JP2021505413A - 狭幅突切り動作用の高送り突切りインサート - Google Patents

Abstract

０．４ｍｍ／ｒｅｖまでの比較的高送りのための突切りインサート（１６）は、２つの凸状コーナーサブエッジ（６６、６８）の間に延在する前方サブエッジ（６０）を含むすくい面（２２）を含む。切削幅ＷＣは、第一および第二の凸状コーナーサブエッジ（６６、６８）の遠位点の間で規定される。切削幅ＷＣは、ＷＣ≦６ｍｍの条件を満たす。前方サブエッジ（６０）は、最小前方サブエッジ厚ＴＦがＴＦ＞０．２０ｍｍの条件を満たすランドを含む。【選択図】図２Ｃ

Description

本出願の主題は、小さな（すなわち、狭い）幅の突切りインサート（以下、「インサート」とも呼ばれる）で、特に高送り速度で鋼を機械加工するためのものと、それを含む工具に関する。

特許文献１には、一種の突切りインサートが開示されており、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。具体的には、インサートの幾何学的形状、当接面、工具およびポケットの幾何学的形状は、参照により本明細書に組み込まれる。

一種の工具（すなわち、突切りブレード）および工具ホルダ（すなわち、ブレードホルダ）は、特許文献２で開示されており、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。具体的には、工具およびそのポケットの幾何学的形状と、工具ホルダは、参照により本明細書に組み込まれる。

突切りインサートは、材料の無駄を最小にするために、可能な最小の幅（切削方向に対して垂直）を有することが好ましい。特許文献１には、突切りインサートを保持するための弾性クランプ装置が開示されている。このようなクランプレス設計の顕著な利点は、インサートおよび工具幅がクランプシャンクも、ねじシャンクも収容する必要がないので、比較的狭い加工幅が可能になることである。それにもかかわらず、このような弾性的に保持されたインサートの脱落を防止するために、ねじおよびクランプを含む様々な解決策が提案されている。

特許文献３は、特許文献１と同様のインサートを開示しているが、いくつかの設計変更がなされており、脱落を防止するためにインサートの後方部分をねじでクランプすることをさらに含んでいる。

特許文献４は、特許文献１に類似したインサートを開示しているが、いくつかの設計変更がなされており、重切削加工を可能にするためにインサートの後方部分をクランプするためのクランプをさらに含む。

比較的高送りの条件は、工具のポケット強度の制限および種類（ねじおよびクランプを用いた上述の解決策で取り上げられている）によってのみならず、インサート自体によっても制限されており、インサート自体によって、そのサイズがゆえに、過度の力が加わると、故障する可能性のあることも理解されるであろう。

非特許文献１は、より高い送り速度を可能にするためにインサートの向きを９０°回転し、弾性的に保持された突切りインサートを開示している。特に、より大きな安定性を提供することによって、より高い送りを可能にしながら、同じインサートおよびアダプタが使用されることが述べられている。

Ｙ軸突切りの使用をオンラインビデオで実証する非特許文献２は、同じインサートを用いて、優れた結果を提供している。従来の向きでの送りが０．１５ｍｍ／ｒｅｖだったのと比較すると、同じインサートで、９０°回転により送りが０．４５ｍｍ／ｒｅｖになっている。

米国特許第７，３２６，００７号 米国特許第９，２５９，７８８号 米国特許第７，５７８，６４０号 米国特許出願公開第２０１７／０１５１６１２号

Ｓａｎｄｖｉｋ Ｃｏｒｏｍａｎｔ社による「Ｙ−ａｘｉｓ ｐａｒｔｉｎｇ（Ｙ軸突切り）」と題するパンフレット（識別情報参照番号：Ｃ１０４０：１９４ ｅｎ−ＧＢ（Ｃ）ＡＢ Ｓａｎｄｖｉｋ Ｃｏｒｏｍａｎｔ ２０１７）（訳注：上記でｅｎ−ＧＢ（Ｃ）ＡＢにおける（Ｃ）は、Ｃの〇囲み文字） ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ＢＷｍｄｓＢ＿ＶＵＹｇ（「Ｃｏｒｏｃｕｔ ＱＤ Ｄｅｍｏ Ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ｆｅｅｄ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｙ−ａｘｉｓ ｐａｒｔｉｎｇ（Ｃｏｒｏｃｕｔ ＱＤ Ｄｅｍｏ：Ｙ軸突切りで送り速度が３倍）」と題するオンラインビデオ

本出願の目的は、新規に改良されたインサート、工具および工具アセンブリを提供することである。

本発明の第一の態様によれば、シャンク部分と、前記シャンク部分に接続された切削部分と、切削刃とを備え、前記切削刃は、すくい面と前方逃げ面との交点に形成される補強された前方サブエッジを備え、前記切削刃の切削幅Ｗ_Ｃは、Ｗ_Ｃ≦６ｍｍの条件を満たし、前記前方サブエッジの最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、Ｔ_Ｆ＞０．２０ｍｍの条件を満たす、狭幅突切りインサートが提供される。

