JP3741347B2 - 割り出し可能なエンドミル用インサート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新しい形式の角柱状に伸びた切削インサートに関し、金属加工部材の機械加工用の回転エンドミルに適用する。具体的には本発明は、非常に高精度で９０度の肩部を機械加工することを可能にするためのエンドミル用の新しい形式の切削インサートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削材料形成粉末の型加圧成形と焼結とによって通常製造したエンドミル用のフライス加工インサートの進歩が、ポジのすくい角を備えたポジ型切れ刃に今日集約されのは、工作機械に必要な切削力と動力供給とを削減することが可能であり、それによって同時に望ましくない振動を減少することができるからである。これはポジの軸方向角度と同時にネガの半径方向角度を含む形状を備えた工具を提供することを意味するものである。また、所定の場合に、ポジの軸方向角度とゼロ度の半径方向角の組み合わせが、捩れ切粉を得て最良の切粉輸送を与えるために使用できる。切削インサートは、一般的に中央締結ネジで締結され、最高の切粉輸送の可能性を問題なく備える。
【０００３】
エンドミル用の通常の割り出し可能なインサートに存在する一つの欠点は、所望精度でもって工作物の９０度の肩の機械加工が可能でないことである。この種の機械加工の課題は、工作物の側壁が全体的に真っ直ぐでないことにある。この問題の解決策としては、螺旋状に曲がっている切削インサートを使用することが提案されている。ヨーロッパ特許Ａー４１６９０１号にそのような工具を記載する。このような螺旋状の切れ刃を備えたこの切れ刃は、真っ直ぐな切れ刃で達成される最大値よりも低い切削力で、傾斜した曲線の工作物と容易に嵌合するようになる。 このような工具は幾分安定であるが、同時に工具の振動傾向が幾分認められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記観点から本発明の目的は、改良した形状の最適条件を備え、ヨーロッパ特許Ａ−４１９９０１に記載される変更形式の切削インサートを達成することであり、工具に大きな軸方向傾斜を設けることを意図した波形の刃線に沿って階段状の逃げと組み合わせた一定で機能的な刃角度を改良する。本発明の切削インサートの特徴は特許請求の範囲に規定される。
【０００５】
機械加工工具を達成するためのもう一つ目的は、９０度の肩部を機械加工と、さらに傾斜加工と呼ばれる軸方向機械加工との２方向に使用することできるフライス工具を達成することであり、すなわち軸方向と半径方向との２方向に工作物を機械加工する工具である。
本発明を添付した図面に関連してさらに詳細に以下に記載する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び実施例】
図１及び図２に示すエンドミルの実施態様は、本発明にしたがう角柱状に伸ばされた割り出し可能なインサート１３を提供する。このような切削インサートは、超硬合金の形成粉末をまず所望の形状にしてその後１０００℃以上の温度でオーブン内で焼結する直接加圧成形法によって製造される。焼結時に生じる収縮は多少はあり、加圧成形装置の寸法出しするときに考慮することが大事である。エンドミルは本質的に環状の形状をしたボディー１０を含み、その後ろ側の上側部分（図示せず）は裁頭円錐形状であり、中心線ＣＬの回りに沿ってボディーを回転することによって工作機械のチャックまたはスピンドルに締結することができる。エンドミルの前側部分にはその周囲に沿って間隔をあけた複数の逃げ１１があり、各々の逃げは、そこから直立する下側支持面１４と一つまたは複数の側部支持面とによって限定されるポケット１２を備え、そのなかに加工位置に着脱可能に締結された割り出し可能なインサート１３を収納する。代わりに、複数の切削インサートを上記フライス加工用ボディーの取り付けポケットの軸方向にさらに積み重ねることができる。
