JP3742980B2 - 金属切削用工具 - Google Patents

Description

本発明は請求項1の前文による金属切削機械加工のための工具に関する。さらに詳細には、本発明は異なった数の切削刃を有する割出し可能な複数の切削インサートと同一のインサート座部との締結を可能にする工具に関する。
取外し可能で割出し可能な切削インサートの使用は今日では広く全くの金属切削機械加工にとって、すなわち施削、フライス削り、穴ぐり等にとって普通の方法である。これらインサートは通常被覆された又は被覆されない焼結炭化物で作られているが、ある種のセラミック材料もまた用いられる。これらの異なった割出し可能なインサートは切削上の経済性と用途に依存して、非常に多くの幾何学的基本形状を有している。その形状は例えば三角形、ひし形、正方形、矩形、円、6角形及び8角形とすることができる。さらに、これらは切削刃が両側に又は一側のみにあるかどうかに依存して両側型又は片側型とすることができる。
全ての可能な様々のインサートの形状にとって、これらの形状がインサートの形状に適合する保持具自体にインサート座部を必要とすることが普通である。したがって、正方形のインサートは通常インサート座部に2つの直角な支持又は当接面を有するインサート座部を必要とし、丸いインサートは丸い支持面又はこのような支持面の少なくとも扇形部分を必要とし、正6角形の形状を有するインサートは相互に120°の角度をなす2つの支持面（又は相互に60°の角度をなす一定距離の2つの面）を必要とする。これはインサートの形状の変化がまた保持具の変化を必要とすることを意味する。これは時間を要するものでありまた概して高価なものとなる。
例えば、正方形のインサートに比べて6角形のインサートの利点はもちろん、6角形のインサートがより多くの切削刃を有し、片側型インサートにとって精密にさらに2つの切削刃を有することである。当然に、これは1つの同じインサートにより1つが原則的には作業時間を50％延長するため、より良好な切削経済性を伴うものとなる。しかし、6角形の切削インサートにともなうある種の欠点は、例えば正方形のインサートが切削する（すなわち、中心点から作動切削隅部まで同じ長さのインサート）のと同じ切削深さを得ることができず、また90°のフライス削り又は旋盤削りが不可能であることである。したがって、ある場合には例えば正方形の切削インサートに取替え、それにより保持具もまた上記のように取替えることが望ましく又は必要となる。
例えば、米国特許第4966500号には正方形、6角形及び8角形のような異なった基本形状のインサートが開示されている。正方形と8角形のインサートが、これらが相互に対し直角に位置する切削刃を有しているため同一のインサート座部に取付けることのできることが容易に理解される。しかし、6角形のインサートはこの文献に見られるようなそれ自身の保持具を必要とする。
したがって、本発明の第1の目的は1つの同じ保持具における切削刃の数を最も効果的に活用することにより切削経済性を向上させることである。
本発明の第2の目的は正方形のインサートと6角形のインサートとの両方に適合できるインサート座部を提供することである。
本発明の他の目的は正方形のインサートのためのインサート座部に嵌めることのできる6角形のインサートを提供することである。
これらのまた他の目的は、請求項1と5に規定されている特徴を有する切削インサート座部と切削インサートとをそれぞれ構成することにより、当業者が驚くような方法で、達成された。
限定されない例示のため、本発明のある好適な実施態様が添付図面を参照して以下にさらに記載される。これらはここでは簡単に示されている。
図1は本発明のインサート座部の上方から見た分解斜面図を示す。
図2は本発明の若干変更したインサート座部の上方から見た分解斜面図を示す。
図3は図1と同じインサート座部であるが正方形のインサートに代えて6角形のインサートを有するインサート座部の分解斜面図を示す。
図4は図3に対応するインサートとインサート座部であるがシムを有していない分解斜面図を示す。
図5は本発明の6角形のインサートの底側の上方から見た斜面図を示す。
図6は図2と同じインサート座部であるが正角形のインサートに代えて6角形のインサートを有するインサート座部を示す。
図7はシムを有しない図6と同様のインサートとインサート座部を示す。
図8は本発明の6角形のインサートの他の実施態様の底側の上方から見た斜面図である。
図9は本発明の切削インサート座部と取付けられた正方形及び6角形のインサートとを有するフライス本体を示す。
図10は図2の本発明のインサート座部と取付けられた正方形及び6角形のインサートとを有するフライス本体を示す。
