部側で逃げ面が被削材と干渉するのを避けることができる。その一方で、エンドミル本体先端側に向けられる主切刃の一端部に連なるコーナ刃の一端部では刃物角を大きく確保することができるので、ランピング加工の際の負荷によるチッピングや欠損を防止することができる。

従って、上記インサート本体を正方形板状として、正方形状をなす表裏の上記四角形面の各辺稜部に上記主切刃を形成するとともに、該四角形面の各角部には上記主切刃の一端部に連なる上記コーナ刃を形成し、表裏の上記四角形面を該四角形面の中心を通るインサート中心線回りに捩られた配置とするとともに、これら表裏の上記四角形面に関して上記インサート本体を表裏反転対称形状とすることにより、エンドミル回転方向に向けられてすくい面とされる表裏の四角形面の一方に対して、他方が被削材と干渉するのを避けることができ、１つのインサート本体に形成された合計８つずつの主切刃およびコーナ刃を確実に使用可能とすることができる。

ここで、上記コーナ刃の逃げ角は、上記コーナ刃の一端部において０°とされ、また、上記コーナ刃の他端部においては２０°以下とされるのが、切刃強度を確保する上で望ましい。さらに、上記主切刃の逃げ角は、上記主切刃の一端部よりも該主切刃の他端部において正角側に向けて大きくすることにより、一端部ではコーナ刃と同様に刃物角を確保してチッピングや欠損を防止できるとともに他端部では切削抵抗の低減を図ることができ、さらに上述のように１つの四角形面の各辺稜部と各角部に主切刃とコーナ刃を形成した場合に、隣接する主切刃とコーナ刃の各一端部と各他端部における逃げ面を滑らかに連続させることができる。

一方、上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃は、上記コーナ刃に連なる該主切刃の一端部を、該コーナ刃がなす凸曲線よりも曲率半径の大きな凸曲線状とするとともに、該主切刃の他端部は凹曲線状とすることにより、上述のように主切刃の一端部をエンドミル本体の内周側に位置させるとともに他端部を外周側に位置させたときには、エンドミル本体外周側で主切刃の切り込み角をより小さくすることができる。

このため、例えば特許文献１、２に記載の切削インサートを取り付けた刃先交換式エンドミルのように主切刃の切り込み角がエンドミル本体外周側に向けて大きくなるのに比べ、高送り加工の際にこの主切刃によって生成される切屑の厚さをより薄くすることができるので、主切刃への負担を少なくして１刃当たりの送りをさらに大きくすることができ、一層効率的な切削加工を促すことが可能となる。

ここで、このように主切刃を凹凸曲線状に形成したときには、上記主切刃の一端部がなす凸曲線の曲率半径よりも、上記切刃の他端部がなす凹曲線の曲率半径を大きくすることにより、切屑の厚さが最も厚くなる位置を主切刃の中央部により近い位置とすることができるため、切刃強度を十分に確保することができる。また、上記主切刃の一端部がなす凸曲線と、上記主切刃の他端部がなす凹曲線とが、互いに接していて、主切刃が滑らかに連続した凹凸曲線とされていれば、切屑の厚さの変動量も滑らかとなり、主切刃の負担を一層軽減することができる。

さらに、こうして主切刃を凹凸曲線状に形成したときの主切刃のすくい角は、上記主切刃の他端部において上記主切刃の一端部に向かうに従い正角側に向けて大きくなるようにすることにより、特に上述のように四角形面の各辺稜部と各角部に主切刃とコーナ刃を形成して、主切刃の逃げ角を一端部よりも他端部において正角側に向けて大きくした場合において、この主切刃の他端部に隣接する他のコーナ刃の他端部で刃物角が小さくなりすぎるのを防いで、逃げ角が正角側に向けて大きくされたこのコーナ刃の他端部における切刃強度を確保することができる。

なお、このように主切刃のすくい角を主切刃の他端部において主切刃の一端部に向かうに従い正角側に向けて大きくなるようにしたときには、主切刃の一端部におけるすくい角は一定とすることにより、正角側に向けて大きくされたすくい角によって主切刃の一端部における切れ味の向上を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、四角形板状の切削インサートにおいてインサート本体に形成される切刃の数を増やしても、高送り加工やランピング加工の際にエンドミル本体内周側に位置するコーナ刃の逃げ面が被削材と干渉するのを防ぐとともに、主切刃の一端部に連なるコーナ刃の一端部では刃物角を大きく確保してチッピングや欠損を防止することができ、効率的かつ経済的な切削加工を促すことが可能となる。

