JP2022554124A - 凹部を有する切削工具の製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、切削工具を製造する方法であって、ａ）複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意する工程と、ｂ）インデックス可能インサートの形状で材料の各材料層を結合する工程であって、このとき、工具本体の支持面に平行な工具基準面で切削工具を固定するために、固定手段で切削工具を工具本体に固定するための凹部が切削工具に形成されるように、材料層が配置される、工程と、を含む方法に関する。

Description

本発明は、それぞれ独立請求項に記載の凹部を有する切削工具を製造する方法および切削工具に関する。
本発明は、インデックス可能インサートの技術分野に関する。インデックス可能インサートは、例えば、金属または木材を切削するために使用される。
インデックス可能インサート（インデキサブルインサート、割出し可能なインサート、切削工具用交換式刃先（切刃）、転回切削プレート）は、フライスのような工具ホルダに取り付けることができる。インデックス可能インサートは、特定の用途に適合するように、様々な形状およびサイズで用意される。例えば、フライスの場合、インデックス可能インサートがしっかりと取り付けられているフライスヘッドは、切削加工のために回転させられ、回転する切刃縁は、加工されるワークピースと接触させられる。
いくつかの切刃を有するインデックス可能インサートを使用する利点は、切刃縁が摩耗して使用不能になるとすぐに、クランプ装置を緩めた後、切削プレートを回転または逆回転させることができ、その結果、新しい切刃を使用することができることである。回転されたインデックス可能インサートは、数回再使用することができる。インデックス可能インサートは、しばしば、３つまたは４つの切刃を有し、その結果、それらは、それらが交換される前に、２回または３回回転され得る。
広範囲の可能な用途およびそれに伴う幾何学的形状に関する関連する特定の要件のために、多数の異なるインデックス可能インサートが必要とされている。これは、予備部品の保管に関して特に問題であり、その理由は、対応する多数の異なるインデックス可能インサートを市場で迅速に入手できるようにするためには、それらのインデックス可能インサートの準備が整っていなければならないからである。
したがって、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服し、特に、広範囲のインデックス可能インサートを予備部品として経済的に有利な様式で迅速に保証する、焼結ベースおよび／または溶融ベースの付加製造のための材料で作られたインデックス可能インサートおよび凹部を有するインデックス可能インサートを製造する方法を用意することである。
この目的は、それぞれの独立請求項による、焼結ベースおよび／または溶融ベースの付加製造のための材料で作られたインデックス可能インサートおよび凹部を有する切削工具を製造する方法によって達成される。従属請求項の主題は、有利な構成に関する。
本発明は、凹部を有する切削工具を製造する方法を含み、この方法は、
ａ）複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意する工程と、
ｂ）材料の各材料層を結合してインデックス可能インサートの形状にする工程と、
を含む。
工具本体の支持面に平行な工具基準面で切削工具を固定するために、固定手段で切削工具を工具本体に固定するための（すべての側が囲まれ、少なくとも部分的にテーパが付けられた）（内部）凹部が、インデックス可能インサートに形成されるように、材料層が配置される。
好ましくは、切削工具は、インデックス可能インサートである。
有利には、凹部は、工具基準面に平行な少なくとも第１の断面と、工具基準面に平行な第２の断面とにおいて、異なる断面輪郭を有するように形成される。
有利には、凹部は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面において半径方向に対称に形成されていない。
さらに好ましくは、凹部の断面輪郭は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面にコーナー（角（かど）、隅）を有するように形成される。
特に有利には、凹部は、工具基準面に対してａ＜９０°の角度ａで形成される。
好ましくは、凹部は、平底パンヘッドねじ頭部または円錐底皿ねじまたは隆起皿ねじまたは座金頭部ねじの下面に対応して形成されてねじ頭部を少なくとも部分的に受け入れる凹部部分を有するように形成される。
好ましくは、凹部上で表面後処理は行われない。
さらに好ましくは、凹部上で研磨および／または研削は行われない。
特に有利には、波状の表面が形成される。
さらに好ましくは、溝状の凹部を有する表面が形成される。
有利な態様によれば、複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意することは、粉末形状のまたは溶融した材料を用意することを含む。粉末形状の材料は、別の工程で固化させることができる。溶融した材料は、冷却するだけで結合させることができる。
さらに好ましくは、複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意することは、超硬合金、固体超硬合金、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、またはそれらの組み合わせの群から材料を用意することを含む。
