JP2009529431A - 切削インサート、特にドリル用スローアウェイチップ - Google Patents

Abstract

ドリル（１）用切削インサートは、山形カッタ（６）の角（１４）の周囲の辺を形成する少なくとも１つの内側リップ（８）と１つの外側リップ（９）とを有する。ここで、角（１４）の頂点に小突起状隆起部（１０）がある。

Description

本発明は、請求項１の前段の特徴を有するドリル用切削インサートに関する。特に、本発明は、スローアウェイチップ（ｉｎｄｅｘａｂｌｅ ｔｉｐ）として設計された片面または両面切削インサートに関する。このようなスローアウェイチップは例えば、三角形、四角形、好適には正方形、多角形または六角形の外形を有する。角部間に位置する刃は、この場合切刃として設計されている。スローアウェイチップは、ドリル工具またはカセットのインサート座内に配置され、刃の１つがドリル作業中に切削する一方で他の刃は使用されずにインサート座内に載置するように、ドリル工具内に挿入される。使用切刃の磨耗後、スローアウェイチップは単にインサート座から解放され、これまで非使用であった切刃の１つが作動されるように旋回され、すなわち次のドリル作業がその刃で行われる。インサート座内のスローアウェイチップの回転は、スローアウェイチップの刃をすべて使い切り、従ってスローアウェイチップ全体が磨滅するまで行われる。

さらにまた、複数のスローアウェイチップをドリル工具内に配置することが知られている。スローアウェイチップは炭化物で作製されていることが好ましい。複数のスローアウェイチップが用いられる場合、例えば２つ以上のスローアウェイチップが、一緒にドリルの主切刃を形成するようにドリル上に配置されている。スローアウェイチップが主切刃において互いにずらされて配置された構成も知られている。

このため、スローアウェイチップを用いて、ドリルの１つ以上の切刃をスローアウェイチップに代えることが可能である。

切削インサートが下記のものである場合、詳細は１つの切刃を有する切削インサートに関する。切削インサートに対して既述したものは、当然ながら、既述のような１つ刃切削インサートとは異なる、複数の切刃が同時にインサート上に存在する、スローアウェイチップにも常に適用され得る。ドリル穴の底部のカットの分布が、偶数の切刃に分割された切削インサートが知られている。これらの工具の場合、切刃の半分はドリル穴の中心の領域でドリル穴の底部を加工する。一方、切刃の他の半分は、ドリル穴の底部の外径に面する領域を加工する。このカットの分布は切削力を分割する。このため、各切削インサート上に内側切刃および外側切刃がある。この内側切刃および外側切刃は、互いに対してある角度で配置されていることが好ましい。そのため、これらは、内側切刃および外側切刃で構成される山形（ａｎｇｕｌａｒ）切刃を形成する。用途によっては、外側切刃および内側切刃が互いに対して１８０°で配向されている不規則な山形切刃も用い得る。この場合、切削インサートは、切刃が被加工物に対して斜めに噛み合うようにインサート座内に配置される。

内側切刃および外側切刃は、ドリル軸に対する工具の片側のずれ（ｄｒｉｆｔｉｎｇ）を効果的に防ぐように、互いに釣り合いをとることが理想的である。しかし、工具製造の際の不可避の製造ばらつきのため、上記の工具の片側のずれを完全になくすように切削インサートを作製することは実際にはほとんどできない。複数の切削インサートを用いる場合、許容誤差が最悪の場合累積し、工具のずれ傾向の増大につながるという問題もある。そのとき有効なずれの力成分のため、ドリル工具は使用時に不安定に動き、それがドリル穴品質不良および工具の早期故障につながる。

工具のずれ挙動は、上記の内側切刃および外側切刃の山形または屋根状の配置により確かに既に改善されている。工具のずれを効果的に防止するためには、内側切刃および外側切刃により形成される角が可能な限り鋭角であるように設計されることが実際に必要である。しかし、これは好ましくないチップ形状を伴う。さらに、その結果切刃係合長さが増加する。そしてこれは切削力の望ましくない増加および開始カットの深さの増加につながる。独国特許出願公開第６９４１６２４８号明細書は、外側切刃および内側切刃が、異なる角を有する２つの構成要素切刃に分割されたスローアウェイチップを開示している。そのため、この切刃では、切断工具のように、実際の切刃の前に荒削り刃が配置されている。しかし、切刃のこの配置は望ましくないチップ形状、すなわちリボンチップにつながる。
独国特許出願公開第６９４１６２４８号明細書

