JP2009534210A

JP2009534210A - 側方係止インサートおよび側方係止インサートを用いた材料除去工具

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Publication number: JP2009534210A
Application number: JP2009507724A
Authority: JP
Inventors: ジー．ノグル，ケニス
Original assignee: バレナイトリミティドライアビリティカンパニー
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2027-04-18
Also published as: US20090290943A1; EP2015893A2; EP2015893B1; WO2007127109A3; KR20090033326A; WO2007127109A2; ES2489642T3; CN101495259A; US8033764B2; US20070245535A1; US7607868B2; KR101380042B1; EP2015893A4; CN101495259B; JP5231396B2

Abstract

割出し可能インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）は、止めネジ（１１０、１５０、２１２、３０４）のヘッドの面を受ける正面（１４、１４４）または裏面（１６）に形成される一つあるいは複数の凹部（２６、１０６、１４６、３２２）を有している。取付けられたとき、インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）は、インサートポケット（２０６、３００）のそれぞれの支持面（３０６、３０８）に力がかけられる。止めネジ（１１０、１５０、２１２、３０４）は、インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）を係合させて、インサートポケット（２０６、３００）において割出し可能インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）を固定するために側方の位置決力および締付け力を提供するために、端ぐりを有するネジ穴（２１４、３１０）にねじ込まれる。さらに詳細には、割出し可能インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）は、止めネジ（１１０、１５０、２１２、３０４）のヘッドの相補形状に成形された面と一体となり、多数の方向において割出し可能インサート（１０、１００、１４０、２１０、３０２）を着座面（３０６、３０８）に固定する成形された面凹部（２６、１０６、１４６、３２２）を有する。さらに、材料除去工具（２００、４００、５００）および割出し可能インサートの取付け方法が記載されている。
【選択図】図３

Description

本開示は、割出し可能インサートおよび関連した材料除去工具に関する。さらに詳しくは、本開示は、あらゆる形状から成る割出し可能インサート、例えばフライス削りインサート、旋削インサート、中ぐりインサート、溝削りインサートまたはパーティングインサートであり、押込み型または引込み型のいずれかであり、工具に固定されうるインサートおよび、そのような工具にそのインサートを固定する固定方法に関する。

以下に続く背景についての記載において、ある種の構造および／または方法を参照する。しかしながら、以下の参照は、これらの構造および／またが方法は先行技術を構成することを承認したものと解釈されるべきではない。出願人はそのような構造および／または方法が先行技術として適していないことを説明する権利を明らかに保有している。

交換可能なインサートを備える公知の工具は、インサートを工具本体に取付ける種々の手段を使用する。或る公知のインサートは、インサートの中心を通過する止めネジにより取付けられ、ネジ穴内におけるインサート着座面に固定される。ネジ穴の軸はインサートおよびインサート着座面に対して垂直であってもよく、または、ネジ穴の軸は傾斜していてもよい。

しかしながら、フライス削り工具のインサートの密度は、インサート着座面における止めネジ穴を切る際に必要とされる隙間のため、そしてくさびおよび／またはクランプの使用により制限される。さらに、インサート自体にある穴はインサートの断面積を減少させ、その穴はインサートの性能、例えば強度を、特にセラミックインサート例えば窒化ケイ素（ＳｉＮｉ）インサートに対して減少させる可能性がある。或る公知のインサートは、インサート着座面の側部から下向きに止めネジにより取付けられている。止めネジの先端は、例えば止めネジを圧縮して配置するためのインサートの面のくぼみに挿入および／または接触して、インサート着座面に対してインサートを押圧する。しかしながら、このインサートと工具とにとって削りくずの空間は充分でなく、作用時の工具を詰まらせる可能性がある。

ネジを使用してインサートを工具本体に取付けているフライス削りカッタの例が、米国特許４９３４８８０号明細書に示されている。インサートが解放可能なクランプにより工具本体に保持されているフライス削りカッタの例が米国特許３５８８９７７号明細書に示されている。英国特許１２０９１８１号は、一つあるいは複数のネジによってスロットに固定されたインサートを備えたカッタを開示している。

仕上加工および製造のためのインサートは、鉄製の部品に対する動作時に、厳しい条件下で機能する。一般的に異なる鉄は異なる動作条件を有しており、そのため異なるインサートが一般的には使用されている。関心のあるいくつかの鉄は、ねずみ鋳鉄、延性鋳鉄、高張力鋳鉄、圧縮グラファイト鋳鉄（ＣＧＩｉｒｏｎｓ）を含む。作用する上で一つ以上の型の鉄に対して機能するインサートであれば有利であろう。インサートのための他の考慮すべき事項は、提供される面の型式（荒さおよび仕上げ）と、インサートの割出しの容易さおよび使用されたインサートの交換期間と、遠心力を受ける際のインサートの”放出”を最小限にする固定台座と、工具寿命と、簡単にかつ市場で入手可能な附属品と、既存のフライス削り装置および機器との互換性と、確実にかつ繰返し可能にインサートを固定台座に固定する固定手段とを含む。

割出し可能インサートの典型的な実施形態は、正面および／または裏面に、止めネジのヘッドの面を受ける一つあるいは複数の凹部を有する。割出し可能インサートは、取付けられる際に、接線方向、軸方向および放射方向にインサートポケットのそれぞれの支持面に対して力を掛けられる。止めネジは張力を掛けられて配置されると共にわずかに曲げられ、それにより、その力がインサートポケットに割出し可能インサートを固定するようになる。さらに詳しくは、ある実施例において、割出し可能インサートは凹状に形成された面のある凹部を有しており、その凹部は対応する止めネジのヘッドの凸状面に結合して、固定する面に対し多数の方向において割出し可能インサートを固定する。

