JP2013512787A - 重切削作業のための切削インサートおよびシム - Google Patents

Abstract

切削インサート（１０）とシム（６０）の組合せ。切削インサートとシムは、２つの同一の対向する主側面（１６，６６）と、副側面（１４，６４）間に延在する２つの同一の対向する副側面（１４，６４）と、を備えた２つの対向する端面（１２，６２）を有する。インサート（１０）の各端面は、それぞれがシム（６０）に接するためのシム当接面（３０）を有する２つの下部当接部材（２８）を有する。シム（６０）の１つの端面（６２）は、それぞれがインサート（１０）に接するためのインサート当接面（７６）を有する２つの上部当接部材（７４）を有する。当接面（３０，７６）は、高い切削抵抗が生じる領域において互いに接し、切削作業において発生する荷重を分散させるとともに、インサート破損の場合にインサートポケット（１０４）の保護を提供する。

Description

概して、本発明は、切削インサートおよび切削工具に関し、特に、高い切削抵抗が生じる領域において互いに接し、切削作業において発生する荷重（応力）を分散させるとともに、インサート破損の場合にインサートポケットの保護を提供する、フライスのための切削インサートとシムの組合せに関する。

従来のツールホルダに生じる１つの課題は、切削インサートをツールホルダのポケット内に確実に保持することである。切削作業の開始の際、インサート上における無負荷から最大圧力荷重への急な移行は、ホルダ内においてインサートの位置がずれる原因となるおそれがあり、それによって計画した切削の精度に影響を与える。切削作業の終了の際、工作物からの切削インサートの急な解放は、インサートから圧力荷重が突如除去される原因となり得る。この急な荷重の変化によりインサートがずれる可能性があり、大部分のツールホルダ、特に数値制御機械において使用される切削インサートにとって必須である、いかなる繰り返し可能な寸法精度も、満たすことが困難になる。

切削作業中、初めにインサートが正確に配置されておらず、かつしっかりとホルダ内に保持されていない場合、最大３５，０００ポンドまでの荷重が切削インサート上に生じる可能性があり、このことも同様に切削作業中にインサートのずれを生じさせ得る。したがって、正確にかつ確実に切削インサートを着座させ、次に、重量切削作業（ｈｅａｖｙ ｄｕｔｙ ｃｕｔｔｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）のすべての段階中に切削インサートを適所に確実に保持することができるツールホルダを提供することが重要である。

本発明の一態様では、重切削作業のために切削インサートとシムを組合せる。切削インサートは、２つの対向する端面と、２つの対向する端面間に延在する２つの対向する副側面と、端面と副側面の間に延在する２つの対向する主側面と、を含み、各端面は、２つの下部コーナと２つの上部コーナとを含む４つのコーナを有し、各端面には、２つの上部当接部材と２つの下部当接部材とが設けられ、各下部当接部材は、シム当接面を有し、シム当接面は、切削インサートの第２の、中心軸線を基準にして互いに対角線的に対向する。シムは、２つの対向する端面と、２つの対向する端面間に延在する２つの対向する副側面と、端面と副側面の間に延在する２つの対向する主側面と、２つの下部コーナと２つの上部コーナとを含む４つのコーナを有する１つの端面と、を含み、１つの端面には、２つの上部当接部材と２つの下部当接部材とが設けられ、各上部当接部材は、インサート当接面を有し、インサート当接面は、シムの第２の、中心軸線を基準にして互いに対角線的に対向する。切削インサートのシム当接面は、切削インサートとシムが切削工具のインサートポケット内に取付けられると、シムのインサート当接面に係合する。

別の態様では、フライスは、複数のインサートポケットと、複数のインサートポケットのそれぞれ内に着座する切削インサートとシムの組合せと、を含む。

本発明の種々の実施形態が示されるが、示される特定の実施形態が特許請求の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形および改良がなされてもよいと考えられる。