図1において本発明の切削インサート座部は全体が参照番号1で示されている。図9に見られるように、このインサート座部はフライス本体2に配設されているが、原則的にはまた例えば穴ぐりバー又はドリルチップに置かれることができる。基本的には、この切削インサート座部は底部支持面10と相互に対し実質的に直角の2つの側面40と41とからなっている。このインサート座部に割出し可能な切削インサート3が取付けられ、この切削インサート3は図1によれば正方形の基本形状を有している。フライス本体を起り得るインサートの破壊から保護するため、インサート3は通常は焼結炭化物（超硬合金）で作られるシム4の上に載る。このシムは内側と外側にねじが切られたシムねじ5によりインサート座部1に締結され、シムねじ5は6角形の孔7の中に嵌まる6角形のキーによりインサート座部のねじ孔6に締めつけられる。これにより、シムの底面はインサート座部の底部支持面10に当接するようになる。さらに、シムは側部支持面14に当接し、一方においてシムは通常インサート座部の他の下方の側面、この場合は丸くされた表面13には達していない。典型的な実施態様によれば、側部支持面14は平らな表面と扇形断面の穴の表面13とからなっている。シムの中心孔にはシムねじ5の頭部の下側面が当接する張出し肩部8が形成されている。ロックねじ9がシムねじ5の内側ねじに螺合されまたそれによりロックねじがインサート3をロックし、インサートの底側がシムの頂面を押しつける。ロックねじ9の頭部には締めつけ用の凹所、例えばいわゆるトークス穴37が設けられている。割出し可能な切削インサート3がインサート座部1に締結された時、インサート3は軸方向支持面又は当接面11と同一平面上に位置する半径方向支持面又は当接面12Ａ及び12Ｂとに当接する。これらは全て、インサートの側面又は逃げ面52がインサートの底面とでなす角度と実質的に同じ角度だけ底面10に対して角度をつけている。したがって、前記当接面と底部支持面の垂線との間の角度は3°と30°との間である。内方に回転され作用しない切削刃と当接面11，12の上方の表面との間には間隙があり、そのためこれらの切削刃は損傷されない。これらの2つの間隙は図9に見られる。
図3には図1と同じインサート座部が示されているが、正方形のインサート3の代わりに取付けられた6角形のインサート15を有している。したがって他の包含される機械要素は同一である。このインサートがインサート座部に締結されると、インサートは一方において軸方向の当接面11に、したがって図1の正方形のインサートが当接するのと同じ表面に当接し、また他方において1つの同じ平面上に位置する支持又は当接面16Ａと16Ｂに当接する。この平面は実質的に当接面12Ａ，12Ｂの平面に平行な平面であり当接面12Ａ，12Ｂの平面よりも中心孔6の軸線から若干離れて位置している。一方において当接面12Ａ，12Ｂと他方において当接面16Ａ，16Ｂとの間に変移肩部39がある。当接面12Ａ，12Ｂと16Ａ，16Ｂはそれぞれ実質的に真直ぐなフライス削りされた凹所17により相互に分離されている。この凹所はそれ自体当接面16と交差する必要はないがしかし固定して工合良く区画形成された2点接触が半径方向に得られるようにするのが好ましい。
インサート座部に嵌合する正6角形の形状を有する切削インサートを作るため、切削インサートは図5に示されるような特徴を具備するような形状にすべきである。このインサートの底側は12角形の形状を有し、正多角形とすることができるが好ましくは若干短い縁19Ａと若干長い縁19Ｂとに変えることにより形成される。
図5に示される実施態様によれば、底面18と頂面又はチップ面との間に延びるインサートの側面15が以下にさらに記載されるような形状に作られる。各部分縁19Ａから表面部分20が生じ、表面部分20はまず実質的に台形又は2等辺截頭三角形の形状に狭い腰部分21へと先細となるテーパー部分23を形成し、次にチップ面の方向に再び幅広となり、それにより当接面16Ａ，16Ｂに当接する当接面22を形成するようになっている。当接面22とインサートの頂面との面の交線は主切削刃30を形成する。主切削刃30に近接して位置する当接面22の部分は適当な支持面16と接触しないようにしてインサート座部の中で内方に向って割出された時前記切削刃を損傷しないようにすることが強調されるべきである。したがって、図9に見られるように、6つの刃のインサート15はインサート座部の上方区画線（すなわち、支持面16の上方区画線）から突出している。適当に、表面部分20は図4の最も左側に見られる腰部分21で若干凸面状にわん曲している。それにより主切削刃30は逃げ面側で真直ぐとなり大きな切削力に耐えるようにする。これが必要と考えられなかったならば、腰部分のくびれ個所がなくなり、そのため全「へら形の」面20が1つの平面上にあるようになる。小さな切削力にとって、腰部分の逆向きも可能であり、すなわち腰部分21が以下に記載される半径25に対応して凹面の半径を示すようになる。
