JP2005525942A - 切削工具及びホルダ - Google Patents

Abstract

本発明は、切屑除去加工用の切削工具及びホルダに関する。切削工具（１０）は、ホルダ（１１）と、少なくとも二つの第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）とを備える。ホルダ（１１）は、第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）を受容するために、複数のインサートポケット（１７）を備える。第１の切削インサートは、ホルダの中心軸線（ＣＬ）に対する切削インサートの最外周部が概ね円（Ｃ）上に位置するように、ホルダ（１１）に取り付けられる。円（Ｃ）は、切削工具（１０）の直径を構成している。切削工具（１０）は、第１の切削インサート以外に、他の加工をするために設けられた少なくとも一つの第２の切削インサート（１３〜１６）をさらに備え、第２の切削インサートは円（Ｃ）の半径方向内側に設けられる。

Description

本発明は、独立請求項の序文に従った切削工具及びホルダに関する。

全ての数値制御旋盤は、様々な機械加工作業を行うために様々な工具を装備しており、回転式工具交換装置内で新しい工具を前方に割出し位置決めするか、旋盤に接続された工具マガジンから新しい工具を取ってくるかすることを要求する。工具交換のための時間は、機械の大きさに依存して大きく変化するが、基準としては１秒から１０秒の間となる。複数の短時間且つ高回転数の加工で出力として複雑な細部を作るときには、多くの工具が使用され、機械の非生産時間が長くなる。作業の中には、非生産時間について、５０％以上になるものもある。

開発により、原理上作業範囲内で自由に動くことができ且ついわゆるＢ軸を有した多機能の機械において全ての方向から被加工物に到達することができるＸ軸方向のフライス主軸が、最新のＮＣ旋盤（数値制御旋盤）に設けられるようになった。現在、問題は、工具がこの新しい機械に使用するのに適するように最適化されていないことにある。

特許文献１は、ヘッドに接続されたシャンクを備えた切削工具を示している。ヘッドは軸線方向に向けられた三つの切刃を担持しており、これら切刃は、前に使用の切刃が摩耗したときに有効位置に割出し位置決めされる。

英国特許出願公開第２１２２１２４号公報

本発明の一つの目的は、上述した欠点を克服する金属加工用の切削工具及びホルダを提供することにある。
本発明の一つの目的は、複数の従来工具を置き換えることのできる切削工具を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、安定したホルダを提供することにある。

本発明のこれらの目的及び利点は、添付図面に関する本発明による切削工具及びホルダの好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなる。

図１Ａ〜図７には、フライス工具の基本的形状で開発された本発明による切削工具１０が示されている。切削工具１０は、好ましくは鋼鉄からなる硬い工具本体又はホルダ１１と、好ましくは焼結超硬合金からなる幾つかの切削インサート１２，１３，１４，１５，１６，３６とを備える。工具本体１１は、切削インサート１２〜１６，３６を受容するために、幾つかのインサートポケット（インサート受容凹部）１７，１８，１９，２０，２１，３８を備えている。各切削インサートポケット１７〜２１，３８は、切削インサートの幾何学的形状に適合するように構成されており、主として平坦なベース表面２２と、少なくとも一つの肩部２３，２４とを備えている（図５Ｂ）。図１〜図７に示されているような切削工具１０の切削インサート１２〜１６，３６は、フライス削り（切削インサート１２Ａ〜１２Ｄ）、旋削（切削インサート１３，１４）、ねじ切り（切削インサート１５）、溝削り（切削インサート１６）、及びねじフライス削り（切削インサート３６，３６Ａ，３６Ｂ）のためのものである。最新機械の切削工具１０の目的は、実質的に一回の段取りで被加工物３４を機械加工して最終コンポーネントを得ることができることである。ドリル刃を代替の切削工具に接続することやロッドの外側加工のために切削工具の中央穴３７の周りに他の切刃を設けることも可能である。

単数又は複数の肩部２３，２４は、切削インサートの一つの縁端表面又は各縁端表面に当接するためのものである。公知のようにして切削インサートをホルダ１１に固定するべく締結ねじ３３を受容するために、好ましくはねじ切りされている貫通穴がホルダに設けられる。あるいはまた、ホルダに固定された単数又は複数のカセット上に単数又は複数の切削インサートを取り付けることもできる。