本発明の切削インサートの例示的な実施形態の等角図である。 図１の切削インサートの例示的な実施形態の別の等角図である。 図１の切削インサートの例示的な実施形態の端面図である。 図１の切削インサートの例示的な実施形態の別の端面図である。 図１の切削インサートの例示的な実施形態の側面図である。 本発明のシムの例示的な実施形態の等角図である。 図６のシムの例示的な実施形態の別の等角図である。 図６のシムの例示的な実施形態の端面図である。 図６のシムの例示的な実施形態の別の端面図である。 図６のシムの例示的な実施形態の側面図である。 切削インサートとシムの組合せの例示的な実施形態の等角図である。 切削インサートとシムの組合せの例示的な実施形態の側面図である。 インサートポケット内に着座する切削インサートとシムの組合せを備えたフライスの例示的な実施形態の等角図である。 図１３のフライスの例示的な実施形態の側面図である。

ここで図１から図５を参照すると、本発明の実施形態による切削インサート１０が示される。概して、切削インサート１０は、接線方向かつ割り出し可能である。切削インサート１０は、典型的には、超硬粉末をプレス成形し、当該技術分野において周知の方法を使用して焼結させることにより製造される。切削インサート１０は、略矩形の形状であり、２つの同一の対向する端面１２と、２つの対向する端面１２間に延在する２つの同一の対向する副側面１４と、端面１２と副側面１４の間に延在する２つの同一の対向する主側面１６と、を有する。各端面１２は、２つの端面１２を通る第１の中心軸線Ａ１を中心として１８０°の回転対称を有し、各副側面１４は、２つの副側面１４を通る第２の中心軸線Ａ２を中心として１８０°の回転対称を有し、各主側面１６は、２つの主側面１６を通る第３の中心軸線Ａ３を中心として１８０°の回転対称を有する。第２の中心軸線Ａ２は第１の中心軸線Ａ１に垂直であり、第３の中心軸線Ａ３は第１の中心軸線Ａ１と第２の中心軸線Ａ２とに垂直である。切削インサート１０は、また、副側面１４と端面１２および主側面１６と端面１２との間に４つの対向するコーナ側面１８を含む。

各端面１２は、２つの対角線的に対向する下部コーナ２０と、２つの対角線的に対向する上部コーナ２２の、４つのコーナを有する。下部コーナ２０は、上部コーナ２２よりも第２の中心軸線Ａ２に近い。各コーナ側面１８は、２つの対向する端面１２のうちの１つの上部コーナ２２と、２つの対向する端面１２のうちのもう１つの下部コーナ２０との間に延在する。各端面１２には、各上部部材２４が面２６を有する２つの上部部材２４と、各下部当接部材２８がシム６０に接するためのシム当接面３０を有する２つの下部当接部材２８とが設けられる。シム当接面３０は、第２の中心軸線Ａ２を基準にして互いに対角線的に対向する。図２および図３に見られるように、シム当接面３０は互いに実質的に同一平面上にあり、かつ第２の中心軸線Ａ２と第３の中心軸線Ａ３との両方に実質的に平行する。

２つの対向する主エッジ３２が各端面１２と主側面１６の交差部に形成され、２つの対向する副エッジ３４が各端面１２と副側面１４の交差部に形成され、２つの対向するコーナエッジ３６が各コーナ側面１８と主側面１６の交差部に形成される。主切れ刃３８が各主エッジ３２と端面１２の交差部に形成され、かつその対応する主エッジ３２の実質的に全長に沿って延在する。副切れ刃４０が各副エッジ３４と端面の交差部に形成され、かつその対応する副エッジ３４の長さの少なくとも半分に沿って延在する。コーナ切れ刃４２が主切れ刃３８と副切れ刃４０の交差部に形成される。上部コーナ２２に近接する主切れ刃３８の部分は主切れ刃３８の先端４４を構成するのに対し、下部コーナ２０に近接する主切れ刃３８の部分は主切れ刃３８の後端４６を構成する。

