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WO2013180161A1 - 切削インサート、切削工具および被削加工物の製造方法 - Google Patents

切削インサート、切削工具および被削加工物の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2013180161A1
WO2013180161A1 PCT/JP2013/064871 JP2013064871W WO2013180161A1 WO 2013180161 A1 WO2013180161 A1 WO 2013180161A1 JP 2013064871 W JP2013064871 W JP 2013064871W WO 2013180161 A1 WO2013180161 A1 WO 2013180161A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting edge
cutting
straight line
insert
center
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/064871
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅大 山本
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US14/401,949 priority Critical patent/US9550239B2/en
Priority to JP2013545560A priority patent/JP5591409B2/ja
Priority to CN201380026432.3A priority patent/CN104321155B/zh
Publication of WO2013180161A1 publication Critical patent/WO2013180161A1/ja
Priority to US15/374,096 priority patent/US10058938B2/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/06—Face-milling cutters, i.e. having only or primarily a substantially flat cutting surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • B23C5/202—Plate-like cutting inserts with special form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C2200/04—Overall shape
    • B23C2200/045—Round
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    • B23C2200/125—Side or flank surfaces discontinuous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C2200/20—Top or side views of the cutting edge
    • B23C2200/203—Curved cutting edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23C—MILLING
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/23—Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges

Definitions

  • the present invention relates to a cutting insert, a cutting tool, and a method for manufacturing a workpiece.
  • a cutting insert described in Patent Document 1 is known as a cutting tool used for cutting a work material.
  • the cutting insert described in Patent Document 1 is used for a turning process such as face milling or end milling.
  • the cutting insert described in Patent Document 1 has an upper cutting edge formed at the intersection line between the upper surface and the side surface, and a lower cutting edge formed at the intersection line between the lower surface and the side surface.
  • the cutting edge is constituted by a main cutting edge having a convex curve shape in a plan view and a secondary cutting edge having a linear shape continuously to the main cutting edge.
  • the work material is mainly cut by the main cutting edge.
  • the auxiliary cutting edge may not be used for cutting, but may be used as a wiping edge in order to improve the finished surface.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a cutting insert, a cutting tool, and a method of manufacturing a cut product that have good durability while improving cutting edge sharpness.
  • the cutting insert based on 1 aspect of this invention is equipped with the lower surface, the upper surface, the side surface connected to each of the said lower surface and the said upper surface, and the upper cutting blade located in the intersection part of the said upper surface and the said side surface ing.
  • the upper cutting edge has a first main cutting edge having a convex curve shape on the outside, and a first sub cutting edge that is linear and continuous to the first main cutting edge.
  • the side surface is a portion that is continuous with the first main cutting edge, and is inclined to the outside from the upper surface toward the lower surface with respect to a virtual straight line connecting the center of the upper surface and the center of the lower surface.
  • a first parallel surface parallel to the imaginary straight line and a portion connected to the first sub cutting edge.
  • the inclination angle with respect to the said virtual straight line of the said 1st inclined surface in the said side is a center of a said 1st main cutting edge from the part connected with the edge part of a said 1st main cutting edge. It is characterized by the fact that it becomes larger as it goes to the part that continues to.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a D1-D1 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2. It is the expanded sectional view which expanded area A1 in the cutting insert shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a D2-D2 cross section in the cutting insert shown in FIG. 2. It is the expanded sectional view which expanded the area
  • the cutting insert of one embodiment is explained in detail using a drawing.
  • the drawings referred to below for convenience of explanation, among the constituent members of the embodiment, only the main members necessary for explaining the present invention are shown in a simplified manner. Therefore, the cutting insert of the present invention may include any component not shown in the drawings to which the present specification refers.
  • the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has an upper surface 3, a lower surface 5, and a side surface 7.
  • the side surface 7 is connected to the upper surface 3 and the lower surface 5 respectively.
  • An upper cutting edge 9 is formed at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7.
  • a lower cutting edge 11 is formed at the intersection of the lower surface 5 and the side surface 7.
  • Each of the upper surface 3 and the lower surface 5 has a substantially circular shape when viewed in plan, and has substantially the same shape.
  • the outer periphery of the upper surface 3 has four arc-shaped curved portions. The four curved portions are connected by portions that are linear when viewed in plan.
  • Examples of the material of the cutting insert 1 include cemented carbide or cermet.
  • the composition of the cemented carbide is, for example, WC—Co produced by adding cobalt (Co) powder to tungsten carbide (WC) and sintering, and WC—coating WC—Co with titanium carbide (TiC).
  • WC—TiC—TaC—Co in which tantalum carbide (TaC) is added to TiC—Co or WC—TiC—Co.
  • the cermet is a sintered composite material in which a metal is combined with a ceramic component, and specifically includes a titanium compound mainly composed of titanium carbide (TiC) or titanium nitride (TiN).
  • the surface of the cutting insert 1 may be coated with a film using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the composition of the coating include titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), and alumina (Al 2 O 3 ).
  • the maximum width of the upper surface 3 and the lower surface 5 in the cutting insert 1 of the present embodiment is 5 to 20 mm.
  • the height from the lower surface 5 to the upper surface 3 is 2 to 8 mm.
  • the height from the lower surface 5 to the upper surface 3 is a width in a direction parallel to a virtual straight line X connecting the center of the upper surface 3 and the center of the lower surface 5 between the upper end of the upper surface 3 and the lower end of the lower surface 5.
  • the virtual straight line X is also the central axis of the cutting insert 1 because it connects the center of the upper surface 3 and the center of the lower surface 5.
  • the shapes of the upper surface 3 and the lower surface 5 are not limited to the above-described form.
  • the shape of the upper surface 3 in plan view may be a polygonal shape such as a triangular shape, a quadrangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, or an octagonal shape.
  • the curved portion is not limited to an arc shape.
  • the curved portion may be a convex curve that is convex outward, such as a parabola or an elliptic curve.
  • a through hole 13 is formed from the center of the upper surface 3 to the center of the lower surface 5. Therefore, the penetration direction of the through hole 13 is parallel to the imaginary straight line X.
  • the through hole 13 is provided for inserting a screw 105 when the cutting insert 1 is fixed to the holder 103 of the cutting tool 101 with a screw.
  • a method using a clamp structure may be adopted instead of the above-described method by screwing and fixing.
  • the upper surface 3 has a land surface 15, a rake surface 17, a breaker surface 19, and a main surface 21.
  • the land surface 15 is located on the outer periphery of the upper surface 3 and connected to the upper cutting edge 9.
  • the rake face 17 is located closer to the center than the land face 15.
  • the rake face 17 is an inclined face whose height decreases as it goes toward the center.
  • the breaker surface 19 is located closer to the center than the rake surface 17. Further, the breaker surface 19 has a concave configuration composed of a portion of an inclined surface that decreases in height toward the center and a portion that is located closer to the center than the inclined surface and increases in height. It has become.
  • the main surface 21 is located closer to the center than the breaker surface 19.
  • the main surface 21 is a flat surface perpendicular to the virtual straight line X.
  • the land surface 15 is formed so as to be substantially parallel to the lower surface 5 or an inclined surface whose height decreases toward the center. Note that “substantially parallel” does not mean strictly parallel, but may mean a slight inclination of about ⁇ 5 °. If it is difficult to evaluate whether the lower surface 5 is not flat but parallel to the lower surface 5, it may be compared with the virtual straight line X instead of the lower surface 5. That is, the land surface 15 may be evaluated based on whether or not it is perpendicular to the virtual straight line X.
  • An upper cutting edge 9 is formed at the intersection of the land surface 15 and the side surface 7.
  • the land surface 15 is provided to increase the strength of the upper cutting edge 9.
  • the upper cutting edge 9 is formed at the intersection of the rake surface 17 and the side surface 7.
  • the rake surface 17 located inside the land surface 15 is an inclined surface whose height decreases toward the center. Therefore, the internal angle formed by the rake face 17 and the side face 7 is small.
