JP4797632B2 - 丸駒インサートおよび丸駒インサート着脱式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、円板状のインサート本体を有してその円形をなすすくい面の外周に切刃が形成された丸駒インサート、および該丸駒インサートが工具本体に着脱可能に取り付けられた丸駒インサート着脱式切削工具（以下、単に切削工具と称する。）に関するものである。

例えば自動車部品の製造に用いられる金型においては、近年いわゆる掘りの深い金型が多く用いられるようになってきており、このような金型をエンドミルやカッタ等の転削工具によって切削加工する場合には必然的に工具突き出し量も長くなるため、ビビリが発生し易く、突発的な切刃の欠損などにより工具寿命が低下したり、加工精度が損なわれたりするおそれがある。しかるに、このようなビビリを抑制する手段の一つとして、工具の送りや切込み等の切削条件を低減することが挙げられるが、このような手段では加工効率も低下してしまうことが免れない。

そこで、ビビリを抑制する他の手段として、エンドミルやカッタ等の転削工具において剛性の高い回転軸線方向に切削力の多くの成分が作用するように、すなわち切削力のうち背分力が多くの割合を占めるように、切刃のコーナ角を大きく設定することが挙げられる。ここで、概略円板状のインサート本体の円形面がすくい面とされて、このすくい面と逃げ面とされる周面との交差稜線部に切刃が形成された丸駒インサートは、これを取り付けたラジアスカッタのような上記切削工具において、切刃のコーナ角が工具先端側に向けて漸次大きくなるため、上記軸線方向への背分力を大きくしてビビリを抑制し易く、また金型の複雑な曲面形状も倣い切削することができるので、特に上述のような掘りの深い金型の切削加工に用いて好適である。

さらに、このような丸駒インサートおよびこれを取り付けた切削工具では、特に粗加工において切削抵抗を軽減することによりビビリの発生をさらに抑制するため、丸駒インサートの上記逃げ面とされる周面に、すくい面に達するニック溝を形成したものが、例えば特許文献１、２に提案されている。従って、このような丸駒インサートでは、円周状の切刃がニック溝によって分割されて、すくい面から見て例えば波形に凹凸しつつ周回するように形成されるため、切屑をその幅方向に完全に分断しながら生成することができて切削抵抗の低減を図ることができ、またかかる丸駒インサートを取り付けた切削工具では、その工具本体に形成された複数のインサート取付座ごとに、分割された切刃が呈する凹凸の位相をずらして丸駒インサートを取り付けることで、その軸線回りの回転軌跡では円周状に連続した切刃を得て滑らかな加工面を形成することができる。
実開昭６２−１５６４１１号公報 国際公開第２００５／００９６６０号パンフレット

しかしながら、これら特許文献１、２に記載の丸駒インサートでは、上記すくい面は全体に亙って円板状のインサート本体の中心線に垂直な平坦面とされており、従って上記切刃も逃げ面に対向する側面視には直線状に延びるように形成されるため、このような丸駒インサートが取り付けられた上記ラジアスカッタのような切削工具では、この切刃が被削材の加工面に一気に食い付くことになる。このため、切削時に大きな衝撃や抵抗が切刃に作用することが避けられず、特に逃げ面にニック溝を形成して切刃を分割した上記丸駒インサートでは、このような大きな衝撃や抵抗によって切刃にチッピングや欠損が生じるおそれがあった。

また、すくい面がこのように平坦面とされていると、上記切刃によって生成された切屑は、そのまますくい面上を内側に流出しつつ該すくい面と擦過してその抵抗により単にこの流出方向にカールさせられるだけとなる。このため、切削条件によっては伸び気味の切屑が生成されたり、ニック溝によって分割された切刃により生成された切屑同士が絡まったりして切屑処理性が損なわれるおそれがあるとともに、切屑がすくい面と擦過したまま該すくい面の奥まで長く流出することによって切削抵抗の増大を招いたりするおそれもある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、切刃の被削材への食い付き時に大きな衝撃や負荷が作用するのを防いでチッピングや欠損の発生を防止するとともに、切屑処理性の向上や切削抵抗の低減を図ることが可能な丸駒インサートおよびこれを取り付けた切削工具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、本発明の丸駒インサートは、円板状のインサート本体を有して、その円形をなすすくい面の外周に、該すくい面に対向する平面視に凹凸する切刃が形成された丸駒インサートであって、上記すくい面の外周側部分が周方向に沿って上記インサート本体の厚さ方向に凹凸することにより、上記切刃は、上記平面視に凸となる突端が上記インサート本体の逃げ面に対向する側面視においても上記厚さ方向に凸となる波刃状に形成されるとともに、上記インサート本体の逃げ面には、上記すくい面に達する複数のニック溝が形成されていて、上記切刃はこれらのニック溝により上記平面視に上記インサート本体の中心線を中心とした円弧状の切刃部に分割されており、この円弧状の切刃部において当該切刃は上記側面視に凸となる波刃状に形成されていることを特徴とする。また、本発明の切削工具は、このような丸駒インサートが、工具本体に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

上記構成の丸駒インサートにおいては、平面視に凹凸する上記切刃が、この平面視に凸となるその突端が逃げ面に対向する側面視においてもインサート本体の厚さ方向に凸となる波刃状に形成されているので、このような丸駒インサートを取り付けた切削工具、例えば軸線回りに回転される工具本体の先端部外周に、複数のインサート取付座が周方向に間隔をあけて形成されていて、これらのインサート取付座にそれぞれ上記丸駒インサートが着脱可能に取り付けられ、これらの丸駒インサートが、少なくとも工具本体の周方向に隣接する丸駒インサート同士でその切刃の上記平面視における凹凸の位相が互いにずらされて、上記軸線回りの回転軌跡において各切刃が円周状に連続するようにされた上記ラジアスカッタのような切削工具では、側面視に切刃がなす波刃のうちインサート本体の厚さ方向に凸、すなわち工具本体の回転方向に凸となるその突端側から切刃が被削材に徐々に食い付いてゆくことになる。このため、切刃が被削材に食い付く際の衝撃や負荷を分散して緩和することができ、切刃にチッピングや欠損が発生するのを防止することが可能となる。