本発明の切削インサートの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態の平面図である。 図１に示す実施形態の側面図である。 図２における（ａ）ＡＡ拡大断面図、（ｂ）ＢＢ拡大断面図、（ｃ）ＤＤ拡大断面図、（ｄ）ＥＥ拡大断面図、（ｅ）ＦＦ拡大断面図である。 図２における（ａ）ＸＸ拡大断面図、（ｂ）ＹＹ拡大断面図、（ｃ）ＺＺ拡大断面図である。 図１に示す実施形態の切削インサートを取り付けた本発明の刃先交換式エンドミルの一実施形態を示す斜視図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの平面図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの側面図である。 図６に示す刃先交換式エンドミルの拡大正面図である。 高送り加工を行う場合の、（ａ）図６に示す刃先交換式エンドミルにより生成される切屑の断面を示す図、（ｂ）従来の切削インサートを取り付けた刃先交換式エンドミルにより生成される切屑の断面を示す図である。

図１ないし図５は本発明の切削インサートの一実施形態を示すものであり、図６ないし図９はこの実施形態の切削インサートを取り付けた本発明の刃先交換式エンドミルの一実施形態を示すものである。本実施形態の切削インサートにおいて、そのインサート本体１は、超硬合金等の硬質材料により四角形板状、詳しくは略正方形板状に形成され、この略正方形状をなすインサート本体１の表裏一対の四角形面の中央には、インサート本体１の厚さ方向（図３における上下方向）に貫通して該インサート本体１を刃先交換式エンドミルのエンドミル本体１１に取り付けるための取付孔２が開口している。

ここで、本実施形態において、インサート本体１の表裏の四角形面は、図２に示すように上記取付孔２の中心（表裏の正方形面の中心）を通ってインサート本体１の上記厚さ方向に延びるインサート中心線Ｃ回りに僅かに捩られるように配置されている。また、インサート本体１は、インサート中心線Ｃ回りに９０°ずつの回転対称形状とされるとともに、このインサート中心線Ｃに直交してインサート本体１の厚さ方向の中心を通り、インサート中心線Ｃ方向視において捩られた表裏の四角形面の対角線同士の二等分線と、これら表裏の四角形面の周囲に配置されるインサート本体１の側面の中心を通る直線とに関して表裏反転対称形状とされている。

このようなインサート本体１の表裏の四角形面にはすくい面３が形成されるとともに、これらの四角形面の周囲に配置されるインサート本体１の上記側面には逃げ面４が形成されている。さらに、これらすくい面３と逃げ面４との交差稜線部には、両四角形面の各辺稜部に主切刃５が形成されるとともに、該四角形面の各角部にはコーナ刃６が形成されており、このコーナ刃６はインサート中心線Ｃ方向にすくい面３に対向する方向から見て１／４円弧等の凸曲線状をなしている。なお、これら主切刃５とコーナ刃６とは、本実施形態では表裏の四角形面それぞれにおいてインサート中心線Ｃに垂直な１つの平面上に位置するようにされている。

表裏の四角形面に形成されるすくい面３は、主切刃５およびコーナ刃６に沿った外周部分が、これら主切刃５およびコーナ刃６から離間して四角形面の内側に向かうに従い反対の四角形面側に向けて上記厚さ方向に後退するように傾斜するポジすくい面３ａとされるとともに、該四角形面中央の取付孔２開口部周辺は上記インサート中心線Ｃに垂直な拘束面３ｂとされている。なお、主切刃５およびコーナ刃６にはランドや丸ホーニングが形成されていてもよい。

さらに、インサート本体１の表裏の四角形面の周囲に配置される４つの側面は、図３に示すようにインサート本体１の厚さ方向の中央部が凹むように形成されており、４つの側面のこの凹んだ部分はインサート中心線Ｃに直交する断面において表裏の四角形面の対角線同士の二等分線を対角線とする正方形状をなし、それぞれはインサート中心線Ｃに平行に延びる平面状とされている。主切刃５およびコーナ刃６の逃げ面４は、各側面の上記厚さ方向の両外側の、凹んだ部分に対して凸となる部分にそれぞれ形成されている。

