切削工具用ホルダおよび切削工具ならびにそれを用いた被削材の切削方法
【課題】 びびり振動を抑制するとともに、切削工具の本体部の強度を維持し、さらには製造時間および製造費用を低減する切削工具用ホルダを提供すること。
【解決手段】 回転中心軸Ｓ１を有する円柱状の本体部１０を備えている、切削インサート１００が装着可能な切削工具用ホルダ１であって、本体部１０は、先端面２および外周面４にわたって開口する、切削インサート１００が装着可能な少なくとも１つのインサートポケット１１と、インサートポケット１１から連続して後端側に位置して切削インサート１によって切削された切屑を排出する切屑排出部１２と、外周面４に回転方向Ｘに沿って設けられた凹部５とを有する切削部１０Ｆを備えており、凹部５は、本体部１０において、後端側の切屑排出部１２の端部１２Ｒから先端面２までの間に設けられている。凹部５によって、本体部の強度を維持し、びびり振動を抑制する。
【解決手段】 回転中心軸Ｓ１を有する円柱状の本体部１０を備えている、切削インサート１００が装着可能な切削工具用ホルダ１であって、本体部１０は、先端面２および外周面４にわたって開口する、切削インサート１００が装着可能な少なくとも１つのインサートポケット１１と、インサートポケット１１から連続して後端側に位置して切削インサート１によって切削された切屑を排出する切屑排出部１２と、外周面４に回転方向Ｘに沿って設けられた凹部５とを有する切削部１０Ｆを備えており、凹部５は、本体部１０において、後端側の切屑排出部１２の端部１２Ｒから先端面２までの間に設けられている。凹部５によって、本体部の強度を維持し、びびり振動を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具用ホルダおよび切削工具ならびにそれを用いた被削材の切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転工具、特に回転中心軸方向に長い長尺状の回転工具においては、回転工具を工作機械に装着する場合に、工作機械の工具保持具から切刃までの長さ（以下、突き出し量という）が大きいと、切削時において被削材と切刃との間に相対振動（以下、びびり振動という）が発生しやすくなる。この場合は、被削材の加工表面にはびびり振動の痕跡が残り、被削材の加工表面の品位が悪化する。さらに、びびり振動は、回転工具の破損を引き起こしたり、工作機械の破損を引き起こしたりする場合がある。
【０００３】
近年、びびり振動を抑制するために種々の方法が検討されている。例えば、特許文献１には、工具本体の内部に中空部を形成し、中空部の内壁面に、工具本体よりも高い減衰能を有する制振部材の一部が連結されるとともに、制振部材の他の部分と中空部の内壁面との間に間隙が設けられている防振工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように工具本体の内部に防振構造を設ける場合には、工具本体の剛性が低くなって、工具の強度が低下しやすくなるおそれがある。また、工具本体の内部を加工する必要があるため、工具本体の小型化に適わない場合もある。さらに、工具本体の内部を加工する必要があるために製造時間が増大したり、部品点数が増加するために製造費用が増大したりするおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、切削工具の本体部の強度を維持することができるとともに、びびり振動を抑制することができる切削工具用ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切削工具用ホルダは、回転中心軸を有する円柱状の本体部を備えている、切削インサートが装着可能な切削工具用ホルダであって、前記本体部は、先端面および外周面にわたって開口する、前記切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケットと、該インサートポケットから連続して後端側に位置して前記切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部と、前記外周面に回転方向に沿って設けられた凹部とを有する切削部を備えており、前記凹部は、前記本体部において、後端側の前記切屑排出部の端部から前記先端面までの間に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の切削工具は、本発明の切削工具用ホルダと、該切削工具用ホルダの前記インサートポケットに装着された切削インサートとを備え、前記切削インサートの切刃は、前記切削工具用ホルダの前記先端面および前記外周面から突出して装着されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の被削材の切削方法は、本発明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の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の切削工具用ホルダによれば、外周面に回転方向に沿って設けられた凹部は、本体部において、後端側の切屑排出部の端部から先端面までの間に設けられている。この構成によって、切削時に切刃が受ける衝撃が回転方向に設けられた凹部によって吸収されるので、びびり振動が抑制される。また、本体部の内部に加工を行なう必要がないので、本体部の強度を維持できる。さらに、本体部の内部に加工を行なう場合に比べて、製造時間および製造費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の切削工具用ホルダの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示す切削工具用ホルダの側面図であり、（ｂ）は図１に示す切削工具用ホルダを先端から視た図である。
【図３】図１に示す切削工具用ホルダの領域Ａの部分拡大図である。
【図４】図１に示す切削工具用ホルダの領域Ｂの部分拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明の切削工具用ホルダの実施形態の変形例１を示す先端部分の拡大側面図であり、（ｂ）は変形例２を示す先端部分の拡大側面図である。
【図６】（ａ）は図２（ａ）に示す切削工具用ホルダのＣ−Ｃ線における断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す切削インサートのＤ−Ｄ線における断面図であり、（ｃ）は図２（ｂ）に示す切削工具用ホルダのＥ−Ｅ線における断面図である。
【図７】本発明の切削工具用ホルダの実施形態の変形例３を示す先端部分の拡大側面図である。
【図８】（ａ）は本発明の切削インサートの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は図８（ｂ）に示す切削インサートのＦ方向からの側面図であり、（ｄ）は図８（ｂ）に示す切削インサートのＧ方向からの側面図である。
【図９】（ａ）は本発明の切削工具の実施形態の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は先端図であり、（ｄ）は領域Ｈにおける部分拡大図である。
【図１０】本発明の被削材の切削方法の実施形態の一例を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜切削工具用ホルダ＞
以下、図１〜図７を用いて、本発明の実施形態の例である切削工具用ホルダ１（以下、単にホルダ１と略す）について説明する。
【００１３】
本発明の実施形態の一例であるホルダ１は、図１に示すように、回転中心軸Ｓ１を有する円柱状の本体部１０を備えている、切削インサート（後述する）が装着可能な切削工具用ホルダである。すなわち、本体部１０は、円形状の先端面２と円形状の後端面３とそれに連続する外周面４とを有している。本例において、本体部１０は、直径が６ｍｍ〜１０
０ｍｍであり、長さが３０ｍｍ〜３００ｍｍである。
【００１４】