図３に見られるように、副エッジ３４は、上部コーナ２２から中心軸線Ａ１までの距離の約２分の１まで延在する第１の部分４８と、第１の部分４８からほぼ中心軸線Ａ１まで延在する第２の部分５０と、中心軸線Ａ１から下部コーナ２０まで延在する第３の部分５２の、３つの実質的に真直な部分に分かれている。図３に見られるように、副エッジ３４は切削インサート１０の側面から見ると略Ｌ字型である。つまり、第１の部分４８と第３の部分５２は互いに実質的に平行するとともに、第３の中心軸線Ａ３と実質的に平行する。換言すると、第１の部分４８と第３の部分５２は重ならず、切削インサート１０の側面から見ると共通の直線上にない。

ここで図６から１０を参照すると、本発明の実施形態によるシム６０が示される。一般に、シム６０は略矩形の形状であり、２つの同一の対向する端面６２と、２つの対向する端面６２間に延在する２つの同一の対向する副側面６４と、端面６２と副側面６４間に延在する２つの同一の対向する主側面６６と、を有する。各端面６２は、２つの端面６２を通る第１の中心軸線Ａ１を中心として１８０°の回転対称を有し、各副側面６４は、２つの副側面６４を通る第２の中心軸線Ａ２を中心として非対称であり、各主側面６６は、２つの主側面６６を通る第３の中心軸線Ａ３を中心として１８０°の回転対称を有する。第２の中心軸線Ａ２は第１の中心軸線Ａ１に垂直であり、第３の中心軸線Ａ３は、第１の中心軸線Ａ１と第２の中心軸線Ａ２とに垂直である。切削インサート１０は、また、副側面６４と端面６２および主側面６６と端面６２との間に４つの対向するコーナ側面６８を含む。

切削インサート１０と同様に、端面６２の１つは、２つの対角線的に対向する下部コーナ７０と、２つの対角線的に対向する上部コーナ７２の、４つのコーナを有する。以下に記載されるように、切削インサート１０とは異なり、もう一方の端面６２は、インサートポケットの後壁を係合するために実質的に平坦である。下部コーナ７０は、上部コーナ７２よりも第２の中心軸線Ａ２に近い。各コーナ側面６８は、２つの対向する端面６２のうちの１つの上部コーナ７２と、２つの対向する端面６２のうちのもう１つの下部コーナ７０との間に延在する。端面６２の１つには、各上部当接部材７４が、インサート１０に接するためのインサート当接面７６を有する２つの上部当接部材７４と、各下部部材７８が面８０を有する２つの下部部材７８とが設けられる。インサート当接面７６は、第２の中心軸線Ａ２を基準にして互いに対角線的に対向する。図６および図８に見られるように、インサート当接面７６は、互いに実質的に同一平面上にある。加えて、インサート当接面７６は、第２の中心軸線Ａ２と第３の中心軸線Ａ３との両方に実質的に平行する。

２つの対向する主エッジ８２は、各端面６２と主側面６６の交差部に形成され、２つの対向する副エッジ８４は、各端面６２と副側面６４の交差部に形成され、２つの対向するコーナエッジ８６は、各コーナ側面６８と主側面６６の交差部に形成される。

図８に見られるように、副エッジ８４は、上部コーナ７２から中心軸線Ａ１までの距離の約２分の１まで延在する第１の部分８８と、第１の部分８８からほぼ中心軸線Ａ１まで延在する第２の部分９０と、中心軸線Ａ１から下部コーナ７０まで延在する第３の部分９２の、３つの実質的に真直な部分に分かれている。図８に見られるように、切削インサート１０の副エッジ３４と同様、副エッジ８４は側面から見て略Ｌ字型である。つまり、第１の部分８８と第３の部分９２は互いに実質的に平行するとともに、第３の中心軸線Ａ３と実質的に平行する。換言すると、第１の部分８８と第３の部分９２は重ならず、シム６０の側面から見ると共通の直線上にない。