また、平面視に凹凸した切刃によって幅方向に分断されて生成される切屑は、この切刃が側面視にも凹凸する波刃状とされることにより、その断面が幅方向に凸曲した状態で生成されて流出するとともに、外周側部分が切刃と同じくインサート本体の厚さ方向に凹凸するすくい面を擦過してカールさせられることにより、上記幅方向に交差する流出方向には反り上がって凹曲させられ、すなわち鞍状に変形させられることになる。従って、切屑は、特にこの幅方向の両端部側で該すくい面から浮き上がるように離間することになるため切屑離れが良く、切削抵抗の低減を図ることができるとともに、伸び気味の切屑が生成されるような切削条件でも、切屑が伸び切る前にこの幅方向両端部などから引き裂かれるようにして亀裂が生じ、速やかに分断されて処理されることになる。

ここで、上記切刃が上記側面視になす波刃の波形状は、少なくとも上記突端の周辺が凸曲線状とされているのが望ましく、これにより切刃が食い付く際の衝撃や負荷をより効果的に分散、緩和することができるとともに、切刃自体にも高い強度を確保してチッピングや欠損を一層確実に防止することができる。さらに、上記すくい面を、上記切刃が上記側面視になす波形状のまま、上記インサート本体の中心線に垂直に内周側に延びるように形成することにより、切刃の刃先角を大きくして一層高い強度を確保することができる。

ただし、こうしてすくい面を上記中心線に垂直に延設する場合において、上記すくい面の切刃に交差するその最外周部にランド部を形成し、このランド部を上記中心線に垂直に内周側に延びるように形成しても、刃先の強度を確保することができる。そして、このような場合において、さらに上記すくい面には、このランド部の内周側に、切刃から離間するに従いすくい面とは反対側のインサート本体の着座面側に傾斜する傾斜面部を形成すれば、刃先強度は確保しつつ切刃の切れ味を鋭くして一層の切削抵抗の低減を図ることが可能となる。

一方、切刃を上記平面視に凹凸するように形成するのに、本発明では、上記インサート本体の逃げ面に、すくい面に達する複数のニック溝を形成して、切刃をこれらのニック溝により上記平面視にインサート本体の中心線を中心とした円弧状の切刃部に分割し、この円弧状の切刃部において当該切刃を上記側面視に凸となる波刃状に形成しているが、このとき、上記円弧状の切刃部の両端部を、上記平面視に該切刃部よりも曲率半径の小さい凸曲線状に形成すれば、この両端部における切刃のチッピングや欠損も防ぐことができるとともに、上述のようなラジアスカッタにおいて被削材に形成される加工面を滑らかにすることが可能となる。さらに、すくい面の上記切刃に交差するその最外周部に、例えば上述のようなランド部を形成した場合に、このランド部を、上記円弧状の切刃部の両端部において幅広となるように形成すれば、該両端部における刃先強度を一層向上させて、チッピングや欠損をより確実に防止することが可能となる。

図１ないし図７は、本発明の丸駒インサートの一実施形態を示すものであり、図８ないし図１２は、この丸駒インサートが着脱可能に取り付けられた本発明の切削工具の一実施形態を示すものである。まず、本実施形態の丸駒インサートは、そのインサート本体１が超硬合金等の硬質材料により形成されて中心線Ｃを中心とした概略円板状をなし、その一方の円板面がすくい面２とされて、このすくい面２の外周に切刃３が形成されている。なお、このインサート本体１の上記すくい面２とこれとは反対の着座面４とされる他方の円板面との間には、インサート本体１を上記中心線Ｃに沿って貫通するように取付孔５が形成されている。また、上記すくい面２との交差稜線部に切刃３を画成する逃げ面６とされるインサート本体１の周面は、すくい面２側から着座面４側に向かうに従い漸次縮径する中心線Ｃを中心とした概略円錐面状とされていて、これにより本実施形態の丸駒インサートは切刃３に逃げ角が付されたポジティブインサートとされている。

ここで、この逃げ面６の着座面４側には、上記円錐状面をこれら逃げ面６と着座面４とに鈍角に交差する平面によって面取りするように切り欠くようにして、複数の切欠面７が周方向に等間隔に、かつすくい面２には達しないように形成されており、本実施形態ではこの切欠面７の数は偶数の８とされている。従って、これらの切欠面７は、上記中心線Ｃに直交する断面が該中心線Ｃを中心とした正多角形（本実施形態では正８角形）をなして、中心線Ｃ回りに４５°ずつインサート本体１を回転させたときに重なり合うように形成され、また着座面４はその外周縁にこれらの切欠面７が交差して、図７に示すように正８角形状に形成される。なお、隣接する切欠面７同士の交差稜線部は両切欠面７に滑らかに連なる突曲面状とされ、また切欠面７のすくい面２側の逃げ面４との交差部分は、該切欠面７に滑らかに連なる凹曲面状とされている。

さらに、このインサート本体１の逃げ面６には、インサート本体１の中心線Ｃに対する径方向内側に凹む複数条のニック溝８が、周方向に等間隔に、また中心線Ｃ方向には、切欠面７の途中からすくい面２に向けて凹み始めて該中心線Ｃ方向に延び、すくい面２にまで達するように形成されている。これらのニック溝８は、中心線Ｃに直交する断面においては、その溝底部分が概略凹円弧状をなすとともに、この溝底から周方向両側に向けて逃げ面６に連なる側縁部は、溝底の断面がなす凹円弧よりも半径の小さい凸円弧状を呈して、円錐面状の逃げ面６に略滑らかに連なるように形成され、また中心線Ｃに沿った断面においては、図５に示すようにその溝底部分が、すくい面２側では逃げ面６の逃げ角または切欠面７の中心線Ｃに対する傾斜角と略等しい角度で着座面４側に向かうに従い中心線Ｃ側に向かうとともに、着座面４側では中心線Ｃと略平行に延びて切欠面７に切れ上がるように形成されている。

