特許 7591185 切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20241121BHJP

   B23B 27/04 20060101ALI20241121BHJP

   B23B 27/22 20060101ALI20241121BHJP

   B23B 27/08 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 C

B23B27/04

B23B27/22

B23B27/08 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024106175

(22)【出願日】2024-07-01

【審査請求日】2024-07-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000221144

【氏名又は名称】株式会社タンガロイ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 泰岳

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特表平０３－５０５４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２４－０４８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７７９０７５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１８５８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２３５４７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３６７３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／００、０４、０８、１２、１４、１８、２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に沿って延在するベースインサート部材と、該ベースインサート部材の長手方向端部に設けられた切れ刃部材と、を有する切削工具であって、
前記切れ刃部材は、
すくい面と、
逃げ面と、
前記すくい面と前記逃げ面との交線に構成される、前記すくい面がある側から見た上面視にて円弧状の切れ刃と、
該切れ刃の内側に形成された、当該切削工具の上方に突出するブレーカ壁と、
該ブレーカ壁に続いて形成されたボス面を含むボス部と、
を備え、
前記切れ刃の中心角は１８０°以上であり、
前記長手方向に沿って前記切れ刃の後方にあるエッジ部の少なくとも一部が面取りされていて、
前記面取りされた領域には、前記ボス面と前記逃げ面との交線である仮想エッジが含まれる、切削工具。

【請求項2】

長手方向に沿って延在するベースインサート部材と、該ベースインサート部材の長手方向端部に設けられた切れ刃部材と、を有する切削工具であって、
前記切れ刃部材は、
すくい面と、
逃げ面と、
前記すくい面と前記逃げ面との交線に構成される、前記すくい面がある側から見た上面視にて円弧状の切れ刃と、
該切れ刃の内側に形成された、当該切削工具の上方に突出するブレーカ壁と、
該ブレーカ壁に続いて形成されたボス面を含むボス部と、
を備え、
前記切れ刃の中心角は１８０°以上であり、
前記長手方向に沿って前記切れ刃の後方にあるエッジ部の少なくとも一部が面取りされていて、
前記エッジ部が、前記ベースインサート部材と前記切れ刃部材の両方にある、切削工具。

【請求項3】

前記エッジ部が面取り加工されている、請求項１または２に記載の切削工具。

【請求項4】

前記切れ刃の中心角は１８５°以下である、請求項１または２に記載の切削工具。

【請求項5】

前記切れ刃と前記エッジ部との間に、前記エッジ部に向かって幅が漸減するバックテーパーが設けられている、請求項４に記載の切削工具。

【請求項6】

前記ベースインサート部材と前記切れ刃部材との接合部分は側面視で階段状となっている、請求項１または２に記載の切削工具。

【請求項7】

前記ベースインサート部材と前記切れ刃部材との接合部分は上面視で波状となっている、請求項１または２に記載の切削工具。

【請求項8】

超硬で形成されたベースインサート部材と、ｃＢＮを含む焼結体で形成された前記切れ刃部材とからなる切削インサートである、請求項１または２に記載の切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

倣い加工や仕上げ加工を行う際の切削工具として、超硬で形成された円弧状の切れ刃をもつ切削インサートが用いられる場合がある（たとえば特許文献１～３参照）。また、高硬度材の加工には、超硬よりもさらに硬度の高いｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）を含む焼結体で形成された切れ刃をもつ切削インサートが用いられる場合がある。このような切削インサートをたとえば仕上げ加工で使用する際の切込み条件は０．２ｍｍ程度であり、超硬インサートに比べると非常に低いものとなるのが一般的である。

【0003】

さて、上記のごとき切れ刃をもつ切削インサートを用いた倣い加工においては、切れ刃の接合部分の面積が広いことが、接合強度やインサート剛性の確保、当該インサートの破損やビビリの抑止といった点で重要である。この点、特許文献１～３に開示されているような、中心角が１８０°より大きいインサートの切れ刃部分をｃＢＮを含む焼結体に単純に置き換えただけではろう付け部の接合面積を確保し難く、このような観点からすれば、切れ刃の中心角は１８０°程度であることが望ましいということができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５５９２９５４号公報