これらの欠点から、本発明の目的は、ずれ挙動に関して切削インサート内を改良することである。この目的は、請求項１の特徴の組み合わせにより本発明により達成される。従属請求項は、一部分は本発明の好ましい発展形態、および一部分はそれら自体が発明的である本発明の発展形態を含む。

請求項１に記載されているように、内側切刃と外側切刃とが本発明による切削インサート内に設けられている。この内側切刃と外側切刃とは角の辺を形成する。そのため、この切削インサートは山形切刃を有する。本発明によれば、小突起状隆起部が、切刃を形成する角の頂点の領域に設けられている。この隆起部はさらにドリル作業中に切刃を中央に位置決めする。隆起部は非常に短い長さしか有さず、内側切刃と外側切刃とにより形成される角の頂点のみを覆っている。また、隆起部は切削インサートの切刃からあまり遠く突出してはいない。隆起部はいわばドリル作業中に切刃の中心点として機能を果たす。さらにまた、基本的切削作業は一方側の内側切刃と他方側の外側切刃とにより行われ、それらの切刃は隆起部に隣接しており、隆起部は切削機能に加えて、ドリル作業中の工具に対して中心位置決め機能も有する。

さらにまた、隆起部の側逃げ面はそれぞれの隆起切刃を形成する。内側切刃に隣接する隆起内側切刃は、内側切刃に直接つながる。同様に、隆起外側切刃は外側切刃につながる。そのため、２つの隆起切刃と内側切刃および外側切刃との間には連続的な平滑な移行部がある。その結果、切刃全体にわたる連続チップが切削中に形成され、隆起切刃と内側および外側切刃との間の移行領域にチップ破壊は生じない。隆起切刃ならびに内側および外側切刃の両方は、１８０°未満の角度を囲むそれぞれ屋根状切刃対を形成することが好ましい。代替構成では、内側および外側切刃は、１８０°の角度または１８０°を超える角度に配置され、同時に隆起切刃はここでは、１８０°未満の角度を有する屋根状に配置されている。

好適な構成において、隆起内側切刃と隆起外側切刃との間の内角は、内側切刃と外側切刃との間の角より小さい。このように、内側切刃および外側切刃は、それぞれ平坦な逃げ部として隆起内側切刃および隆起外側切刃の経路をつなぐ。具体的には隆起切刃と内側切刃および外側切刃との間には、切刃内の方向の変化は生じないことに留意されたい。そのため、切刃は完全にアンダーカットを含まない。また９０°の角度は切刃内にはない。反対に、切刃は切刃の頂点の領域内に隆起部を備える連続山形経路を有する。

さらに好適な構成において、隆起内側切刃と隆起外側切刃との間の領域は小突起ノーズとして丸みがある。

切刃全体の対称構造が好ましい。これにより問題のない切削インサートの交換、特に反時計回りに回転する工具および時計回りに回転する工具の両方における使用が可能になる。そのため、切刃全体は隆起部を中心に対称的に配置されている。内側切刃の長さは、外側切刃の長さに厳密に対応する。このような切刃が設けられているのであれば、このことは隆起切刃にも当てはまる。

特定の用途において、対称構造は、切削中の切削インサート内への不均衡な力の導入につながる。このような場合には、非対称構造が設けられることが好ましく、すなわち切刃が異なる長さであるようにおよび／または異なる傾斜になるように設計される。非対称性はこの場合、切削中に切削インサートにかかる半径方向、いわゆる切削方向に垂直な方向の力が相殺し、その結果半径方向の力がドリルに作用しないように選択される。

反時計回りに回転する工具および時計回りに回転する工具の両方で、切削インサートを使用可能するために、または工具の回転方向を変更可能にするために、隙間部が、隆起部に割り当てられた逃げ面の領域内に配置されていることが好ましい。

既述のように、スローアウェイチップとして構成されるとともに複数の切刃を有する切削工具の使用は特に好適である。スローアウェイチップ内の隆起部の二重機能は特に有利である。使用切刃の隆起部は上記したようにドリル挙動を改善する一方で、非使用切刃の隆起部は、スローアウェイチップが係合されている場合、インサート座の刃体座面間に不可避的に配置された角穴内に延びているため、この角穴内のチップの詰まりが効果的に防止される。そのため、角穴内に位置する隆起部は、角穴充填体として機能する。

例示的実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。

ドリル１はドリル先端２を有する。このドリル先端２の端面は２つの主逃げ面３を有する。主逃げ面３は各々、スローアウェイチップとして設計された切削インサート５を収容するインサート座４に隣接している。例示的実施形態に示された切削インサート５はほぼ三角形外形を有する。この三角形外形の辺は各々切刃６として作用する。切刃６に隣接しているのはそれぞれの側面６Ａであり、側面６Ａにより切削インサート５は、インサート座４のそれぞれの刃体座面７に着座する。