本体部１０は、先端面２および外周面３にわたって開口する、切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケット１１と、インサートポケット１１から連続して後端側に位置して切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部１２と、外周面３に回転方向Ｘに沿って設けられた凹部５とを有する切削部１０Ｆを備えている。ここで、切削部１０Ｆとは、少なくともインサートポケット１１および切屑排出部１２を有しており、切削工具を工作機械に装着した場合に、工作機械から突出する部分をいう。本例においては、図２（ａ）に示すように、切削部１０Ｆの後端側に段差部が設けられている。
【００１５】
本体部１０は、図１および図２に示すように、先端側に切削インサート（切刃）が装着される切削部１０Ｆを有し、後端側に、工作機械の主軸部の工具保持具に装着される保持部１０Ｒを有している。本例においては、より突き出し量を小さくするために、図２（ａ）に示すように、保持部１０Ｒは、切削部１０Ｆの後端部に連続して設けられている。また、本例においては、種々の加工条件において、突き出し量の良好な調整を可能にする観点から、図２（ａ）に示すように、先端面２から後端側の切削部１０Ｆの端部までの距離ｄ１は、後端側の切削部１０Ｆの端部から後端面３までの距離ｄ２よりも小さくなっている。すなわち、ｄ１＜ｄ２である。
【００１６】
また、本例においては、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、切削部１０Ｆにおける回転中心軸Ｓ１に垂直な断面において、切削部１０Ｆと回転中心軸Ｓ１距離との距離ｒ１は、保持部１０Ｒにおける回転中心軸Ｓ１に垂直な断面において、保持部１０Ｒと回転中心軸Ｓ１との距離ｒ２よりも小さい。すなわち、切削部１０Ｆの半径は、保持部１０Ｒの半径よりも小さい。なお、本例においては、図２（ａ）に示すように、切削部１０Ｆと保持部１０Ｒとを滑らかに接続するために、つなぎ曲面６が設けられている。この構成によって、切削時にホルダ１が受ける応力が切削部１０Ｆと保持部１０Ｒとの間に集中して本体部１０を破壊することを抑制する。本例において、つなぎ曲面６の側面視における曲率半径は、切削条件によって１ｍｍ〜２ｍｍの間で凹曲面となるように適宜設定される。
【００１７】
本体部１０は、工作機械の主軸部の回転とともに回転する。この回転運動によって、切削部１０Ｆのインサートポケット１１に装着された切削インサートの切刃は、被削材（後述する）を切削する。
【００１８】
インサートポケット１１は、図３に示すように、本体部１０において、切削インサートを装着して固定するために設けられている。本例においては、切削インサートは、インサートポケット１１に、切削インサートの切刃が先端面２および外周面３から突出するように装着されればよい。
【００１９】
切屑排出部１２は、切削インサートの切刃から生成される切屑の排出方向を安定に保つために設けられている。本例においては、図４に示すように、切屑の排出方向の安定性向上の観点から、切屑排出部１２は、インサートポケット１１から連続して後端側に位置するように形成されている。
【００２０】
凹部５は、本体部１０において、図３および図４に示すように、後端側の切屑排出部１２の端部１２Ｒから先端面２までの間に設けられている。この構成によって、切削時に切刃と被削材とが周期的に接触して受ける衝撃（以下、切削衝撃ということがある）を、回転方向Ｘに設けられた凹部５によって吸収し、びびり振動を抑制する。さらに、本体部１０の内部に加工を行なうことがないので、本体部１０の強度を維持できる。
【００２１】
凹部５は少なくとも１つ形成されていればよく、長さや大きさは、切削条件によって適宜設定すればよい。例えば、変形例１としては、図５（ａ）に示すように、複数の凹部５が回転方向Ｘに沿って複数並んで設けられていてもよいし、変形例２としては、図５（ｂ）に示すように、回転方向Ｘに沿って長さを有する凹部５が１つ設けられていてもよい。本例においては、図３に示すように、インサートポケット１１が３つ設けられているため、インサートポケット１１のそれぞれに対応して、凹部５が３つ設けられている。
【００２２】
本例において、凹部５は、図４に示すように、回転方向Ｘに沿って連続してインサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に接続されている。インサートポケット１１および切屑排出部１２は、切削部１０Ｆの外周面４から切り欠かれているため、他の部分と比較して剛性が低く、切削によって切削部１０Ｆが受ける応力が集中しやすい。凹部５がインサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に接続されていることによって、切削衝撃は凹部５に集中しやすくなって、工具本体のびびり振動をより良好に抑制することができる。
【００２３】
なお、本例においては、製造上の容易性の観点から、凹部５は、図３および図４に示すように、インサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に開口するような溝部として形成されている。また、本例においては、凹部５は、インサートポケット１１は３つ形成されており、インサートポケット１１間を繋ぐように形成されている。この構成によって、びびり振動は凹部５により集中しやすくなる。
【００２４】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面における最深部５０を有している。この凹部５の最深部５０が、図４に示すように、本体部１０において、先端面２よりも後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒに近くなるように形成されている。具体的には、図６（ｃ）に示す凹部５の最深部５０は、図４においては破線で示す。図４において、先端面２から凹部５の最深部５０までの距離ｄ３は、凹部５の最深部５０から後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒまでの距離ｄ４よりも大きい。すなわち、ｄ３＞ｄ４である。インサートポケット１１は、切削インサートからの切削時の衝撃を直接的に受ける。インサートポケット１１の端部１１Ｒは、インサートポケット１１の角部であり、応力が集中しやすい。したがって、凹部５において最も切削衝撃が集中しやすい最深部５０が、インサートポケット１１の端部１１Ｒに近くなるように形成されていることによって、凹部５に切削衝撃が集中しやすくなって、びびり振動をよりよく抑制することができる。
【００２５】
本例において、凹部５は、図４に示すように、インサートポケット１１および切屑排出部１２と接続するように設けられていてもよい。この構成によって、凹部５を確実にインサートポケット１１の端部１１Ｒに接続して設けることができるので、凹部５はより確実にびびり振動を抑制する。
【００２６】
さらに、変形例３として、凹部５は、図７に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面における最深部５０が、先端面２からの回転中心軸Ｓ１に沿った方向の距離において、本体部１０における後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒと等しい位置にある。この構成によって、最深部５０と後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒとが接続されるので、凹部５は、より確実に最深部５０においてびびり振動を抑制することができる。
【００２７】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面の形状が曲線状である。この構成によって、より最深部５０に切削衝撃が集中しやすくなって、びびり振動がより効率よく抑制される。
【００２８】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１に沿った方向における幅が、回転中心軸Ｓ１に向かうにつれて小さくなっている。この構成によって、凹部５に切削衝撃が集中しやすくなり、びびり振動をより抑制しやすくなる。ここで、回転中心軸Ｓ１に沿った方向における幅とは、例えば、図６（ｃ）に示すようなＵ字状の内壁面の場合、回転中心軸Ｓ１に平行な直線によって２点間を結んだときの距離をいう。
