JP3607288B2 - チップ制御手段付き切削インサート - Google Patents

Description

本発明はチップ破壊工作用の多角基本形を有する切削インサートであって、インサートの周辺に沿った少なくとも１つの切刃と少なくとも隣接した工作用切削コーナとを含んで成り、本発明の特徴を成すチップ成形子が切削コーナに隣接状に配設されている、斯ゝる構成の切削インサートに関する。
多くの既知インサートは切刃に沿った複数のうね（リッジ）から成るチップ成形子を有している。更に、例えばSE−Ｂ−467397には、チップ面に互いの間にうねを形成するように隣接配置された凹所を含む切削インサートが開示されている。これらのうねは関係する切刃に対し直角であって、隣り合う２つのうね間の距離が切刃の中間点に向う方向に進むに従って減少している。従って、チップ（切粉）とうねの間の接触面積は切刃の中間点に向う方向に進むに従って増大しており、この増大する面積によりチップが工作物の面を損傷させないためにこの面から引き離される。しかし、この望ましい作用効果はある種の用途では不充分なものとなる。具体的には、外、内ならい工作と正面工作の場合に、大きな曲率半径を有する長いチップが頻繁に生じ、これらのチップが工作面を掻かいてこれに損傷を与える可能性がある。更に、チップとチップ間の接触面は大きな切削深さ（切込み量）の場合には無視出来ない重要性をおびるようになり、これが切削インサートへの熱伝達量を増大させることになり、従って寿命を短くすることになる。更に、原則的に切削コーナのみが、特に高送りの場合に、係合するに過ぎない事態となる小さい切削深さの場合には、満足出来るチップ制御は得られない。
従って、本発明の第１の目的は工作面からチップの流れをそらせる、特に内、外ならい工作並びに正面工作における旋削用の切削インサートを提供することにある。
本発明の別の目的は切削深さが小さく且つ送りが大きい条件下で良好なチップ制御を達成することにある。
本発明の更に別の目的はインサートに対する熱伝達量を低減し、従ってインサート寿命を増大させることにある。
本発明の更に別の目的は多価値チップ破壊形態により小、中、大の送りにおいて小、中、大の切削深さとの組合せ条件の下で良好なチップ制御をすることが出来る「汎用」旋削インサートを提供することにある。
これらの目的並びに更に別の目的は各作業用切削コーナを請求項１の特徴事項に従ってバナナ様或いはＣ字形の隆起を有するように形成することにより驚異的に達成される。「バナナ様」或いは「Ｃ字形」の用語により、或いはそれ以上の半径によって連続的に湾曲している隆起を意図されているが、更には等しい長さの２本の脚を有するブーメラン様の隆起をも意図されていることを指摘したい。
発明を限定する意図のない説明のために、本発明を添附図面に関連させて更に記述する。これらの図において：
図１は本発明に係る両面式切削インサートの斜視図；
図２は図１に係るインサートの二等分平面Ｂに沿った垂直切断面図；
図３は図１に係る切削インサートの平面Ａに沿った垂直切断面図；
図４は図１に係る切削インサートの平面図；
図５は単面式インサートの切削コーナの平面図；及び
図６は本発明に係る切削コーナの拡大斜視図である。
これらの図面に係る切削インサートは全体的に10によって指定されている。このインサートは上面、この上面に実質的に面平行である下面及びこれら両面に接続している実質的に同類の４つの側面を含んで構成されている。更に、インサートは多角基本形を有しており、この例では菱形の基本形を有している。これはセメンテッドカーバイド、セラミック或いはボア（bore）窒化物等の硬質材料で作られている。
切削インサートは図１−４にあるように両面式のものであり得るし、図5,6にあるように単面式のものであり得る。両面式インサートでは、上、下面が実質的に等しい。この場合、チップ面も支持面として機能しなければならないので、両面は座面２を有するように形成される。１方では、これらの座面はオーバハングを最小限度に抑え、それにより破壊の危険を最小限度に抑えるために出来る限り工作用切削コーナに近づけるべきである。他方、本発明に係るチップ成形形態（ヂオメトリ）を収容するだけの充分に大きなスペースがなければならない。両者の良好な妥協によれば、座面と切削コーナ間の距離は3.5mm、好ましくは2.5mmを越えないものとなる。
側面１とチップ面はエッジラインに沿って会合し、これらのラインが主切刃４を構成している。これらは全体的に真直であり得る、或いは例えば部分的に窪んだ垂直延長部を有し得る。丸められたコーナ３はチップ面と丸めコーナ切刃５に沿って接合している。チップ面の全辺に沿ってエッジ補強ランド或るいは第１面部６が延在している。これにはその内側で下降傾斜チップ面７が接続しており、このチップ面がラジアス面８を介して実質的に水平なランド９に遷移する。
本発明の必須構成は、チップ面の各コーナにバナナ様、ブーメラン様或いはＣ字様の凹所11が存在し、この凹所の凹状側がコーナの方へ指向している。この凹所とコーナの間には、関係する面部6,7,8と共に実質的に水平な面部12が存在し、この面部は好ましくはランド９より幾分高いレベルにあり、０と0.25mmの間の値だけ高いのが適当である。両面式インサートでは、切削インサートの中心に向いている隆起の凸状側の中心部分が座面２に直接接続している。しかし、このように隆起11から座面２へ何らの相対的に低位の中間部分が介在していない直接遷移の長さは隆起の全長の最大1/3、好ましくは1/6であるべきである。なかんづく、これは座面２への熱伝達量を不必要に高めないようにし、且つ切削深さが相対的に大きくなったときにチップの流れを妨害しないようにするためのものである。しかし、単面式インサートでは、バナナ様或いはＣ字様の隆起は図５に見られるように全面的に分離され得る。
