JP2004533336A - 端部装着インサート付き切削工具 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、切削インサートの重なり合い構成によって切削作業を行うことができる2つの端部装着インサートを持った切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
端部装着インサートを有する切削工具が知られている。このような工具は、Schmidt に対する特許文献1に例えば示されている。この特許文献1に示されているように、単一の切削インサートがブレードの前端にエッジオンで取り付けられている。このような工具で突っ切りまたは溝切り作業を行う場合、溝の幅は切削インサートの使用切刃の幅に制限される。
【0003】
端部装着インサートを有する他の工具が Naoaki に対する特許文献2に示されている。この特許文献2の図6に示されるように、切削インサートは円板本体の周縁部に互い違いに配置されている。この記載された装置は、単一の切削インサートにより得られるよりも広い溝を得るため、後に続く切削インサートの使用切刃と重なり合うことを可能にしている。
【0004】
【特許文献1】
米国特許第5529440号明細書
【特許文献2】
特開平6−262422号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような工具は、切削インサートの破損のためにインサートポケットが損傷した場合、円板本体全体を交換する必要があるという不利益を被る。さらに、このような工具においては切削径が固定されており、円板本体の直径に依存する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の目的は、前述の不利益を著しく低減するか、または克服する切削工具を提供することにある。
【0007】
本発明のさらなる目的は、配管の直径による制約を受けず、その周囲を切削ことにより、固定された配管を突っ切る切削工具を提供することにある。
【0008】
本発明によると、ブレード(12)とそこに取り付けられる2つの切削インサート(14,16)とを具えた切削工具(10)が提供され、
前記ブレード(12)は、前後の長手方向(A)を画成する前方のインサート保持部(20)および後方の本体部(18)と、上側(23)と下側(25)との間に延在する右側(19)および左側(21)とを有し、前記右側(19)および左側(21)は反対方向を向き、この反対方向は前記前後の長手方向に対して交差しており、
前記インサート保持部(20)は、右側面(34)と反対側を向く左側面(36)とを有すると共に下部インサート受容ポケット(44)に対して上方に置かれた上部インサート受容ポケット(42)と、これら上部および下部インサート受容ポケットの間で後方に延在する凹部(46)とを具え、
前記2つのインサート受容ポケットのそれぞれは、前記長手方向(A)と交差するように向けられて前記左右の側面(34,36)にほぼ直交する後ろ壁(48)と、この後ろ壁(48)に隣接して前記左右の側面(34,36)にほぼ直交する下壁(50)と、これら後ろ壁および下壁にほぼ直交する側壁(52)と、この側壁(52)から前記左右の側面(34,36)の近い方まで延在するねじ穴(54)とを具え、前記2つのインサート受容ポケットのうちの一方の側壁(52)は、前記ブレードの右側(19)と同じ方向を概ね向き、前記2つのインサート受容ポケットのうちの他方の側壁(52)は、前記ブレード(12)の左側(21)と同じ方向を概ね向き、
前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、上面(56)と、底面(58)と、これら上面および底面に接続する側面(60)と、前記上面と底面との間で前記側面(60)にほぼ延在する少なくとも1つの切刃(67)と、前記上面と底面との間に延在する貫通穴(66)とを有し、
前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、前記インサート受容ポケット(42,44)の異なる一方の中に置かれ、前記インサートの底面(58)が前記インサート受容ポケットの側壁(52)に当接し、前記貫通穴(66)を通って前記ねじ穴(54)にねじ止めされる固定ねじ(70)により前記切削インサートが保持されるようになっている。
