ここで図1〜8を参照して、切削インサート10が本発明の実施形態に基づいて示されている。切削インサート10は、ほぼダイヤモンド形状であり、また、前面または頂面52、一対の対向側壁または面54と56、別の一対の対向側壁または面58と60、底面または裏面40を含む。頂面52は、実質上フラットな中央部52a、中央部52aの対向側部上に配置された第1湾曲切子面52bおよび第2湾曲切子面52cを含む。側壁58は、実質上フラットな第1切子面58aと、切子面58aよりも小さい面積を有する実質上フラットな第2切子面58bを含む。同様にして、対向側壁60は、実質上フラットな第1切子面60aと、切子面60aよりも小さい面積を有する実質上フラットな第2切子面60bを含む。他の二つの側壁54と56および裏面40は実質上フラットである。
頂面52と側壁54、56、58および60との間の交点に、主として四つのエッジ、すなわち、一対の対向し、かつ、離間したエッジ62と64、および別の一対の対向し、かつ、離間したエッジ66と68が形成されている。エッジ62、64、66および68の少なくとも一つが螺旋切削エッジであり、また、好ましくは少なくとも二つの対向エッジ66と68が螺旋切削エッジであり、これによって切削インサート10が切削インサート10をほぼ180°回転させることによってインデクサブルになる。螺旋切削エッジ66と68はカッター本体の中央長軸と(z軸に沿って)ほぼ30°の角度63を形成し、カッターの切削径の回りに正確な30°の螺旋を切削する。螺旋切削エッジ66のみがほぼ30°の角度を有するが、螺旋切削エッジ68は螺旋切削エッジ66と実質上平行をなし、また従ってほぼ30°の角度を有することを理解する必要がある。本発明は切削エッジの角度によって限定されず、本発明は螺旋切削エッジ66、68に対する所望角度で実行できることが認識されよう。例えば、他の形状のインサートが0°と60°との間の範囲の螺旋に対する角度63を伴う側壁58と60にある螺旋切削部70を含むことが考慮されている。さらに、螺旋切削エッジ66と68がそれぞれエッジ62と64に関してほぼ60°の角度65を形成している。しかし、角度65は約20°から90°間の所望角度とすることもできる。
本発明の一つの態様において、インサート10の頂面52、特に湾曲切子面52bと52cが図4に最もよく示されるように、曲面半径Rを有する円形または半径頂面を形成している。好ましくは、曲率半径Rは図8に示したようにフライス本体の切削径にほぼ等しい。曲率半径Rにより、実質上フラットである前面または表面を伴う従来のインサートとは異なり、頂面52はヘッド18の外面の曲率に追従し、ヘッド18の外面の曲率に追従する正確な螺旋切削インサートを提供する。
本発明の別の態様によれば、螺旋切削面70がカッター本体の中央長軸に関して二つの対向側面58と60に形成され、従来のインサートとは異なり、ソリッド螺旋エンド・ミルとして滑らかな切削動作を生成する側面螺旋を形成している。さらに、対向側面58と60上の螺旋切削面70は、切削インサート10をほぼ180°回転させることによって二つの側部上で切削インサート10をインデクサブルにさせている。大きい正の半径方向および軸方向すくい角が、精密仕上げと低馬力消費の自由な切削機械動作を可能にしている。
本分野において知られているように、切削インサート10は、切削インサート10のクロス・ホール位置に配置されたクリアランス・ホール46を貫通するアレンまたはトルクス・スクリュー等のような固定ファスナー(図示せず)によって取り付けポケットに強固に固定することができる。クリアランス・ホール46は固定ファスナーのヘッド上の対応テーパ面によって係合されるテーパ付きカウンタボア46Aを含み、これによって切削インサート10がポケット面へ強固に固定される。切削インサート10のクロス・ホール位置にあるクリアランス・ホール46の位置は、遮られていない切削面とカッター本体内の大径中央コアを許容し、これによって最大強度が生成され、また、より長い切削長さが許容される。