表面部分20の間に、切削インサートは、2つの対向する隅部の間の連結線に実質的に沿ってわん曲した6角形の基本形状を有する中間部分24を有している。このわん曲部は凹面半径の表面25を形状する。部分縁19Ｂに隣接する中間部分24のこの部分は軸方向の支持面11に当接するようにされる当接面26を構成する。しかし、適当に、全当接面26は支持面11に当接するようにされない。さらに詳細には、縁19Ｂに近接配置された表面26の部分は前記支持面とは共働しないで半径表面25により近く位置する部分と共働する。インサートの中心から突出する変移面27はその幅が半径表面25からインサートのチップ面の方向に減少する自由の表面を構成する。この変移面とチップ面との間に、その第2のランド切削刃29がそれ自体公知のように被加工物に平滑な表面をつくり出す平行なランド28が存在する。付属当接面22と平行ランド28との間の変移部分に好ましくは変移面31があり、この変移面31は平面であるかあるいは半径を有している。さらにこの変移面31は当接面22よりも底面の垂直に対してさらに幾分か傾斜されており、このようにして平行なランドの切削刃の後側に（軸方向に）十分な間隙が得られるようにする。
本発明の特徴とする結合した複合効果は一方においてインサート座部の1つの支持面の凹所又はフライス削りされた凹所17の存在と、他方において6角形の切削インサート15上の「へら形の」表面部分20の存在とによって、達成される。凹所17を十分に広く形成し表面部分20を腰部分21で十分に狭く形成することにより、前記腰部分は凹所17に嵌まりまた凹所17から自由となり、そのため支持面部分12Ａ，12Ｂの間に皿穴が形成される。これにより本発明の特徴である異なる高さの支持面が異なるインサートの形状のために用いることができるという構成が達成される。
軸方向の支持面11の上方に、底部支持面10から支持面16Ａ，16Ｂと実質的に同じ高さに位置する細長い中間表面36が設けられる。この中間表面36は取付けられた切削インサートに接触することのない単なる自由表面と考えることができる。
図1と3（または図2と6にも）にシム4を具備する実施態様が示されている。しかし、これは、このようなシムを有しない構造をも具備する本発明にとって、本質的な特徴ではない。このようなものは図4に示されている。この図1と3の間の相違は底部支持面10がシムの厚さに対応する高さの差だけ突出するにすぎないことである。これはそれ自体、インサート担持突起32の材料の厚さが厚くそのためより強いという利点をもたらす。
図1に最も良く見られるように、支持面11、12及び16の1つ又はいくつかは予備の表面33，34及び35をそれぞれ設けることができる。これらは、側部の縁がインサート座部に突入しそれにより長期にわたってインサート座部に損傷を与えることがないように配置されている。
図9は図1と3の実施態様と同じ形状の6個の切削インサート座部を有するフライス本体を示す。図において、これらインサート座部の2つは一方が正方形の基本形状の割出し可能切削インサートを有し他方が6角形の基本形状の割出し可能切削インサートを有している。しかし、これは実際の機械加工工程のために用いられる組合せではなく本発明の基本概念の単なる例示と見るべきものである。
図示の実施形態によれば、この2つのインサート型式にとっては普通である支持面11が軸方向の支持面である。しかし、側面の位置が逆にされそれにより支持面11が半径方向の支持面となりまた支持面12と16が軸方向の支持面となるようにすることが理解される。
図2と付属図6，7，8及び10とは図1に対して若干変更を加えた本発明の実施態様を示す。対応する細部が対応の図1，3，4，5及び9と同一の参照番号で示されている。図9と10との間の1つの相違点は図10においてはインサートの内方に向けられている不作用の切削刃の1つと当接面12の上方の表面との間に位置するただ1つの切削刃保護間隙が存在することである。
図6には図2と同じインサート座部であるが正方形のインサート3に代えて取付けられた6角形の切削インサート15′を有するインサート座部が示されている。したがって、他の包含される機械要素は同一である。この切削インサートがインサート座部に締結されると、一方において軸方向の当接面43に当接し、他方において支持又は当接面16に当接する。当接面16の平面は実質的に当接面12Ａ，12Ｂの平面に平行な平面でありまた当接面の平面よりも中心孔6の軸線から若干離れて位置している。底面16の垂線に対する当接面16の平面の角度はインサートの対応の当接面22の角度より若干小さくすることができ、原則的には切削インサートと当接面16の上方区画線との間に直線状の張出し部が得られるようにする。前記区画線の高さはフライス削りされた自由面49の構造によって決定される。