【文献】特許第５２６２５２８号公報

【文献】米国特許第９５７９７２７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記のように単純に切れ刃の中心角を１８０°程度に設定すると以下のごとき別の問題が顕在化することがある。すなわち、このような切削インサートでは、逃げ面がポジの場合、切れ刃より高い位置に存在するエッジ部と加工面とのクリアランスが狭く、当該エッジ部が加工中に加工面に干渉するおそれがある。また、エッジ部がエッジ形状のままでは、切りくずの噛み込みによる突発欠損が生じることが懸念される。この点、対策の一つとして、エッジ部の高さがブレーカ加工部と同様にすくい面と同じ高さとなるように加工を施すことが考えられはするが、そうすると、ベースインサートや切れ刃部のろう付け部を加工する必要があり、接合面積の減少による接合強度不足を招きかねない。エッジ部の干渉を回避するには、この他、バックテーパーを大きくすることでも対策が可能ではあるが、そうした場合、ろう付け部周辺においてインサートの幅が狭くならざるを得ず、接合面積の減少による接合強度不足を招く上に、インサートの剛性が低下して当該インサートの破損やビビリが懸念されることは上述のとおりである。

【0006】

そこで、本発明は、とくに倣い加工や仕上げ加工に用いられる切削インサートなどを対象に、剛性や接合強度の低下、破損やびびり発生などを抑えつつ、加工面に干渉してしまうのを回避できるようにした切削工具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、長手方向に沿って延在するベースインサート部材と、該ベースインサート部材の長手方向端部に設けられた切れ刃部材と、を有する切削工具であって、
切れ刃部材は、
すくい面と、
逃げ面と、
すくい面と逃げ面との交線に構成される、前記すくい面がある側から見た上面視にて円弧状の切れ刃と、
該切れ刃の内側に形成された、当該切削工具の上方に突出するブレーカ壁と、
該ブレーカ壁に続いて形成されたボス面を含むボス部と、
を備え、
切れ刃の中心角は１８０°以上であり、
長手方向に沿って切れ刃の後方にあるエッジ部の少なくとも一部が面取りされている、切削工具である。

【0008】

上記のごとき態様の切削工具によれば、切れ刃の後方にあるエッジ部を面取り形状にするだけで、接合面積の減少による接合強度不足、インサートの剛性低下、破損やビビリ発生といった問題を生じさせることなく、加工面に干渉してしまうのを回避することができる。

【0009】

上記のごとき切削工具において、エッジ部が面取り加工されていてもよい。

【0010】

上記のごとき切削工具において、面取りされた領域には、ボス面と逃げ面との交線である仮想エッジが含まれてもよい。

【0011】

上記のごとき切削工具において、エッジ部が、ベースインサート部材と切れ刃部材の両方にあってもよい。

【0012】

上記のごとき切削工具において、切れ刃の中心角は１８５°以下であってもよい。

【0013】

上記のごとき切削工具において、切れ刃とエッジ部との間に、エッジ部に向かって幅が漸減するバックテーパーが設けられていてもよい。

【0014】

上記のごとき切削工具において、ベースインサート部材と切れ刃部材との接合部分は側面視で階段状となっていてもよい。

【0015】

上記のごとき切削工具において、ベースインサート部材と切れ刃部材との接合部分は上面視で波状となっていてもよい。

【0016】

上記のごとき切削工具は、超硬で形成されたベースインサート部材と、ｃＢＮを含む焼結体で形成された切れ刃部材とからなる切削インサートであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一態様である切削工具の一例を示す斜視図である。

【図2】切削工具の正面図である。

【図3】切削工具の上面図である。

【図4】切削工具の右側面図である。

【図5】切削工具の切れ刃部材を拡大して示す斜視図である。

【図6】切削工具の切れ刃部材の一部を拡大して示す上面図である。

【図7】切削工具の切れ刃部材を拡大して示す側方から見た斜視図である。

【図8】切れ刃部材におけるクーラントの流れを示す概略図である。

【図9】切れ刃部材における断面形状を示す図である。

【図10】切削工具の別の形態例を示す、切れ刃部材の拡大斜視図である。

【図11】切削工具のさらに別の形態例を示す、切れ刃部材の拡大斜視図である。

【図12】ボス部に凹部が形成されていない切れ刃部材におけるクーラントの流れを参考までに説明する概略斜視図である。

【図13】ボス部に凹部が形成されていない切れ刃部材におけるクーラントの流れを参考までに説明する概略側面図である。

【図14】切れ刃の中心角αやバックテーパー等について説明する、切れ刃部材の上面図である。

【図15】（Ａ）一部が面取りされたエッジ部と、（Ｂ）面取りされていないエッジ部とを比較しつつ示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しつつ本発明に係る切削工具の好適な実施形態について詳細に説明する（図１～図９等参照）。以下では、好適な実施形態として、ベースインサート部材１０と切れ刃部材２０とからなる切削インサート１を例示しつつ説明する。なお、以下では、ベースインサート部材１０の長手方向（中心軸Ｘに沿った方向）を「前後方向」、図２における左右の方向を「幅方向」とし、また、図２における上側（後述するボス部３０がある側を「上」、図２における「下」として説明する。

