JP2005515905A - 溝削り及び倣い削りのための切削インサート - Google Patents

Abstract

金属ワークの溝削り及び突切り加工並びに倣い削り及び長手方向旋削のための切削インサート（１）は、軸部（２）と、少なくとも一つの切削ヘッド（３）と、該切削インサートの前端部の端部表面（４）と、該切削インサートの後端部の後端部表面（５）とを備える。軸部は、頂部面（６）と、底部面（７）と、頂部面と底部面との間に延びる側部表面（８，９）とを備え、切削ヘッド（３）は、切屑面（１１）と逃げ面（１０）との間の交線として規定される切刃（１２）を有する。切刃（１２）は、円形状であり、その両端部まで概略同じ湾曲を有している。切削ヘッドの切屑面（１１）は、切刃のすぐ内側に配置された第１の切屑形成装置（２３）を備えている。

Description

本発明は、金属ワークの溝削り及び突切り加工並びに倣い削り及び長手方向旋削のための切削インサートであって、軸部分と、少なくとも一つの切削ヘッドと、該切削インサートの前端部の端部表面と、該切削インサートの後端部の後端部表面とを備え、軸部が頂部面と、底部面と、その間に延びる二つの側部表面とを備え、切削ヘッドが切屑面と逃げ面との交線として規定される切刃を有し、該切刃が円形状であり且つその両端部まで概略同じ湾曲を有しており、切削ヘッドの切屑面が切刃のすぐ内側に配置された第１の切屑形成装置を備える切削インサートに関する。本発明による切削インサートは、特に、溝削り及び突切り加工並びに倣い削り及び長手方向旋削に適している。

このような加工では、多くの場合、製造を妨げないためには、切屑の破断及び切屑の形成が極めて重要となる。最新の高生産量工作機械は、切屑をうまく切り離すことに対して大きな要求をする。長くて制御不能な切屑は、容易に運転停止を引き起こさせ、各コンポーネントを廃棄せざるを得なくする。したがって、切屑の制御には、細心の注意を払わなくてはならず、切屑の制御が、かなりの程度まで、切削工具の設計を支配する。

切削工具の設計に影響を与える要求は、多様化のためのものである。複数の異なる加工や非常に多様な切削条件を取り扱うことができる工具は、より制限を受ける複数の「従来の」工具に取って代わり得る。最初に述べた特性を有した工具は、工具の数が少なくなった結果である工具交換のための時間損失の減少や省力のため、加工産業において大きな経済的利点を有する。

部分円形状の切刃と、互いに交差しており且つ切刃のすぐ内側に配置された複数の凹部を設けられた切屑面とを備える溝削り並びに溝の拡幅のための切削インサートが、例えば、特許文献１から公知となっている。実際には、切削インサートが多数の旋削加工において送り方向と関係なしに広い範囲の異なる切削深さに対して優れた切屑制御を行う能力は、非常に限られていることが判明している。この制限は、頻繁に関連する複数の加工を開始させるプランジ加工に関して、特に大きくなる。

二つの隆起部とコブ状部とを備える溝削り並びに溝の拡幅のための付加的な切削インサートが、例えば、特許文献２から公知となっている。切削ヘッドの長方形形状は、切削ヘッドを、プランジ加工や溝削りに適したものとさせるが、倣い削りには適さなくなる。

スエーデン特許出願公開第４５４２４８号公報 欧州特許出願公開第７７５５４４号公報

本発明の目的は、切削インサートがワークに対して軸線方向に取り付けられているか半径方向に取り付けられているかに関係なく多数の旋削加工を行い得るように切削インサートを形成することにある。

他の目的は、送り方向、切削深さ、切削速度又はワークの材料と関係なしに優れた切屑制御を行うのに適するように切削インサートを構成することにある。
本発明のさらなる目的は、切削加工全体のうち特にプランジ加工部分の際に容易に切削を行うことができる切削インサートを形成することにある。

