JP3671150B2 - チップ制御を備えた切削インサート - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、切削工具、特に切削速度(feed rate)のある範囲にわたるチップ制御を可能にする形状の割出し可能な切削インサートに関する。
【０００２】
現在の切削インサートの形状を選択する場合に、切削速度が著しく変化する場合、切削インサートをその切削速度に最も有効な所望の形状を有するインサートに変更する必要がある。この方法は、切削のパラメータを満たすために切削インサートの変更を要するだけでなく、必要に応じて所望のインサート形状が利用できるように種々の切削インサートの在庫を維持することも必要となる。
【０００３】
カットビー(Katbi)らによる米国特許第5,230,591号は、中心プラトーを有する切削インサートについて教示しており、この中心プラトーは、角部から離れて延出するにつれてインサート切削エッジからそれる複数の壁部を有する。チップ減速パッドは、切削エッジに沿ってほぼ平行な壁にプラトーを結合させている。この構成によって、工作物がインサートの角部領域のみに係合する機械加工の際にチップ制御が行われるが、角部領域を越えてインサートを取り付ける多くの機械加工作業は切削速度に関係する。これらの状況下では、切削エッジに実質的に平行なチップ減速パッドによってチップ制御が制限されてしまう。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、広範囲の切削速度にわたって有効に利用でき、この融通性によってインサートを交換する頻度を減少させ、インサートの種々の異なる形状の必要性を少なくする切削インサートを提供することである。
【０００５】
本発明は、耐磨耗性材料からなる多角形本体を有する割出し可能切削インサートに関する。本体は、上面、底面及びこれらの間に周囲壁を含む。周囲壁は側部及び角部を有し、周囲壁と上面との交差部分には切削エッジが形成され、該切削エッジは切削エッジから内側へ延びるランドを有する。上面は、床、ランドから床に向かって下方且つ内側に傾斜する傾斜壁、及び床の上に配置され傾斜壁より内側へ離間するプラトーからなる。プラトーは、床から上向きに立ちあがる傾斜側部及び角部から始まり床から山形状に突出するレールを有する。レールは切削エッジとプラトーとの間に位置し、レールの長手方向が前記角部から離れるように延出する。レールの長手方向は角部から延出するにつれて切削エッジに平行な直線からそれる。
【０００６】
本発明の第２の実施の形態では、プラトー部側面の長手方向がプラトー傾斜側部を通って延び、プラトー部側面の長手方向は角部から延びるにつれてレールの長手方向からそれる。
【０００７】
本発明の上記の及び他の利点は、図面に関連する詳細な説明によって明らかになるであろう。
【０００８】
図１は、多角形割出し可能切削インサート１０の斜視図を示す。インサート１０は、耐磨耗性材料からなる多角形本体１５を有する。本体１５は、上面２０、底面２５及びこれらの間に側部３５ａ、ｂ、ｃ、ｄ及び角部４０ａ、ｂ、ｃ、ｄを有する周囲壁３０を含む。上面２０と周囲壁３０との交差部分に切削エッジ４５が形成される。
【０００９】
この説明のために、側部３５ａ及び角部４０ａに関連する切削インサートの特徴について説明し、この説明の理解を残りの側部３５ｂ、ｃ、ｄ及び残りの角部４０ｂ、ｃ、ｄに関する切削インサートの特徴に等しく当てはめることができる。
【００１０】
さらに、この説明のために、図１及び２に図示するように、８０°の角部二つと１００°の角部二つを有する菱形形状である、８０°のダイヤモンド形状として特定されるインサート形状を示す。しかし、本発明の形状を８０°のダイヤモンド形状に限定すべきではなく、他の幾何学的形状に代えてもよいことを認識すべきである。これらの形状は、正方形、（５５°の角部二つと１２５°の角部二つを有する）５５°のダイヤモンド形状、三角形又は三角形のような他の菱形形状であってもよい。切削インサートは、切削インサートに使用する任意の耐磨耗性材料から製造でき、この材料はこのような切削インサートを製造する当業者に一般的に知られている。
【００１１】
