JP2012527359A

JP2012527359A - 切削インサート及びこれを含む組立体

Info

Publication number: JP2012527359A
Application number: JP2012511738A
Authority: JP
Inventors: ドンセオキム
Original assignee: テグテック・リミテッド
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2012-11-08
Also published as: WO2010140718A1; EP2437907A4; EP2437907A1; US20120076596A1; CN102458732A

Abstract

本発明は、複数の切削刃が形成された切削インサートと、この切削インサート及び切削インサートが堅固に装着されるツールホルダと、を含む組立体を開示する。本発明による切削インサートは、上部面及び下部面を有し、上部面と下部面とを貫通する中心軸孔及び上部面と下部面とを連結する複数の側面を有し、各側面は横方向に突出していて、上部面及び下部面との各境界にラウンド形状の上部及び下部切削刃を有し、上部及び下部切削刃との間の各側面には軸方向凹部が形成され、軸方向凹部は幅方向に延長されて上部面及び下部面と直交する平坦面である。各側面は、上部及び下部切削刃から軸方向凹部に向けて傾いた上部傾斜領域及び下部傾斜領域を含み、また、各側面は軸方向凹部の両側にそれぞれ形成されつつ隣接した側面に向けて傾いた軸部傾斜部を含むことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、切削インサート及びその組立体に関し（Ｃｕｔｔｉｎｇｉｎｓｅｒｔａｎｄｔｏｏｌａｓｓｅｍｂｌｙｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇｔｈｅｓａｍｅ）、特に複数の切削刃が形成された切削インサート及び切削インサートが堅固にかつ安定的に装着されることができるツールホルダを含む組立体に関する。

一般に、ボールノーズエンドミル（Ｂａｌｌｎｏｓｅｅｎｄ
ｍｉｌｌ）はラウンド形状を有する被切削物を加工する装置である。このようなボールノーズエンドミルは球状のツールホルダ及びツールホルダに結合されたシャンクを含む。

図１は一般的なボールノーズエンドミルの部分斜視図であって、ボールノーズエンドミルを構成する組立体１０を示す。組立体１０は上述で説明した球形ツールホルダ１１及びツールホルダ１１に形成されたポケット内にそれぞれ装着されている複数の切削インサート１２を含む。ツールホルダ１１及びツールホルダ１１に装着される切削インサート１２の構成を図２及び図３を介して簡単に説明する。

図２は、図１に示す切削インサート１２の斜視図であって、切削インサート１２は、上部面１２−５、下部面１２−６及び４つの側面１２−１、１２−２、１２−３及び１２−４を有する六面体状を有する。切削インサート１２は、その横断面積が下部面に行くほど漸次的に減少し、よって、切削インサート１２の４つの側面１２−１、１２−２、１２−３及び１２−４は、中央部の貫通ホール１２−７に向けて傾いた傾斜面からなる。

このような構造の切削インサート１２は、上部面１２−５の両縦断に２つの切削刃ｅ１及びｅ２が形成される。

図３は、図１の線Ａ−Ａに沿って切断した状態の断面図であって、ツールホルダ１１に形成された単一のポケット１４及びポケット１４に装着された一つの切削インサート１２のみを示す。一方、図３には、便宜上に切削インサート１２は断面処理しない状態で示した。

ツールホルダ１１に形成されたポケット１４は、切削インサート１２の形状と類似する形状を有し、被切削物を切削する切削インサート１２のある一切削刃（図３ではｅ１）に対応する一側は開放されて所定の幅、長さ及び深さを有するグルーブ１４−１に対応する。

切削インサート１２がツールホルダ１１のポケット１４内に装着される際、切削インサート１２の下部面１２−６及び３つの側面１２−１、１２−３及び１２−４がポケット１４の底面及び３つの側壁に接触され、切削刃ｅ１に対応する一側面１２−２はポケット１４の外側に形成されたグルーブ１４−１に対応する。

このように構成された切削インサート１２とポケット１４は次のような問題点を有する。

図２及び図３に示すように、切削インサート１２は、上部面１２−５と第２側面１２−２との境界部、そして上部面１２−５と第４側面１２−４との境界部に、それぞれ形成された２つの切削刃ｅ１及びｅ２を有する。したがって、２つの切削刃ｅ１及びｅ２が摩耗された場合、ツールホルダ１１から切削インサート１２を分離、除去した後、新しい切削インサートをツールホルダ１１に装着しなければならない。特に、切削インサート１２は、横断面積が下部面１２−６に行くほど漸次的に減少する形状を有するものであって、切削インサート１２は、その上部面１２−５がポケット１４の底面に接触した状態に装着することができない。よって、切削インサート１２の下部面１２−６のエッジ部は切削刃として使用することができない。

