JP5515966B2 - 切削インサートおよび刃先交換式切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削インサートのクランプ機構に係わり、特に転削加工に用いられる刃先交換式切削工具に着脱可能に取り付けられて好適な切削インサート、およびかかる切削インサートを取り付けた刃先交換式切削工具に関するものである。

このような、転削加工用の刃先交換式切削工具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刃先交換式切削工具としては、例えば特許文献１に記載されたようなものが知られている。すなわち、この特許文献１に記載の切削インサートは、長方形平板状のインサート本体を有し、その一対の長方形面の辺稜部に切刃が形成され、一方の長方形面は、その１つの対角線方向に延在する溝が形成されるように、他の１つの対角線上に位置する２つコーナから上記溝に向けて下降するように形成されている。

また、他方の長方形面は、上記一方の長方形面側から透視したときに、この一方の長方形の上記他の１つの対角線方向に延在する溝が形成されるように、上記１つの対角線上に位置する２つのコーナから上記溝に向けて下降するように形成されていて、インサート本体が、上記長方形面の中心線に直交して４つのインサート本体の側面にそれぞれ直交する２つの軸線を中心として捩られたような形状とされている。

このような切削インサートは、上記一対の長方形面のうち１つの長方形面が、上述のように捩れたこの長方形面に相応する支持面とされたインサート取付座の工具回転方向を向く底面に支持され、またこの１つの長方形面の上記溝と交差するインサート本体の２つの側面が、この２つの側面のための２つの平らな支持面とされたインサート取付座の工具本体先端側と外周側を向く２つの壁面に支持されて、刃先交換式切削工具の工具本体に形成された上記インサート取付座に着脱可能に取り付けられる。

特開２００４−２８４０１０号公報

ところで、この特許文献１に記載の切削インサートは、このように２つの側面がインサート取付座の２つの支持面に支持されて取り付けられているため、例えばインサート取付座の工具本体先端側を向く壁面の支持面には、インサート本体の側面を支持するのに十分な面積を要するとともに、この支持面の後端側には、インサート本体に作用する回転軸線方向の切削負荷を受け止めるのに必要な肉厚を工具本体に確保しなければならない。

しかしながら、このようにインサート取付座の先端側を向く支持面の面積を大きくし、またその後端側に十分な肉厚を工具本体に確保しようとすると、例えばこのインサート取付座の後端側に大きなチップポケットを形成して切屑排出性の向上を図ることはできない。また、１つの切屑排出溝に臨んで複数のインサート取付座を形成して切削インサートを取り付けようとしても、隣接するインサート取付座の間には十分な間隔を確保しなければならないため、結果的に複数の切屑排出溝の複数の切削インサートによって１つの切刃列を形成せざるを得なくなって、加工効率の低下を招くことになる。

一方、特許文献１に記載の切削インサートでは、インサート取付座の工具本体外周側を向く支持面にも十分な面積を要するとともに、その工具本体内周側には、インサート本体に作用する径方向の切削負荷を受け止め得る肉厚を工具本体に確保しなければならない。このため、このインサート取付座の内周側にも大きなチップポケットは形成することができず、また特に極小径の刃先交換式切削工具においては、周方向に複数のインサート取付座を形成するとこのような肉厚を確保することができなくなるので、１つの切削インサートしか周方向には取り付けることができなくなり、やはり加工効率の低下を免れることはできない。

しかも、上述のように捩れた切削インサートの長方形面に相応する支持面とされたインサート取付座の底面とインサート取付座壁面の２つの支持面とで切削インサートを確実に支持するには、これらの支持面と、これに支持される切削インサートの捩れた長方形面および２つの側面とが、互いに高精度に成形されていなければならず、このうち１つでも成形精度が低いと、これに合わせて切削インサートの取付精度や取付剛性も損なわれてしまい、精度の良い切削加工を安定して行うことができなくなってしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、インサート取付座の壁面を支持面として必要とすることがなく、これにより刃先交換式切削工具のインサート取付座後方側や内周側に大きなチップポケットを形成して切屑排出性の向上を図るとともに、工具本体の回転軸線方向や周方向により多くの切削インサートを取り付けて加工効率も向上させることができ、さらには切削インサートやインサート取付座の成形精度に大きな影響を受けることなくインサート取付座への取付精度や取付剛性を確保する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取り付けた刃先交換式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、本発明の切削インサートは、刃先交換式切削工具のインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、辺稜部に切刃が形成されたすくい面と、このすくい面の周囲に配置されて上記切刃に交差する逃げ面と、上記すくい面の反対側に位置して上記インサート取付座に着座させられる着座面とを有するインサート本体を備え、上記着座面には、該着座面に対して凹または凸となる当接部が形成されており、この当接部は、少なくとも上記着座面側の当接周面が、該当接部の凹凸方向に垂直な断面において楕円状または長円状をなすとともに、上記着座面から離間するに従い楕円状または長円状のまま周長が漸次小さくなるように形成されていて、上記インサート取付座に上記当接部とは凹凸逆となるように形成された被当接部に当接可能とされていることを特徴とする。

また、本発明の刃先交換式切削工具は、軸線回りに回転される工具本体の外周に、上記被当接部が形成された底面を工具回転方向に向けて上記インサート取付座が形成され、このインサート取付座に上記構成の切削インサートが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

このような構成の切削インサートおよび刃先交換式切削工具においては、インサート本体の着座面に形成されて該着座面に対し凹となるように凹み、または凸となるように突出する当接部が、この当接部とは凹凸が逆になるように突出し、または凹むようにインサート取付座に形成された被当接部に、この当接部の少なくとも着座面側の当接周面が当接することによって位置決めされて取り付けられる。

