JP2011516292A - 交換可能な切削インサート - Google Patents

Abstract

本発明は、十分な取り付け面を有する小径のカッタに安定に取り付けることができ、かつ複数のコーナ切刃を有する切削インサートを開示する。本発明に係る切削インサートは、互いに反対の位置にある上面および下面と、上面および下面を接続する2つの長手方向側面および2つの横方向側面とを有する形状を有し、貫通孔が、上面および下面の各中心部分を貫通している。長手方向側面は互いに反対の位置にあり、かつ上面および下面に対して垂直であり、また横方向側面は互いに反対の位置にあり、かつ上面および下面に対して垂直である。さらに、上面および下面のそれぞれは、両方の横方向側面に沿って延在する2つの切りくず排出溝を備え、また2つの切りくず排出溝は、横方向で反対に傾斜し、したがって、上面および下面のそれぞれは、対角線上の反対のコーナで、2つのコーナ切刃を備える。この場合、横方向側面間の最大長により画定される切削インサートの長手方向長さは、長手方向側面間の最大長により画定される横方向長さよりも長い。

Description

本発明は、切削インサートに関し、より詳細には、複数のコーナ切刃と、その上に形成される十分な締め付け面と、を有する小型の切削インサートに関する。

ワークに対する切削工程は、切削インサートを取り付けた切削工具により行われるので、切削インサートのコーナ切刃が摩耗する。例えば、フライス盤によりワークを切削する工程では、カッタに取り付けられた切削インサートのコーナ切刃が摩耗し、したがって、摩耗したコーナ切刃を有する切削インサートは、ワークを正確に切削することができなくなる。

したがって、ユーザは、定期的に、摩耗したコーナ切刃を有する切削インサートを新しいものと取り替える必要がある。しかし、1つの摩耗したコーナ切刃を有する高価な切削インサートを取り外して、そのカッタに新しい切削インサートを取り付けることは経済的に好ましいものではない。

切削インサートの使用寿命を延ばすために、複数のコーナ切刃が形成された切削インサートが求められている。しかし、小型のカッタ、例えば、16から40mmの直径(f)を有する小型のカッタに取り付けられる小型の切削インサート上に複数のコーナ切刃を形成することは極めて困難である。

さらに、小型の切削インサート上に直径の大きい留め孔を形成すること、および切削インサートをカッタのポケット部に安定に取り付けるために小型の切削インサート上に十分な取り付け面を形成することは困難である。

本発明は、小型の切削インサートに関する上記の問題を解決することを考えられたものであり、本発明の目的は、十分な取り付け面を備える小径のカッタに対して安定に取り付けることができ、かつ複数のコーナ切刃を有する切削インサートを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明による切削インサートは、互いに反対の位置にある上面および下面と、上面および下面を接続する2つの長手方向側面および2つの横方向側面とを有する形状を有しており、貫通孔が、上面および下面の各中心部分を貫通している。

ここで、長手方向側面は互いに反対の位置にあり、かつ上面および下面に対して垂直であり、また横方向側面は互いに反対の位置にあり、かつ上面および下面に対して垂直である。

さらに、上面および下面のそれぞれは、両方の横方向側面に沿って延在する2つの切りくず排出溝を備え、また2つの切りくず排出溝は、横方向で反対に傾斜し、したがって、上面および下面のそれぞれは、対角線上の反対のコーナで、2つのコーナ切刃を備える。

この場合、横方向側面間の最大長により画定される切削インサートの長手方向長さは、長手方向側面間の最大長により画定される横方向長さよりも長い。

長手方向側面は、実質的に平行で平坦な面であることが好ましく、また横方向側面は、凸状に湾曲した面であることが好ましい。

特に、上面および下面は、貫通孔を横断する長手方向軸に関して、また貫通孔を横断する横方向軸に関して、実質的に回転対称であることが好ましい。さらに、上面および下面のそれぞれは、貫通孔の軸に関して、実質的に180度の回転対称であることが好ましい。

上記で述べた本発明に係る切削インサートでは、切削インサートが取り付けられるカッタの軸方向に対応する長手方向側面の長さは、カッタの半径方向に対応する横方向側面の長さよりも大きく、したがって、十分な取り付け面を備える切削インサートを、小型のカッタであっても安定に取り付けることができる。

さらに、上面および下面上に形成された8つのコーナ部のうちの4つのコーナ部は、コーナ切刃として働き、したがって、切削インサートの使用寿命を大幅に延長することができる。

切削インサート100は、カッタのポケット部から取り外された切削インサートを任意の方向に180度回転させた後、ポケット部に取り付けられるが、切削インサートの回転対称性により、切削インサートをポケット部に正確に取り付けることができる。

本発明に係る切削インサートの斜視図である。 図1に示された切削インサートの平面図である。 図1に示された切削インサートの正面図である。 図1に示された切削インサートの側面図である。 図1から図4に示された切削インサートが取り付けられる切削工具の部分的な斜視図である。 図5の側面図であり、切削インサートとワークとの関係を示す図である。 図5の正面図であり、カッタのポケット部に取り付けられた切削インサートを示す図である。