  • the internal angle formed by the land surface 15 and the side surface 7 is larger than the internal angle formed by the rake surface 17 and the side surface 7. Therefore, the strength of the upper cutting edge 9 can be increased by having the land surface 15.
  • the width of the land surface 15 is indicated by the distance between the outer periphery of the upper surface 3 and the outer periphery of the rake surface 17.
  • the width of the land surface 15 is appropriately set depending on the cutting conditions, but is set in the range of 0.05 to 0.2 mm, for example.
  • the rake face 17 is located inside the land face 15.
  • the rake face 17 plays a role of scooping off the chips cut by the upper cutting edge 9. Therefore, the chips of the work material 201 flow so as to travel along the surface of the rake face 17.
  • the scooping surface 17 is an inclined surface whose height decreases toward the center in order to scoop off chips well.
  • the inclination angle indicated by the angle formed between the lower surface 5 and the rake face 17 in the cross section perpendicular to the rake face 17 may be set in the range of 10 ° to 50 °, for example.
  • the rake face 17 only needs to decrease in height toward the center. Therefore, as shown in FIGS. 4 to 9, it may be constituted by a plurality of regions having different inclination angles when viewed in cross-section, or may have a concave curve shape.
  • the breaker surface 19 is located inside the rake surface 17.
  • the breaker surface 19 serves to curl the chips flowing on the rake surface 17 in a spiral shape.
  • the cutting insert 1 can exhibit excellent chip discharging performance.
  • the area of the breaker surface 19 close to the main surface 21 becomes higher as the distance from the outer periphery increases.
  • the breaker surface 19 is an inclined surface whose height on the center side is higher than that on the outer peripheral side of the upper surface 3.
  • the inclination angle indicated by the angle formed between the lower surface 5 and the inclined surface of the breaker surface 19 in the cross section perpendicular to the breaker surface 19 may be set in the range of 5 ° to 45 °, for example.
  • the upper cutting edge 9 is formed at the intersection of the upper surface 3 and the side surface 7.
  • the upper cutting edge 9 has a first main cutting edge 23 having a convex curve shape on the outside and a first sub cutting edge 25 having a linear shape.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has four arc-shaped portions as the first main cutting edge 23. Further, between the four first main cutting edges 23, linear first auxiliary cutting edges 25 are respectively positioned. That is, the four first main cutting edges 23 are connected by the four first sub cutting edges 25, respectively.
  • Each first main cutting edge 23 is configured to be longer than each first sub cutting edge 25.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has four first main cutting edges 23 and four first sub cutting edges 25, but the first main cutting edge 23 and the first sub cutting edge.
  • the number of blades 25 is not limited to four. For example, there is no problem even if there are two, three, five, or six or more.
  • one of the four first main cutting edges 23 is used for cutting the workpiece 201 as a main cutting edge.
  • the first auxiliary cutting edge 25 adjacent to the first main cutting edge 23 used for this cutting process is used for the cutting process as a “saw blade”.
  • the first sub cutting edge 25 used as a wiping edge is arranged on the holder 103 so as to be parallel to the upper surface 3 of the work material 201.
  • the intersection line between the upper surface 3 and the side surface 7 is not a strict line shape due to the intersection of the two surfaces. If the intersection line between the upper surface 3 and the side surface 7 is sharpened at an acute angle, the durability of the upper cutting edge 9 is lowered. Therefore, the portion where the upper surface 3 and the side surface 7 intersect may be subjected to a so-called honing process in which the curved surface is slightly formed.
  • the upper cutting edge 9 has a plurality of first recesses 27 that are recessed toward the lower surface 5. Each of the plurality of first recesses 27 is recessed toward the lower surface 5. Therefore, the plurality of first concave portions 27 have a concave shape that opens upward when viewed from the side.
  • the upper surface 3 in the first concave portion 27 is compared with the case where the upper cutting blade 9 has a linear shape parallel to the upper surface 3. It becomes easy to incline and contact the part inclined with respect to the work material 201. Thereby, since the force required for cutting can be reduced, the work material 201 can be processed satisfactorily.
  • the cutting insert 1 of this embodiment has the lower cutting edge 11 formed in the intersection part of the lower surface 5 and the side surface 7 in addition to the upper cutting edge 9 formed in the intersection part of the upper surface 3 and the side surface 7. It has.
  • the lower cutting edge 11 can be made to function in the same manner as the upper cutting edge 9 by mounting upside down. Therefore, in the cutting insert 1 of this embodiment, the lower surface 5 has the same configuration as the upper surface 3. Specifically, the lower surface 5 has a land surface 15, a rake surface 17, a breaker surface 19, and a main surface 21, similar to the upper surface 3.
  • the lower cutting edge 11 has the same function as the upper cutting edge 9, the lower cutting edge 11 has a second main cutting edge 29 having a convex curve shape on the outside and a second sub cutting edge 31 having a linear shape. And have.
  • the cutting insert 1 of the present embodiment has four arc-shaped portions as the second main cutting edge 29.
  • linear second auxiliary cutting edges 31 are positioned. That is, the four second main cutting edges 29 are connected by the four second sub cutting edges 31.
  • Each second main cutting edge 29 is longer than each second sub-cutting edge 31.
  • the lower cutting edge 11 includes a second recess 33 corresponding to the first recess 27 in the upper cutting edge 9. That is, the lower cutting edge 11 has a plurality of second recesses 33 that are recessed toward the upper surface 3.
  • a side surface 7 is formed between the upper surface 3 and the lower surface 5.
  • the side surface 7 is connected to each of the upper surface 3 and the lower surface 5.
  • the side surface 7 is a portion connected to the first main cutting edge 23, and is inclined so as to protrude outward from the upper surface 3 toward the lower surface 5 with respect to a virtual straight line X connecting the center of the upper surface 3 and the center of the lower surface 5.
  • the first inclined surface 35 and the first sub-cutting edge 25 are connected to the first parallel surface 37 parallel to the virtual straight line X.
  • “outside” means a direction away from the central axis of the cutting insert 1 when the cutting insert 1 is viewed in plan.
  • the side surface 7 includes a curved portion connected to the outer peripheral edge of the upper surface 3, that is, a curved portion connected to the first main cutting edge 23, and a straight portion or first auxiliary cutting edge to the outer peripheral edge of the upper surface 3. 25 and a planar portion connected to 25.
  • the curved portion has a portion continuous with the upper surface 3, a portion continuous with the lower surface 5, and a portion located between these portions.
  • the portion connected to the upper surface 3 is a first inclined surface 35 that is inclined outward with an inclination angle ⁇ as it goes from the upper surface 3 to the lower surface 5 with respect to the virtual straight line X.
  • the planar portion is the first parallel surface 37.
  • the first sub cutting edge 25 is a wiping edge.
  • a larger cutting resistance is applied to the first main cutting edge 23 than the work material 201.
  • the first main cutting edge 23 has a convex curve shape, as shown in FIGS. 15 and 16, the first main cutting edge 23 is cut at a portion away from the first sub cutting edge 25. The thickness of the work material 201 is increased. Therefore, a relatively large force is applied to this part.
  • the region of Z1 is first cut.
  • the cutting tool 101 slides from left to right after the area of Z1 is cut or simultaneously with the area of Z1.
  • the area Z2 is cut by the cutting insert 1.
  • the cutting tool 101 slides from left to right after the area Z2 is cut or simultaneously with the area Z2 is cut.
  • the region Z3 is cut by the cutting insert 1 next.
  • the face milling of the work material 201 is performed by combining the cutting by the cutting insert 1 and the slide of the cutting tool 101 provided with the cutting insert 1.
  • the thickness R ⁇ b> 2 of the chips cut at the center of the first main cutting edge 23 is the first main cutting edge 23.
  • the thickness is larger than the thickness R1 of the chips cut at the end close to the sub cutting edge 25. Therefore, a large force is easily applied to the center of the first main cutting edge 23 as compared with the end portion.