なお、これらのニック溝８の数は、切欠面７の数では割り切れない数とされており、本実施形態では偶数とされた切欠面７の数８の半分の４に対して、これの３以上の奇数倍、特に３倍の１２とされている。さらに、このうち一部のニック溝８ａは、複数の切欠面７のうち周方向に一定数の切欠面７おきに位置する一部の切欠面７内に延びるように、すなわち該切欠面７の内側に延びてこれを周方向に分断するように形成されていて、特に本実施形態では１つの上記一部のニック溝８ａが、１つの上記一部の切欠面７の周方向中央部に延びるように形成されており、こうして一部のニック溝８ａが面内に延びるように形成された一部の切欠面７が、後述する拘束面７ａとされる。

ここで、切欠面７の数が８、ニック溝８の数が１２とされて、それぞれに周方向に等間隔に形成された本実施形態では、一部のニック溝８ａが拘束面７ａ内の周方向中央部に延びると、この拘束面７ａに隣接する切欠面７では、一部のニック溝８ａ以外のニック溝８が２つ、周方向において該切欠面７の両外側部分にそれぞれ延びるように形成されることになり、その次に隣接する切欠面７では再び１つの上記一部のニック溝８ａが周方向中央部に延びて、該切欠面７が拘束面７ａとされる。すなわち、上記丸駒インサートにおいては、複数（本実施形態では偶数）形成された切欠面７のうち、一定数（本実施形態では１つ）おきの切欠面７が、周方向において所定の位置（本実施形態では中央部）に一部のニック溝８ａが延びる拘束面７ａとされ、この拘束面７Ａ以外の残りの切欠面７ｂでは、残りのニック溝８ｂが拘束面７ａとは異なる位置（本実施形態では両側部）に延びるように形成されることになり、このような拘束面７ａと残りの切欠面７ｂ、あるいは一部のニック溝８ａと残りのニック溝８ｂとがインサート本体１の周方向に周期的に配設されることになる。

なお、複数のニック溝８自体は、一部のニック溝８ａも残りのニック溝８ｂも互いに等しい断面形状とされていて、インサート本体１を中心線Ｃ回りに３０°ずつ回転させたときに互いに重なり合うように形成されている。ただし、上記残りの切欠面７ｂの両側部に形成される残りのニック溝８ｂは、切欠面７同士が交差するこの両側部の中心線Ｃからの距離が、上記一部のニック溝８ａが形成される拘束面７ａの中央部までの距離よりも長いために、該中心線Ｃ方向にはこの一部のニック溝８ａよりも着座面４に近い位置まで延設されることになる。

一方、このようにニック溝８が形成されることにより、すくい面２の外周は中心線Ｃ方向視のすくい面２に対向する平面視に周方向に向けて該すくい面２の内外周に凹凸することになり、これに伴い切刃３は図２に示すように周方向に等間隔かつ互いに等しい長さの中心線Ｃを中心とした円弧状に、ニック溝８と同じ数だけ分割されることになる。また、ニック溝８の両側縁部が上述のように断面凸円弧状に形成されていることから、分断された切刃３は、上記中心線Ｃを中心とした円弧状をなす切刃部３ａに対して、その両端部３ｂが、中心線Ｃ方向から見た平面視に該切刃部３ａよりも曲率半径の小さい凸曲線状に形成されることになる。

そして、こうして分割された切刃３およびニック溝８に連なるすくい面２の外周側部分は、その周回り方向に沿ってインサート本体１の厚さ方向すなわち上記中心線Ｃ方向に凹凸するように形成されており、特に分割された切刃３の内周側では、中心線Ｃ方向視における上記円弧状の切刃部３ａの二等分線上の部分が最も凸となるように、周方向に向けて湾曲する凸曲面状に形成されている。従って、このような凸曲面状のすくい面２の外周に形成される切刃３も、図３および図４に示すように中心線Ｃに垂直に逃げ面６に対向する方向から見た側面視において、平面視に凸となる上記切刃部３ａが上記厚さ方向にも凸となる波刃状に形成されることになる。

さらに、本実施形態では、切刃３に上記厚さ方向に連なって逃げ面６とされるインサート本体１の周面が着座面４側に向かうに従い漸次縮径する概略円錐面状のポジティブインサートとされているため、このように側面視にすくい面２および切刃３が凹凸すると、上記切刃部３ａのうちでも側面視において厚さ方向に最も凸となる上記二等分線上の部分の突端３ｃが、平面視においても最もすくい面２の外周側に凸となる突端３ｃとなり、この突端３ｃから両端部３ｂに向かうに従い切刃部３ａは、極僅かではあるが漸次着座面４側およびすくい面２の内周側に向かうことになる。なお、こうして凸となる切刃部３ａは、本実施形態では少なくともその上記突端３ｃ周辺が側面視にも平面視にも凸曲線状とされ、特に平面視には上述のように略凸円弧とされるとともに、側面視には突端３ｃにおける曲率半径が平面視の凸円弧の半径、すなわちすくい面２の半径よりも大きくなるようにされている。

また、このように凸曲面状に形成されたすくい面２は、本実施形態では切刃３に交差するその最外周部が、切刃３が側面視になす波形状のまま内周側に向けて上記中心線Ｃに直交する方向に延びるようにして、この最外周部にランド部２ａが形成されるように構成されている。さらに、このランド部２ａの内周側のすくい面２は切刃３から離間するに従い着座面４側に一定の傾斜角で傾斜する傾斜面部２ｂとされ、さらにこの傾斜面部２ｂよりも内周側は、上記取付孔５の開口縁に至るまで、中心線Ｃに垂直な平面部２ｃとされている。そして、上記ランド部２ａの幅は、図２に示されるように切刃３の上記円弧状切刃部３ａの内側では一定幅とされる一方、両端部３ｂでは上記切刃部３ａ側から離間するに従い漸次幅広となるように形成されている。