【0009】
本発明の特定な実施形態によると、インサート受容ポケットのそれぞれの側壁(52)は、インサート保持部(20)の隣接する側面(34,36)に対して鋭角(δ)で傾いている。
【0010】
一般的に言って、傾斜角(δ)は2°である。
【0011】
一般的に言って、2つのインサート受容ポケットのうちの第1の側壁(52)は、インサート保持部(20)の右側面(34)に隣接し、2つのインサート受容ポケットのうちの第2の側壁(52)は、インサート保持部(20)の左側面(36)に隣接している。
【0012】
一般に、本体部(18)は、インサート保持部(20)から後方へと長手方向(A)に延在し、本体部(18)は、概ね角錐台形状であって上面および底面(26,28)により接続される右側面(22)および左側面(24)を有する。
【0013】
一般的に言って、本体部(18)の右側面(22)は本体部(18)の左側面(24)と平行である。
【0014】
さらに一般的に言って、上面(26)はブレード(12)を側面から見て底面(28)と平行である。
【0015】
好ましくは、本体部(18)の左右の側面(22,24)間の距離(W)は、上面および底面(26,28)の間の高さ寸法(H1)よりも実質的に小さい。
【0016】
本発明の特定な実施形態によると、上面(26)および底面(28)は、本体部(18)の左側面(24)に対して鋭角(α)で傾いている。
【0017】
好ましくは、インサート保持部(20)は、本体部の上面と底面との間の高さ寸法(H1)よりも大きな高さ寸法(H2)を有する。
【0018】
一般に、インサート受容ポケット(42,44)のそれぞれの下壁(50)は、それらの間に内側の鋭角(β)を画成する。
【0019】
一般的に言って、内側の鋭角(β)が0°から50°の範囲にある。
【0020】
さらに一般的に言って、ねじ穴(54)は、インサート保持部(20)の近い方の側面(34,36)に対してほぼ直交している。
【0021】
一般に、2つの切削インサートのそれぞれは多角形状を有する。
【0022】
本発明の特定な実施形態によると、2つの切削インサートのそれぞれが正反対の同一な切刃(67)を二対有する。
【0023】
好ましくは、切削工具(10)を正面から見て、前記2つの切刃(67)は、これら切刃の内端(80,82)を通る平面(P5,P6)の間で重なり合い、前記インサート保持部(20)の側面(34,36)と平行である。
【0024】
さらに好ましくは、2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、これら切削インサートの上面(56)に隣接する前記ブレードの側面に対して外側に突出している。
【0025】
一般的に言って、2つの切削インサート(14,16)のそれぞれの少なくとも1つの切刃(67)は、内側の鋭角(β)の頂点(Q)から等しく離されている。
【0026】
一般に、切削工具(10)は、6から10mmの間の切削幅(W1)を有する。
【0027】
一般的に言って、本体部(18)は、インサート保持部(20)に一体に接続されている。
【0028】
本発明の特定な実施形態によると、2つの切削インサート(14,16)が同一である。
【0029】
一般的に言って、切削インサート(14,16)のそれぞれが超硬合金から作られている。
【0030】
さらに一般的に言って、ブレード(12)は工具鋼から作られている。
【0031】
本発明による複数の切削工具(10)を具えた切削工具アセンブリ(72)もまた本発明において提供され、前記複数の切削工具が回転軸線(O)を有する円板(74)に固定され、前記切刃(67)のそれぞれが前記回転軸線(O)から等しく離されている。
【0032】
好ましくは、複数の切削工具が円板(74)の端面(76)の周縁部に等間隔で配されている。
【0033】
一般的に言って、各切削工具(10)のインサート保持部(20)は、回転軸線(O)に関して内側に向けられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
本発明をより良く理解するため、かつ本発明がどのように実際に行われることができるのかを示すため、参照が添付図面に対してここでなされよう。
【0035】