このインサート座部に嵌まる正6角形の形状の切削インサートを形成するため、切削インサートは図5と8に示される特徴を備えるように形成される。図5の切削インサートはすでに記載されてきた。しかし、図2の若干変更されたインサート座部によって切削インサートは以下に記載されるように若干異なった方法で位置する。
図2との組合せにおいて、当接面22は、一方において相互に実質的に120°の角度をなす当接面16に（又はその上方区画線に）、他方において当接面43に、当接する。上記のように、主切削刃30に近接して位置する当接面22の部分は支持面16には接触するに至らず、インサート座部の中で内方に割出された時前記切削刃を損傷しないようにする。同じ理由で、好ましくは当接面43の上方に自由な表面44が存在する。しかし、自由な表面44は必らずしも必要ではない。図7を参照。
図1によれば部分縁19Ｂに隣接する中間部分24のこの部分は正方形の切削インサートと同じ軸方向当接面に当接するようにされる当接面26を構成する。明らかに、これは、当接面が通常研摩されなければならないためインサートが十分に研摩されなければならないという不便さをもたらす。図2によれば、周囲の切削刃隣接面22だけがインサートをさらに容易に十分研摩されるようにする当接面として作用をする。
その底面が丸くされた隅部を備えた実質的に正6角形の形状を有する図8の切削インサートが以下に記載される。
図8によれば、へら形の表面20が、当接面22′と、インサートの中心に向って内側に角度をつけられた変移面又は自由表面50と、自由表面50とインサートの底面との間に延びる自由表面23′とによって、置換えられている。底面18′は丸くされた隅部を有する正6角形の形状を有している。2つの隣接自由表面23′の間に、原則として図5の中間部分にとって代わる丸くされた半径表面51が設けられている。平行なランド28′と変移面31′は図5の細部28と31にそれぞれ対応する。この実施態様によれば、変移面50はインサートの中心に向って大きな角度を形成しそれにより変移面とまた自由表面23′がインサート座部の対向面、まず面12と14にまた面11，15及び46にそれぞれ接触することがないようにする。さらにこの実施態様はインサートの全ての側部当接面（すなわち、面22′）が切削刃に沿って頂部に位置し、切削刃を容易に研摩する意図された特徴を有している。
正方形のインサートのための軸方向の支持面11と丸い表面13との間に自由表面45がある。支持面11の対向側に実質的に底部支持面10に平行な平面である変移面46が配設されている。この一方と6角形のインサートのための支持面43との間に両方の面43と46に対し鈍角を形成するもう1つの変移面47が延びている。面43，44に近接し底部支持面10からの距離と同じ距離に、自由表面48がある。容易に理解されるように、図8の6角形のインサートとインサート座部が相互に、インサートが支持面43の下側の全ての表面、すなわち面13，45，11，46及び47から自由となりもちろんまた横方向に配設された面48からも自由となるような形状に形成される。
さらにまた、図示の実施形態によれば割出し可能な切削インサートにはロックねじにより締結するための中央貫通孔38が設けられている。しかし、これはインサート座部の支持面の工夫した位置とは関係がなく、そのためまた中心ピンもしくはレバーピンやインサートに中心孔を必要としない構造、例えばくさびもしくは押圧締め具のような、他の締めつけ固定装置が実施可能となる。

Claims (16)

1. 割出し可能な切削インサートを収容する1つ又は数個の切削インサート座部（1）を具備する金属切削機械加工用の工具であって、各インサート座部が、底部支持面（10）と、相互に実質的に直角を形成し共にインサート座部に取付けられたインサートに当接するような支持面（11，12，16）を具備する少なくとも2つの側面とを具備している工具において、前記側面の1つが底部支持面（10）の平面から異なった距離に位置する少なくとも2つの支持面（12，16）を具備し、該2つの支持面の一方（12）が実質的に正方形の基本形状（3）の切削インサートのための支持面として意図され該2つの支持面の他方（16）が実質的に6角形の基本形状の切削インサートのための支持面として意図されていることを特徴とする金属切削機械加工用の工具。
2. 他方の側面が実質的に正方形の基本形状の切削インサートと実質的に6角形の基本形状の切削インサートとのための支持面として意図されている少なくとも1つの支持面（11）を有していることを特徴とする請求項1に記載の工具。
3. 割出し可能な切削インサートを収容する1つ又は数個の切削インサート座部（1）を具備する金属切削機械加工用の工具であって、各インサート座部が、底部支持面（10）と、相互に実質的に直角を形成し共にインサート座部に取付けられたインサートに当接するようにされた支持面（11，12，16，43）を具備する少なくとも2つの側面とを具備している工具において、両方の側面（40，41）が底部支持面（10）の平面から異なった距離に位置する少なくとも2つの側面（12，16；11，43）を具備し、前記2つの支持面の一方（11，12）が実質的に正方形の基本形状の切削インサートのための支持面として意図され前記支持面の他方（16，43）が実質的に6角形の基本形状のインサートのための支持面として意図されていることを特徴とする金属切削機械加工用の工具。