これらの及び他の目的は、請求項１の特徴節に規定される特徴を有した溝削り及びに倣い削りのための切削インサートを設計することにより、達成される。

本発明の好ましい実施形態を以下により詳しく説明するが、これは例示のためのものであり、制限を目的とするものではない。

図１ａは、従来技術によるワークＷと切削インサート２，３とを示している。切削インサートは、切削インサートがワークの中心線と実質的に平行に移動するときに倣い削り加工をするのに最も適するものである。この切削インサートは、ワークの外側端部で加工を始めて下側切削データを用いて加工を行うのに最も適する。

図１ｂは、本発明によるワークＷと切削インサート２，３とを示している。切削インサートは、全ての倣い削り加工及び長手方向旋削加工に適するものであり、これらはまた重負荷のプランジ加工を伴うものである。

図２〜図５は、適宜の工具ホルダに締め付けるための軸部分２を有した本体を備える本発明による溝削り加工及び倣い削り加工のための切削インサート１を示している。切削インサートは、超硬合金やセラミックなどの適した硬質材料で作製されており、さらにコーティングを施されていてもよい。本体は、二つの切削ヘッド３と、二つの端部表面４，５と、二つの側部表面８，９と、軸部の頂部面６及び底部面７と、二つの肩部１３とを備える。切削インサート１は、一体的に形成されたクランプアームを備えるホルダ本体に締結され、クランプアームが切削インサートに作用させる力によって、作動位置に締め付けられる。軸部の頂部面６及び底部面７には、長手方向に延びる断面凹形状の楔状溝１４，１５が形成されている。軸部の頂部面の中央部に沿った凹状溝は両側で傾斜した表面に接続している。軸部の底部面の中央部に沿った中央凹状溝の両側の傾斜した表面は、スエーデン特許第５１１９３４号に記載されているようにブレードホルダの対応する屈曲した支持表面に接触支持することを目的とした対応する屈曲した傾斜表面を有している。切削ヘッドは、切屑面１１を備えている。切屑面と前方逃げ面１０との交線は切刃１２を形成している。切刃１２は円形状を有し、その両端部、すなわち軸部への遷移部まで、概略同じ湾曲を有している。各切屑面の後には、軸部の頂部面６への遷移部を構成する肩部１３が存在する。

図６は、切削ヘッドの切屑面を詳細に示している。この切屑面及びそれに含まれる隆起部及び窪みは、一緒になって改善された切屑破断パターンを構成しており、切削インサートの中心線Ａ−Ａの各側に対称的に配置されている。その幾何学的形状は、切刃から線Ｐに沿って内方に向かって段階的に説明される以下の構成要素から構成されている。概略平坦に形成された縁部１６が切刃１２の内側に配置されている。縁部は、好ましい実施形態では一列の凹部１７から構成される第１の切屑形成装置によって、半径方向内側の境界を定められており、凹部１７同士は、切刃１２と垂直に延びる小さな線状隆起部２５に沿って交差している。各凹部１７は、円錐曲線回転面状、あるいは球状、楕円状又は放物面状の窪みである。凹部は、その数がおよそ２８個であり、約５°から約３０°の正の切屑角度を切削インサートに与えると共に切屑が容易に破断するように切屑を塑性変形させることを目的とするものである。小さな線状隆起部２５は縁部１６を支持している。