このため、ホルダ１１は、四つの第１のフライス削りインサート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄをそれぞれ受容するために、幾つかの第１のインサートポケット１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを備える。第１のインサートポケットは、ホルダの中心軸線ＣＬに対するインサートポケットの最外周部が概ね円Ｃ１（図１）上に位置するように、ホルダ１１に設けられている。円Ｃ１は、ホルダ１１の最大直径すなわち有効直径を構成する。ホルダ１１は、第１の切削インサート以外に、他の加工を行うための第２の切削インサートを保持するために設けられた少なくとも一つの第２のインサートポケット１８〜２１，３８をさらに備え、該第２のインサートポケット１８〜２１、３８は円Ｃ１の半径方向内側に設けられる。フライス削りインサート１２Ａ〜１２Ｄのための第１のインサートポケット１７Ａ〜１７Ｄの数は、好ましくは、４個から１０個の範囲である。フライス削りインサート１２のための各インサートポケットと関連して、切屑空間２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄが設けられている。第２のインサートポケット１８〜２１は、各々、一つの旋削インサート１３〜１６を保持するためのものである。旋削インサートのための各切削インサートポケット１８〜２１と関連して、切屑空間２６，２７，２８，２９が設けられている。第１のインサートポケット１７の少なくとも一つと第２のインサートポケットの一つとはホルダの共通の切屑空間２５Ｃ，２７に接続している。すなわち、フライス削りの際に切削インサート１２Ｃによって切削された切屑と旋削の際に切削インサート１４によって切削された切屑は、加工領域からの除去のために同じ設備を利用している。ただし、同時にこれを使用するわけではない。

ホルダ１１は、中間部３２を介してヘッド３１に接続するシャンク３０を有した締結手段を備える。中間部は平坦な端部表面３３を有しており、その中央部においてシャンク３０が突出している。シャンクは三角形状をしている。締結手段の特徴は米国特許第４，８３４，５９７号明細書、同第４，９３４，８８３号明細書、及び同第５，０２６，２２４号明細書にさらに詳細に記載されており、これら明細書は本願の記載と一体のものとして参照される。締結手段は、”Ｃｏｒｏｍａｎｔ Ｃａｐｔｏ（登録商標）”としても公知となっている。シャンク３０は軸線方向長さＬ１を有し、切削インサートを除いた中間部３２及びヘッド３１は長さＬ２を有している。長さＬ２は、特に旋削で正確な公差を得るための必要条件である非常に硬い工具を得るために、好ましくは１．５〜３の区間内で長さＬ１に相関している。あるいはまた、締結手段は、円筒状シャンク、ＩＳＯ円錐、Ｍｏｒｓｅ円錐などのような他のタイプのものとすることもできる。

フライス削りインサート１２Ａ〜１２Ｄは、本願説明と一体のものとして参照される米国特許第６，１４２，７１６号明細書にさらに詳しく記載されている。切削インサート１２Ａは、概略平行な二つの長側面と、それと結合している短い側面並びに上側面及び下側面とを備える。少なくとも一対の切刃が切削インサートの上側面と長側面及び短側面の両方との間の遷移部に形成されている。上側面はすくい面を構成し、長側面並びに短側面は逃げ面を構成する。各切刃対は、長側面の主切刃と、短側面の副切刃とから形成されており、主切刃と副切刃とは切削コーナの領域で交わっている。切削コーナは、短側面の主要部の仮想延長線の内側に設けられる。副切刃は、フライス削り時に被加工物３４の表面を生成させるために設けられる。主切刃は、下側面と鋭角をなすように傾斜している。各切刃対は、下側面に向かう方向に、第１の逃げ面に接続している。第１の逃げ面は、短側面及び長側面の主要部が位置する面に対して突出している。工具１０において他の幾何学的形状を有したフライス削りインサート及びインサートポケットを使用することもできることは理解されるであろう。フライス削りインサート１２Ａ〜１２Ｄは、ホルダの中心軸線ＣＬに対するインサートの最外周部が概略円Ｃに位置するように、ホルダ１１に設けられる。円Ｃは、また、切削工具１０の最大直径すなわち有効直径を構成する。フライス削りインサート１２Ａ〜１２Ｄの軸線方向最前部は平面Ｐ内に位置する（図２Ｃ）。

旋削用の第２の切削インサート１３〜１６は、円Ｃの半径方向内側に設けられる。第２の切削インサート１３〜１６の最外周部がホルダの最大直径すなわち有効直径Ｃ１の半径方向外側に設けられることが好ましい。旋削インサート１３〜１６は、また、平面Ｐの軸線方向内側に設けられている。後者は、旋削インサートのためのインサートポケットが平面Ｐと平行な平面の軸線方向内側に位置することが好ましいことを意味している。

