切削インサート
【課題】高硬度材を旋削加工する場合においても、すくい面のクレータ摩耗による被削材の仕上げ面粗度の劣化を十分に抑制することが可能な切削インサートを提供する。
【解決手段】インサート本体１の多角形状をなすすくい面２の辺稜部に、すくい面２の角部に円弧状のコーナ刃７Ａを有する切刃７が形成されており、このすくい面２には、コーナ刃７Ａの突端Ｐからすくい面２の内側に向かう途中ですくい面２が低くなる段差部２Ｂが、コーナ刃７Ａに交差するように形成されている。
【解決手段】インサート本体１の多角形状をなすすくい面２の辺稜部に、すくい面２の角部に円弧状のコーナ刃７Ａを有する切刃７が形成されており、このすくい面２には、コーナ刃７Ａの突端Ｐからすくい面２の内側に向かう途中ですくい面２が低くなる段差部２Ｂが、コーナ刃７Ａに交差するように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高硬度材の旋削加工においてクレータ摩耗による被削材の仕上げ面粗度の劣化を抑制することが可能な切削インサートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する際に、高硬度のｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）焼結体よりなる切刃チップ上に切刃を形成した切削インサートを用いる場合において、このような切削インサートにおけるすくい面のクレータ摩耗や逃げ面摩耗、あるいは被削材と切刃との境界に生じる境界摩耗を抑制するために、特許文献１には、すくい面を構成する焼結体層と逃げ面を主に構成する焼結体層とのｃＢＮ体積含有率を異なるものとすることが提案されている。また、特許文献２には、ｃＢＮ焼結体の表面に、窒化チタンやチタンアルミニウム窒化物等からなる複数層の被覆層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８６１４８６号公報
【特許文献２】特開平１０−２４５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら特許文献１、２のような切削インサートをもってしても、上述のような高硬度材の切屑がすくい面を擦過して流出する以上、すくい面のクレータ摩耗を十分に抑制することはできず、このようなクレータ摩耗が、被削材に切刃が切り込まれる側の境界である切込み境界から、切刃が被削材の仕上げ面を形成する側の境界である送り境界にまで及んでチッピングや欠損を生じ、仕上げ面粗度の劣化を招いてしまうとともに、逃げ面にも異常摩耗を生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような高硬度材を旋削加工する場合においても、すくい面のクレータ摩耗による被削材の仕上げ面粗度の劣化を十分に抑制することが可能な切削インサートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、インサート本体の多角形状をなすすくい面の辺稜部に、該すくい面の角部に円弧状のコーナ刃を有する切刃が形成されており、上記すくい面には、上記コーナ刃の突端から該すくい面の内側に向かう途中ですくい面が低くなる段差部が、上記コーナ刃に交差するように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された切削インサートにおいては、インサート本体のすくい面に、被削材に切り込まれる円弧状のコーナ刃の突端からすくい面の内側に向かう途中で、このすくい面の高さが一段低くなるような段差部が形成されており、この段差部がコーナ刃に交差するように形成されているので、これらコーナ刃と段差部との交点を被削材の仕上げ面側に向けることにより、切刃が被削材に切り込まれる側で生成された切屑は、段差部を越えたところで一段低くされたすくい面には擦過され難くなる。
【０００８】
従って、このコーナ刃と段差部との交点を、切刃が被削材の仕上げ面を形成する側の境界である送り境界よりもコーナ刃の突端側（送り方向側）に位置させれば、この仕上げ面を形成する切刃のすくい面を切屑が擦過するのを避けることができ、クレータ摩耗によるチッピングや欠損によって仕上げ面粗度の劣化を招いたり、逃げ面の異常摩耗を生じたりするのを十分に抑制することができる。
【０００９】
ここで、上記切刃が、上記コーナ刃の両端において該コーナ刃にそれぞれ接する一対の直線刃を備え、これらの直線刃がなす交差角が８０°とされるとともに、上記コーナ刃にはホーニングが形成された切削インサートにおいては、このホーニングと上記コーナ刃の逃げ面との境界である該コーナ刃の刃先エッジ稜線と上記段差部との交点をコーナ刃と段差部との上記交点として、この交点が、上記すくい面に対向する方向からみて上記交点が位置する側の上記直線刃に対して上記コーナ刃側で該すくい面の外側に５°の角度で交差する方向に延びる直線と上記コーナ刃との接点よりも上記コーナ刃の突端側に位置して、これら交点と接点との間の距離が、上記直線に沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされるとともに、上記段差部によって低められたすくい面と上記逃げ面との交差稜線と上記交点との間の段差量は、上記すくい面に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされているのが望ましい。
【００１０】
すなわち、上記接点は、このような一対の直線刃がなす交差角が８０°の切削インサートにおいて、被削材の仕上げ面を形成する側の直線刃を送り方向後方側に向かうに従い被削材の仕上げ面に対して５°の角度で離間するように配設したときの切刃と被削材との接点、つまり上記送り境界であり、上述のようにこの送り境界よりもコーナ刃と段差部との交点をコーナ刃の突端側に位置させても、これら交点と接点との間の距離が上記範囲よりも小さかったり、あるいは段差部によって低くされたすくい面の段差量が上記範囲よりも小さかったりすると、こうして低くされたすくい面においても切屑の擦過を十分に防ぐことができなくなってクレータ摩耗を抑制することができなくなるおそれがある。
【００１１】
その一方で、逆に上記交点と接点との間の距離が上記範囲よりも大きかったり、あるいは上記段差量が上記範囲よりも大きかったりすると、上記送り境界側で被削材の仕上げ面を形成する切刃が切り込み境界側で形成された加工面から離れてしまって確実に仕上げ加工することができずに必要な仕上げ面粗度を得ることができなくなったり、切屑の噛み込みなどによって仕上げ面粗度にバラツキが発生したりするおそれがある。
【００１２】
また、上述のような高硬度材を旋削加工する切削インサートとしては、上記コーナ刃と、上記直線刃のうち少なくとも上記コーナ刃に接する部分と、上記段差部のうち少なくとも上記コーナ刃に交差する部分とが、上記すくい面に配設された立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる切刃チップ上に形成された切削インサートであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、切屑の擦過によるすくい面のクレータ摩耗が切刃の送り境界にまで及んでチッピングや欠損、逃げ面の異常摩耗などを生じるのを防ぐことができ、合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する場合においても、被削材の仕上げ面粗度の劣化を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の切削インサートの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１におけるＺＺ断面図である。
【図３】図１に示す実施形態におけるコーナ刃周辺の拡大平面図である。
【図４】図１に示す実施形態におけるコーナ刃周辺の拡大側面図である。
【図５】図１に示す実施形態をホルダに取り付けて旋削加工を行う場合の平面図である。