  • the first main cutting edge 23 is inclined from the portion where the inclination angle ⁇ of the first inclined surface 35 on the side surface 7 with respect to the virtual straight line X continues to the end of the first main cutting edge 23. It is getting bigger as you go to the center of the area. That is, the thickness of the cutting edge at the center of the first main cutting edge 23 is relatively thick. Therefore, even when the rake angle is increased in order to increase the sharpness of the cutting edge, the edge strength at the portion connected to the center of the first main cutting edge 23, where a relatively large force is applied, is increased. It is done. As a result, it is possible to provide the cutting insert 1 having good cutting edge sharpness and good durability.
  • the 1st inclined surface 35 in the side surface 7 is the width
  • the inclination angle with respect to the virtual straight line X of the portion (first inclined surface 35) connected to the first main cutting edge 23 on the side surface 7 is set at the end of the first main cutting edge 23. The size is increased from the continuous portion toward the portion connected to the center of the first main cutting edge 23. Thereby, the strength of the upper cutting edge 9 at each cutting position is optimized.
  • the width of the first inclined surface 35 in the direction parallel to the virtual straight line X is small, the strength of the upper cutting edge 9 is lowered. In particular, when it is partially small, a large load may be applied to the small width portion. However, when the width in the direction parallel to the imaginary straight line X is constant, the strength of the upper cutting blade 9 can be suppressed from varying, and therefore the strength of the upper cutting blade 9 as a whole can be further increased.
  • the lower end of the first inclined surface 35 on the side surface 7 is at a position lower than the lower end of the rake face 17.
  • a force accompanying cutting resistance is applied from the work material 201 to the upper cutting edge 9.
  • a relatively large force is easily applied to the land surface 15 and the rake surface 17. Since the lower end of the first inclined surface 35 on the side surface 7 is lower than the lower end of the rake face 17, the land surface 15, the rake face 17, and the side face 7 at the portion where these faces are formed.
  • the thickness in the direction perpendicular to the virtual straight line X can be ensured. Therefore, the durability of the cutting insert 1 can be further increased.
  • the cutting insert 1 of this embodiment is provided with the lower cutting edge 11 located in the intersection part of the lower surface 5 and the side surface 7.
  • FIG. Even in the case where the lower cutting edge 11 is used, the side surface 7 is a portion that is continuous with the second main cutting edge 29 and has a virtual straight line X in order to make the cutting insert 1 that has good sharpness and good durability.
  • the second inclined surface 39 that is inclined outward from the lower surface 5 toward the upper surface 3 and the second parallel surface 41 that is connected to the second auxiliary cutting edge 31 and is parallel to the virtual straight line X. have.
  • the first parallel surface 37 and the second parallel surface 41 are the same surface.
  • the upper cutting edge 9 and the lower cutting edge 11 overlap each other.
  • the first parallel surface 37 and the second parallel surface 41 are separate surfaces on the side surface 7, so that the first inclined surface 35
  • the width in the direction parallel to the virtual straight line X and the width in the direction parallel to the virtual straight line X of the second inclined surface 39 are different values.
  • a region having a partially small width in the direction parallel to the virtual straight line X of the first inclined surface 35 is generated on at least one of the first inclined surface 35 and the second inclined surface 39.
  • the strength of the upper cutting edge 9 or the lower cutting edge 11 tends to vary.
  • the possibility that the strength of the upper cutting edge 9 and the lower cutting edge 11 will vary can be reduced.
  • the inclination angle of the second inclined surface 39 with respect to the virtual straight line X in the cross section including the virtual straight line X and the center of the first main cutting edge 23 is the virtual of the first inclined surface 35. It is the same as the inclination angle with respect to the straight line X.
  • the width of the second inclined surface 39 in the direction parallel to the virtual straight line X is the first inclined surface. It is the same as the width in the direction parallel to the 35 virtual straight lines X. This is to reduce the possibility of variations in the strength of the upper cutting edge 9 and the lower cutting edge 11.
  • the cutting insert 1 of this embodiment has the rake face 17 which is the shape of the inclined surface which becomes low as it goes to the center between the land surface 15, the breaker surface 19, and the main surface 21, as already shown. is doing.
  • the width W1 of the rake face 17 indicated by the distance between the outer circumference and the inner circumference of the rake face 17 when viewed from above is the first main cutting edge from the portion connected to the end of the first main cutting edge 23. It becomes large as it goes to the part which continues to the center of 23.
  • the portion connected to the end of the first main cutting edge 23 is the straight line connecting the center of the upper surface 3 and the end of the first main cutting edge 23 in plan view and the outer periphery of the rake face 17. It means an intersection. Further, the portion connected to the center of the first main cutting edge 23 is the intersection of the straight line connecting the center of the upper surface 3 and the center of the first main cutting edge 23 in plan view and the outer periphery of the rake face 17. I mean.
  • the width W2 of the breaker surface 19 which is a shape of an inclined surface which is located inside the rake surface 17 and increases in height toward the center is the first main surface. The size increases from the portion continuous with the end of the cutting edge 23 toward the portion continuous with the center of the first main cutting edge 23.
  • the width of the breaker surface 19 is two intersections between the straight line passing through the center and the outer periphery of the upper surface 3 and the breaker surface 19 in a plan view, and between the outer intersection and the center intersection. Means the interval.
  • the portion connected to the end portion of the first main cutting edge 23 is the intersection of the breaker surface 19 and the straight line connecting the center of the upper surface 3 and the end portion of the first main cutting edge 23 in plan view. I mean.
  • the portion connected to the center of the first main cutting edge 23 means an intersection of a straight line connecting the center of the upper surface 3 and the center of the first main cutting edge 23 and the breaker surface 19.
  • the width of the entire concave surface constituted by the rake face 17 and the breaker face 19 is increased from a portion connected to the end portion of the first main cutting edge 23 toward a portion continuous to the center of the first main cutting edge 23. It is getting bigger.
  • the first main cutting edge 23 has a convex curve shape. Further, the thickness R2 of the chip cut at the center of the first main cutting edge 23 is larger than the thickness R1 of the chip cut at the end portion of the first main cutting edge 23 near the first sub cutting edge. large. Therefore, the chips cut at the center of the first main cutting edge 23 are less likely to curl than the chips cut at the end of the first main cutting edge 23 near the first sub cutting edge.
  • the rake face 17 and the breaker face 19 have the above-described configuration, the rake face 17 has a relatively large width in a region where relatively thick chips flow in the rake face 17 and the breaker face 19. Further, the chips can be curled stably without enlarging the entire concave surface constituted by the breaker surface 19.
  • the height of the lower end of the rake face 17 and the breaker surface 19 in the portion continuous to the center of the first main cutting edge 23, that is, the height of the bottom of the concave surface is the first. It is lower than the height of the bottom of the concave surface at the portion that continues to the end of the main cutting edge 23. In other words, the depth of the concave surface in the portion continuous with the center of the first main cutting edge 23 is deeper than the depth of the concave surface in the portion continuous with the end of the first main cutting edge 23.
  • the side surface 7 has a plurality of third recesses 43.
  • the third recess 43 functions as a restraining surface to the holder 103 when the cutting insert 1 is attached to the holder 103 and used. That is, the side surface 7 has a plurality of concave constraining surfaces.
  • At least a part of these constraining surfaces is located below the bottom of the first recess 27. That is, at least a part of each of the plurality of third recesses 43 is located below the bottom of the first recess 27.
  • the plurality of third recesses 43 are recessed toward the center of the upper surface 3 with respect to the upper cutting edge 9 when seen in a plan view. In this way, the plurality of third recesses 43 that are restraining surfaces for the holder 103 are not simply formed on the side surface 7 but are positioned below the bottoms of the first recesses 27.
  • the upper cutting edge 9 has the first recess 27, when the workpiece 201 is cut by the upper cutting edge 9, the bottom of the first recess 27 of the upper cutting edge 9 is relatively In particular, a large cutting force is likely to be applied. For this reason, stress may concentrate near the bottom and cracks may occur. However, since the third recess 43 described above is provided, the progress of cracks in the third recess 43 can be stopped.