【0019】

［切削インサートの構造］
ベースインサート部材１０は、ろう付けされた切れ刃部材２０を保持する部材である（図１～図４参照）。本実施形態におけるベースインサート部材１０は超硬材、中心軸１０Ｘに沿って延びる形状に形成されている。

【0020】

切れ刃部材２０は、超硬よりもさらに硬度の高いｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）を含む焼結体で形成された部材で、ベースインサート部材１０の端部にろう付けされて切削インサート１を構成する。本実施形態の切れ刃部材２０は、すくい面２２、逃げ面２４、切れ刃２６、ブレーカ壁２８、ボス部３０、ボス面３２、窪み３４、凹部３６、溝３８などを有している（図１等参照）。

【0021】

切れ刃２６は、すくい面２２と逃げ面２４との交線に構成されている。本実施形態の切れ刃部材２０における切れ刃２６は、当該切れ刃部材２０のすくい面２２がある側から見た上面視にて略半円の円弧状に形成されている（図３等参照）。略円弧状の切れ刃２６の中心角αは１８０°を少し超える程度、たとえば１８５°程度である。中心角αが１８５°の場合、中心軸１０Ｘを中心にした左右の角度はそれぞれα／２つまり９２．５°である（図１４参照）。切れ刃２６の後方、ベースインサート部材１０寄りの逃げている部分はバックテーパーなどと呼ばれる、切れ刃２６の最大幅から漸減する部分である（図１４において符号４０で示す）。バックテーパー４０の逃げ角（中心軸１０Ｘと平行な線に対する角度）βは、たとえば２．５°である（図１４参照）。ちなみに、中心軸１０Ｘに沿って切削インサート１をベースインサート部材１０の先端側からみた正面視にて、バックテーパー４０は隠れて見えない（図２、図３等参照）。なお、図３等においては、上記のごとく略円弧状である切れ刃２６の略中央部を符号２２ｃで示している。特に詳しい図示はしていないが、切れ刃２６がホーニング処理をされてチャンファー形状となっていてもよい。

【0022】

すくい面２２は、略円弧状の切れ刃２６に沿って切れ刃部材２０の上面側に形成されている。逃げ面２４は、略円弧状の切れ刃２６に沿って、切れ刃部材２０の側面に、切れ刃２６から離れるにしたがって下面に近づくように傾斜するポジ状の面として形成されている。

【0023】

ブレーカ壁２８は、切れ刃２６の内側に、当該切れ刃部材２０の上方に突出するように形成されている。本実施形態の切れ刃部材２０におけるブレーカ壁２８は、全体としては略円弧状であり、後述する複数の凹部３６によって複数に分割された状態になっている（図１、図５等参照）。本実施形態の切れ刃部材２０において、ブレーカ壁２８と切れ刃２６との間隔（ブレーカ幅といい、図９において符号Ｗｂで示す）が均一であり、ブレーカ壁２８の表面は円錐台の周面のごとき形状となっている（図７等参照）。

【0024】

ボス部３０は、ブレーカ壁２８の上方に突出して形成された頂部部分からなる。ボス部３０の上側にはボス面３２が形成されている（図５、図６等参照）。ボス面３２は、面取りされていてもよい（図５では、面取り部を符号３２ｃで示している）。本実施形態の切れ刃部材２０におけるボス部３０は、全体としては厚み（高さ）が小さい半円錐台のような形状である。また、ボス部３０の上面であるボス面３２は、後述する複数の凹部３６によって複数に分割された状態になっている（図１、図５等参照）。また、後述する弧状の窪み３４の内側は中央ボス部（ボス部３０のうち、略中央部２２ｃの近傍の部分）となっている（図５等参照）。