割出し可能インサートの典型的な実施形態は、割出し可能インサートであって、
多角形の正面と、多角形の裏面と、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する側方端面および前記多角形の面の交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含む本体と、前記多角形の正面における、止めネジのヘッドの部位に対する受け部とを備え、前記受け部は複数の凹部を含み、それぞれの凹部は前記止めネジの前記ヘッドの前記部位に相補形状である面を有する。

材料除去工具の典型的な実施形態は、第一の端部に複数のインサートポケットと第二の端部に軸方向に延びる部分とを含むヘッドを有していて、前記ヘッドは直径を有する、工具本体と、複数の割出し可能インサートとを備え、前記複数の割出し可能インサートのそれぞれは、前記インサートポケットのうちの一つに固定され、前記複数の割出し可能インサートは、前記ヘッドに、ヘッドの直径において２．５４センチメートル（１インチ）あたり約４個のインサートの密度により配置される。

材料除去工具の典型的なもう一つ別の実施形態は、前記インサートポケットのそれぞれは、支持壁面、支持床面および端ぐりのあるネジ穴を含み、前記ネジ穴は、前記支持床面と角度をなして方向付けられた中心線を有しており、さらに、割出し可能インサートを備え、該割出し可能インサートは、多角形の正面、多角形の裏面、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する前記側方端面と前記多角形の面との交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含み、前記多角形の正面に止めネジのヘッドの部位に対する受け部を含み、前記受け部は複数の凹部を含み、前記多角形の裏面が前記床支持面に接触して、複数の側方端面のうちの第一の側方端面が支持壁面に接触して、複数の側方端面のうちの第二の側方端面が前記本体の外側の周囲面を越えて放射状に突出して、前記インサートポケットに固定されており、さらに、ネジ部、同心肩部および傾斜肩部を含み、該傾斜肩部は前記ネジ部と前記同心肩部との間にある、前記ネジ穴用の止めネジを備え、前記ネジ穴に挿入された前記止めネジは、前記同心肩部の第一の部位と前記傾斜肩部の第一の部位とを、前記複数の凹部のうちの一つに対して係合させる。

材料除去工具に割出し可能インサートを取付ける典型的な取付け方法であって、前記割出し可能インサートは、多角形の正面と、多角形の裏面と、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する側方端面と前記多角形の面との交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含み、前記割出し可能インサートは前記多角形の正面に受け部を含み、前記受け部は複数の凹部を含んでおり、前記材料除去工具のインサートポケットの着座面に前記割出し可能インサートを配置し、傾斜肩部および同心肩部を含む止めネジを、前記複数の凹部の一つに前記止めネジのヘッドの部位を係合させるよう、ネジ穴にねじ込む。

前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、典型的かつ説明的なものであって、特許請求の範囲に記載の発明をさらに説明するものであると理解されるべきである。

同様の番号は同様の要素を示している添付図面に関連して、以下の詳細な説明を説明する。

本願明細書において関心のある割出し可能インサートは、側方縁部により結合された多角形の形状の正面および裏面を有する。多角形の面と共に側方端面の交線の少なくとも一部分は、インサートの線状縁部を形成し、連続する側方端面の交線の少なくとも一部分はインサートの角縁部を形成している。当該技術分野において知られているように、線状縁部は線形または非線形であってもよく、当該技術分野において知られているように、角縁部は、球状、円錐台形状、または他の幾何学的な形状であってもよい。一般に、機械加工作用が実施されることにより、多角形の面からなる角部の角縁部の交線によって形成されたインサート角部が切削されるようになり、または、機械加工作用が実施されることにより、インサートの線状縁部が切削例えばフライス削りされるようになる。いずれの場合にも、インサートはワークが回転すると共にワーク表面に沿って横行させることができるか、またはワークピースが回転および移動させられるときに固定させられる。。さらに、割出し可能インサートおよびワークピースの間の相対運動の他の組み合わせを使用してよい。

割出し可能インサートの典型的な実施形態は、本体と止めネジのヘッドの部位に対する受け部とを備えている。図１から図６は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示す。

図１から図６の典型的な実施形態において、割出し可能インサート１０は、多角形の正面１４と、多角形の裏面１６と、多角形の正面１４および多角形の裏面１６を結合する複数の側方端面１８とを含む本体１２から構成されている。側方端面１８と多角形の面との交線はインサート１０の線状縁部２０を形成し、連続する側方端面１８の交線はインサート１０の角縁部２２を形成している。止めネジのヘッドの部位に対する受け部２４は、多角形の正面１４に配置されている。受け部は複数の凹部２６を含む。凹部は如何なる形状でもよい。例えば、凹部は凸状、凹状であるか、または一つあるいは複数の平坦面を有してもよい。概して、複数の凹部２６の数は、多角形の正面１４の辺の数と同一である。しかしながら、或る割出し可能インサートは切り刃の数と異なる数の凹部を有している。さらに、一つまたは二つ以上の割出し可能インサートの切削する特徴部、例えばワイパ縁部および粗い縁部が位置決めされている場合は、単一の凹部がインサートポケットに割出し可能インサートを固定するのに使用されてよい。

