JP2010526677A - 八枚刃の切削インサート、およびその切削インサート用工具ホルダ - Google Patents
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Abstract
本発明は、八枚刃の回転可逆切削インサート(1)に関し、切削インサート(1)は、2つの対向する本質的に方形の基面(2)であって、前記面に対して垂直に延在する中心軸(A1)の周りを相互に回転可能である基面(2)と、4つの同一の側面(3)とを含む。各基面(2)と各側面(3)との間に主切刃先が形成され、側面(3)の長さの一部にのみわたって延在する。各側面(3)は、各主切刃先(4)に隣接する副切刃先(6)を形成する、対角線上にある2つの円形のまたは湾曲したコーナ刃(5)を含む。各側面はまた、側面(3)に設定されかつ各コーナ刃(5)から、コーナ刃に関連した主切刃先に沿ってチップポケットの後端(7d)まで延在する2つのチップポケット(7)を含む。
Description
本発明は、基面に対して垂直に延びる中心軸の周りで互いに対して捻れている2つの対向する実質的に矩形の基面と、4つの同一の側面とを有する八枚刃の回転可逆切削インサートに関する。本発明はまた、そのような切削インサートのための工具ホルダに関する。
DE−B 1 232 436号明細書から硬切削材製の多数枚刃切削体が公知であり、前記切削体は、先端が切断されたピラミッド様の2つの切削体半体から形成されており、互いに対向する位置にありかつ4つの同一の側面を形成しているその基面は、互いに対して捻れている。側面が両基面と共に合計8つの切れ刃を形成し、切れ刃はいずれも側面および基面の全長にわたって延在している。切削体半体の基面に対して直角に、それゆえ中心軸に対して垂直に延びる中心孔がネジを収容する働きをし、それにより、切削インサートを工具ホルダの凹部に締結できる。4つの同一の側面は平坦なすくい面を有し、それらのすくい面は、各切れ刃に割り当てられかつそれらに隣接しており、切れ刃全体に沿って中心軸を横切って、かつ側面の中心まで中心軸の方向に延在しており、その側面の中心において、2つの切削体半体は互いに隣接している。
使用する接線切削チップでは、例えば、旋削工具では、工具ホルダにおいて切削チップを回転および逆転させることによって、その8つの切れ刃を交互に使用することができる。
本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの八枚刃の切削インサートの改良を提案することにある。さらに、そのような切削インサートを収容するためのとりわけ好適な工具ホルダを提案する。
この目的は、本発明に従って、請求項1の特徴によって達成される。有利な構成、発展形態および変形形態は、請求項1を参照する従属請求項の主題である。
本発明による八枚刃の回転可逆切削インサートは、各側面に、そこに引っ込む2つのチップポケットを有する。これらのチップポケットは、それぞれに割り当てられた主切刃先に沿って、副切刃先へと1つとなるコーナ刃間を後部チップポケット端部まで延在する。この場合、主切刃先およびそれに割り当てられたチップポケットは、側面の長さの一部のみにわたって延在する。従ってチップポケットはこの側面内において各チップポケット端部で終端する。
2つのチップポケットは好ましくは少なくとも部分的に各側面内で重なり合っている。この場合チップポケット、ならびに副切刃先、主切刃先、および前記副切刃先と主切刃先をつなぐコーナ刃は、好都合には円形のまたは湾曲した設計であり、互いに対角線上に配置される。それゆえ、各チップポケット、かつまたそれに割り当てられた主切刃先および同様に前記チップポケットに割り当てられかつ主切刃先に対して実質的に横断する方向に延在する副切刃先は、常に2つの切削体半体または切削インサート半体のうちの一方の領域に位置し、側面の幅だけ離間されたその基面は、互いに対して捻れている。そこで、他方の切刃先(主切刃先および副切刃先)はそれらに割り当てられたチップポケットと共に、同一側面内において、他方の切削体半体の反対側に配置される。