一方、図３に示すように、ツールホルダ１１に形成された各ポケット１４を構成する３つの側壁は、切削インサート１２の貫通ホール１２−７の中心線、すなわち、クランピングスクリュー１３の中心線と平行な状態であって、切削インサート１２の各側面１２−１、１２−３及び１２−４は貫通ホール１２−７の中心線に対して傾いた傾斜面である。よって、切削インサート１２がツールホルダ１１のポケット１４内に装着される場合、切削インサート１２の側面（図３では、１２−４）はポケット１４の側壁（図３では１４−４）に完全に面接触されない。

結果的に、ポケット１４の垂直壁１４−４と切削インサート１２の傾いた側面１２−４との間の一部領域には、空間Ｓが形成される。このような条件に基づいて、被切削物の切削工程が行われた場合、切削インサート１２に加わる力は、その一部だけがポケット１４の側壁１４−４に伝達されるだけであって、大部分の力はポケット１４の側壁に伝達することができない。

その結果、切削インサート１２をツールホルダ１１に結合させるクランピングスクリュー１３に力が過度に加えられ、クランピングスクリュー１３が破損されることがある。

本発明は、ツール組立体が有している上述のような問題点を解決するためのものであって、複数の切削刃が形成された切削インサートと、この切削インサートそして切削インサートが堅固に装着されることができるツールホルダと、を含む組立体を提供することに、その目的がある。

本発明は、ツールホルダに形成されたポケットの各側壁と切削インサートの側面が面接触されてクランピングスクリューの破損を防止することができる組立体を提供することに、その他の目的がある。

上述の目的を解決するための本発明による切削インサートは、上部面及び下部面を有し、上部面と下部面とを貫通する中心軸孔及び上部面と下部面とを連結する複数の側面を有し、各側面は横方向に突出していて、上部面及び下部面との各境界にラウンド形状の上部及び下部切削刃を有し、上部及び下部切削刃との間の各側面には軸方向凹部が形成され、軸方向凹部は幅方向に延長されて上部面及び下部面と直交する平坦面である。

ここで、各側面は上部及び下部切削刃から軸方向凹部に向けて傾いた上部傾斜領域及び下部傾斜領域を含み、また、各側面は軸方向凹部の両側にそれぞれ形成されつつ隣接した側面に向けて傾いた軸部の傾斜部を含むことができる。

一方、上部面及び下部面はその端部に形成され、側面に向けて傾いた傾斜部を含むことができる。

また、本発明による切削インサートは同一長さを有する３つの側面を有することができ、このとき、隣接した２つの側面との間には軸方向に延長されたグルーブが形成されている。

本発明による組立体は、複数のポケットが形成されたツールホルダ及びツールホルダのポケットに、それぞれ装着された複数の切削インサートを含み、各切削インサートは、上部面及び下部面を有し、上部面と下部面とを貫通する中心軸孔及び上部面と下部面とを連結する複数の側面を有し、各側面は横方向に突出していて、上部面及び下部面との各境界にラウンド形状の上部及び下部切削刃を有し、上部及び下部切削刃との間には軸方向凹部が形成され、軸方向凹部は幅方向に延長されて上部面及び下部面と直交する平坦面である。また、ツールホルダに形成された各ポケットは、底面及び少なくとも２つの側壁からなることで、切削インサートの下部面はポケットの底面に支持され、側面はポケットの側壁に支持される。

このとき、ポケットの各側壁は突出平坦部を有し、突出平坦部は切削インサートの側面の平坦な軸方向凹部と面接触する。

以上のように、本発明による切削インサート及びこれを含む組立体は、次のような利点を有する。

切削インサートの上部面及び下部面の側面エッジ部に複数の切削刃が形成されることで、高価な切削インサートの寿命を延長することができる。

また、切削インサートの下部面と少なくとも２つの側面がポケットの底面と側壁に面接触するために切削インサートはポケット内に堅固にかつ安定的に装着されると共にチップ排出が容易である効果を有する。

特に、本発明による組立体では、被切削物の切削加工の際に切削インサートに加わる力がポケットの各壁にすべて伝達され、したがって、クランピングスクリューに無理な力が加わらなく、結果的にクランピングスクリューの破損が防止される。