切削ヘッドの切屑面１１は、上述の凹部１７の内側に、切屑破断のための第２の装置２４を有している（図６参照）。切屑破断のための第２の装置２４は、切削インサートの中心線Ａ周りに対称的に配置され、滴形状の切屑破断窪み１８、並びに、切屑破断窪みの後方を取り囲む蹄形状の隆起部１９と隆起部の両端部に位置する二つのコブ状部（バンプ）２０から構成されている。隆起部１９は弧をなしており、その弧の曲率半径は切刃１２の半径よりも小さく、弧は、両端部の一方から他方まで円の全周３６０°のうちの１４０°〜１９０°、好ましくは１６０°〜１８０°の範囲にわたっている。切屑破断窪みの先端は、切刃１２と切削インサートの中心線Ａとの交点又はちょうどその内側に配置されている。残りの切屑面は、各凹部の半径方向最内側の限界線（境界線）と隆起部１９との間に配置されている平坦な表面２１並びに肩部１３から構成されている。上述の切屑破断のための第１の装置２３は、切削インサートの中心線Ａの各側に配置された同一だが対称的な鏡像となっている二つの幾何学的形状から構成されている。本発明にとって重要なのは、二つの幾何学的形状が切削インサートの前端、すなわち切刃と中心線Ａとの交点では、接しておらず、逆に、切屑破断のための第２の装置２４の一部である切屑破断窪み１８の上述の先端が切刃まで到達する余地を与えるために、交点の各側において所定の距離の位置で終端していることである。

図７及び図８においては、切屑表面の幾何学的形状の理解を容易にするために、図２〜図６の切削インサートの幾つかの断面が示されている。

図７ａには、中心線Ａに沿った断面（Ａ−Ａ）が示されている。窪みの底面は、切刃１２から、二つのコブ状部２０の間を結ぶ線にほぼ対応する点まで、下がり勾配になっており、その後、隆起部１９に到達するまで上り勾配になっている。隆起部の頂部は、その最高点において、切刃よりも高いが、軸部の頂部面６よりも低い。隆起部の後方では、断面は、平坦な表面２１に変わり、肩部１３で終端している。切削インサートの中心線Ａに沿った滴形状の切屑破断窪み１８の底面は、切削インサートの底部面７と平行な線と鋭角αをなす。その角度αは、５°〜３０°、好ましくは１０°〜２０°である。

図７ｂには、中心線Ａと平行で且つコブ状部２０の一方を通る線に沿った断面（Ｂ−Ｂ）が示されている。切刃から後方に向かって、最初に縁部１６、次に、凹部１７の一つ、コブ状部２０、隆起部１９、平坦な表面２１、最後に、肩部１３が示されている。

図７ｃには、中心線Ａと垂直で且つ二つのコブ状部２０を通る線に沿った断面（Ｃ−Ｃ）が示されている。切刃から中心線Ａまで、断面は、縁部１６、二つの凹部１７の間の小さい線状隆起部２５、コブ状部２０、最後に切屑破断窪み１８から構成されている。

図７ｄには、中心線Ａに対して４５°の角度をなす線に沿った断面（Ｄ−Ｄ）が示されている。

図８ａには、中心線Ａに沿った断面（Ａ−Ａ）が示されていると共に、プランジ加工において切削インサートが使用されるとき、すなわち切削インサートが切削インサートの中心線Ａと平行又はそれと多少角度をなす方向Ｘに前進させられるときに、どのように典型的な切屑２２が形成されるかが示されている。鋭角の切刃は、材料を切削することを容易にさせる。切屑は、切屑破断窪み１８の底面に沿って進んだ後、切屑破断窪みの後方表面及び隆起部１９によって螺旋状に破断される又は押し進められる。

図８ｂには、中心線に沿った断面（Ｆ−Ｆ）が示されていると共に、切削インサートがＺ方向に移動させられるときにどのように典型的な切屑２２が形成されるかが示されている。切削深さが浅ければ、切屑は切屑破断のための第１の装置２４によって破断させられ得るが、この場合のように、切削深さがより深いときには、切屑が切屑破断のための第１の装置２４を乗り越えて移動し、隆起部１９によって破断又は形成される。