各側面の2つのチップポケット間にはポケットの峰部が形成され、前記ポケットの峰部は、2つのチップポケットのポケット底部に対して隆起している。この場合、2つのチップポケットの、互いに対面するポケットの稜線の間に延びるポケットの峰部の領域または部分は、隣接するチップポケットのチップポケット端部を越えて延在するポケットの峰部の領域または部分と比較して、比較的狭い。換言すると、各チップポケット端部の後方へと、ポケットの峰部は、関連するチップポケットに対面する基面の方に向かって広くなっている。
好都合な構成では、ポケットの峰部のこの広げられた領域は、同一の切削体半体の隣接する各側面の副切刃先まで延在する。そこで、広げられたポケットの峰部は、隣接する各側面のこの副切刃先のための副逃げ面を形成する。それゆえ、各ポケットの峰部によって形成されたこれらの副逃げ面は、同様にこの側面内において対角線上にある。
好都合な変形形態によれば、チップポケット間に形成されかつ側面にわたってそれらのチップポケット端部を越えて対称的に延在するポケットの峰部は、少なくとも1つの軸の周りで捻れているかまたは傾斜しているため、斜めに延びるように設計されている。この場合、捻れ軸は、中心軸、および/またはそれに対して垂直な切削体の軸であり、その軸は、中心軸に対して垂直に延在し、かつ各側面に対して垂直である。中心軸がy方向に延びおよび前記側面に対して垂直な軸がz方向に延びる直交座標系では、ポケットの峰部は、x方向に延びかつこの側面に隣接する2つの側面に対して垂直な軸の周りでこの側面の中心の方へ傾斜している。
ポケットの峰部も、好ましくは同様に中心軸(y方向)の周りでこの側面の中心の方へ追加的に傾斜している。それゆえ、その結果ほぼ漏斗状のこの側面のポケットの峰部は、この側面の中心領域に、すなわち面の中心に最深部を有する。
好適な構成、具体的には切削インサートのこの変形形態によれば、ポケット底部に対して隆起しておりかつ水平である、すなわち具体的には面の中心の方へ傾斜しておらず、それゆえこの側面に対して平面的である面領域が、各チップポケット端部を起点として形成される。この構成では、各チップポケットは、各コーナ刃の対角線上にあるポケットコーナを有することが好都合であり、かつそれによってこのチップポケットは水平面領域、および中心ポケットの峰部の比較的狭い領域または部分の双方に隣接する。
原理上、各チップポケットは、比較的長いポケット稜線を有し、それはこのチップポケットに割り当てられた主切刃先に至る。さらに、同じチップポケットの比較的狭いポケット稜線は、コーナ刃を介してこの主切刃先に接続された副切刃先に至る。この場合、有利な構成では、ポケットの稜線またはこれらのポケットの稜線のそれぞれは、中心軸の方へ内側にアーチ状に(凹状に)なっており、それぞれ窪んだ主切刃先および窪んだ副切刃先が形成される。従って、主切刃先および/または副切刃先は、この側面と、それに割り当てられた基面または前記側面に隣接する側面との間の切刃領域において、中心軸の方へ引っ込んでいる。次いで、対応するコーナ刃は、引っ込んだ主切刃先および隣接する同様に引っ込んだ副切刃先に対して隆起している移行領域を有する。
いずれも互いに隣接する2つの切削体半体の間にある中心領域では、互いに隣接する側面の副切刃先は、部分的に重なり合うが離間して互いに通過するように向けられる。この中心領域では、副切刃先の、離間して互いに通過するように向けられた切刃先端部が、これら2つの隣接する側面のそれぞれにおいてオフセット面を成し、これら2つのオフセット面は角度を成して、好都合には互いに鈍角を成してまたはほぼ直角に配置されている。
互いに隣接する側面の副切刃先が端部において離間して互いに通過して向けられる一方で、互いに角度を成して配置されたオフセット面を形成する多数枚刃の回転可逆切削インサートは、それ自体で既に独創的である。それゆえ、そのような切削インサートの副切刃先のこの設計は、独立発明をなす。
4つの同一の側面および前記側面を画定する2つの同一の基面のために、本発明による切削インサートは、90°対称である。それゆえ、主切刃先および副切刃先として有効な切刃先、または切削インサートの切れ刃は、工具ホルダにおいて切削インサートをそれぞれ90°回転させることによって次々と使用することができ、その後、切削インサートを工具ホルダにおいて180°逆転させ、対応して90°回転させることによって他の4つの切刃先を使用できるようにする。このために、特に接線切削インサートとして好適な切削インサートを、機械加工される被加工物の長手方向軸に対して工具ホルダの端部に配置する。