ここで図１１および図１２を参照すると、従来の切削インサートおよびシムと比較すると、重切削適用時に、インサート１０とシム６０は互いに相互作用してさらなる支持を提供し、適切な着座を可能にして切削インサート１０の回転を低減する。特に、切削インサート１０の端面１２上の対角線的に対向するシム当接面２６は、シム６０の対角線的に対向するインサート当接面７６に係合する。この切削インサート１０とシム６０の対角線的に対向する係合は、重切削適用時に高い切削抵抗が生じる領域９４にある。切削インサート１０とシム６０は、高い切削抵抗（および高い応力）が生じる領域９４において互いに接するため、切削インサート１０の適切な着座および回転の低減を可能にするためのさらなる支持が本発明の切削インサート１０とシム６０により提供される。

ここで図１３および図１４を参照すると、本発明の実施形態によるフライス１００が示される。フライス１００は、回転軸線Ｒと複数のインサートポケット１０４とを備えたカッタ本体１０２を有する。各インサートポケット１０４内に、本発明の切削インサート１０およびシム６０が、それぞれ締め付けねじ１０６，１０８によって、カッタ本体１０２に、接線方向に取付けられる。見られるように、各切削インサート１０は、工作物（図示せず）と、切削インサート１０の副側面１４、シム６０の副側面６４、フライス１００のフェイス１１０との間に隙間があるように着座される。

インサートポケット１０４は、底壁１１６をほぼ横断する、側壁１１２と、後壁１１４とを含む。各壁１１２，１１４，１１６は、略平坦である。インサートポケット１０４内に着座されると、切削インサート１０の副側面１４の１つは側壁１１２に隣接かつ係合し、切削インサート１０の主側面１６の１つはインサートポケット１０４の底壁１１６に隣接かつ係合する。同様に、シム６０の副側面６４の１つは側壁１１２に隣接かつ係合し、シム６０の主側面６６の１つはインサートポケット１０４の底壁１１６に隣接かつ係合する。加えて、切削インサート１０の端面１２上の対角線的に対向するシム当接面２６は、シム６０の対角線的に対向するインサート当接面７６に係合し、重切削作業時に、適切な着座および切削インサート１０の回転の低減を可能にする。

本明細書中で参照される特許および公報は参照により本明細書に組み込まれる。

目下、好適な実施形態を記載したが、本発明は添付の請求項の範囲内における別の仕方で具現化してもよい。

Claims (10)