前方サブエッジの頂部アスペクト比Ｒ_Ｔは、条件Ｒ_Ｔ＝Ｗ_Ｃ／Ｔ_Ｆ＜３０を満たす。

本発明の第二の態様によれば、シャンク部分と、前記シャンク部分に接続された切削部分であって、前記シャンク部分から前記切削部分に向かう切削方向と、前記切削方向とは反対の後方方向とを規定する、切削部分と、を備える、狭幅突切りインサートが提供され、
前記切削部分は、
すくい面と、
少なくとも前記すくい面の下方に位置する支持面シート部分を備える支持面であって、下方方向が前記すくい面から前記支持面シート部分に向かうように規定される、支持面と、
前記すくい面および前記支持面に接続され、かつ前記切削部分の最前面である前方逃げ面であって、前記すくい面から下方に延在する、前方逃げ面と、
前記前方逃げ面と前記すくい面に接続された第一の側方逃げ面であって、前記前方逃げ面から後方に延在し、前記すくい面から下方に延在する、第一の側方逃げ面と、
前記前方逃げ面と前記すくい面に接続された第二の側方逃げ面であって、前記前方逃げ面から後方に延在し、前記すくい面から下方に延在する、第二の側方逃げ面と、
切削刃と、
を備え、前記切削刃は、
前記すくい面と前記前方逃げ面との交点に形成される補強された前方サブエッジと、
前記すくい面と前記第一の側方逃げ面との交点に形成される第一の側方サブエッジと、
前記すくい面と前記第二の側方逃げ面との交点に形成される第二の側方サブエッジと、
前記前方サブエッジと前記第一の側方サブエッジとを接続し、第一の半径Ｒ_１を有する第一の凸状コーナーサブエッジと、
前記前方サブエッジと前記第二の側方サブエッジとを接続し、第二の半径Ｒ_２を有する第二の凸状コーナーサブエッジと、
を備え、
前記すくい面は、前記前方サブエッジの後方に配置され、前記前方サブエッジから下方、または下方および後方に延在するチップ形成装置を備え、
切削幅Ｗ_Ｃは、前記第二の凸状コーナーサブエッジの遠位側にある前記第一の凸状コーナーサブエッジの第一の点から、前記第一の凸状コーナーサブエッジの遠位側にある前記第二の凸状コーナーサブエッジの第二の点までで規定され、
最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、前記前方サブエッジの最前点から前記前方サブエッジと前記チップ形成装置との交点の最近点までで規定され、
前記前方サブエッジの頂部アスペクト比Ｒ_Ｔ＝Ｗ_Ｃ／Ｔ_Ｆが３０未満であり、
前記切削幅Ｗ_Ｃは、Ｗ_Ｃ≦６ｍｍの条件を満たし、
前記最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、Ｔ_Ｆ＞０．２０ｍｍの条件を満たす。

第一および第二の態様の両方が、本質的に、比較的小さい切削幅および比較的大きな最小前方サブエッジ厚を有する突切りインサートを規定することが理解されるであろう。本発明者は、このような突切りインサートが他の解決策に勝る利点を提供することを見出した。より詳細には、上述の「Ｙ軸突切り」のコンセプトは、安定性を高め、上述の高い送り速度を達成するために、Ｙ軸に沿った移動が可能なマシニングセンタを必要とする特別な配置を必要とする。一方、本発明は、従来の工具および装置で同じ送り速度を達成することが分かってきた改善インサートを提供する。

本発明は、比較的小さな突切りインサートのために、従来知られている最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆよりも大きな厚さを提供する。このような解決策は、試験で示されているように、通常は比較的低い送りでは通常動作できない特殊な高送りインサートを提供するために、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆを従前の典型的な厚さよりも大きくする。また、このような幾何学的形状は、鋼以外の多くのワークピース材料の種類を加工することができないであろうことが予想される。これらの制限により、公知の他の全ての小さい突切りインサートが、低送りおよび高送りで多くの様々な材料の機械加工を可能にするので、非常に小さな前方サブエッジ厚を有することは驚くべきことではない。それにもかかわらず、この特殊なインサートは、そうでなければより高い送り速度を達成するために必要とされる特殊な装置よりも有利であると考えられる。

インサートは、シャンク部分から後方方向または別の方向に延びる更なる切削部分を備えることができる。

より大きなインサート（より大きな切削幅Ｗ_Ｃを有する）に対しては、より大きな前方サブエッジ厚さが知られている。これは、当業者は、単に各構成要素の厚さを比例的に増加させるだけであり、より大きなインサートまたはより頑丈な工具が、より大きなチップをより高い送りで機械加工することに関連する力に耐えることができることを懸念しないからである。しかしながら、本発明は、より小さいインサートに対しても、このようなより高い送りを提供することができた。驚くべきことに、あまり丈夫でない工具、ポケットおよびインサートは、通常の送り速度よりもはるかに高いチップのより高い力に耐えることができることが見出された。もちろん、これは、より小さいインサートおよび工具がより経済的であるので好ましい。さらに、切削幅が小さいほど、ワークピース材料の無駄が少なくなる。

さらに驚くべきことに、比較的大きな前方サブエッジ厚で比較的高い送り速度で作業する場合、標準的な前方サブエッジ厚での標準的な送り速度での作業よりも著しく大きな工具寿命が達成されることが分かっている。