そして、この当接周面は、当接部が凹む方向または突出する方向に垂直な断面、つまり当接部の凹凸方向に垂直な断面において楕円状または長円状をなすとともに、着座面から離間するに従い楕円状または長円状のまま周長が漸次小さくなるように、すなわち楕円または長円形状のままその長軸と短軸が短くなるように内向きに傾斜して形成されており、従ってこの当接部と凹凸逆に形成された被当接部の周面も、同じく凹凸方向に垂直な断面が楕円状または長円状をなして、その凹凸方向に向かうに従い周長が漸次小さくなるようにされる。

このため、そのようなインサート取付座の被当接部に切削インサートの当接部の当接周面が当接することにより、インサート本体は上記楕円または長円の周回り方向は勿論、長軸方向にも短軸方向にも拘束されることになり、この被当接部がインサート取付座の底面に形成された上記刃先交換式切削工具では、インサート本体の上記逃げ面が形成される側面をインサート取付座の壁面で支持して拘束する必要が無くなる。

従って、チップポケットを大きくすることにより、これらの壁面の面積が小さくなったり、場合によっては該壁面が無くなったりしても、切削インサートの取付安定性が損なわれることはなく、これによって切屑排出性の向上を図ることが可能となる。また、こうして壁面が必要なくなることから、工具本体の軸線方向や周方向に近接してインサート取付座を形成することが可能となり、これにより刃先交換式切削工具の多刃化を促して、効率的な切削加工を行うこともできる。

さらに、こうしてインサート取付座の壁面にインサート本体の側面を当接させて支持する必要が無くなるため、これら壁面と側面に高い成形精度を確保する必要も無くなる。その一方で、上記当接部は、その表面全体が被当接部に密着して当接する必要はなく、上述のように少なくとも着座面側の当接周面が被当接面と当接可能に形成されていれば、この着座面側の周長の長い部分でインサート本体を確実にインサート取付座に保持して取り付けることが可能となる。

ここで、この当接周面は、上記凹凸方向に垂直な断面においてなす楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても直線をなす、楕円錐面とされていてもよいが、その場合には、この直線の上記当接部の凹凸方向に対する傾斜角が成形誤差により、上記被当接部の凹凸方向に垂直な断面がなす楕円または長円の長軸に沿った断面における直線や短軸に沿った断面における直線の傾斜角に対して、上記当接部と被当接部のうち凸となる方が凹となる方より小さくなっていると、当接周面は周長の短い着座面から離間した側で当接することになり、切削インサートの着座安定性が損なわれるおそれがある。

このため、上記当接周面は、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても、上記当接部の凹凸に合わせて凹または凸となる曲線をなしているのが望ましく、すなわち当接部が着座面に対して凹んでいる場合は長短軸に沿った断面が凹曲線を、突出している場合は断面凸曲線をなすのが望ましい。これにより、当接部と凹凸逆の被当接部は、その周面の長短軸に沿った断面が当接周面とは逆の凹凸をなす曲線状となり、このような断面凹凸曲線状の面同士の当接では、成形誤差等によって互いの傾きが相違しても、面接触に近い当接状態を維持して切削インサートの着座安定性を確保することか可能となる。

また、特にこのように当接周面の上記長短軸に沿った断面が曲線状をなしている場合には、この曲線について、上記当接周面を、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても、該長軸と短軸のそれぞれの両側で、互いに曲率半径が等しくて中心の位置が異なる曲線をなすように形成することにより、これら長短軸の両側のうち一方の側の曲線の中心回りに該曲線に沿ってインサート本体がずれ動こうとしても、他方の側の曲線はその中心が一方の側の曲線と異なる位置にあるため、この他方の側の当接周面が被当接部に押し付けられることになるので、このような曲線に沿ったインサート本体のずれを防止することができる。

さらに、こうして当接周面の上記長短軸に沿った断面が曲線状をなしている場合には、上記当接周面を、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においてもそれぞれ、上記被当接部の凹凸方向に垂直な断面がなす楕円または長円の長軸に沿った断面における曲線と短軸に沿った断面における曲線に対し、凸となる曲線が凹となる曲線より曲率半径が大きくなるように形成することにより、これら凹凸曲線は、凹となる曲線の長短軸方向外側の端部が凸となる曲線に当接するようにできて、周長の長い当接周面の着座面側を被当接部に当接させることができるので、当接部や被当接部の成形精度があまり高くなくても確実に切削インサートの着座安定性を確保することができる。

一方、上述のように当接周面が上記凹凸方向に垂直な断面においてなす楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても直線をなす楕円錐面とされている場合でも、この直線の上記当接部の凹凸方向に対する傾斜角をそれぞれ、上記被当接部の凹凸方向に垂直な断面がなす楕円または長円の長軸に沿った断面における直線と短軸に沿った断面における直線の傾斜角に対し、上記当接部と被当接部のうち凸となる方が凹となる方よりも大きくなるようにすることにより、やはり当接周面の当接位置を着座面側に位置させることができて、切削インサートを安定してインサート取付座に保持することができる。

なお、インサート本体は、上記当接周面が断面楕円形または長円形であるため、この楕円または長円の中心線回りに１８０°回転させることによって被当接部に取り付け直すことができるので、すくい面や逃げ面もこの中心線に関して１８０°回転対称形状に形成することにより、１つのインサート本体ですくい面辺稜部に形成された切刃の２回の使い回しが可能となる。そして、さらにインサート本体を表裏反転対称形状の平板状として、その表裏面の双方に上記当接部を形成し、これら表裏面が互いに、その一方が上記すくい面とされたときに他方が上記着座面とされるようにすれば、上述のように着座安定性を維持したまま、１つのインサート本体で表裏２回ずつの合計４回の切刃の使い回しが可能となって経済的である。