図1に示す実施形態において、切削エッジ66と68は、それぞれエッジ62と64に関して角度65を形成する非漸進エッジである。図9をここで参照して、螺旋切削インサート100を本発明の別の実施形態に基づいて示す。切削インサート10と同様に、切削インサート10の面が二つの側部上に螺旋切削エッジを有するとともに、切削インサート100をほぼ180度回転させることによってインデックスすることができる。頂面152が図8に示したようにフライス本体の切削径にほぼ等しい曲率半径Rを有する。曲率半径Rにより、頂面152はヘッド18の外面の曲率に追従して、ヘッド18の外面の曲率に追従する正確な螺旋切削インサートを提供する。
しかし、螺旋切削インサート100は、螺旋切削インサート10の螺旋切削エッジ66が螺旋切削エッジ102と166およびこれら両方の間の半径ブレンド106と置換されている点で螺旋切削エッジ10と異なる。同様にして、螺旋切削インサート10の螺旋切削エッジ68が螺旋切削エッジ104と168およびこれら両方の間の半径ブレンド108と置換されている。螺旋切削インサート100の同じ側部に沿った螺旋切削エッジ102と166の組み合わせが漸進螺旋切削エッジを提供している。同様に、螺旋切削インサート100の対向側部に沿った螺旋切削エッジ104と168の組み合わせが第2漸進螺旋切削エッジを提供している。
図9に示した実施形態において、螺旋切削エッジ166、168がエッジ162、164に関して角度165を形成している。さらに、螺旋切削エッジ102、104がエッジ162、164に関して角度167を形成し、角度167は角度165よりも大きくなっている。角度165、167間の差が初期軸方向すくい角169を提供し、初期軸方向すくい角169は、非漸進螺旋切削エッジ166、168によって提供された軸方向すくい角よりも小さい。従って、螺旋切削エッジ102、104は、切削インサート100が工作物(図示せず)に入る小さい軸方向すくい角から螺旋切削インサート100が工作物を出る比較的大きい軸方向すくい角に漸進する初期切削エッジを提供する。小さい軸方向すくい角の結果、漸進螺旋切削エッジ102、104が本発明の螺旋切削インサート100の非漸進切削エッジ66、68よりも比較的強くなる。
図1に示した実施形態において、切削エッジ66、68は、それぞれエッジ62、64に関して角度65を形成する非漸進エッジである。同様に、切削インサート100の切削エッジ166、168、はエッジ162、164に関して実質上同じ角度165を形成している。
図10〜14をここで参照して、インデクサブル螺旋切削インサート200が本発明の別の実施形態を示す。切削インサート10、100と同様に、切削インサート200の面は二つの側部に螺旋切削エッジを有するとともに、切削インサート200をほぼ180度回転させることによってインデックスすることができる。さらに、頂面52は曲率半径Rを有し、フライス本体の切削径にほぼ等しく、図8に示したようにヘッド18の外面の曲率に追従する正確な螺旋切削インサートを提供している。
しかし、螺旋切削インサート200は、螺旋切削インサート200が軸方向クリアランス・スラッシュ202、204のエッジにワイパー206、208を形成しているクリアランス・スラッシュ202、204を含む点で螺旋切削エッジ10、100と異なる。図示実施形態において、軸方向クリアランス・スラッシュ202、204は、底面240に関して約10度と約70度との間の範囲にある角度210で底面240から側面254、256、258、260に延長している切子面の形状をなしている。軸方向クリアランス・スラッシュ202、204およびワイパー半径部206、208の目的は、工作物(図示せず)に精密仕上げを生成するためである。
螺旋切削インサート100の漸進切削エッジ102、104の特徴は、本発明の螺旋切削インサート200に含むことができることが認識されよう。
図15〜17をここで参照して、螺旋切削インサート300が本発明の別の実施形態に基づいて示されている。切削インサート10、100、200と同様に、切削インサート300の面は二つの側部に螺旋切削エッジを有し、また、切削インサート300をほぼ180度回転させることによってインデックスすることができる。さらに、頂面352はフライス本体の切削径にほぼ等しい曲率半径Rを有し、図8に示したようにヘッド18の外面の曲率に追従する正確な螺旋切削インサートを提供している。