切削インサート１３又は１４は、四つのコーナ（角）を有すると共に、ポジティブ（正）の幾何学的基本形状を有している。切削インサートは、平坦なすくい面を有しているが、代わりに、ある種のチップブレーカを備えて形成されてもよい。工具は、例えば図４及び図５Ａに示されているように長手方向旋削又は面削りに関して、切削インサート１３又は１４が被加工物３４を切削する間、回転させられない。ねじ切りインサート１５は、三角形状であり、例えば米国特許第６，１３８，５４０号明細書に示されているようなねじ切り用切刃を備えた少なくとも一つの切削コーナを有している（図７）。溝削りインサート１６は、被加工物３４に溝３５を切削するために、少なくとも一つの突出部を有した長方形状を有している（図６）。

旋削の間中、フライス削りインサートは被加工物３４との接触を避けることを意図する位置をとる。したがって、第１の切削インサート１２Ａ〜１２Ｄは、中心軸線ＣＬ周りに少なくとも切削工具を回転させる際に被加工物のフライス削りを行うように設けられ、第２の切削インサート１３〜１６は、中心軸線ＣＬに対して切削工具が静止位置にある際に被加工物３４を旋削するように設けられている。さらに、第２の切削インサート１３〜１６は、被加工物のフライス削りの際には無効となるように（すなわち、機能しなくなるように）設けられる一方、第１の切削インサート１２Ａ〜１２Ｄは、被加工物の旋削の際には無効となるように設けられる。

ロッドの外側ねじ切りのために、切削工具１０の中央穴３７の周りに設けられたインサートポケット３８内に、切削インサート３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが設けられる。ねじ切りインサート３６は、切削インサートについて本願説明と一体のものとして参照されるＷＯ０１／００３６２にさらに詳しく記載されている。切削インサート３６は、概略平行六面体基本形状を有すると共に、切屑除去部並びに取り付け部を有している。ねじフライス削りインサート３６は超硬合金から形成されることが好ましい。切屑除去部は二つの切刃を装備しており、各切刃は複数の歯から構成されている。これは、ねじ切りインサート３６を割り出し可能にすることを可能とさせる。すなわち、本発明による切削工具１０において、両方の切刃を利用することができる。切削インサート上には、各切刃の内側にこれと関連して、正のすくい面が形成されている。図１Ａ〜図１Ｃから、各ねじ切りインサート３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃが、ねじ穴３９内の三つのねじによって、切削工具１０の長細い切削インサートポケット３８に留められることが明らかである。これらねじは一部が各切削インサートの凹部と協働し且つ一部がヘッド３１のねじ穴３９と協働する。ねじ３８は、図示されていないキーで、外側から半径方向に調整される。切削インサート３６は、円補間の際にフライス削りをするためのものである。切削インサート３６の軸線方向最前部は、平面Ｐの軸線方向内側に設けられている。切削インサート３６は、円Ｃ及びＣ１の半径方向内側に設けられている。

フライス主軸を有した従来技術の数値制御旋盤の現状では、工具は、回転しながら並びに静止状態で機能を果たし得る一方で、非常に高い位置決め精度を有している。多機能加工特性を有した本発明による工具の場合、最小の「工具交換（ｃｈｉｐ ｔｏ ｃｈｉｐ）」時間で、より多くの加工作業を行うことができる。工具は、有効に作動している主軸に常時設置されており且つ工具交換の時間がそれによりほとんど完全に削除され得る点で異なっているが、原理上、工具交換器として機能する。工具は、設計に応じて、旋削、フライス削り、ねじ切り、ドリル加工、リーマ加工、形削りなどを行うことができる。生産性の増加に加えて、工具は、例えば無人作業時に、機械に多数の切削インサートを具備させる安価な手法を提供する。

工具についての利点は、切削インサートが、一つの同じ工具だけを使って、作動している主軸の位置及び動きに依存して、フライス削り、旋削フライス削り、形状フライス削り、リーマ加工、長手方向旋削、面削り、形状旋削、面取り、ねじ切りを行うことができるように配置されていることである。
工具は、同様に、溝削りフライスカッタや円盤フライスカッタの形状をとることもできる。