図1から図11まで注意が引き起こされる。これらに示されるように、切削工具10は、ブレード12と、ここに取り付けられる2つの切削インサート14および16とを具えている。ブレードは工具鋼から作られ、切削インサートは超硬合金、例えば炭化タングステンから作られている。ブレード12は、高さH1を持った後方の本体部18を有し、本発明の好ましい一実施形態によると、高さH2を持った前方のインサート保持部20に一体に接続している。前後の長手方向Aがインサート保持部20から本体部18まで画成されている。好ましい一実施形態によると、本体部18はインサート保持部20から長手方向Aに後方へと延在している。ブレード12は、上側23と下側25との間に延在する右側19および左側21を有する。
【0036】
本体部18は、左側面24と平行な右側面22と、ブレード12を側面から見て底面28と平行な上面26とを持った角錐台形状を一般に有する。本体部18の幅Wは、この本体部の高さH1よりも充分小さい。例えば図11に示されるように、加工機械に対するブレード12の固定を確実にするため、一実施形態によると、上面26および底面28は左側面24に対して鋭角αで傾いている。図示されていない他の実施形態によると、ブレードは、このブレードの右側と左側との間に延在する貫通穴を貫通するねじによってブレードホルダに保持される。
【0037】
インサート保持部20は、左側面36と平行な右側面34と、本体部18の底面28とほぼ一直線に並ぶ下面を持った底部38と、本体部18の上面26に対して上方に突出する上部40とを有する。このため、インサート保持部20の高さH2は、本体部18の高さH1よりも大きい。インサート保持部20は、上部40に配される上部インサート受容ポケット42と、底部38に配される下部インサート受容ポケット44とを具えている。上部インサート受容ポケット42は、下部インサート受容ポケット44に対して上方に配され、そこから後方に延在する凹部46によって分けられている。
【0038】
2つのインサート受容ポケットはほぼ同じであり、従ってこれらの一方のみについて記述されよう。上部インサート受容ポケット42は、長手方向Aに対して交差するように向けられた後ろ壁48を具えており、これは右側面34に対してほぼ直交している。下壁50が後ろ壁48に隣接し、かつこれに直交してその前方に配置されており、これは右側面34に対してほぼ直交している。他の形状を持った切削インサートを採用可能であることが理解されよう。例えば三角形の切削インサートを用いた場合、この場合には下壁50が後ろ壁48に対して直交しないことは明らかであるが、適切な角度をそれと共に形成しよう。側壁52が後ろ壁48および下壁50に隣接して配されており、これはこれらのそれぞれに対してほぼ直交している。各インサート受容ポケットの側壁52は、インサート保持部20の隣接する側面に対して鋭角δで傾斜している。一般的に言って、この角度δは2°である。ねじ穴54が側壁52から右側面34までほぼ垂直に延在している。下部インサート受容ポケット44のねじ穴54が下部インサート受容ポケットの側壁52から左側面36までほぼ垂直に延在していることが分かる。従って、インサート受容ポケットのそれぞれがインサート保持部20の異なる側面に向けられている、すなわち上部インサート受容ポケット42がブレード12の左側の方に向けられると共に下部インサート受容ポケット44がブレード12の右側の方に向けられていると言うことができる。
【0039】
上部インサート受容ポケット42の側壁52から右側面34までの距離D1は、上部インサート受容ポケット42の側壁52から左側面36の平面までの距離D2よりも小さい。同様に、下部インサート受容ポケット44の側壁52から左側面36までの距離D3は、下部インサート受容ポケット44の側壁52から右側面34の平面までの距離D4よりも小さい。
【0040】
平面P1およびP2は、各インサート受容ポケット42および44の下壁50をそれぞれ通過する。平面P1およびP2は、これらの間に頂点Qを有する内側の鋭角βを画成する。この内側の鋭角βは、一般に0°から50°の範囲にある。
【0041】
好ましい一実施形態によると、2つの切削インサート14および16は同一であり、従ってこれらの一方のみ記述されよう。切削インサートは、上面56と、底面58と、これら上面と下面との間を接続する側面60とを持った角錐台形状を一般に有する。側面60は、2つの平行な上および下壁62,63と、これら上および下壁62,63に対して直交する2つの平行な前および後ろ壁64,65とを有する。軸線Bを有する貫通穴66が上および底面56,58の間に延在し、これらに対してほぼ直交している。