隆起の湾曲基本形態は切削コーナから遠去かる方向に見て切削コーナに向いていて且つ水平面から立上っている内方湾曲面15,2個の端部13,13´及び傾斜面部20（２個の部分になり得る）を含んで成る。この形態のお陰で、下記の二重機能が隆起11に付与される：
ａ）＜2mm等の小さな切削深さ（切込み量）の場合、チップ（切粉）は切削方向に見て隆起11の後部14と接触することになり、これがチップの湾曲化と破壊に寄与し、そして完全に満足出来るチップ制御を可能にする。成形されたチップは工作物の面と接触せずに湾曲化されて、後位の非実働主切刃と側面の方へそれる。
ｂ）相対的に大きな切削深さの場合には、特にチップ幅が工作物に工作された面と隆起の端部13との間の距離の２倍を越えるときには、切削方向に見てチップは主として隆起の前端部13と接触して湾曲化し、そして当該端部の抵抗により破壊される可能性がある。従って、この場合にも、隆起はチップを工作物から遠去ける。
参照面９に対する隆起11の高さは所望のチップ成形効果を得るために0.02mmより小さくすべきではない。他方、隆起の高さは切削力を不必要に増加させないようにするために、ポイント半径の切刃を0.5mmは越えるべきでない。好ましくは、隆起の高さはコーナの二等分線においてコーナエッジの高さを越えない。更に厳密にいえば、隆起の最高点はコーナエッジと二等分線の交差点よりも０と0.4mmの間の値だけ、好ましくは０と0.2mmの間の値だけ低いものであるべきである。隆起の曲率半径はコーナ半径の1/4より小さい値になるべきでない。こゝでいう曲率半径は隆起の平均曲率半径を意味する。曲率半径の上限は10mmが適当であるが、より好ましくは7mmであり、特に好ましくは5mmである。勿論、この上限は更に切削インサートのサイズとインサートのポイント半径に依存している。或る種の用途では、0.2mm程に小さい平均曲率半径が使用されている。
ポイント半径に対する隆起11の相対的な位置は二等分線における断面に沿って、ポイント半径の中心から二等分線とコーナ切刃の交差点から算出してポイント半径の約４倍まで変動することが出来る。それは二等分線から実質的に対称に２方向へ延在する。
図６では、好適例に係る隆起11の詳細な形状を見ることが出来る。この場合の隆起は一段とブーメランに似た形態を有している。二等分はＢで指定され、隆起のうね（リッジ）ラインは22で指定されている。チップの流れを切削深さが大きくなったときになめらかにするために、隆起の端部13をチップ面７と一部重複（オーバラップ）させ、実質的に平坦な面12を全周に亘って明確に境界付ける。平坦面12は面９´より０−0.25mmだけ上方に配位している。更に、隆起11はその中心部分にチップ流れを妨害しない狙いもある垂直方向に幾分低くなっている部分20を具えることが出来る。この窪み20は隆起の最高点より0.05と0.2mmの間の値だけ低いものが適当である。しかし、隆起の如何なる点もコーナ切刃より高位にはないのが好ましいことは指摘されるべきである。小さな切削深さの場合に、チップの流れの方向に隆起の突出を伸すために、隆起は二等分線Ｂとの交差点で湾曲して、一層「ブーメラン様」に成った外観を呈するようにすることが出来る。隆起はうね22の全長に沿った丸い形状を有しており、この形状が接触面を最小にし、それにより更に摩擦力とチップからインサートへの熱の伝達量を最小にする。
幅広チップに関連して、隆起11をそれ自体既知の実質的に球状に窪んだ凹所16と協働させることが出来る。これらの凹所は関係する主切刃の背後に隣接配置される。従って、うね17が凹所16の間に出現し、これらのうねが切削インサートへの熱伝達量の低下と工作物からチップをそらすことに寄与する。
図1,4に示すチップ面の他の全ての形態は本発明にとっては必須のものではなく、広い範囲で変化させることが出来る。従って、単面式インサートは、例えば隆起11を例外として完全に平坦にすることが出来る。それは面2,18としての座面は必要とならないからである。更に、凹所16は免除することも出来る、特にインサートを小さい切削深さの場合に使用しようとする場合には免除可能である。
図５は単面式切削インサートの工作用切削コーナを示している。これは図１−４に係る両面式インサートと比較して著しく単純化されている形態（ヂオメトリ）を有しているが、それでも本発明にとって必須の隆起11を有している。更に、このインサートはエッジ補強ランド或いは第１面６を有するように形成されており、これは図に示すように実質的に平坦なチップ面７とラジアス（radius）８を介して本質的に水平な面域９´に接続している。隆起11の両端は当該ラジアス８と一部重複している。隆起の凹状ラジアスと凸状ラジアスの間の反転ラインは21で指定されている。更に、切削インサートは切削深さの大きい場合それ自体既知のやり方でチップブレーカとして機能する隆起（バンプ）19を具備している。
切削経済性の理由から、少なくとも２個のコーナは本発明に係る長尺隆起（プロジェクション）を含んで成る工作用切削コーナとし成形されるべきである。しかし、本発明の枠の範囲で、切削インサートに単一の工作用切削コーナのみを具備せしめたものも考えられ得る。
単面式と両面式の割付け可能インサートにとっては、その他の多角基本形も可能である。従って、本発明は、例えば、正方形、三角形並びに長方形の切削インサートを提供する。
下面と側面１の間のなす角度は90と110゜の間が適当であるが、好ましくは90と100゜の間である。
適当なインサートはインサートを適宜なネジ、ロックピン或いはこれに類似のものによってインサートポケットに固定するための中央孔を具備している。