本発明による切削工具の実施形態を底面図で示している。 切削工具を図１Ａの線Ｉ−Ｉに沿った断面で示している。 切削工具を斜視図で示している。 被加工物の丸フライス削り時における切削工具を平面図で示している。 被加工物の丸フライス削り時における切削工具を斜視図で示している。 被加工物の丸フライス削り時における切削工具を側面図で示している。 被加工物の角フライス削り時における切削工具を斜視図で示している。 被加工物の長手方向旋削の際の切削工具を側面図で示している。 被加工物の面削りの際の切削工具を斜視図で示している。 本発明によるホルダを図５Ａと同じように斜視図で示している。 被加工物の溝削りの際の切削工具を斜視図で示している。 被加工物のねじ切り加工の際の切削工具を斜視図で示している。

Claims (10)

1. ホルダ（１１）と、少なくとも二つの第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）とを備え、前記ホルダ（１１）が前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）を受容するための複数のインサートポケット（１７）を備え、前記ホルダの中心軸線（ＣＬ）に対する前記切削インサートの最外周部が、前記切削工具（１０）の直径を構成している円（Ｃ）上に概ね位置するように、前記第１の切削インサートが前記ホルダ（１１）に取り付けられている切屑除去加工用切削工具において、前記切削工具（１０）が、前記第１の切削インサート以外に、他の加工のために設けられた少なくとも一つの第２の切削インサート（１３〜１６，３６）をさらに備え、前記第２の切削インサート（１３〜１６，３６）が、前記円（Ｃ）の半径方向内側に設けられると共に、前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）による被加工物の加工の際に無効状態となるように設けられていることを特徴とする切削インサート。
2. 前記第２の切削インサート（１３〜１６，３６）は、前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）による被加工物のフライス削りの際に無効状態となるように設けられており、前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）は、前記第２の切削インサート（１３〜１６，３６）による被加工物の旋削又はフライス削りの際に無効状態となるように設けられている、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第２の切削インサート（１３〜１６，３６）は、長手方向旋削、溝削り、ねじ旋削、倣い旋削、面削り、内側加工又はねじフライス削りに適する幾何学的形状を有している、請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記第１の切削インサートの少なくとも一つ（１２Ｃ）と前記第２の切削インサート（１４）とは前記ホルダ（１１）の共通の切屑空間（２５Ｃ，２７）に接続している、請求項２に記載の切削インサート。
5. 前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）は、少なくとも前記中心軸線（ＣＬ）周りの前記切削工具の回転の際に被加工物のフライス削りをするように設けられており、前記第２の切削インサート（１３〜１６，３６）は、前記中心軸線（ＣＬ）に対して前記切削工具が静止位置にある際に被加工物の旋削をするように設けられている、又は静止状態の被加工物のフライス削りをするように設けられている、請求項１に記載の切削インサート。
6. ロッドの外側加工のために、前記切削工具（１０）の中央穴（３７）の周りに、ねじフライス削り用の切削インサート（３６Ａ〜３６Ｃ）が設けられている、請求項１に記載の切削インサート。
7. 少なくとも二つの第１の切削インサートを受容するために複数の第１のインサートポケット（１７）を備え、前記ホルダの中心軸線（ＣＬ）に対する前記第１のインサートポケットの最外周部が、前記ホルダ（１１）の直径を構成する円（Ｃ１）に概ね位置するように、前記第１のインサートポケットが前記ホルダ（１１）に設けられている切屑除去加工用切削工具のためのホルダにおいて、前記ホルダ（１１）が、前記第１の切削インサート以外に、他の加工を行うための第２の切削インサートを受容するために設けられた少なくとも一つの第２のインサートポケット（１８〜２１，３８）をさらに備え、前記第２のインサートポケット（１８〜２１，３８）は、前記円（Ｃ１）の半径方向内側に設けられていると共に、前記第１の切削インサート（１２Ａ〜１２Ｄ）による被加工物の加工の際に無効状態となるように設けられていることを特徴とするホルダ。
8. 前記第１のインサートポケット（１７）はフライス削りインサート（１２Ａ〜１２Ｄ）を受容することを目的としており、前記第２のインサートポケット（１８〜２１，３８）は旋削インサート（１３〜１６）又はフライス削りインサート（３６Ａ〜３６Ｃ）を受容することを目的としている、請求項７に記載のホルダ。
9. 前記第１のインサートポケット（１７Ｃ）の少なくとも一つと前記第２のインサートポケット（１９）とは前記ホルダの共通の切屑空間（２５Ｃ，２７）に接続している、請求項８に記載のホルダ。
10. ねじフライス削りインサート（３６）のための少なくとも一つの第２のインサートポケット（３８）が前記ホルダ（１１）の中央穴（３７）の周りに設けられている、請求項７に記載のホルダ。

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