そのような八枚刃の回転可逆切削インサートまたは接線切削インサートのための特に好ましい工具ホルダは、チップ座として凹部を有し、その凹部は、切削インサートがその基面で当接するための座面と、それに対しておよび互いに実質的に直角に配置されかつ切削インサートがその側面で当接できるようにする2つの着座領域とを含む。これらの着座領域を、各側面が、チップポケットに対して隆起しているその面領域でおよび/またはポケットの峰部で当接するように設計する。この場合、着座領域は、側面の水平面領域またはポケットの峰部のインプレッションのように設計された支持領域を有することが好都合である。工具ホルダの、例えば具体的には旋削工具の、チップ座として有効な凹部のこの幾何学的形態によって、機械加工中に生成された高い力が、確実に工具ホルダにもたらされ、それゆえ後者によって吸収されて、チップ座を確実に壊れないようにする。
本発明によって達成される利点は、特に、そのような切削インサートを用いた被加工物の機械加工中、チップポケットが側面に組み込まれるまたは形成されるために、特に良好な切り屑形成、およびとりわけ大きな切り屑破断領域が得られることにある。加えて、正の半径方向すくい角を用いた比較的順調な切削によって切り屑の量が増加し、かつ90°超の取付角のために可変性が増大し得る。
本発明による切削インサートは、有利にも、プレス部品またはダイカスト部品として製造される。それゆえ、別の機械加工工程においてそのような切削体のプレス作業に続けて通常必要となる研削作業を、省略し得る。
本発明の例示的な実施形態を以下、図面を参照して詳細に説明する。
全図面において、対応する部品には同一の参照符号を付す。
図1〜5によれば、接線方向の切削インサート1(以下、切削インサートとして示すが、接線切削チップとしても示す)は、2つの対向する同一および実質的に矩形の基面2ならびに4つの同一の側面3を有し、図1ではその側面のうち2つの隣接する側面3のみを、図3では1つの個別の側面3のみを確認できる。切削インサート1もそのようになっている。図示の座標系(x、y、z)に関して、基面2に対して垂直なチップ中心軸または中心軸A1はy方向に延びる。それに対して垂直な軸A2はz方向に延び、2つの対向する側面3に対して垂直に配置される。中心軸A1およびこの軸A2の双方に対して垂直でありかつ他の2つの対向する側面3に対して垂直に延びる軸A3は、x方向に延びる。切削チップ1の中心面は、側面3に対して垂直である軸A2およびA3によって規定された面に配置され、2つの基面2は、この中心面から中心軸A1に沿って等距離に離れて置かれる。
図2から特に明白に分かるように、切削インサート1の2つの基面2は中心軸A1の周りで互いに対して捻れている。原理上、2つの基面2のねじれ角αは、0°超および20°未満である必要があり、特に(10±5)°である。ねじれ角は、好ましくは従来のまたは典型的な約6°の逃げ角の領域内にあり、好ましくは約8°である。基面2がx方向および同様にz方向に対して約4°それぞれ互いに対して捻れているために、切削インサート1の実質的に2つの切削体半体1aおよび1bが形成され、前記切削体半体1aおよび1bは互いに隣接しているかまたは2つの軸A2およびA3によって規定される中心面(xz面)において1つになる。
各基面2と共に同一の側面3のそれぞれが主切刃先4を形成し、主切刃先は各側面3の長さの一部にのみわたって延在する。加えて、各側面3は、対向する、角が取れたまたは湾曲したコーナ刃5を有する。各コーナ刃(角の丸み)5が副切刃先6を形成し、その副切刃先は、各主切刃先4に隣接し、かつこの側面3に隣接する側面3にまで及ぶ。各側面3に引っ込む、すなわち中心軸A1に向かって内側にアーチ状に(凹状に)なっているチップポケット7が、主切刃先4、コーナ刃5および副切刃先6から形成された各切れ刃に割り当てられる。それゆえ、2つのチップポケット7、ならびに割り当てられた主切刃先4、コーナ刃5および副切刃先6は、各側面3内において互いに対角線上にある。