上記の点に鑑みて、本発明は、（より高い送り速度のために）より速く機械加工することができ、（より長い工具寿命のために）インサートの交換がより少なくすることができ、、（同じく、より長い工具寿命のために）より多くの部品を機械加工でき、従来の工具および機械の使用を可能にする。

本発明の第三の態様によれば、前の態様のいずれか１つによる突切りインサートを有する工具アセンブリを切削方向に移動させてワークピースを溝切りまたは突切りするステップを含み、前記移動させるステップは、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆよりも１回転当たり高い送り速度で動作するステップを含む、溝切りまたは突切りの方法が提供される。

突切り動作において材料の無駄が少ないので、より小さい切削幅が好ましいが、しかしながら、高送り動作のためのインサートの構造的強度には限界があることが理解されるであろう。したがって、切削幅Ｗ_Ｃは、Ｗ_Ｃ＜５ｍｍ、またはＷ_Ｃ＜４ｍｍの条件を満たすことが好ましい。切削幅Ｗ_Ｃの下限は、所望の機械加工パラメータに従うことが理解されるであろう。いずれにせよ、切削幅Ｗ_Ｃとして最も好ましい範囲は、２．５ｍｍ≦Ｗ_Ｃ≦４ｍｍである。前記最も好ましい範囲は、材料の突切り消耗を最小限に抑える狭い切削幅を提供しながら、かなりの切削力が可能である。突切りインサートは、必要に応じて、溝切り動作にも使用できることが理解されるであろう。

同様に、最小前方サブエッジ厚を厚くすると、送り速度を上げることができるが、これはまた、インサートにかかる力も大きくなり、機械の能力（速度など）に限界がある。したがって、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、Ｔ_Ｆ＞０．２５ｍｍ、Ｔ_Ｆ＞０．３０ｍｍの条件、またはＴ_Ｆ＞０．３５ｍｍの条件を満たすことが好ましい。この段階で、いくつかの値が試験され、このコンセプトの上限があるとすれば、その上限は、まだ見出されていない。一般的に、送り速度は最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆより大きくする必要がある。例えば、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆが０．２５ｍｍの場合、推奨される送り速度は０．３０ｍｍ／ｒｅｖまたは０．３５ｍｍ／ｒｅｖになる。このような前方サブエッジ厚のインサートで０．２０ｍｍ／ｒｅｖの送り速度を使用すると、機械加工がうまくいかないことが予想される。これまでの試験では、実際に、これが正しい仮定であることを示してきた。したがって、上述した利点が得られるので、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆのそれぞれの値が大きいほど好ましいが、しかしながら、機械の能力（速度など）のような外的要因により、この設計特徴がさらに大きくなるのを制限することがある。また、機械のオペレータは、損傷すること、またはすぐに故障することを恐れるために、このような高い送りで操作することを嫌がることが予想される。それにもかかわらず、外的要因が除去されると、前記厚さは、上述の値を超えても大きくさせることができ、それに応じて送り速度を大きくすることができると考えられる。いずれにせよ、より高い値が実現可能である可能性が高いが、前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆの値を０．２５ｍｍおよび０．３５ｍｍとして、成功裏に試験された。したがって、好ましいが非限定的な範囲は、０．２０ｍｍ≦Ｔ_Ｆ≦０．４０ｍｍであり、さらにより好ましい範囲は、０．２５ｍｍ≦Ｔ_Ｆ≦０．３５ｍｍである。上述したように、前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆのより高い値が、将来適切な結果を提供する可能性があることは排除されない。

より最近の試験では、最適ではないが、サブエッジ厚Ｔ_Ｆに正確に等しい送り速度でも、驚くほど良好な結果を提供することが見出された。例えば、前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆが０．２５ｍｍである場合、推奨送り速度は０．２５ｍｍ／ｒｅｖ以上である。

突切り動作のためには、前方サブエッジは、すくい面の平面図において、直線であることが好ましい。突切り用途における円形前方サブエッジは、チップ排出特性が劣るので、直線前方サブエッジが好ましいことに留意されたい。さらに好ましくは、前方サブエッジは、すくい面の平面図において、切削方向に垂直である。これはまた、チップ排出に関する考慮事項および／または死点スパイクのサイズに関する考慮事項によるためである。