さらに、切削インサート300の底面340と側面354、356、358、360は、螺旋切削インサート200と同様に、軸方向クリアランス・スラッシュ302、304のエッジにワイパー306、308を形成している軸方向クリアランス・スラッシュ302、304を含む。図示実施例において、軸方向クリアランス・スラッシュ302、304は、底面340に関して約10度から約70度の範囲にある角度310を有する切子面の形状をなしている。軸方向クリアランス・スラッシュ302、304およびワイパー半径部306、308が工作物に精密仕上げを生成する。
しかし、切削インサート300は切削インサート300の側面354、356、358、360がランプ−プランジ/送り(RPF)操作を許容し、一方で工作物に精密仕上げを維持する特徴を含む点で螺旋切削インサート200と異なる。この特徴は、側面354、356の部分314、316に沿って形成され、切削インサート300の側面354、356の残部から外方に距離318を置いて延長する内側切削エッジ310、312を備える。
螺旋切削インサート100の漸進切削エッジ102、104の特徴は、本発明の螺旋切削インサート300に含ませることができることが認識されよう。
上述したように、螺旋切削インサート10、100、200、300は図8に示したようにフライス本体の切削径にほぼ等しい曲率半径Rを有する頂面を含む。曲率半径Rにより、頂面はヘッド18の外面の曲率に追従し、ヘッド18の外面の曲率に追従する螺旋切削エッジを伴う正確な螺旋切削インサートを提供する。しかし、螺旋切削エッジは特定の径を伴うヘッド18の曲率に追従し、また、切削インサート10、100、200、300が本来設計されたもの以外の径を有するカッターに配置されたときに工作物に凹面エラーを生成することがある。
図18、19aおよび19bをここで参照して、螺旋切削インサート400を本発明の別の実施形態に基づいて示す。螺旋切削インサート400が異なる径を伴うカッターに使用され、一方で螺旋切削インサート400のリード角を実質上一定に維持して工作物中のあらゆるエラーを大いに最小化している。螺旋切削インサート400は螺旋切削インサート300と実質上同じであるが、螺旋切削インサート400が実質上真っ直ぐな螺旋切削エッジ366、368(切削エッジ366のみを図18に破線で示す)ではなく、湾曲または「内方に曲がった」螺旋切削エッジ466、468を含む点を除く。
上述したように、湾曲または半径螺旋切削エッジ466、468は螺旋切削インサート400が異なる径を有するカッターに配置されることを許容し、一方で図19aと19bに示したようにリード角エラーおよびラップ線が最小化されている。半径螺旋切削エッジ466、468なしに、カッター径の増大に伴って増大する工作物内の僅かな凹曲線をカッターが生成することができる。図20に示したように、螺旋切削インサート400は、切削径の接線点の回りを単に回動することによって所望の径を伴うカッターに配置されて所望効果を生成することができる。例えば、第1の径402を有するカッターに対して、螺旋切削インサート400は図19aに示されるようにカッターの中央軸406に関して第1角度404に回動される。第2の大きい径408を有するカッターに対して、螺旋切削インサート400は図19bに示したように第1の径402に対する角度404よりも大きい第2角度410に回動される。このようにすることによって、螺旋切削インサート400の半径螺旋切削エッジ466、468は切削操作中に工作物と完全係合を維持することができる。
螺旋切削インサート100の漸進切削エッジ102、104、螺旋切削インサート200の軸方向クリアランス・スラッシュ202、204のエッジ上にワイパー206、208を形成する軸方向クリアランス・スラッシュ202、204および/または切削インサート300の軸方向クリアランス・スラッシュ302、304のエッジ上のワイパー半径部306、308に沿う内側切削エッジ310、312の特徴は、本発明の螺旋切削インサート400に含ませることができることが認識されよう。
上述したように、切削インサートは、工作物に精密仕上げを生成することのできる二つの螺旋切削エッジとその変形例を含む。ここで図20〜24を参照して、二つを超える螺旋切削エッジを有する螺旋切削インサート500を本発明の別の実施形態に基づいて概略的に示す。図20〜24に示したように、螺旋切削インサート500はX軸、Y軸およびZ軸に関して概して対称的な形状をなし、また、以下に詳細に説明するように四つの螺旋切削エッジを含む。