以上説明したように、本発明の切削インサートおよび刃先交換式切削工具によれば、インサート本体やインサート取付座の成形精度がさほど高くなくてもインサート取付座への着座安定性を確保しつつ、このインサート取付座の工具本体後端側や内周側に大きなチップポケットを確保して切屑排出性の向上を図ることができるとともに、工具本体の回転軸線方向や周方向に取付可能な切削インサートの数を増やして効率的な切削加工を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態の切削インサートの斜視図である。 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１に示す実施形態の正面図である。 図２におけるＹＹ断面図である。 図２におけるＺＺ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切削工具の一実施形態を示す斜視図である。 図７に示す実施形態の刃先交換式切削工具から切削インサートが取り外された状態の工具本体先端部の拡大斜視図である。

図１ないし図６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、また図７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切削工具の一実施形態を示すものであり、さらに図８はこの実施形態の刃先交換式切削工具において切削インサートが取り外された状態を示すものである。本実施形態の切削インサートは、そのインサート本体１が超硬合金等の硬質材料により概略平行四辺形の平板状に形成され、すなわち一対の平行四辺形面２と、その周囲に配置される一対の長側面３および一対の短側面４とを備えている。

一対の長側面３は、互いに平行かつインサート本体１の厚さ方向（図３から図６における上下方向）にも平行に延びる平面状とされている。これに対して、短側面４は、一対の長側面３の一方に連なる側と他方に連なる側とで上記厚さ方向に互い違いの側（平行四辺形面２の鈍角コーナ部Ｄで長側面３に連なる側。図４において左上側と右下側）が、長側面３と同様に上記厚さ方向に平行に延びる平面状のネガ面４Ａとされている。

一方、これらのネガ面４Ａとは逆の互い違いの側（平行四辺形面２の鋭角コーナ部で長側面３に連なる側。図４において右上側と左下側）は、上記厚さ方向に隣接するネガ面４Ａから該厚さ方向に離間するに従いインサート本体１の長手方向（図２において上下方向）に漸次せり出し、かつインサート本体１の幅方向（図２および図４における左右方向）に隣接するネガ面４Ａに対しても該幅方向に離間するに従い漸次突出するように傾斜して長側面３と平行四辺形面２の鋭角コーナ部で交差するポジ面４Ｂとされている。なお、周方向に隣接する長短側面３、４の交差稜線部は断面円弧状に面取りされている。

また、インサート本体１には、上記一対の平行四辺形面２の中心同士を上記厚さ方向に結ぶ中心線Ｃを中心とした断面円形の取付孔５が、該厚さ方向にインサート本体１を貫通するように形成されている。なお、この取付孔５には、両平行四辺形面２側から上記厚さ方向の中心部に向かう途中に、図５および図６に示すように断面凸曲線状をなして一段縮径する縮径部５Ａが形成されている。

さらに、上記一対の平行四辺形面２と一対の長側面３との交差稜線部、すなわち平行四辺形面２の長辺稜部にはそれぞれ主切刃６Ａが形成されるとともに、一対の平行四辺形面２と一対の短側面４のうち上記ポジ面４Ｂとの交差稜線部、すなわち平行四辺形面２の短辺稜部にはそれぞれ副切刃６Ｂが形成されている。また、長側面３とポジ面４Ｂとの交差稜線部でこれら主切刃６Ａと副切刃６Ｂとが交差する平行四辺形面２の鋭角コーナ部には、上記断面円弧状に面取りされた部分に略円弧状のコーナ刃６Ｃが形成されている。

ここで、コーナ刃６Ｃとこれに連なる副切刃６Ｂは、短側面４に対向する正面視において図４に示すように、副切刃６Ｂとコーナ刃６Ｃとの接点を頂点とする凸曲線状とされるとともに、この副切刃６Ｂに連なるネガ面４Ａと平行四辺形面２との交差稜線部は、鈍角コーナ部Ｄ側に向かうに従い上記厚さ方向に漸次後退した後、この鈍角コーナ部Ｄの手前で厚さ方向に略垂直に延びるようにされている。

一方、コーナ刃６Ｃとこれに連なる主切刃６Ａは、長側面３に対向する側面視において図３に示すように、コーナ刃６Ｃの副切刃６Ｂとの接点から主切刃６Ａに亙って略一定の傾斜角で上記厚さ方向に漸次後退するように直線状に傾斜させられている。なお、一対の平行四辺形面２には、主切刃６Ａ、副切刃６Ｂ、およびコーナ刃６Ｃの内側に、内方に向かうに従い厚さ方向に漸次後退するポジすくい面２Ａが形成されている。

ここで、本実施形態では、このインサート本体１は、上記中心線Ｃに関して１８０°回転対称形状に形成されているとともに、上記中心線Ｃに厚さ方向の上記中心部で直交して長側面３に平行に延びる対称線と、この対称線と中心線Ｃに直交する対称線とに関しても、それぞれ１８０°回転対称形状に形成されている。すなわち、インサート本体１は表裏反転対称形状とされていて、表裏の平行四辺形面２が互いに、その一方がすくい面とされたときに他方がインサート取付座に着座させられる着座面とされる。また、長側面３と短側面４のうちのポジ面４Ｂは、切刃である主切刃６Ａ、副切刃６Ｂ、およびコーナ刃Ｃの逃げ面とされる。