このような丸駒インサートが取り付けられる本実施形態の切削工具は、その工具本体１１が図８ないし図１０に示すように軸線Ｏを中心とした概略円筒状をなし、その後端部（図８および図９において上側部分）が工作機械の主軸端に取り付けられることにより、上記軸線Ｏ回りに図１０に符号Ｔで示す工具回転方向に回転されつつ該軸線Ｏに垂直な方向に送り出され、取り付けられた上記丸駒インサートの切刃３によって被削材を切削してゆく。すなわち、本実施形態の切削工具は、丸駒インサート着脱式の転削工具であり、しかも上記工具本体１１の先端部外周に複数のチップポケット１２が形成されるとともに、これらのチップポケット１２の回転方向Ｔ側を向く壁面にはインサート取付座１３が工具本体１１の周方向に間隔をあけてそれぞれ形成され、これらのインサート取付座１３に上記実施形態の丸駒インサートがその円周状の切刃３の一部を工具先端外周側に向けて着脱可能に取り付けられた、ラジアスカッタの構成とされている。

ここで、上記インサート取付座１３は図１２に示すように、工具回転方向Ｔ側（図１２では上側）を向いてインサート本体１の上記着座面４が密着する底面１３ａと、この底面１３ａの工具後端側（図１２では奥側）と内周側（図１２では左側）とに屹立して工具回転方向Ｔ側に延びる一対の壁面１３ｂ，１３ｃとを備えており、これらの壁面１３ｂ，１３ｃは、底面１３ａに対しては、インサート本体１の上記切欠面７が着座面４に対してなす角度と等しい角度で傾斜させられるとともに、壁面１３ｂ，１３ｃ同士では、周方向に１つおきの一対の切欠面７同士が交差する角度と等しい角度をなすように形成され、すなわち底面１３ａに平行な断面において直交する方向に形成されている。ただし、これらの壁面１３ｂ，１３ｃ同士の間、および該壁面１３ｂ，１３ｃと底面１３ａとの間には、インサート本体１とインサート取付座１３との干渉を防ぐための凹所（ヌスミ部）１３ｄがそれぞれ形成されている。また、底面１３ａには取付ネジ孔１３ｅが垂直に穿設されている。

なお、これらの壁面１３ｂ，１３ｃには、該壁面１３ｂ，１３ｃから突出する突起１３ｆが、それぞれ壁面１３ｂ，１３ｃの幅方向（壁面１３ｂにおいては工具本体１の径方向、壁面１３ｃにおいては軸線Ｏ方向）の略中央部に１つずつ形成されている。この突起１３ｆは、例えば上記底面１３ａに対向する方向から見て壁面１３ｂ，１３ｃに沿う長方形をなし、また各壁面１３ｂ，１３ｃと底面１３ａとに沿う方向から見た場合には、例えばその壁面１３ｂ，１３ｃから突出した側の突端面が底面１３ａに垂直とされて、壁面１３ｂ，１３ｃに対しては底面１３ａ側から離間するに従い漸次突出してゆくように形成されており、その大きさおよび底面１３ａからの高さは、インサート本体１の上記切欠面７のうち拘束面７ａを該壁面１３ｂ，１３ｃに当接させた際に、その周方向中央部に形成された上記一部のニック溝８ａ内に収容可能なものとされている。

言い換えれば、このように幅方向中央部に突起１３ｆが形成された壁面１３ｂ，１３ｃには、図１２に鎖線で示すように切欠面７のうち周方向中央部に一部のニック溝８ａが形成された拘束面７ａだけしか当接させることができず、この周方向中央部にニック溝８が形成されていない残りの切欠面７ｂを当接させようとしても、突起１３ｆがこの切欠面７ｂに当接してしまって壁面１３ｂ，１３ｃとの間に隙間が生じ、切欠面７ｂを壁面１３ｂ，１３ｃに密着させて当接させることは不可能となる。さらに、一対の壁面１３ｂ，１３ｃにそれぞれ突起１３ｆが形成された本実施形態では、インサート本体１の周方向に１つの上記残りの切欠面７ｂを介して隣接する一対の拘束面７ａが、これらの突起１３ｆをそれぞれの上記一部のニック溝８ａに収容した状態で、壁面１３ｂ，１３ｃに当接可能とされる。

また、底面１３ａに穿設された上記取付ネジ孔１３ｅは、こうして突起７ｆをニック溝８ａに収容して一対の拘束面７ａを壁面１３ｂ，１３ｃに当接させるとともに着座面４を底面８ａに密着させてインサート本体１をインサート取付座１３に着座させた状態で、その内周がインサート本体１の取付孔５内に開口して、すくい面２側から取付孔５に挿通されたクランプネジ１４がねじ込み可能とされており、逆に拘束面７ａ以外の残りの切欠面７ｂを壁面１３ｂ，１３ｃに向けて突起１３ｆに当接させた際には、インサート本体１のすくい面２側から見て取付孔５の内周が取付ネジ孔１３ｅの内周に交差するように位置させられて、クランプネジ１４を取付孔５に挿通しても取付ネジ孔１３ｅにねじ込むことはできないようにされている。なお、この取付ネジ孔１３ｅは、クランプネジ１４をねじ込むことによって丸駒インサートが上記壁面１３ｂ，１３ｃの間の凹所１３ｄ側に押し付けられるように、着座させられたインサート本体１の中心線Ｃからこの凹所１３ｄ側に向けて僅かに偏心させられている。

従って、こうして取付孔５に挿通されたクランプネジ１４が取付ネジ孔１３ｅにねじ込まれることにより、上記実施形態の丸駒インサートは、上述のように底面１３ａに着座面４を密着させるとともにすくい面２を工具回転方向Ｔ側に向け、また上記壁面１３ｂ，１３ｃに上記一対の拘束面７ａを押し付けるように当接させて上記中心線Ｃ回り方向に拘束され、さらにすくい面２外周の切刃３の１／４を工具本体１１先端の軸線Ｏに対して外周側に離れた位置から後端外周側に延びるように先端外周側に突出させて、インサート取付座１３に固定される。なお、本実施形態ではこうして先端外周側に突出させられて切削に供される切刃３部分に、図９に示すように正の軸方向すくい角と図１０に示すように負の径方向すくい角とが与えられるようになされている。