各チップポケット7は、各主切刃先4まで引き出された、すなわちポケット底部7eに対して引き出されているポケット稜線7aと、各副切刃先にまで至るポケット稜線7bと、この側面3の他方の各チップポケット7に面するポケット稜線7cと、チップポケット端部7dとを有する。各側面3の内側にあるチップポケット端部7dは、隣接する側面3から離隔されている。このチップポケット端部7dも同様に、ポケット底部7eに対して隆起したポケット稜線によって形成されている。
ポケットの峰部またはポケット頂部8が、各側面3の2つのチップポケット7間に形成される。このポケットの峰部8は、好都合にも、重なり合っているチップポケット7の間の領域において比較的狭く、チップポケット端部7dの後部の領域において比較的広い。換言すると、ポケットの峰部8の軸方向範囲は、中心軸A1に対して、2つのチップポケット7間の領域において、チップポケット端部7dとチップポケット端部7dに面する隣接する側面3の副切刃先6との間の領域よりも狭い。そこでは、比較的広いまたは広げられたポケットの峰部8が、隣接する側面3の副切刃先6のための各副逃げ面9を形成する。
図1から比較的明白に分かるように、互いに隣接する2つの側面3の副切刃先6は、各側面3の面において、または軸A2およびA3によって規定された中心面(xz面)の領域において離間して重なり合っている。それゆえ、2つの副切刃先6は、直接的にも間接的にも互いに1つにならないが、オフセット面10を形成して離間して延びている。これらのオフセット面10は、対応する側面3の面にあり、それゆえ互いに直角または鈍角に配置されている。
中心軸A1に沿って切削チップ1を貫通する中心孔11は、固定要素(図示せず)、例えばネジまたはボルトを収容する働きをし、図6および7に示す旋削工具の工具ホルダに切削インサート1を締め付けるおよび/またはクランプする。
図4に示す切削インサート1は、図1〜3による切削インサート1とは、各主切刃先4および各副切刃先6が内側にアーチ状になっている、すなわち中心軸A1の方に引っ込んでいる点で異なる。こうした幾何学的形態の結果、主切刃先4と副切刃先6との間の移行領域がコーナ刃5内の最も高い切れ刃点12を示す。中心軸A1および軸A2または軸A3によって規定された面に対して、切れ刃点12それゆえコーナ刃5は、引っ込んだまたは内側にアーチ状となっている主切刃先4および/または副切刃先6の切れ刃領域よりも遠くに離れている。主切刃先4および/または副切刃先6の切れ刃領域は、中心軸A1から最短または最小限の切れ刃距離にある。
図5に示す切削インサート1も同様に、図1による切削インサート1と対応し、そこに示す切削インサート1とは対照的に、各側面3が、対角線上にある2つの水平面領域13を有する。これらの水平面領域13は、同じ切削体半体1a、1bに配置されたチップポケット7の各チップポケット端部7dに隣接する。それゆえ、軸A2またはA3に対して対称的であるこれらの水平面領域13は、対応するチップポケット7の隣接する各チップポケット端部7dと、この切削チップ半体1aまたは1bにある隣接する側面3の副切刃先6の副逃げ面9との間に配置される。
図1による切削インサート1の実施形態では、および水平面領域13を有する図5による実施形態では、ポケットの峰部8は、中央の中心面(xz面)の方へおよび各側面3の面の中心14に向かって傾斜してまたは斜めに延びるように設計されることが好都合である。このために、ポケットの峰部8および前記ポケットの峰部8によって形成された副逃げ面9は、一方では軸A3の周りでかつ他方では中心軸A1の周りで傾斜している。この場合、対応する捻れまたは傾斜の向きは、常に切削チップ1のチップの中心または面の中心14の方に向かっている。従って、面の中心14から対称的に、互いに対向する隣接する2つの側面3まで延在するポケットの峰部8の2つの部分は、傾斜しているかまたは互いに対して捻れており、ポケットの峰部8に実質的に漏斗のような表面形状が形成される。
図6に、そのような八枚刃の回転可逆切削インサート1のための工具ホルダ15の斜視図を示す。このために、工具ホルダ15は、切削インサート1用のチップ座として凹部16を有する。図7に、旋削工具として設計されかつ切削インサート1が挿入された工具ホルダ15を、側面3の側面図において示す。