以下において、本発明に係る切削インサートの実施形態が、添付の図面を参照して詳細に述べられる。切削インサートの一例として、フライス工程で使用されるフライス加工を行う切削インサートを説明する。

図1は、本発明の実施形態に係る切削インサートの斜視図であり、図2、図3、および図4は、図1に示された切削インサートの平面図、正面図、および側面図である。

本発明に係る切削インサート100は、互いに反対の位置にある上面150および下面160と、上面150および下面160を接続する4つの側面110、120、130、および140とを有する。

ここで、貫通孔190は、上面150および下面160の各中心部分を貫通し、切削インサート100がカッタ(図示省略)に取り付けられたとき、留め孔として働く。

上面150および下面160は、カッタのポケット部(図1〜図4で示されていない)上に配置される平坦な面であり、かつ実質的に、互いに平行である。

切削インサート100の4つの側面は、上面150および下面160に対して垂直であり、また互いに反対の位置にある2つの長手方向側面110および120と、互いに反対の位置にある2つの横方向側面130および140とにペア組みされる。

ここで、横方向側面130、140の間の最大長により画定される長手方向長さは、長手方向側面110、120の間の最大長により画定される横方向長さよりも長い。図1を参照すると、長手方向長さは、貫通孔190の中心と、2つの横方向側面130および140の中心とを横断する長手方向軸S2に沿ったインサートの長さであり、一方、横方向長さは、貫通孔190の中心と、2つの長手方向側面110および120の中心とを横断する横方向軸S1に沿ったインサートの長さである。

図1および図2で示すように、第1の側面110および第2の側面120は実質的に平坦な面であり、また第3の側面130および第4の側面140は、湾曲した(凸状の)面である。側面110、120、130、および140の各境界領域(コーナ部)は、特定の曲率半径を有する曲面を形成する。

図1から図4で示すように、上面150は、両方の横方向側面130、140に沿って延在する2つの切りくず排出溝（chip discharge groove）153、154を備える。ここで、2つの切りくず排出溝153、154は、横方向で反対に傾斜しており、したがって、上面150は、対角線上の反対のコーナにおいて2つのコーナ切刃150-1、150-2を備え、かつもう一方の2つの対角線上の反対のコーナにおいて2つの切りくず出口部150-3、150-4を備える。

より具体的には、一方の横方向側面130に隣接する上面150の切りくず排出溝153は、長手方向軸S2に対して、一方の長手方向側面110に向かって下方に傾斜した切りくず排出溝153-1と、他方の長手方向側面120に向かって上方に傾斜した排出溝153-2とから構成される。

さらに、もう一方の横方向側面140に隣接する上面150の切りくず排出溝154は、長手方向軸S2に対して、一方の長手方向側面120に向かって下方に傾斜した切りくず排出溝154-2と、他方の長手方向側面110に向かって上方に傾斜した排出溝154-1とから構成される。

したがって、切削インサート100の上面150の4つのコーナ部150-1、150-2、150-3、および150-4では、一方の対角線上に位置する2つのコーナ部150-1および150-2が上面150上で突き出ているが、他方の対角線上に位置する他方の2つのコーナ部150-3および150-4は、上面150上で後退している。

この場合、上面150上で突き出ている2つのコーナ部150-1および150-2は、コーナ切刃として働く。

一方、本発明に係る切削インサート100は、横方向軸S1、長手方向軸S2、および貫通孔190の軸に関して回転対称である。

言い換えると、切削インサート100を、図1で示す横方向軸S1に関して180度回転させたとき、上面150および下面160は相互に交換され、かつ2つの横方向側面130および140も相互に交換されるが、切削インサート100は、回転する前と同一形状のままである。

さらに、切削インサート100を、貫通孔190の中心と、2つの横方向側面130および140の中心とを貫通する長手方向軸S2に関して180度回転させたとき、上面150および下面160は相互に交換され、かつ2つの長手方向側面110、120も相互に交換されるが、切削インサート100は、回転する前と同一の形状のままである。

特に、切削インサート100を、貫通孔190の垂直軸に関して180度回転させたとき、2つの長手方向側面110および120は相互に交換され、かつ2つの横方向側面130および140も相互に交換されるが、切削インサート100は、回転する前と同一の形状のままである。

この回転対称性は、切削インサート100を間欠送りする(indexing)ことを可能にする。すなわち、カッタのポケット部から取り外された切削インサート100は、任意の方向に180度だけ回転された後にポケット部に取り付けられるが、切削インサート100はポケット部に取り付け可能である。

上記で述べたように構成された切削インサート100によれば、上面150の4つのコーナ部150-1、150-2、150-3、および150-4では、上面150の平均的なレベルを超えて突き出た2つのコーナ部150-1および150-2は、コーナ切刃として働き、また上面150の平均的なレベル未満に後退した他方の2つのコーナ部150-3および150-4は、切りくず出口部となる。

上記で述べたように、下面160は、上面150の構造に対して回転対称構造である構造を有しており、したがって、下面160の構造に関する詳細な説明は省略する。

したがって、本発明に係る切削インサート100は、4つのコーナ切刃150-1、150-2、および160-3、160-4を有する。

図5は、図1から図4に示された切削インサートが取り付けられる切削工具の部分的な斜視図であり、また図6は図5の側面図であり、切削インサートとワークとの関係を示している。