有利には、複数の材料層における焼結ベースおよび／または溶融ベースの付加製造方法で使用するための１つの材料層における材料が結合されてインデックス可能インサートの形状にされる。材料層同士は、同一または異なる形状を有することができる。以下の付加製造方法が特に適している：レーザー焼結（ＳＬＳ）、ステレオリソグラフィー（ＳＬＡ）、ポリグラフィー、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）および３Ｄ印刷（３ＤＰ）。原則として、これらの方法は、インデックス可能インサートの分野における付加製造の利点を適用するのに適している。
さらに有利には、付加製造方法で使用するための材料の用意が、複数の材料層において行われる。
有利な態様によれば、工具本体の支持面に平行な工具基準面でインデックス可能インサートを固定するために、固定手段でインデックス可能インサートを工具本体に固定するための凹部がインデックス可能インサートに形成されるように、材料層が配置される。この場合、固定手段はねじであってもよい。
さらなる有利な態様によれば、凹部は、工具基準面に平行な少なくとも第１の断面と、工具基準面に平行な第２の断面とにおいて、異なる断面輪郭を備える。凹部は、第１の断面の断面輪郭および第２の断面の断面輪郭が異なる直径を有するように形成することができる。
特に有利な態様によれば、凹部は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面において半径方向に対称でない。
好ましい態様によれば、凹部の断面輪郭は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面にコーナーを有する。このような凹部は、穿孔によって形成することができない。
さらなる好ましい態様によれば、凹部は、工具基準面に対してａ＜９０°の角度ａで形成される。
凹部は、平底パンヘッドねじ頭部または円錐底皿ねじまたは隆起皿ねじまたは座金頭部ねじの下面に対応して形成されてねじ頭部を少なくとも部分的に受け入れる凹部部分を備える。
さらなる有利な態様によれば、凹部上で表面後処理は行われない。
特に有利な態様によれば、凹部上で研磨および／または研削は行われない。したがって、製造工程後に表面の粗さが維持され、凹部に固定手段、例えばねじを最適に配置することができる。
以下、図面に示す例を参照して本発明をさらに説明する。
本発明の実施形態によるインデックス可能インサートを製造する方法のブロック図である。 本発明の実施形態による凹部を有するインデックス可能インサートの上面図である。 図２のインデックス可能インサートの断面図である。 三角形の凹部およびそこに配置された切削要素を有するインデックス可能インサートの断面図である。 工具本体上における、凹部を有するインデックス可能インサートの概略図である。
図１には、凹部を有するインデックス可能インサート１を製造する方法が一例として示されている。
本発明による方法において、材料が、インデックス可能インサート１を形成するための焼結ベースおよび／または溶融ベースの付加製造において用意され、その結果、広範囲のインデックス可能インサートｂ１を経済的に有利な様式で用意することができる。
第１の工程では、複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料が用意される（工程ａ）。
有利には、工具本体の支持面に平行な工具基準面でインデックス可能インサート１を固定するために、固定手段でインデックス可能インサート１を工具本体に固定するための凹部（図２、符号３参照）がインデックス可能インサートに形成されるように、材料層が配置される。
この例では、凹部３は、工具基準面に平行な少なくとも第１の断面と、工具基準面に平行な第２の断面とにおいて、異なる断面輪郭を有するように形成される。
有利には、凹部は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面において半径方向に対称に形成されていない。
さらに好ましくは、凹部の断面輪郭は、工具基準面に平行な少なくとも１つの断面にコーナー（角（かど）、隅）を有するように形成される。
特に有利には、凹部は、工具基準面に対してａ＜９０°の角度ａで形成される。
好ましくは、凹部は、平底パンヘッドねじ頭部または円錐底皿ねじまたは隆起皿ねじまたは座金頭部ねじの下面に対応して形成されてねじ頭部を少なくとも部分的に受け入れる凹部部分を有するように形成される。
好ましくは、凹部上で表面後処理は行われない。
さらに好ましくは、凹部上で研磨および／または研削は行われない。
変形例では、この工程（工程ａ）で、材料は、粉末形状で用意されてもよく、または溶融されて用意されてもよい。担体材料中に材料を用意することも可能である。材料は、超硬合金、固体超硬合金、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、またはそれらの組み合わせの群からのものであり得る。
例えば、１つのインデックス可能インサートの形状の材料の各材料層、または、異なる形状の少なくとも２つの材料層が、用意され得る。
さらに、少なくとも２つの異なる材料を用意することができる。
次の工程では、材料の各材料層が結合されてインデックス可能インサートの形状にされる（工程ｂ）。
一変形例では、材料を所定の温度に加熱して、材料を凝固させる。
さらなる変形例では、材料の各材料層を結合するために接着剤が使用される。
複数の材料層における材料の用意の後、用意された各材料層に応じて工程ｂ）が実行されることが可能である。これを何度も繰り返すことができる。
一変形例では、本方法は、さらに、インデックス可能インサートを研削する工程を含む（工程ｃ１）。
一変形例では、本方法は、さらに、インデックス可能インサートの縁部を丸める工程を含む（工程ｃ２）。
一変形例では、本方法は、さらに、インデックス可能インサートの縁部をピーニングする工程を含む（工程ｃ３）。
一変形例では、本方法は、さらに、インデックス可能インサートを熱処理する工程を含む（工程ｃ４）。