或る典型的な実施形態においては、任意の第二の受け部が本体１２の多角形の裏面１６に位置決めされてもよい。そのような場合には、受け部は、記述されているように、多角形の正面１４の受け部に関して本願明細書に図示されうる。任意の第二の受け部は、多角形の裏面１６に関連付けられる線状縁部および角縁部の利用のために割出し可能インサートの取付けを可能にし、それにより、あらゆる割出し可能インサートに対しても割出し可能位置の数が増えるようになる。

概して、受け部２４は割出し可能インサート１０の放射状（ｒａｄｉａｌ）の中心に配置される。図１、図２および図４、図５において、受け部２４は凹部２６を有しており、凹部２６は互いに近接しておらず、多角形の正面１４の一部分によって互いに分離されている。それにもかかわらず、凹部２６は、放射状の中心の通常の領域に位置決めされており、穴がある場合はその穴の周囲周りに位置決めされる。図３および図６において、凹部は割出し可能インサート１０の放射状の中心において互いに隣接する構成により配置されている。少なくとも二つの隣接する凹部が、稜線２８または他の移行領域によって分離されている。或る実施形態においては、稜線２８の延長は割出し可能インサート１０の角縁部２２または割出し可能インサート１０の長い縁部２０のうちの少なくとも一方に交差するように、稜線２８は方向付けられている。さらに、或る実施形態においては、稜線２８または移行領域の数は、割出し可能インサート１０の角縁部２２の数と同一である。インサート本体の製造を助勢するのに利用される穴３０が存在する場合には、凹部２６は穴３０の周囲周りに位置決めされる。

図１から図６は割出し可能インサート１０の限定されない変形例を示す。例えば、図１から図６の幾何学的形状は、正方形、長方形、六角形を含むが、三角形、五角形およびトリゴンズ（ｔｒｉｇｏｎｓ）を含む他の多角形の形状を利用できる。他の例において、図１から図３は、中実体１２である割出し可能インサート１０を図示しており、図４から図６は、本体１２を貫通する穴３０を備えた割出し可能インサート１０を図示している。概して、穴３０は割出し可能インサート１０の放射状の中心において軸方向を向いている。受け部２４の複数の凹部２６は、穴３０の周囲３２周りに配置されうる。或る実施形態において、例えば図５に示すように、穴は割出し可能インサート１０の放射状の中心から外れて位置決めされている。

図１から図６における一つあるいは複数の典型的な実施形態において示された他の任意の特徴は、一つあるいは複数のチップスプリッタ４０と所望の材料除去機能を得るために面を傾斜させることおよび被覆部を含む（詳細に後述する）。

典型的な実施形態において、受け部の凹部の面は、止めネジのヘッドの部位の面に対応している。図７および図８は、典型的な実施形態の割出し可能インサートおよび止めネジの間の相互作用を図示している。凹状に形成された凹部と対応して凸状に形成された止めネジのヘッドの部位とが図示されているが、凹部は凹形、凸形および平坦な形状を含む如何なる形状から成ってもよく、止めネジのヘッドの部位が凹部に係合する場合には、対応する止めネジのヘッドの部位は凹部に合致する如何なる形状から成ってもよいと理解されるべきである。

図７の例において、割出し可能インサート１００は、多角形の正面１０４において受け部１０２を有している。受け部は、二つの凹部１０６を有し、それぞれは、割出し可能インサート１００の本体に向けて凹状部を有している。止めネジ１１０は、ネジ部１１２と、同心肩部１１４と、傾斜肩部１１６とを含む。傾斜肩部１１６は、ネジ部１１２と同心肩部１１４との間にある。或る具体例においては、傾斜肩部１１６は、ネジ部と同心肩部１１４との異なる直径のために移行域として機能する。同心肩部１１４および傾斜肩部１１６は、凸状である面と共にそれぞれ示されているが、その面は平坦、凹状または凸状であってもよく他のあらゆる形状であってもよい。

或る実施形態において、同心肩部および傾斜肩部の面は凹部の面に合致している。例えば、同心肩部１１４および傾斜肩部１１６の凸状部は、受け部１０２の凹部１０６の凹状部に対応している。止めネジ１１０が完全に係合される場合には、凸状の同心肩部１１４および傾斜肩部１１６は、拡大された面領域を交差して凹状の凹部１０６と係合し、或るケースにおいては凹状の凹部１０６の全ての面領域に至るよう係合する。

他の実施形態においては、同心肩部および傾斜肩部の面は凹部の面に合致していないか、部分的に合致している。例えば、同心肩部および傾斜肩部の凹状部、凸状部、傾斜部または平坦部が、凹部の面の凹状部、凸状部、傾斜部または平坦部と異なってもよい。さらに例えば、接触する面は２５％、３５％、４０％、５０％、６０％、６６％、７５％、さらにそれ以上の割合で合致してもよく、合致する度合いが高くなるにつれてインサートへの応力が減少する。

図７の例において示されるように、止めネジ１１０は、複数の凹部１０６のうちの一つに係合する。本例において、凹部１０６は、割出し可能インサート１００の材料除去の特徴部、例えばフライス削りインサートの線状縁部１２０に最も近接した凹部である。受け部の向きを変え、それにより、凹部１０６は割出し可能インサート１００の異なった材料除去の特徴部、例えば多角形の面の角における角縁部の交線によって形成されたインサート角部１２２に最も近接できるようになる。