【０００７】
側部ポケット１２の下側支持面１４が、長さ軸方向に備えられ、ポジの軸方向角αを形成する同時に半径方向の面からネガの半径方向角を形成する。割り出し可能なインサート１３は締結ネジ（図示せず）によってポケット１２に取り付けるのに適しており、ネジをインサートの中央孔１５に入れそしてフライスボディー１０にネジ止め締結する。このポジの軸方向角αは、０〜２０°適切には５〜１５°の範囲にする必要がある。ポジの軸方向角αは、切粉を工作物から容易に切り離しそして除去することを可能にする。
【０００８】
この割り出し可能なインサート１３は本質的に平行四辺形を形成し、本質的に平行な二つの四辺形側面、上側面１６及び下側面１７を含み、それぞれの面は図２〜４に示されるように互いから離れて相互に角度を成す。上記上側面と下側面の間には、上記上側面と下側面とから本質的に垂直に配向する長さ方向の二つの側面１８と１９、及び二つの端面２０と２１とが延在し、上記側面１８と１９は横方向に延在する端面２０、２１よりかなり大きな長さ方向の拡張部を備える。これらの側面１８、１９は、上側面１６から鋭角に、下側面１７から鈍角に傾斜する。正反対のコーナーに位置する端面は、上記インサートの残りの部分よりも軸方向に突き出た部分２２、２３に設けられる。インサートの側面１８、１９と上側面１６の交差線が主切れ刃２４及び２５をそれぞれ形成し、一方上記部分２２、２３及び上側面１６の間の交差部は斜面２６及び２７を構成し、斜面は上記の突出した部分２２と２３とのそれぞれの上記主切れ刃２４及び２５に対して本質的に直角を形成し、機械加工された表面を平面にし且つ改良された表面仕上げを達成することを意図する。主切れ刃と上記斜面は、滑らかに丸みを帯びたそれぞれのコーナー切れ刃２８と２９との各コーナーで分離される。この曲率半径は、加工部材を機械加工する際に半径０．４〜６．４ｍｍの丸みを帯びた部分が得られるように選ぶ。これを達成するために、コーナー切れ刃２８、２９は、真っ直ぐな主切れ刃と斜面２６、２７とが最も接近した半径がそれらの間の丸みを帯びた部分よりもいくぶん大きくなるような形状を有する。
【０００９】
例えば図３に最も良く示されるように、斜面２７に隣接する滑らかに丸みを帯びた切れ刃部分２７ａが存在する。この切れ刃部分２７ａは、軸方向斜面加工及び穿孔加工時に作用切れ刃となることを意図するものである。この丸み半径は、斜面２７からさらに離れた位置では連続的に大きくなる。離れて傾斜する刃ＸＩ、Ｘ２は、遷移領域を部分２６ａに形成する丸みを帯びた切れ刃Ｒ₁ に関連して設けられる。切れ刃Ｒ₁ 及びＲ₂ の大きさは０．４〜０．６ｍｍにする必要がある。
【００１０】
切削コーナー及び丸みを帯びたコーナー切れ刃２８、２９が切削インサートの上昇部分に位置するするように、長さ方向の側面１８、１９は作用切削コーナーに向かって広がった幅に設計することが特徴とされる。同時に切削インサートは、側面１８、１９と端面２０、２１との双方が切削インサートの上側面１６に関する切れ刃全体に沿ってポジの逃げ角になるように形成する。切削インサートの長さ方向の側面１８、１９が、一方の端面２１から別の端面２０向かって降下する大きな軸方向傾斜を備え、主切れ刃２４全体に沿って（同様に主切れ刃２５全体に沿って）波形の主逃げ面３０を伴って出現することをさらに特徴とする。この主逃げ面３０はインサートの残りの部分から横方向に突き出ている部分３１に設けられ、残りの部分は、所定半径の階段状の逃げを介して、第２の螺旋状にねじれた逃げ面１８まで延在し、その逃げ角が切削深さの増加するとともに増加するように形成することが注目される。主逃げ面３０は、その全長に沿って本質的に一定の幅に形成される。
【００１１】