一般的に、切削インサート510は前面または頂面512、対向裏面または底面514、一対の対向側壁または面516、518および別の一対の対向側壁または面520、522を含む。頂面512は実質上フラットな中央部またはシーティング面512aおよび実質上平面的な下方延長切子面またはクリアランス面512b、512c、512d、512eを含む。面512b、512dは中央部512aの対向側部に配置されている。同様に、面512c、512eは中央部512aの対向側部に配置されている。第1ノーズ半径部512fが切子面512bと512eとの間に規定され、また第2ノーズ半径部512gが切子面512cと512dとの間に規定されている。第1リリーフ・ブレンド512hが切子面512bと512cとの間に規定され、また第2リリーフ・ブレンド512iが切子面512dと512eとの間に規定されている。
図23に示したように、側面516は、凹面形状、第1ワイパー切子面516bおよび第1螺旋切削面516aと第1ワイパー切子部516bとの間の第1ブレンド半径部516cを有する第1螺旋切削面516aを含む。第1螺旋切削エッジ524が頂面512の切子面512bと側面516の第1螺旋切削面516aとの間の交点に規定されている。第1螺旋切削面516aの凹面形状が機械仕上げ操作中、効果的なチップ制御および除去を提供する。側面516はまた、凹面形状、第2ワイパー切子面516eおよび第2螺旋切削面516dと第2ワイパー切子面516eとの間の第2ブレンド半径部516fを有する第2螺旋切削面516dを含む。
第2螺旋切削エッジ528が底面514の切子面514bと側面516の第2螺旋切削面516dとの間の交点に規定されている。第2螺旋切削面516dの凹面形状が機械仕上げ操作中、効果的なチップ制御および除去を提供する。第2螺旋切削面516dおよび第2ワイパー切子部516eが、第1螺旋切削面516aと第2螺旋切削面516dとの間の実質上平面的なシーティング面516gに関して対称的に配置されている。
図23に示したように、側面518は、側面516と同様に、凹面形状、第1ワイパー切子部518bおよび第1螺旋切削面518aと第1ワイパー切子面518bとの間の第1ブレンド半径部518cを有する第1螺旋切削面518aを含む。第3螺旋切削エッジ526が頂面512の切子面512dと側面518の第1螺旋切削面518aとの間の交点に規定されている。第2螺旋切削面518aの凹面形状が機械仕上げ操作中、効果的なチップ制御および除去を提供する。側面518はまた、凹面形状、第2ワイパー切子部518eおよび第2螺旋切削面518dと第2ワイパー切子部518eとの間の第2ブレンド半径部518fを有する第2螺旋切削面518dを含む。
第4螺旋切削エッジ530が底面514の切子面514dと側面518の第2螺旋切削面518dとの間の交点に規定されている。第2螺旋切削面518dの凹面形状が機械仕上げ操作中、効果的なチップ制御および除去を提供する。第2螺旋切削面518d、シーティング面518dおよび第2ワイパー切子部518eが、第1螺旋切削面518aと第2螺旋切削面518dとの間の実質上平面的なシーティング面518gに関して対称的に配置されている。
ここで図20を参照して、側面520が実質上フラットな第1切子面またはクリアランス面520a、実質上フラットな第2切子面またはクリアランス面520b、実質上平面的なシーティング面520c、およびシーティング面520cと下方延長切子面512eとの間の半径ブレンド520dを含む。
ここで図22を参照して、側面522が実質上フラットな第1切子面またはクリアランス面522a、実質上フラットな第2切子面またはクリアランス面522b、実質上平面的なシーティング面522c、およびシーティング面520cと下方延長切子面512eとの間の半径ブレンド520dを含む。
