JP2018534157A - 三角形の接線方向のフライス用インサート及びフライス工具 - Google Patents

三角形の接線方向のフライス用インサート及びフライス工具 Download PDF

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Abstract

リバーシブルかつ割り出し可能な接線方向のフライス用インサートは、2つの主表面と、それらの間に延在する周囲表面と、を含む。フライス用インサートは、主表面の間の中間に位置する中間平面(M)と、中心穴軸(H)を有するインサート締付穴と、を含む。周囲表面は3つの側表面を含み、そのそれぞれは、ちょうど2つの切削部分と、2つの逃げ部分と、中間平面(M)の両側に位置付けられ、それぞれ各切削部分と逃げ部分との間に連続的に延在する2つの副当接表面と、を含む。各切削部分は、主切れ刃と、副切れ刃と、コーナー切れ刃と、を含む。穴軸(H)に対して垂直な第1の仮想平面に沿った断面において、各副当接表面は凹状に湾曲し、及び各側表面において、副当接表面は外方に集束する。【選択図】図2

Description

[001] 本出願の主題は、超硬合金から作製された接線方向に取り付けられたフライス用インサートを有するフライス工具に関する。具体的には、本出願は、締付穴を含む接線方向のフライス用インサートに関する。
[002] フライス用インサートを製造する共通プロセスは、バインダと混合されたカーバイド粉末を圧密化し、次いで焼結することを含み、通常、焼結によって、圧密化された混合物、すなわちボディの体積は低減される。穴を含む圧密化されたボディは、他よりも高密度の領域、すなわち体積を穴に隣接して含み得る。焼結中に生じ得る1つの問題は、これらの高密度の領域が、より低密度の領域と比較して、体積を損失し難いということである。これは、望ましくない、及び/又は、予想不可能な歪みを、これらの密度領域に隣接する外側表面にもたらす可能性がある。例えば、インサート当接表面(これは一般に精密かつ均質であることが望まれる)において、歪み(例えば膨張)が表面の真中に現れる可能性があり、表面の真中というのは通常、穴に最も近い。
[003] 本出願の主題の第1の態様によれば、2つの対向する三角形の主表面と、2つの主表面の間に延在する周囲表面と、を含むリバーシブルかつ割出し可能な三角形の接線方向のフライス用インサートであって、
フライス用インサートはさらに、主表面間の中間に位置付けられた中間平面(M)と、主表面に直接開口し、中心穴軸(H)を有するインサート締付穴と、を含み、
周囲表面は、ちょうど3つの同一の細長い側表面を含み、
各側表面は、ちょうど2つの切削部分と、2つの逃げ部分と、中間平面(M)の両側に位置付けられ、それぞれ各切削部分と逃げ部分との間に連続的に延在する2つの同一の細長い副当接表面と、を含み、
各切削部分が、
側表面と主表面との接合部に規定される主切れ刃と、
側表面と、隣接する側表面との接合部に規定される副切れ刃と、
主切れ刃と副切れ刃との間に延在するコーナー切れ刃と、を含み、
穴軸(H)に対して垂直な第1の仮想平面(P)に沿った断面において、各副当接表面が凹状に湾曲し、
各側表面において、副当接表面は、インサート締付穴から離れて外方に集束する、インサートが提供される。
[004] 本出願の主題の第2の態様によれば、2つの対向する三角形の主表面と、2つの主表面の間に延在する周囲表面と、を含むリバーシブルかつ割出し可能な接線方向のフライス用インサートであって、
フライス用インサートはさらに、主表面間の中間に位置付けられた中間平面(M)と、主表面に直接開口し、中心穴軸(H)を有するインサート締付穴と、を含み、
周囲表面は、ちょうど3つの同一の細長い側表面を含み、
各側表面は、ちょうど2つの対角線上に反対側の切削部分と、中間平面(M)の両側に位置付けられた2つの細長い副当接表面と、を含み、
各副当接表面が、円筒状であり、第1の半径(R1)を有し、各主表面の平面視において、円(C1)が、切れ刃の間に内接され、第2の半径(R2)を有し、フライス用インサートは、7を超える曲率比C=(R1/R2)を有する、インサートがさらに提供される。