一般のボールノーズエンドミルの部分斜視図である。図１に示す切削インサートの斜視図である。図１の線Ａ−Ａに沿って切断した状態の断面図である。本発明による組立体を有するボールノーズエンドミルの部分斜視図である。図４に示す本発明の一実施例による切削インサートの上部斜視図である。図４に示す本発明の一実施例による切削インサートの下部斜視図である。図５のＢ−Ｂ線に沿って切断した状態の断面図で、ツールホルダに形成されたポケットの一部を一緒に示す。図４に示すツールホルダの一切削インサートを除去した状態を示す図で、ツールホルダに形成されたポケットの内部構成を示す。本発明の他の実施例による切削インサートの斜視図である。図９に示す切削インサートが装着されたツールホルダの部分斜視図である。

以下、本発明による切削インサート及びこれを含む組立体を、添付図面を参照しながら詳しく説明する。一方、本明細書では本発明によるツール組立体がボールノーズエンドミルに装着されたものを例として説明しているが、本発明によるツール組立体は切削インサート及び切削インサートが装着されるツールホルダを含むすべての切削工具に適用されるものとして理解すべきである。

図４は、本発明による組立体を有するボールノーズエンドミルの部分斜視図であって、本発明による組立体は、球形ツールホルダ２００及びツールホルダ２００に装着された複数の切削インサート１００を含む。図面符号「４００」は、ツールホルダ２００に連結されているシャンクを示す。

図４に示すツールホルダ２００及び切削インサート１００の構成を図５、図６及び図７を参照して説明する。

図５及び図６は、図４に示す切削インサート１００の上部斜視図及び下部斜視図であって、本発明の一実施例による切削インサート１００は、上部面１５０、下部面１６０そして上部面１５０と下部面１６０とを連結する複数の側面、例えば第１ないし第４側面１１０、１２０、１３０及び１４０を含む。

切削インサート１００の中央部には、上部面１５０と下部面１６０の中心軸を通る中心軸ホール１７０が形成され、クランピングスクリュー（図４の３００）がこの中心軸ホール１７０を貫通してツールホルダ２００のポケットの底面に形成された締結部にねじ締結されることで、切削インサート１００はポケット内に固定的に装着される。

図５及び図６に示すように、ここで、切削インサート１００の各側面１１０、１２０、１３０及び１４０は、横方向に突出していて軸方向に凹形状を有する。よって、上部面１５０と各側面１１０、１２０、１３０及び１４０の境界部、そして下部面１６０と各側面１１０、１２０、１３０及び１４０の境界部には、それぞれ外側に突出しているラウンド形状の上部及び下部切削刃Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１及びＥ１２、Ｅ２２、Ｅ３２、Ｅ４２が形成される。

一方、切削インサート１００において、すべての側面（１１０、１２０、１３０及び１４０；実質的には以後に説明する軸方向凹部）は、上部面１５０及び下部面１６０と直交し、対向する２つの側面、すなわち、第１側面１１０と第３側面１３０、そして第２側面１２０と第４側面１４０は互いに平行する。
各側面１１０、１２０、１３０及び１４０は、同一形状を有し、以下では第１側面１１０の構造だけを図５及び図７を参照して説明する。

図７は、図５の線Ｂ−Ｂに沿って切断した状態の断面図であって、上述したように、第１側面１１０は横方向に突出している曲面であって、上端部及び下端部、すなわち上部面１５０と下部面１６０との各境界に、上部及び下部切削刃Ｅ１１及びＥ１２が形成される。第１側面１１０は、上部及び下部傾斜領域１１１及び１１２、上部傾斜領域１１１と下部傾斜領域１１２との間の軸方向凹部１１３に区分され、軸方向凹部１１３は幅方向に延長されたグルーブ形状を有する。

上部及び下部切削刃Ｅ１１及びＥ１２と軸方向凹部１１３との間の領域、すなわち上部及び下部傾斜領域１１１及び１１２は上部及び下部切削刃Ｅ１１及びＥ１２から軸方向凹部１１３に向けてそれぞれ傾いた傾斜面からなる。このような構造によって正のレイク角（ｒａｋｅａｎｇｌｅ）を有する上部及び下部切削刃Ｅ１１及びＥ１２が形成される。