【0042】
切削インサートは、軸線Bを含み、かつ前および後ろ壁64,65と平行な垂直対称面P3と、軸線Bを含み、かつ上および下壁62,63と平行な水平対称面P4とを有する。上および下壁62,63のそれぞれと、前および後ろ壁64,65のそれぞれの間の接続部は、切刃67を画成する。各切刃67は、対称面P4に対して鋭角γで傾斜しており、隣接する上および下側壁62,63にすくい面68を有する。窪んだ逃げ面69が各すくい面68に隣接する底面58に設けられている。
【0043】
各切削インサートは、貫通穴66を貫通してインサート受容ポケットのねじ穴54にねじ止めされる固定ねじ70によって、そのポケットに保持される。すでに述べたように、各インサート受容ポケットは、インサート保持部20の異なる側面の方に向けられ、従って固定される切削インサート14および16もまた、切削工具10の異なる側に面する。図1および図3に見られるように、切削インサート14および16の使用切刃67は、逆向きに傾斜している。切削工具10を正面から見た図3に最も良く見られるように、2つの使用切刃67は、切刃の内端80および82をそれぞれ通り、かつインサート保持部20の側面34および36と平行な平面P5およびP6の間で重なり合う。凹部46は、下部インサート受容ポケット44に保持される切削インサート16の使用切刃のための切り屑通路として機能する。
【0044】
通常、2つの切削インサートは、これらが切削工具10によって加工される被加工物に対して同じ作用を引き起こすように向けられている。すなわち、各切削インサートは被加工物に対して同じすくい角と逃げ角とを有する。
【0045】
上述された切削インサートは、4つの切刃、すなわち2対の正反対に対向する同一切刃67を持っている。このような切削インサートの割り出しは、次のように行われる。切刃が摩耗し、代わりに新たな切刃を配置することが必要な場合、この切削インサートはそのインサート受容ポケットから取り出され、軸線B回りに180°回転し、新たな使用切刃として正反対に対向する切刃を持ち出す。他の2つの切刃の使用は、他のインサート受容ポケットにて行われる。
【0046】
本発明による切削インサートの他の実施形態によると、切削インサートは四角形であって、それらの間に90°の回転対称を持った4つの同一切刃を有する。この場合、切削インサートは垂直または水平対称面を有さない。
【0047】
本発明による切削インサートの他の実施形態によると、図7に示された切削インサートは、底面58に関して鏡対称となっている。この場合、切削インサートは隣接する切削インサートの切刃の間に要求される重なり合いに依存した8つの有効切刃を有する。
【0048】
本発明による切削インサートの他の実施形態によると、切削インサートは、その3つまたは6つの切刃の間で120°の回転対称を有する三角形である。
【0049】
図11は、回転軸線Oを有すると共に円板74に固定される複数の切削工具10を用いた切削工具アセンブリ72に関する好ましい一実施形態の端面図である。切削工具10は切削工具アセンブリ72の端面76の外周縁部に等間隔で配されており、各切削工具10のインサート保持部20は回転軸線Oに関して内側に向けられるようになっている。各使用切刃67は、回転軸線Oから等しい距離に離されている。各ブレード12は、固定機構によって円板74に保持されており、これは本発明に必須の特徴ではないので、詳細に記述されない。
【0050】
この切削工具アセンブリ72は、肉厚Tを持った配管78を切断するために使用される。この場合、配管78は、切削工具アセンブリ72の切断面が配管の軸線に対して直交していないので、楕円として示される。この切断作業を行うため、配管78は所定位置に静止したままであるのに対し、切削工具アセンブリ72はその回りをF方向に回転する。切削工具アセンブリ72の運動は、2つの別個な運動を組み合わせたものである。一方は、軸線Oの回りの回転運動であり、他方は配管78の楕円輪郭の回りを内側に集束する螺旋の並進運動である。
【0051】