比較的大きなサブエッジ厚Ｔ_Ｆおよび半径Ｒがあまり好まれない別の理由は、既知の厚さおよび半径で、より良好なチップ形状が達成できるためである。

いくつかの実施形態によれば、前方サブエッジは、後方方向に沿った前方逃げ面の図において、直線であることが好ましいことがある。

いくつかの実施形態によれば、前方サブエッジが均一な厚さを有することが好ましいことがある。

高送り動作における構造強度のためには、半径サイズを大きくすることが好ましいことが理解されるであろう。しかしながら、上述のように、突切り動作では、その動作が実行された後、ワークピースの中心に残された死点スパイクが存在する。切削刃の半径が大きいほど、スパイクが大きくなる。また、半径が大きくなるほど、インサートを保持する工具は、突切り動作の終了時に望ましくない屈曲を引き起こすことも理解されるであろう。それにもかかわらず、このような送り条件のためには、半径が強化されることが非常に望ましい。試験の後に、半径が大きくなっても、スパイクのサイズがわずかに大きくなるだけであることが分かった。これにより、本発明のインサートは、著しく大きな最小前方サブエッジ厚（これは、機械加工品質に著しく影響しない）と、スパイクのサイズを過度に大きくさせることなく、構造的強度を維持するための適度に大きな（すなわち、十分である）半径とを有することが可能になる。第一および第二の半径のそれぞれは、必ずしも同一である必要はないが、簡潔にするために、その両方も一緒に扱う。したがって、第一の半径Ｒ_１は、Ｒ_１＞０．２０ｍｍの条件を、第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＞０．２０ｍｍの条件を満たすことが好ましい。好ましくは、Ｒ_１＞０．３０ｍｍおよびＲ_２＞０．３０ｍｍの条件を、あるいは、さらに、Ｒ_１＞０．３５ｍｍおよびＲ_２＞０．３５ｍｍの条件を満たし得る。しかしながら、理論によれば、許容可能な性能の理論上の上限は、Ｒ_１＜０．６０ｍｍであり、Ｒ_２＜０．６０ｍｍであると考えられている。さらに、より好ましくは、Ｒ_１は、Ｒ_１＜０．４５ｍｍであり、第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＜０．４５ｍｍの条件を満たすべきである。

ここで、いくつかの好ましい一般的なインサートの幾何学的特徴について説明する。

好ましくは、支持面シート部分は、すくい面に対して平行に、あるいは実質的に平行に延在する。高送り用途では、インサートが（切削に関与する）すくい面の真下に支持されることが有利であることが理解されるであろう。

一般に、突切り動作のためには、切削部分の表面を解放することが好ましい。したがって、以下の特徴のそれぞれは、個別であること、および／または組み合わせることが好ましい。
・前方逃げ面が、すくい面から下方および後方に延在すること、
・第一の側方逃げ面が、前方逃げ面から後方および内方に延在すること、
・第一の側方逃げ面が、すくい面から下方および内方に延在すること、
・第二の側方逃げ面は、前方逃げ面から後方および内方に延在すること、
・第二の側方逃げ面は、すくい面から下方および内方に延在すること。

明確にするために、上記の態様は、方向を、例えば「下方」と定義することができる一方、例えば、前の段落での仕様は、さらに、同じ要素を、例えば、「下方および後方」と定義することができるが、最初の方向は、一般的に「下方」を意味することが理解されるであろう。そのような更なる仕様も可能であり、その結果、下向きの構成要素が依然として存在する限り、表面が下方および後方に、あるいは下方および前方に延在することも可能である。例えば、前方逃げ面に関しては、ポケット内のインサートの全体的な向きが突切り動作中に逃げを提供する限り、下方および前方に向くようにできる可能性があることに留意されたい。

方向に関して、突切り動作および／または溝切り動作のために、そのようなインサートの切削方向は、当分野で周知であることが理解されるであろう。すなわち、切削インサートは、このような動作を実行するために、ワークピース内で一方向に移動する。インサートの幾何学的形状を説明する目的で、切削方向もインサートの前方方向を構成する。

本出願は、一般に、突切り動作のためのインサートを対象とする。このようなインサートは溝切り動作にも適していることが理解されるであろう。その差は、溝切り動作は、（ワークピースサイズに対して）比較的小さい切込み深さしか必要としないからである。

したがって、上述の有利な切削部分の配置は、任意の数の様々なタイプのインサートに適用することができる。例えば、米国特許第９，１７４，２７９号で開示されているタイプの五角形インサートに対して実施することができ、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

それにもかかわらず、最も困難な突切り動作は、比較的長い張出しを有するものであり、このため、不安定性も、故障および摩耗する機会も著しく増加する。例えば、突切りブレードおよび工具アセンブリは、特許文献２に示されている。張出しが長いと、通常、インサート全体がワークピースに入り込むことができるように、単一の切削刃を有するインサートで機械加工される。

したがって、いくつかの実施形態では、インサートは、単一の切削刃のみを備える。また、一方の切削刃のみが動作可能であり、他方の切削刃がワークピースに挿入可能であるように、インサートをねじることも可能である。したがって、すくい面の平面図において、切削刃の切削幅Ｗ_Ｃは、切削方向に垂直なインサートの最大寸法であることが付加的または代替的に好ましい。

また、ねじ穴またはクランプを設けることにより、切削インサートのサイズが大きくなり、そのために、切削インサートの切削幅が大きくなること、あるいは切削深さが浅くなることにも留意されたい。いくつかの好ましい実施形態によるインサートは、中実構造を有する（すなわち、ねじ穴または任意の穴を欠いているか、あるいはねじまたはクランプを収容するための部分的な装置でさえ欠いている）。

したがって、米国特許第９，１７４，２７９号の議論に加えて、インサートは、シャンク部分から後方方向または別の方向に延在する更なる切削部分、あるいは円周方向に延在する更なる切削部分を備え得ることが理解されるであろう。シャンク部分は、工具に、より具体的にはポケットに取り付けられるように構成されたインサートの一部分として規定されることも理解されるであろう。このような構成は、ねじ穴、当接面、横方向固定装置などの形態であってもよい。同様に、切削部分とは、切削に関与するように構成されたインサートの部分を意味する。