【００２９】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示す回転中心軸Ｓ１に沿った方向における最大幅ｗ１が、図６（ａ）切削部１０Ｆの回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における回転中心軸Ｓ１と外周面４との最大距離ｒ１の０．５倍〜１．５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を緩和させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００３０】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示す回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における最深部５０と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ３が、図６（ａ）に示す切削部１０Ｆの回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における回転中心軸Ｓ１と外周面４との最大距離ｒ１の０．６倍〜０．９５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を緩和させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００３１】
本例においては、例えば、切削衝撃の緩和の観点から、凹部５に粘性部材や弾性部材、緩衝部材などが埋め込まれていてもよいし、凹部５の内面に表面処理を加えてさらに剛性を低くしてもよい。
【００３２】
ホルダ１の材質としては、例えば、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、工具鋼あるいはステンレス鋼などが挙げられる。機械構造用炭素鋼としては、例えば、炭素（Ｃ）、シリカ（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む鋼が挙げられる。また、機械構造用合金鋼としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などを含む鋼が挙げられる。また、工具鋼は、炭素工具鋼と合金工具鋼とに大別でき、機械構造用炭素鋼と機械構造用合金鋼とをそれぞれ熱処理を行なった鋼のことをいう。なお、ホルダ１の表面は、酸化防止や強度強化等を目的として、めっき等の表面加工処理が行なわれていてもよい。
【００３３】
インサートポケット１１は、図３に示すように、回転方向Ｘに対向する着座面１３と、着座面１３の交差する方向に位置する拘束側面１４とを有している。着座面１３には、インサートをホルダ１に装着する際に取付けネジ（図示せず）を螺合させるネジ孔１５が設けられている。着座面１３および拘束側面１４はインサートと当接することによって、インサートを確実に固定する。なお、より確実にインサートを固定するために、複数の拘束側面１４が平面視で交差するように配置されている。本例においては、製造簡易性の観点から、図に示すように、拘束側面１４を２つ有している。
【００３４】
インサートポケット１１は、着座面１３および複数の拘束面１４の交差部に隅凹部１６を有している。この構成によって、インサートポケット１１が切削時に受ける衝撃が、着座面１３および複数の拘束面１４の交差部に集中し、インサートポケット１１が破壊することを抑制する。応力緩和の観点から、隅凹部１６の内面は、曲面で構成されていることが好ましい。すなわち、着座面１３および複数の拘束面１４の各交差部の延びる方向と垂直な方向の断面において、曲線状であることがよい。
【００３５】
本例においては、図４に示すように、凹部５は隅凹部１６と接続している。この構成によって、切削時に受ける衝撃をより効果的に凹部５に集中させることができる。
【００３６】
＜切削インサート＞
本発明の実施形態の一例である切削インサート１００（以下、単にインサート１００と略す）は、図８に示すように、上面１０２、下面１０３、上面１０２および下面１０３のそれぞれと接続しており、かつ互いに隣接する第１側面１０４ａおよび第２側面１０４ｂを有する側面１０４、上面１０２および下面１０３の間を貫通している貫通孔１０６、ならびに上面１０２と側面１０４の交線部に位置する切刃１０５を備えている。図８（ｂ）に示すように、インサート１００は、平面視において、略四角形状（略長方形状）である。ここで平面視とは、以下においては特記しない限り、上面１０２側からインサート１００を見た状態を意味するものとする。なお、インサート１００の形状は略四角形状に限定されるものではなく、平面視において、例えば三角形、五角形、六角形、八角形などの略多角形の板状とすることができる。インサート１００は、平面視における略四角形状の長辺を例えば８ｍｍ〜１５ｍｍ程度、短辺を例えば４ｍｍ〜８ｍｍ程度とすればよく、また、上面１０２から下面１０３までの厚みを例えば３ｍｍ〜７ｍｍ程度とすればよい。ここで、厚みとは、側面視で、上面１０２のうち最も上方に位置する部位と下面３のうち最も下方に位置する部位までの距離のうち、中心軸Ｓ２に平行な線分を意味することとする。
【００３７】
上面１０２のうち切刃１０５に沿う領域は、切屑が擦過するすくい面として機能する。側面１０４のうち切刃１０５に沿う領域は、逃げ面として機能する。
【００３８】
下面１０３は、インサート１００をホルダ１に装着する際に、ホルダ１の着座面１３と当接するための面として機能する。そのため、少なくとも、中心軸Ｓ２に対して垂直な面を備えていればよく、下面１０３の形状は特に限定されない。
【００３９】
切刃１０５は、上述の通り、上面１０２と側面１０４の交線部に位置し、主切刃１０５ａおよび副切刃１０５ｂを有している。本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、主切刃１０５ａおよび副切刃１０５ｂが、コーナ切刃１０５ｃを介して接続されている。インサート１００は、主切刃１０５ａ、副切刃１０５ｂおよびコーナ切刃１０５ｃを含むコーナを使用して、切削加工を行なうことができる。
【００４０】
貫通孔１０６は、ホルダ（後述する）に取り付けるために取付けネジを挿通する孔である。この構成によって、インサート１００を貫通孔１０６の周りに回転させて、複数の切削部をそれぞれ切削に用いることができ、経済性が良好となる。
【００４１】
また、本例においては、インサート１００は、図８に示すように、上面側と同様に、下面１０３と側面１０４との交線部にも主切刃および副切刃を有する。この下面側の主切刃を用いて切削加工を行なう場合には、上面１０２の平坦面１０２ａをホルダ１の着座面１３への当接面として使用することが可能である。すなわち、本実施形態のインサート１００は、上面側と下面側のそれぞれを切削加工に使用可能であるため、下面側の主切刃は、インサート１００を上下反転させた状態で使用できるように、上面側の主切刃１０５を反転させた形状となっている。すなわち、図８（ｃ）の紙面に垂直な線を中心とする回転対称となっている。したがって、インサート１では、上面１０２および下面１０３のそれぞれで２か所ずつ、計４か所のコーナを使って切削加工を行なうことができる。このように、側面１０４のうち主切刃１０５ａが形成される部位と副切刃１０５ｂが形成される部位とを、第１側面１０４ａおよび第２側面１０４ｂのように別々に構成したので、主切刃１０５ａならびにそれに沿って上面１０２に位置するすくい面１０８および立ち上がり面１０９と、副切刃１０５ｂに対する逃げ面とを、それぞれに適した構成として設計することが比較的容易となる。
【００４２】
インサート１００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ある。
【００４３】
インサート１００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。
【００４４】
＜切削工具＞
本発明の実施形態の一例である切削工具１１０は、図９に示すように、切削工具用ホルダ１と、切削工具用ホルダ１のインサートポケット１１に装着された切削インサート１００とを備え、インサート１００の切刃は、ホルダ１の先端面２および外周面４から突出して装着されている。この構成によって、切刃が切削時にホルダ１の外周面４から突出した位置に拘束されるので、本発明のホルダ１の効果を良好に奏することができる。具体的には、図９に示すように、副切刃１０５ｂが先端面２から、主切刃１０５ａが外周面４から突出して装着されている。
【００４５】