さらにまた、工具本体１１に複数のチップポケット１２およびインサート取付座１３が形成された本実施形態の切削工具では、これらのインサート取付座１３に装着された丸駒インサートの切削に供される切刃３間で、ニック溝８によって分割された上記切刃部３ａの位相が、軸線Ｏ回りの回転軌跡において中心線Ｃ回りにずらされるように構成されている。ここで、本実施形態では、図１０に示すように工具本体１１に６つのインサート取付座が周方向に等間隔に形成されており、このうち軸線Ｏを挟んで互いに反対側に位置する一対のインサート取付座１３に取り付けられた丸駒インサート同士では上記位相が同じになるようにされる一方、周方向に隣接する３つのインサート取付座１３に取り付けられた丸駒インサート間では、図１１に示すように上記位相が、その切刃３のニック溝８により分割された切刃部３ａ間の間隔を等分するように、すなわち本実施形態では中心線Ｃ回りに１０°ずつずらされるようにされている。

従って、こうして工具本体１１に装着された複数の丸駒インサートでは、その切刃３がニック溝８によって分割されていても、回転軌跡においては図１１に示したように上記切刃部３ａが連続して略円周状の切刃３が形成されることになる。なお、本実施形態では、いずれのインサート取付座１３に取り付けられる丸駒インサートも、そのインサート本体１自体は同形同大の共通のものであり、インサート取付座１３の壁面１３ｂ，１３ｃの向きを上記３つのインサート取付座１３間でずらすことにより、上述のような回転軌跡となるようにされている。また、工具本体１の周方向に１つおきの丸駒インサート同士で上記位相が同じになるようにして、周方向に隣接するもの同士の切刃３の回転軌跡が略円周状に形成されるようにしてもよい。

このように構成された切削工具および丸駒インサートにおいては、こうしてニック溝８によって分割された切刃３が回転軌跡において円周状を呈するように丸駒インサートが取り付けられているので、個々の丸駒インサートでは切屑をその幅方向に分断した状態で生成して切削抵抗を低減しつつも、切削工具全体としては削り残しをなくして滑らかな加工面を形成するとともに、切削力のうち工具本体１の軸線Ｏ方向への背分力の割合を大きくすることができる。このため、かかる切削工具によって工具突き出し量が大きくなる金型の深掘り加工を行った場合に、この切削力の多くを剛性の高い上記軸線Ｏ方向で受け止めることができ、切削抵抗の低減とも相俟って切削条件を低下させることなくビビリの発生を抑制することが可能となり、加工精度の向上や工具寿命の延長を図ることができる。

そして、上記構成の丸駒インサートでは、ニック溝８によって分割された切刃３が、その内側に連なるすくい面２が周方向に向けて湾曲する凸曲面状をなすことにより、インサート本体１の逃げ面６側から見た側面視にその中央部分が中心線Ｃ方向に最も凸となる波刃状とされており、従ってかかる丸駒インサートが取り付けられた上述のような切削工具では、切刃３が被削材に食い付く際に、この切刃３が側面視になす波刃のうちインサート本体１の厚さ方向に凸となった部分、すなわち工具本体１１の回転方向Ｔに凸となるその突端３ｃ側から該切刃３が徐々に被削材に食い付いてゆくことになる。このため、この食い付きの際の衝撃や負荷を分散して緩和することができるので、切刃３にチッピングや欠損が発生するのを防止することが可能となるとともに、このような衝撃によるビビリの発生も抑制することができる。

また、このような切刃３によって上述のように幅方向に分断されて生成される切屑は、その断面が切刃３と同様にこの幅方向に凸曲した形状で該切刃３の内側のすくい面２上に上記二等分線に沿って流出し、特にこの二等分線上の部分ですくい面２と擦過して抵抗を受けることにより反り上がってカールさせられる。すなわち、切屑は、幅方向に凸曲したものがこの幅方向に交差する流出方向には凹曲させられて、いわゆる鞍状に変形させられることになり、すくい面が上記二等分線上の部分から周方向に離間するに従い凹となることとも相俟って、この幅方向の両端部側で該すくい面２から浮き上がるように離間することになるため切屑離れが良く、切削抵抗の低減を図ることができる。さらに、こうして切屑が鞍状に変形させられることにより、例えば伸び気味の切屑が生成されるような切削条件でも、切屑が伸び切る前にこの幅方向両端部などから引き裂かれるようにして亀裂が生じるため、切屑を速やかに分断してその処理性の向上を図ることもできる。

さらにまた、本実施形態では切刃３が上記側面視になす波刃の波形状が、その上記突端３ｃの周辺が凸曲線状となるようにされており、これにより切刃３が食い付く際の衝撃や負荷をより効果的に分散、緩和することができるとともに、切刃３自体にも高い強度を確保してチッピングや欠損を一層確実に防止することが可能となる。しかも、本実施形態ではこの切刃３に交差するすくい面２の最外周部にはランド部２ａが形成されており、このランド部がインサート本体１の上記中心線Ｃに垂直に内周側に延びるように形成されているので、切刃３の刃先角を大きく確保してその強度を向上させることができ、チッピングや欠損をさらに確実に防止することができる一方、このランド部２ａよりもさらに内側には着座面４側に後退傾斜する傾斜面部２ｂが形成されているため、すくい面２がそのまま中心線Ｃに垂直に延びているのに比べて、切刃３に鋭い切れ味を与えて切削抵抗が増大するのを防ぐことが可能となる。

一方、本実施形態においては、インサート本体１の逃げ面６に複数のニック溝８が形成され、これらのニック溝８によって切刃３が分割されて上記平面視に凹凸するように形成されていて、そのうち凸となる部分で側面視にも切刃３が凸となるようにされており、例えば切削時の工具本体１１の送り量が比較的大きい場合でも、確実に切屑を分断して生成するとともに衝撃や負荷の緩和と切削抵抗の低減等を図ることが可能となる。さらに、こうして分割された切刃３の円弧状切刃部３ａの両端部３ｂを、上記平面視において該切刃部３ａよりも曲率半径の小さい凸曲線状に形成しているので、ニック溝８との境界となるこれら両端部３ｂにおいても、切刃３のチッピングや欠損を確実に防ぐことができるとともに、切刃３の円弧状の切刃部３ａが回転軌跡において連続する部分の削り残しを減らして、より滑らかな加工面を被削材に形成することが可能となる。