そして、これら一対の平行四辺形面２には、該平行四辺形面２から本実施形態では凸となるように突出する当接部７が形成されており、この当接部７が、後述するインサート取付座に該当接部７とは凹凸逆の凹となるように凹んで形成された被当接部に当接可能とされている。ここで、この当接部７は、その表面が全体的に滑らかな凸曲面状をなすようにして、上記中心線Ｃを中心として厚さ方向に突出するようにされており、本実施形態ではこの中心線Ｃに沿った厚さ方向が当接部７の凹凸方向（本実施形態では凸方向）とされ、取付孔５はこの当接部７の突端部に開口することになる。

また、この当接部７の表面がなす凸曲面は、本実施形態では上記厚さ方向内側の平行四辺形面２との交差稜線部（次述する凹曲部）側の部分が、上記中心線Ｃに垂直する断面において楕円状をなすように形成されていて、上記被当接部に当接する当接周面７Ａとされている。さらに、この当接周面７Ａは、平行四辺形面２との交差稜線部から離間して上記厚さ方向外側すなわち上記凸方向に向かうに従い、その断面がなす楕円が中心線Ｃを中心として相似形を維持しつつ漸次周長が短くなるように、すなわちこの断面がなす楕円が漸次小さくなるようにされており、従って当接周面７Ａはこの凸方向に向けて中心線Ｃ側に向かうように傾斜させられることになる。

なお、この当接周面７Ａの中心線Ｃに垂直な断面がなす上記楕円は、中心線Ｃ方向に一方の平行四辺形面２と対向する方向から見たとき、図２に一点鎖線で示すようにその長軸Ｌが中心線Ｃと交差して、上記鈍角コーナ部Ｄを結ぶ対角線よりも該平行四辺形面２に交差する短側面４の上記ネガ面４Ａに斜交する側寄りに配置され、また短軸Ｍは長軸Ｌに垂直とされて長側面３に斜交するように延びている。また、主切刃６Ａ、副切刃６Ｂ、およびコーナ刃６Ｃの内側の上記ポジすくい面２Ａと当接部７との間は、図５に示すようにこのポジすくい面２Ａよりも急勾配で内方に向かうに従い厚さ方向に後退した後、凹曲部を介して当接部７の当接周面７Ａに滑らかに連なるようにされている。

従って、表裏反転対称形状とされたインサート本体１の他方の平行四辺形面２における当接部７の当接周面７Ａは、その中心線Ｃに垂直な断面がなす楕円の長軸Ｌが、同じく一方の平行四辺形面２に対向する方向から見たときには図２に破線で示すように、この一方の平行四辺形面２に交差する短側面４のポジ面４Ｂに斜交するように配置される。また、他方の平行四辺形面２における当接周面７の楕円断面の短軸Ｍは、この長軸Ｌに垂直に、一方の平行四辺形面２の鈍角コーナ部Ｄ側で長側面３に斜交させられる。

一方、上述のように凸方向に向けて中心線Ｃ側に向かうように傾斜させられる当接周面７Ａは、中心線Ｃを含んでこの楕円の長軸Ｌに沿った断面においては、本実施形態では当接部７が凸とされているのに合わせて、図５に示すように凸の曲線状をなして当接部７の凸方向すなわち厚さ方向の外側（図５において上側）に向かうに従い中心線Ｃ側に向かうようにされている。ここで、この長軸Ｌに沿った断面において当接周面７Ａがなす凸曲線は、本実施形態では図５に示すような円弧とされており、ただし、中心線Ｃを挟んだ長軸Ｌの両側（図５の右側と左側）では、これらの円弧は半径が互いに等しくて中心Ａの位置が中心線Ｃに関して対称な異なるようにされている。

また、本実施形態では、当接周面７Ａは、中心線Ｃを含んで上記短軸Ｍに沿った断面においても、図６に示すように凸曲線をなして中心線Ｃ側に傾斜するようにされており、この短軸Ｍに沿った断面において当接周面７Ａがなす凸曲線も、中心線Ｃの両側で半径が互いに等しくて中心Ｂの位置が中心線Ｃに関して対称な異なる円弧とされている。なお、この短軸Ｍに沿った断面において当接周面７Ａがなす凸曲線の曲率半径すなわち円弧の半径は、長軸Ｌに沿った断面において当接周面７Ａがなす凸曲線の曲率半径すなわち円弧の半径よりも小さくされている。

すなわち、本実施形態では、当接部７の当接周面７Ａを含めた表面は、中心線Ｃを含んだ断面において長軸Ｌに沿った断面から短軸Ｍに沿った断面に向かうに従いその曲率半径が連続的に小さくなるような凸曲線をなすようにされている。そして、これによって該当接部７の表面の中心線Ｃに垂直な断面は、平行四辺形面２との交差稜線部側の当接周面７Ａ部分における上記楕円から、上記凸方向に向かうに従い中心線Ｃを中心とした円へと漸次変移するようにされていて、当接部の突端部において上記取付孔５が円形に開口するようにされている。

このような切削インサートが取り付けられる本発明の一実施形態の刃先交換式切削工具は、刃先交換式の転削工具、特にエンドミルであり、その工具本体１１が鋼材等から形成されて図７および図８に示すように軸線Ｏを中心とした外形多段円柱状をなし、このうち後端側部分（図７において右上部分）がシャンク部１１Ａとされるとともに先端部が切刃部１１Ｂとされている。

このような刃先交換式切削工具は、シャンク部１１Ａが工作機械の主軸に把持されて工具本体１１が軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転されつつ該軸線Ｏに交差する方向に送り出されることにより、切刃部１１Ｂに取り付けられた上記切削インサートの切刃（主切刃６Ａ、副切刃６Ｂ、およびコーナ刃６Ｃ）によって被削材を切削してゆく。