本例においては、図６（ａ）に示す回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における凹部５の最深部５０と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ３が、図９（ｃ）に示す先端面視における切刃の最も外側と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ４の０．６倍〜０．９５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を凹部５に集中させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００４６】
本例においては、図９に示すように、インサート１００は取付けネジ１１１によってインサートポケット１１に装着されている。すなわち、インサート１００の貫通孔１０６に取付けネジ１１１を挿入し、この取付けネジ１１１の先端をインサートポケット１１に形成されたネジ孔１５に挿入してネジ状の溝部（図示せず）同士を螺合させることによって、インサート１００がホルダ１に装着されている。
【００４７】
また、本例においては、図９（ｄ）に示すように、インサート１００は、ホルダ１の回転中心軸Ｓ１に対して、主切刃１０５ａが正のアキシャルレーキαを有するようにホルダ１に装着されている。すなわち、図９（ｄ）に示すように、側面視で、ホルダ１の外周面側に配置されたインサート１００の主切刃１０５ａは、ホルダ１の先端側から後端側に向かうにつれて、ホルダ１の回転中心軸Ｓ１から遠ざかるように傾斜している。このような構成によって、切削時にかかる切削抵抗の低減を図ることができ、びびリ振動を抑制することができる。
【００４８】
本例においては、フライス工具として用いられ、特に、ホルダ１の先端面２および外周面４から突出する切刃を備えるため、被削材の上側表面を切削する正面削り加工、被削材の端面と上側表面とを同時に切削する肩削り加工、穴あけ加工等の加工形態に適するエンドミルとして用いられる。
【００４９】
＜被削材の切削方法＞
図１０を用いて、本発明の実施形態の一例である被削材の切削方法について、切削工具１１０を用いた場合を例示して説明する。本例の被削材の切削方法は、以下の（ｉ）〜（iii）の工程を含む。
（ｉ）図１０（ａ）に示すように、切削工具１１０をホルダ１の回転中心軸Ｓ１を中心に矢印Ｘ方向に回転させる工程、および矢印Ｙ１方向に動かし、被削材２００に切削工具１１０の切刃１０５を近づける工程。
（ii）図１０（ｂ）に示すように、インサート１００の切刃１０５を被削材２００の表面に接触させ、回転している切削工具１１０を、例えば矢印Ｚ方向に動かし、被削材２００の表面を切削する工程。
（iii）図１０（ｃ）に示すように、回転している切削工具１１０を矢印Ｙ２方向に動かし、被削材２００から切削工具１１０を離間させる工程。
【００５０】
なお、（ｉ）の工程では、切削工具１１０と被削材２００とは相対的に近づければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０に近づけてもよい。これと同様に、（iii）の工程では、被削材２００と切削工具１１０とは相対的に遠ざければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０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１１０を回転させた状態を保持して、被削材２００の異なる箇所にインサート１００の切刃１０５を接触させる工程を繰り返せばよい。本例においては、上述のとおりインサート１００の切刃１０５は上面側および下面側に２つずつ有しているので、使用している切刃１０５が摩耗した際には、インサート１００を貫通孔１０６の中心軸に対して回転させたり、インサート１００をひっくり返したりして、未使用の切刃１０５を用いればよい。
【００５１】
さらに、被削材２００の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄または非鉄金属などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ホルダ
２ 先端面
３ 後端面
４ 外周面
５ 凹部
５０ 最深部
６ つなぎ曲面
１０ 本体部
１０Ｆ 切削部
１０Ｒ 保持部
１１ インサートポケット
１１Ｒ 後端側のインサートポケットの端部
１２ 切屑排出部
１２Ｒ 後端側の切屑排出部の端部
１３ 着座面
１４ 拘束側面
１５ ネジ孔
１６ 隅凹部
１００ 切削インサート（インサート）
１０２ 上面
１０３ 下面
１０４ 側面
１０４ａ 第１側面
１０４ｂ 第２側面
１０５ 切刃
１０５ａ 主切刃
１０５ｂ 副切刃
１０５ｃ コーナー切刃
１０６ 貫通孔
１１０ 切削工具
１１１ 取付けネジ
２００ 被削材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具用ホルダおよび切削工具ならびにそれを用いた被削材の切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転工具、特に回転中心軸方向に長い長尺状の回転工具においては、回転工具を工作機械に装着する場合に、工作機械の工具保持具から切刃までの長さ（以下、突き出し量という）が大きいと、切削時において被削材と切刃との間に相対振動（以下、びびり振動という）が発生しやすくなる。この場合は、被削材の加工表面にはびびり振動の痕跡が残り、被削材の加工表面の品位が悪化する。さらに、びびり振動は、回転工具の破損を引き起こしたり、工作機械の破損を引き起こしたりする場合がある。
【０００３】
近年、びびり振動を抑制するために種々の方法が検討されている。例えば、特許文献１には、工具本体の内部に中空部を形成し、中空部の内壁面に、工具本体よりも高い減衰能を有する制振部材の一部が連結されるとともに、制振部材の他の部分と中空部の内壁面との間に間隙が設けられている防振工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように工具本体の内部に防振構造を設ける場合には、工具本体の剛性が低くなって、工具の強度が低下しやすくなるおそれがある。また、工具本体の内部を加工する必要があるため、工具本体の小型化に適わない場合もある。さらに、工具本体の内部を加工する必要があるために製造時間が増大したり、部品点数が増加するために製造費用が増大したりするおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、切削工具の本体部の強度を維持することができるとともに、びびり振動を抑制することができる切削工具用ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切削工具用ホルダは、回転中心軸を有する円柱状の本体部を備えている、切削インサートが装着可能な切削工具用ホルダであって、前記本体部は、先端面および外周面にわたって開口する、前記切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケットと、該インサートポケットから連続して後端側に位置して前記切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部と、前記外周面に回転方向に沿って設けられた凹部とを有する切削部を備えており、前記凹部は、前記本体部において、後端側の前記切屑排出部の端部から前記先端面までの間に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の切削工具は、本発明の切削工具用ホルダと、該切削工具用ホルダの前記インサートポケットに装着された切削インサートとを備え、前記切削インサートの切刃は、前記切削工具用ホルダの前記先端面および前記外周面から突出して装着されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の被削材の切削方法は、本発明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の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の切削工具用ホルダによれば、外周面に回転方向に沿って設けられた凹部は、本体部において、後端側の切屑排出部の端部から先端面までの間に設けられている。この構成によって、切削時に切刃が受ける衝撃が回転方向に設けられた凹部によって吸収されるので、びびり振動が抑制される。また、本体部の内部に加工を行なう必要がないので、本体部の強度を維持できる。さらに、本体部の内部に加工を行なう場合に比べて、製造時間および製造費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の切削工具用ホルダの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示す切削工具用ホルダの側面図であり、（ｂ）は図１に示す切削工具用ホルダを先端から視た図である。