【図６】本発明の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図４は本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、インサート本体１は多角形平板状、特に鋭角角部の角度が８０°とされた菱形平板状をなし、この菱形をなす両側面のうち一方がすくい面２とされるとともに、他方は後述するホルダのインサート取付座への着座面３とされ、これらすくい面２と着座面３との周りに配される４つの周面は逃げ面４とされる。
【００１６】
また、すくい面２の中央部には、インサート本体１を上記インサート取付座に固定するためのクランプネジが挿通される取付穴５が、インサート本体１の厚さ方向に貫通して着座面３の中央部に開口するように形成されている。なお、本実施形態の切削インサートは、後述するホーニングおよび段差面を除くすくい面２と着座面３とが取付穴５の中心線であるインサート中心線Ｏに垂直とされるとともに、上記逃げ面４がこのインサート中心線Ｏに平行に延びるネガティブインサートとされ、このインサート中心線Ｏ回りに１８０°回転対称に形成されている。
【００１７】
ここで、このインサート本体１は、超硬合金により形成された基体１Ａの上記すくい面２における上記鋭角角部に、上記すくい面２に垂直に対向する方向（上記厚さ方向またはインサート中心線Ｏ方向）からみて略二等辺三角形状に、また逃げ面４側からみてＬ字状に切り欠き部１Ｂが形成され、この切り欠き部１Ｂに切刃チップ６が取り付けられて構成されている。この切刃チップ６は、立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａと超硬合金よりなる下層６Ｂとを一体に焼結した層状焼結体であり、上層６Ａをすくい面２側に向けて切り欠き部１Ｂにロウ付けされることにより接合されて取り付けられている。
【００１８】
こうして切刃チップ６が取り付けられることにより、該切刃チップ６の上記立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に配設されることになるすくい面２がなす菱形の鋭角角部には、この鋭角角部に交差する一対の上記逃げ面４の交差稜線部が円筒面状に形成されることによって円弧状をなすコーナ刃７Ａが形成されている。さらに、このコーナ刃７Ａの両端からは、すくい面２に対向する方向からみて該両端においてコーナ刃７Ａに接する接線方向に延びる一対の直線刃７Ｂ、７Ｃが、すくい面２と逃げ面４の交差稜線部に沿って形成されており、これらコーナ刃７Ａと直線刃７Ｂ、７Ｃにより本実施形態の切削インサートの切刃７が構成されている。従って、これらの直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θは８０°とされる。
【００１９】
また、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、一方の直線刃７Ｂからコーナ刃７Ａにかけて、このコーナ刃７Ａの突端Ｐを超えた範囲には、切刃７にホーニング８が形成されている。このホーニング８は、本実施形態ではチャンファホーニングであって、逃げ面４と鈍角をなして交差させられており、こうして交差したホーニング８と逃げ面４との境界である交差稜線が、一方の直線刃７Ｂからコーナ刃７Ａにかけて実質的に切削に関与する切刃７の刃先エッジ稜線Ｌとされる。
【００２０】
一方、上記一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、他方の直線刃７Ｃに連なるすくい面２は、一方の直線刃７Ｂおよびコーナ刃７Ａに連なるすくい面２に対して一段低くされた段差面２Ａとされていて、すくい面２には、該すくい面２に対向する方向からみてコーナ刃７Ａと一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの二等分線との交点、すなわちコーナ刃７Ａの突端Ｐからすくい面２の内側に向かう途中で、この段差面２Ａに至るところですくい面高さが不連続に低くなる段差部２Ｂが形成されている。そして、この段差部２Ｂは、上記他方の直線刃７Ｃとコーナ刃７Ａとの接点Ｑよりもコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に位置する交点Ｒで該コーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌに交差するようにされている。
【００２１】
ここで、この段差面２Ａは、上述のようにすくい面２にコーナ刃７Ａに交差する段差部２Ｂが形成されるものであれば、コーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２と平行に一段低くなる平坦面であってもよく、また他方の直線刃７Ｃ側で切刃７が一段低くなり、この低くなった切刃７から段差部２Ｂに沿って離間するに従いすくい面２の高さが漸次高くなる傾斜面であってもよく、さらにこうして傾斜した傾斜面がすくい面２の途中で切れ上がったものでもよい。
【００２２】
本実施形態では、図２に示すように、上記交点Ｒから他方の直線刃７Ｃに沿って一定の幅を有する上記インサート中心線Ｏ方向に偏平した断面コ字状の凹溝が上記一方の直線刃７Ｂに斜交する方向に延びて、この凹溝の底面が上記段差面２Ａとされるとともに、この底面からすくい面２の内側を向いて立ち上がる壁面が上記段差部２Ｂとされ、この段差部２Ｂはコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２に直交するように形成されている。
【００２３】
さらに、本実施形態では、コーナ刃７Ａの上記刃先エッジ稜線Ｌと段差部２Ｂとの交点Ｒは、図３に示すようにすくい面２に垂直に対向する方向からみて、該交点Ｒが位置する側の上記他方の直線刃７Ｃに対して上記コーナ刃７Ａ側ですくい面２の外側に５°の角度αで交差する方向に延びる直線Ｍとコーナ刃７Ａとの接点Ｓよりもコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に位置していて、これら交点Ｒと接点Ｓとの間の距離Ａが、上記直線Ｍに沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされている。
【００２４】
また、本実施形態では、上記段差部２Ｂによって低められたすくい面２の段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎと上記交点Ｒとの間の段差量Ｂは、図４に示すように上記すくい面２に対向する方向（図４における上下方向）において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされている。すなわち、この段差面２Ａと逃げ面４とが交差する上記交差稜線Ｎ上に形成されることになる切刃７の他方の直線刃７Ｃとコーナ刃７Ａのうち他方の直線刃７Ｃとの接点Ｑ側の部分とは、コーナ刃７Ａの突端Ｐ側の上記刃先エッジ稜線Ｌの延長線上か、これよりも低い着座面３側に延びるように形成されており、図４においては、上記交差稜線Ｎが刃先エッジ稜線Ｌよりも低い位置に該刃先エッジ稜線Ｌと平行に延びるように形成されている。
【００２５】
ただし、こうしてコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２に対して一段低められた段差面２Ａは、切刃チップ６の立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に位置するようにされていて、すなわち上記段差量Ｂがこの上層６Ａの厚さを上回るようなことはない。さらに、コーナ刃７Ａは勿論、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃもそのコーナ刃７Ａとの接点からある程度の長さは上層６Ａ上に延びるように形成されている。
【００２６】
また、本実施形態において段差面２Ａおよび段差部２Ｂを形成する上記凹溝は、図１および図２に示すように他方の直線刃７Ｃ側でインサート本体１の基体１Ａと切刃チップ６との境界に跨り、すくい面２がなす菱形の鈍角角部に達するようにされている。さらに、上記段差部Ｂは、すくい面２に対向する方向からみて上記直線Ｍに垂直に延びて、基体１Ａと切刃チップ６との上記境界に交差した後に上記一方の直線刃７Ｂに斜交するようにされている。
【００２７】