  • the plurality of third recesses 43 are recessed toward the center of the lower surface 5 rather than the lower cutting edge 11 when seen in a plan view, and at least a part of each of the plurality of third recesses 43 is a plurality of The second concave portion 33 is located above each bottom portion.
  • the cutting tool 101 of this embodiment includes a holder 103 having a rotation center axis Y and a plurality of the cutting inserts 1 as shown in FIGS.
  • the holder 103 has a plurality of insert pockets 107 on the outer peripheral surface on the distal end side.
  • the plurality of cutting inserts 1 are mounted in the insert pockets 107, respectively.
  • the holder 103 has a substantially rotating body shape around the rotation center axis Y.
  • a plurality of insert pockets 107 are provided at equal intervals on the outer peripheral surface on the tip side of the holder 103.
  • the insert pocket 107 is a part to which the cutting insert 1 is mounted, and is open on the outer peripheral surface and the front end surface of the holder 103.
  • the insert pocket 107 has a seating surface facing the rotation direction and a plurality of constraining side surfaces that are positioned in a direction intersecting the seating surface and incline in a direction approaching a normal to the seating surface as the seating surface is separated from the seating surface. And have.
  • a plurality of cutting inserts 1 are mounted in a plurality of insert pockets 107 provided in the holder 103.
  • the plurality of cutting inserts 1 are mounted such that the upper cutting edge 9 protrudes outward from the outer peripheral surface, that is, to the side of the holder 103.
  • the plurality of cutting inserts 1 are mounted on the holder 103 such that the arcuate curved portion of the upper cutting edge 9 protrudes from the outer peripheral surface of the holder 103.
  • the cutting insert 1 has not only the upper cutting edge 9 but also the lower cutting edge 11, the cutting insert 1 is turned upside down so that the lower cutting edge 11 protrudes from the outer peripheral surface to the side of the holder 103.
  • the cutting insert 1 may be mounted in the insert pocket 107.
  • the third concave portion 43 in contact with the holder 103 functions as a constraining surface to the holder 103 of the cutting insert 1.
  • the bottom of the third recess 43 abuts away from the holder 103.
  • a force may be applied from the holder 103 to the bottom of the third recess 43, which may cause a crack from the bottom of the third recess 43. It is.
  • the bottom of the third recess 43 is separated from the holder 103, the above force is suppressed from being applied to the bottom of the third recess 43. Therefore, the possibility that a crack is generated from the third recess 43 can be reduced.
  • the cutting insert 1 is attached to the insert pocket 107 with a screw 105. That is, cutting is performed by inserting a screw 105 into the through hole 13 of the cutting insert 1, inserting the tip of the screw 105 into a screw hole (not shown) formed in the insert pocket 107, and screwing the screw portions together.
  • the insert 1 is attached to the holder 103.
  • the cutting insert 1 is mounted on the holder 103 so that the upper cutting edge 9 protruding outward from the outer peripheral surface has a negative axial rake angle and a negative radial rake angle.
  • steel, cast iron or the like can be used.
  • steel having high toughness among these members it is preferable to use steel having high toughness among these members.
  • the cut product is produced by cutting the work material 201.
  • the manufacturing method of the cut workpiece in the present embodiment includes the following steps. That is, (1) a step of rotating the cutting tool 101 represented by the above embodiment; (2) a step of bringing the upper cutting edge 9 or the lower cutting edge 11 of the rotating cutting tool 101 into contact with the work material 201; (3) a step of separating the cutting tool 101 from the work material 201; It has.
  • the cutting tool 101 is rotated relatively close to the work material 201.
  • the upper cutting edge 9 of the cutting tool 101 is brought into contact with the work material 201 to cut the work material 201.
  • the cutting tool 101 is relatively moved away from the work material 201.