1. 重切削作業のための切削インサート（１０）とシム（６０）の組合せであって、
   ２つの対向する端面（１２）と、前記２つの対向する端面（１２）間に延在する２つの対向する副側面（１４）と、前記端面（１２）と前記副側面（１４）の間に延在する２つの対向する主側面（１６）と、を含み、各端面は、２つの下部コーナ（２０）と２つの上部コーナ（２２）とを含む４つのコーナを有し、各端面（１２）には、２つの上部部材（２４）と２つの下部当接部材（２８）とが設けられ、各下部当接部材（２８）はシム当接面（３０）を有し、前記シム当接面は、前記切削インサートの第２の、中心軸線（Ａ２）を基準にして互いに対角線的に対向する、切削インサート（１０）と、
   ２つの対向する端面（６２）と、前記２つの対向する端面間に延在する２つの対向する副側面（６４）と、前記端面と前記副側面の間に延在する２つの対向する主側面（６６）と、２つの下部コーナ（７０）と２つの上部コーナ（７２）とを含む４つのコーナを有する１つの端面と、を含み、１つの端面には、２つの上部当接部材（７４）と２つの下部部材（７８）とが設けられ、各上部当接部材（７４）は、インサート当接面（７６）を有し、前記インサート当接面は、前記シムの第２の、中心軸線（Ａ２）を基準にして互いに対角線的に対向し、
   前記切削インサートとシムが切削工具（１００）のインサートポケット（１０４）内に取付けられると、前記切削インサート（１０）の前記シム当接面（３０）は、前記シム（６０）の前記インサート当接面（７６）に係合する、シム（６０）と、を含む、組合せ。
2. 前記切削インサート（１０）の各端面（１２）は、前記２つの端面を通る第１の中心軸線（Ａ１）を中心として１８０°の回転対称を有し、各副側面（１４）は、前記２つの副側面（１４）を通る前記第２の中心軸線（Ａ２）を中心として１８０°の回転対称を有し、各主側面（１６）は、前記２つの主側面（１６）を通る第３の中心軸線（Ａ３）を中心として１８０°の回転対称を有し、前記第２の中心軸線（Ａ２）は、前記第１の中心軸線（Ａ１）に垂直であり、前記第３の中心軸線（Ａ３）は、前記第１の中心軸線（Ａ１）と前記第２の中心軸線（Ａ２）とに垂直である、請求項１に記載の組合せ。
3. 前記シム当接面（３０）は、互いに実質的に同一平面上にあり、かつ前記切削インサート（１０）の前記第２の中心軸線（Ａ２）と前記第３の中心軸線（Ａ３）との両方に実質的に平行する、請求項２に記載の組合せ。
4. 前記シム（６０）の１つの端面（６２）は、前記２つの端面（６２）を通る第１の中心軸線（Ａ１）を中心として１８０°の回転対称を有し、各副側面（６４）は、前記２つの副側面（６４）を通る前記第２の中心軸線（Ａ２）を中心として非対称であり、各主側面（６６）は、前記２つの主側面（６６）を通る第３の中心軸線（Ａ３）を中心として１８０°
   の回転対称を有し、前記第２の中心軸線（Ａ２）は前記第１の中心軸線（Ａ１）に垂直であり、前記第３の中心軸線（Ａ３）は、前記第１の中心軸線（Ａ１）と前記第２の中心軸線（Ａ２）とに垂直である、請求項１に記載の組合せ。
5. 前記インサート当接面（８０）は、互いに実質的に同一平面上にあり、かつ前記シム（６０）の前記第２の中心軸線（Ａ２）と前記第３の中心軸線（Ａ３）との両方に実質的に平行する、請求項４に記載の組合せ。
6. 前記切削インサート（１０）は、前記副側面（１４）と前記端面（１２）および前記主側面（１６）と前記端面（１２）との間に４つの対向するコーナ側面（１８）をさらに含む、請求項１に記載の組合せ。
7. 前記切削インサートは、各端面（１２）と前記主側面（１４）の交差部に形成される２つの対向する主エッジ（３２）と、各端面（１２）と前記副側面（１４）の交差部に形成される２つの対向する副エッジ（３４）と、各前記コーナ側面（１８）と前記主側面（１６）の交差部に形成される２つの対向するコーナエッジ（３６）とをさらに含む、請求項６に記載の組合せ。
8. 前記切削インサート（１０）は、各主エッジ（３２）と前記端面（１２）の交差部に形成され、かつその対応する主エッジの実質的に全長に沿って延在する主切れ刃（３８）と、各副エッジ（３４）と前記端面（１２）の交差部に形成され、かつその対応する副エッジの前記長さの少なくとも半分に沿って延在する副切れ刃（４０）と、前記主切れ刃（３８）と前記副切れ刃（４０）の交差部に形成されるコーナ切れ刃（４２）とをさらに含む、請求項７に記載の組合せ。
9. 前記上部コーナ（２２）に近接する前記主切れ刃（３８）の部分は前記主切れ刃の先端（４４）を含み、前記下部コーナ（２０）に近接する前記主切れ刃（３８）の部分は前記主切れ刃（３８）の後端（４６）を含む、請求項８に記載の組合せ。
10. 複数のインサートポケット（１０４）と、
    前記複数のインサートポケット（１０４）のそれぞれの内に着座する、請求項１に記載の切削インサート（１０）とシム（６０）の組合せと、
    を含む、フライス（１００）。

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