切刃部１１Ｂの外周には、その先端面すなわち工具本体１１の先端面に開口して後端側に延びるチップポケット１２が周方向に複数（本実施形態では３つ）等間隔に形成されている。さらに、これらのチップポケット１２の工具回転方向Ｔ側を向く壁面には、図８に示すように切刃部１１Ｂの先端面と外周面とに開口して上記切削インサートが取り付けられるインサート取付座１３が、該壁面から工具回転方向Ｔの後方側に一段凹むように形成されている。

このインサート取付座１３は、切削インサートのインサート本体１の一対の平行四辺形面２のうち、一方がすくい面として工具回転方向Ｔに向けられたときに他方が着座面として着座させられる、工具回転方向Ｔを向く底面１４と、この底面１４の工具本体１１内周側および後端側の縁部から工具回転方向Ｔ側に向かう方向に立ち上がってチップポケット１２の工具回転方向Ｔを向く上記壁面に連なる、工具本体１１外周側を向く壁面１５および先端側を向く壁面１６とを備えている。

ただし、底面１４と壁面１５、１６との交差稜線部および壁面１５、１６同士の交差稜線部は、上記着座面とされた平行四辺形面２のそれぞれ工具本体１１内周側に配置される主切刃６Ａ、工具本体１１後端側に配置される副切刃６Ｂ、および後端内周側に配置されるコーナ刃６Ｃとの干渉を避けるため、断面略半円形の凹溝状をなす逃げ部１７Ａによって切り欠かれている。

また、底面１４と切刃部１１Ｂの先端面および外周面との交差稜線部も、同じく着座面とされた平行四辺形面２の工具本体１１外周側に配置される主切刃６Ａ、先端側に配置される副切刃６Ｂ、および先端外周側に配置されるコーナ刃６Ｃや、その内側のポジすくい面２Ａ等との干渉を避けるための面取り状の逃げ部１７Ｂが形成されている。

さらに、底面１４の中央部には、上述のようにインサート取付座１３にインサート本体１が着座させられた状態で、すくい面とされた一方の平行四辺形面２側から取付孔５に挿通されたクランプネジ１８がねじ込まれるネジ孔１４Ａが形成されている。なお、底面１４のこのネジ孔１４Ａの周りにも、着座面とされる平行四辺形面２側の当接部７の取付孔５開口部周辺との干渉を避けるための凹状の逃げ部１７Ｃが形成されている。

そして、この底面１４には、上述のように本実施形態では凸とされた当接部７に対して凹凸逆の凹となるように凹む被当接部１９が形成されており、この被当接部１９の表面すなわち内周面に当接部７の少なくとも上記当接周面７Ａが密着するようにして当接可能とされている。従って、この被当接部１９の内周面のうち当接周面７Ａが当接する外周側の部分は被当接周面１９Ａとされて、この被当接周面１９Ａは、上述のようにインサート本体１がクランプネジ１８によってインサート取付座１３に取り付けられた状態で、上記取付孔５の中心線Ｃすなわちネジ孔１４Ａの中心線に垂直な断面が、中心線Ｃに沿って当接周面７Ａの断面と略合同な中心線Ｃを中心とする楕円をなすようにされている。

また、本実施形態では、この被当接周面１９Ａの断面がなす楕円の長軸に沿った断面と短軸に沿った断面も、当接部７とは凹凸逆の凹曲線をなすようにされており、この凹曲線も、それぞれ当接周面７Ａが長軸Ｌに沿った断面においてなす円弧および短軸Ｍに沿った断面においてなす円弧と半径が略等しい円弧とされている。ただし、これらの円弧は、やはり当接周面７Ａの断面がなす円弧と同様に、中心線Ｃの両側で半径が互いに等しく、中心の位置が異なるものとされて、当接周面７Ａが当接可能とされている。

なお、この被当接周面１９Ａの上記断面がなす楕円の長軸は、インサート取付座１３の底面１４に対向して工具回転方向Ｔ側から見たときに、工具本体１１の先端外周側から後端内周側に向かうように軸線Ｏに対して傾斜させられており、その傾斜角は、図２に破線で示したインサート本体１の一方の平行四辺形面２側から見たときの他方の平行四辺形面２における当接周面７Ａの断面がなす楕円の長軸Ｌが長側面３に対してなす角度と略等しくされる。

このように形成されたインサー取付座１３に、上記切削インサートは上述のように、そのインサート本体１の一方の平行四辺形面２をすくい面として工具回転方向Ｔに向けるとともに、一方の長側面３を工具本体１１外周側に、一方の短側面４を工具本体１１先端側に向け、他方の平行四辺形面２が着座面として底面１４に着座させられる。従って、互いに凹凸逆に形成された底面１４の被当接部１９に上記他方の平行四辺形面２の当接部７が収容されて、その当接周面７Ａが被当接周面１９Ａと当接させられて、インサート本体１は着座させられる。

このとき、他方の平行四辺形面２の当接部７における当接周面７Ａの中心線Ｃに垂直な断面がなす楕円と、被当接部１９における被当接周面１９Ａの中心線Ｃに垂直な断面がなす楕円とが該中心線Ｃに沿って略合同とされているので、これらの楕円が互いの長軸Ｌと短軸Ｍを一致させるように当接部７が被当接部１９に全周に亙って当接させられる。このため、インサート本体１は、中心線Ｃ回りの回転すなわち上記楕円の周回り方向の移動は勿論、長軸Ｌ方向への移動や短軸Ｍ方向への移動も、当接周面７Ａの被当接周面１９Ａへの当接により拘束されることになる。