図１及び２を参照すると、切削エッジランド５０は、切削エッジ４５から本体１５の長手軸Ｌによって示される中心に向かって内側に広がる。ランド５０は、切削エッジ４５に沿って本体１５の周囲に延在する帯状域からなる。傾斜壁５５ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ランド５０から床６０に向かって下方且つ内側に延びる。床６０は、ランド５０よりも低い高さに配置される。
【００１２】
プラトー６５は、床６０の上に配置される。プラトー６５は、各傾斜壁５５ａ、ｂ、ｃ、ｄから離間している。プラトー６５は略星型の上面７０を有する。プラトー６５は、床６０から上向きに立ちあがる傾斜のついた側部７５ａ、ｂ、ｃ、ｄを有する。
【００１３】
レール８０ａ、ｂ、ｃ、ｄは床６０から突出し、各角部４０ａ、ｂ、ｃ、ｄに始まり、これらの角部から離れてレール軸ＲＡ（図２）にほぼ沿って延出する。各レール８０ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれレール側部８２ａ、ｂ、ｃ、ｄを有し、切削エッジ４５とプラトー６５との間に位置する。各レール８０ａ、ｂ、ｃ、ｄのレール軸ＲＡは、各角部４０ａ、ｂ、ｃ、ｄから離れて延びるにつれ切削エッジ４５に平行な直線ＰＬからそれる。
【００１４】
インサート本体１５の側部３５ａに沿う切削エッジ４５は全長Ｄを画定し、レール軸ＲＡは切削エッジ４５から図２に示すように側部３５ａの全長Ｄの１／２の距離、即ちＤ／２に至るまでそれる。図２により明確に示すように、角部４０ａから延びるレール軸ＲＡは、切削エッジに平行な直線ＰＬからそれるが、Ｄ／２で示される中間点までしかそれない。
【００１５】
機械加工作業に際して切削エッジ４５上のＤ／２で示される距離まで切削エッジ４５を係合させるような切削速度を実行することができるが、このような係合はあまりないため、本出願のデザインは連続レール８０ａに限定されるべきではなく、レール８０ａが中間点の領域で不連続であってもよい。
【００１６】
レール８０ａはレール軸ＲＡに沿うが、レール８０ａは図１及び２に図示するような波形パターンを有してもよい。或いは、レール８０ａは直線パターンのレール８０ａの全長に沿うレール軸ＲＡに平行なレール側部８２ａを有する直線パターンからなってもよい。しかし、どちらの場合もレール８０ａは切削エッジ４５に平行な直線ＰＬからそれるレール軸ＲＡに沿う。
【００１７】
図１及び２に図示するように、プラトーの傾斜側部７５ａはプラトー側部の軸ＰＡに沿う。プラトー軸ＰＡは、角部４０ａから延びるにつれてレール軸ＲＡからそれる。さらに、プラトー側部７５ａは、図１及び２に図示するように波形パターンでプラトー側部の軸ＰＡに沿ってもよい。あるいは、プラトー側部７５ａは直線で、直線パターンでプラトー側部の軸ＰＡに平行でもよい。
【００１８】
図２に図示するように、レール軸ＲＡと切削エッジ４５との間にレール角度Ｒが形成される。レール角度Ｒの値は５°〜３０°で、好ましい角度は１０°〜２０°である。さらに、プラトー側部の軸ＰＡとレール軸ＲＡとの間にプラトー側部角度Ｐが形成される。プラトー側部角度は５°〜３０°の値を有するが、好ましい角度は１０°〜２０°である。レール角度Ｒ及びプラトー側部角度Ｐは等しくてもよく、より大掛かりなチップ制御を行う場合は一方の軸が他方の軸よりも大きくそれるように不均等であってもよい。
【００１９】
図２の矢印「３−３」によって示される断面図である図３に図示するように、プラトー上面７０は平面であり、傾斜壁５５ａはプラトー６５の上面７０と平行な直線に対して角度Ａを形成する。角度Ａの値は１５°〜２５°である。
【００２０】
図４及び５に図示するように、角部４０ａからの距離が長くなると、傾斜側部７５ａの角度Ａが大きくなる。例えば、図３の角部領域では、角度Ａの値は１５°であるが、角部領域から離れると（図４及び５）角度Ａの値は約２５°になる。この特徴によって、インサート１０の角部４０ａから離れた場所で形成されたチップについて厚いチップに関するより積極的な制御が行われる。
【００２１】
図５に図示するように、プラトー６５の上面７０はレール８０の上面９５よりも高い位置にある。
【００２２】