様々なチップ形成装置が適切な性能を提供し得ることが想定される。試験は、図示されたチップ形成装置、すなわち、単一の凹部のみを含む装置を用いて実施された。このように、試験に成功したこのような装置は、確かに好ましいチップ形成装置である。

最適な設計は、可能な限り小さいインサートであることが理解されるであろう。試験したインサートによれば、５ｍｍ以下の切削幅を有するインサートの焼結体積は、２６０ｍｍ^３未満であることが好ましい。４ｍｍ以下の切削幅を有するインサートについては、焼結体積が１４０ｍｍ^３未満であることが好ましく、３ｍｍ以下の切削幅を有するインサートについては、焼結体積が１００ｍｍ^３未満であることが好ましいことは、理解されるであろう。

最後に、好ましいインサートの幾何学的形状は、本出願の図面に示され、また、例えば、特許文献１および特許文献２にも示されていることに留意されたい。このインサートの幾何学的形状は、本発明の意図する非常に高い送り速度に対して特別な利点を有する。図１Ａに示されるように、概略的に示される例外的に大きなチップ２０は、有利なことに、ブレード上部クランプまたはリップによって妨害されない。このようなインサートの幾何学的形状および／またはインサートを保持する工具は、インサートを下面で把持するだけで、インサートをそのすくい面に隣接して把持しないことが理解されるであろう。したがって、このような大型で動きの速いチップは、例外的に高い送り条件で、加工中に工具の上部クランプまたはリップを損傷することはない。

したがって、１つの好ましいインサートの幾何学的形状によれば、インサートは、以下の特徴を個別に備えること、および／または組み合わせて備えることができる。
・支持面は、支持横方向固定装置で形成することができ、支持横方向固定装置は、支持面シート部分上に配置することができ、支持横方向固定装置は、切削方向に平行に延在し、内方および上方に延在して対向する支持側方溝面を有する支持溝を備えることができること、
・インサートの後面は、後方横方向固定装置を備えることができ、後方横方向固定装置は、すくい面に直交して延在し、内方および前方に延在して対向する後方側方溝面を有する後方溝を備えることができること、
・支持面は、支持面シート部分から下方に延在する支持面当接部分を備えることができ、支持面当接部分は、下方および後方に延在することができ、支持面当接部分は、横方向固定装置を欠くことができること、
・支持面は、支持面当接部分からインサートの後面まで後方に延在する底面部分を含むことができること、
・横方向固定装置を有するインサートの唯一の表面は、支持面シート部分および後面であり得ること、
・シャンク部分と切削部分との接続領域の後方において、シャンク部分は、さらに下方に、または下方および後方に延在可能であること、
・シャンク部分は、さらに下方にのみ延在可能であること。

このようなインサートは、クーラント構成を有することは知られていないが、本発明の高送り用途のためには、望ましいと考えられる。それは、特にチップ破壊を支援するために高圧クーラントを使用する場合である。したがって、いくつかの実施形態において、すくい面の平面図において、シャンク部分の上面で、クーラント溝を形成することができ、すくい面に向かって延在する。クーラント溝は、すくい面まで開くことができる。クーラント溝は、前方逃げ面に対向して配置された後面に位置するインサートの後面に開口することができる。

上記の説明に加え、第四の態様によれば、高送り突切り動作のための工具（例えば、突切りブレード）または工具アセンブリ（上記のいずれかの態様による工具ホルダ、工具およびインサート）が提供される。

工具には、突切りインサートを保持するためのポケットを形成することができる。この工具は、少なくともポケットの下方で、切削方向に対して垂直に測定された工具厚Ｔ_Ｂを有することができ、この工具厚はインサートの切削幅よりも狭い。いくつかの実施形態では、工具全体が、インサートの切削幅よりも小さい工具厚Ｔ_Ｂを有することが好ましい。

ポケットは、好ましくは、弾性ポケットであり得る（すなわち、ねじまたはクランプなしでインサートを弾性的に保持するように構成され、それによって、より小さな切削幅および／または工具幅が可能になる）。

弾性ポケットは、好ましくは、インサートの支持面および後面にのみ接触するように構成することができる。別の言い方をすれば、工具は、工具ポケット上に延在する任意の要素を欠くことができる。

本出願の主題をより良く理解するために、また、それが実際にどのように実行され得るかを示すために、添付の図面を参照する。

ワークピースを概略的に機械加工する工具アセンブリの側面図である。 図１Ａの工具アセンブリおよびワークピースの平面図である。 図１Ａの工具アセンブリで、ワークピースなしの正面図（後方方向の前面の図とも呼ばれる）である。 図１Ａの工具アセンブリの切削インサートの第一の側面斜視図である。 図２Ａの切削インサートの第二の側面斜視図である。 図２Ａの切削インサートの上面図（すくい面の平面図またはすくい面に向かう下方方向の図とも呼ばれる）である。 図２Ａの切削インサートの正面図である（後方方向の前面の図とも呼ばれる）。 図２Ｃの図に対応する切削インサートの上面図である。 図２Ａの切削インサートの側面図である。 図２Ａの切削インサートの底面図である。 図２Ａの切削インサートの背面図である。