ここで図22を参照すると、底面514が中央軸590と直交する軸に関して頂面512にコピーされ、また、実質上フラットな中央部またはシーティング面514aと実質上平面的な下方延長切子面またはクリアランス面514b、514c、514d、514eを含んでいる。面514bと514dは中央部514aの対向側に配置されている。同様にして、面514cと514eは中央部514aの対向側に配置されている。第1ノーズ半径部514fが切子面514bと514eとの間に規定され、また第2ノーズ半径部514gが切子面514cと514dとの間に規定されている。第1リリーフ・ブレンド514hが切子面514bと514cとの間に規定され、また、第2リリーフ・ブレンド514iが切子面514dと514eとの間に規定されている。
螺旋切削インサート100の漸進切削エッジ102、104、螺旋切削インサート200の軸方向クリアランス・スラッシュ202、204のエッジ上にワイパー206、208を形成する軸方向クリアランス・スラッシュ202、204、切削インサート300の軸方向クリアランス・スラッシュ302、304のエッジ上のワイパー半径部306、308に沿う内側切削エッジ310、312および/または切削インサート400の湾曲または「内方に曲がった」螺旋切削エッジ466、468の特徴は、発明の螺旋切削インサート500に含ませることができることが認識されよう。
上述したように、螺旋切削インサート500は、少数の切削エッジを有する従来の切削インサートと比較して、切削インサートの有用性と寿命を高める四つの螺旋切削エッジ524、526、528および530を含む。
ここで図25〜28を参照して、螺旋切削インサート600が示され、以下に詳しく説明するように、八つの螺旋切削エッジを含む。螺旋切削インサート600は螺旋切削インサート500と実質上同一であるが、螺旋切削インサート600が螺旋切削インサート600の取り付け穴646の中心線を通過する軸690と直交する軸670に関してミラー対称をなしている点を除く。螺旋切削インサート600を軸670に関してミラー対称とすることによって、螺旋切削インサート600は八つの切削エッジ624、626、628、630、632、634、636および638を備える。
螺旋切削インサート100の漸進切削エッジ102、104、螺旋切削インサート200の軸方向クリアランス・スラッシュ202、204のエッジ上にワイパー206、208を形成する軸方向クリアランス・スラッシュ202、204、切削インサート300の軸方向クリアランス・スラッシュ302、304のエッジ上のワイパー半径部306、308に沿う内側切削エッジ310、312および/または切削インサート400の湾曲または「内方に曲がった」螺旋切削エッジ466、468の特徴は、本発明の螺旋切削インサート600に含ませることができることが認識されよう。
上述したように、螺旋切削インサート500は、少数の切削エッジを有する従来の切削インサートと比較して、切削インサートの有用性と寿命を高める四つの螺旋切削エッジ524、526、528および530を含む。
上述したように、本発明のカッター・システムは連続する正確な螺旋切削を生成するように設計されている。さらに、本発明のカッター・システムはインサートを180度回転させることによって少なくとも二つの切削エッジ上にインデクサブルであるインデクサブル螺旋インサートを提供する。従って、本発明のカッター・システムはより費用効果の高いカッター・システムを提供する。これはインサートが従来のソリッド・エンド・ミル設計において磨耗または破損したときにカッター全体がスクラップになるのとは違って、インサートのインデックスが切削径およびエッジを維持するからである。
本発明のインデクサブル切削インサートはカッター本体の種類に限定されるものではなく、また、本発明は他の種類のカッター本体設計で実行することもできる。例えば、本発明のインデクサブル切削インサートは、カッター本体のシェル・エンド・ミル形式を含むカッター・システムに利用することができる。別の実施例において、本発明のインデクサブル切削インサートは、一般的に「ルータ」として知られている別の種類のエンド・ミル・カッター本体を含むカッター・システムに利用することができる。
本発明はある特定実施形態に関連して具体的に説明されているが、例示として示したのもであって、限定ではないことが理解されるべきであり、また添付の特許請求の範囲は従来技術が許容されるほど広範に解釈されるべきである。