軸方向凹部１１３は、上部面１５０及び下部面１６０と直交する平坦面からなるのが好ましく、さらに後述するポケットの側壁と面接触される中央平坦支持面となる。

第１側面１１０は、軸方向凹部１１３両側には形成されながら隣接した第２側面１２０及び第４側面１４０に向けてそれぞれ傾いた第１及び第２軸部傾斜部１１３−１及び１１３−２をさらに含み、この軸部傾斜部は切削工程時に生成されたチップの流れを円滑にする機能を有する。

一方、上部面１５０及び下部面１６０の端には側面１１０、１２０、１３０及び１４０に向けて下向きに傾いた端傾斜面１５１及び１６１が形成されている。この端傾斜面１５１及び１６１は、約１０度の傾斜度を有し、このような端傾斜面１５１、１６１によって切削インサートの上部及び下部切削刃Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１及びＥ１２、Ｅ２２、Ｅ３２、Ｅ４２は、適切な余裕角（ｃｌｅａｒａｎｃｅａｎｇｌｅ）を有する。

図４に示された、ボールノーズエンドミルを構成する球形ツールホルダ２００には、上述で説明した切削インサート１００がクランピングスクリュー３００によって装着される複数のポケット２１０が形成される。

図８は、図４に示すツールホルダからある１つの切削インサートを除去した状態を示す図であって、ポケット２１０を構成する底面２１３、側壁２１１及び２１２、そしてポケット２１０の前方及びある１つの一側部に形成されたグルーブ２２１及び２２２を示している。

ツールホルダ２００に形成されたポケット２１０は切削インサート１００の形状及び規格に対応する形状及び規格を有し、例えば、切削インサート１００の２つの切削刃すなわち、被切削物に対応する切削刃に対応するポケット２１０の前方部及び一側部には所定幅、長さ及び深さを有するグルーブ２２１及び２２２がそれぞれ形成されている。

以下では、切削インサート１００が第３側面１３０の上端及び第４側面１４０の上端に形成された上部切削刃Ｅ３１及びＥ４１がグルーブ２２１及び２２２に対応した状態でツールホルダ２００のポケット２１０内に装着されている構造を図７及び図８を参照して説明する。一方、図７は切削インサート１００と共にツールホルダ２００に形成されたポケット２１０の一部を一緒に示す。

クランピングスクリュー３００を介してポケット２１０内に切削インサート１００が固定的に装着される際、切削インサート１００の下部面１６０はポケット２１０の底面２１３に、第２側面１２０はポケット２１０の側壁２１１に、そして第１側面１１０はポケット２１０の後面側壁２１２にそれぞれ支持される。

ポケット２１０の側壁２１１及び２１２は、切削インサート１００の２つの側面（例えば、１１０及び１２０）と対応する領域であって、上下部傾斜領域を有する側面の形状に対応する形状からなることが好ましい。

図８に示すように、ポケット２１０の側壁２１２に突出平面部２１２−１が形成され、よって、切削インサート１００の第１側面１１０の平坦な軸方向凹部１１３とポケット２１０の側壁２１２の突出平面部２１２−１とが面接触される。

また、ポケット２１０のさらに他の側壁２１１にも、突出平面部２１１−１が形成され、よって、切削インサート１００の第２側面１２０の平坦な軸方向凹部図６の１２３とポケット２１０の側壁２１１の突出平面部２１１−１とが面接触される。

結果的に、切削インサート１００の下部面１６０、第１及び第２側面１１０及び１２０がポケット２１０の底面２１３、側壁２１１及び２１２に面接触されることによって、切削インサート１００はポケット２１０内に堅固にかつ安定的に装着される。

また、このような構造のポケット２１０及び切削インサート１００の構造下においては、被切削物の切削加工時に切削インサート１００に加わる力が側面１１０及び１２０と面接触しているポケット２１０の側壁２１１及び２１２にすべて伝達され、よって、クランピングスクリュー３００に無理な力が加わらず、結果的にクランピングスクリュー３００の破損を防止することができる。

特に、切削インサート１００の上部面１５０及び下部面１６０の各エッジ部に複数の切削刃（図５及び図６では、８個の上部及び下部切削刃Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４１及びＥ１２、Ｅ２２、Ｅ３２、Ｅ４２）が形成されることで、高価な切削インサートの寿命を延長することができる。