刃体座面７に対して配向していない切刃６は、切削インサート５の使用切刃となる。そして、切削インサート５の使用切刃は内側切刃８と外側切刃９とに分割されている。内側切刃８と外側切刃９との間に隆起部１０が配置されている。凹部状に形成された隙間部１０Ａが、隆起部１０の下方の側面６Ａ上に設けられている。

隆起部１０の逃げ面は、隆起切刃として有効である。そのため、内側切刃８に隣接する隆起部１０のその逃げ面は、隆起内側切刃１１を形成し、従って外側切刃９に割り当てられた隆起部１０のその逃げ面は隆起外側切刃１２を形成する。

隆起内側切刃１１と隆起外側切刃１２との間の内角１３は、山形切刃６の内側切刃８と外側切刃９との間に形成される角１４より小さいことが、図４の図示から分かる。隆起内側切刃１１と隆起外側切刃１２との間の内角１３は、最小値６０°と最大値１７０°との間であることが有利である。例示的実施形態において、内角１３は１２０°であるとともに、内側切刃８と外側切刃９との間の角１４は１５０°である。内側切刃８および外側切刃９は、それぞれ隆起内側切刃１１および隆起外側切刃１２と鈍角で合流する。例示的実施形態における鈍角は約１７０°であり、特に１５０°を超える。最後に、例示的実施形態において、隆起部１０における隆起内側切刃１１および隆起外側切刃１２との間の領域は、小突起ノーズ１５として設計されている。

さらにまた、切削インサート５をインサート座４内に固定する押さえねじ１６が図に見られる。さらにまた、非使用切刃６の隆起部１０が、刃体座面７の領域で角穴１７内に突出して、少なくとも部分的に上述の角穴１７を閉鎖していることが分かる（図３）。このようにして、チップによるこれらの角穴１７の詰まりが効果的に防止される。

スローアウェイチップが挿入されたドリル工具のドリル先端を示す。 図１によるドリル工具のインサート座内のスローアウェイチップを拡大図で示す。 インサート座内に位置するスローアウェイチップの平面図を示す。 スローアウェイチップ上で実現される角度関係を有する、本発明によるスローアウェイチップの概略を示す。 インサート座内に位置するスローアウェイチップ、およびスローアウェイチップの断面を示す。

Claims (9)

1. 山形切刃（６）の角（１４）の辺を形成する、少なくとも１つの内側切刃（８）と外側切刃（９）とを有するドリル（１）用切削インサートであって、
   小突起状隆起部（１０）が前記角（１４）の頂点に設けられ、前記隆起部（１０）の側逃げ面が、前記内側切刃（８）および前記外側切刃（９）に直接つながるそれぞれの隆起切刃（１１、１２）を形成することを特徴とするドリル（１）用切削インサート。
2. 前記内側切刃（８）につながる隆起内側切刃（１１）と、前記外側切刃（９）につながる隆起外側切刃（１２）において、前記隆起内側切刃（１１）と前記隆起外側切刃（１２）との間の内角（１３）が、前記内側切刃（８）と前記外側切刃（９）との間の前記角（１４）より小さくな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. 前記内角（１３）の頂点は、前記隆起内側切刃（１１）と隆起外側切刃（１２）との間との間で小突起ノーズ（１５）として丸みであることを特徴とする請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記内側切刃（８）および前記外側切刃（９）ならびに前記隆起内側切刃（１１）および前記隆起外側切刃（１２）が、互いに対して対称的に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 前記内側切刃（８）および前記外側切刃（９）ならびに前記隆起内側切刃（１１）および前記隆起外側切刃（１２）が、前記小突起ノーズ（１５）に対して対称的に配置されることを特徴とする請求項４に記載の切削インサート。
6. 作業中に生じる切削力が相殺するように、前記切刃（８、９、１１、１２）が互いに対して非対称的に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の切削インサート。
7. 前記隆起部（１０）に割り当てられた前記逃げ面の領域内の隙間を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削インサート。
8. ２つ以上の切刃（６）を有するスローアウェイチップとしての請求項１〜７のいずれか一項に記載の切削インサート。
9. スローアウェイチップとして構成された切削インサート（５）が、非使用切刃（６）の少なくとも１つの隆起部（１０）が、インサート座（４）の２つの刃体座面（７）間に配置された角穴（１７）内に少なくとも部分的に到着するように、ドリル工具（１）の前記インサート座（４）内に配置されることを特徴とする請求項８に記載の切削インサート。

Images