しかも、当接部７の表面はその凸方向に向かうに従い中心線Ｃ側に向かうように傾斜しており、従ってこの中心線Ｃに垂直な断面において当接部７の表面がなす楕円または円も凸方向に向かうに従いその周長が短くなるが、上記切削インサートでは、このうち着座面とされる他方の平行四辺形面２との交差稜線部側の周長が長い当接周面７Ａが被当接周面１９Ａに当接するので、より確実にインサート本体１の移動を拘束することができる。そこで、クランプネジ１８を一方の平行四辺形面２側から取付孔５に挿入してネジ孔１４Ａにねじ込むと、クランプネジ１８の頭部裏面が取付孔５の上記縮径部５Ａを押圧して、インサート本体１は移動が拘束された状態でインサート取付座１３に着脱可能に取り付けられる。

このように構成された切削インサート、および該インサートを取り付けた刃先交換式切削工具においては、上述のようにインサート本体１が、インサート取付座１３の底面１４に形成された被当接部１９に、この底面１４に着座する他方の平行四辺形面２に形成された当接部７の当接周面７Ａが当接することによって移動が拘束されて固定される。すなわち、工具本体１１の外周側を向くインサート取付座１３の壁面１５も、先端側を向く壁面１６も、切削インサートの取り付けに関与することがない。

このため、インサート取付座１３の工具本体１１内周側や後端側に大きなチップポケット１２を形成することにより、この工具本体１１外周側を向く壁面１５や先端側を向く壁面１６が小さくなったり、インサート本体１と壁面１５、１６との間に間隔が空いていたり、場合によっては壁面１５、１６自体が形成されなかったりしても、切削インサートの取り付けには支障が生じることはない。従って、安定して切削インサートを保持したまま、大きなチップポケット１２によって切屑排出性の向上を図ることができる。

また、図７および図８に示した実施形態の刃先交換式切削工具では、工具本体１１先端部の切刃部１１Ｂに軸線Ｏ方向においては１つのインサート取付座１３しか形成されていないが、このインサート取付座１３の後端側に１または複数のインサート取付座１３を形成して工具の多刃化を図るような場合でも、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式切削工具によれば、上述のようにインサート取付座１３の後端側に壁面１６を形成する必要が無いことから、軸線Ｏ方向に隣接するインサート取付座１３を近接して形成することができる。

従って、例えば軸線Ｏ方向後端側に隣接するインサート取付座１３をインサート本体１の厚さ分程度工具回転方向Ｔの後方側にずらして形成することにより、１列のインサート取付座１３に取り付けられた切削インサートによって主切刃６Ａの回転軌跡が連続した切刃列を形成することも可能となる。このため、このような切刃列を１つの工具本体１１により多く設けることが可能となって、切削効率の向上を図ることができる。

また、刃先交換式切削工具が極小径のものであって、工具本体の先端部の外径が例えばインサート本体の幅方向の寸法の２倍程度の大きさのものであると、通常は１つのインサート取付座しか形成することができないが、上記構成の切削インサートおよび刃先交換式切削工具では、上述のように工具本体１１外周側を向く壁面１５も無くてよいため、工具本体１１の先端部に２またはそれ以上の複数のインサート取付座１３を、その内周側が互いに連通するように形成して切削インサートを取り付けることができる。従って、このような極小径の刃先交換式切削工具においても多刃化を促して切削効率の向上を図ることができる。

さらに、上記構成の切削インサートでは、こうしてインサート取付座１３の壁面１５、１６にインサート本体１の長短側面３、４を当接させる必要が無いので、これら長短側面３、４にそれほど高い成形精度を確保する必要も無くなる。このため、例えばインサート本体１が上述の超硬合金のような焼結合金によって形成されている場合に、長短側面３、４は焼結肌のままのインサート本体１を取り付けることも可能となる。

その一方で、当接部７についても、その表面全体が被当接部１９に密着して当接可能とする必要はなく、上述のように少なくとも着座面とされる平行四辺形面２との交差稜線部側の中心線Ｃに垂直な断面が周長の長い楕円をなす当接周面７Ａが、同じく断面楕円をなす被当接部１９の被当接周面１９Ａと当接可能に形成されていれば、インサート本体１の移動を確実に拘束して切削インサートの着座安定性を確保することができる。

さらに、本実施形態では、インサート本体１の中心線Ｃに垂直な断面が楕円をなすこの当接周面７Ａが、この楕円の長軸Ｌに沿った断面においても、また短軸Ｍに沿った断面においても、凸となる当接部７に合わせて凸となる曲線をなすように形成されており、これに対して、この当接部７とは凹凸逆の凹となるインサート取付座１３の被当接部１９では、被当接周面１９Ａの中心線Ｃに垂直な断面がなす楕円の長軸に沿った断面も短軸に沿った断面も凹曲線をなすことになる。

しかるに、このような断面凹凸曲線による当接では、たとえ当接部７や被当接部１９に成形誤差等があって、凸方向に向けた当接周面７Ａの中心線Ｃ側への傾きや被当接周面１９Ａとの当接位置が変化しても、この当接位置を中心としてある程度の幅をもった面接触に近い状態で当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとを当接させることができる。従って、この当接部７についても、焼結後に研磨を施したりして高精度に仕上げる必要はなく、インサート本体１全体として焼結肌のままのものを安定してインサート取付座１３に装着することが可能となり、経済的である。