4. 実質的に正方形の基本形状のインサートのための少なくとも支持面（12）が、実質的に6角形の基本形状のインサートのための支持面（16）を2つの部分支持面（16Ａ，16Ｂ）に分割することのできる凹所又はフライス削りされた凹所（17）によって、2つの部分支持面（12Ａ，12Ｂ）に分割されていることを特徴とする請求項1，2又は3に記載の工具。
5. 側面の1つにおける支持面（12，16）が大体において平行な平面であり、実質的に6角形の基本形状のインサートのための1つ又は複数の支持面（16，16Ａ，16Ｂ）が、実質的に正方形の基本形状のインサートのための1つ又は複数の支持面（12Ａ，12Ｂ）よりも底部支持面の中央個所から若干大きな距離で位置していることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれかに記載の工具。
6. 底面と頂面又はチップ面とその間に延びる側面の構造とを具備する金属切削機械加工のための実質的に6角形の基本形状の割出し可能な切削インサートにおいて、側面の構造が少なくとも6個の第1の当接面（22）と少なくとも6個の第2の当接面（26）とを具備し、第1の当接面（22）の各1つが付属する主切削刃（30）に接近し又はその近くに位置し、第2の当接面（26）が側面の構造と底面との交線に接近し又はその近くに位置していることを特徴とする割出し可能な切削インサート。
7. 少なくとも6個の第1の当接面（22）の各1つが対応の第1の表面部分（20）の一部を構成し、また第2の当接面（26）の各1つが対応の第2の中間表面部分（24）の一部を構成し、各中間表面部分（24）が2つの第1の表面部分（20）の間に位置していることを特徴とする請求項6に記載の割出し可能な切削インサート。
8. 2つの第1の当接面（22）と中間表面部分（24）との間に平行なランド（28）が設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載の割出し可能な切削インサート。
9. 底面と頂面又はチップ面とその間に延びる側面の構造とを具備する金属切削機械加工のための実質的に6角形の基本形状の割出し可能な切削インサートにおいて、側面の構造が、各1つが付属する主切削刃（30，30′）に接近して又はその近くに位置する少なくとも6個の当接面（22，22′）と、研摩されずかつ側面の構造と底面との交線に接近して又はその近くに位置する少なくとも6個の第2の表面（23，23′，26）とを具備していることを特徴とする割出し可能な切削インサート。
10. 各当接面（22′）の下側に変移面（50）が位置し、該変移面がインサートの中心に向って下方内側に角度がつけられ、前記変移面の下方に切削インサートの底面（18′）まで延びる自由表面（23′）が位置していることを特徴とする請求項9に記載の割出し可能な切削インサート。
11. 少なくとも6個の当接面（22）の各1つが付属する第1の表面部分（20）の一部を構成し、また第2の表面（26）の各1つが付属する第2の中間表面部分（24）の一部を構成し、各中間表面部分（24）が2つの第1の表面部分（20）の間に位置していることを特徴とする請求項9に記載の割出し可能な切削インサート。
12. 底面（18′）と側面の構造との間の交線が丸くされた隅部を有する実質的な正6角形を描くことを特徴とする請求項9又は10に記載の割出し可能な切削インサート。
13. 2つの当接面（22）の間に平行なランド（28，28′）が設けられていることを特徴とする請求項9から12のうちのいずれかに記載の割出し可能な切削インサート。
14. 底面と側面の構造との間の交線（19Ａ，19Ｂ）が正12角形又は不等辺12角形を描くことを特徴とする請求項6，7，9又は11に記載の割出し可能な切削インサート。
15. 第1の表面部分（20）が好ましくは凸面半径を有する腰部分（21）を具備し、中間表面部分（24）が凹面半径（25）を有していることを特徴とする請求項6から9，11，13及び14のうちのいずれかに記載の割出し可能な切削インサート。
16. 中間表面部分（24）が実質的に6角形の基本形状を有し、前記凹面半径（25）が前記6角形の基本形状の2つの対向する隅部の間に延びていることを特徴とする請求項9，11，13，14又は15に記載の割出し可能な切削インサート。

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