また、本実施形態では上述のようにすくい面２の切刃３に交差するその最外周部に形成されたランド部２ａが、上記円弧状の切刃部３ａでは一定幅とされる一方、この円弧状の切刃部３ａの両端部３ｂでは上記一定幅よりも幅広となるように形成されており、従って切刃３のうちでもこの両端部３ｂの刃先強度を一層向上させることができて、ニック溝８との境界となる該両端部３ｂにおけるチッピングや欠損をより確実に防止することが可能となる。なお、本実施形態では図示のように、ニック溝８に連なるすくい面２の内側にもランド部２ａおよび傾斜面部２ｂが形成されており、ランド部２ａは上記両端部３ｂよりもさらに幅広となるように形成されている。

さらに、本実施形態の丸駒インサートおよび切削工具では、インサート本体１の逃げ面６とされる周面に形成された複数の切欠面７のうち一部が拘束面７ａとされていて、この拘束面７ａが工具本体１１のインサート取付座１３における壁面１３ｂ，１３ｃに当接させられた状態で、該インサート本体１がインサート取付座１３に取付可能とされている。すなわち、インサート本体１が、その中心線Ｃからの距離が大きくて切刃３に近い周面に形成された拘束面７ａによる面同士の当接によりインサート取付座１３に保持されるため取付安定性が高く、例えば本実施形態や特許文献１、２記載の切削工具のように上記中心線Ｃに沿って形成された取付孔５にクランプネジ１４を挿通してインサート本体１を固定した場合に、切削時等にこの中心線Ｃ回りにインサート本体１を回転させようとする力が作用しても、インサート本体１がずれ動いたり脱落したりするのを防いで安定した切削加工を促すことができる。

また、丸駒インサートにおいては周面に拘束面７ａを含めた切欠面７を形成するだけでよいとともに、切削工具においてもインサート本体１を収容するだけのインサート取付座１３を形成するだけでよいので、例えば特許文献２記載の丸駒インサートや切削工具のようにインサート本体に凸部を形成したり、工具本体に凹部を形成したりする必要もなく、インサート本体や工具本体の製造が容易で低コスト化を図ることができるとともに、工具本体においてはその強度や剛性が損なわれて損傷が生じるようなこともない。

さらに、上記丸駒インサートにおいては、概略円板状のインサート本体１の周面に形成された上記ニック溝８の数が、同じくこの周面に形成された上記切欠面７の数では割り切れない数とされていて、このうち一部の切欠面７が、一部のニック溝８ａが該切欠面７内に周方向に所定の位置で延びた上記拘束面７ａとして、周方向に一定数おきの切欠面７ごとに配設されている一方、切削工具においては、そのインサート取付座１３の壁面１３ｂ，１３ｃに、拘束面７ａに延びたニック溝８に収容される突起１３ｆが形成されている。従って、図１２に示したように上記切欠面７のうち拘束面７ａのみを壁面１３ｂに当接させてインサート本体１を取り付けることができ、この拘束面７ａが切欠面７中に配設される上記一定数おきの間隔を、切刃３の全円周における切削時の切刃３の使用範囲に応じて設定することで、インサート本体１取付時の誤装着を防いで該切刃３を満遍なく使い切ることが可能となる。

すなわち、本実施形態の丸駒インサートでは、切欠面７の数が偶数の８とされて、そのうち周方向に１つおきの４つの切欠面７が拘束面７ａとされているのに対して、ニック溝８の数がこの拘束面７ａの数の３以上の奇数倍である３倍の１２とされて、切欠面７の数では割り切れない数とされており、拘束面７ａは中心線Ｃ回りに周方向に９０°おきに配設されることになって、これらの拘束面７ａでは、その面内の周方向における所定の位置（本実施形態では周方向の中央部）に周期的に突起１３ｆを収容可能な上記一部のニック溝８ａが延設される一方、残りの切欠面７ｂではこの所定の位置にニック溝８は形成されず、上述したように突起１３ｆが切欠面７ｂに当接してしまうため、壁面１３ｂ，１３ｃと切欠面７ｂとを面接触させて当接させることはできない。

このため、切刃３の工具先端外周側に向けられた部分が切削に供されることによって摩耗等が生じた際に、インサート本体１を回転させて他の未使用の部分の切刃３が工具先端外周側に向くように取り付け直すときでも、拘束面７ａ以外の残りの切欠面７ｂを壁面１３ｂ，１３ｃに当接させるような取り付け間違いを起こすことなく、本実施形態では中心線Ｃ回りに９０°ずつ正確にインサート本体１を位置決めしてインサート取付座１３に取り付けることができる。すなわち、１つの丸駒インサートで確実に４回の切刃３の使い回しが可能となり、回転角度が大きすぎて未使用の切刃部分が残されるために４回の使い回しができなくなったり、逆に回転角度が小さかったために使用済みの切刃部分が再び切削に供されて切削性能の低下を招いたりするようなことがなく、効率的かつ経済的な切削加工を図ることが可能となる。

ここで、ニック溝８の数が、拘束面７ａの数と同数や偶数倍であったりして、切欠面７の数で割り切れると、上記残りの切欠面７ｂでもニック溝８が拘束面７ａと同じ位置に延設されて壁面１３ｂ，１３ｃに当接可能となり、例えば９０°ずつインサート本体１を位置決めして回転させようとしても、１３５°あるいは４５°回転した状態で誤装着されて過不足が生じてしまうおそれがある。

ただし、言い換えれば、本実施形態の切削工具に係わる工具本体１１は、そのような丸駒インサートを装着するのにも兼用することが可能である。すなわち、例えば図１３に示すように切欠面７とニック溝８の数がともに８とされて、すべての切欠面７がその周方向中央部にニック溝８が延設されて拘束面７ａとされたインサート本体２１を有する丸駒インサートを取り付けることも可能となるので、１つの工具本体１１でこのような複数種の丸駒インサートに対応することができて一層経済的であるという利点が得られる。なお、図１３に示す丸駒インサートでは、上記実施形態の丸駒インサートと共通する要素には同一の符号を配してある。