凹部16は座面17を有し、そこに切削インサート1がその基面2で当接する。この座面17の領域にあるネジ穴18が、切削インサート1の中心孔11を貫通する取付ネジ(図示せず)を収容する働きをし、そのネジによって、切削インサート1を取付状態でこの座面17に対して凹部16の内側に締め付ける。加えて、凹部16は、互いに実質的に直角に配置された2つの着座領域19を有し、そこに、いずれも互いに隣接する2つの側面3によって切削インサート1が当接するようにされている。
これらの着座領域19のそれぞれの領域に支持領域20が設けられ、それによって各側面3は、凹部16の対応する着座領域19において、対応するポケットの峰部8の領域で接触するにすぎない。凹部16の円弧状のコーナ領域21および22は、工具ホルダ15に引っ込む位置決定領域を形成し、そこに、凹部16に載置されている側面3と、座面17に当接している基面2との間に形成される切削体1のそれらの主切刃先4、副切刃先6またはコーナ刃5が載置される。
その着座領域19または各着座領域19を、追加的な台として例えばプレート状の着座要素23(破線で示す)で形成することもでき、それは、凹部16に挿入され、そこに固定される。好ましくは硬質材料製のそのような追加的な着座要素23は、特に重切削中、好都合である。
図7から比較的明白に分かるように、切削インサート1は、機械加工される被加工物(図示せず)の、y方向に延びる長手方向軸に対して、工具ホルダ15の端部に配置される。切削チップ1のこの構成では、使用中、主切刃先4および副切刃先6はそれぞれ、原理上、工具ホルダ15において切削チップ1が負の位置にありかつ基面2に対して捻れている使用中の基部側2が凹部16の座面17に当接する結果、確実に負の半径方向すくい角をもたらす。しかしながら、好ましくは副切刃先6の引っ込んだ構成または幾何学的形態は、全体として正のすくい角βをもたらす。
軸方向すくい角に関しても同様の関係であり、軸方向すくい角は、図2に示すような対応する切削インサート1の取付位置において、原理上同様に、傾斜またはねじれ角αに対応する負のすくい角をもたらす。しかしながら、図4の実施形態による主切刃先4の引っ込んだまたは窪んだ構成または幾何学的形態は、同様に全体として正の軸方向すくい角γをもたらす。切削インサート1のこの構成および工具ホルダ15におけるその配置において、前記切削インサート1は、正の軸方向すくい角γおよび正の半径方向すくい角βの双方を有する接線切削インサート1として有効である。図3に示す好ましくは90°超の取付角δによって、接線工具ホルダ15に使用される切削インサート1の可変性を増大させることが可能となる。
チップポケット7として、それゆえポケットのように凹まされた、すなわち中心軸A1に向かって各側面3へ内側にアーチ状になっているチップブレーカ面として設計されたチップブレーカ面により、被加工物を旋削している際の切り屑処理が特に信頼性の高く保証される。八枚刃の切削インサート1の側面3におけるチップポケット7の対称的な形状によって同様に組み込まれ得るポケット稜線8の結果、特に効果的な明白な副逃げ面9、および工具ホルダ15におけるプレート状の切削チップ1(切削チップ)の信頼性の高いチップ座のための特に好適な支持点または支持領域20の双方が形成される。
Claims (17)
- 2つの対向する実質的に矩形の基面(2)と、4つの同一の側面(3)とを有する八枚刃の回転可逆切削インサート(1)であって、前記基面(2)は、前記基面(2)に対して垂直に延びる中心軸(A1)の周りで互いに対して捻れている、切削インサート(1)において、
− 各基面(2)と各側面(3)との間に主切刃先(4)が形成され、前記側面(3)の長さの一部のみにわたって延在し、
− 各側面(3)が、対角線上にある2つのコーナ刃(5)を有し、コーナ刃(5)は、円形のまたは湾曲した設計であり、前記各主切刃先(4)に隣接する副切刃先(6)を形成し、
− 各側面(3)が2つのチップポケット(7)を有し、チップポケットは、前記側面(3)に引っ込み、前記各コーナ刃(5)を起点として、前記コーナ刃(5)に割り当てられた前記主切刃先(4)に沿って後部チップポケット端部(7d)まで延在することを特徴とする切削インサート(1)。 - 同じ側面(3)内にある前記2つのチップポケット(7)が面の中心(14)を越えて延在していることを特徴とする請求項1に記載の切削インサート(1)。