このように構成された切削インサートは、そのインサート本体１が図５に示すように刃先交換式バイトのホルダ１０の先端部に形成されたインサート取付座１１に、すくい面２がなす菱形の一方の鋭角角部を突出させるようにして着座させられ、上記取付穴５に挿通されたクランプネジ１２によって固定されて着脱可能に取り付けられる。
【００２８】
また、こうしてホルダ１０に取り付けられた切削インサートは、合金鋼や焼き入れ鋼等よりなる被削材Ｗの外径旋削に用いられる場合、図３に示したように上記一方の鋭角角部に交差する一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、一方の直線刃７Ｂが、被削材Ｗの回転軸線に平行な送り方向Ｆの前方側（図５において左側）に向けられるとともに、コーナ刃７Ａに段差部２Ｂが交差させられた側の他方の直線刃７Ｃが被削材Ｗの外周面Ｈに向けられて保持される。
【００２９】
さらに、このとき、本実施形態のように上記一対の直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θが８０°の切削インサートでは、すくい面２に対向する方向からみて図３に示すように、この他方の直線刃７Ｃは、通常は被削材Ｗの回転軸線に対して５°の角度（前切れ刃角）αが与えられて、送り方向Ｆの後方側（図５において右側）に向かうに従い外周面Ｈから離間するように配設される。従って、上記直線Ｍは、こうして配設された切削インサートをすくい面２に対向する方向からみたときに、被削材Ｗの回転軸線と平行に延びることになる。
【００３０】
このように配設された切削インサートは、図３に示したように上記一方の鋭角角部に形成されたコーナ刃７Ａを上記回転軸線回りに回転させられる被削材Ｗの外周面Ｈに切り込ませて送り方向Ｆ前方側に送り出されることにより、この外周面Ｈを旋削してゆく。従って、コーナ刃７Ａのうち送り方向Ｆ前方側に位置して被削材Ｗに切り込まれる部分が切り込み境界となるとともに、送り方向Ｆ後方側に位置して被削材Ｗの外周面Ｈを所定の外径に仕上げる部分が送り境界となって、この送り境界は上記直線Ｍに接する上記接点Ｓの位置となり、段差部２Ｂとコーナ刃７Ａとの交点Ｒは、この送り境界となる接点Ｓよりも送り方向Ｆ側に位置させられる。
【００３１】
そして、上記構成の切削インサートでは、このコーナ刃７Ａが形成されたインサート本体１のすくい面２に、コーナ刃７Ａの突端Ｐからホーニング８を介してすくい面２の内側に向かう途中で、このすくい面２の高さを一段低くする段差部２Ｂが上述のようにコーナ刃７Ａと交点Ｒで交差するように形成されている。このため、コーナ刃７Ａの上記切り込み境界側で生成された切屑は、この段差部２Ｂを越えたところで該段差部２Ｂよりも内側のすくい面２の段差面２Ａとは間隔をあけるようにして送り方向Ｆ後方側に流れ出ることになり、この段差面２Ａには擦過され難くなる。
【００３２】
従って、上記構成の切削インサートによれば、このような切屑の擦過によるクレータ摩耗が、すくい面２の切り込み境界側から段差部２Ｂを越えて送り境界である上記接点Ｓの位置まで達するのを抑えることができる。このため、被削材Ｗの外周面Ｈを所定の外径に仕上げるこの送り境界にクレータ摩耗によるチッピングや欠損が生じるのを防ぐことができ、これにより合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材の旋削加工においても仕上げ面粗度の向上を図ることができるとともに、逃げ面４に異常摩耗が発生したりするのも抑制することができる。
【００３３】
ただし、こうしてコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２から段差面２Ａにかけてすくい面２の高さが一段低くなる段差部２Ｂと送り境界となる上記接点Ｓとの送り方向Ｆの距離Ａが短すぎたり、あるいは実質的に切削に関与するコーナ刃７Ａの逃げ面４とホーニング８との交差稜線である切刃エッジ稜線Ｌと段差面２Ａとの間の段差量Ｂが小さすぎたりすると、切り込み境界側におけるクレータ摩耗が送り境界側に及ぶのを確実に防止することができなくなって仕上げ面粗度の劣化を招くおそれがある。
【００３４】
また、その一方で、上記距離Ａが長すぎて段差部２Ｂと送り境界となる上記接点Ｓとが送り方向Ｆにおいて離れすぎていたり、あるいは上記段差量Ｂが大きすぎて、送り境界において切削に関与する段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎとコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌとがすくい面２に対向する方向において離れすぎていると、上記切り込み境界側の切刃７によって被削材Ｗに形成される加工面に対して、送り境界側でこの加工面を仕上げる切刃７が離れすぎてしまい、確実に所望の仕上げ面粗度に仕上げ加工することができなくなったり、切屑の噛み込みなどによって仕上げ面粗度にバラツキが生じたりするおそれがある。
【００３５】
ここで、本実施形態のように、インサート本体１のすくい面２における鋭角角部の一対の直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θが８０°である切削インサートでは、上述のように被削材Ｗの外周面Ｈに向けられる他方の直線刃７Ｃが、被削材Ｗの回転軸線に対して通常は５°の角度αで送り方向Ｆの後方側に向かうに従い離間するように傾斜させられて、該他方の直線刃７Ｃに逃げが与えられる。従って、コーナ刃７Ａが送り方向Ｆの後方側で被削材Ｗと接する送り境界は、他方の直線刃７Ｃに対して５°の角度αで傾斜してコーナ刃７Ａに接する上記直線Ｍと該コーナ刃７Ａとの上記接点Ｓとなる。
【００３６】
そして、この接点Ｓから送り方向Ｆ前方側すなわち上記直線Ｍに沿ってコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に、本実施形態のように接点Ｓとの距離Ａが０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲となるように段差部２Ｂとコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌとの交点Ｒを位置させれば、後述する実施例で実証するように、送り境界におけるクレータ摩耗を確実に抑制することができるとともに、仕上げ面粗度の劣化やバラツキも防止することが可能となる。また、上記段差量Ｂについても同様に、本実施形態のようにすくい面２に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とすることにより、送り境界のクレータ摩耗や仕上げ面精度の劣化、バラツキを防ぐことができる。
【００３７】
なお、合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する本実施形態のような切削インサートとしては、クレータ摩耗による仕上げ面粗度の劣化や逃げ面４の異常摩耗を一層確実に防ぐために、切刃７のうちコーナ刃７Ａと、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの少なくともコーナ刃７Ａに接する部分と、さらに段差部２Ｂのうち少なくともコーナ刃７Ａに交差する部分とは、すくい面２に配設された切刃チップ６の硬質な立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に形成されることが望ましい。
【００３８】
また、本実施形態では上述のように被削材Ｗの外径旋削を行う場合について説明したが、被削材Ｗに形成された下穴の内径旋削に用いることも可能であるし、被削材Ｗの端面旋削に上記構成の切削インサートを用いることも勿論可能である。端面旋削の場合には、段差部２Ｂとコーナ刃７Ａとの交点Ｒが位置する側の他方の直線刃７Ｃは、被削材Ｗの回転軸線に垂直な平面に対して上記角度αで送り方向Ｆの後方側に向かうに従い離間するように配設され、切削インサートがこの回転軸線に垂直な平面に沿った送り方向Ｆに送り出されて端面旋削が行われる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、このように一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち被削材Ｗの加工面側に向けられる直線刃が他方の直線刃７Ｃとされた、いわゆる勝手付きの切削インサートについて説明したが、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの双方を被削材の加工面に向けて使用可能な、いわゆる勝手無しの切削インサートに本発明を適用することも可能である。この場合には、上記実施形態における段差部２Ｂを一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの二等分線に関して対称に形成してコーナ刃７Ａの両端側に交差させればよい。