  • the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is brought closer. 12 and 13, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is rotated. Further, in FIG. 14, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is moved away. Note that, in the cutting in the manufacturing method of the present embodiment, the work material 201 is fixed and the cutting tool 101 is moved in each step, but it is naturally not limited to such a form.
  • the work material 201 may be brought close to the cutting tool 101 in the step (1).
  • the work material 201 may be moved away from the cutting tool 101.
  • the state where the cutting tool 101 is rotated and the upper cutting edge 9 or the lower cutting edge 11 of the cutting insert 1 is brought into contact with a different part of the work material 201 may be repeated.
  • the cutting insert 1 is rotated by 90 degrees with respect to the central axis (virtual straight line X) of the through-hole 13, and the unused upper cutting edge 9
  • the lower cutting edge 11 may be used.
  • representative examples of the material of the work material 201 include carbon steel, alloy steel, stainless steel, cast iron, and non-ferrous metal.

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Abstract

　本発明の一態様に係る切削インサート１は、上面３、下面５、側面７および上切刃９を備え、上切刃９が、外側に凸曲線形状である第１の主切刃２３と、直線形状であって第１の主切刃２３に連続した第１の副切刃２５とを有し、側面７が、第１の主切刃２３に連なる部分であって上面３の中心と下面５の中心とを結ぶ仮想直線に対して上面３から下面５に向かうにつれて外側に傾斜した第１の傾斜面３５を有し、側面７における第１の傾斜面３５の仮想直線に対する傾斜角が、第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっている。

Description

切削インサート、切削工具および被削加工物の製造方法
　本発明は、切削インサート、切削工具および被削加工物の製造方法に関する。
　従来、被削材の切削加工に用いられる切削工具として、特許文献１に記載の切削インサートが知られている。特許文献１に記載の切削インサートは、具体的には、正面フライス加工またはエンドミル加工のような転削加工に用いられる。特許文献１に記載の切削インサートは、上面と側面との交線部に形成された上切刃、および下面と側面との交線部に形成された下切刃を有している。切刃は、平面視した場合に凸曲線形状である主切刃と、この主切刃に連続して直線形状である副切刃とによって構成されている。
　このような主切刃および副切刃を備えている場合には、主切刃によって被削材の切削加工が主に行われる。このとき、副切刃は、切削加工に用いられなくても良いが、仕上げ面の向上のため、さらい刃として用いられる場合もある。
　特許文献１に記載の切削インサートを用いて切削加工を行う場合には、切刃として上切刃および下切刃を有していることから、切削加工時における反対側の切刃の干渉を回避するためにホルダのアキシャルレーキおよびラジアスレーキが負の値に設定される。しかしながら、アキシャルレーキおよびラジアスレーキが負の値である場合、切刃の切れ味が低下するため、すくい角を大きくすることが求められる。その結果、刃先強度が低下して、切削インサートの耐久性が低下するという課題が生じていた。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、切刃の切れ味を良好なものにしつつも耐久性が良好な切削インサート、切削工具および切削加工物の製造方法を提供することにある。
特開２０１２－５００７３２号公報
　本発明の一態様に基づく切削インサートは、下面と、上面と、前記下面および前記上面のそれぞれに接続された側面と、前記上面と前記側面との交線部に位置した上切刃とを備えている。前記上切刃は、外側に凸曲線形状である第１の主切刃と、直線形状であって該第１の主切刃に連続した第１の副切刃とを有している。前記側面は、前記第１の主切刃に連なる部分であって前記上面の中心と前記下面の中心とを結ぶ仮想直線に対して前記上面から前記下面に向かうにつれて外側に傾斜した第１の傾斜面、および前記第１の副切刃に連なる部分であって前記仮想直線に対して平行な第１の平行面を有している。そして、上記態様の切削インサートは、前記側面における前記第１の傾斜面の前記仮想直線に対する傾斜角が、前記第１の主切刃の端部に連なる部分から前記第１の主切刃の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっていることを特徴としている。
本発明の一実施形態の切削インサートを示す斜視図である。 図１に示す切削インサートの平面図である。 図１に示す切削インサートの側面図である。 図２に示す切削インサートにおけるＤ１－Ｄ１断面の断面図である。 図４に示す切削インサートにおける領域Ａ１を拡大した拡大断面図である。 図２に示す切削インサートにおけるＤ２－Ｄ２断面の断面図である。 図６に示す切削インサートにおける領域Ａ２を拡大した拡大断面図である。 図２に示す切削インサートにおけるＤ３－Ｄ３断面の断面図である。 図８に示す切削インサートにおける領域Ａ３を拡大した拡大断面図である。 本発明の一実施形態の切削工具を示す斜視図である。 図１０に示す切削工具の側面図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法の一工程を示す斜視図である。 切削加工物（被削材）の切削状況を示す概略図である。 図１５における領域Ａ４を拡大した概略図である。
　＜切削インサート＞
　以下、一実施形態の切削インサートについて、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明の切削インサートは、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
　図１～９に示すように、本実施形態の切削インサート１は、上面３、下面５および側面７を有している。側面７は上面３および下面５にそれぞれ接続されている。上面３と側面７との交線部には上切刃９が形成されている。下面５と側面７との交線部には下切刃１１が形成されている。上面３および下面５は、それぞれ平面視した場合の形状が略円形状であって、ほぼ同じ形状となっている。具体的には、上面３の外周が４つの円弧形状の曲線部位を有している。４つの曲線部位は、それぞれ平面視した場合に直線形状である部位によって連結されている。
　切削インサート１の材質としては、例えば、超硬合金あるいはサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、炭化タングステン（ＷＣ）にコバルト（Ｃｏ）の粉末を加えて焼結して生成されるＷＣ－Ｃｏ、ＷＣ－Ｃｏに炭化チタン（ＴｉＣ）を添加したＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏ、あるいはＷＣ－ＴｉＣ－Ｃｏに炭化タンタル（ＴａＣ）を添加したＷＣ－ＴｉＣ－ＴａＣ－Ｃｏがある。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料であり、具体的には、炭化チタン（ＴｉＣ）、または窒化チタン（ＴｉＮ）を主成分としたチタン化合物が挙げられる。
　切削インサート１の表面は、化学蒸着（ＣＶＤ）法または物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて被膜でコーティングされていてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）またはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などが挙げられる。
　本実施形態の切削インサート１における上面３および下面５の最大幅は５～２０ｍｍである。また、下面５から上面３までの高さは２～８ｍｍである。ここで、下面５から上面３までの高さとは、上面３の上端と下面５の下端との間における上面３の中心と下面５の中心とを結ぶ仮想直線Ｘに平行な方向での幅を意味している。また、仮想直線Ｘは、上面３の中心と下面５の中心とを結んでいることから、切削インサート１の中心軸でもある。
　なお、上面３および下面５の形状としては、上記の形態に限定されるものではない。例えば、平面視した場合の上面３の形状が三角形状、四角形状、五角形状、六角形状または八角形状のような多角形状であってもよい。また、上面３が曲線部位を有している場合であっても、この曲線部位は円弧状に限定されるものではない。曲線部位としては放物線または楕円曲線のように外側に凸である凸曲線状であってもよい。
　上面３の中心から下面５の中心にかけて貫通孔１３が形成されている。そのため、貫通孔１３の貫通方向は、上記の仮想直線Ｘに対して平行である。貫通孔１３は、切削インサート１を切削工具１０１のホルダ１０３にネジ止め固定する際にネジ１０５を挿入するために設けられている。なお、切削インサート１をホルダ１０３に固定する方法としては、上記のネジ止め固定による方法に代えて、クランプ構造を用いた方法を採用しても良い。