図９には、切削ヘッドの直径Ｂ、隆起部１９の両端部間の距離ｂ、隆起部１９の両前端部又は両コブ状部２０を通る切削インサートの中心線Ａに垂直な線と切削インサートの切刃と中心線Ａとが交わる点を通る平行線又はその点における接線との間の距離ｈのような幾つかのパラメータが切削ヘッド上に示されている。距離ｂは、切削ヘッド３の直径Ｂの０．４〜０．７、好ましくは０．４５〜０．６である。また、距離ｈは、切削ヘッド３の直径Ｂの０．２０〜０．４５である。

上述の実施形態では、隆起部１９がコブ状部（バンプ）２０で終端している。しかしながら、隆起部が、コブ状部なしに、すなわち急な傾斜表面で、突然終端するようになっていることも、本発明の範囲内で可能である。

上記の実施形態の説明に関連して、切屑破断のための第１の装置２３が中間に小さい線状隆起部２５を有した複数の凹部１７から構成され、装置が切削インサートの中心線Ａの各側の二つのグループに分割されていることに言及した。第１の装置が、代わりに、一連の凹部１７を置換する二つの溝から構成され、二つの溝が切屑を制御且つ／又は破断する急な後壁（切刃から最も離れた壁）を有することも可能である。チップブレーカは、隆起部１９又は窪み１８まで延びる正又は中立の一つの傾斜表面だけから構成されてもよい。

他の実施形態として、一つの切削ヘッド及び一つの軸部を有する切削インサート、三つの軸部及び三つの切削ヘッドを有する切削インサート、若しくは四つの軸部及び四つの切削ヘッドを有した切削インサートも可能であろう。

他の実施形態として、楕円形状の切削ヘッドの前部にいわゆる分断した切刃を有した切削インサートも可能である。上記から認識され且つ一つの同じ湾曲を有した切削インサートとして使用され得る切刃の楕円形状は、切刃の前部から見て、切刃の残余の部分と比較して前部において窪んだ状態になる。

従来技術による切削インサート及びワークを示している。 本発明による切削インサート及びワークを示している。 斜め上方から見た斜視図で本発明による切削インサートを示している。 図２と同じ切削インサートを真上から示している。 切削インサートの側面図を示している。 切削インサートの端面図を示している。 切削インサートの切屑面を真上から示している。 切削インサートの切屑面を真上から見た拡大詳細図を示しており、様々な断面が指定されている。 図７の線Ａ−Ａにおける切削インサートの断面を示している。 図７の線Ｂ−Ｂにおける切削インサートの断面を示している。 図７の線Ｃ−Ｃにおける切削インサートの断面を示している。 図７の線Ｄ−Ｄにおける切削インサートの断面を示している。 切削インサートの切屑面を真上から見た拡大詳細図を示しており、二つの異なる付加的な断面が指定されている。 図８の線Ａ−Ａにおける切削インサートの断面及びプランジ加工の際に生成される典型的な切屑を示している。 図８の線Ｆ−Ｆにおける切削インサートの断面及び倣い削り加工の際に生成される典型的な切屑を示している。 切削インサートの切屑面を真上から見た拡大詳細図を複数の所定のパラメータと共に示している。

符号の説明

１ 切削インサート
２ 軸部
３ 切削ヘッド
４ 前端表面
５ 後端表面
６ 軸部の頂部面
７ 軸部の底部面
８ 側部表面
９ 側部表面
１０ 前方逃げ面
１１ 切削ヘッドの切屑面
１２ 切刃
１３ 肩部
１４ 頂部面の楔状溝
１５ 底部面の楔状溝
１６ 縁部
１７ 凹部
１８ 切屑破断窪み
１９ 隆起部
２０ コブ状部（バンプ）
２１ 切屑面の平坦な部分
２２ 切屑
２３ 第１の切屑形成装置
２４ 第２の切屑形成装置
２５ 小さい線状隆起部
Ａ 切削インサートの中心線
α 切削インサートの中心線上の切屑破断窪みの底面と切削インサートの底部面と平行な線との間の角度
ｂ 隆起部（１９）又はコブ状部（２０）の前端部間の距離
Ｂ 切削ヘッドの直径
ｈ 隆起部（１９）の前端部又はコブ状部（２０）を通る切削インサートの中心線（Ａ）に垂直な線と切削インサートの切刃と中心線（Ａ）とが交わる点を通る平行線との間の距離（ｈ）