また、本実施形態のように切欠面７の数を偶数として１つおきの切欠面７を拘束面７ａとする一方、ニック溝８の数をこの拘束面７ａの数の奇数倍とするのに、１倍、すなわちニック溝８と拘束面７ａとが同数となるようにしても、誤装着は防止することはできるが、この場合には拘束面７ａ以外の残りの切欠面７ｂの部分にはニック溝８が形成されなくなって切屑分断が不十分となるおそれがあるため、本実施形態のように３以上の奇数倍とされるのが望ましい。ただし、このニック溝８の数が多すぎても、インサート本体１の強度や剛性が損なわれたりするとともに、拘束面７ａの面積が小さくなってインサート取付座１３の壁面１３ｂ，１３ｃへの当接が不安定となるおそれが生じるので、拘束面７ａには、それぞれ１つずつの上記一部のニック溝８ａがその周方向中央部に延設されるように形成されるのが望ましい。

一方、本実施形態の切削工具においては、丸駒インサートがそのインサート本体１の中心線Ｃに沿って形成された取付孔５にクランプネジ１４を挿通してインサート取付座１３の底面１３ａの取付ネジ孔１３ｅにねじ込むことにより、いわゆるクランプオン方式によってインサート取付座１３に固定されるが、このとき上述したように上記拘束面７ａ以外の残りの切欠面７ｂが壁面１３ｂ，１３ｃに当接していると、インサート本体１のすくい面２側からのぞき見て上述のように取付孔５の内周が取付ネジ孔１３ｅの内周に交差して、クランプネジ１４をねじ込むことができない。すなわち、こうしてインサート本体１が誤装着されているとその固定が不可能となるので、本実施形態によればこのような誤装着が生じること自体を防いで、一層効率的かつ経済的な切削加工を促すことができる。

また、本実施形態では、インサート取付座１３に一対の壁面１３ｂ，１３ｃが形成されていて、これらの壁面１３ｂ，１３ｃにそれぞれ１つずつの一対の突起１３ｆが形成されており、これらの壁面１３ｂ，１３ｃが、インサート本体１の周方向に１つの上記残りの切欠面７ｂを介して隣接する一対の拘束面７ａに当接することにより、丸駒インサートが保持されている。従って、インサート本体１をより安定してインサート取付座１３に固定することができるとともに、両壁面１３ｂ，１３ｃの突起１３ｆに上記一部のニック溝８ａを収容しなければインサート本体１を着座させることができないので、一層確実に誤装着の防止を図ることが可能となる。

なお、本実施形態ではこのようにインサート取付座１３の壁面１３ｂ，１３ｃの１つにそれぞれ１つの突起１３ｆが形成されて、この突起１３ｆが拘束面７ａごとに１つずつ延設された上記一部のニック溝８ａに収容可能とされているが、例えばこの突起１３ｆを、壁面１３ｂ，１３ｃにそれぞれ２つずつ、互いにインサート本体１において隣接するニック溝８の周方向の間隔と等しい間隔で形成することにより、本実施形態とは逆に、上記残りの切欠面７ｂを拘束面として壁面１３ｂ，１３ｃに当接させ、インサート本体１を着座させることができる。ただし、この残りの切欠面７ｂは、その両側縁にニック溝８が延設されるため、図３に示した拘束面７ａとされる切欠面７に比べて、図４に示すように面積が小さくなって当接が不安定となるおそれがあるので、突起１３ｆはやはり本実施形態のように壁面１３ｂ，１３ｃごとに１つずつとして、インサート本体１の拘束面７ａの周方向中央部に１つずつ延設された上記一部のニック溝８ａ内に収容されるのが望ましい。

次に、図１４ないし図１７は、本発明の丸駒インサートに対する参考例を示すものであり、図１８ないし図２０は、この参考例の丸駒インサートを取り付けた切削工具（ラジアスカッタ）の参考例を示すものであり、図１ないし図１３に示した実施形態の丸駒インサートおよび切削工具と共通する要素には同一の符号を配して説明を省略する。すなわち、上記実施形態の丸駒インサートでは、インサート本体１の逃げ面６とされる周面に、すくい面２に達するニック溝８が形成されることにより、切刃３が平面視に周方向に沿って凹凸するようにされていたのに対し、本参考例ではこの逃げ面６が上記実施形態と同様に中心線Ｃを中心とした概略円錐面状とされて逃げ角が付され、この逃げ面６と、外周側部分が周方向に沿ってインサート本体１の厚さ方向に凹凸するすくい面２とが交差して切刃３が形成されることだけで、該切刃３が平面視に凹凸するように形成されている。

従って、切刃３は、上記逃げ面６に対向する側面視において図１５に示すように波刃状をなすとともに、中心線Ｃに沿ったすくい面２側からの平面視にも図１４に示すように、側面視になす波と等しい波長で、ただし図１ないし図７に示した実施形態の丸駒インサートよりは振幅の小さい波刃状を呈することとなる。なお、本参考例でも、この切刃３の平面視および側面視に凸となる部分は凸曲線状に形成されているが、その突端３ｃにおける曲率半径は、図１４および図１５に示すように、平面視における曲率半径よりも側面視の曲率半径の方が小さくされている。

また、本参考例では、すくい面２は、概ね上記側面視になす切刃３の波形状のまま凹凸しつつ、中心線Ｃに垂直に取付孔５の開口部近傍まで内周側に延びるように形成されていて、上記実施形態のような傾斜面部２ｂは形成されておらず、すなわちこの実施形態の上記ランド部２ａがそのまま内周側に延びるように形成されている。なお、この凹凸するすくい面２の内周側の上記取付孔５の開口部周辺には、上記中心線Ｃに垂直な平面部２ｃが、切刃３の上記突端３ｃよりもインサート本体１の厚さ方向すなわち該中心線Ｃ方向に僅かに一段突出するようにして環状に形成されている。さらに、本参考例では、ニック溝８が形成されないために、いずれの切欠面７も周回り方向に所定角度（４５°）ずつ回転対称な同形同大の平坦面とされている一方、切削工具の工具本体１１におけるインサート取付座１３にも、その壁面１３ｂ，１３ｃに突起１３ｆは形成されていない。