【図３】図１に示す切削工具用ホルダの領域Ａの部分拡大図である。
【図４】図１に示す切削工具用ホルダの領域Ｂの部分拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明の切削工具用ホルダの実施形態の変形例１を示す先端部分の拡大側面図であり、（ｂ）は変形例２を示す先端部分の拡大側面図である。
【図６】（ａ）は図２（ａ）に示す切削工具用ホルダのＣ−Ｃ線における断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示す切削インサートのＤ−Ｄ線における断面図であり、（ｃ）は図２（ｂ）に示す切削工具用ホルダのＥ−Ｅ線における断面図である。
【図７】本発明の切削工具用ホルダの実施形態の変形例３を示す先端部分の拡大側面図である。
【図８】（ａ）は本発明の切削インサートの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は図８（ｂ）に示す切削インサートのＦ方向からの側面図であり、（ｄ）は図８（ｂ）に示す切削インサートのＧ方向からの側面図である。
【図９】（ａ）は本発明の切削工具の実施形態の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は先端図であり、（ｄ）は領域Ｈにおける部分拡大図である。
【図１０】本発明の被削材の切削方法の実施形態の一例を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜切削工具用ホルダ＞
以下、図１〜図７を用いて、本発明の実施形態の例である切削工具用ホルダ１（以下、単にホルダ１と略す）について説明する。
【００１３】
本発明の実施形態の一例であるホルダ１は、図１に示すように、回転中心軸Ｓ１を有する円柱状の本体部１０を備えている、切削インサート（後述する）が装着可能な切削工具用ホルダである。すなわち、本体部１０は、円形状の先端面２と円形状の後端面３とそれに連続する外周面４とを有している。本例において、本体部１０は、直径が６ｍｍ〜１０
０ｍｍであり、長さが３０ｍｍ〜３００ｍｍである。
【００１４】
本体部１０は、先端面２および外周面３にわたって開口する、切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケット１１と、インサートポケット１１から連続して後端側に位置して切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部１２と、外周面３に回転方向Ｘに沿って設けられた凹部５とを有する切削部１０Ｆを備えている。ここで、切削部１０Ｆとは、少なくともインサートポケット１１および切屑排出部１２を有しており、切削工具を工作機械に装着した場合に、工作機械から突出する部分をいう。本例においては、図２（ａ）に示すように、切削部１０Ｆの後端側に段差部が設けられている。
【００１５】
本体部１０は、図１および図２に示すように、先端側に切削インサート（切刃）が装着される切削部１０Ｆを有し、後端側に、工作機械の主軸部の工具保持具に装着される保持部１０Ｒを有している。本例においては、より突き出し量を小さくするために、図２（ａ）に示すように、保持部１０Ｒは、切削部１０Ｆの後端部に連続して設けられている。また、本例においては、種々の加工条件において、突き出し量の良好な調整を可能にする観点から、図２（ａ）に示すように、先端面２から後端側の切削部１０Ｆの端部までの距離ｄ１は、後端側の切削部１０Ｆの端部から後端面３までの距離ｄ２よりも小さくなっている。すなわち、ｄ１＜ｄ２である。
【００１６】
また、本例においては、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、切削部１０Ｆにおける回転中心軸Ｓ１に垂直な断面において、切削部１０Ｆと回転中心軸Ｓ１距離との距離ｒ１は、保持部１０Ｒにおける回転中心軸Ｓ１に垂直な断面において、保持部１０Ｒと回転中心軸Ｓ１との距離ｒ２よりも小さい。すなわち、切削部１０Ｆの半径は、保持部１０Ｒの半径よりも小さい。なお、本例においては、図２（ａ）に示すように、切削部１０Ｆと保持部１０Ｒとを滑らかに接続するために、つなぎ曲面６が設けられている。この構成によって、切削時にホルダ１が受ける応力が切削部１０Ｆと保持部１０Ｒとの間に集中して本体部１０を破壊することを抑制する。本例において、つなぎ曲面６の側面視における曲率半径は、切削条件によって１ｍｍ〜２ｍｍの間で凹曲面となるように適宜設定される。
【００１７】
本体部１０は、工作機械の主軸部の回転とともに回転する。この回転運動によって、切削部１０Ｆのインサートポケット１１に装着された切削インサートの切刃は、被削材（後述する）を切削する。
【００１８】
インサートポケット１１は、図３に示すように、本体部１０において、切削インサートを装着して固定するために設けられている。本例においては、切削インサートは、インサートポケット１１に、切削インサートの切刃が先端面２および外周面３から突出するように装着されればよい。
【００１９】
切屑排出部１２は、切削インサートの切刃から生成される切屑の排出方向を安定に保つために設けられている。本例においては、図４に示すように、切屑の排出方向の安定性向上の観点から、切屑排出部１２は、インサートポケット１１から連続して後端側に位置するように形成されている。
【００２０】
凹部５は、本体部１０において、図３および図４に示すように、後端側の切屑排出部１２の端部１２Ｒから先端面２までの間に設けられている。この構成によって、切削時に切刃と被削材とが周期的に接触して受ける衝撃（以下、切削衝撃ということがある）を、回転方向Ｘに設けられた凹部５によって吸収し、びびり振動を抑制する。さらに、本体部１０の内部に加工を行なうことがないので、本体部１０の強度を維持できる。
【００２１】
凹部５は少なくとも１つ形成されていればよく、長さや大きさは、切削条件によって適宜設定すればよい。例えば、変形例１としては、図５（ａ）に示すように、複数の凹部５が回転方向Ｘに沿って複数並んで設けられていてもよいし、変形例２としては、図５（ｂ）に示すように、回転方向Ｘに沿って長さを有する凹部５が１つ設けられていてもよい。本例においては、図３に示すように、インサートポケット１１が３つ設けられているため、インサートポケット１１のそれぞれに対応して、凹部５が３つ設けられている。
【００２２】
本例において、凹部５は、図４に示すように、回転方向Ｘに沿って連続してインサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に接続されている。インサートポケット１１および切屑排出部１２は、切削部１０Ｆの外周面４から切り欠かれているため、他の部分と比較して剛性が低く、切削によって切削部１０Ｆが受ける応力が集中しやすい。凹部５がインサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に接続されていることによって、切削衝撃は凹部５に集中しやすくなって、工具本体のびびり振動をより良好に抑制することができる。
【００２３】
なお、本例においては、製造上の容易性の観点から、凹部５は、図３および図４に示すように、インサートポケット１１および切屑排出部１２の少なくとも一方に開口するような溝部として形成されている。また、本例においては、凹部５は、インサートポケット１１は３つ形成されており、インサートポケット１１間を繋ぐように形成されている。この構成によって、びびり振動は凹部５により集中しやすくなる。