[005] 以下の特徴のいずれも、単独で又は組み合わせて、本出願の主題の上記の態様のいずれにも適用可能であり得る。
[006] 各側表面において、すべての切れ刃が全体として副当接表面より上に引き上げられる。
[007] 各逃げ部分が、中間逃げ表面と、コーナー逃げ表面と、それらの間に延在する副逃げ表面と、を含む。
[008] すべての2つの隣接する副当接表面が、中間平面(M)に沿って延在する非平坦連続長手方向隆起部で接合する。
[009] 各側表面において、全ての切れ刃が、インサート締付穴から離れて、隆起部より上に引き上げられる。
[0010] 隆起部が、穴軸(H)を含む第2の仮想平面(P2)に沿って取られた断面において外方に凸状である。
[0011] 隆起部が、中間平面(M)に沿って取られた断面において外方に凹状である。
[0012] 穴軸(H)を含む第2の仮想平面(P2)に沿って取られた各側表面の断面において、副当接表面が、直線として現れる。
[0013] 各主切れ刃が、各側表面と主表面との間の接合部に形成される、主表面の三角形の辺の全長未満にわたって延在する。
[0014] 各主表面が、平坦な主当接表面と、3つの細長い主逃げ表面とを含み、3つの細長い主逃げ表面のそれぞれは、対応する主切れ刃と主当接表面との間に、三角形の辺に沿って延在する。
[0015] フライス用インサートは、インサート穴軸(H)の周りで120°回転対称を有する。
[0016] 副当接表面が、第1の半径(R1)を有する円筒内にある。
[0017] 第1の半径(R1)が、50〜110ミリメートルの間の範囲を有する。
[0018] 各主表面の平面図において、円(C1)が、主切れ刃の間に内接され、第2の半径(R2)を有し、フライス用インサートは、7を超える曲率比C=(R1/R2)を有する。
[0019] 各側表面において、副当接表面は最大表面である。
[0020] フライス用インサートは、傾斜縁部がない。
[0021] コーナー切れ刃、副切れ刃、及びそれから延在する副Tランドが、共通平面内にある。
[0022] 本出願の主題をより深く理解するために、及びどのようにそれが実際に実行され得るかを示すために、次に添付図面を参照する。
使用位置にあるフライス工具の側面図であり、ポケット内で締め付けられ、加工物と係合するフライス用インサートを示している。 図1のフライス工具の等角図である。 図1のフライス用インサートの等角図である。 図3のマークされた領域IVの拡大図である。 フライス用インサートの側表面の平面図である。 図5の線VIに沿って取られたフライス用インサートの断面図である。 図5の線VIIに沿って取られたフライス用インサートの断面図である。 フライス用インサートの主表面の平面図である。 図8の線IXに沿って取られた断面図である。 図1のマークされた領域Xの拡大図である。 図2の線XIに沿って取られた断面図である。
[0023] 適切と考えられる場合、参照番号は、対応するか又は類似する要素を示すために、図面中で繰り返されることがある。
[0024] 以下の記載中、本出願の主題の様々な態様が記載される。説明のために、特定の構成及び細部が、本発明の主題の完全な理解をもたらすように十分に詳しく記載される。しかしながら、本出願の主題は、本明細書に提示される特定の構成も細部も有することなく実行できることは当業者には明白であろう。
[0025] 図1及び図2を参照する。フライス工具10は、回転軸Aの周りを回転しかつ接線方向に方向付けられたポケット14を含む工具本体12を有する。フライス工具10は、締付部材18を介してポケット14内に保持されるか、又は締め付けられる接線方向フライス用インサート16を含む。本例では締付部材18はネジである。
[0026] フライス用インサート16は、バインダ中のカーバイド粉末を、成形プレス又は射出成形し、焼結することによって、超硬合金などの極めて硬質かつ耐摩耗性の材料から典型的に作製される。超硬合金は例えばタングステンカーバイドであってもよい。フライス用インサート16はコーティングされてもされなくてもよい。
[0027] 図3、図8及び図9に注目する。フライス用インサート16は、リバーシブルでありかつ割り出し可能である。各フライス用インサート16は、幅方向を間に規定する2つの反対側の主表面20を含む。周囲表面22が主表面20の間に延在する。