例えば、切削インサート100は、留めねじ210により、フライス盤のカッタ上に形成されたポケット部201に取り付けられる。ここで、下面160は、ポケット部201の底面に配置され、また1つの横方向側面(図6では130)がワークWと接触する。図5および図6で示す状態では、上面150、1つの長手方向側面120、および1つの横方向側面130の間に設けられたコーナ部150-2は、コーナ切刃として働く。

一方、図5および図6に示されるように、カッタ200のポケット部201に取り付けられた切削インサート100の2つの長手方向側面110および120はカッタ200の軸方向に配置され、また2つの横方向側面130および140はカッタ200の半径方向に配置される。

切削インサート100の長手方向側面110および120の長さは、横方向側面130および140の長さ(幅)よりも大きいので、切削インサートは小径のカッタに取り付けられるが、切削インサート100とカッタのポケット部210との間で、十分な設置面を確保することができる。

本発明に係る切削インサート100では、さらに、凸状に湾曲しているいずれか一方の横方向側面130(または140)は、ワークWと接触状態になり、したがって、湾曲した横方向側面130とワークWとの接触面が最小化される。したがって、切削インサート100に加わる切削抵抗を最小化することができる。

上記で述べたように、ワークWに対する切削工程が行われると、コーナ切刃(例えば、150-2)が摩耗し、したがって、摩耗したコーナ切刃150-2を新しいものと取り替えることが必要になる。コーナ切刃を取り替えるために、ユーザは、まず、カッタ100から留めねじ210を外し、次いで、切削インサート100を、横方向軸S1または長手方向軸S2に関して180度回転させ、または切削インサートを、貫通孔190の垂直軸に関して水平に回転させる。最後に、ユーザは、切削インサート100を、留めねじ210によりカッタ200のポケット部210へと固定する。

この状態では、新しいコーナ切刃150-1、160-3および160-4のうちの1つがワークWに対応する。

図7は、図5の正面図であり、カッタのポケット部に取り付けられた切削インサートを示す。

図7に示されるように、切削インサート100がカッタ200のポケット部201に取り付けられた状態では、カッタ200の直径の線と、上面150の傾斜した切刃(すなわち、ワークWと接触すべき切削刃の部分)とは、それらの間で、特定の角度C(約13°)を形成する。この構造では、コーナ切刃150-2により生成された切りくずが容易に排出され、さらに切削負荷を大幅に低減することができる。

好適な実施形態が、その好適な実施形態を参照して述べられてきたが、当業者であれば、この開示の原理の趣旨および範囲に含まれる数多くの他の変更形態および実施形態を考えることが可能であることを理解されたい。より詳細には、本開示、図面、および添付の請求項の範囲に含まれる主題の組合せ構成における構成部品および／または構成において、種々の変形および修正が可能である。構成部品および／または構成における変形および修正に加えて、代替的な用途もまた当業者には明らかとなろう。

100 切削インサート
110 長手方向側面
120 長手方向側面
130 横方向側面
140 横方向側面
150 上面
150-1,150-2 コーナ切刃
150-3,150-4 切りくず出口部
153 切りくず排出溝
153-1,153-2 切りくず排出溝
154 切りくず排出溝
154-1,154-2 切りくず排出溝
160 下面
160-3,160-4 コーナ切刃
190 貫通孔
200 カッタ
201 ポケット部
210 留めねじ

Claims (5)

1. 互いに反対の位置にある上面150および下面160と、前記上面150および前記下面160を接続する2つの長手方向側面110、120および2つの横方向側面130、140とを有する形状を有する切削インサートであって、貫通孔190が、前記上面150および前記下面160の各中心部分を貫通しており、
   前記長手方向側面110、120が互いに反対の位置にあり、かつ前記上面150および前記下面160に対して垂直であり、
   前記横方向側面130、140が互いに反対の位置にあり、かつ前記上面150および前記下面160に対して垂直であり、
   前記上面150および前記下面160のそれぞれが、両方の横方向側面130、140に沿って延在する2つの切りくず排出溝153、154を備え、前記2つの切りくず排出溝153、154が、横方向で反対に傾斜し、したがって、前記上面150および前記下面160のそれぞれが、対角線上の反対のコーナで、2つのコーナ切刃150-1、150-2を備え、また前記インサートの長手方向長さが、前記インサートの横方向長さよりも長い、切削インサート。
2. 前記長手方向側面110および120が、実質的に平行で平坦な面であり、かつ前記横方向側面130および140が凸状に湾曲した面である、請求項1に記載の切削インサート。
3. 前記上面150および前記下面160が、長手方向軸S2に関して実質的に回転対称である、請求項1または2に記載の切削インサート。
4. 前記上面150および前記下面160が、横方向軸S1に関して実質的に回転対称である、請求項1または2に記載の切削インサート。
5. 前記上面150および前記下面160のそれぞれが、前記貫通孔190の軸に関して実質的に180°の回転対称である、請求項1または2に記載の切削インサート。

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