【００４０】
さらにまた、本実施形態では、段差部２Ｂが、コーナ刃７Ａの突端Ｐにホーニング８を介して連なるすくい面２に対して垂直とされているが、このすくい面２から段差面２Ａに向かうに従いすくい面２の内側に傾斜する傾斜面とされていてもよく、またコーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線Ｌとの交点Ｒから離れた位置では、段差面２Ａに滑らかに連なる凹曲面状とされていたりしてもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を挙げて、上記実施形態における上記距離Ａと段差量Ｂの数値限定による効果を説明する。本実施例では、上記実施形態に基づき、これらの距離Ａと段差量Ｂとを上記範囲内で種々に変えた３種の切削インサートを製造した。これらを実施例１〜３として、距離Ａ（ｍｍ）と段差量Ｂ（ｍｍ）とを表１に示す。
【００４２】
なお、これら実施例１〜３の切削インサートは、基本形状、寸法がＣＮＧＡ１２０４０８ＧＡタイプのものであり、ホーニング８のホーニング幅は０．１３ｍｍ、ホーニング角度は２５°で、逃げ面４との境界である刃先エッジ稜線Ｌには半径０．０３ｍｍの丸みがつけられている。また、すくい面２の鋭角角部には、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのコーナ刃７Ａ側への延長線の交点からそれぞれ２．５ｍｍ離れた該直線刃７Ｂ、７Ｃ上の点同士を結ぶ範囲内に立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａが配設されるように切刃チップ６を接合した。
【００４３】
一方、これら実施例１〜３に対する比較例として、基本形状、寸法や切刃チップ６の接合範囲は実施例１〜３と同じとされて、距離Ａと段差量Ｂの少なくとも一方が上記範囲外となる３種の切削インサートを製造した。これらを比較例１〜３として、その距離Ａ（ｍｍ）と段差量Ｂ（ｍｍ）とを表１に併せて示す。さらに、比較例４として、同じく基本形状、寸法や切刃チップ６の接合範囲は実施例１〜３と同じで、段差部が形成されていない通常の立方晶窒化ホウ素焼結体付きＣＮＧＡ１２０４０８ＧＡタイプの切削インサートも用意した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
そして、これら実施例１〜３と比較例１〜４の切削インサートによって合金鋼よりなる被削材Ｗに外径旋削加工を行い、その際の加工時間毎の仕上げ面粗度の推移、すなわち一定の送り速度で切削インサートが送り出されることにより仕上げ加工される被削材Ｗの外周面の回転軸線方向における仕上げ面粗度（ＪＩＳ Ｂ ０６０１ ２００１における粗さ曲線の最大高さ：Ｒｚ）の変化について測定した。この結果を、図６に示す。なお、被削材Ｗは直径１００ｍｍ、回転軸線方向の長さ３００ｍｍのＳＣＭ４１５材（硬さ６０ＨＲＣ）であり、森精機株式会社製ＣＮＣ旋盤ＮＬ２５００を用いて、切削条件として切削速度２００ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み量０．１５ｍｍの乾式切削で旋削加工を行った。
【００４６】
この図６に示す結果より、理論面粗さが６．２μｍとなるのに対し、本発明の上記実施形態に係わる実施例１〜３の切削インサートでは、いずれも仕上げ面粗度がこれを下回っており、また旋削加工開始から２７０秒後の旋削加工終了時の切刃７を確認したところでも、クレータ摩耗は切り込み境界から段差部２Ｂまでで抑制されていて、送り境界には及んでいなかった。
【００４７】
ただし、段差量Ｂが０ｍｍで、すなわち送り境界の切刃７となる上記交差稜線Ｎがコーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線Ｌの延長線上に延びる実施例２、３では、図６に示した以上に旋削加工を続行すると、実施例１と比べてクレータ摩耗が送り境界側に進行しやすくなることが認められた。このため、段差量Ｂについては上記範囲内でも０ｍｍよりは大きく、０．００５ｍｍ〜０．０４５ｍｍ程度の範囲が望ましいと考えられる。
【００４８】
一方、これら実施例１〜３に対して、距離Ａと段差量Ｂとがともに上記範囲を僅かに上回る比較例１では、旋削加工終了間際で仕上げ面粗度が急に不安定となり、あまり好ましくない結果となった。また、距離Ａが０．１ｍｍ以下であっても段差量Ｂが０．０５ｍｍより大幅に大きい比較例２では、段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎがコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌに対して下がりすぎて実質的に送り境界となるポイントが定まらず、旋削加工の初期の段階から所望の仕上げ面粗度を得ることができなかった。
【００４９】
また、段差量Ｂが０．０５ｍｍ以下であっても距離Ａが０．１ｍｍより大きい比較例３では、送り境界となる上記接点Ｓまでの間にクレータ摩耗が生じて刃先にチッピングが発生し、仕上げ面粗度の劣化とバラツキを招く結果となった。さらに、段差部２Ｂが形成されていないＩＳＯ規格の通常の切削インサートである比較例４では、ホーニング８が連続しているため、クレータ摩耗が延伸して旋削加工終了時に欠損を生じてしまった。
【符号の説明】
【００５０】
１ インサート本体
２ すくい面
２Ａ 段差面
２Ｂ 段差部
３ 着座面
４ 逃げ面
５ 取付穴
６ 切刃チップ
６Ａ 上層
６Ｂ 下層
７ 切刃
７Ａ コーナ刃
７Ｂ、７Ｃ 直線刃
８ ホーニング
Ｏ インサート中心線
Ｐ コーナ刃７Ａの突端
Ｑ コーナ刃７Ａと他方の直線刃７Ｃとの接点
Ｌ コーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線
Ｒ 切刃エッジ稜線Ｌと段差部２Ｂとの交点
Ｍ すくい面２に対向する方向からみて他方の直線刃７Ｃに対してコーナ刃７Ａ側ですくい面２の外側に５°の角度αで交差する方向に延びる直線
Ｓ 直線Ｍとコーナ刃７Ａとの接点
Ａ 交点Ｒと接点Ｓとの直線Ｍ方向の距離
Ｂ 段差部２Ｂの段差量
α すくい面２に対向する方向からみたときの直線Ｍに対して他方の直線刃７Ｃがなす角度（５°）
θ 一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの公差角（８０°）
Ｗ 被削材
Ｈ 被削材Ｗの外周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に高硬度材の旋削加工においてクレータ摩耗による被削材の仕上げ面粗度の劣化を抑制することが可能な切削インサートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する際に、高硬度のｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）焼結体よりなる切刃チップ上に切刃を形成した切削インサートを用いる場合において、このような切削インサートにおけるすくい面のクレータ摩耗や逃げ面摩耗、あるいは被削材と切刃との境界に生じる境界摩耗を抑制するために、特許文献１には、すくい面を構成する焼結体層と逃げ面を主に構成する焼結体層とのｃＢＮ体積含有率を異なるものとすることが提案されている。また、特許文献２には、ｃＢＮ焼結体の表面に、窒化チタンやチタンアルミニウム窒化物等からなる複数層の被覆層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８６１４８６号公報