インサートの上側面１６の詳細な形状を図６、７により詳しく示す。上側面は中央孔１５周囲にへこんだ中央領域を備える。この中央領域から且つ双方の端面に向かう方向に湾曲したすくい面３２及び３３が延在している。図７に最も良く示されているように、この上側面は周囲に延在する平面状に強化する面取り３４によって限定され、面取りの幅は明確にする目的で拡大されている。この面取り３４は主逃げ面３０に沿って図８〜１０に示されるように主逃げ面３０を有する作用角を形成し、適切には７５〜９０°好ましくは８４〜８９°の大きさである。斜面２６、２７の沿い強化する面取り３４は、しかしながら、斜面２６、２７の次に位置する逃げ面２１ａと共により急な角度を形成する。このより急な角度は７０〜８０°の範囲にある。長さ方向の側面１８、１９に接触しそして長さ方向の側面と交差部を形成する上側面のこれらのすくい面は、斜め上向きに傾いた実質的に平面状の表面３５及び３６の形状となる。すくい面３３と３５との間に、その周囲の面に対して凹んでいる実質的に平面状の表面３７が設けられ、この表面は下向きに傾斜する一方でコーナーまで広がった幅を備え、そして同じ状態で、正反対の位置にインサート中心に向かう下向きに傾斜する同じ狭い表面３８が存在する。これらの狭い表面３７、３８は、平面状であり下側面１７に平行である平面状の表面に位置する凹んだ円形状の中央穴１５につながる。作用切削コーナーに関連する交互に膨らんだ部分及び凹んだ部分を備えるこの配置によって、好ましく最適な切粉形状が達成され、切粉を容易にばらばらにすることができ且つ加工部材からさらに容易に除去できることが可能になった。また、図６及び図７に示すように、端面２０の上側部分は逃げ面２０’として形成され、逃げ面が作用角度の下側において上側を強化する面取り３４と交差部を形成する。端面２０の表面部４０は第２の切れ刃２６と接続し、しかしながら、平面状の表面形状を備え、上側面１６から下側面１７までに破砕する表面としてでなく延在する。
【００１２】
切削インサートを幾つかの断面図で図８〜図１０に示す。それによって、さらに詳細に上側面１６の輪郭を見ることができる。上部を強化する面取り３４の螺旋状にねじれた輪郭及び主切れ刃２４に沿いそれに接続する切粉面３５、並びに対応する螺旋状にねじれる形状の主逃げ面３０が認められる。この方法において、角度βが主逃げ面３０と下側面１７の垂線との間の角度を構成することは明らかである。角度は断面Ｈ−Ｈにおいてより小さくして次に断面Ｌ−Ｌにおいてより大きな値になるように変化させる。この角度βの大きさは０〜２５°にする必要がある。これは、フライス加工ボディに機能的に固定されたあとに、面取り摩耗を均一にさせる一定の逃げ角が達成できることを意味する。しかしながら、すくい角は一定で残留する。表面３０と３５との間の角度はθで示し、表面３４と３５との間の角度はδで示す。これから、角度γ、θ及びδは断面全体で主切れ刃に沿って一定で残留することが理解できる。それによって、同一の切粉形成が主切れ刃に沿う各断面で常に達成され、刃強度の増加がもたらされ、切削インサートの工具寿命を延長に寄与する。
【００１３】
本発明にしたがう切削インサートを備えたフライ加工用工具は、所定の傾斜角度で傾斜した表面が図面に真っ直ぐで斜め降下するように、如何に傾斜加工に有効であるかを図１１に示す。作用する切れ刃は図３に斜線で示し、またＸ₁ 、Ｘ₂ 並びに２７ａ、２７ｂで示す。
【００１４】
【発明の効果】
段階的な逃げと大きなポジの軸方向角αとを組み合わせた波形の刃線に沿った一定で機能的な刃角度を有する配列によって、９０度の肩の加工部材を得るときに、所望の精度を確立することが可能になる。一つは主切れ刃に沿う均一の面取り摩耗が達成され、工具寿命の延長が付加される。同時に、切粉形成が好都合になり、機械加工が穏やかな切削力を発生させることになる。さらにそのうえ、このような工具は、約１０°までの傾斜角のある傾斜した面を可能にするような環状内挿法による機械加工を管理し適用することであることが分かる。その他の効果は、切れ刃のきり欠け摩耗又はスパーク摩耗の出現することの増加を制限することである。それによって、機械加工する際に他とは異なって増加する切削力伴う障害も限定でき、工具寿命の増加に特別に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがう締結切削インサートを備えたフライス加工用ボディーの側面図を示す。