ここで、本実施形態の切削インサートは、切削加工時に使用される主切刃５およびコーナ刃６が、図９に示すように刃先交換式エンドミルを正面側から見て反時計回り方向に回転させられる右刃をなすようにされた右勝手の切削インサートであり、この主切刃５およびコーナ刃６のすくい面３が形成された四角形面に対向する方向から見て、該四角形面の周回りのうち時計回り方向側に位置する主切刃５の一端部５ａに、この主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６の一端部６ａが位置し、反時計回り方向側に位置する主切刃５の他端部５ｂに他のコーナ刃６の他端部６ｂが連なるようにされている。

そして、このコーナ刃６の逃げ角β６、すなわちコーナ刃６に連なる逃げ面４がインサート中心線Ｃに沿った断面において該インサート中心線Ｃに平行な直線に対してなす角度は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように主切刃５の一端部５ａに連なる該コーナ刃６の一端部６ａから該コーナ刃６の他端部６ｂに向かうに従い正角側に向けて大きくなるようにされている。つまり、一端部６ａから他端部６ｂに向けて逃げ面４が、上記断面においてコーナ刃６から上記厚さ方向に離間するに従いインサート本体１の内側により大きく凹んで後退するようにされている。なお、本実施形態におけるコーナ刃６の逃げ角β６は、コーナ刃６の一端部６ａにおいて０°とされており、従ってコーナ刃６の他端部６ｂにおいては正角で、ただし２０°以下となるように正角側に漸次大きくされている。

さらに、主切刃５の逃げ角β５も、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように上記主切刃５の一端部５ａよりも該主切刃５の他端部５ｂにおいて正角側に向けて大きくされている。ここで、この主切刃５の逃げ角β５は、本実施形態では図２に示すように、インサート中心線Ｃとインサート本体１の側面の中心を通る直線とを含んだ平面による断面（インサート本体１の側面中央部の凹んだ平面に直交する断面。図２におけるＤＤ断面）とこれに平行な断面において、主切刃５に連なる逃げ面４がインサート中心線Ｃに平行な直線に対してなす角度とされている。

なお、この主切刃５の逃げ角β５は、該主切刃５の一端部５ａにおいては、この一端部５ａに連なるコーナ刃６との接点（主切刃５とコーナ刃６の一端）でコーナ刃６の一端部６ａにおける逃げ角β６と等しく０°とされ、主切刃５の他端部５ｂにおいては正角側に漸次大きくなるようにされている。また、この主切刃５の他端部５ｂに連なる他のコーナ刃６との接点において主切刃５の逃げ角β５は、該接点における他のコーナ刃６の他端部６ｂの逃げ角β６と等しくされ、主切刃５とコーナ刃６の逃げ面４が滑らかに連続するようにされている。

さらにまた、この主切刃５は、インサート中心線Ｃ方向視にすくい面３に対向する方向から見て図２に示すように、コーナ刃６に連なる該主切刃５の上記一端部５ａが、コーナ刃６がなす凸曲線よりも曲率半径の大きな凸曲線状とされるとともに、該主切刃５の他端部５ｂは凹曲線状とされている。ここで、これら主切刃５がなす凹凸曲線は、主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線の曲率半径よりも、主切刃５の他端部５ｂがなす凹曲線の曲率半径の方が大きくなるようにされている。

また、本実施形態では、主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線と他端部５ｂがなす凹曲線とが互いに接している。主切刃５の一端部５ａとこれに連なるコーナ刃６の一端部６ａ、および主切刃５の他端部５ｂとこれに連なる他のコーナ刃６の他端部６ｂも、それぞれ上記接点において互いに接しており、従ってすくい面３とされる表裏の四角形面それぞれの辺稜部と角部に形成された主切刃５とコーナ刃６は、本実施形態では滑らかに連続する凹凸曲線を描いて周回することになる。