【特許文献２】特開平１０−２４５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これら特許文献１、２のような切削インサートをもってしても、上述のような高硬度材の切屑がすくい面を擦過して流出する以上、すくい面のクレータ摩耗を十分に抑制することはできず、このようなクレータ摩耗が、被削材に切刃が切り込まれる側の境界である切込み境界から、切刃が被削材の仕上げ面を形成する側の境界である送り境界にまで及んでチッピングや欠損を生じ、仕上げ面粗度の劣化を招いてしまうとともに、逃げ面にも異常摩耗を生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような高硬度材を旋削加工する場合においても、すくい面のクレータ摩耗による被削材の仕上げ面粗度の劣化を十分に抑制することが可能な切削インサートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、インサート本体の多角形状をなすすくい面の辺稜部に、該すくい面の角部に円弧状のコーナ刃を有する切刃が形成されており、上記すくい面には、上記コーナ刃の突端から該すくい面の内側に向かう途中ですくい面が低くなる段差部が、上記コーナ刃に交差するように形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された切削インサートにおいては、インサート本体のすくい面に、被削材に切り込まれる円弧状のコーナ刃の突端からすくい面の内側に向かう途中で、このすくい面の高さが一段低くなるような段差部が形成されており、この段差部がコーナ刃に交差するように形成されているので、これらコーナ刃と段差部との交点を被削材の仕上げ面側に向けることにより、切刃が被削材に切り込まれる側で生成された切屑は、段差部を越えたところで一段低くされたすくい面には擦過され難くなる。
【０００８】
従って、このコーナ刃と段差部との交点を、切刃が被削材の仕上げ面を形成する側の境界である送り境界よりもコーナ刃の突端側（送り方向側）に位置させれば、この仕上げ面を形成する切刃のすくい面を切屑が擦過するのを避けることができ、クレータ摩耗によるチッピングや欠損によって仕上げ面粗度の劣化を招いたり、逃げ面の異常摩耗を生じたりするのを十分に抑制することができる。
【０００９】
ここで、上記切刃が、上記コーナ刃の両端において該コーナ刃にそれぞれ接する一対の直線刃を備え、これらの直線刃がなす交差角が８０°とされるとともに、上記コーナ刃にはホーニングが形成された切削インサートにおいては、このホーニングと上記コーナ刃の逃げ面との境界である該コーナ刃の刃先エッジ稜線と上記段差部との交点をコーナ刃と段差部との上記交点として、この交点が、上記すくい面に対向する方向からみて上記交点が位置する側の上記直線刃に対して上記コーナ刃側で該すくい面の外側に５°の角度で交差する方向に延びる直線と上記コーナ刃との接点よりも上記コーナ刃の突端側に位置して、これら交点と接点との間の距離が、上記直線に沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされるとともに、上記段差部によって低められたすくい面と上記逃げ面との交差稜線と上記交点との間の段差量は、上記すくい面に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされているのが望ましい。
【００１０】
すなわち、上記接点は、このような一対の直線刃がなす交差角が８０°の切削インサートにおいて、被削材の仕上げ面を形成する側の直線刃を送り方向後方側に向かうに従い被削材の仕上げ面に対して５°の角度で離間するように配設したときの切刃と被削材との接点、つまり上記送り境界であり、上述のようにこの送り境界よりもコーナ刃と段差部との交点をコーナ刃の突端側に位置させても、これら交点と接点との間の距離が上記範囲よりも小さかったり、あるいは段差部によって低くされたすくい面の段差量が上記範囲よりも小さかったりすると、こうして低くされたすくい面においても切屑の擦過を十分に防ぐことができなくなってクレータ摩耗を抑制することができなくなるおそれがある。
【００１１】
その一方で、逆に上記交点と接点との間の距離が上記範囲よりも大きかったり、あるいは上記段差量が上記範囲よりも大きかったりすると、上記送り境界側で被削材の仕上げ面を形成する切刃が切り込み境界側で形成された加工面から離れてしまって確実に仕上げ加工することができずに必要な仕上げ面粗度を得ることができなくなったり、切屑の噛み込みなどによって仕上げ面粗度にバラツキが発生したりするおそれがある。
【００１２】
また、上述のような高硬度材を旋削加工する切削インサートとしては、上記コーナ刃と、上記直線刃のうち少なくとも上記コーナ刃に接する部分と、上記段差部のうち少なくとも上記コーナ刃に交差する部分とが、上記すくい面に配設された立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる切刃チップ上に形成された切削インサートであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、切屑の擦過によるすくい面のクレータ摩耗が切刃の送り境界にまで及んでチッピングや欠損、逃げ面の異常摩耗などを生じるのを防ぐことができ、合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する場合においても、被削材の仕上げ面粗度の劣化を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の切削インサートの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１におけるＺＺ断面図である。
【図３】図１に示す実施形態におけるコーナ刃周辺の拡大平面図である。
【図４】図１に示す実施形態におけるコーナ刃周辺の拡大側面図である。
【図５】図１に示す実施形態をホルダに取り付けて旋削加工を行う場合の平面図である。
【図６】本発明の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図４は本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態において、インサート本体１は多角形平板状、特に鋭角角部の角度が８０°とされた菱形平板状をなし、この菱形をなす両側面のうち一方がすくい面２とされるとともに、他方は後述するホルダのインサート取付座への着座面３とされ、これらすくい面２と着座面３との周りに配される４つの周面は逃げ面４とされる。
【００１６】
また、すくい面２の中央部には、インサート本体１を上記インサート取付座に固定するためのクランプネジが挿通される取付穴５が、インサート本体１の厚さ方向に貫通して着座面３の中央部に開口するように形成されている。なお、本実施形態の切削インサートは、後述するホーニングおよび段差面を除くすくい面２と着座面３とが取付穴５の中心線であるインサート中心線Ｏに垂直とされるとともに、上記逃げ面４がこのインサート中心線Ｏに平行に延びるネガティブインサートとされ、このインサート中心線Ｏ回りに１８０°回転対称に形成されている。
【００１７】
ここで、このインサート本体１は、超硬合金により形成された基体１Ａの上記すくい面２における上記鋭角角部に、上記すくい面２に垂直に対向する方向（上記厚さ方向またはインサート中心線Ｏ方向）からみて略二等辺三角形状に、また逃げ面４側からみてＬ字状に切り欠き部１Ｂが形成され、この切り欠き部１Ｂに切刃チップ６が取り付けられて構成されている。この切刃チップ６は、立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａと超硬合金よりなる下層６Ｂとを一体に焼結した層状焼結体であり、上層６Ａをすくい面２側に向けて切り欠き部１Ｂにロウ付けされることにより接合されて取り付けられている。
【００１８】