ところで、このように当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとが、中心線Ｃに垂直な断面においてなす楕円の長軸Ｌに沿った断面においても短軸Ｍに沿った断面においても凹凸曲線状をなしている場合に、これらの凹凸曲線が長短軸Ｌ、Ｍのいずれか一方に沿った断面において１つの円弧上にあったりすると、インサート本体１の中心線Ｃ回りの回転や長短軸Ｌ、Ｍ方向の移動は拘束することができても、この１つの円弧に沿って長短軸Ｌ、Ｍの他方回りにインサート本体１が回転してしまうおそれが生じる。

しかるに、これに対して本実施形態は、これら当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとが上記長短軸Ｌ、Ｍそれぞれに沿った断面においてなす凹凸曲線は、中心線Ｃの両側で半径は等しいものの、中心Ａ、Ｂの位置が異なる円弧とされており、中心線Ｃの一方の側の凹凸円弧に沿ってインサート本体１が回転しようとした場合に、他方の側の凹凸円弧を押し付けるようにして、この回転を拘束するように構成することができる。このため、本実施形態によれば、上述のような長短軸Ｌ、Ｍ回りの回転に対してもインサート本体１を確実にインサート取付座１３に保持して安定した切削加工を行うことが可能となる。

一方、本実施形態ではこのように当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとを、上記楕円の長軸Ｌに沿った断面においても短軸Ｍに沿った断面においても、互いに半径が略等しい円弧状となるように形成しているが、上述のような成形誤差等による切削インサートの着座安定性への影響をさらに確実に抑えるには、凹曲線となる被当接周面１９Ａの断面がなす円弧の半径に対して、凸曲線となる当接周面７Ａの断面がなす円弧の半径を僅かに大きくするのが望ましい。

すなわち、このように構成することにより、インサート本体１をインサート取付座１３に着座させた状態において、これらの円弧の中心の位置が一致していれば、当接周面７Ａがなす円弧は、少なくとも長短軸Ｌ、Ｍ方向の外側の端部が、被当接周面１９Ａがなす円弧の端部に当接することになるので、当接周面７Ａのうちでもより周長の長い平行四辺形面２との交差稜線部側の部分を当接させることができて、当接部７の成形精度があまり高くない低廉な切削インサートであっても、確実にその着座安定性を確保することが可能となるのである。

また、当接周面７Ａの断面がなす楕円は、その長軸Ｌに関しても短軸Ｍに関しても対称形状となるので、本実施形態のようにインサート本体１を中心線Ｃ回りに１８０°回転対称とすることにより、すくい面とされる平行四辺形面２側において鋭角コーナ部に形成された２組の主切刃６Ａ、副切刃６Ｂ、およびコーナ刃６Ｃよりなる切刃を順に使い回すことができる。さらに、本実施形態では、インサート本体１が表裏反転対称形状とされているので、一対の平行四辺形面２に形成された合計４つの切刃が使用可能となって、一層経済的である。

なお、本実施形態では、インサート本体１の当接部７が着座面となる平行四辺形面２に対して凸となるように突出し、これに対してインサート取付座１３の被当接部１９は凹となるように凹んで形成されているが、これとは逆に、当接部７を平行四辺形面２に対して凹となるように凹ませるとともに、被当接部１９をインサート取付座１３の底面１４から凸となるように突出させて、当接部７を当接可能としてもよい。この場合にも、当接部７の当接周面７Ａは着座面となる平行四辺形面２側、すなわち凹状の当接部７の開口部側の内周面とされ、該当接部７が凹む凹方向に垂直な断面が楕円を呈することになる。

また、こうして当接部７が凹となる場合において、上記楕円の長短軸Ｌ、Ｍに沿った断面における当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとを曲線状とする場合は、当接部７と被当接部１９の凹凸に合わせて、当接周面７Ａの断面が凹曲線状をなすとともに被当接周面１９Ａの断面は凸曲線状をなすようにされるのが望ましい。なお、この場合にも、これら凹凸曲線は、中心線Ｃを挟んだ長短軸Ｌ、Ｍの両側で、曲率半径が等しくて中心が異なる位置に廃されるのが望ましく、また凹曲線となる当接周面７Ａの断面がなす円弧等の半径に対して、凸曲線となる被当接周面１９Ａの断面がなす円弧等の半径は、僅かに大されるのが望ましい。

さらに、こうして当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとが上記楕円の長短軸Ｌ、Ｍに沿った断面においてなす曲線は、本実施形態のような円弧のほかに、楕円弧や放物線状とされていてもよい。また、これら当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとがその凹凸方向に垂直な断面においてなす形状も、楕円と同じく長短軸Ｌ、Ｍを有する長円状、すなわち半径の等しい半円弧の両端を該両端における接線で互いに平行に結んだ形状としてもよく、これによっても中心線Ｃ回りの回転と長短軸Ｌ、Ｍ方向の移動を拘束することができる。

一方、このように当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとを長短軸Ｌ、Ｍに沿った断面において曲線状とすることなく、当接部７および被当接部１９の凹凸方向に向けて中心線Ｃ側に傾斜する直線状として、これら当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとが凹凸の楕円錐面をなすように形成してもよい。この場合には、長軸Ｌに沿った断面から短軸Ｍに沿った断面に向けて、これら当接周面７Ａと被当接周面１９Ａがなす直線の中心線Ｃに対する傾斜角（交差角）を連続的に小さくすることにより、着座面となる平行四辺形面２側の当接周面７Ａは断面楕円形としつつ、凹凸方向側の取付孔５の開口部周辺では中心線Ｃに垂直な断面を円形とすることができる。