　上面３は、ランド面１５、すくい面１７、ブレ－カ面１９および主面２１を有している。ランド面１５は、上面３の外周に位置して上切刃９に接続されている。すくい面１７は、ランド面１５よりも中心側に位置している。また、すくい面１７は、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面である。ブレ－カ面１９は、すくい面１７よりも中心側に位置している。また、ブレ－カ面１９は、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面の部位と、この傾斜面よりも中心側に位置して高さが高くなる部位とによって構成された凹形状の構成となっている。主面２１は、ブレ－カ面１９よりも中心側に位置している。また、主面２１は、仮想直線Ｘに対して垂直な平坦面である。
　ランド面１５は、下面５に対してほぼ平行か、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面となるように形成されている。なお「ほぼ平行」とは、厳密に平行であることを意味するものではなく、±５°程度のわずかな傾斜となっていても良いことを意味している。下面５が平坦ではなく下面５に対して平行であるか否かの評価が難しい場合には、下面５の代わりに仮想直線Ｘと比較すればよい。すなわち、ランド面１５は仮想直線Ｘに対して垂直であるか否かによって評価すればよい。
　ランド面１５と側面７との交線部には上切刃９が形成されている。ランド面１５は、上切刃９の強度を高めるために設けられている。ランド面１５を有していない場合は、すくい面１７と側面７との交線部に上切刃９が形成されることになる。ランド面１５の内側に位置するすくい面１７は、上述の様に、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面である。そのため、すくい面１７と側面７とのなす内角は小さい。しかしながら、ランド面１５と側面７とのなす内角は、すくい面１７と側面７とのなす内角よりも大きい。そのため、ランド面１５を有することによって、上切刃９の強度を高めることができる。
　なお、上切刃９の切削性を高めることを目的とするのであれば、すくい面１７と側面７との交線部に上切刃９が形成された構成としても良い。上切刃９が鋭利な形状となるからである。ランド面１５の幅は、上面３の外周とすくい面１７の外周との間隔で示される。ランド面１５の幅は、切削条件によって適宜設定されるが、例えば０．０５～０．２ｍｍの範囲で設定される。
　すくい面１７は、ランド面１５の内側に位置している。すくい面１７は、上切刃９において切削された切屑をすくい取るような役割をしている。そのため、被削材２０１の切屑はすくい面１７の表面を伝うように流れる。すくい面１７は、切屑を良好にすくい取るために、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面となっている。すくい面１７に垂直な断面における下面５とすくい面１７とのなす角で示される傾斜角度は、例えば１０°～５０°の範囲で設定すればよい。すくい面１７は、中心に向かうにつれて高さが低くなっていればよい。そのため、図４～９に示すように、断面視した場合に傾斜角度の互いに異なる複数の領域によって構成されていてもよく、また、凹曲線形状となっていてもよい。
　ブレ－カ面１９は、すくい面１７の内側に位置している。ブレ－カ面１９は、すくい面１７の上を流れてきた切屑を螺旋状にカールさせる役割をしている。切屑が螺旋状に変形することによって、切削インサート１は、優れた切屑排出性を発揮することが可能となる。そのため、ブレ－カ面１９における主面２１に近い領域は、外周から遠ざかるにつれて高さが高くなっている。具体的には、ブレ－カ面１９は、上面３における外周側よりも中心側の高さが高い傾斜面となっている。ブレ－カ面１９に垂直な断面における、下面５とブレ－カ面１９の上記の傾斜面とのなす角で示される傾斜角度は、例えば５°～４５°の範囲で設定すればよい。
　上面３と側面７との交線部には上切刃９が形成されている。上切刃９は、外側に凸曲線形状である第１の主切刃２３と、直線形状である第１の副切刃２５とを有している。本実施形態の切削インサート１は、第１の主切刃２３として、４つの円弧状の部位を有している。また、４つの第１の主切刃２３の間には、それぞれ直線形状の第１の副切刃２５が位置している。すなわち、４つの第１の主切刃２３が４つの第１の副切刃２５によってそれぞれ連結されている。それぞれの第１の主切刃２３は、それぞれの第１の副切刃２５よりも長い構成となっている。
　なお、本実施形態の切削インサート１は、４つの第１の主切刃２３および４つの第１の副切刃２５を有しているが、第１の主切刃２３および第１の副切刃２５の数は、４つに限定されず、例えば、２つ，３つ，５つ或いは６つ以上であっても何ら問題ない。
　本実施形態の切削インサート１を用いた図１０に示す切削工具１０１においては、４つの第１の主切刃２３の１つが主切刃として被削材２０１の切削加工に用いられる。このとき、この切削加工に用いられる第１の主切刃２３に隣接する第１の副切刃２５が、「さらい刃」として切削加工に用いられる。さらい刃として用いられる第１の副切刃２５は、被削材２０１の上面３に対して平行となるようにホルダ１０３に配置される。
　なお、このとき上面３と側面７との交線部は、２つの面が交わることによる厳密な線形状ではない。上面３と側面７との交線部が鋭角に尖っていると、上切刃９の耐久性が低下する。そのため、上面３と側面７とが交わる部分がわずかに曲面形状となっている、いわゆるホーニング加工が施されていても良い。
　上切刃９は、下面５に向かって窪んだ複数の第１の凹部２７を有している。複数の第１の凹部２７は、それぞれ下面５に向かって窪んでいる。そのため、複数の第１の凹部２７は、側面視した場合に、上方に向かって開口する凹形状となっている。このような第１の凹部２７を上切刃９が有している場合には、上切刃９が上面３に平行な直線形状である場合と比較して、第１の凹部２７における上面３に対して傾斜している部分を被削材２０１に対して傾斜して接触させ易くなる。これにより、切削に要する力を小さくできるので、被削材２０１を良好に加工できる。
　また、本実施形態の切削インサート１は、上面３と側面７との交線部に形成された上切刃９に加えて、下面５と側面７との交線部に形成された下切刃１１を備えている。切削インサート１をホルダ１０３に装着する際に、上下反転させて装着することによって下切刃１１を上切刃９と同様に機能させることができる。そのため、本実施形態の切削インサート１においては、下面５は、上面３と同様の構成を備えている。具体的には、下面５は、上面３と同様に、ランド面１５、すくい面１７、ブレ－カ面１９および主面２１を有している。
　また、下切刃１１が上切刃９と同様の機能を有するため、下切刃１１は、外側に凸曲線形状である第２の主切刃２９と、直線形状である第２の副切刃３１とを有している。本実施形態の切削インサート１は、第２の主切刃２９として、４つの円弧状の部位を有している。また、４つの第２の主切刃２９の間には、それぞれ直線形状の第２の副切刃３１が位置している。すなわち、４つの第２の主切刃２９が４つの第２の副切刃３１によって連結されている。それぞれの第２の主切刃２９は、それぞれの第２の副切刃３１よりも長い構成となっている。また、下切刃１１は、上切刃９における第１の凹部２７に対応する第２の凹部３３を備えている。すなわち、下切刃１１は、上面３に向かって窪んだ複数の第２の凹部３３を有している。
　上面３と下面５との間には側面７が形成されている。側面７は、上面３および下面５のそれぞれに接続されている。側面７は、第１の主切刃２３に連なる部分であって上面３の中心と下面５の中心とを結ぶ仮想直線Ｘに対して上面３から下面５に向かうにつれて外側に突出するように傾斜した第１の傾斜面３５、および第１の副切刃２５に連なる部分であって仮想直線Ｘに対して平行な第１の平行面３７を有している。ここで「外側」とは、切削インサート１を平面視した場合に切削インサート１の中心軸から離れる方向のことを意味している。
　具体的には、側面７は、上面３の外周縁における曲線部位すなわち第１の主切刃２３に接続された曲面状の部位と、上面３の外周縁における直線部位すなわち第１の副切刃２５に接続された平面状の部位とを有している。曲面状の部位は、上面３に連なる部分、下面５に連なる部分およびこれらの部分の間に位置する部分を有している。この上面３に連なる部分が、仮想直線Ｘに対して上面３から下面５に向かうにつれて傾斜角θで外側に向かって傾斜した第１の傾斜面３５である。また、上記の平面状の部位が第１の平行面３７である。
　凸曲線形状の第１の主切刃２３および直線形状の第１の副切刃２５を有する切削インサート１を用いて切削加工を行った場合には、さらい刃である第１の副切刃２５よりも第１の主切刃２３に被削材２０１から大きな切削抵抗が加わる。さらに、第１の主切刃２３が凸曲線形状である場合は、図１５，１６に示すように、第１の主切刃２３の、第１の副切刃２５から離れた部分において切削される被削材２０１の厚みが大きくなる。そのため、この部分には相対的に大きな力が加わる。
　より具体的には、上切刃９を用いて切削加工を行った場合には、まずＺ１の領域が切削される。Ｚ１の領域が切削された後、あるいはＺ１の領域が切削されるのと同時に、切削工具１０１は左から右へとスライドする。そして、次にＺ２の領域が切削インサート１によって切削される。Ｚ２の領域が切削された後、或いはＺ２の領域が切削されるのと同時に、切削工具１０１は左から右へとスライドする。そして、次にＺ３の領域が切削インサート１によって切削される。このように切削インサート１による切削加工と切削インサート１を備えた切削工具１０１のスライドとが組み合わされることによって被削材２０１の正面フライス加工が行われる。
　このとき、第１の主切刃２３が凸曲線形状であることから、第１の主切刃２３の中心において切削される切屑の厚みＲ２が、第１の主切刃２３での第１の副切刃２５に近い端部において切削される切屑の厚みＲ１よりも大きくなる。そのため、第１の主切刃２３の中心には端部と比較して大きな力が加わり易い。
　本実施形態の切削インサート１においては、側面７における第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに対する傾斜角θが、第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっている。すなわち、第１の主切刃２３の中心における刃先の厚みが相対的に厚い形状となっている。そのため、切刃の切れ味を高めるためにすくい角を大きくした場合であっても、相対的に大きな力が加わる箇所である、第１の主切刃２３の中心に連なる部分での刃先強度が高められる。結果として、切刃の切れ味が良好であって耐久性が良好な切削インサート１を提供することができる。