一方、主切刃５のすくい角α５は、本実施形態では主切刃５の他端部５ｂにおいて、主切刃５の一端部５ａに向かうに従い正角側に向けて漸次大きくされている。ここで、この主切刃５のすくい角α５は、上述したインサート中心線Ｃとインサート本体１の側面の中心を通る直線とを含んだ平面による断面とこれに平行な断面において、主切刃５に連なる上記ポジすくい面３ａがインサート中心線Ｃに垂直な平面に対してなす角度とされ、このポジすくい面３ａのように主切刃５から離間して四角形面の内側に向かうに従い反対の四角形面側に向けて上記インサート中心線Ｃに垂直な平面に対し厚さ方向に後退するように傾斜する側が正角側となる。

また、この主切刃５のすくい角α５は、主切刃５の一端部５ａにおいては、他端部５ｂの一端部５ａ側で正角側に大きなすくい角α５とされたまま、一定の角度とされている。さらに、コーナ刃６のすくい角α６は、主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６の一端部６ａで他端部６ｂよりも正角側に大きくされ、これら主切刃５の一端部５ａとコーナ刃６の一端部６ａ、および主切刃５の他端部５ｂとこれに連なる他のコーナ刃６の他端部６ｂとのそれぞれの上記接点において、主切刃５のすくい角α５とコーナ刃６のすくい角α６は互いに等しくされている。従って、すくい面３のポジすくい面３ａもすくい角α５、α６が正角の範囲で滑らかに連続するようにされている。

このように構成された切削インサートが着脱可能に取り付けられる本実施形態の刃先交換式エンドミルは、そのエンドミル本体１１が軸線Ｏを中心とした概略円柱状をなし、このエンドミル本体１１の後端側（図６において右上側。図７および図８においては上側）は円柱状のままのシャンク部１２とされるとともに、このシャンク部１２よりも先端側（図６において左下側。図７および図８においては下側）には首部１３を介して上記切削インサートが取り付けられる刃部１４が形成されている。このような刃先交換式エンドミルは、上記シャンク部１２が工作機械の主軸に把持されて軸線Ｏ回りにエンドミル回転方向Ｔに回転されつつ、通常は軸線Ｏに垂直な方向に送り出され、刃部１４に取り付けられた切削インサートにより被削材に切削加工を行う。

この刃部１４には、エンドミル本体１１の先端部外周に開口するように複数（本実施形態では２つ）のチップポケット１５が形成されるとともに、これらのチップポケット１５のエンドミル回転方向Ｔ側を向く壁面の先端部には切削インサートが取り付けられるインサート取付座１６がそれぞれ形成されている。なお、エンドミル本体１１には、シャンク部１２の後端面から先端側に向けてクーラント孔１７が軸線Ｏに沿って穿設されており、このクーラント孔１７は刃部１４において複数に分岐して、各チップポケット１５のエンドミル回転方向Ｔの後方側を向く壁面に、インサート取付座１６に向けて開口させられている。

インサート取付座１６は、エンドミル回転方向Ｔを向く平坦な底面１６ａと、この底面１６ａからエンドミル回転方向Ｔに向けて延びてエンドミル本体１１の先端側を向く壁面１６ｂおよび外周側を向く壁面１６ｃとを備えて、刃部１４におけるエンドミル本体１１の先端面と外周面に開口する凹部とされている。底面１６ａにはネジ孔１６ｄが形成されるとともに、壁面１６ｂ、１６ｃには、底面１６ａに垂直な方向から見て互いに直交するとともに底面１６ａに対しても直交する方向に延びる平坦な突端面を有する突条部が形成されている。

このようなインサート取付座１６に、上記切削インサートは、インサート本体１の表裏の四角形面のうち切削に使用する主切刃５およびコーナ刃６が形成された一方の四角形面をすくい面３としてエンドミル回転方向Ｔに向け、これとは反対の他方の四角形面中央の拘束面３ｂを底面１６ａに密着させるとともに、インサート本体１の隣接する２つの側面の凹んだ平面状の中央部を壁面１６ｂ、１６ｃの上記突条部の突端面に当接させて着座させられる。そして、インサート本体１の取付孔２に挿通したクランプネジ１８を上記ネジ孔１６ｄにねじ込むことにより、切削インサートは、底面１６ａに押し付けられるとともに上記２つの側面の中央部が上記突条部の突端面にも押し付けられるようにされ、インサート取付座１６に固定されて取り付けられる。