Claims (2)

1. 互いに平行な上面と下面を含むチップ破壊金属工作用の切削インサートにおいて、
   上面と下面との少なくとも１面が、チップ面を構成し、
   前記切削インサートの中心軸線が、前記上面と前記下面と交差し、
   少なくとも３つの側面（１）が、前記上面と前記下面と交差し、
   前記側面の隣り合う部分が、丸められたコーナ（３）で互いに会合し、
   前記側面が、前記チップ面と交差して前記チップ面とともに主切刃（４）を規定し、且つ前記丸められたコーナ（３）が、前記チップ面と交差して前記チップ面とともにコーナ切刃（５）を規定し、
   隆起（11）が、前記コーナ（３）の各々に隣接する前記チップ面上に配設され、
   前記隆起（11）の各々が、前記コーナ（３）の各々に対面している凹状側と、前記コーナ（３）の各々から逆に対面している凸状側と、でもって湾曲した形状であり、
   前記チップ面は、前記主切刃（４）と前記コーナ切刃（５）との内側近くに配設された補強ランド（６）を含み、
   前記隆起（11）の各々は、前記コーナ切刃（５）の各々と前記コーナ（３）の２等分線との交差点より高く延在せず、
   前記チップ面が、前記コーナ切刃（５）の各々と前記隆起（11）の各々との間に配設される平坦な面（12）を含み、
   前記コーナ切刃の各々と前記隆起の各々の双方が、前記平坦な面（12）の最も高い点より高く延在し、
   前記補強ランド（６）から下方に向かって傾斜する傾斜面（７）は、それぞれの切刃（４、５）から離れる方向へと向かいかつラジアス面（８）に変化していき、前記ラジアス面は前記平坦な面（12）へと変化し、
   前記平坦な面（12）は、前記隆起（11）まで延在し、かつ前記インサートの中心軸線に垂直に配向する面に存在し、
   前記隆起（11）は、うね（22）の全長に沿った丸い形状 を有する、
   ことを特徴とする切削インサート。
2. 前記下面が、チップ面を構成しかつ前記隆起を含む請求項１記載の切削インサート。

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