　また、本実施形態の切削インサート１においては、側面７における第１の傾斜面３５は、拘束面である第３の凹部４３が形成された部分を除いて、仮想直線Ｘに平行な方向の幅が一定である。本実施形態の切削インサート１においては、側面７における第１の主切刃２３に連なる部分（第１の傾斜面３５）の仮想直線Ｘに対する傾斜角を第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくしている。これによって、各切込み位置での上切刃９の強度の最適化を図っている。
　このとき、第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに平行な方向における幅が小さいと、上切刃９の強度が低下する。特に、部分的に小さい場合には、この幅の小さい部分に大きな負荷が加わる可能性がある。しかしながら、仮想直線Ｘに平行な方向における幅が一定である場合には、上切刃９の強度がばらつくのを抑制できるので、上切刃９の全体としての強度をさらに高めることができる。
　また、側面７における第１の傾斜面３５の下端が、すくい面１７の下端よりも低い位置にある。切削加工時において、被削材２０１から上切刃９に切削抵抗に伴う力が加わる。このとき、ランド面１５およびすくい面１７に比較的大きな力が加わり易い。側面７における第１の傾斜面３５の下端が、すくい面１７の下端よりも低い位置にあることによって、これらの面が形成されている部分での、ランド面１５およびすくい面１７と側面７との間における仮想直線Ｘに垂直な方向の厚みを確保することができる。そのため、切削インサート１の耐久性をさらに高めることができる。
　また、本実施形態の切削インサート１は、下面５と側面７との交線部に位置した下切刃１１を備えている。下切刃１１を使用した場合においても、同様に切れ味が良好であって耐久性が良好な切削インサート１とするため、側面７が、第２の主切刃２９に連なる部分であって仮想直線Ｘに対して下面５から上面３に向かうにつれて外側に傾斜した第２の傾斜面３９、および第２の副切刃３１に連なる部分であって仮想直線Ｘに対して平行な第２の平行面４１を有している。本実施形態の切削インサート１においては、第１の平行面３７と第２の平行面４１とが、同一面となっている。
　また、本実施形態の切削インサート１においては、上切刃９と下切刃１１とが上下に重なり合っている。上切刃９と下切刃１１とが上下に重なり合っていない場合は、側面７が第１の平行面３７および第２の平行面４１が別々の面になることから、第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに平行な方向における幅と、第２の傾斜面３９の仮想直線Ｘに平行な方向における幅とが異なる値となる。
　すなわち、第１の傾斜面３５および第２の傾斜面３９の少なくとも一方に、第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに平行な方向における幅が部分的に小さい領域が生じることになる。このような場合には、上述のように、上切刃９または下切刃１１の強度にばらつきが生じやすくなる。しかしながら、上切刃９と下切刃１１とが上下に重なり合っていることによって、上切刃９および下切刃１１の強度にばらつきが生じる可能性を小さくできる。
　本実施形態の切削インサート１では、仮想直線Ｘおよび第１の主切刃２３の中心を含む断面において、第２の傾斜面３９の仮想直線Ｘに対する傾斜角が、第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに対する傾斜角と同じである。また、図６に示すように、仮想直線Ｘおよび第１の主切刃２３の中心を含む断面において、第２の傾斜面３９の仮想直線Ｘに平行な方向における幅が、第１の傾斜面３５の仮想直線Ｘに平行な方向における幅と同じである。これは、上切刃９および下切刃１１の強度にばらつきが生じる可能性を小さくするためである。
　本実施形態の切削インサート１は、既に示した通り、ランド面１５とブレーカ面１９および主面２１との間に、中心に向かうにつれて高さが低くなる傾斜面の形状であるすくい面１７を有している。平面視した場合における、すくい面１７の外周と内周との間の間隔で示されるすくい面１７の幅Ｗ１は、第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっている。
　なお、第１の主切刃２３の端部に連なる部分とは、平面視した場合における上面３の中心と第１の主切刃２３の端部とを結ぶ直線とすくい面１７の外周との交点を意味している。また、第１の主切刃２３の中心に連なる部分とは、平面視した場合における上面３の中心と第１の主切刃２３の中心とを結ぶ直線とすくい面１７の外周との交点を意味している。
　加えて、本実施形態の切削インサート１においては、すくい面１７の内側に位置して、中心に向かうにつれて高さが高くなる傾斜面の形状であるブレーカ面１９の幅Ｗ２が、第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっている。
　なお、ブレーカ面１９の幅とは、平面視した場合における上面３の中心と外周とを通る直線とブレーカ面１９との２つの交点であって、外周側の交点と中心側の交点との間の間隔を意味している。また、第１の主切刃２３の端部に連なる部分とは、平面視した場合における上面３の中心と第１の主切刃２３の端部とを結ぶ直線とブレーカ面１９との交点を意味している。また、第１の主切刃２３の中心に連なる部分とは、上面３の中心と第１の主切刃２３の中心とを結ぶ直線とブレーカ面１９との交点を意味している。
　このように、すくい面１７およびブレーカ面１９によって構成される凹面全体の幅が、第１の主切刃２３の端部に連なる部分から第１の主切刃２３の中心に連なる部分に向かうに従って大きくなっている。
　上述の通り、第１の主切刃２３が凸曲線形状である。また、第１の主切刃２３の中心において切削される切屑の厚みＲ２が、第１の主切刃２３での第１の副切刃に近い端部において切削される切屑の厚みＲ１よりも大きい。そのため、第１の主切刃２３のうち中心において切削される切屑は、第１の主切刃２３のうち第１の副切刃に近い端部において切削される切屑よりもカールしにくい。
　しかしながら、すくい面１７およびブレーカ面１９が上記の構成である場合には、すくい面１７およびブレーカ面１９における相対的に厚みの大きい切屑が流れる領域での幅が相対的に大きいので、すくい面１７およびブレーカ面１９によって構成される凹面全体を大きくすることなく切屑を安定してカールさせることができる。
　また、本実施形態の切削インサート１では、第１の主切刃２３の中心に連なる部分におけるすくい面１７およびブレーカ面１９の下端の高さ、すなわち、凹面の底部の高さが、第１の主切刃２３の端部に連なる部分における凹面の底部の高さよりも低い。言い換えれば、第１の主切刃２３の中心に連なる部分における凹面の深さが、第１の主切刃２３の端部に連なる部分における凹面の深さよりも深くなっている。
　そのため、第１の主切刃２３のうち中心において切削され、凹面における第１の主切刃２３の中心に連なる部分を流れる、相対的に厚みの大きな切屑であっても、安定して凹面に引き込んでカールさせることができる。
　側面７は、複数の第３の凹部４３を有している。第３の凹部４３が、切削インサート１をホルダ１０３に取り付けて使用する際におけるホルダ１０３への拘束面として機能している。すなわち、複数の凹状の拘束面を側面７が有している。
　そして、本実施形態の切削インサート１においては、これらの拘束面の少なくとも一部が第１の凹部２７の底部の下方に位置している。すなわち、複数の第３の凹部４３は、それぞれ少なくとも一部が第１の凹部２７の底部の下方に位置している。複数の第３の凹部４３は、平面透視した場合に、上切刃９よりも上面３の中心に向かって窪んでいる。このように、ホルダ１０３への拘束面である複数の第３の凹部４３は、単に側面７に形成されているのではなく、第１の凹部２７の底部のそれぞれの下方に位置している。
　上切刃９が第１の凹部２７を有しているため、上切刃９によって被削材２０１を切削加工する場合に、上切刃９のうち第１の凹部２７の底部には、相対的に大きな切削抵抗が加わり易い。そのため、この底部の近くに応力が集中して亀裂が生じる場合がある。しかしながら、上記する第３の凹部４３を有していることから、第３の凹部４３において亀裂の進行を止めることができる。
　具体的には、上切刃９の第１の凹部２７の底部から、切削インサート１の内部を伝い、下面５に向かって進行する亀裂が生じた場合であっても、第３の凹部４３の表面に亀裂が露出する。そのため、この亀裂による影響を上面３から第３の凹部４３までの部分的な欠損に留めることができる。言い換えれば、亀裂を進行させる力を第３の凹部４３から外部に逃がすことができ、亀裂が下面５にまで達する可能性を小さくできる。
　また、複数の第３の凹部４３は、平面透視した場合に、下切刃１１よりも下面５の中心に向かって窪んでおり、複数の第３の凹部４３のそれぞれの少なくとも一部が、複数の第２の凹部３３における底部のそれぞれの上方に位置している。
　そのため、下切刃１１を切刃として用いた際に、下切刃１１の第２の凹部３３の底部から、切削インサート１の内部を伝い、上面３に向かって進行する亀裂が生じた場合であっても、第３の凹部４３の表面に亀裂が露出する。そのため、この亀裂による影響を下面５から第３の凹部４３までの部分的な欠損に留めることができる。言い換えれば、亀裂を進行させる力を第３の凹部４３から外部に逃がすことができ、亀裂が上面３にまで達する可能性を小さくできる。
　＜切削工具＞
　次に、本発明の一実施形態の切削工具１０１について図面を用いて説明する。
　本実施形態の切削工具１０１は、図１０，１１に示すように、回転中心軸Ｙを有するホルダ１０３と、複数の上記の切削インサート１とを備えている。ホルダ１０３は、先端側の外周面に複数のインサートポケット１０７を有している。複数の切削インサート１は、インサートポケット１０７にそれぞれ装着される。