こうして切刃チップ６が取り付けられることにより、該切刃チップ６の上記立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に配設されることになるすくい面２がなす菱形の鋭角角部には、この鋭角角部に交差する一対の上記逃げ面４の交差稜線部が円筒面状に形成されることによって円弧状をなすコーナ刃７Ａが形成されている。さらに、このコーナ刃７Ａの両端からは、すくい面２に対向する方向からみて該両端においてコーナ刃７Ａに接する接線方向に延びる一対の直線刃７Ｂ、７Ｃが、すくい面２と逃げ面４の交差稜線部に沿って形成されており、これらコーナ刃７Ａと直線刃７Ｂ、７Ｃにより本実施形態の切削インサートの切刃７が構成されている。従って、これらの直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θは８０°とされる。
【００１９】
また、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、一方の直線刃７Ｂからコーナ刃７Ａにかけて、このコーナ刃７Ａの突端Ｐを超えた範囲には、切刃７にホーニング８が形成されている。このホーニング８は、本実施形態ではチャンファホーニングであって、逃げ面４と鈍角をなして交差させられており、こうして交差したホーニング８と逃げ面４との境界である交差稜線が、一方の直線刃７Ｂからコーナ刃７Ａにかけて実質的に切削に関与する切刃７の刃先エッジ稜線Ｌとされる。
【００２０】
一方、上記一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、他方の直線刃７Ｃに連なるすくい面２は、一方の直線刃７Ｂおよびコーナ刃７Ａに連なるすくい面２に対して一段低くされた段差面２Ａとされていて、すくい面２には、該すくい面２に対向する方向からみてコーナ刃７Ａと一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの二等分線との交点、すなわちコーナ刃７Ａの突端Ｐからすくい面２の内側に向かう途中で、この段差面２Ａに至るところですくい面高さが不連続に低くなる段差部２Ｂが形成されている。そして、この段差部２Ｂは、上記他方の直線刃７Ｃとコーナ刃７Ａとの接点Ｑよりもコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に位置する交点Ｒで該コーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌに交差するようにされている。
【００２１】
ここで、この段差面２Ａは、上述のようにすくい面２にコーナ刃７Ａに交差する段差部２Ｂが形成されるものであれば、コーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２と平行に一段低くなる平坦面であってもよく、また他方の直線刃７Ｃ側で切刃７が一段低くなり、この低くなった切刃７から段差部２Ｂに沿って離間するに従いすくい面２の高さが漸次高くなる傾斜面であってもよく、さらにこうして傾斜した傾斜面がすくい面２の途中で切れ上がったものでもよい。
【００２２】
本実施形態では、図２に示すように、上記交点Ｒから他方の直線刃７Ｃに沿って一定の幅を有する上記インサート中心線Ｏ方向に偏平した断面コ字状の凹溝が上記一方の直線刃７Ｂに斜交する方向に延びて、この凹溝の底面が上記段差面２Ａとされるとともに、この底面からすくい面２の内側を向いて立ち上がる壁面が上記段差部２Ｂとされ、この段差部２Ｂはコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２に直交するように形成されている。
【００２３】
さらに、本実施形態では、コーナ刃７Ａの上記刃先エッジ稜線Ｌと段差部２Ｂとの交点Ｒは、図３に示すようにすくい面２に垂直に対向する方向からみて、該交点Ｒが位置する側の上記他方の直線刃７Ｃに対して上記コーナ刃７Ａ側ですくい面２の外側に５°の角度αで交差する方向に延びる直線Ｍとコーナ刃７Ａとの接点Ｓよりもコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に位置していて、これら交点Ｒと接点Ｓとの間の距離Ａが、上記直線Ｍに沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされている。
【００２４】
また、本実施形態では、上記段差部２Ｂによって低められたすくい面２の段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎと上記交点Ｒとの間の段差量Ｂは、図４に示すように上記すくい面２に対向する方向（図４における上下方向）において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされている。すなわち、この段差面２Ａと逃げ面４とが交差する上記交差稜線Ｎ上に形成されることになる切刃７の他方の直線刃７Ｃとコーナ刃７Ａのうち他方の直線刃７Ｃとの接点Ｑ側の部分とは、コーナ刃７Ａの突端Ｐ側の上記刃先エッジ稜線Ｌの延長線上か、これよりも低い着座面３側に延びるように形成されており、図４においては、上記交差稜線Ｎが刃先エッジ稜線Ｌよりも低い位置に該刃先エッジ稜線Ｌと平行に延びるように形成されている。
【００２５】
ただし、こうしてコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２に対して一段低められた段差面２Ａは、切刃チップ６の立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に位置するようにされていて、すなわち上記段差量Ｂがこの上層６Ａの厚さを上回るようなことはない。さらに、コーナ刃７Ａは勿論、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃもそのコーナ刃７Ａとの接点からある程度の長さは上層６Ａ上に延びるように形成されている。
【００２６】
また、本実施形態において段差面２Ａおよび段差部２Ｂを形成する上記凹溝は、図１および図２に示すように他方の直線刃７Ｃ側でインサート本体１の基体１Ａと切刃チップ６との境界に跨り、すくい面２がなす菱形の鈍角角部に達するようにされている。さらに、上記段差部Ｂは、すくい面２に対向する方向からみて上記直線Ｍに垂直に延びて、基体１Ａと切刃チップ６との上記境界に交差した後に上記一方の直線刃７Ｂに斜交するようにされている。
【００２７】
このように構成された切削インサートは、そのインサート本体１が図５に示すように刃先交換式バイトのホルダ１０の先端部に形成されたインサート取付座１１に、すくい面２がなす菱形の一方の鋭角角部を突出させるようにして着座させられ、上記取付穴５に挿通されたクランプネジ１２によって固定されて着脱可能に取り付けられる。
【００２８】
また、こうしてホルダ１０に取り付けられた切削インサートは、合金鋼や焼き入れ鋼等よりなる被削材Ｗの外径旋削に用いられる場合、図３に示したように上記一方の鋭角角部に交差する一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち、一方の直線刃７Ｂが、被削材Ｗの回転軸線に平行な送り方向Ｆの前方側（図５において左側）に向けられるとともに、コーナ刃７Ａに段差部２Ｂが交差させられた側の他方の直線刃７Ｃが被削材Ｗの外周面Ｈに向けられて保持される。
【００２９】
さらに、このとき、本実施形態のように上記一対の直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θが８０°の切削インサートでは、すくい面２に対向する方向からみて図３に示すように、この他方の直線刃７Ｃは、通常は被削材Ｗの回転軸線に対して５°の角度（前切れ刃角）αが与えられて、送り方向Ｆの後方側（図５において右側）に向かうに従い外周面Ｈから離間するように配設される。従って、上記直線Ｍは、こうして配設された切削インサートをすくい面２に対向する方向からみたときに、被削材Ｗの回転軸線と平行に延びることになる。
【００３０】
このように配設された切削インサートは、図３に示したように上記一方の鋭角角部に形成されたコーナ刃７Ａを上記回転軸線回りに回転させられる被削材Ｗの外周面Ｈに切り込ませて送り方向Ｆ前方側に送り出されることにより、この外周面Ｈを旋削してゆく。従って、コーナ刃７Ａのうち送り方向Ｆ前方側に位置して被削材Ｗに切り込まれる部分が切り込み境界となるとともに、送り方向Ｆ後方側に位置して被削材Ｗの外周面Ｈを所定の外径に仕上げる部分が送り境界となって、この送り境界は上記直線Ｍに接する上記接点Ｓの位置となり、段差部２Ｂとコーナ刃７Ａとの交点Ｒは、この送り境界となる接点Ｓよりも送り方向Ｆ側に位置させられる。