図８の例において示されるように、割出し可能インサート１４０は、多角形の正面１４４において受け部１４２を有している。受け部は六つの凹部１４６を有しており、それぞれの凹部１４６は、割出し可能インサート１４０の本体に向けて凹状部を有している。止めネジ１５０は、ネジ部１５２、同心肩部１５４および傾斜肩部１５６を有している。傾斜肩部１５６は、ネジ部１５２および同心肩部１５４の間にある。或る具体例においては、傾斜肩部１５６は、ネジ部１５２と同心肩部１５４との異なる直径の移行部として機能する。同心肩部１５４と傾斜肩部１５６とはそれぞれ凸状である。同心肩部１５４および傾斜肩部１５６の凸状部は、受け部１４２の凹部１４６の凹状部に対応している。止めネジ１５０が完全に係合された場合、凸状の同心肩部１５４および傾斜肩部１５６は、拡大された面領域を交差して凹状の凹部１４６に結合し、或るケースにおいては、隣接した凹部１４６を分離する二つの連続する稜線１４８の間にある凹状の凹部１４６の全ての面領域に至るよう結合する。

図８の例において示されるように、止めネジ１５０は複数の凹部１４６のうちの一つに係合する。本例において、凹部１４６は、割出し可能インサート１４０の材料除去の特徴部、例えばフライス削りインサートのための線状縁部１６０から最も遠い凹部である。受け部の向きを変え、それにより、凹部１４６は、割出し可能インサート１４０の材料除去の異なった特徴部、例えば多角形の面の角における角縁部の交線によって形成されるインサート角部１６２から最も遠くなるようにできる。

割出し可能インサートの本体はあらゆる適切な材料から形成されうる。例えば、本体は超硬合金またはセラミックスから形成されうる。代表的な超硬合金は炭化タングステンと、コバルトを含む結合剤マトリックスとを含み、超硬合金は約７０〜９７重量％の金属炭化物を含んでおり、約３〜３０重量％の結合剤マトリックスの材料を含みうる。Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆおよびそれらの混合物から成るグループから選択された金属炭化物がさらに含まれてもよい。代表的なセラミックスは、アルミナベースまたはシリコンベースのセラミックス、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮｉ）を含む。

割出し可能インサートは、本体の外面に任意の被覆部を有していてもよい。代表的な被覆部は、少なくとも一つのチタン（Ｔｉ）ベースの層、または、少なくとも一つの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の層を含む。チタンベースの層の例は、ＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ（但しｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であり、酸化アルミニウムの層の例は、α−Ａｌ_２Ｏ_３、κ-Ａｌ_２Ｏ_３またはそれらの混合物である。被覆部は最も外側の部分に窒化チタン（ＴｉＮ）の層を任意に含んでもよい。

本願明細書において記述したように、割出し可能インサートの特徴は、フライス削り工具のためのフライス削りインサートに、または、旋削工具、溝削り工具およびパーティング工具のための旋削インサート、ボーリングインサート、溝削りインサートおよびパーティングインサートに組み入れられうる。

フライス削り工具において、固定速度のための密度の増加は、削り速度の増加、周期の減少、そして最終的に生産量の増加をもたらすことができる。工具を回転させるのに充分な機械動力を提供するためには、できるだけ密度を高くすることが望ましい。典型的に、止めネジによってまたはインサートを通過するネジによって取付けられたインサートを有する工具は、工具ヘッドの直径において２．５４センチメートル（１インチ）あたりに一つから三つのインサートポケットの密度を有している。さらに高い密度は、チップを受入れる空間と同様に取付機構を収容するための工具形状の否定的な妥協のため、否定的な影響を性能に及ぼす傾向がある。しかしながら、概して、本願明細書において記載された割出し可能インサートの止めネジおよび受け部は、少なくとも一部分において、開放チップポケットに含まれる取付機構の寸法を削減したので、高密度のインサートを材料除去工具に取付けるのを可能にしている。或る実施形態では、３個より大きい約４．５個までの密度、あるいは、約４個（例えば±０．２５）より大きい密度が達成されうる。密度の増加に寄与することは、典型的な割出し可能インサートの取付けに関連付けられる特別な装置が必要ない。アイテム、例えばくさびおよびクランプは取付けのために必要ない。

その結果、図９に示されるような典型的な実施形態として材料除去工具がある。材料除去工具２００は、第一の端部に複数のインサートポケット２０６と、第二の端部に軸方向に延びる部分２０８とを備えたヘッド２０４を含む工具本体２０２を備えている。ヘッド２０４は直径Ｄと複数の割出し可能インサート２１０とを有している。複数の割出し可能インサート２１０のそれぞれは複数のインサートポケット２０６に一体になって固定されている。複数の割出し可能インサート２１０は、ヘッドの直径において２．５４センチメートル（１インチ）あたり約４．５個のインサートポケットの密度により、ヘッドの２０４に配置されている。