　ホルダ１０３は、回転中心軸Ｙを中心とする略回転体形状をなす。そして、ホルダ１０３の先端側の外周面には、インサートポケット１０７が等間隔に複数設けられている。インサートポケット１０７は、切削インサート１が装着される部分であり、ホルダ１０３の外周面および先端面に開口している。具体的には、インサートポケット１０７は、回転方向に対向する着座面と、着座面の交差する方向に位置し、着座面から離れるにつれての着座面の垂線に近付く方向に傾斜する、複数の拘束側面とを有している。
　そして、ホルダ１０３に設けられた複数のインサートポケット１０７に、複数の切削インサート１が装着される。複数の切削インサート１は、上切刃９が外周面から外方、すなわちホルダ１０３の側方に突出するように装着される。具体的には、複数の切削インサート１は、上切刃９における円弧状の曲線部位がホルダ１０３の外周面から突出するようにホルダ１０３に装着されている。これにより、上切刃９の曲線部位が切削時にホルダ１０３の外周面から最も突出した位置に拘束されるので、本実施形態の切削インサート１の効果を良好に奏することができる。
　なお、切削インサート１が上切刃９だけでなく下切刃１１も有している場合であれば、切削インサート１を上下反転させ、下切刃１１が外周面からホルダ１０３の側方に突出するように切削インサート１をインサートポケット１０７に装着しても良い。
　また、複数の第３の凹部４３の少なくとも１つが、ホルダ１０３に当接している。そのため、このホルダ１０３に当接している第３の凹部４３が切削インサート１のホルダ１０３への拘束面として機能している。このとき、第３の凹部４３の底部はホルダ１０３から離れるように当接していることが好ましい。第３の凹部４３の底部がホルダ１０３に当接している場合、ホルダ１０３から第３の凹部４３の底部に力が加わることによって、第３の凹部４３の底部から亀裂が生じる可能性があるからである。第３の凹部４３の底部がホルダ１０３から離れている場合には、第３の凹部４３の底部に上記の力が加わることが抑制される。そのため、第３の凹部４３から亀裂が生じる可能性を小さくできる。
　本実施形態においては、切削インサート１は、ネジ１０５によって、インサートポケット１０７に装着されている。すなわち、切削インサート１の貫通孔１３にネジ１０５を挿入し、このネジ１０５の先端をインサートポケット１０７に形成されたネジ孔（不図示）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、切削インサート１がホルダ１０３に装着されている。
　また、本実施形態においては、外周面から外方に突出する上切刃９が負のアキシャルレーキ角および負のラジアルレーキ角を有するように、切削インサート１がホルダ１０３に装着されている。
　ホルダ１０３としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
　＜切削加工物の製造方法＞
　次に、本発明の一実施形態の切削加工物の製造方法について図面を用いて説明する。
　切削加工物は、被削材２０１を切削加工することによって作製される。本実施形態における切削加工物の製造方法は、以下の工程を備えている。すなわち、
（１）上記実施形態に代表される切削工具１０１を回転させる工程と、
（２）回転している切削工具１０１における上切刃９または下切刃１１を被削材２０１に接触させる工程と、
（３）切削工具１０１を被削材２０１から離す工程と、
を備えている。
　より具体的には、まず、切削工具１０１を回転させながら被削材２０１に相対的に近付ける。次に、図１２，１３に示すように、切削工具１０１の上切刃９を被削材２０１に接触させて、被削材２０１を切削する。そして、図１５に示すように、切削工具１０１を被削材２０１から相対的に遠ざける。
　本実施形態においては、被削材２０１を固定するとともに切削工具１０１を近づけている。また、図１２，１３においては、被削材２０１を固定するとともに切削工具１０１を回転させている。また、図１４においては、被削材２０１を固定するとともに切削工具１０１を遠ざけている。なお、本実施形態の製造方法における切削加工では、それぞれの工程において、被削材２０１を固定するとともに切削工具１０１を動かしているが、当然ながらこのような形態に限定されるものではない。
　例えば、（１）の工程において、被削材２０１を切削工具１０１に近づけてもよい。同様に、（３）の工程において、被削材２０１を切削工具１０１から遠ざけてもよい。切削加工を継続する場合には、切削工具１０１を回転させた状態を保持して、被削材２０１の異なる箇所に切削インサート１の上切刃９または下切刃１１を接触させる工程を繰り返せばよい。使用している上切刃９または下切刃１１が摩耗した際には、切削インサート１を貫通孔１３の中心軸（仮想直線Ｘ）に対して９０度回転させて、未使用の上切刃９または下切刃１１を用いればよい。
　なお、被削材２０１の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、または非鉄金属などが挙げられる。
１・・・切削インサート
３・・・上面
５・・・下面
７・・・側面
９・・・上切刃
１１・・・下切刃
１３・・・貫通孔
１５・・・ランド面
１７・・・すくい面
１９・・・ブレーカ面
２１・・・主面
２３・・・第１の主切刃
２５・・・第１の副切刃
２７・・・第１の凹部
２９・・・第２の主切刃
３１・・・第２の副切刃
３３・・・第２の凹部
３５・・・第１の傾斜面
３７・・・第１の平行面
３９・・・第２の傾斜面
４１・・・第２の平行面
４３・・・第３の凹部
１０１・・・切削工具
１０３・・・ホルダ
１０５・・・ネジ
１０７・・・インサートポケット
２０１・・・被削材

Claims (13)

  1. 　下面と、
    上面と、
    前記下面および前記上面のそれぞれに接続された側面と、
    前記上面と前記側面との交線部に位置した上切刃とを備えた切削インサートであって、
    前記上切刃は、外側に凸曲線形状である第１の主切刃と、直線形状であって該第１の主切刃に連続した第１の副切刃とを有し、
    前記側面は、前記第１の主切刃に連なる部分であって前記上面の中心と前記下面の中心とを結ぶ仮想直線に対して前記上面から前記下面に向かうにつれて外側に傾斜した第１の傾斜面、および前記第１の副切刃に連なる部分であって前記仮想直線に対して平行な第１の平行面を有し、
    前記側面における前記第１の傾斜面の前記仮想直線に対する傾斜角は、前記第１の主切刃の端部に連なる部分から前記第１の主切刃の中心に連なる部分に向かうにしたがって大きくなっていることを特徴とする切削インサート。
  2. 　前記側面における前記第１の傾斜面は、前記仮想直線に平行な方向における幅が一定であ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. 　前記上面は、外周縁に位置して前記上切刃に接続されたランド面、および該ランド面に囲まれた、前記上面の中心に向かうにつれて高さが低くなるすくい面を有し、
    前記側面における前記第１の傾斜面の下端が、前記すくい面の下端よりも低い位置にあ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. 　上面視した場合に、前記すくい面の外周と内周との間隔は、前記第１の主切刃の端部に対応する部分から前記第１の主切刃の中心に対応する部分に向かうにしたがって大きくなってい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. 　前記上面は、前記すくい面に囲まれた、前記上面の中心に向かうにつれて高さが高くなるブレーカ面を有し、
    上面視した場合に、前記ブレーカ面の外周と内周との間隔は、前記第１の主切刃の端部に対応する部分から前記第１の主切刃の中心に対応する部分に向かうにしたがって大きくなっていることを特徴とする請求項３または４に記載の切削インサート。
  6. 　前記下面と前記側面との交線部に位置した下切刃をさらに備え、
    該下切刃は、外側に凸曲線形状である第２の主切刃と、直線形状であって該第２の主切刃に連続した第２の副切刃とを有し、
    前記側面は、前記第２の主切刃に連なる部分であって前記仮想直線に対して前記下面から前記上面に向かうにつれて外側に傾斜した第２の傾斜面、および前記第２の副切刃に連なる部分であって前記仮想直線に対して平行な第２の平行面を有していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の切削インサート。
  7. 　前記上切刃と前記下切刃とが上下に重なり合っていることを特徴とする請求項６に記載の切削インサート。
  8. 　前記仮想直線および前記第１の主切刃の中心を含む断面において、
    前記第２の傾斜面の前記仮想直線に対する傾斜角が、前記第１の傾斜面の前記仮想直線に対する傾斜角と同じであることを特徴とする請求項７に記載の切削インサート。
  9. 　前記仮想直線および前記第１の主切刃の中心を含む断面において、
    前記第２の傾斜面の前記仮想直線に平行な方向における幅が、前記第１の傾斜面の前記仮想直線に平行な方向における幅と同じであることを特徴とする請求項７に記載の切削インサート。
  10. 　先端側に複数のインサートポケットを有するホルダと、
    前記上切刃が前記ホルダの側方に突出するように前記インサートポケットに装着された、請求項１～５のいずれか１つに記載の切削インサートとを具備した切削工具。
  11. 　請求項１０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における前記上切刃を被削材に接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
  12. 　先端側に複数のインサートポケットを有するホルダと、
    前記上切刃または前記下切刃が前記ホルダの側方に突出するように前記インサートポケットに装着された、請求項６～９のいずれか１つに記載の切削インサートとを具備した切削工具。
  13. 　請求項１２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における前記上切刃または前記下切刃を被削材に接触させる工程と、
    前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
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