図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、例示的な工具アセンブリ１０が示されており、工具アセンブリ１０は、工具ホルダ１２と、工具１４と、ソリッド突切りインサート１６と、概略的に示されている、チップ２０とともに、図１Ａで機械加工されている鋼製ワークピース１８とを備える、

図１Ａおよび図１Ｂから、当分野で知られているように、切削方向Ｄ_Ｃは、インサート１６がワークピース１８内に移動する方向として定義されることが理解されるであろう。これは、代替的に、すくい面２２に平行で、インサート１６の前方逃げ面２４（図１Ｃ）に向かう方向として定義することもできる。後方方向Ｄ_Ｒは、切削方向（または前方方向）Ｄ_Ｃとは逆に定義される。

下方方向Ｄ_Ｄは、すくい面２２から支持面シート部分２６に向かうように定義される。上方方向Ｄ_Ｕは、下方方向Ｄ_Ｄと反対に定義される。

良好な秩序のために、第一および第二の側面方向Ｄ_Ｓ１、Ｄ_Ｓ２は、切削方向Ｄ_Ｃ、後方方向Ｄ_Ｒ、下方方向Ｄ_Ｄおよび上方方向Ｄ_Ｕに対して直交して定義される。しかしながら、以下の図面から理解されるように、インサートの他の特徴に対するインサートに対する内向き方向または外向き方向は、幾何学的形状を理解するためにより関連性があり、そのような特定の名称「上方」、「下方」、「側方」は、便宜上のものにすぎない。周知のように、このような工具アセンブリ１０は、上下を逆にして、動作することもできる。

図示された例示的な工具アセンブリ１０は、特に長い張出しのために構成された突切りブレードである工具１４を有する。したがって、工具１４は、インサートの切削幅Ｗ_Ｃよりも小さな工具厚Ｔ_Ｂを有する。したがって、工具１４は、例えば、ワークピースが工具ホルダ１２に到達するまで（または安定性を維持できなくなるまで）、ワークピース１８を入れることができる。

工具１４は、支持面３０とインサート１６の後面３２とのみ接触する弾性ポケット２８を備えている。

ここで図２Ａ〜図２Ｈを参照して、本発明を、好ましいが、非限定的なインサートの幾何学的形状を参照して説明する。

インサート１６は、例示的ではありが、非限定的なシャンク部分３４および切削部分３６を備える。図示のように、シャンク部分は、切削部分３６から離間して、下方に延在し、この例では、下方にのみ延在する。

インサート１６は、以下の面、すなわち、前方逃げ面２４と、前方逃げ面２４に対向して位置する後面３２と、上面３８と、上面３８に対向して位置する支持面３０と、前方逃げ面２４と、後面３２と、上面３８と、支持面３０とを接続する第一および第二の側面４０、４２とを備えるものと定義することができる。

図２Ｆに最もよく示されているように、前方逃げ面２４は、すくい面２２から下方および後方に延在する。

後面３２は、後方横方向固定装置４４を備える。より正確には、後方横方向固定装置４４は、内方および前方に延在して対向する後方側方溝面４８、５０を有する後方溝４６を備える（例えば、図２Ｃ参照）。

上面３８は、切削部分３６で、すくい面２２と、シャンク上面５２とに理論的に分割することができる。

すくい面２２は、切削刃５４と、単一の凹部５８を有するチップ形成装置５６とを備える。

切削刃５４は、前方サブエッジ６０と、第一の側方サブエッジ６２と、第二の側方サブエッジ６４と、第一の半径Ｒ_１を有する第一の凸状コーナーサブエッジ６６と、第二の半径Ｒ_２を有する第二の凸状コーナーサブエッジ６８とを備える。

この非限定的な例で例示されるように、前方サブエッジ６０は、すくい面２２（図２Ｃ参照）の平面図において直線であり、切削方向（図２Ｃ参照）に対して垂直に延在し、後方方向（図２Ｄ参照）に沿って前方逃げ面の図において直線であり、均一な厚さＴ_Ｆ（図２Ｃ参照）を有する。厚さＴ_Ｆは、切削方向Ｄ_Ｃにおいて通常より高い送り速度で切削されながらも、前方サブエッジ６０を補強し、これによって、インサートの寿命も延びる。したがって、前方サブエッジ６０は、ある意味で、切削方向Ｄ_Ｃに平行な方向に拡大厚さを備えた補強「ランド」を有すると考えることができる。

明確にするためだけに、第一および第二の凸状コーナーサブエッジ６６、６８のそれぞれの弓形延長部は、仮想円Ｃ_Ｉ（図２Ｃには１つだけが示されている）を形成することができ、円Ｃ_Ｉの半径は、半径Ｒ_１、Ｒ_２の値を提供する。

図２Ｃにより詳細に示すように、切削幅Ｗ_Ｃは、第一の凸状コーナーサブエッジ６６の第一の点８２から第二の凸状コーナーサブエッジ６８の第二の点８４までで規定される。本出願の主題によるインサートは、狭幅の前方サブエッジ６０を有する。本目的のために、「狭幅」前方サブエッジ６０とは、６ｍｍ以下の切削幅を有するものと定義される。しかしながら、いくつかの実施形態およびいくつかの用途では、前方サブエッジ６０の切削幅は、４ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下など、より小さくすることができる。このような狭い突切りインサートの下限が将来どのようなものになるかは不明であるが、現在、実用的な切削幅の最小値は、２ｍｍ以上であることが理論化されている。現在、好ましい値の範囲は、２．５ｍｍ〜４．５ｍｍである。このような最適範囲は、実質的な切削力荷重を取り扱うことができる最小インサートサイズと、無駄な材料を減らすために切削幅をできるだけ小さくしたいという要望との間の妥協である。

