JP2010526678A - 八枚刃の切削インサート、およびその工具ホルダ - 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る。各側面(3)の関連の主切刃先(4)に沿って延在する2つの切り屑溝(7)の間に座面(8)が形成され、前記座面は、隣接する切り屑溝(7)の切り屑溝端部(7d)にわたってかつ主切刃先(4)に対して横断する方向に、主切刃先(4)まで対称的に延在する。
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し、各基面と各側面との間に主切刃先が形成される、八枚刃の回転可逆(両面利用可能)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、工具ホルダ内の信頼性のあるチップ座に関して特に改良された八枚刃の切削インサート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、各側面において切り屑溝間に座面を有し、前記座面は、隣接する切り屑溝の溝端部を越えかつ主切刃先に対して横断する方向にそれに隣接するまで対称的に延在している。
有利な構成では、主切刃先は、各側面の長さの一部にのみ延在する。具体的には、各主切刃先は、関連のコーナ刃とこの基面の角が取れたエッジ部分との間に延在する。各コーナ刃は、好ましくは角が取れているかまたは円形のもしくは湾曲した設計である。角が取れたエッジ部分は、少なくとも部分的にまたはある部分のみ、隣接する側面の副切刃先の副逃げ面を形成することが好都合である。
座面は、双曲線状に引っ込む、腰部がくびれた中心面領域ほぼ円形または卵形の面の輪郭を有する。この構成では、座面の形状は戦斧状である。この場合、切り屑溝は、腰部がくびれた中心面領域と、対角線上にあるコーナ刃(角の丸み)との間に形成される。
座面もまた、好都合には、側面全体にわたって主切刃先の長手方向に延在する。このため、特に有利な面形状または幾何学的形態において、座面は、腰部がくびれた中心面領域に対して対称的に、具体的には回転対称的に、2つの楔形の面領域を有する。2つの楔形の面領域の面チップは、好ましくは隣接する側面の副切刃先にまで至る。この変形形態では、座面の各楔形の面領域は、特に角が取れたエッジ部分と共に、隣接する側面の副切刃先のための副逃げ面の部分またはその一部を形成する。
各切り屑溝は、各コーナ刃の対角線上にありかつおよび好適にも角が取れている、具体的には円形であるかまたは湾曲している溝コーナを有する。この溝コーナで、切り屑溝は座面に隣接する。切り屑溝は、好ましくは側面に引っ込むチップポケットとして設計されている。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。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。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。
座面は、各側面の2つのチップポケットの間において、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。各チップポケット端部の後部の方へ、座面は、互いに対向する主切刃先まで対称的に延在する一方、座面の腰部がくびれた面領域の形状については、チップポケット間の領域において比較的狭い面領域がもたらされる。
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ている。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、その座面で当接するように設計する。この場合、着座領域は、同一の側面の水平面または平坦な座面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。
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。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1〜3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)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、その側面のうち2つの隣接する側面3を確認できる。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5から比較的明白に分かるように、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α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、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。
同一の側面3のそれぞれが各基面2と共に主切刃先4を形成する。主切刃先4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。前記コーナ刃5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まで及ぶ副切刃先6を形成する。主切刃先4、コーナ刃5および副切刃先6から形成されたこれらの切れ刃のそれぞれに、切り屑溝7が割り当てられる。前記切り屑溝7を、各側面3に引っ込んだ、すなわち中心軸A1の方へ内側にアーチ状になったチップポケットとして設計する。それゆえ、同様に下記でチップポケットとして示す2つの切り屑溝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6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、チップ溝または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溝端部7dは、隣接する側面3から離隔されている。このチップ溝または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。
2つの切り屑溝の間または各側面3のチップポケット7の間には座面8が形成される。チップポケット7に対して隆起しているこの平面的なまたは水平な座面8は、隣接する切り屑溝7の切り屑溝端部7dを越えて対称的に、かつ主切刃先4に対して横断する方向に、主切刃先4に隣接するまで延在する。それゆえ、主切刃先4は各コーナ刃5を起点として座面8に沿って、この側面3と主切刃先4に割り当てられた基面2との間に設けられた角が取れたエッジ領域9まで延びる。前記エッジ領域9は、隣接する各側面3の角が取れたまたは湾曲したコーナ刃5で実質的に終端する。そこで、角が取れたエッジ領域9は、隣接する側面3の副切刃先6のための副逃げ面の少なくとも一部を形成する。
その基本的な形状では、各座面8は原理上卵形、円形または楕円形である。各側面3の面の中心の領域では、座面8は、双曲線のように引っ込む腰部がくびれた面領域8aを有する。広げられた面領域8bは、軸A2、A3に対して回転対称的にこの腰部がくびれた面領域8aに隣接する。それゆえ、4つの同一の側面3の4つの同一座面8は、実質的に戦斧の形状を有する。それゆえ、この形状または幾何学的形態の座面8は、いずれも互いに対して対向する側面3に対して垂直な各軸A2およびA3の周りで捻れている。
切り屑溝またはチップポケット7は、座面8の腰部がくびれた中心面領域8aに直接隣接する。それゆえ、各切り屑溝7は、各コーナ刃5の対角線上にある角が取れた、円形または湾曲した溝コーナ7fを有し、かつその溝コーナ7fにおいて、この切り屑溝またはチップポケット7が座面8に隣接する。それゆえ、各角が取れた溝コーナ7fは、溝またはポケット端部7dの少なくとも一部を形成する。この変形形態では、切り屑溝7は、それぞれ主切刃先4および副切刃先6と、座面8の腰部がくびれた中心面領域8a、かつまた隣接する各側面3の副切刃先6のための副逃げ面を形成する角が取れたエッジ領域9の面領域または部分との間に延在する。
互いに隣接する側面3の副切刃先6は、各側面3の面において、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4および5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2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に対応し、そこに示す切削インサート1とは対照的に、座面8は、2つの対角線上にある楔形の面領域12を有する。これらの面領域12は、同じ切削体半体1a、1bにある切り屑溝またはチップポケット7の各切り屑溝またはチップポケット端部7dに隣接する。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12は、腰部がくびれた面領域8aに対向しかつそれに隣接するそれらの広げられた面リッジ部12aを起点として、前記面リッジ部12aに対向するそれらの面チップ12bが、この切削チップ半体1aまたは1bにおいて隣接する側面3の各副切刃先6に至るまで、延在し、かつそこで、副逃げ面の部分またはその別の部分を形成する。この変形形態では、切り屑溝7は、それぞれ切刃先4および副切刃先6と、座面8の腰部がくびれた中心面領域8aおよびまたその楔形の面領域12との間に延在する。