こうして取り付けられた切削インサートは、上記切削に使用する主切刃５がエンドミル本体１１先端側に向けられて突出させられ、その一端部５ａをエンドミル本体１１内周側に位置させるとともに他端部５ｂを外周側に位置させて、この一端部５ａから他端部５ｂに向かうに従い漸次エンドミル本体１１の後端側に延びるように配置され、比較的小さな切り込み角がこの主切刃５に与えられるようにされる。

また、エンドミル本体１１内周側に位置してこの主切刃５の一端部５ａに連なるコーナ刃６は、該主切刃５の一端部５ａから離間するに従いエンドミル本体１１の後端内周側に向けて延びるように配置され、これら主切刃５の一端部５ａとコーナ刃６の一端部６ａとの接点周辺がエンドミル本体１１の先端側に最も突出するようにされる。なお、この切削に使用される主切刃５の他端部５ｂのエンドミル本体１１外周側に連なる他のコーナ刃６は、刃部１４においてエンドミル本体１１の外周側に突出させられて、図９に示すようにその軸線Ｏ回りの回転軌跡の内周側にインサート本体１の他方の四角形面が位置させられる。

さらに、この切削インサートは、図８に示すようにインサート中心線Ｃがすくい面とされる一方の四角形面から他方の四角形面に向かうに従いエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に向かうように僅かに傾けられて取り付けられており、切削に使用される主切刃５には負のアキシャルレーキ角が設定される。ただし、この主切刃５に連なるすくい面３は上述のようなポジすくい面３ａとされているため、実際の主切刃５のアキシャルレーキ角は負角側に大きくなりすぎることはない。

また、この切削に使用される主切刃５は、エンドミル本体１１の軸線Ｏ方向先端側から見て図９に示すように、該主切刃５に平行で軸線Ｏに交差する直線よりもエンドミル回転方向Ｔ側に位置するように配置されていて、いわゆる芯上がりとされており、これによってこの主切刃５には負のラジアルレーキ角が与えられる。そして、これに伴い、該主切刃５の一端部５ａとの接点でこの接点における主切刃５の逃げ角β５と等しい０°の逃げ角β６で連なるようにされたエンドミル本体１１内周側のコーナ刃６は、そのまま０°の逃げ角で他端部６ｂに延びていると、この他端部６ｂにおけるコーナ刃６の軸線Ｏ回りの回転軌跡が他端部６ｂに連なる逃げ面４の外周側に位置してしまうため、逃げ面４が被削材と干渉してしまうおそれが生じる。

ところが、これに対して上記構成の切削インサートでは、上記切削に使用する主切刃５のエンドミル本体１１内周側に位置する一端部５ａに連なるコーナ刃６が、この主切刃５に連なるコーナ刃６の一端部６ａから他端部６ｂに向かうに従い逃げ角β６が正角側に向けて大きくなるようにされているので、この他端部６ｂにおいてコーナ刃６の回転軌跡を逃げ面４の内周側に位置させることができ、被削材との干渉を避けることができる。従って、未使用のコーナ刃６が被削材との干渉によって摩耗したりして使用不可能となるのを防ぐことができ、１つのインサート本体１に形成されたすべての主切刃５およびコーナ刃６を満遍なく使い切って効率的かつ経済的な切削加工を促すことができる。

その一方で、コーナ刃６の一端部６ａでは、他端部６ｂに対して逃げ角β６が負角側に大きくされていて、本実施形態では０°とされているので、この他端部６ｂにおけるコーナ刃６の刃物角を大きく確保することができ、切刃強度の向上を図ることができる。従って、エンドミル本体１１を軸線Ｏに垂直な方向に送り出す際の送り量を高めた高送り加工を行う場合や、このコーナ刃６の一端部６ａが使用される、エンドミル本体１１を軸線Ｏ方向先端側に僅かに送り出して被削材を掘り下げるようなランピング加工を行うような場合でも、コーナ刃６にチッピングや欠損が生じるのを防いで、上述のような効率的かつ経済的な切削加工を確実に促すことが可能となる。

なお、本実施形態では、このようにコーナ刃６の一端部６ａにおける逃げ角β６が０°とされていて、逃げ面４がインサート中心線Ｃに垂直な平面に対して直交するようにされているので、すくい面３のコーナ刃６側が上述のようなポジすくい面３ａとされていてもコーナ刃６の刃物角を大きくして、切刃強度を確実に確保することができる。一方、この一端部６ａよりも逃げ角β６が正角側に大きくなるコーナ刃６の他端部６ｂでも、本実施形態では逃げ角β６が２０°以下とされているので、この他端部６ｂにおいても被削材との干渉は防ぎつつ、切刃強度が小さくなりすぎるのは防ぐことができる。