ここで利用された密度は次式によって決定されうる。
密度＝（インサートポケットの数）／（工具ヘッドの直径（２．５４センチメートル（インチ）単位））

割出し可能インサート２１０は、止めネジ２１２によりインサートポケット２０６に保持される。図１０は、割出し可能インサート２１０、止めネジ２１２およびインサートポケット２０６の分解組立図を図示している。割出し可能インサート２１０は、インサートポケット２０６に位置され、止めネジ２１２はネジ穴２１４にねじ込まれている。止めネジが締付けられたときに、止めネジ２１２のヘッド２１６の部位は、割出し可能インサート２１０の面にある受け部２１８の部位に接触する。例えば、止めネジのヘッドの部位は、止めネジの傾斜肩部および同心肩部であってよく、受け部の部位は凹部であってよい。典型的な実施形態において、止めネジ２１２のヘッド２１６の部位は、受け部２１８の部位の凹状部に対応した凸状部を有する。他の典型的な実施形態においては、止めネジのヘッドの部位は、受け部の部位の凸状部に対応した凹状部を有する。さらに別の典型的な実施形態においては、止めネジのヘッドの領域は、受け部の部位の平坦部（例えば一つあるいは複数の平面）に対応した平坦部（例えば一つあるいは複数の平面）を有している。受け部２１８および関連付けられた凹部は、図１から図８における実施形態の何れかに関して、本願明細書に図示および記述されている。

典型的な実施形態において、材料除去工具のヘッドの直径は、５．０８センチメートル（２インチ）から５０．８センチメートル（２０インチ）であり、あるいは、１０．１６センチメートル（４インチ）から２５．４センチメートル（１０インチ）であり、工具ヘッドに配置されたインサートの数は、直径において２．５４センチメートル（１インチ）あたり約４．５個のインサートの密度でもって、約９個と約９０個との間である。

別の典型的な実施形態において、材料除去工具は、第一の軸方向端部にある複数のインサートポケットを備えたので、割出し可能インサートおよびネジ穴に対する止めネジを含んでいる。止めネジは、ネジ穴に挿入されるとき、割出し可能インサートの受け部の凹部のうちの一つに対して止めネジの同心肩部の部位と止めネジの傾斜肩部の部位とを係合させ、そしてネジ穴の端ぐりの面に対して同心肩部の第二の部位を係合させる。

図１１から図１３は、割出し可能インサート３０２と止めネジ３０４との両方を示す材料除去工具における典型的なインサートポケット３００を図示している。図１１においては、インサートの二つの側方端面と止めネジの側面が見えるように示されており、図１２においては、上方からの斜視図が示されており、図１３においては、割出し可能インサートおよび完全に挿入された止めネジの断面図が示されている。

インサートポケット３００は、支持壁面３０６、支持床面３０８および端ぐり３１１のあるネジ穴３１０を含む。ネジ穴３１０は、支持床面３０８に対し角度θを成して方向付けられた中心線３１２を有する。割出し可能インサート３０２は、図１から図８における実施形態の何れか一つに関係して本願明細書に図示および記述されており、割出し可能インサート３０２は、多角形の正面または多角形の裏面において、止めネジのヘッドの部位に対する受け部３２０（図１２および図１３に示される）を有し、受け部は複数の凹部を含み、凹部は凹状に形成されているか、凸状に形成されているか、平坦であるか、またはそれらの混合である。

図１１の視点において、多角形の裏面が支持床面３０８に接触している状態が示されており、複数の側方端面のうちの第一の側方端面が支持壁面３０６に接触している状態が示されている。複数の側方端面のうちの第二の側方端面３１４が、本体の外側周囲面３１６を越えて放射状に突出している。さらに、図１１から分かるように、隙間３１８が、ネジ穴３１０にねじ込まれた止めネジ３０４の少なくとも一部分が維持されるときに、止めネジ３０４と割出し可能インサート３０２との間にある。隙間３１８は、結果としてネジ穴にねじ込まれた止めネジの少なくとも一部分が維持されるときに、インサートポケットから割出し可能インサートを挿入することおよび取除くことを可能にする。このことは、割出し可能インサートの効率のよい割出しおよび／または交換を容易にする。

図１２において、止めネジ３０４はネジ穴３１０にさらに挿入されている。そのような止めネジ３０４の部分的な挿入によって、止めネジ３０４のヘッドを受け部３２０内に位置決めし始める。例えば、ヘッドの一部分が多角形の正面の面を破断し、それにより割出し可能インサート３０２がインサートポケット３００に完全に固定されていない間において、割出し可能インサート３０２をインサートポケット３００からも取除くことができなくなる。そのため、割出しまたは交換している間の脱落や紛失の危険性が減少する。

図１３において、止めネジ３０４は、受け部３２０の凹部３２２に接触する止めネジのヘッドの部位と共に完全にネジ穴３１０に挿入されている。例えば、止めネジ３０４は、ネジ部３２４、同心肩部３２６および傾斜肩部３２８を含み、傾斜肩部３２８はネジ部３２４および同心肩部３２６の間にある。ネジ穴３１０に挿入されたとき、傾斜肩部３２８は、最初に複数の凹部３２２のうちの一つに対して係合し、止めネジ３０４の突起部をＦ方向に曲げる。さらにねじ込んだ場合に、止めネジ３０４の曲げは、ネジ穴３１０の端ぐり３１１の面３３２に対して係合している同心肩部３２６の第二の部位３３０により制限され、さらにその曲げは、複数の凹部３２２のうちの一つに対するかみ合いに同心肩部３２６の第一の部位３３４を導く。全般に、固定された場合、止めネジ３０４はＳ軸に沿って軸方向に伸びている。さらに、固定された場合、複数の凹部のうちの一つと端ぐりの面とに係合している止めネジ３０４は、インサートポケットの側壁、例えば、インサートポケットの側壁３０６と他の側壁に対して側方係止力を引き起こし、インサートポケットの支持床面３０８に対して締付け力を引き起こす。複数の凹部のうちの一つに対して同心肩部の第一の部位と傾斜肩部の部位とを係合させるため、および端ぐりの面に対して同心肩部の第二の部位を係合するために、ネジ穴に挿入された止めネジ３０４は、接線方向、軸方向および放射方向に、割出し可能インサートに力を掛ける。止めネジ３０４によって発生した力は、それぞれベクトルｋ、ベクトルｌおよびベクトルｍとして図１３に示される。図１３に示すように、ベクトルＲはベクトルｌとベクトルｍとの合力である。