【００２４】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面における最深部５０を有している。この凹部５の最深部５０が、図４に示すように、本体部１０において、先端面２よりも後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒに近くなるように形成されている。具体的には、図６（ｃ）に示す凹部５の最深部５０は、図４においては破線で示す。図４において、先端面２から凹部５の最深部５０までの距離ｄ３は、凹部５の最深部５０から後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒまでの距離ｄ４よりも大きい。すなわち、ｄ３＞ｄ４である。インサートポケット１１は、切削インサートからの切削時の衝撃を直接的に受ける。インサートポケット１１の端部１１Ｒは、インサートポケット１１の角部であり、応力が集中しやすい。したがって、凹部５において最も切削衝撃が集中しやすい最深部５０が、インサートポケット１１の端部１１Ｒに近くなるように形成されていることによって、凹部５に切削衝撃が集中しやすくなって、びびり振動をよりよく抑制することができる。
【００２５】
本例において、凹部５は、図４に示すように、インサートポケット１１および切屑排出部１２と接続するように設けられていてもよい。この構成によって、凹部５を確実にインサートポケット１１の端部１１Ｒに接続して設けることができるので、凹部５はより確実にびびり振動を抑制する。
【００２６】
さらに、変形例３として、凹部５は、図７に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面における最深部５０が、先端面２からの回転中心軸Ｓ１に沿った方向の距離において、本体部１０における後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒと等しい位置にある。この構成によって、最深部５０と後端側のインサートポケット１１の端部１１Ｒとが接続されるので、凹部５は、より確実に最深部５０においてびびり振動を抑制することができる。
【００２７】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１を含む断面の形状が曲線状である。この構成によって、より最深部５０に切削衝撃が集中しやすくなって、びびり振動がより効率よく抑制される。
【００２８】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示すように、回転中心軸Ｓ１に沿った方向における幅が、回転中心軸Ｓ１に向かうにつれて小さくなっている。この構成によって、凹部５に切削衝撃が集中しやすくなり、びびり振動をより抑制しやすくなる。ここで、回転中心軸Ｓ１に沿った方向における幅とは、例えば、図６（ｃ）に示すようなＵ字状の内壁面の場合、回転中心軸Ｓ１に平行な直線によって２点間を結んだときの距離をいう。
【００２９】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示す回転中心軸Ｓ１に沿った方向における最大幅ｗ１が、図６（ａ）切削部１０Ｆの回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における回転中心軸Ｓ１と外周面４との最大距離ｒ１の０．５倍〜１．５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を緩和させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００３０】
本例において、凹部５は、図６（ｃ）に示す回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における最深部５０と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ３が、図６（ａ）に示す切削部１０Ｆの回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における回転中心軸Ｓ１と外周面４との最大距離ｒ１の０．６倍〜０．９５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を緩和させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００３１】
本例においては、例えば、切削衝撃の緩和の観点から、凹部５に粘性部材や弾性部材、緩衝部材などが埋め込まれていてもよいし、凹部５の内面に表面処理を加えてさらに剛性を低くしてもよい。
【００３２】
ホルダ１の材質としては、例えば、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、工具鋼あるいはステンレス鋼などが挙げられる。機械構造用炭素鋼としては、例えば、炭素（Ｃ）、シリカ（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む鋼が挙げられる。また、機械構造用合金鋼としては、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などを含む鋼が挙げられる。また、工具鋼は、炭素工具鋼と合金工具鋼とに大別でき、機械構造用炭素鋼と機械構造用合金鋼とをそれぞれ熱処理を行なった鋼のことをいう。なお、ホルダ１の表面は、酸化防止や強度強化等を目的として、めっき等の表面加工処理が行なわれていてもよい。
【００３３】
インサートポケット１１は、図３に示すように、回転方向Ｘに対向する着座面１３と、着座面１３の交差する方向に位置する拘束側面１４とを有している。着座面１３には、インサートをホルダ１に装着する際に取付けネジ（図示せず）を螺合させるネジ孔１５が設けられている。着座面１３および拘束側面１４はインサートと当接することによって、インサートを確実に固定する。なお、より確実にインサートを固定するために、複数の拘束側面１４が平面視で交差するように配置されている。本例においては、製造簡易性の観点から、図に示すように、拘束側面１４を２つ有している。
【００３４】
インサートポケット１１は、着座面１３および複数の拘束面１４の交差部に隅凹部１６を有している。この構成によって、インサートポケット１１が切削時に受ける衝撃が、着座面１３および複数の拘束面１４の交差部に集中し、インサートポケット１１が破壊することを抑制する。応力緩和の観点から、隅凹部１６の内面は、曲面で構成されていることが好ましい。すなわち、着座面１３および複数の拘束面１４の各交差部の延びる方向と垂直な方向の断面において、曲線状であることがよい。
【００３５】
本例においては、図４に示すように、凹部５は隅凹部１６と接続している。この構成によって、切削時に受ける衝撃をより効果的に凹部５に集中させることができる。
【００３６】
＜切削インサート＞
本発明の実施形態の一例である切削インサート１００（以下、単にインサート１００と略す）は、図８に示すように、上面１０２、下面１０３、上面１０２および下面１０３のそれぞれと接続しており、かつ互いに隣接する第１側面１０４ａおよび第２側面１０４ｂを有する側面１０４、上面１０２および下面１０３の間を貫通している貫通孔１０６、ならびに上面１０２と側面１０４の交線部に位置する切刃１０５を備えている。図８（ｂ）に示すように、インサート１００は、平面視において、略四角形状（略長方形状）である。ここで平面視とは、以下においては特記しない限り、上面１０２側からインサート１００を見た状態を意味するものとする。なお、インサート１００の形状は略四角形状に限定されるものではなく、平面視において、例えば三角形、五角形、六角形、八角形などの略多角形の板状とすることができる。インサート１００は、平面視における略四角形状の長辺を例えば８ｍｍ〜１５ｍｍ程度、短辺を例えば４ｍｍ〜８ｍｍ程度とすればよく、また、上面１０２から下面１０３までの厚みを例えば３ｍｍ〜７ｍｍ程度とすればよい。ここで、厚みとは、側面視で、上面１０２のうち最も上方に位置する部位と下面３のうち最も下方に位置する部位までの距離のうち、中心軸Ｓ２に平行な線分を意味することとする。
【００３７】
上面１０２のうち切刃１０５に沿う領域は、切屑が擦過するすくい面として機能する。側面１０４のうち切刃１０５に沿う領域は、逃げ面として機能する。
【００３８】