【0025】

凹部３６は、切れ刃２６に向けて延びるようにボス部３０に複数形成されていて、切れ刃２６へのクーラントＣの供給性能を向上させる（図５等参照）。ボス部３０’に凹部が形成されていない切れ刃部材２０’におけるクーラントＣ’の流れと比較して（図１２、図１３参照）、これら複数の凹部３６がなす溝３８を通すことにより、切れ刃２６に供給されるクーラントＣの量を増大させることができる（図７、図８参照）。これら凹部３６は、切れ刃２６にクーラントＣをより効率よく供給できるように形成されているとよい。本実施形態の切れ刃部材２０においては、複数の凹部３６が、中央ボス部３０ｃから放射状に形成されている。これら複数の凹部３６は、上面視にて直線状かつ幅一定の溝で形成されている（図３、図６参照）。さらに、本実施形態の切れ刃部材２０においては、正面視または側面視にて、凹部３６の底面３６ｂの高さは、切れ刃２６の高さよりも低くなっている（図８、図９参照）。こうした場合には、切りくず生成時、切りくずとすくい面２２の間にクーラントが入り込むようになり、切削点へクーラントを届けやすくなる。

【0026】

ここで、本実施形態の切れ刃部材２０においては、ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈のほうが凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈よりも大きい形状（ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈＞凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈）となっている（図５等参照）。このような形状である場合、切れ刃２６に対し、溝３８がある領域よりもブレーカ壁２８がある領域のほうがいわば支配的となるため、凹部３６がなす溝３８にクーラントＣを供給しつつ、ブレーカ壁２８の効果により安定した切りくず処理を実現することが可能となる。ここでいう「ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈」や「凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈」の規定のしかたには種々あるが、一例として、本実施形態では以下のように規定する。すなわち、まず、ボス面３２とブレーカ壁２８との交線（仮想的な交線あるいは当該交線の仮想延長線を含むものとする。以下同様）Ｌ１を考える。このとき、本実施形態では、上述した面取り部３２ｃをボス面３２の一部に含めて考えることとし、当該ボス面（面取り部３２ｃを含む）３２とブレーカ壁２８との仮想的な交線Ｌ１を想定する（図５参照）。この交線Ｌ１上における、交線Ｌ１に沿ったブレーカ壁２８の幅と、交線Ｌ１に沿った凹部３６がなす溝３８の幅をそれぞれの幅と規定し、符号Ｗ₂₈，Ｗ₃₈で表すこととする。このようにして規定されるブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈と、凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈は、上記のとおり ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈＞凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈ であり、場合によっては、ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈が、凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈の２倍以上であってもよい。本実施形態において使用が想定される仕上げ加工においては切込量や送り量が小さいため、ブレーカ壁２８の幅Ｗ₂₈が、凹部３６がなす溝３８の幅Ｗ₃₈に対して２倍未満の幅だと、ブレーカ壁２８が十分に機能せず切りくず処理がうまくできない可能性がある。

【0027】

窪み３４は、凹部３６と連なるように形成されている。この窪み３４は、切れ刃２６の中心部たる中央ボス部３０ｃの周囲に略円弧状に形成されていて、当該窪み３４に入り込んだクーラントＣが連通した凹部３６へと流れ出すことができるようになっている。

【0028】

［エッジ部の構造］
本実施形態のごとき切削インサート１においては、長手方向（中心軸１０Ｘの軸方向と同じ）に沿って切れ刃２６の後方（すなわち、ベースインサート部材１０側）には、底面からの距離が切れ刃２６よりも高い位置にエッジ部１１，２１が存在する場合がある（図１５（Ｂ）参照。なお、ベースインサート部材１０側のエッジ部を符号１１、切れ刃部材２０側のエッジ部を符号２１で示している）。このように切れ刃２６よりも高い位置に存在するエッジ部１１，２１は、加工面（図１５において符号ＷＳで示す）とのクリアランスが狭く、当該エッジ部１１，２１が加工中に加工面ＷＳに干渉するおそれがあるのは先述のとおりである。この点、本実施形態では、当該エッジ部１１，２１の一部を面取りした形状とすることにより、加工面に干渉してしまうのを回避することができるようにしている（図１５（Ａ）参照。図中、面取り部分を符号１１Ｃ，２１Ｃで示している）。面取り部分１１Ｃ，２１Ｃがあるということは、ボス面３２と逃げ面２４との交線である仮想エッジ（符号ＶＥで示す）が無くなり、そのぶんエッジ部１１，２１が後退した形状になるということである。このような切削インサート１によれば、切れ刃２６の後方にあるエッジ部１１，２１を面取り形状にするだけで、切れ刃部材２０をベースインサート部材１０に接合（ろう付け）する際の接合面積の減少による接合強度不足、剛性低下、破損やビビリ発生といった問題を生じさせることなく、加工面ＷＳに干渉してしまうのを回避することができる。ちなみに、ベースインサート部材１０と切れ刃部材２０との接合部分は、側面視で階段状になっていてもよいし（図４等参照）、上面視にて波状になっていてもよい。これらのようにして接合部分の面積を広くすることで、接合強度を高めることができる。