割出し可能インサートは、材料除去工具に取付けられうる。インサートの種類および材料除去工具の種類は制限されない。記載された材料除去工具の典型的な実施形態はフライス削り装置であり、割出し可能インサートはフライス削りインサートであってもよく、材料除去工具は旋削工具、溝削り工具およびパーティング工具のうちの一つであり、割出し可能インサートは旋削インサート、中ぐりインサート、溝削りインサートおよびパーティングインサートのうちの一つであってよい。

材料除去工具に割出し可能インサートを取付ける典型的な方法を記載する。割出し可能インサートは、多角形の正面、多角形の裏面、多角形の正面および多角形の裏面を結合する側方端面と、インサートの線状縁部を形成する側方端面と多角形の面との交線と、インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを有する本体を含み、多角形の正面において止めネジのヘッドの部位に対する受け部を含む。そして受け部は多角形の正面において複数の凹部を含む。割出し可能インサートの例が、図１から図８に関連して本願明細書に示されかつ記述されている。典型的な方法は、材料除去工具のインサートポケットの着座面に割出し可能インサートを配置することと、複数の凹部のうちの一つに傾斜肩部の一部と同心肩部の一部を係合させるために傾斜肩部と同心肩部を含む止めネジをネジ穴にねじ込むこととを含む。

複数の凹部のうちの一つに傾斜肩部の一部および同心肩部の一部を係合させることによって、インサートポケット内に割出し可能インサートを固定する。例えば、複数の凹部のうちの一つに傾斜肩部の一部を係合させることは止めネジを曲げ、傾斜肩部の一部および同心肩部の第一の部分を複数の凹部のうちの一つに係合させると共に同心肩部の第二の部分を端ぐりの面に係合させることは止めネジを伸ばす。他の例において、複数の凹部のうちの一つに傾斜肩部の部分および同心肩部の第一の部分を係合させると共に端ぐりの面に同心肩部の第二の部分を係合させることは接線方向、軸方向、放射方向において割出し可能インサートに力を掛ける。

記載された方法によって引き起こされたインサートの圧縮締付力は、一般的に使用される工具材料の固有の圧縮特性をうまく利用している。本願明細書において記載されたインサートの例は、反復的な取付け、割出しおよび取り外しの操作により検査されている。割出し可能インサートは、全部で１００００を越えるサイクルに対する維持特性を有している。さらに、止めネジのヘッドの部位と受け部の凹部との相互作用が、インサートポケット例えば壁面および支持床面と端ぐりとの形状と共に、インサートポケットにおける割出し可能インサートを適切に方向付けることに寄与している。

多角形の割出し可能インサートを六角形かそれに類似した形状として示す図９から図１３に関連して示されかつ記述されているが、議論および原則は他の多角形の形状の割出し可能インサートに適用することが可能であり、図１から図２および図４から図５において図示された多角形の形状に制限されない。図１４および図１５は、材料除去工具４００、５００の典型的な実施形態と、多角形に形成されているこれら追加の割出し可能インサートに関連している割出し可能インサート４０２、５０２の取付け方法について図示している。

好ましい実施形態に関連して説明したが、当業者であれば添付の特許請求の範囲に記載された発明の精神と範囲とから逸脱することなく、具体的に述べられていない発明の追加、削除、修正および置換を行えることが、理解されるであろう。

図１は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図１は中実体であるインサートを示す図である。図２は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図２は中実体であるインサートを示す図である。図３は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図３は中実体であるインサートを示す図である。図４は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図４は本体を貫通する穴のあるインサートを示す図である。図５は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図５は本体を貫通する穴のあるインサートを示す図である。図６は割出し可能インサートの実施形態の代表例を示し、図６は本体を貫通する穴のあるインサートを示す図である。図７は、典型的な実施形態である割出し可能インサートと止めネジとの間の相互作用を示す図である。図８は、典型的な実施形態である割出し可能インサートと止めネジとの間の別の相互作用を示す図である。図９は、材料除去工具の典型的な実施形態を示す。図１０は、割出し可能インサート、止めネジおよびインサートポケットの分解組立図を示す図である。図１１は、割出し可能インサートおよび止めネジの両方を示す材料除去工具内の典型的なインサートポケットを示す図である。図１１においては、二つの側方端面が見えるように示されている。図１２は、割出し可能インサートおよび止めネジの両方を示す材料除去工具内の典型的なインサートポケットを示す図である。図１２においては、上方からの斜視図が示されている。図１３は、割出し可能インサートおよび止めネジの両方を示す材料除去工具内の典型的なインサートポケットを示す図である。図１３においては、割出し可能インサートと完全に挿入された止めネジとの切取図が示されている。図１４は、多角形に成形された追加の割出し可能インサートに関する材料除去工具および割出し可能インサートの取付け方法の典型的な実施形態を示す図である。図１５は、多角形に成形された追加の割出し可能インサートに関する材料除去工具および割出し可能インサートの取付け方法の典型的な実施形態を示す図である。