【図２】図１にしたがう工具の別の部分側面図を示す。
【図３】本発明にしたがう切削インサートの平面図を示す。
【図４】図３にしたがう切削インサートの側面図を示す。
【図５】図３の線分Ｖ−Ｖに沿う断面図を示す。
【図６】図１の切削インサートの端面を示す図である。
【図７】図１の切削インサートの斜視図を示す。
【図８】切削インサートの平面図である。
【図９】図８の線分Ｈ−Ｈに沿う部分断面図である。
【図１０】図８の線分Ｌ−Ｌに沿う部分断面図である。
【図１１】軸方向及び半径方向の双方を機械加工するフライス加工用ボディーの側面図を示す。
【符号の説明】
１０…フライスボディー
１１…逃げ
１２…ポケット
１３…インサート
１４…下側支持面
１５…中央孔
１６…上側面
１７…下側面
１８…側面
１９…側面
２０…端面
２１…端面
２１ａ…逃げ面
２２…突き出た部分
２３…突き出た部分
２４…主切れ刃
２５…主切れ刃
２６…斜面
２６ａ…遷移領域を部分
２７…斜面
２７ａ…丸みを帯びた切れ刃部分
２８…コーナー切れ刃
２９…コーナー切れ刃
３０…波形の主逃げ面
３１…横方向に突き出ている部分
３２…湾曲したすくい面
３３…湾曲したすくい面
３４…面取り
３５…平面状の表面
３６…平面状の表面
３７…狭い表面
３８…狭い表面
４０…表面部
ＣＬ…中心線
Ｘ₁ …作用する切れ刃
Ｘ₂ …作用する切れ刃
Ｒ₁ …丸みを帯びた切れ刃
Ｒ₂ …丸みを帯びた切れ刃
α…ポジの軸方向角
β…角度
γ…角度
θ…角度

Claims (12)

1. 上側切粉面（１６）及び平坦な下側面（１７）を含む基本的に平行四辺形形状のボディーを含んでなり、
   前記上側切粉面と前記下側面との間の二つの長さ方向の側面（１８、１９）が主切れ刃（２４、２５）を形成し且つ二つの端面（２０、２１）の各々が斜面（２６、２７）を伴って出現し、
   前記斜面は前記ボディーの残部から軸方向に突出する部分（２２、２３）に設けられており、
   前記上側切粉面は切削コーナーが上昇部分に配置されるように作用切削コーナーに向かって幅が増加する、
   切粉成形をして機械加工する、特にエンドミル用の割り出し可能な切削インサートであって、
   前記長さ方向の側面が前記上側切粉面（１６）に向かって鋭角に且つ前記下側面（１７）に向かって鈍角に全体的に傾斜し、
   前記側面（１８、１９）の上側部分は、第１の端面（２１）から第２の端面（２０）に向かって降下する大きな軸方向の傾斜を有する主切れ刃全体に沿って波形の主逃げ面（３０）として備わり且つ切れ刃全体に沿った逃げを現し、
   前記主逃げ面が前記割り出し可能な切削インサートの残部から横方向に延在する部分（３１）に備えられ、
   段階的な逃げを介してこれらの前記主逃げ面（３０）は隣合う側面（１８、１９）の下側部分に延在して第２の螺旋状に捩じれた逃げ面を構成し、且つすくい角が切り込み深さの増加とともに増加し、
   平面図で見た前記割り出し可能な切削インサートでは前記斜面（２６、２７）が前記主切れ刃（２４、２５）と本質的に直角をなしつつ、滑らかに曲がった刃部分（２８、２９）によって前記切れ刃（２４、２５）から分離される、
   ことを特徴とする切粉成形をして機械加工するエンドミル用の割り出し可能な切削インサート。
2. 前記主逃げ面（３０）は実質的に一定の幅で前記主切れ刃全体に沿って出現し、且つ前記主逃げ面（３０）が二つの対向する前記端面（２０、２１）の間の前記側面全体に沿って延在する請求項１記載の割り出し可能な切削インサート。
3. 前記上側切粉面（１６）が、凹んだ中央領域と、前記端面（２０、２１）と向き合う前記中央領域の周囲の指向性のある切粉面とで規定され、前記指向性のある切粉面が凸状の面（３２、３３）を形成し、
   一方前記側面と隣合い指向性のある切粉面が、斜め上方に傾斜した実質的に平面（３５、３６）からなり、