前方サブエッジ６０の頂部アスペクト比Ｒ_Ｔは、インサートの上面図（図２Ｃ）に見られるように、厚さＴ_Ｆに対する切削幅Ｗ_Ｃの比、すなわちＲ_Ｔ＝Ｗ_Ｃ／Ｔ_Ｆとして定義される。本出願の主題によるインサートは、頂部アスペクト比が３０未満であり、すなわちＲ_Ｔ＜３０である。

シャンク上面５２は、クーラント構成７０を備えることができる。クーラント構成７０は、クーラント溝７２を備えることができる。クーラント溝７２は、クーラントすくい開口部７４ですくい面２２に開口することができる。クーラント溝７２は、クーラント後方開口部７６で後面３２に開口することができる。

第一の側面４０は、第一の側方逃げ面７８（図２Ａ）を備えることができる。第一の側方逃げ面７８は、前方逃げ面２４（図２Ｇ）から後方および内方に延在することができ、すくい面２２（図２Ｄ）から下方および内方に延在することができる。

第二の側面４２は、第二の側方逃げ面８０（図２Ａ）を備えることができる。第二の側方逃げ面８０は、前方逃げ面２４（図２Ｇ）から後方および内方に延在することができ、すくい面２２（図２Ｄ）から下方および内方に延在することができる。

図２Ｆを参照すると、支持面３０は、支持面シート部分２６と、支持面当接部分８６と、底面部分８８とを備えることができる。

支持面シート部分２６は、支持横方向固定装置９０（図２Ａ）で形成することができる。支持横方向固定装置９０は、支持溝９２と、内方および上方に延在して対向する支持側方溝面９４、９６とを備えることができる。

支持面当接部分８６は、後面３２に対向当接面を提供する。好ましくは、支持面当接部分８６は、横方向固定装置を欠いている。しかしながら、あまり好ましくはないが、横方向固定装置のための代替的な配置も可能であることが理解されるであろう。溝の代わりに突起を有する選択肢もある。

本発明による突切りインサートと、最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆおよび半径Ｒ_１、Ｒ_２のみが異なる比較インサートとの突切り試験結果の例を以下に詳述する。

突切り試験では、両方のインサートは、同じグレードの材料で作られ、両方ともＷ_Ｃ＝４ｍｍを有し、切削速度Ｖ_Ｃは１００ｍ／分に設定された。最大摩耗は、０．２５ｍｍと定義した。

送り速度Ｆ１は、比較インサートの通常の状態に設定された（Ｆ１＝０．１８ｍｍ／ｒｅｖで、これは、その最小前方サブエッジ厚、すなわち０．１１５ｍｍよりもわずかに大きく、したがって、Ｒ_Ｔ＝４ｍｍ／０．１１５ｍｍ＝３４．７８であった）。送り速度Ｆ２は、本発明によるインサートの通常状態であると期待されるものに設定された（Ｆ２＝０．４ｍｍ／ｒｅｖで、これは、その最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆ、すなわち０．３ｍｍよりもわずかに大きく、したがって、Ｒ_Ｔ＝４ｍｍ／０．３ｍｍ＝１３．３３であった）。

比較インサートの半径Ｒ_１、Ｒ_２は、０．２４ｍｍであった。本発明によるインサートの半径Ｒ_１、Ｒ_２は、０．５０ｍｍであった。

試験において、試験された２つの比較インサートは、それぞれ２０分後および２５分後に最大摩耗に達した。本発明による２つのインサートは、それぞれ１００分後および１１０分後に最大摩耗に達した。

したがって、両方のインサートを通常の動作条件下で試験したとしても、本発明によるインサートの工具寿命には、非常に予想外の改善があった。

上記と同じタイプのインサートの溝切り試験では、切削速度Ｖ_Ｃを２００ｍ／分に設定し、両方の送りを０．４ｍｍ／ｒｅｖに設定した。この試験では、本発明によるインサートは、比較インサートの３倍の溝数で実行された。

Claims (25)