Claims

割出し可能インサートであって、
多角形の正面と、多角形の裏面と、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する側方端面および前記多角形の面の交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含む本体と、
前記多角形の正面における、止めネジのヘッドの部位に対する受け部とを備え、前記受け部は複数の凹部を含み、それぞれの凹部は前記止めネジの前記ヘッドの前記部位に相補形状である面を有する、割出し可能インサート。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記止めネジの傾斜肩部および同心肩部である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記凹部の面は、前記止めネジの前記ヘッドの前記部位の凸状部に対応する凹状部を有する、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記凹部の面は、前記止めネジの前記ヘッドの前記部位の凹状部に対応する凸状部を有する、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記凹部の面は、前記止めネジの前記ヘッドの前記部位の平坦部に対応するよう平坦である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位により接触される、前記受け部の前記凹部は、前記割出し可能インサートの材料を除去する特徴部に最も近接する凹部である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位により接触される、前記受け部の前記凹部は、前記割出し可能インサートの材料を除去する特徴部から最も遠い凹部である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記受け部は、前記割出し可能インサートの放射状の中心である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記本体を貫通する穴を含み、前記穴は前記放射状の中心において軸方向に方向付けられて、前記受け部の前記複数の凹部は前記穴の周囲周りに配置されている、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記複数の凹部の数は、少なくとも前記多角形の正面の辺の数と同一である、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記本体は、超硬合金から形成されている、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記本体を貫通する穴を含み、前記穴は前記放射状の中心において軸方向に方向付けられて前記受け部の前記複数の凹部は前記穴の周囲周りに配置されている、請求項１１に記載の割出し可能インサート。
前記割出し可能インサートは、フライス削りインサートである、請求項１に記載の割出し可能インサート。
前記割出し可能インサートは、旋削インサート、中ぐりインサート、溝削りインサートまたはパーティングインサートのうちの一つである、請求項１に記載の割出し可能インサート。
第一の端部に複数のインサートポケットと第二の端部に軸方向に延びる部分とを含むヘッドを有していて、前記ヘッドは直径を有する、工具本体と、
複数の割出し可能インサートとを備え、前記複数の割出し可能インサートのそれぞれは、前記インサートポケットのうちの一つに固定され、前記複数の割出し可能インサートは、前記ヘッドに、ヘッドの直径において２．５４センチメートル（１インチ）あたり約４個のインサートの密度により配置される、材料除去工具。
前記割出し可能インサートは、止めネジによって前記インサートポケットに保持されており、
前記止めネジの前記ヘッドの部位は、前記割出し可能インサートの面の受け部の部位に接触し、前記受け部の前記部位は前記止めネジの前記ヘッドの前記部位に相補形状である面を有する、請求項１５に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記受け部の前記部位の凹状部に対応する凸状部を有する、請求項１６に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記受け部の前記部位の凸状部に対応する凹状部を有する、請求項１６に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記受け部の前記部位の平坦部に対応するよう平坦である、請求項１６に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記止めネジの傾斜肩部および同心肩部である、請求項１６に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記同心肩部の部位は、前記止めネジ用のネジ穴の端ぐりに係合する、請求項２０に記載の材料除去工具。
前記割出し可能インサートは、受け部を面に含むと共に複数の切り刃を含み、前記受け部は複数の部位を含み、前記割出し可能インサートの前記複数の切り刃のうちの一つは、前記複数の部位の一つに相互に関係付けられている、請求項１５に記載の材料除去工具。
前記割出し可能インサートは、止めネジによって前記インサートポケットに保持されており、前記止めネジのヘッドの部位は、前記切り刃と相互に関連付けられる前記受け部の部位と接触している、請求項２２に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記受け部の前記部位の面に対応する面を有する、請求項２３に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位は、前記止めネジの傾斜肩部および前記止めネジの同心肩部である、請求項２３に記載の材料除去工具。
前記切り刃と相互に関連付けられた前記受け部の前記部位は、前記切り刃に最も近接する前記受け部の前記部位である、請求項２３に記載の材料除去工具。
前記切り刃と相互に関連付けられた前記受け部の前記部位は、前記切り刃から最も遠い前記受け部の前記部位である、請求項２３に記載の材料除去工具。
前記材料除去工具はフライス削り工具であり、前記割出し可能インサートはフライス削りインサートである、請求項１５に記載の材料除去工具。
前記材料除去工具は旋削工具、溝削り工具およびパーティング工具であって、前記割出し可能インサートは、旋削インサート、中ぐりインサート、溝削りインサート、およびパーティングインサートである、請求項１５に記載の材料除去工具。
第一の軸方向端部に複数のインサートポケットのある本体を備え、前記インサートポケットのそれぞれは、支持壁面、支持床面および端ぐりのあるネジ穴を含み、前記ネジ穴は、前記支持床面と角度をなして方向付けられた中心線を有しており、
さらに、