図3に示す切削インサート1は、図1による切削インサートとは、各主切刃先4および各副切刃先6が内側に(凹状に)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13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13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4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14の斜視図を示す。このために、工具ホルダ14は、切削インサート1用のチップ座として凹部15を有する。図5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14を、側面3の側面図において示す。
凹部15は座面16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16の領域にあるネジ穴17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16に対して凹部15の内側に締め付ける。加えて、凹部15は、互いに実質的に直角に配置された2つの着座領域18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18のそれぞれの領域には、支持領域または支持面19が設けられており、それによって、各側面3は、凹部15の対応する着座領域18において座面8の領域のみで接触する。凹部15の円弧状のコーナ領域20および21は、工具ホルダ14に引っ込む位置決定領域を形成し、そこに、切削体1の、凹部15に載置される側面3と座面16に当接する基面2との間に形成される主切刃先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18または各着座領域18を、追加的な台として例えばプレート状の着座要素22(破線で示す)で形成することもでき、それは、凹部15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22は、特に重切削中、好都合である。
図5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14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14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15の座面16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、図3の実施形態による副切刃先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1および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3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14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。
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。対称的な座面8の結果、工具ホルダ14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19が形成される。
Claims (19)
- 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、前記矩形の基面(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おり、各基面(2)と各側面(3)との間に主切刃先(4)が形成される切削インサート(1)において、
− 各側面(3)が、各前記主切刃先(4)に隣接する副切刃先(6)を形成する2つの対角線上にあるコーナ刃(5)を有し、
− 各側面(3)が、各コーナ刃(5)を起点として、関連の前記主切刃先(4)に沿って後部溝端部(7d)まで延在する2つの切り屑溝(7)を有し、
− 前記切り屑溝(7)間に座面(8)が形成され、前記座面(8)が、隣接する前記切り屑溝(7)の前記溝端部(7d)を越えてかつ前記主切刃先(4)に対して横断する方向に前記主切刃先(4)に隣接するまで対称的に延在することを特徴とする切削インサート(1)。 - 前記主切刃先(4)が、前記側面(3)の長さの一部にわたってのみ延在す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)。
- 前記主切刃先(4)が、関連の前記コーナ刃(5)と、この基面(2)の角が取れたエッジ部分(9)との間に延在す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)。
- 前記コーナ刃(5)が、角が取れた、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1〜3のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記座面(8)が、前記主切刃先(4)の長手方向に、側面(3)全体にわたって延在することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記座面(8)が、腰部がくびれた中心面領域(8a)のある実質的に円形または卵形の面の輪郭を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 前記座面(8)が、前記腰部がくびれた中心面領域(8a)に対して回転対称的に、2つの楔形の面領域(12)を有し、その各面チップ(12b)が、前記隣接する側面(3)の前記副切刃先(6)にまで至ることを特徴とする請求項6に記載の切削インサート(1)。
- 前記切り屑溝(7)が、前記腰部がくびれた中心面領域(8a)と前記楔形の面領域(12)との間に形成され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)。
- 前記各切り屑溝(7)が、前記各コーナ刃(5)の対角線上にある具体的には角が取れた、または円形のもしくは湾曲した溝コーナ(7f)を有し、それによって、この切り屑溝(7)が前記座面(8)に隣接す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)。
- 前記切り屑溝(7)が、前記側面(3)に引っ込むチップポケットとして設計され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)。
- 前記チップポケット(7)が、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請求項10に記載の切削インサート(1)。
- 前記角が取れたエッジ部分(9)によっておよび/または前記座面(8)、具体的にはその前記楔形の面領域(12)によって形成された副逃げ面であって、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)。
- 前記各主切刃先(4)および/または前記各副切刃先(6)が、前記中心軸(A1)の方へ内側にアーチ状になっていることを特徴とする請求項1〜12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しており、かつ互いに通過するように向けられ、互いに対して角度を成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1〜13のいずれか一項に記載の切削インサート(1)。
- 請求項1〜14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(14)。
- チップ座としての凹部(15)であって、前記切削インサート(1)がその基面(2)で当接するための座面(16)と、実質的に互い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2つで当接するための2つの着座領域(18)とを含み、前記各側面(3)がその座面(8)で当接するように前記着座領域(18)が設計されている、凹部(15)を特徴とする請求項15に記載の工具ホルダ(14)。
- 前記着座領域(18)が、前記側面(3)の前記座面(8)のインプレッションのように設計された支持領域(19)を有することを特徴とする請求項16に記載の工具ホルダ(14)。
- 前記着座領域(18)または各着座領域(18)が、前記凹部(15)に挿入されかつ具体的には硬質材料製である着座要素(22)によって形成されることを特徴とする請求項16または17に記載の工具ホルダ(14)。
- 前記凹部(15)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(16)を有することを特徴とする請求項15〜18のいずれか一項に記載の工具ホルダ(14)。
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