1. シャンク部分と、
   前記シャンク部分に接続された切削部分であって、前記シャンク部分から前記切削部分に向かう切削方向と、前記切削方向とは反対の後方方向とを規定する、切削部分と、
   を備える、狭幅突切りインサートにおいて、
   前記切削部分は、
   すくい面と、
   少なくとも前記すくい面の下方に位置する支持面シート部分を備える支持面であって、下方方向が前記すくい面から前記支持面シート部分に向かうように規定される、支持面と、
   前記すくい面および前記支持面に接続され、かつ前記切削部分の最前面である前方逃げ面であって、前記すくい面から下方に延在する、前方逃げ面と、
   前記前方逃げ面と前記すくい面に接続された第一の側方逃げ面であって、前記前方逃げ面から後方に延在し、前記すくい面から下方に延在する、第一の側方逃げ面と、
   前記前方逃げ面と前記すくい面に接続された第二の側方逃げ面であって、前記前方逃げ面から後方に延在し、前記すくい面から下方に延在する、第二の側方逃げ面と、
   切削刃と、
   を備え、前記切削刃は、
   前記すくい面と前記前方逃げ面との交点に形成される補強された前方サブエッジと、
   前記すくい面と前記第一の側方逃げ面との交点に形成される第一の側方サブエッジと、
   前記すくい面と前記第二の側方逃げ面との交点に形成される第二の側方サブエッジと、
   前記前方サブエッジと前記第一の側方サブエッジとを接続し、第一の半径Ｒ_１を有する第一の凸状コーナーサブエッジと、
   前記前方サブエッジと前記第二の側方サブエッジとを接続し、第二の半径Ｒ_２を有する第二の凸状コーナーサブエッジと、
   を備え、
   前記すくい面は、前記前方サブエッジの後方に配置され、前記前方サブエッジから下方、または下方および後方に延在するチップ形成装置を備え、
   切削幅Ｗ_Ｃは、前記第二の凸状コーナーサブエッジの遠位側にある前記第一の凸状コーナーサブエッジの第一の点から、前記第一の凸状コーナーサブエッジの遠位側にある前記第二の凸状コーナーサブエッジの第二の点までで規定され、
   最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、前記前方サブエッジの最前点から前記前方サブエッジと前記チップ形成装置との交点の最近点までで規定され、
   前記前方サブエッジの頂部アスペクト比Ｒ_Ｔ＝Ｗ_Ｃ／Ｔ_Ｆが３０未満であり、
   前記切削幅Ｗ_Ｃは、Ｗ_Ｃ≦６ｍｍの条件を満たし、
   前記最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆは、Ｔ_Ｆ＞０．２０ｍｍの条件を満たす、狭幅突切りインサート。
2. 前記切削幅Ｗ_Ｃが、２．５ｍｍ≦Ｗ_Ｃ≦４ｍｍの条件を満たす、請求項１に記載の狭幅突切りインサート。
3. 前記最小前方サブエッジ厚Ｔ_Ｆが、Ｔ_Ｆ＞０．２５ｍｍの条件を満たす、請求項１または２に記載の狭幅突切りインサート。
4. 前記支持面シート部分は、前記すくい面に対して平行に延在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
5. 前記前方逃げ面は、前記すくい面から下方および後方に延在し、
   前記第一の側方逃げ面は、前記前方逃げ面から後方および内方に延在し、
   前記第二の側方逃げ面は、前記前方逃げ面から後方および内方に延在する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
6. 前記前方サブエッジは、前記すくい面の平面図において直線である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
7. 前記前方サブエッジは、均一な厚さを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
8. 前記第一の半径Ｒ_１は、Ｒ_１＞０．２０ｍｍの条件を満たし、
   前記第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＞０．２０ｍｍの条件を満たす、請求項１〜７のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
9. 前記第一の半径Ｒ_１は、Ｒ_１＞０．３０ｍｍの条件を満たし、
   前記第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＞０．３０ｍｍの条件を満たす、請求項８に記載の狭幅突切りインサート。
10. 前記第一の半径Ｒ_１は、Ｒ_１＜０．６０ｍｍの条件を満たし、
    前記第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＜０．６０ｍｍの条件を満たす、請求項８または９に記載の狭幅突切りインサート。
11. 前記第一の半径Ｒ_１は、Ｒ_１＜０．４５ｍｍの条件を満たし、前記第二の半径Ｒ_２は、Ｒ_２＜０．４５ｍｍの条件を満たす、請求項１０に記載の狭幅突切りインサート。
12. 前記狭幅突切りインサートが単一の切削刃のみを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
13. 前記すくい面の平面図において、前記切削刃の切削幅Ｗ_Ｃは、前記切削方向に垂直な前記狭幅突切りインサートの最大寸法である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
14. 前記チップ形成装置は、単一の凹部のみを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
15. 前記すくい面の平面図において、前記シャンク部分の上面で、クーラント溝が形成され、前記すくい面に向かって延在する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
16. 前記支持面は、支持横方向固定装置を有して形成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
17. 前記支持横方向固定装置は、前記支持面シート部分上に配置される、請求項１６に記載の狭幅突切りインサート。
18. 前記狭幅突切りインサートの後面は、後方横方向固定装置を備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
19. 前記支持面は、前記支持面シート部分から下方に延在する支持面当接部分を備える、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
20. 前記支持面当接部分は、下方および後方に延在する、請求項１９に記載の狭幅突切りインサート。
21. 前記支持面当接部分は、横方向固定装置を欠いている、請求項１９または２０に記載の狭幅突切りインサート。
22. 前記支持面は、前記支持面当接部分から前記狭幅突切りインサートの後面まで後方に延在する底面部分を備える、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
23. 前記狭幅突切りインサートの横方向固定装置を有する唯一の面が、前記支持面シート部分と後面である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
24. 前記狭幅突切りインサートが中実構造を有する、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。
25. 前記シャンク部分と前記切削部分との接続領域の後方において、前記シャンク部分は、下方、または下方および後方にさらに延在する、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の狭幅突切りインサート。

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