なお、このように当接周面７Ａと被当接周面１９Ａとを長短軸Ｌ、Ｍに沿った断面において直線状とした場合において、曲線状とした場合と同様に上述のような成形誤差等による切削インサートの着座安定性への影響をさらに確実に抑えるには、この当接周面７Ａの上記各断面における直線の当接部７の凹凸方向に対する傾斜角、すなわち該直線の中心線Ｃに対する交差角を、それぞれ被当接部９の上記断面における直線の傾斜角に対し、これら当接部７と被当接部１９のうち凸となる方が凹となる方よりも僅かに大きくなるようにすればよい。

このように構成することにより、当接周面７Ａの断面がなす直線は、長短軸Ｌ、Ｍ方向の外側部分が被当接周面１９Ａがなす直線に当接することになるので、当接周面７Ａのうちでもより周長の長い平行四辺形面２との交差稜線部側の部分を当接させることが可能となる。従って、当接部７の成形精度があまり高くない切削インサートであっても、確実にその着座安定性を確保することが可能となって、当接部７の研磨等を不要とすることができ、経済的である。

ところで、上記構成の切削インサートでは、上述のように着座面とされる平行四辺形面２に形成された当接部７だけでインサート本体１をインサート取付座１３に取り付けることができ、インサート本体１の長短側面３、４は切削インサートの取り付けに関与することがない。このため、このうち例えば短側面４のポジ面４Ｂと一対の平行四辺形面２との交差稜線部に形成される副切刃６Ｂやコーナ刃６Ｃの形状が異なる切削インサートであっても、そのまま同じインサート取付座１３に取り付けることが可能となる。

従って、上述のように軸線Ｏ方向に複数のインサート取付座１３を形成した場合に、最先端のインサート取付座１３に取り付けられる切削インサートは、例えばポジ面４Ｂの上記長手方向へのせり出し量を大きくして半径の大きなコーナ刃６Ｃを形成した切削インサートとしても取付可能である。すなわち、上記構成の刃先交換式切削工具においては、１つの工具本体１１に異なる半径のコーナ刃６Ｃを有する複数種の切削インサートを取り付けることができるので、例えば肩削りの際に異なる半径の隅部を形成するような場合でも１つの工具本体１１で対応することが可能となるという利点も得られる。

１ インサート本体
２ 平行四辺形面（すくい面および着座面）
３ 長側面（主切刃６Ａの逃げ面）
４ 短側面
４Ａ 短側面のネガ面
４Ｂ 短側面のポジ面（副切刃６Ｂの逃げ面）
５ 取付孔
６Ａ 主切刃
６Ｂ 副切刃
６Ｃ コーナ刃
７ 当接部
７Ａ 当接周面
１１ 工具本体
１２ チップポケット
１３ インサート取付座
１４ インサート取付座１３の底面
１４Ａ ネジ孔
１５、１６ インサート取付座１３の壁面
１８ クランプネジ
１９ 被当接部
１９Ａ 被当接周面
Ｃ インサート本体１の中心線
Ｌ 当接周面７Ａが中心線Ｃに垂直な断面においてなす楕円の長軸
Ｍ 当接周面７Ａが中心線Ｃに垂直な断面においてなす楕円の短軸
Ａ 長軸Ｌに沿った断面において当接周面７Ａがなす円弧の中心
Ｂ 短軸Ｍに沿った断面において当接周面７Ａがなす円弧の中心
Ｏ 工具本体１１の軸線
Ｔ 工具回転方向

Claims (7)

1. 刃先交換式切削工具のインサート取付座に着脱可能に取り付けられる切削インサートであって、辺稜部に切刃が形成されたすくい面と、このすくい面の周囲に配置されて上記切刃に交差する逃げ面と、上記すくい面の反対側に位置して上記インサート取付座に着座させられる着座面とを有するインサート本体を備え、上記着座面には、該着座面に対して凹または凸となる当接部が形成されており、この当接部は、少なくとも上記着座面側の当接周面が、該当接部の凹凸方向に垂直な断面において楕円状または長円状をなすとともに、上記着座面から離間するに従い楕円状または長円状のまま周長が漸次小さくなるように形成されていて、上記インサート取付座に上記当接部とは凹凸逆となるように形成された被当接部に当接可能とされていることを特徴とする切削インサート。
2. 上記当接周面は、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても、上記当接部の凹凸に合わせて凹または凸となる曲線をなし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. 上記当接周面は、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても、該長軸と短軸のそれぞれの両側で、互いに曲率半径が等しくて中心の位置が異なる曲線とされていることを特徴とする請求項２に記載の切削インサート。
4. 上記当接周面は、上記楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においてもそれぞれ、上記被当接部の凹凸方向に垂直な断面がなす楕円または長円の長軸に沿った断面における曲線と短軸に沿った断面における曲線に対し、凸となる曲線が凹となる曲線より曲率半径が大きくされていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の切削インサート。
5. 上記当接周面は、上記凹凸方向に垂直な断面においてなす楕円または長円の長軸に沿った断面においても短軸に沿った断面においても直線をなす楕円錐面とされるとともに、この直線の上記当接部の凹凸方向に対する傾斜角はそれぞれ、上記被当接部の凹凸方向に垂直な断面がなす楕円または長円の長軸に沿った断面における直線と短軸に沿った断面における直線の傾斜角に対し、上記当接部と被当接部のうち凸となる方が凹となる方よりも大きく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。
6. 上記インサート本体は表裏反転対称形状の平板状とされて、その表裏面の双方に上記当接部が形成されており、これら表裏面が互いに、その一方が上記すくい面とされたときに他方が上記着座面とされることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の切削インサート。
7. 軸線回りに回転される工具本体の外周に、上記被当接部が形成された底面を工具回転方向に向けて上記インサート取付座が形成され、このインサート取付座に請求項１から請求項６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ていることを特徴とする刃先交換式切削工具。

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