また、主切刃５の逃げ角β５も、本実施形態ではエンドミル本体１１内周側のコーナ刃６に連なる主切刃５の一端部５ａより、エンドミル本体１１外周側の主切刃５の他端部５ｂにおいて正角側に向けて大きくされている。従って、ランピング加工の際に最初に被削材に切り込まれる主切刃５の一端部５ａでは、コーナ刃６の一端部６ａと同様に刃物角を確保してチッピングや欠損が生じるのを防ぐことができるとともに、他端部５ｂでは切削抵抗を小さくして主切刃５の切れ味向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、こうして主切刃５の逃げ角β５も一端部５ａより他端部５ｂで正角側に大きくすることにより、この主切刃５とその両端部５ａ、５ｂに連なるコーナ刃６とを、上記接点においてそれぞれ互いに等しい逃げ角β５、β６とすることができる。このため、主切刃５とコーナ刃６の逃げ面４同士を滑らかに連続させることができ、逃げ面４に段差などが形成されることによって欠損等が発生し易くなったりするのも避けることができる。

一方、本実施形態におけるこの主切刃５は、すくい面３に対向する方向から見たときには、エンドミル本体１１内周側に配置される一端部５ａがコーナ刃６よりも曲率半径の大きい凸曲線状をなすとともに、エンドミル本体１１外周側に配置される他端部５ｂは凹曲線状をなしており、このような主切刃５を一端部５ａから他端部５ｂに向かうに従いエンドミル本体１１後端側に延びるようにインサート本体１を取り付けることにより、主切刃５の切り込み角は、エンドミル本体１１外周側に向けて一端部５ａでは漸次大きくなるのに対して他端部５ｂでは漸次小さくなる。

ここで、図１０（ａ）にハッチングで示すのは、このような主切刃５によって生成される切屑の断面であり、図１０（ｂ）にハッチングで示すのは、例えば特許文献１、２に記載の切削インサートを取り付けた刃先交換式エンドミルのように主切刃の切り込み角が全体的にエンドミル本体外周側に向けて大きくなる場合の切屑の断面であり、１刃当たりの送り量ｆｚと切り込み深さａｐは互いに等しくされている。そして、このうち図１０（ｂ）に示すように主切刃５の切り込み角が外周側に向けて漸次大きくなる場合には、切屑の厚さも外周側に向けて厚くなって最外周の切り込み境界部分で最大の厚さｔとなるため、この切り込み境界部で切削インサートが異常摩耗を起こすおそれがあり、例えば１刃当たりの送り量を小さくしたりせざるを得ない。

ところが、これに対して、本実施形態のように主切刃５の切り込み角がエンドミル本体１１外周側で小さくなる場合は、図１０（ａ）に示すように切屑の厚さは外周側に向けて一旦厚くなった後に薄くなり、最大の厚さｔも薄くなる。このため、高送り加工の際に主切刃５に作用する切削負荷の低減を図ることができるので、本実施形態の切削インサートおよび刃先交換式エンドミルによれば、切削インサートの異常摩耗を確実に防止することができるとともに、１刃当たりの送り量をさらに大きくして一層効率的な高送り加工を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、こうして凹凸曲線状をなす主切刃５のうち、凸曲線状をなす一端部５ａの曲率半径よりも凹曲線状をなす他端部５ｂの曲率半径が大きくされており、これによって図１０（ａ）に示すように切屑が最大の厚さｔとなる位置を、これら一端部５ａと他端部５ｂとが接する主切刃５の中央部に近い位置とすることができる。このため、主切刃５の一端部５ａや他端部５ｂの隣接するコーナ刃６に連なる部分に近い位置で切屑が最大の厚さとなるのに比べ、最大の厚さｔとなる切屑に対する主切刃５の強度を確保し易く、これによってもチッピングや欠損の防止を図ることができる。

さらに、本実施形態においては、これら主切刃５の一端部５ａがなす凸曲線と他端部５ｂがなす凹曲線とが互いに接するようにされており、すなわち主切刃５が直線部などを有することのない連続した凹凸曲線とされている。従って、エンドミル本体１１内外周での切屑の厚さの変動量も連続した滑らかなものとなり、主切刃５の特定の部分に切削負荷が集中するのを避けて主切刃５の負担を一層軽減することができる。