[0028] 主表面20は同一でありかつ三角形の形状を有する。各主表面20は主縁部24と、中心に配置された主当接表面26と、3つの主逃げ表面28とを有する。主縁部24は、主表面20の平面図において主縁部24がその輪郭として現れるという意味で連続的ではないかもしれない。主逃げ表面28のそれぞれは、主当接表面26と主縁部24との間に延在する。換言すると、各主逃げ表面28は、主当接表面26と、主表面20の各三角形の辺との間に延在する。主当接表面26は、互いに平行であり、かつそれらの中間に位置する中間平面Mに対して平行である。
[0029] フライス用インサート16は、主当接表面26に直接かつ単独で開放するスルーインサート締付穴30を含む。インサート締付穴30は、中間平面Mに対して垂直な中心インサート穴軸Hを有する。フライス用インサート16は、インサート穴軸Hの周りで120°回転対称を有する。
[0030] インサート穴軸H方向に沿った投影視において、一方の主表面20の面積の少なくとも90%が、他方の主表面20と重なる。別の言い方をすると、フライス用インサート16は、この分野で知られるようなねじれた設計を有さない。そのような非ねじれ形状は、(一般により複雑な周囲形状を有する)ねじれた形状を有する他の接線方向インサートと比べて、比較的より頑丈であり、また製造がより簡単/安価であり、これはインサートの延長された使用寿命をもたらし得る。さらに、非ねじれ設計は、切屑の流れと干渉し得る交差する、又は非重なり表面を有するねじれ形状を有するインサートと比べて、より良い切屑の流れのためのより広い空間をもたらす。
[0031] 図4〜図10に注目する。周囲表面22は、ちょうど3つの同一の細長い側表面32を含む。すべての2つの側表面32は、周囲コーナー縁部36を含む鋭利なコーナー34で接合する。周囲コーナー縁部36は、連続的であり、2つの主縁部24の間に延在する。周囲コーナー縁部36は、傾斜する縁部がない。
[0032] 各側表面32は、その平面図において、平行四辺形の形状を有する。各側表面32は、2つの対角線上に反対側の切削部分38と、2つの対角線上に反対側の逃げ部分40と、を含む。1つの側表面32の各切削部分38は、周囲コーナー縁部36で、隣接する側表面32の逃げ部分40に接合する。各側表面32はさらに、ちょうど2つの細長い非平坦な副当接表面42を含む。各側表面32において副当接表面42は最大表面である。
[0033] すべての側表面32の2つの副当接表面42は、中間平面Mの両側に位置付けられる。各副当接表面42は、同じ側表面上で、中間平面Mの同じ側に位置付けられた切削部分38と逃げ部分40との間に連続的に延在する。切削部分38及び逃げ部分40は、副当接表面42よりも上に外方に引き上げられる。違う言い方をすると、各副当接表面42は、各切削部分38及び逃げ部分40よりも下に、全体として内方に位置付けられる。
[0034] 副当接表面42は、凹状に湾曲している。本実施形態によれば、副当接表面42は、仮想円筒表面上にある。本実施形態によれば、穴軸(H)を含む第2仮想面P2に沿って取られた各側表面32の断面(図9)において、副当接表面42は、直線として現れる。仮想円筒表面は、50〜110ミリメートルの間の範囲の、好ましくは60〜100ミリメートルの間の第1の半径R1を有する。これらの範囲はインサートのサイズに依存する、すなわち、より低い範囲はより小さいインサートに対応する。各主表面20において、穴軸Hを中心にして配置されかつ第2の半径R2を有する円C1は、主縁部24又は主表面20の三角形の辺内に内接され、それによって境界を定められる。各副当接表面42は、第1及び第2半径R1、R2の間で決定される曲率比C=R1/R2を有する。曲率比Cは7より大きい。