下面１０３は、インサート１００をホルダ１に装着する際に、ホルダ１の着座面１３と当接するための面として機能する。そのため、少なくとも、中心軸Ｓ２に対して垂直な面を備えていればよく、下面１０３の形状は特に限定されない。
【００３９】
切刃１０５は、上述の通り、上面１０２と側面１０４の交線部に位置し、主切刃１０５ａおよび副切刃１０５ｂを有している。本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、主切刃１０５ａおよび副切刃１０５ｂが、コーナ切刃１０５ｃを介して接続されている。インサート１００は、主切刃１０５ａ、副切刃１０５ｂおよびコーナ切刃１０５ｃを含むコーナを使用して、切削加工を行なうことができる。
【００４０】
貫通孔１０６は、ホルダ（後述する）に取り付けるために取付けネジを挿通する孔である。この構成によって、インサート１００を貫通孔１０６の周りに回転させて、複数の切削部をそれぞれ切削に用いることができ、経済性が良好となる。
【００４１】
また、本例においては、インサート１００は、図８に示すように、上面側と同様に、下面１０３と側面１０４との交線部にも主切刃および副切刃を有する。この下面側の主切刃を用いて切削加工を行なう場合には、上面１０２の平坦面１０２ａをホルダ１の着座面１３への当接面として使用することが可能である。すなわち、本実施形態のインサート１００は、上面側と下面側のそれぞれを切削加工に使用可能であるため、下面側の主切刃は、インサート１００を上下反転させた状態で使用できるように、上面側の主切刃１０５を反転させた形状となっている。すなわち、図８（ｃ）の紙面に垂直な線を中心とする回転対称となっている。したがって、インサート１では、上面１０２および下面１０３のそれぞれで２か所ずつ、計４か所のコーナを使って切削加工を行なうことができる。このように、側面１０４のうち主切刃１０５ａが形成される部位と副切刃１０５ｂが形成される部位とを、第１側面１０４ａおよび第２側面１０４ｂのように別々に構成したので、主切刃１０５ａならびにそれに沿って上面１０２に位置するすくい面１０８および立ち上がり面１０９と、副切刃１０５ｂに対する逃げ面とを、それぞれに適した構成として設計することが比較的容易となる。
【００４２】
インサート１００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ある。
【００４３】
インサート１００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。
【００４４】
＜切削工具＞
本発明の実施形態の一例である切削工具１１０は、図９に示すように、切削工具用ホルダ１と、切削工具用ホルダ１のインサートポケット１１に装着された切削インサート１００とを備え、インサート１００の切刃は、ホルダ１の先端面２および外周面４から突出して装着されている。この構成によって、切刃が切削時にホルダ１の外周面４から突出した位置に拘束されるので、本発明のホルダ１の効果を良好に奏することができる。具体的には、図９に示すように、副切刃１０５ｂが先端面２から、主切刃１０５ａが外周面４から突出して装着されている。
【００４５】
本例においては、図６（ａ）に示す回転中心軸Ｓ１に垂直な断面における凹部５の最深部５０と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ３が、図９（ｃ）に示す先端面視における切刃の最も外側と回転中心軸Ｓ１との距離ｒ４の０．６倍〜０．９５倍である。この構成によって、切削時に受ける衝撃を凹部５に集中させるとともに、本体部１０の強度も維持することができる。したがって、びびり振動を抑制するとともに、本体部１０の強度を維持することができる。
【００４６】
本例においては、図９に示すように、インサート１００は取付けネジ１１１によってインサートポケット１１に装着されている。すなわち、インサート１００の貫通孔１０６に取付けネジ１１１を挿入し、この取付けネジ１１１の先端をインサートポケット１１に形成されたネジ孔１５に挿入してネジ状の溝部（図示せず）同士を螺合させることによって、インサート１００がホルダ１に装着されている。
【００４７】
また、本例においては、図９（ｄ）に示すように、インサート１００は、ホルダ１の回転中心軸Ｓ１に対して、主切刃１０５ａが正のアキシャルレーキαを有するようにホルダ１に装着されている。すなわち、図９（ｄ）に示すように、側面視で、ホルダ１の外周面側に配置されたインサート１００の主切刃１０５ａは、ホルダ１の先端側から後端側に向かうにつれて、ホルダ１の回転中心軸Ｓ１から遠ざかるように傾斜している。このような構成によって、切削時にかかる切削抵抗の低減を図ることができ、びびリ振動を抑制することができる。
【００４８】
本例においては、フライス工具として用いられ、特に、ホルダ１の先端面２および外周面４から突出する切刃を備えるため、被削材の上側表面を切削する正面削り加工、被削材の端面と上側表面とを同時に切削する肩削り加工、穴あけ加工等の加工形態に適するエンドミルとして用いられる。
【００４９】
＜被削材の切削方法＞
図１０を用いて、本発明の実施形態の一例である被削材の切削方法について、切削工具１１０を用いた場合を例示して説明する。本例の被削材の切削方法は、以下の（ｉ）〜（iii）の工程を含む。
（ｉ）図１０（ａ）に示すように、切削工具１１０をホルダ１の回転中心軸Ｓ１を中心に矢印Ｘ方向に回転させる工程、および矢印Ｙ１方向に動かし、被削材２００に切削工具１１０の切刃１０５を近づける工程。
（ii）図１０（ｂ）に示すように、インサート１００の切刃１０５を被削材２００の表面に接触させ、回転している切削工具１１０を、例えば矢印Ｚ方向に動かし、被削材２００の表面を切削する工程。
（iii）図１０（ｃ）に示すように、回転している切削工具１１０を矢印Ｙ２方向に動かし、被削材２００から切削工具１１０を離間させる工程。
【００５０】
なお、（ｉ）の工程では、切削工具１１０と被削材２００とは相対的に近づければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０に近づけてもよい。これと同様に、（iii）の工程では、被削材２００と切削工具１１０とは相対的に遠ざければよく、例えば被削材２００を切削工具１１０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１１０を回転させた状態を保持して、被削材２００の異なる箇所にインサート１００の切刃１０５を接触させる工程を繰り返せばよい。本例においては、上述のとおりインサート１００の切刃１０５は上面側および下面側に２つずつ有しているので、使用している切刃１０５が摩耗した際には、インサート１００を貫通孔１０６の中心軸に対して回転させたり、インサート１００をひっくり返したりして、未使用の切刃１０５を用いればよい。
【００５１】
さらに、被削材２００の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄または非鉄金属などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５２】
１ ホルダ
２ 先端面
３ 後端面
４ 外周面
５ 凹部
５０ 最深部
６ つなぎ曲面
１０ 本体部
１０Ｆ 切削部
１０Ｒ 保持部
１１ インサートポケット
１１Ｒ 後端側のインサートポケットの端部
１２ 切屑排出部
１２Ｒ 後端側の切屑排出部の端部
１３ 着座面
１４ 拘束側面
１５ ネジ孔
１６ 隅凹部
１００ 切削インサート（インサート）
１０２ 上面
１０３ 下面
１０４ 側面
１０４ａ 第１側面
１０４ｂ 第２側面
１０５ 切刃
１０５ａ 主切刃
１０５ｂ 副切刃
１０５ｃ コーナー切刃
１０６ 貫通孔
１１０ 切削工具
１１１ 取付けネジ
２００ 被削材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心軸を有する円柱状の本体部を備えている、切削インサートが装着可能な切削工具用ホルダであって、
前記本体部は、先端面および外周面にわたって開口する、前記切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケットと、該インサートポケットから連続して後端側に位置して前記切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部と、前記外周面に回転方向に沿って設けられた凹部とを有する切削部を備えており、