   下側作用角が前記主切れ刃に隣合って位置する前記主逃げ面（３０）に接触する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の割り出し可能な切削インサート。
4. 前記上側切粉面（１６）及び前記下側面（１７）が、互いに離れて相互に角度を成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
5. 平面状に強化した面取り（３４）が、前記主切れ刃（２４、２５）と前記斜面（２６、２７）とに沿って備えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
6. 平面状に強化した面取り（３４）と前記主逃げ面（３０）とが、前記主切れ刃（２４、２５）全体に沿って相互に８４〜８９°の角度を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
7. コーナーに向かって増加する幅を有して本質的に凹んだ各々平面（３８、３７）が、前記凸状の面（３２）と平面（３６）との間と、前記凸状の面（３３）と平面（３５）との間とに備わることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
8. 前記端面の上側部分が凸状の切粉面（３２、３３）に隣合う部分に傾斜した逃げ面（２０’）として形成され、前記斜面（２６、２７）に隣合う前記端面の一部が、前記上側切粉面（１６）と前記下側面（１７）との間に延在して形成する平面形状の表面部（４０）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
9. 前記平面状に強化した面取り（３４）と前記斜面の逃げ面（２１ａ）の間の角度が、前記平面状に強化した面取り（３４）と前記主切れ刃（２４）に沿う前記斜面の逃げ面（３０）の間の角度より小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
10. 前記コーナーの刃（２８、２９）が、真っ直ぐな主切れ刃（２４、２５）と真っ直ぐな斜面（２６、２７）との最も近くの曲がった部分がそれらの間で前記曲がった部分より幾分大きい形状を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサート。
11. 中心軸（ＣＬ）と後ろ側部分との周囲を回転可能であり、それらが環状の基本形状を有しそして協動するチャック又は機械スピンドルに回転可能に締結することを意図する柄部分（１０）に装備され、且つ
    その外周周囲に複数の互いに間隙をもつ凹みを備え、各々は下側支持面（１４）と、軸方向及び半径方向に延在してそこから直立して一つまたは複数の側部支持面とによって規定される、
    金属工作物を回転機械加工するためのフライス工具であって、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の割り出し可能な切削インサートがフライスボディーに着脱可能に締結され、主切れ刃（２４）と斜面（２６）とに沿うインサートが適切な逃げ角を出現しつつ、フライスボディーの各割り出し可能な切削インサートがポジの軸方向角度と同時にネガの半径方向角度に向けられるようにすることを特徴とするフライス工具。
12. 前記割り出し可能な切削インサートがホルダーボディーを越えて軸方向に延在させるためにフライスボディー（１０）の軸方向に前記割り出し可能な切削インサートを固定し、軸方向に向いた傾斜した刃（Ｘ）が工作物と嵌合することができる一方で、斜面（２６、２７）の内側に半径方向に配置された曲がった半径方向の刃（２６ａ、２７ａ）が、組合せた傾斜加工と穿孔加工との際に工作物と勘合することができるように延在することを特徴とする請求項１１記載のフライス工具。

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