Claims (12)

1. 軸部（２）と、少なくとも一つの切削ヘッド（３）と、前端部の端部表面（４）と、後端部の後端部表面（５）とを備え、前記軸部が、頂部面（６）と、底部面（７）と、前記頂部面と前記底部面との間に延びる側部表面（８，９）とを備え、前記切削ヘッド（３）が、切屑面（１１）と逃げ面（１０）との交線として規定される切刃（１２）を有し、該切刃（１２）が、円形状であり且つその両端部まで概略同じ湾曲を有しており、前記切削ヘッドの前記切屑面（１１）が前記切刃のすぐ内側に配置された第１の切屑形成装置（２３）を備える金属ワークの溝削り及び突切り加工並びに倣い削り及び長手方向旋削のための切削インサートであって、前記切削ヘッドの前記切屑面（１１）は前記切削インサートの中心線（Ａ）に関して対称的に設けられる第２の切屑形成装置（２４）を有し、該第２の切屑形成装置が、前記切削インサートの中心線（Ａ）周りの領域において前記切刃（１２）まで延び且つその他の点では前記切削インサートの前記第１の切屑形成装置（２３）の内側に配置されている切屑破断窪み（１８）と、該切屑破断窪みの後方部分を取り囲む隆起部（１９）とから構成されていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記第２の切屑形成装置（２４）の前記切屑破断窪み（１８）は、前記切屑面を平面で見たときに、滴形状であ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. 前記隆起部（１９）は、両端部の一方から他方まで円の全周３６０°のうちの１４０°から１９０°、好ましくは１６０°から１８０°の範囲にわたる弧を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記第１の切屑形成装置（２３）は、前記中心線（Ａ）の各側に配置された同一だが鏡像の二つの装置から構成されており、該二つの装置は、切屑破断のための第２の装置の一部である前記切屑破断窪み（１８）の先端のための余地を形成して前記先端が前記切刃と前記中心線（Ａ）との交点付近の前記切刃まで到達するようにするために、前記交点の各側から所定の距離の位置で終端していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の切削インサート。
5. 前記隆起部（２０）の頂部は、その最高点において、前記切刃（１２）よりも高いが、前記軸部の頂部面（６）よりも低いことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の切削インサート。
6. 前記隆起部の前端部に、二つのコブ状部（２０）が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の切削インサート。
7. 前記切削インサートの前記中心線（Ａ）に沿った滴形状の前記切屑破断窪み（１８）の底面は、前記切削インサートの底部面（７）と平行な線に対して鋭角αをなし、角度αは５°から３０°であり、好ましくは、１０°から２０°であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の切削インサート。
8. 前記隆起部（１９）の二つの前端部又は二つのコブ状部（２０）の間の距離（ｂ）は、前記切削ヘッドの直径（Ｂ）の０．４から０．７、好ましくは０．４５から０．６であることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の切削インサート。
9. 前記切削インサートの前記中心線に垂直であり且つ前記隆起部（１９）の二つの前端部又は二つのコブ状部（２０）を通る線と、前記切刃と前記切削インサートの前記中心線とが交わる点を通る平行線との間の距離は、前記切削ヘッド（３）の直径（Ｂ）の０．２０から０．４５であることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の切削インサート。
10. 前記切削インサートは、三つの軸部と、三つの切削ヘッドとを有することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の切削インサート。
11. 前記切削インサートは、四つの軸部と、四つの切削ヘッドとを有することを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の切削インサート。
12. 前記切削インサートは、超硬合金やセラミックのような硬質材料の一つのユニットとして製造されることを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の切削インサート。

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