プラトー側部７５ａは、プラトー６５の上面７０に平行な直線に対して２５°〜６０°の角度Ｂをなし、好ましい角度は約４０°である。図３〜５には図示しないが、ランド５０は、傾斜壁５５ａの角度とは異なる角度で、一般には上面７０に平行な直線に対して小さな角度で切削エッジ４５から延びていてもよい。
【００２３】
図５は、切削エッジ４５及びプラトー６５に対するレール８０ａの相対位置をとりわけ図示する。
【００２４】
側部３５ａに関連する本体１５部分のみを説明してきたが、本体１５の特徴は、角部４０ａから長手軸Ｌを通って角部４０ｃまで延びる二等分線１０５に対して対称であることを理解すべきである。例えば、レール８０ａ及びプラトー側部７５ａは角部４０ａの一方の側部３５ａに位置し、他方のレール８０ｄ及びプラトー側部７５ｄは側部３５ｄに関連しており、このためこのレールのペア８０ａ、８０ｄ及びプラトー６５は二等分線１０５に対して対称である。
【００２５】
本体１５の上面２０から底面を貫通する円形開口１００は、切削インサート１０を機械加工作業で使用するための工具ホルダーに固定させるために設けられる。しかし、切削インサートを工具ホルダー内に固定する種々の機構がある。このため、他の技術を利用してもよく、これによって円形開口は不要となる。
【００２６】
円形開口１００の周囲１２０に位置する指標１１０及びほぼ三角形のクラスタ１１５は本発明には関係ない。さらに、角部４０ｂ、ｄ付近の領域のほぼダイヤモンド形状のキャビティ１２５も本発明に関係ない。
【００２７】
本発明及びその意図する利点の多くを上記の説明から理解でき、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに又はその主要な利点の全てを損なわずに、本発明の部分の形態、構成及び配置に関して種々の変更がなされても良いことは明らかであり、本明細書中で説明した形態は単に好ましい又は図示的な実施の形態である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の切削インサートの斜視図である。
【図２】 図１に示す切削インサートの平面図である。
【図３】 図２の矢印「３−３」に沿った断面図である。
【図４】 図２の矢印「４−４」に沿った断面図である。
【図５】 図２の矢印「５−５」に沿った断面図である。

Claims (22)

1. 耐磨耗性材料からなる多角形本体を含む割出し可能切削インサートであって、前記本体が上面、底面並びにこれらの間に側部及び角部を有する周囲壁を有し、前記周囲壁と上面との交差部分が切削エッジを形成し、前記切削エッジは該切削エッジから延出するランドを有し、前記上面が、
   ａ）床と、
   ｂ）前記ランドから前記床に向かって下方且つ内側に傾斜する傾斜壁と、
   ｃ）前記床の上に配置され、且つ前記傾斜壁から内側に離間し、前記床から上向きに立ちあがる傾斜側部を有するプラトーと、
   ｄ）レールと、を含み、前記レールが、
   ｉ）角部で始まり、
   ｉｉ）前記床から山形状に突出し、
   ｉｉｉ）前記切削エッジと前記プラトーとの間に位置し、
   ｉｖ）レールの長手方向が前記角部から離れるように延び、
   ｖ）前記レールの長手方向が前記角部から延びるにつれて前記切削エッジに平行な直線からそれ、
   ｅ）前記インサートの側部に沿う前記切削エッジが全長を画定し、前記レールが前記レールの長手方向に沿って前記側部の全長の少なくとも１／４の距離だけ連続的に延びる、割出し可能切削インサート。
2. 前記レールが波形パターンで前記レールの長手方向に沿う、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記レールが、前記レールの長手方向に平行で直線パターンで前記レールの長手方向に沿う側部を有する、請求項１に記載の切削インサート。
4. 前記プラトー部側面が、波形パターンでプラトー部側面の長手方向に沿う、請求項１に記載の切削インサート。
5. 前記プラトー部側面が前記プラトー部側面の長手方向に平行で、直線パターンで前記プラトー部側面の長手方向に沿う、請求項１に記載の切削インサート。
6. 前記レールの長手方向と前記切削エッジとの間にレール角度Ｒが形成され、前記レール角度Ｒが５°〜３０°の値を有する、請求項１に記載の切削インサート。