[0035] この曲率比の範囲を有する利点は、副当接表面42の比較的大きな第1半径R1にあり、これは、改良された/滑らかな切屑の成形と、側表面32における副当接表面42の最大化との両方の組合せを可能にする。フライス用インサートがポケット14に締め付けられると、過拘束当接を回避するために、2つの副当接サブ表面44を各副当接表面42上に規定する必要性が時折ある。前記曲率のさらなる利点は、副当接表面42の中間から離れるように当接力を向けることを単純化することである。換言すると、この曲率は、各副当接表面42において2つの対向する副当接サブ表面44間を区別しかつ分離することをより単純化することを可能にする。
[0036] 副当接表面42の前記曲率のさらなる利点は、焼結の間、表面の歪みを大幅に低減又は排除できることである。例えば、歪みは、各主表面20の平面図で見たときにインサートの最も薄い部分である各側表面32の中間部分46において発達し得る。
[0037] さらに、すべての2つの隣接する副当接表面42は、穴軸Hから離れる方向において、外方に集束する。この隣接する副当接表面42の向き(本分野において時にダブテール構成とよばれる)は、フライス用インサート16がポケット14内に保持されるときにより安定した確実な当接を達成するために、また締付構成(例えば締付部材18)への間接的な機械加工力を低減するために形成される。凸状に湾曲している副当接表面42を有するダブテール構成/向きの新しい組合せは、より効果的な多用途の側表面32を形成する。
[0038] 副当接表面42は、中間平面Mに沿って延在する非平坦の連続的な長手方向隆起部48で接合する。隆起部48は、インサート穴軸Hを含む第2の仮想平面P2に沿って取られた断面において外方に凸状である(図9参照)。さらに、隆起部48は、穴軸Hに対して垂直な、中間平面Mに沿って取られた断面において、外方に凹状である(図6参照)。隆起部48は、インサート締付穴30から離れる方に向かって、副当接表面42より上に引き上げられる。逃げ部分40及び切削部分38は、隆起部48より上に引き上げられる。これは、切屑が隆起部48を過ぎて流れるためのより広い空間を有するので、有利である。さらに、隆起部48の中間に向かって、その凹状の曲率のために、切屑は、そこから離れた領域と比べて、流れるためのさらにより広い空間を有する。
[0039] 各逃げ部分40は、コーナー逃げ表面50と、中間逃げ表面52と、それらの間に延在する副逃げ表面54と、を含む。
[0040] 各切削部分38は、主切れ刃56と、副切れ刃58と、それらの間に延在する凸状コーナー切れ刃60と、を含む。各切削部分38はさらに、主及び副Tランド62、64と、主及び副すくい表面68、70と、を含む。
[0041] 各主切れ刃56は、主逃げ表面28と主Tランド62との交差部分において、各主縁部24上に形成される。主切れ刃56は、コーナー切れ刃60と、隣接する逃げ部分40との間にだけ連続的に延在する。
[0042] 副切れ刃58は、副逃げ表面54と、副Tランド64との間の交差部分において、周囲コーナー縁部36上に形成される。各副切れ刃58はコーナー縁部36の50%未満にわたり延在する。
[0043] 各周囲コーナー縁部36は、2つの副切れ刃58と、それらの間に延在する凸状移行縁部66と、を含む。移行縁部66は、隣接する中間逃げ表面52間の接合部に形成される。移行縁部66は、副切れ刃58より上に引き上げられる、すなわち、副切れ刃58よりもインサート締付穴から遠くに離される。移行縁部66は、切れ刃ではなく、切れ刃として機能するように設計されない。換言すると、移行縁部66は、機械加工の間、加工物から解放される。
[0044] 本例によれば、主Tランド62は、主切れ刃56から、インサート締付穴30及び中間平面Mに向かって内方へ延在し、主逃げ表面28と鋭角の縁部角度αを形成する。主すくい表面68は、主Tランド62から、インサート締付穴30及び中間平面Mに向かってさらに内方へ延在する。主すくい表面68は、同じ切削部分38の副当接表面42と接続する。
[0045] 各副Tランド64は、副すくい表面70と、副切れ刃58との間に延在する。副すくい表面70は、隣接する副当接表面42に向かって内方に延在し、主Tランド62及びその関連と接続する。
[0046] コーナー切れ刃60、副切れ刃58、及び副Tランド64は全て、共通平面P上にある。主切れ刃56はコーナー及び副切れ刃58と共通平面上になく、共通平面Pより下に、すなわち内側に位置付けられる。