この切削工具アセンブリ72の構成および操作により、単に配管78の肉厚Tを切断することが必要なだけであって、その直径全体を通過する必要がないので、配管78の迅速かつ経済的な切断が得られる。各切削工具10の切削幅W1(図3を参照)は、2つの切削インサートの使用切刃の組み合わされた幅によって得られる。約1mm以内の切削幅の僅かな修正が必要な場合、寸法D1およびD3を変更することが可能であり、切削インサートの寸法を変えずに2つの切削インサートの間の重なり合いの量を変更する。
【0052】
上述の場合において、配管78をその軸線に対して斜めに切断する場合、同じ方向に面する切削工具アセンブリ72の切削インサートは、これらが配管と最初に接触状態になる時、他の方向に面する切削インサートはまだ配管と接触していないので、軸線方向の力を受ける。これら切削インサートはインサート受容ポケットの端縁部に取り付けられているので、軸線方向に取り付けられた固定ねじ70は、切削インサートをこれらのポケット外に出す傾向があるそれらの軸線方向の力に抵抗するのを助ける。これは、のこ刃の外縁部に沿った凹部に嵌め込まれ、のこ刃により加えられる弾性力によって凹部に保持される切削インサートを使用した技術において知られた切削工具アセンブリに対するこの切削工具アセンブリの利点である。例えば、Sundstrom に対する米国特許第5524518号に示されるように、このような従来技術ののこ刃は、本発明の切削工具アセンブリに関する軸線方向切削力に対し、より少ない抵抗を持つ。
【0053】
本発明がある程度詳細に記述されたけれども、別紙に請求されたような本発明の精神または範囲から逸脱することなく、種々の変更および修正がなされ得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明による切削工具の立体投影図である。
【図2】図1の切削工具の側面図である。
【図3】図1の切削工具の正面図である。
【図4】図1に示したブレードの立体投影図である。
【図5】図4のブレードの側面図である。
【図6】図4のブレードの正面図である。
【図7】図1で示した切削インサートの一方の立体投影図である。
【図8】図7の切削インサートの底面図である。
【図9】図7の切削インサートの側面図である。
【図10】図7の切削インサートの正面図である。
【図11】図1の切削工具を複数用いた切削工具アセンブリの好ましい一実施形態の端面図である。
Claims (26)
- ブレード(12)とそこに取り付けられる2つの切削インサート(14,16)とを具えた切削工具(10)であって、
前記ブレード(12)は、前後の長手方向(A)を画成する前方のインサート保持部(20)および後方の本体部(18)と、上側(23)と下側(25)との間に延在する右側(19)および左側(21)とを有し、前記右側(19)および左側(21)は反対方向を向き、この反対方向は前記前後の長手方向に対して交差しており、
前記インサート保持部(20)は、右側面(34)と反対側を向く左側面(36)とを有すると共に下部インサート受容ポケット(44)に対して上方に置かれた上部インサート受容ポケット(42)と、これら上部および下部インサート受容ポケットの間で後方に延在する凹部(46)とを具え、
前記2つのインサート受容ポケットのそれぞれは、前記長手方向(A)と交差するように向けられて前記左右の側面(34,36)にほぼ直交する後ろ壁(48)と、この後ろ壁(48)に隣接して前記左右の側面(34,36)にほぼ直交する下壁(50)と、これら後ろ壁および下壁にほぼ直交する側壁(52)と、この側壁(52)から前記左右の側面(34,36)の近い方まで延在するねじ穴(54)とを具え、前記2つのインサート受容ポケットのうちの一方の側壁(52)は、前記ブレードの右側(19)と同じ方向を概ね向き、前記2つのインサート受容ポケットのうちの他方の側壁(52)は、前記ブレード(12)の左側(21)と同じ方向を概ね向き、
前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、上面(56)と、底面(58)と、これら上面および底面に接続する側面(60)と、前記上面と底面との間で前記側面(60)にほぼ延在する少なくとも1つの切刃(67)と、前記上面と底面との間に延在する貫通穴(66)とを有し、