7. 前記プラトー部側面の長手方向と前記レールの長手方向との間にプラトー部側面角度Ｐが形成され、前記プラトー部側面角度Ｐが５°〜３０°の値を有する、請求項１に記載の切削インサート。
8. 前記レールの長手方向と前記切削エッジとの間にレール角度Ｒが形成され、前記プラトー部側面の長手方向と前記レールの長手方向との間にプラトー部側面角度Ｐが形成され、各々が１０°〜２０°の角度を有する、請求項１に記載の切削インサート。
9. 前記プラトーの上部が平面で、前記インサートの傾斜壁が前記プラトーの上部に平行な直線に対して１５°〜２５°の角度Ａをなす、請求項１に記載の切削インサート。
10. 前記角部からの距離が長くなるにつれて角度Ａが大きくなる、請求項９に記載の切削インサート。
11. 前記プラトーの傾斜側部が、前記プラトーの上部に平行な直線に対して２５°〜６０°の角度Ｂをなす、請求項１に記載の切削インサート。
12. 前記角度Ｂが約４０°である、請求項１１に記載の切削インサート。
13. レール及びプラトー部側面が角部の両側に位置し、前記プラトー及びレールが、角部に隣接する二つの側部の交差部分によって画定された角度を二等分する二等分線に対して対称である、請求項１に記載の切削インサート。
14. 耐磨耗性材料からなる多角形本体を含む割出し可能切削インサートであって、前記本体が上面、底面並びにこれらの間に側部及び角部を有する周囲壁を有し、前記周囲壁と上面との交差部分が切削エッジを形成し、前記切削エッジは該切削エッジから延出するランドを有し、前記上面が、
    ａ）床と、
    ｂ）前記ランドから前記床に向かって下方且つ内側に傾斜する傾斜壁と、
    ｃ）前記床の上に配置され、且つ前記傾斜壁から内側に離間し、前記床から上向きに立ちあがる傾斜側部を有するプラトーと、
    ｄ）レールと、を含み、前記レールが、
    ｉ）角部で始まり、
    ｉｉ）前記床から山形状に突出し、
    ｉｉｉ）前記切削エッジと前記プラトーとの間に位置し、
    ｉｖ）レールの長手方向が前記角部から離れるように延び、
    ｖ）前記レールの長手方向が前記角部から延びるにつれて前記切削エッジに平行な直線からそれ、
    ｅ）プラトー部側面の長手方向が前記傾斜側部を通って延び、前記プラトー部側面の長手方向は前記角部から延びるにつれて前記レールの長手方向からそれ、
    ｆ）前記インサートの側部に沿う前記切削エッジが全長を画定し、前記レールが前記レールの長手方向に沿って前記側部の全長の少なくとも１／４の距離だけ連続的に延びる、割出し可能切削インサート。
15. 前記インサートの側部に沿う前記切削エッジが全長を画定し、前記レールの長手方向が前記切削エッジからそれて前記側部の全長の１／２の距離まで延出する、請求項１４に記載の切削インサート。
16. 前記レールが波形パターンで前記レールの長手方向に沿う、請求項１４に記載の切削インサート。
17. 前記プラトー部側面が波形パターンで前記プラトー部側面の長手方向に沿う、請求項１４に記載の切削インサート。
18. 前記レールの長手方向と前記切削エッジとの間にレール角度Ｒが形成され、前記レール角度Ｒが５°〜３０°の値を有する、請求項１４に記載の切削インサート。
19. 前記プラトー部側面の長手方向と前記レールの長手方向との間にプラトー部側面角度Ｐが形成され、前記プラトー部側面角度Ｐが５°〜３０°の値を有する、請求項１４に記載の切削インサート。
20. 前記レールの長手方向と前記切削エッジとの間にレール角度Ｒが形成され、前記プラトー部側面の長手方向と前記レールの長手方向との間にプラトー部側面角度Ｐが形成され、各々が１０°〜２０°の好ましい角度を有する、請求項１４に記載の切削インサート。
21. 前記インサートの前記プラトー部側面が、前記プラトーの上部に平行な直線に対して２５°〜６０°の角度Ｂを形成する、請求項１４に記載の切削インサート。
22. レール及びプラトー部側面が角部の両側に位置し、前記プラトー及びレールが、角部に隣接する二つの側部から延出する二つの切削エッジの交差部分によって画定された角度を二等分する二等分線に対して対称である、請求項１４に記載の切削インサート。

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