【００３１】
そして、上記構成の切削インサートでは、このコーナ刃７Ａが形成されたインサート本体１のすくい面２に、コーナ刃７Ａの突端Ｐからホーニング８を介してすくい面２の内側に向かう途中で、このすくい面２の高さを一段低くする段差部２Ｂが上述のようにコーナ刃７Ａと交点Ｒで交差するように形成されている。このため、コーナ刃７Ａの上記切り込み境界側で生成された切屑は、この段差部２Ｂを越えたところで該段差部２Ｂよりも内側のすくい面２の段差面２Ａとは間隔をあけるようにして送り方向Ｆ後方側に流れ出ることになり、この段差面２Ａには擦過され難くなる。
【００３２】
従って、上記構成の切削インサートによれば、このような切屑の擦過によるクレータ摩耗が、すくい面２の切り込み境界側から段差部２Ｂを越えて送り境界である上記接点Ｓの位置まで達するのを抑えることができる。このため、被削材Ｗの外周面Ｈを所定の外径に仕上げるこの送り境界にクレータ摩耗によるチッピングや欠損が生じるのを防ぐことができ、これにより合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材の旋削加工においても仕上げ面粗度の向上を図ることができるとともに、逃げ面４に異常摩耗が発生したりするのも抑制することができる。
【００３３】
ただし、こうしてコーナ刃７Ａの突端Ｐに連なるすくい面２から段差面２Ａにかけてすくい面２の高さが一段低くなる段差部２Ｂと送り境界となる上記接点Ｓとの送り方向Ｆの距離Ａが短すぎたり、あるいは実質的に切削に関与するコーナ刃７Ａの逃げ面４とホーニング８との交差稜線である切刃エッジ稜線Ｌと段差面２Ａとの間の段差量Ｂが小さすぎたりすると、切り込み境界側におけるクレータ摩耗が送り境界側に及ぶのを確実に防止することができなくなって仕上げ面粗度の劣化を招くおそれがある。
【００３４】
また、その一方で、上記距離Ａが長すぎて段差部２Ｂと送り境界となる上記接点Ｓとが送り方向Ｆにおいて離れすぎていたり、あるいは上記段差量Ｂが大きすぎて、送り境界において切削に関与する段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎとコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌとがすくい面２に対向する方向において離れすぎていると、上記切り込み境界側の切刃７によって被削材Ｗに形成される加工面に対して、送り境界側でこの加工面を仕上げる切刃７が離れすぎてしまい、確実に所望の仕上げ面粗度に仕上げ加工することができなくなったり、切屑の噛み込みなどによって仕上げ面粗度にバラツキが生じたりするおそれがある。
【００３５】
ここで、本実施形態のように、インサート本体１のすくい面２における鋭角角部の一対の直線刃７Ｂ、７Ｃがなす交差角θが８０°である切削インサートでは、上述のように被削材Ｗの外周面Ｈに向けられる他方の直線刃７Ｃが、被削材Ｗの回転軸線に対して通常は５°の角度αで送り方向Ｆの後方側に向かうに従い離間するように傾斜させられて、該他方の直線刃７Ｃに逃げが与えられる。従って、コーナ刃７Ａが送り方向Ｆの後方側で被削材Ｗと接する送り境界は、他方の直線刃７Ｃに対して５°の角度αで傾斜してコーナ刃７Ａに接する上記直線Ｍと該コーナ刃７Ａとの上記接点Ｓとなる。
【００３６】
そして、この接点Ｓから送り方向Ｆ前方側すなわち上記直線Ｍに沿ってコーナ刃７Ａの突端Ｐ側に、本実施形態のように接点Ｓとの距離Ａが０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲となるように段差部２Ｂとコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌとの交点Ｒを位置させれば、後述する実施例で実証するように、送り境界におけるクレータ摩耗を確実に抑制することができるとともに、仕上げ面粗度の劣化やバラツキも防止することが可能となる。また、上記段差量Ｂについても同様に、本実施形態のようにすくい面２に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とすることにより、送り境界のクレータ摩耗や仕上げ面精度の劣化、バラツキを防ぐことができる。
【００３７】
なお、合金鋼や焼き入れ鋼等の高硬度材を旋削加工する本実施形態のような切削インサートとしては、クレータ摩耗による仕上げ面粗度の劣化や逃げ面４の異常摩耗を一層確実に防ぐために、切刃７のうちコーナ刃７Ａと、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの少なくともコーナ刃７Ａに接する部分と、さらに段差部２Ｂのうち少なくともコーナ刃７Ａに交差する部分とは、すくい面２に配設された切刃チップ６の硬質な立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａ上に形成されることが望ましい。
【００３８】
また、本実施形態では上述のように被削材Ｗの外径旋削を行う場合について説明したが、被削材Ｗに形成された下穴の内径旋削に用いることも可能であるし、被削材Ｗの端面旋削に上記構成の切削インサートを用いることも勿論可能である。端面旋削の場合には、段差部２Ｂとコーナ刃７Ａとの交点Ｒが位置する側の他方の直線刃７Ｃは、被削材Ｗの回転軸線に垂直な平面に対して上記角度αで送り方向Ｆの後方側に向かうに従い離間するように配設され、切削インサートがこの回転軸線に垂直な平面に沿った送り方向Ｆに送り出されて端面旋削が行われる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、このように一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのうち被削材Ｗの加工面側に向けられる直線刃が他方の直線刃７Ｃとされた、いわゆる勝手付きの切削インサートについて説明したが、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの双方を被削材の加工面に向けて使用可能な、いわゆる勝手無しの切削インサートに本発明を適用することも可能である。この場合には、上記実施形態における段差部２Ｂを一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの二等分線に関して対称に形成してコーナ刃７Ａの両端側に交差させればよい。
【００４０】
さらにまた、本実施形態では、段差部２Ｂが、コーナ刃７Ａの突端Ｐにホーニング８を介して連なるすくい面２に対して垂直とされているが、このすくい面２から段差面２Ａに向かうに従いすくい面２の内側に傾斜する傾斜面とされていてもよく、またコーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線Ｌとの交点Ｒから離れた位置では、段差面２Ａに滑らかに連なる凹曲面状とされていたりしてもよい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を挙げて、上記実施形態における上記距離Ａと段差量Ｂの数値限定による効果を説明する。本実施例では、上記実施形態に基づき、これらの距離Ａと段差量Ｂとを上記範囲内で種々に変えた３種の切削インサートを製造した。これらを実施例１〜３として、距離Ａ（ｍｍ）と段差量Ｂ（ｍｍ）とを表１に示す。
【００４２】
なお、これら実施例１〜３の切削インサートは、基本形状、寸法がＣＮＧＡ１２０４０８ＧＡタイプのものであり、ホーニング８のホーニング幅は０．１３ｍｍ、ホーニング角度は２５°で、逃げ面４との境界である刃先エッジ稜線Ｌには半径０．０３ｍｍの丸みがつけられている。また、すくい面２の鋭角角部には、一対の直線刃７Ｂ、７Ｃのコーナ刃７Ａ側への延長線の交点からそれぞれ２．５ｍｍ離れた該直線刃７Ｂ、７Ｃ上の点同士を結ぶ範囲内に立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる上層６Ａが配設されるように切刃チップ６を接合した。
【００４３】