前記凹部は、前記本体部において、後端側の前記切屑排出部の端部から前記先端面までの間に設けられていることを特徴とする切削工具用ホルダ。
【請求項２】
前記凹部は、前記回転方向に沿って連続して前記インサートポケットおよび前記切屑排出部の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項３】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面における最深部が、前記本体部において、前記先端面よりも後端側の前記インサートポケットの端部に近いことを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項４】
前記凹部は、前記インサートポケットおよび前記切屑排出部と接続するように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項５】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面における最深部が、前記先端面からの前記回転中心軸に沿った方向の距離において、前記本体部における後端側の前記インサートポケットの端部と等しい位置にあることを特徴とする請求項４に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項６】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面の形状が曲線状であることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項７】
前記凹部は、前記回転中心軸に沿った方向における幅が、前記回転中心軸に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項８】
前記凹部は、前記回転中心軸に沿った方向における最大幅が、前記切削部の前記回転中心軸に垂直な断面における前記回転中心軸と前記外周面との最大距離の０．５倍〜１．５倍であることを特徴とする請求項１から７のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項９】
前記凹部は、前記回転中心軸に垂直な断面における前記最深部と前記回転中心軸との距離が、前記切削部の前記回転中心軸に垂直な断面における前記回転中心軸と前記外周面との最大距離の０．６倍〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１から８のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダと、該切削工具用ホルダの前記インサートポケットに装着された切削インサートとを備え、前記切削インサートの切刃は、前記切削工具用ホルダの前記先端面および前記外周面から突出して装着されていることを特徴とする切削工具。
【請求項１１】
前記回転中心軸に垂直な断面における前記凹部の前記最深部と前記回転中心軸との距離が、先端面視における前記切刃の最も外側と前記回転中心軸との距離の０．６倍〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の切削工具。
【請求項１２】
請求項１０または１１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の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、
回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含むことを特徴とする被削材の切削方法。
【請求項１】
回転中心軸を有する円柱状の本体部を備えている、切削インサートが装着可能な切削工具用ホルダであって、
前記本体部は、先端面および外周面にわたって開口する、前記切削インサートが装着可能な少なくとも１つのインサートポケットと、該インサートポケットから連続して後端側に位置して前記切削インサートによって切削された切屑を排出する切屑排出部と、前記外周面に回転方向に沿って設けられた凹部とを有する切削部を備えており、
前記凹部は、前記本体部において、後端側の前記切屑排出部の端部から前記先端面までの間に設けられていることを特徴とする切削工具用ホルダ。
【請求項２】
前記凹部は、前記回転方向に沿って連続して前記インサートポケットおよび前記切屑排出部の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項３】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面における最深部が、前記本体部において、前記先端面よりも後端側の前記インサートポケットの端部に近いことを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項４】
前記凹部は、前記インサートポケットおよび前記切屑排出部と接続するように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項５】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面における最深部が、前記先端面からの前記回転中心軸に沿った方向の距離において、前記本体部における後端側の前記インサートポケットの端部と等しい位置にあることを特徴とする請求項４に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項６】
前記凹部は、前記回転中心軸を含む断面の形状が曲線状であることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項７】
前記凹部は、前記回転中心軸に沿った方向における幅が、前記回転中心軸に向かうにつれて小さくなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項８】
前記凹部は、前記回転中心軸に沿った方向における最大幅が、前記切削部の前記回転中心軸に垂直な断面における前記回転中心軸と前記外周面との最大距離の０．５倍〜１．５倍であることを特徴とする請求項１から７のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項９】
前記凹部は、前記回転中心軸に垂直な断面における前記最深部と前記回転中心軸との距離が、前記切削部の前記回転中心軸に垂直な断面における前記回転中心軸と前記外周面との最大距離の０．６倍〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１から８のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかの項に記載の切削工具用ホルダと、該切削工具用ホルダの前記インサートポケットに装着された切削インサートとを備え、前記切削インサートの切刃は、前記切削工具用ホルダの前記先端面および前記外周面から突出して装着されていることを特徴とする切削工具。
【請求項１１】
前記回転中心軸に垂直な断面における前記凹部の前記最深部と前記回転中心軸との距離が、先端面視における前記切刃の最も外側と前記回転中心軸との距離の０．６倍〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の切削工具。
【請求項１２】
請求項１０または１１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の前記切刃を被削材に接触させて前記被削材を切削する工程と、
回転している前記切削工具の前記切刃を前記被削材から離間させる工程とを含むことを特徴とする被削材の切削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１３９４３（Ｐ２０１３−１３９４３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６２５１（Ｐ２０１１−１４６２５１）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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