さらなる変形例では、本方法は、さらに、インデックス可能インサートを、硬質材料、特に摩擦硬質材料でコーティングする工程を含む（工程ｃ５）。
図２には、インデックス可能インサート１の実施形態が平面図で示されている。インデックス可能インサート１は、外側輪郭に沿ってチップブレーカ２を備え、それに沿って、除去されたチップが案内され、破壊される。この目的のために、チップブレーカ２は湾曲しているか、または凹状である。
凹部３の断面輪郭３１の形状は、チップブレーカの変形例に限定されることなく、図２からも明らかである。
図３には、図１のインデックス可能インサート１の断面図が示されている。有利な例によれば、側壁に沿ったチップブレーカ２の湾曲は、ここでは、インデックス可能インサート１の側面全体にわたって形成されている。
図４には、チップブレーカのように上側に輪郭部分５を有するインデックス可能インサート１の別の例が示されている。この場合、上側は、周囲の隆起した輪郭部分５を含み、その中心は、結果として生じるチップ（切屑）を防波堤のように案内してそれによって破壊するために、下げられている。
図示された例では、インデックス可能インサート１は、各コーナーおよび頂部および底部に、三角形の凹部４を有する。三角形の凹部４には、三角形の切削要素（ＰＣＤ、ＣＢＮ）が収容されるように配置されている。この方法によれば、インデックス可能インサートは、別々にはんだ付けされるか、または、相応の工程において付加製造方法で形成される。
図５は、工具本体７上における、凹部６を有するインデックス可能インサート１の概略図を示す。
インデックス可能インサート１の凹部６は、インデックス可能インサート１を固定手段、例えばねじで工具本体７に固定するために使用される。
この場合、インデックス可能インサート１は、工具本体７の支持面Ｂに平行な工具基準面Ａで固定される。

Claims (17)

  1. 切削工具を製造する方法であって、
    ａ）複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意する工程と、
    ｂ）材料の各材料層を結合してインデックス可能インサートの形状にする工程であって、このとき、工具本体の支持面に平行な工具基準面で切削工具を固定するために、固定手段で切削工具を工具本体に固定するための凹部が切削工具に形成されるように、材料層が配置される、工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記切削工具は、インデックス可能インサートである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記凹部は、前記工具基準面に平行な少なくとも第１の断面と、前記工具基準面に平行な第２の断面とにおいて、異なる断面輪郭を含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記凹部は、前記工具基準面に平行な少なくとも１つの断面において半径方向に対称でない、請求項２に記載の方法。
  5. 前記凹部の断面輪郭は、前記工具基準面に平行な少なくとも１つの断面にコーナーを有する、請求項３に記載の方法。
  6. 前記凹部は、前記工具基準面に対してａ＜９０°の角度ａで形成される、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記凹部は、平底パンヘッドねじ頭部または円錐底皿ねじまたは隆起皿ねじまたは座金頭部ねじの下面に対応して形成されてねじ頭部を少なくとも部分的に受け入れる凹部部分を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記凹部上で表面後処理は行われない、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記凹部上で研磨および／または研削は行われない、請求項８に記載の方法。
  10. 波状の表面が形成される、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
  11. 溝状の凹部を有する表面が形成される、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
  12. 複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意する工程は、粉末形状のまたは溶融した材料を用意することを含む、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 複数の材料層における付加製造方法で使用するための材料を用意する工程は、超硬合金、固体超硬合金、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）またはそれらの組み合わせの群から材料を用意することを含む、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 複数の材料層における焼結ベースおよび／または溶融ベースの付加製造方法で使用するための１つの材料層における材料が結合されてインデックス可能インサートの形状にされる、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 付加製造方法で使用するための材料の用意が、複数の材料層において行われる、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法で製造されたインデックス可能インサート（１）。
  17. 請求項１６に記載のインデックス可能インサート（１）を有する工具。
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