[0047] 図1及び図2に注目する。各ポケット14は、ベース当接表面72と、それに開放するポケット締付穴74と、を有する。本例において、ポケット締付穴74は、雌ネジを含む。本実施形態によれば、ベース当接表面72は回転軸aと実質的に平行であり、フライス用インサート16にその接線方向の向きを与える。ポケット14は、ベース当接表面72から横方向に延在する上壁76と下壁78とを有する。上壁76又は下壁78のそれぞれは、ベース表面と鋭角の当接角度βを形成し、副当接表面42のダブテール方向と一致する少なくとも1つの壁当接表面80を含む。壁当接表面80は、副当接表面42の湾曲形状と一致する外方に凸状の湾曲形状を有する。壁当接表面80の湾曲形状はポケット内のフライス用インサート16の食い込み具合を改善することができる。換言すると、フライス用インサート16は、真直ぐな当接表面と比べると、ポケット内でより安定し、しっかりと締め付けられる。
[0048] 結合位置において、フライス用インサート16はポケット14内に配置される。1つの主当接表面26は、ベース当接表面72と当接する。1つの側表面32の副当接表面42は、上壁76のポケット当接表面と当接する。隣接する側表面32の副当接表面42は、下壁78の壁当接表面80と当接する。ネジ18はインサート締付穴30を通過し、ポケット締付穴74にネジ接続される。ポケット締付穴74及びインサート締付穴30は同心であり、その結果、ネジを回転させると、フライス用インサート16を上壁76と下壁78との間の方向に押し込む。上述のダブテール構成は、フライス用インサート16をベース当接表面72に対して締め付ける(インサート穴軸Hと平行な方向の)間接的な力を生成する。

Claims (21)

  1. 2つの対向する三角形の主表面(20)と、前記2つの主表面の間に延在する周囲表面(22)と、を含むリバーシブルかつ割出し可能な三角形の接線方向のフライス用インサート(16)であって、
    前記フライス用インサート(16)はさらに、前記主表面(20)間の中間に位置する中間平面(M)と、前記主表面(20)に直接開口し、中心穴軸(H)を有するインサート締付穴(30)と、を含み、
    前記周囲表面(22)は、ちょうど3つの同一の細長い側表面(32)を含み、
    各側表面(32)は、ちょうど2つの切削部分(38)と、2つの逃げ部分(40)と、前記中間平面(M)の両側に位置付けられ、それぞれ各切削部分(38)と逃げ部分(40)との間に連続的に延在する2つの同一の細長い副当接表面(42)と、を含み、
    各切削部分(38)が、
    前記側表面(32)と主表面(20)との接合部に規定される主切れ刃(56)と、
    前記側表面(32)と、隣接する側表面(32)と接合部に規定される副切れ刃(58)と、
    前記主及び副切れ刃(56、58)の間に延在するコーナー切れ刃(60)と、を含み、
    前記穴軸(H)に対して垂直な第1の仮想平面(P)に沿った断面において、各副当接表面(42)が凹状に湾曲し、
    各側表面(32)において、前記副当接表面(42)は、前記インサート締付穴(30)から離れて外方に集束する、フライス用インサート(16)。
  2. 各側表面(32)において、すべての切れ刃(56、58、60)が全体として前記副当接表面(42)より上に引き上げられる、請求項1に記載のフライス用インサート(16)。
  3. 各逃げ部分(40)が、中間逃げ表面(52)と、コーナー逃げ表面(50)と、それらの間に延在する副逃げ表面(54)と、を含む、請求項1又は2に記載のフライス用インサート(16)。
  4. すべての2つの隣接する副当接表面(42)が、前記中間平面(M)に沿って延在する非平坦連続長手方向隆起部(48)で接合する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  5. 各側表面(32)において、全ての前記切れ刃(56、58、60)が、前記インサート締付穴(30)から離れて、前記隆起部(48)より上に引き上げられる、請求項4に記載のフライス用インサート(16)。
  6. 前記隆起部(48)が、前記穴軸(H)を含む第2の仮想平面(P2)に沿って取られた断面において外方に凸状である、請求項4に記載のフライス用インサート(16)。