前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、前記インサート受容ポケット(42,44)の異なる一方の中に置かれ、前記インサートの底面(58)が前記インサート受容ポケットの側壁(52)に当接し、前記貫通穴(66)を通って前記ねじ穴(54)にねじ止めされる固定ねじ(70)により前記切削インサートが保持されるようになっている切削工具。 - 前記インサート受容ポケットのそれぞれの側壁(52)は、前記インサート保持部(20)の隣接する側面(34,36)に対して鋭角(δ)で傾いている請求項1に記載の切削工具。
- 傾斜角(δ)が2°である請求項2に記載の切削工具。
- 前記2つのインサート受容ポケットのうちの第1の側壁(52)は、前記インサート保持部(20)の右側面(34)に隣接し、前記2つのインサート受容ポケットのうちの第2の側壁(52)は、前記インサート保持部(20)の左側面(36)に隣接している請求項1に記載の切削工具。
- 前記本体部(18)は、前記インサート保持部(20)から後方へと前記長手方向(A)に延在し、前記本体部(18)は、概ね角錐台形状であって上面および底面(26,28)により接続される右側面(22)および左側面(24)を有する請求項1に記載の切削工具。
- 前記本体部(18)の右側面(22)は、前記本体部(18)の左側面(24)と平行である請求項5に記載の切削工具。
- 前記上面(26)は、前記ブレード(12)を側面から見て前記底面(28)と平行である請求項5に記載の切削工具。
- 前記本体部(18)の左右の側面(22,24)の間の距離(W)は、前記上面および底面(26,28)の間の高さ寸法(H1)よりも実質的に小さい請求項5に記載の切削工具。
- 前記上面(26)および底面(28)は、前記本体部(18)の左側面(24)に対して鋭角(α)で傾いている請求項5に記載の切削工具。
- 前記インサート保持部(20)は、前記本体部の上面と底面との間の高さ寸法(H1)よりも大きな高さ寸法(H2)を有する請求項8に記載の切削工具。
- 前記インサート受容ポケット(42,44)のそれぞれの前記下壁(50)は、それらの間に内側の鋭角(β)を画成する請求項1に記載の切削工具。
- 前記内側の鋭角(β)が0°から50°の範囲にある請求項11に記載の切削工具。
- 前記ねじ穴(54)は、前記インサート保持部(20)の近い方の側面(34,36)に対してほぼ直交している請求項1に記載の切削工具。
- 前記2つの切削インサートのそれぞれが多角形状を有する請求項1に記載の切削工具。
- 前記2つの切削インサートのそれぞれが正反対の同一な切刃(67)を二対有する請求項1に記載の切削工具。
- 前記切削工具(10)を正面から見て、前記2つの切刃(67)は、これら切刃の内端(80,82)を通る平面(P5,P6)の間で重なり合い、前記インサート保持部(20)の側面(34,36)と平行である請求項1に記載の切削工具。
- 前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれは、これら切削インサートの上面(56)に隣接する前記ブレードの側面に対して外側に突出している請求項1に記載の切削工具。
- 前記2つの切削インサート(14,16)のそれぞれの少なくとも1つの切刃(67)は、前記内側の鋭角(β)の頂点(Q)から等しく離されている請求項11に記載の切削工具。
- 前記切削工具(10)は、6から10mmの間の切削幅(W1)を有する請求項1に記載の切削工具。
- 前記本体部(18)は、前記インサート保持部(20)に一体に接続されている請求項1に記載の切削工具。
- 前記2つの切削インサート(14,16)が同一である請求項1に記載の切削工具。
- 前記切削インサート(14,16)のそれぞれが超硬合金から作られている請求項1に記載の切削工具。
- 前記ブレード(12)が工具鋼から作られている請求項1に記載の切削工具。
- 請求項1による複数の切削工具(10)を具えた切削工具アセンブリ(72)であって、前記複数の切削工具が回転軸線(O)を有する円板(74)に固定され、前記切刃(67)のそれぞれが前記回転軸線(O)から等しく離されている切削工具アセンブリ。
- 前記複数の切削工具は、前記円板(74)の端面(76)の周縁部に等間隔で配されている請求項24に記載の切削工具アセンブリ。
- 各切削工具(10)の前記インサート保持部(20)は、前記回転軸線(O)に関して内側に向けられている請求項24に記載の切削工具アセンブリ。
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