割出し可能インサートを備え、該割出し可能インサートは、多角形の正面、多角形の裏面、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する前記側方端面と前記多角形の面との交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含み、前記多角形の正面に止めネジのヘッドの部位に対する受け部を含み、前記受け部は複数の凹部を含み、前記多角形の裏面が前記床支持面に接触して、複数の側方端面のうちの第一の側方端面が支持壁面に接触して、複数の側方端面のうちの第二の側方端面が前記本体の外側の周囲面を越えて放射状に突出して、前記インサートポケットに固定されており、
さらに、
ネジ部、同心肩部および傾斜肩部を含み、該傾斜肩部は前記ネジ部と前記同心肩部との間にある、前記ネジ穴用の止めネジを備え、
前記ネジ穴に挿入された前記止めネジは、前記同心肩部の第一の部位と前記傾斜肩部の第一の部位とを、前記複数の凹部のうちの一つに対して係合させる、材料除去工具。
前記ネジ穴に挿入された前記止めネジが、前記同心肩部の第二の部分を前記ネジ穴の端ぐりの面に対して係合させる、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記複数の凹部の一つに対して係合している前記同心肩部の前記第一の部位および前記傾斜肩部の前記第一の部位と前記端ぐりの面に対して係合している前記同心肩部の第二の部位とが、前記インサートポケットの側壁に対して側方係止力を引き起こし、前記インサートポケットの支持床部に対して締付け力を引き起こす、請求項３１に記載の材料除去工具。
前記同心肩部の第一の部分および前記傾斜肩部の前記第一の部位を前記複数の凹部の一つに対して係合させ、かつ、前記同心肩部の第二の部位を前記端ぐりの面に対して係合させるよう、前記ネジ穴に挿入された前記止めネジが、接線方向、軸方向および放射方向に前記割出し可能インサートに対して力を掛ける、請求項３１に記載の材料除去工具。
前記同心肩部の前記第一の部位および前記傾斜肩部の前記第一の部位が、前記複数の凹部のうちの前記一つの凹状部に対応する凸状部を有する、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記同心肩部の前記第一の部位および前記傾斜肩部の前記第一の部位が、前記複数の凹部のうちの前記一つの凸状部に対応する凹状部を有する、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記同心肩部の前記第一の部位および前記傾斜肩部の前記第一の部位が、前記複数の凹部のうちの前記一つの平坦部に対応するよう平坦である、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位によって接触されている前記受け部の前記凹部が、前記割出し可能インサートの材料を除去する特徴部に最も近接する前記凹部である、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位によって接触されている前記受け部の前記凹部が、前記割出し可能インサートの材料を除去する特徴部から最も遠い前記凹部である、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記受け部は、前記割出し可能インサートの放射状の中心にある、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記本体を貫通する穴を含み、前記穴は前記放射状の中心において軸方向に方向付けられて、前記受け部の前記複数の凹部は前記穴の周囲周りに配置されている、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記本体は、超硬合金から形成されている、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記本体を貫通する穴を含み、前記穴は前記放射状の中心において軸方向に方向付けられて、前記受け部の前記複数の凹部は前記穴の周囲周りに配置されている、請求項４１に記載の材料除去工具。
前記材料除去工具はフライス削り工具であり、前記割出し可能インサートは、フライス削りインサートである、請求項３０に記載の材料除去工具。
前記材料除去工具は旋削工具、溝削り工具およびパーティング工具のうちの一つであって、前記割出し可能インサートは旋削インサート、中ぐりインサート、溝削りインサートおよびパーティングインサートのうちの一つである、請求項３０に記載の材料除去工具。
割出し可能インサートを材料除去工具に取付ける取付け方法であって、
前記割出し可能インサートは、多角形の正面と、多角形の裏面と、前記多角形の正面および前記多角形の裏面を結合する複数の側方端面と、前記インサートの線状縁部を形成する側方端面と前記多角形の面との交線と、前記インサートの角縁部を形成する連続する側方端面の交線とを含み、前記割出し可能インサートは前記多角形の正面に受け部を含み、前記受け部は複数の凹部を含んでおり、
前記材料除去工具のインサートポケットの着座面に前記割出し可能インサートを配置し、
傾斜肩部および同心肩部を含む止めネジを、前記複数の凹部の一つに前記止めネジのヘッドの部位を係合させるよう、ネジ穴にねじ込む、取付け方法。
前記凹部は、前記止めネジの前記ヘッドの前記部位の面に対応した面を有する、請求項４５に記載の取付け方法。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位が前記止めネジの傾斜肩部の第一の部分および同心肩部の第一の部分であり、前記凹部の前記面が前記傾斜肩部の前記第一の部分および前記同心肩部の前記第一の部分の凸状部に対応した凹状部を有する、請求項４６に記載の取付け方法。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位が前記止めネジの傾斜肩部の第一の部分および同心肩部の第一の部分であり、前記凹部の前記面が前記傾斜肩部の前記第一の部分および前記同心肩部の前記第一の部分の凹状部に対応した凸状部を有する、請求項４６に記載の取付け方法。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位が前記止めネジの傾斜肩部の第一の部分および同心肩部の第一の部分であり、前記凹部の前記面が、前記傾斜肩部の前記第一の部分および前記同心肩部の前記第一の部分の平坦部に対応するよう平坦である、請求項４６に記載の取付け方法。
前記止めネジの前記ヘッドの前記部位が前記止めネジの傾斜肩部の第一の部分および同心肩部の第一の部分であり、前記凹部の前記面に前記傾斜肩部の前記第一の部分および前記同心肩部の第一の部分を係合させることと、前記ネジ穴の端ぐりの面に前記同心肩部の第二の部分を係合させることとが、側方係止力をもたらし、かつ締付け力をもたらす、請求項４６に記載の取付け方法。
前記複数の凹部のうちの一つに前記止めネジの前記ヘッドの前記部位を係合させることが、接線方向、軸方向および放射方向において前記割出し可能インサートに対して力を掛ける、請求項４５に記載の取付け方法。