- 前記チップポケット(7)のポケット底部(7e)に対して隆起しているポケットの峰部(8)が、前記チップポケット(7)間に形成されてい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(1)。
- 前記ポケットの峰部(8)が、前記同じ側面(3)の前記2つのチップポケット(7)の、互いに対向しているポケットの稜線(7c)間に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の切削インサート(1)。
- 前記ポケットの峰部(8)が、前記隣接するチップポケット(7)の前記チップポケット端部(7d)を越えて対称的に延在し、前記各チップポケット端部(7d)を起点として、このチップポケット(7)に面する前記基面(2)の方へ広がっていることを特徴とする請求項3または4に記載の切削インサート(1)。
- 前記ポケットの峰部(8)が、前記隣接する各側面(3)の前記副切刃先(6)まで延在し、そこで前記隣接する側面(3)の前記副切刃先(6)のための副逃げ面(9)を成すことを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記ポケットの峰部(8)が、前記側面(3)の面の中心(14)の方へ傾斜して延びるように設計されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記ポケットの峰部(8)が、前記中心軸(A1)の周りで、および/または前記中心軸(A1)およびそれに対して垂直な軸(A2)を横切って延びる軸(A3)の周りで捻れていることを特徴とする請求項7に記載の切削インサート(1)。
- 前記ポケット底部(7e)に対して隆起しかつこの側面(3)に対して水平である面領域(13)が、前記各チップポケット端部(7d)を起点として形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 各チップポケット(7)が、関連の主切刃先(4)に至るポケットの稜線(7a)と、前記関連の副切刃先(6)に至るポケットの稜線(7b)とを有し、前記ポケットの稜線(7a)および/または前記ポケットの稜線(7b)が、前記中心軸(A1)の方へ内側にアーチ状になっており、窪んだ主切刃先(4)および窪んだ副切刃先(6)がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 互いに隣接する前記側面(3)の前記副切刃先(6)が、前記端部において離隔され、かつ互いに通過するように向けられており、互いに対して角度をなして配置されたオフセット面(10)が形成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記コーナ刃(5)は角の取れた、具体的には円形のまたは湾曲した設計であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の切削インサート(1)を有する工具ホルダ(15)。
- チップ座としての凹部(16)であって、前記切削インサート(1)が基面(2)で当接するための座面(17)と、互いに実質的に直角に配置されかつ前記切削インサート(1)がその側面(3)のうちの2つで当接するようにされた2つの着座領域(19)とを含み、前記着座領域(19)は、前記各側面(3)が前記チップポケット(7)に対して隆起しているその面領域(8、9、13)で当接する設計とされている、凹部(16)によって特徴付けられる請求項13に記載の工具ホルダ(15)。
- 前記着座領域(19)が、前記側面(3)の前記ポケットの峰部(8、9)および/または前記水平面領域(13)のインプレッションのように設計された支持領域(20)を有することを特徴とする請求項13または14に記載の工具ホルダ(15)。
- 前記凹部(16)が、前記切削インサート(1)がその基面(2)で当接するための実質的に矩形の座面領域(17)を有することを特徴とする請求項14または15に記載の工具ホルダ(15)。
- 前記着座領域(19)または各着座領域(19)が、前記凹部(16)に挿入された着座要素(23)によって形成されており、特に硬質材料製であることを特徴とする請求項14〜16のいずれか一項に記載の工具ホルダ(15)。
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