  7. 前記隆起部(48)が、前記中間平面(M)に沿って取られた断面において外方に凹状である、請求項4に記載のフライス用インサート(16)。
  8. 前記穴軸(H)を含む第2の仮想平面(P2)に沿って取られた各側表面(32)の断面において、前記副当接表面(42)が直線として現れる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  9. 各主切れ刃(56)が、対応する主表面(20)の三角形の辺の全長未満にわたって延在する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  10. 各主表面(20)が、
    平坦な主当接表面(26)と、
    3つの細長い主逃げ表面(28)であって、そのそれぞれが、対応する主切れ刃(56)と前記主当接表面(26)との間に、三角形の辺に沿って延在する3つの細長い主逃げ表面(28)と、を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  11. 前記フライス用インサート(16)が、前記インサート穴軸(H)の周りで120°回転対称を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  12. 前記副当接表面(42)が、第1の半径(R1)を有する仮想円筒表面上にある、請求項1〜11のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  13. 前記第1の半径(R1)が、50〜110ミリメートルの間の範囲を有する、請求項12に記載のフライス用インサート(16)。
  14. 各主表面(20)の平面図において、前記穴軸(H)を中心にして配置され第2の半径(R2)を有する円(C1)が、前記主切れ刃(56)の間に内接され、
    前記フライス用インサート(16)が、7を超える曲率比C=(R1/R2)を有する、請求項12に記載のフライス用インサート(16)。
  15. 各側表面(32)において、前記副当接表面(42)が最大表面である、請求項1〜14のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  16. 前記フライス用インサート(16)に傾斜縁部がない、請求項1〜15のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  17. 副Tランド(64)が前記コーナー切れ刃(60)及び前記副切れ刃(58)から延在し、
    前記副Tランド(64)、前記コーナー切れ刃(60)、及び前記副切れ刃(58)が共通平面(P)内にある、請求項1〜16のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)。
  18. 複数のポケット(14)を有する工具本体(12)と、
    締付部材(18)によって前記複数のポケットのそれぞれに保持される請求項1〜17のいずれか1項に記載のフライス用インサート(16)と、を含むフライス工具(10)。
  19. 各ポケット(14)が、
    ベース当接表面(72)と、
    前記ベース当接表面(72)に開口するポケット締付穴(74)と、
    前記ベース当接表面(72)に対して横方向に延在する上壁(76)及び下壁(78)と、を含む、請求項18に記載のフライス工具(10)。
  20. 前記上壁(76)及び下壁(78)のそれぞれが、外方に凸状に湾曲している少なくとも1つの壁当接表面(80)を含む、請求項19に記載のフライス工具(10)。
  21. 締め付けられた位置において、
    1つの主当接表面(26)が前記ベース当接表面(72)に当接し、
    異なる側表面(32)に属するが前記中間平面(M)の同じ側に位置付けられる2つの副当接表面(42)が、各壁当接表面(80)に当接する、請求項19に記載のフライス工具(10)。
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