一方、この主切刃５のすくい角α５は、本実施形態では他端部５ｂにおいて一端部５ａに向かうに従い正角側に向けて大きくなるようにされており、逆にこの他端部５ｂに連なる他のコーナ刃６に向けては主切刃のすくい角α５が小さくなる。従って、本実施形態のように主切刃５の他端部５ｂにおける逃げ角β５が他のコーナ刃６に向けて正角側に大きくされている場合でも、主切刃５の刃物角が他端部５ｂで小さくなりすぎるのは防ぐことができ、主切刃５全体で十分な切刃強度を確保することができる。

また、この主切刃５の他端部５ｂに連なる他のコーナ刃６においては、その他端部６ｂに向かうに従い逃げ角β６は上述のように正角側に大きくなるが、本実施形態のようにすくい角α６は主切刃５と同様に他端部６ｂに向かうに従い小さくしてコーナ刃６と主切刃５のすくい面３とを滑らかに連続させることにより、このコーナ刃６の他端部６ｂにおいても刃物角が小さくなりすぎるのを防ぐことができる。このため、コーナ刃６についても切刃強度を十分に確保してチッピングや欠損が生じるのを防止することができる。

さらに、本実施形態では、主切刃５の一端部５ａにおけるすくい角α５は、他端部５ｂで一端部５ａに向かうに従い正角側に向けて大きくされたままの一定のすくい角α５とされており、このように正角側に大きくされたすくい角α５によって主切刃５の一端部５ａには鋭い切れ味を与えることができ、切削抵抗の低減を図ることができる。その一方で、この主切刃５の一端部５ａにおける逃げ角β５は、本実施形態では０°となるようにされているので、すくい角α５が正角側に大きくても切刃強度が損なわれることはない。

また、本実施形態の切削インサートでは、インサート本体１が正方形板状とされ、この正方形状をなす表裏の四角形面の各辺稜部と各角部に主切刃５とコーナ刃６が形成されており、ただし表裏の四角形面はその中心を通るインサート中心線Ｃ回りに僅かに捩られた配置とされて、インサート本体１が表裏反転対称形状とされている。そして、このような切削インサートが、エンドミル本体１１のインサート取付座１６に、その１つの主切刃５に比較的小さな切り込み角が与えられるように、またインサート中心線Ｃがすくい面とされる一方の四角形面から他方の四角形面に向けてエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に延びるように取り付けられることにより、この他方の四角形面は、一方の四角形面の切削に使用される主切刃５に対してエンドミル本体１１の軸線Ｏ方向後端側に、またこの主切刃５のエンドミル本体１１外周側に連なる他のコーナ刃６の回転軌跡よりも内周側に位置させることが可能となる。

従って、エンドミル回転方向Ｔに向けられた一方の四角形面の辺稜部に形成された主切刃５を切削に使用するときには、他方の四角形面の主切刃５やコーナ刃６は被削材と干渉することが無く、インサート本体１をインサート中心線Ｃ回りに９０°ずつ回転してインサート取付座１６に取り付け直し、この一方の四角形面のそれぞれ４つの辺稜部および角部に形成された主切刃５およびコーナ刃６を切削に使用した後は、インサート本体１を表裏反転してインサート取付座１６に取り付け直すことにより、他方の四角形面とされていたすくい面３をエンドミル回転方向Ｔに向けてその主切刃５およびコーナ刃６を切削に使用することができる。このため、本実施形態によれば、１つのインサート本体１に形成された合計８つの主切刃５およびコーナ刃６を確実に使い切ることができて、一層効率的かつ経済的である。

なお、本実施形態では上述のように、刃先交換式エンドミルを正面側から見て反時計回り方向に回転させられる右刃をなすようにされた右勝手の切削インサートに本発明を適用した場合について説明したが、正面側から見て時計回り方向に回転させられる左刃となる左勝手の切削インサートに適用した場合には、インサート本体の形状は上記実施形態のインサート本体１と鏡面対称形状となる。ただし、いずれの場合も、エンドミル本体１１先端の内周側に主切刃５の一端部５ａが配置されるとともに外周側に他端部５ｂが配置されて、この主切刃５の一端部５ａに連なってエンドミル本体１１先端内周側に配置されるコーナ刃６の逃げ角β６が、主切刃５の一端部５ａに連なる該コーナ刃６の一端部６ａから該コーナ刃６の他端部６ｂに向かうに従い正角側に向けて大きくされる。