一方、これら実施例１〜３に対する比較例として、基本形状、寸法や切刃チップ６の接合範囲は実施例１〜３と同じとされて、距離Ａと段差量Ｂの少なくとも一方が上記範囲外となる３種の切削インサートを製造した。これらを比較例１〜３として、その距離Ａ（ｍｍ）と段差量Ｂ（ｍｍ）とを表１に併せて示す。さらに、比較例４として、同じく基本形状、寸法や切刃チップ６の接合範囲は実施例１〜３と同じで、段差部が形成されていない通常の立方晶窒化ホウ素焼結体付きＣＮＧＡ１２０４０８ＧＡタイプの切削インサートも用意した。
【００４４】
【表１】
【００４５】
そして、これら実施例１〜３と比較例１〜４の切削インサートによって合金鋼よりなる被削材Ｗに外径旋削加工を行い、その際の加工時間毎の仕上げ面粗度の推移、すなわち一定の送り速度で切削インサートが送り出されることにより仕上げ加工される被削材Ｗの外周面の回転軸線方向における仕上げ面粗度（ＪＩＳ Ｂ ０６０１ ２００１における粗さ曲線の最大高さ：Ｒｚ）の変化について測定した。この結果を、図６に示す。なお、被削材Ｗは直径１００ｍｍ、回転軸線方向の長さ３００ｍｍのＳＣＭ４１５材（硬さ６０ＨＲＣ）であり、森精機株式会社製ＣＮＣ旋盤ＮＬ２５００を用いて、切削条件として切削速度２００ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み量０．１５ｍｍの乾式切削で旋削加工を行った。
【００４６】
この図６に示す結果より、理論面粗さが６．２μｍとなるのに対し、本発明の上記実施形態に係わる実施例１〜３の切削インサートでは、いずれも仕上げ面粗度がこれを下回っており、また旋削加工開始から２７０秒後の旋削加工終了時の切刃７を確認したところでも、クレータ摩耗は切り込み境界から段差部２Ｂまでで抑制されていて、送り境界には及んでいなかった。
【００４７】
ただし、段差量Ｂが０ｍｍで、すなわち送り境界の切刃７となる上記交差稜線Ｎがコーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線Ｌの延長線上に延びる実施例２、３では、図６に示した以上に旋削加工を続行すると、実施例１と比べてクレータ摩耗が送り境界側に進行しやすくなることが認められた。このため、段差量Ｂについては上記範囲内でも０ｍｍよりは大きく、０．００５ｍｍ〜０．０４５ｍｍ程度の範囲が望ましいと考えられる。
【００４８】
一方、これら実施例１〜３に対して、距離Ａと段差量Ｂとがともに上記範囲を僅かに上回る比較例１では、旋削加工終了間際で仕上げ面粗度が急に不安定となり、あまり好ましくない結果となった。また、距離Ａが０．１ｍｍ以下であっても段差量Ｂが０．０５ｍｍより大幅に大きい比較例２では、段差面２Ａと逃げ面４との交差稜線Ｎがコーナ刃７Ａの刃先エッジ稜線Ｌに対して下がりすぎて実質的に送り境界となるポイントが定まらず、旋削加工の初期の段階から所望の仕上げ面粗度を得ることができなかった。
【００４９】
また、段差量Ｂが０．０５ｍｍ以下であっても距離Ａが０．１ｍｍより大きい比較例３では、送り境界となる上記接点Ｓまでの間にクレータ摩耗が生じて刃先にチッピングが発生し、仕上げ面粗度の劣化とバラツキを招く結果となった。さらに、段差部２Ｂが形成されていないＩＳＯ規格の通常の切削インサートである比較例４では、ホーニング８が連続しているため、クレータ摩耗が延伸して旋削加工終了時に欠損を生じてしまった。
【符号の説明】
【００５０】
１ インサート本体
２ すくい面
２Ａ 段差面
２Ｂ 段差部
３ 着座面
４ 逃げ面
５ 取付穴
６ 切刃チップ
６Ａ 上層
６Ｂ 下層
７ 切刃
７Ａ コーナ刃
７Ｂ、７Ｃ 直線刃
８ ホーニング
Ｏ インサート中心線
Ｐ コーナ刃７Ａの突端
Ｑ コーナ刃７Ａと他方の直線刃７Ｃとの接点
Ｌ コーナ刃７Ａの切刃エッジ稜線
Ｒ 切刃エッジ稜線Ｌと段差部２Ｂとの交点
Ｍ すくい面２に対向する方向からみて他方の直線刃７Ｃに対してコーナ刃７Ａ側ですくい面２の外側に５°の角度αで交差する方向に延びる直線
Ｓ 直線Ｍとコーナ刃７Ａとの接点
Ａ 交点Ｒと接点Ｓとの直線Ｍ方向の距離
Ｂ 段差部２Ｂの段差量
α すくい面２に対向する方向からみたときの直線Ｍに対して他方の直線刃７Ｃがなす角度（５°）
θ 一対の直線刃７Ｂ、７Ｃの公差角（８０°）
Ｗ 被削材
Ｈ 被削材Ｗの外周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート本体の多角形状をなすすくい面の辺稜部に、該すくい面の角部に円弧状のコーナ刃を有する切刃が形成されており、上記すくい面には、上記コーナ刃の突端から該すくい面の内側に向かう途中ですくい面が低くなる段差部が、上記コーナ刃に交差するように形成されていることを特徴とする切削インサート。
【請求項２】
上記切刃は、上記コーナ刃の両端において該コーナ刃にそれぞれ接する一対の直線刃を備え、これらの直線刃がなす交差角が８０°とされるとともに、上記コーナ刃にはホーニングが形成され、このホーニングと上記コーナ刃の逃げ面との境界である該コーナ刃の刃先エッジ稜線と上記段差部との交点が、上記すくい面に対向する方向からみて上記交点が位置する側の上記直線刃に対して上記コーナ刃側で該すくい面の外側に５°の角度で交差する方向に延びる直線と上記コーナ刃との接点よりも上記コーナ刃の突端側に位置して、これら交点と接点との間の距離が、上記直線に沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされるとともに、上記段差部によって低められたすくい面と上記逃げ面との交差稜線と上記交点との間の段差量が、上記すくい面に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
上記コーナ刃と、上記直線刃のうち少なくとも上記コーナ刃に接する部分と、上記段差部のうち少なくとも上記コーナ刃に交差する部分とは、上記すくい面に配設された立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる切刃チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
【請求項１】
インサート本体の多角形状をなすすくい面の辺稜部に、該すくい面の角部に円弧状のコーナ刃を有する切刃が形成されており、上記すくい面には、上記コーナ刃の突端から該すくい面の内側に向かう途中ですくい面が低くなる段差部が、上記コーナ刃に交差するように形成されていることを特徴とする切削インサート。
【請求項２】
上記切刃は、上記コーナ刃の両端において該コーナ刃にそれぞれ接する一対の直線刃を備え、これらの直線刃がなす交差角が８０°とされるとともに、上記コーナ刃にはホーニングが形成され、このホーニングと上記コーナ刃の逃げ面との境界である該コーナ刃の刃先エッジ稜線と上記段差部との交点が、上記すくい面に対向する方向からみて上記交点が位置する側の上記直線刃に対して上記コーナ刃側で該すくい面の外側に５°の角度で交差する方向に延びる直線と上記コーナ刃との接点よりも上記コーナ刃の突端側に位置して、これら交点と接点との間の距離が、上記直線に沿った方向において０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲とされるとともに、上記段差部によって低められたすくい面と上記逃げ面との交差稜線と上記交点との間の段差量が、上記すくい面に対向する方向において０ｍｍ〜０．０５ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
上記コーナ刃と、上記直線刃のうち少なくとも上記コーナ刃に接する部分と、上記段差部のうち少なくとも上記コーナ刃に交差する部分とは、上記すくい面に配設された立方晶窒化ホウ素焼結体よりなる切刃チップ上に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切削インサート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１０７１５４（Ｐ２０１３−１０７１５４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２７６１（Ｐ２０１１−２５２７６１）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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