ここで、図５及び図７には、４つの側面１１０、１２０、１３０及び１４０を有する切削インサートが示されているが、本発明による切削インサートにおいて側面の個数は制限されない。すなわち、６個の側面または８個の側面が形成されてもよく、このとき２つの側面が中心軸孔を中心に対称的に互いに対向するように側面を配置することが好ましい。

図９は本発明の他の実施例による切削インサートの斜視図であって、３つの側面が形成された切削インサートを示し、図１０は図９に示す切削インサートが装着されたツールホルダの部分斜視図である。

図９に示す切削インサート３００は、６０度角度をなす３つの側面、すなわち、同一長さを有する３つの側面３１０、３２０及び３３０を有することを除き、全体的な構成は図５及び図６に示す切削インサートの構成と同一である。一方、互いに隣接した２つの側面の境界部には、軸方向に延長されたグルーブ３６１、３６２及び３６３がそれぞれ形成される。

図１０に示すように、図９に示す切削インサート３００が装着されるツールホルダ４００には、三角状のポケット４１０が形成されている。すなわち、各ポケット４１０は底面（図示せず）及び２つの側壁４１２が形成され、一軸部４１３は開放された状態である。ここで、各側壁４１２に、図８に示すような平面突出部（図示してないが、図８に示す２１１−１及び２１２−１と同一構造）がそれぞれ形成され、よって、ポケット４１０に切削インサート３００が装着される際、切削インサート３００の２つの側面に形成された軸方向凹部（例えば、図９の３１３、３２３）が２つの側壁４１２に形成された平面突出部と面接触される。

一方、ポケット４１０に切削インサート３００が装着される際、切削インサート３００の２つのグルーブ（図１０において、３６１及び３６２）はその一部がポケット４１０の開放部４１３を介して外部に露出される。

このような構造のツールホルダ４００では、ポケット４１０の側壁４１２に形成された平面突出部とインサート４００の側面（例えば、３１０、３２０）に形成された軸方向凹部（例えば、３１３、３２３）を介してポケット４１０の２つの側壁４１２が切削インサート３００の２つの側面（例えば、３１０、３２０）と面接触され、よって、ポケット４１０内に切削インサート３００の堅固でかつ安定的な装着が可能であり、被切削物の切削加工時に切削インサート３００に加わる力がポケット４１０の側壁４１２にすべて伝達されてクランピングスクリューの破損を抑制する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

上部面及び下部面を有し、上部面と下部面とを貫通する中心軸孔及び上部面と下部面とを連結する複数の側面を有し、
各側面は横方向に突出していて、上部面及び下部面との各境界にラウンド形状の上部及び下部切削刃を有し、
上部及び下部切削刃との間の各側面には軸方向凹部が形成され、軸方向凹部は幅方向に延長されて上部面及び下部面と直交する平坦面であり、
前記各側面は軸方向凹部の両側にそれぞれ形成されつつ隣接した側面に向けて傾いた軸部傾斜部を含むことを特徴とする切削インサート。
各側面は、上部及び下部切削刃から軸方向凹部に向けて傾いた上部傾斜領域及び下部傾斜領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
各側面は、軸方向凹部の両側にそれぞれ形成されつつ隣接した側面に向けて傾いた軸部の傾斜部を含むことを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
上部面及び下部面は、その端部に側面に向けて傾いた傾斜部が形成され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。
複数の側面は、同一長さを有する３つの側面からなり、隣接した２つの側面との間には軸方向に延長されたグルーブが形成され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。
複数のポケットが形成されたツールホルダ及びツールホルダのポケットにそれぞれ装着された複数の切削インサートを含み、
前記各切削インサートは、上部面及び下部面を有し、上部面と下部面とを貫通する中心軸孔及び上部面と下部面とを連結する複数の側面を有し、各側面は横方向に突出していて、上部面及び下部面との各境界にラウンド形状の上部及び下部切削刃を有し、上部及び下部切削刃との間には軸方向凹部が形成され、軸方向凹部は幅方向に延長されて上部面及び下部面と直交する平坦面であり、前記各側面は軸方向凹部の両側にそれぞれ形成されつつ隣接した側面に向けて傾いた軸部傾斜部を含み、
ツールホルダに形成された各ポケットは底面及び少なくとも２つの側壁からなり、切削インサートの下部面はポケットの底面に支持され、側面はポケットの側壁に支持されることを特徴とする組立体。
ポケットの各側壁は突出平坦部を有し、突出平坦部は切削インサートの側面の平坦な軸方向凹部と面接触することを特徴とする請求項６に記載の組立体。