１ インサート本体
２ 取付孔
３ すくい面
３ａ ポジすくい面
３ｂ 拘束面
４ 逃げ面
５ 主切刃
５ａ 主切刃５の一端部
５ｂ 主切刃５の他端部
６ コーナ刃
６ａ コーナ刃６の一端部
６ｂ コーナ刃６の他端部
１１ エンドミル本体
１４ 刃部
１６ インサート取付座
１８ クランプネジ
Ｃ インサート中心線
Ｏ エンドミル本体１１の軸線
Ｔ エンドミル回転方向
α５ 主切刃５のすくい角
α６ コーナ刃６のすくい角
β５ 主切刃５の逃げ角
β６ コーナ刃６の逃げ角

Claims (11)

1. 四角形板状をなすインサート本体の四角形面にすくい面が形成されるとともに上記四角形面の周囲に配置される側面には逃げ面が形成され、これらすくい面と逃げ面との交差稜線部には、上記四角形面の辺稜部に主切刃が形成されるとともに、該四角形面の角部には、上記主切刃の一端部に連なり上記すくい面に対向する方向から見て凸曲線状をなすコーナ刃が形成され、このコーナ刃の逃げ角は、上記主切刃の一端部に連なる該コーナ刃の一端部から該コーナ刃の他端部に向かうに従い正角側に向けて大きくされていることを特徴とする切削インサート。
2. 上記コーナ刃の逃げ角は、上記コーナ刃の一端部において０°とされていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 上記コーナ刃の逃げ角は、上記コーナ刃の他端部において２０°以下とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
4. 上記主切刃の逃げ角は、上記主切刃の一端部よりも該主切刃の他端部において正角側に向けて大きくされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 上記すくい面に対向する方向から見て、上記主切刃は、上記コーナ刃に連なる該主切刃の一端部が、該コーナ刃がなす凸曲線よりも曲率半径の大きな凸曲線状とされるとともに、該主切刃の他端部は凹曲線状とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
6. 上記主切刃の一端部がなす凸曲線の曲率半径よりも、上記切刃の他端部がなす凹曲線の曲率半径が大きくされていることを特徴とする請求項５に記載の切削インサート。
7. 上記主切刃の一端部がなす凸曲線と、上記主切刃の他端部がなす凹曲線とが、互いに接していることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の切削インサート。
8. 上記主切刃のすくい角は、上記主切刃の他端部において上記主切刃の一端部に向かうに従い正角側に向けて大きくされていることを特徴とする請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
9. 上記主切刃のすくい角は、上記主切刃の一端部においては一定とされていることを特徴とする請求項８に記載の切削インサート。
10. 上記インサート本体は正方形板状をなし、正方形状をなす表裏の上記四角形面の各辺稜部に上記主切刃が形成されるとともに、該四角形面の各角部には上記主切刃の一端部に連なる上記コーナ刃が形成され、表裏の上記四角形面は該四角形面の中心を通るインサート中心線回りに捩られた配置とされるとともに、これら表裏の上記四角形面に関して上記インサート本体が表裏反転対称形状とされていることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
11. 軸線回りにエンドミル回転方向に回転させられるエンドミル本体の先端部に形成されたインサート取付座に、請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の切削インサートが着脱可能に取り付けられた刃先交換式エンドミルであって、
    上記切削インサートは、上記すくい面を上記エンドミル回転方向に向けるとともに上記主切刃を上記エンドミル本体の先端側に向け、この主切刃の一端部を上記エンドミル本体の内周側に位置させるとともに該主切刃の他端部を上記エンドミル本体の外周側に位置させて、この主切刃が該主切刃の一端部から該主切刃の他端部に向かうに従い漸次上記エンドミル本体の後端側に延び、かつ該主切刃の一端部に連なる上記コーナ刃が該主切刃の一端部から離間するに従い上記エンドミル本体の後端内周側に向けて延びるように取り付けられていることを特徴とする刃先交換式エンドミル。

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