このような参考例の丸駒インサートおよび切削工具においても、平面視と側面視とで切刃３の突端３ｃが一致するようにすくい面２と切刃３が凹凸させられるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、特に本参考例では、すくい面２が傾斜面部２ｂを有することなく、側面視に凹凸する切刃３の波刃形状のまま取付孔５の開口部近傍まで中心線Ｃに垂直に延びているとともに、上記実施形態のようなニック溝８が形成されることがなく、すなわち切刃３の端部３ｂのような境界となるコーナ部が形成されることがないので、切刃３にさらに高い強度を確保することができて、チッピングや欠損を確実に防ぐことができる。さらに、こうしてニック溝８が形成されることがなく、すなわち平面視において凸となる部分の切刃３の曲率半径よりも小さな曲率半径ですくい面２の内側に大きく凹む部分が形成されることがないので、上記境界部分による削り残しが生じても目立つことがなく、高品位の加工面を得ることができる。

本発明の丸駒インサートの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態を中心線Ｃに沿ってすくい面２側から見た平面視の図である。 図１に示す実施形態を中心線Ｃに垂直に拘束面７ａ側から見た側面視の図（図２における矢線Ｗ方向視の側面図）である。 図１に示す実施形態を中心線Ｃに垂直に残りの切欠面７ｂ側から見た側面視の図（図２における矢線Ｘ方向視の側面図）である。 図２におけるＹ−Ｙ断面図である。 図２におけるＺ−Ｚ断面図である。 図１に示す実施形態を着座面４側から見た図である。 図１に示す実施形態の丸駒インサートを取り付けた本発明の丸駒インサート着脱式切削工具の一実施形態を示す側面図（図１０における矢線Ｘ方向視の側面図）である。 図８に示す実施形態の他の側面図（図１０における矢線Ｙ方向視の側面図）である。 図８に示す実施形態を工具先端側から見た図である。 図８に示す実施形態において位相をずらして取り付けられた丸駒インサートの切刃３の回転軌跡を示す図である。 図１に示す実施形態の丸駒インサートを図８に示した切削工具のインサート取付座１３に装着する場合を示す図である。 図８に示した切削工具のインサート取付座１３に装着し得る、図１に示す実施形態の変形例を示す斜視図である。 本発明の丸駒インサートに対する参考例を中心線Ｃに沿ってすくい面２側から見た平面視の図である。 図１４に示す参考例を中心線Ｃに垂直に切欠面７側から見た側面視の図である。 図１４に示す参考例を着座面４側から見た図である。 図１４におけるＺ−Ｚ断面図である。 図１４に示す参考例の丸駒インサートを取り付けた丸駒インサート着脱式切削工具の参考例を示す側断面図である。 図１８に示す参考例を工具先端側から見た図である。 図１８に示す参考例のインサート取付座１３を示す図である。

符号の説明

１ インサート本体
２ すくい面
２ａ ランド部
２ｂ 傾斜面部
３ 切刃
３ａ インサート本体１の中心線Ｃを中心とした円弧状をなす切刃部
３ｂ 切刃３の両端部
３ｃ 切刃３の突端
４ 着座面
５ 取付孔
６ 逃げ面
７ 切欠面
８ ニック溝
１１ 工具本体
１３ インサート取付座
１４ クランプネジ
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｔ 工具本体１１の回転方向
Ｃ インサート本体１の中心線

Claims (9)

1. 円板状のインサート本体を有して、その円形をなすすくい面の外周に、該すくい面に対向する平面視に凹凸する切刃が形成された丸駒インサートであって、
   上記すくい面の外周側部分が周方向に沿って上記インサート本体の厚さ方向に凹凸することにより、上記切刃は、上記平面視に凸となる突端が上記インサート本体の逃げ面に対向する側面視においても上記厚さ方向に凸となる波刃状に形成されるとともに、
   上記インサート本体の逃げ面には、上記すくい面に達する複数のニック溝が形成されていて、上記切刃はこれらのニック溝により上記平面視に上記インサート本体の中心線を中心とした円弧状の切刃部に分割されており、この円弧状の切刃部において当該切刃は上記側面視に凸となる波刃状に形成されていることを特徴とする丸駒インサート。
2. 上記切刃が上記側面視になす波刃の波形状は、少なくとも上記突端の周辺が凸曲線状とされていることを特徴とする請求項１に記載の丸駒インサート。
3. 上記すくい面は、上記切刃が上記側面視になす波形状のまま、上記インサート本体の中心線に垂直に内周側に延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の丸駒インサート。
4. 上記すくい面には、上記切刃に交差するその最外周部にランド部が形成され、このランド部が上記中心線に垂直に内周側に延びていることを特徴とする請求項３に記載の丸駒インサート。
5. 上記すくい面には、上記ランド部の内周側に、上記切刃から離間するに従い上記すくい面とは反対側の上記インサート本体の着座面側に傾斜する傾斜面部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の丸駒インサート。
6. 上記円弧状の切刃部の両端部は、上記平面視に該切刃部よりも曲率半径の小さい凸曲線状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の丸駒インサート。
7. 上記すくい面には、上記切刃に交差するその最外周部にランド部が形成され、このランド部は、上記円弧状の切刃部の両端部において幅広とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の丸駒インサート。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の丸駒インサートが、工具本体に形成されたインサート取付座に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする丸駒インサート着脱式切削工具。
9. 軸線回りに回転される上記工具本体の先端部外周に、複数の上記インサート取付座が周方向に間隔をあけて形成されていて、これらのインサート取付座にそれぞれ上記丸駒インサートが着脱可能に取り付けられており、これらの丸駒インサートは、少なくとも上記工具本体の周方向に隣接する上記丸駒インサート同士でその切刃の上記平面視における凹凸の位相が互いにずらされて、上記軸線回りの回転軌跡において各切刃が円周状に連続することを特徴とする請求項８に記載の丸駒インサート着脱式切削工具。

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