【0029】

エッジ部１１，２１の面取り部分１１Ｃ，２１Ｃは、切削インサート１やベースインサート部材１０の成形時に形づくられるものであってもよいし、成形後に除去加工されることによって事後的に形づくられたものであってもよい。なお、図１５には、上述したバックテーパー４０を併せて示している。バックテーパー４０は、エッジ部１１，２１に向かって幅が漸減する形状になっている（図１５参照）。

【0030】

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、ベースインサート部材１０にろう付けされた切れ刃部材２０を有する切削インサート１に本発明を適用した場合について説明したがこれも好適例にすぎず、このような切削インサート１以外の切削工具においても本発明を適用できることはいうまでもない。

【0031】

また、上述の実施形態では、ブレーカ壁２８と切れ刃２６との間隔（ブレーカ幅Ｗｂ）が均一である切れ刃部材２０を示したが（図７等参照）、これとは逆に、ブレーカ壁２８と切れ刃２６との間隔（ブレーカ幅Ｗｂ）が不均一であってもよい。ブレーカ幅Ｗｂが不均一である切れ刃部材２０の具体例としては、ブレーカ壁２８にたとえば２つの突起２８ｇが設けられているもの等がある（図１０参照）。このような突起２８ｇを設け、使用する切れ刃２６の位置に応じて最適なブレーカ幅ＷＢを設定することで、より良好な切りくず処理が可能となる。あるいは、ボス部３０に、凹部３６とは別の切込み状の小凹部３７が設けられていてもよい（図１１参照）。こうした場合、小凹部３７からもクーラントＣが供給されるようになり、より多くのクーラントＣを切れ刃２６へ向けて供給できるようになる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、切削工具に適用して好適である。

【符号の説明】

【0033】

１…切削インサート（切削工具）
１０…ベースインサート部材
１０Ｘ…中心軸
１１…エッジ部
１１Ｃ…面取り部分
２０…切れ刃部材
２１…エッジ部
２１Ｃ…面取り部分
２２…すくい面
２２ｃ…略中央部
２４…逃げ面
２６…（円弧状の）切れ刃
２８…ブレーカ壁
２８ｇ…突起
３０…ボス部
３０ｃ…中央ボス部
３２…ボス面
３２ｃ…面取り部
３４…（弧状の）窪み
３６…（複数の）凹部
３６ｂ…凹部の底面
３７…小凹部
３８…（凹部がなす）溝
４０…バックテーパー
Ｃ…クーラント
Ｌ１…ボス面とブレーカ壁との交線
Ｗ₂₈…交線Ｌ１に沿ったブレーカ壁２８の幅
Ｗ₃₈…交線Ｌ１に沿った凹部３６がなす溝３８の幅
Ｗｂ…ブレーカ幅（ブレーカ壁２８と切れ刃２６との間隔）
ＷＳ…加工面
α…切れ刃の中心角
β…バックテーパーの逃げ角

【要約】

【課題】とくに倣い加工や仕上げ加工に用いられる切削インサートなどを対象に、剛性や接合強度の低下、破損やびびり発生などを抑えつつ、加工面に干渉してしまうのを回避できるようにした切削工具を提供する。
【解決手段】長手方向に沿って延在するベースインサート部材１０と、該ベースインサート部材１０の長手方向端部に設けられた切れ刃部材２０と、を有する切削工具である。切れ刃部材２０は、すくい面２２と、逃げ面と、円弧状の切れ刃２６と、ブレーカ壁２８と、ボス面３２を含むボス部３０と、備える。切れ刃２６の中心角は１８０°以上であり、長手方向に沿って切れ刃２６の後方にあるエッジ部１１，２１の少なくとも一部が面取りされている。
【選択図】図１５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】