JP3762181B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切粉出し工作工具用の切削インサート（植刃）、具体的には正面フライス工具等のフライス用の切削インサートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインサートは、代表的には、頂面、工作工具の着座面に載置出来る適当に平坦な底面、及び頂、底面間に延長した少くとも１つの端縁面を含んで成る本体を成形するためにインサート成形用粉体材料を加圧成形し、そして焼結することにより製造される。端縁面は工具の協動する少くとも１つの側面と当接され得るが、これは頂面に対して鋭角度に概して傾斜しており、また底面に対して鈍角度で概して傾斜し、それにより切刃が頂面と端縁面との交差線に沿って形成され、切刃に隣接して１又は複数の逃げ面が存在する。
【０００３】
このような切削インサート、具体的には割出し可能（インデキシヤブル）切削インサートを硬質金属で製造するためには、直プレス法が高い頻度で用いられるが、この方法では先ず硬質金属の成形用粉体が適当なプレスダイにおいて所期の形状に成形され、次いでこれを１０００℃を越える温度のオーブンで焼結することにより最終の強度とサイズが付与される。このようなプレス操作は年を経て更に発展し、今回では切刃と隣接したチップ（切粉）成形面とを設けることが出来る強化面を高い寸法精度で以って成形することが出来るだけのレベルに進歩している。しかし、焼結操作中に収縮が起り（通常各寸法の原寸の約１８％に相当する）、これにより切削インサートは原精度の幾分かを失うことになる。
【０００４】
ある種の工作、例えばある種の正面フライス工作のためには、形状と寸法精度に対する要求が近年１段と厳しくなってきた。具体的には、ポジティブ型の切刃を備えたインサート外形（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）は小さい刃送りで満足な機能を保証するために非常に高度な寸法精度を要求する。これらの精度要件はこれまで所謂輪郭研磨によって適合されてきた。この研磨は焼結後の１工程で個々の切刃に隣接した面部を事後研磨することから成る。しかし、このような輪郭研磨の重大な不利益はこの研磨がインサートのミクロの外形（ｍｉｃｒｏ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を変更する原因となる、即ちブラスト加工、表面研磨、表面硬度改良層の沈積等の表面処理後のインサート端縁成形部分の表面構造の変更をもたらす。この処理は通常焼結完了後出来るだけ早期に施こされるものである。従って、存在するネガティブ型の強化面の幅並びに切刃からチップ成形面までの距離が改変される。実際上、これはチップ成形能力とインサートの切削性能が減退され、且つインサート強度と寿命が減少させられることを意味している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述の不利益を取り除くことにある。従って、第１の目的は問題の切刃に隣接した面部の事後研磨を要することなく使用時寸法が高精度で得られる切削インサートを提供することにある。第２の目的はこの種のインサートの簡単且つ合理的な製造を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
方法の発明としていえば、頂チップ面、底面及び頂、底面を結ぶ少くとも１つの端縁面を有するインサート本体を材料粉体の加圧（プレス）によりインサート素材を成形する。この場合、端縁面は頂面と鋭角度で交差して切刃を頂面との間に形成することになる逃げ面を含む。このプレス成形素材本体は次に焼結される。最後に、端縁面は研磨されるが、これは逃げ面の下に配位する端縁面の下面部に対して行われる。端縁面の下面部は切削操作中には工作工具の取付け面に対して当接されるものである。本発明では、この端縁面の下面部のみに研磨を施こす。
【０００７】
この研磨が端縁面の下面部のみに限定されるので、従前の前記問題の発生を回避することが出来る。しかもこの研磨した下面部が工作工具にインサートを固定する際に当接面を提供するように利用出来るので、この当接面の反対側にある切刃との間の寸法を所望の値に研磨加工により設定することが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態及び実施例】
図１〜図３には、基本的に四角形の切削インサート１が図示されている。このインサートは頂チップ面２とこのチップ面２の平面Ｐ₂ と実質的に平行な適当に平坦な底面３を含んで成る。この図形例では、同一の４つの端縁面４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ及び４Ｄ）がチップ面２と底面３の間で延在している。インサートは、インサート端縁面４が１方で底面３の平面に対し鈍角度をなし、他方チップ面の平面Ｐ₂ に対し鋭角度をなす平面上に配位していることを意味するところのポジティブ型の外形を有している。
【０００９】
隣り合う端縁面の間には、コーナ５，５’，５''及び５''' が夫々配位している。チップ面２と第１の端縁面４Ａの間の領域には、２つの切刃として主切刃６と副切刃７が配位している。同様に、チップ面２と第２の端縁面４Ｂとの間には、主切刃６’と副切刃７’が配位し、同様の対をなす切刃６''，７''と６''' ，７''' もチップ面と端縁面４Ｃと４Ｄの夫々との間の遷移域に形成されている。各主切刃６は、チップ面２の平面視で副切刃７に対しある角度をなしている。実際には、この角度は０．５〜４°の範囲にある。
【００１０】
各端縁面のある部分に沿って、インサート１は平坦な逃げ面８を有しており、この逃げ面は主切刃６の実質的長さに亘って延長し、その幅或いは高さはこの主切刃に隣接した位置にあるコーナに進むに従って増大している。例えば、逃げ面８の幅は端縁面４Ａの所でコーナ５''' からコーナ５の方向に進むに従って漸次減少している。この逃げ面８は、図３に示すように平面Ｐ２に実質的に直角な平面に配位している。この第１逃げ面８は区分線９に沿って第２逃げ面１０に接合するが、この第２逃げ面の幅はコーナ５からコーナ５''' の方向に進むに従って減少している。第２逃げ面１０はチップ面の平面Ｐ２に対し鋭角度γで傾斜していて、この角度は例えば６５−７５°の範囲、適切には図３に示すように７０°近辺がよい。頂面（チップ面）２は切刃６，７に接合して主切刃６に少くとも沿って実質的に同一幅を有する上位強化ランド１１を含む。このランドは、好ましくは平面Ｐ２に配位して、頂面（チップ面）２の中間面部と接合しており、この中間面部は逆に頂面（チップ面）２のチップブレーキング部（チップ破断部）に接合している。このチップ破断部としては多種多様のチップブレーカを包含し得る。切削インサートの中心には適宜の締付け手段のための孔が穿設されている。
【００１１】
以上説明した切削インサートはＳＥ９００３８２７−４（及びＥＰ−Ａ４８９７０２）に既に記述されており、従ってこゝではこれを参照して説明される。
【００１２】
本発明によれば、各端縁面４Ａ−４Ｄは２種の面部である逃げ面８，１０の他に、インサートの研磨によって形成される第３面１２を含んで成る。図３には、この第３面１２が問題の端縁面に対して研磨工具１３を適用してどのようにして形成されかを図示している。図３において、研磨工具１３は端縁面４Ａと接触している。直径方向に見て反対側の端縁面４Ｃ上の切刃６''' は研磨作業中にインサート１を位置決めする当接面として機能する。更に具体的にいえば、研磨工具を正確な寸法Ａが切刃６''' と直径方向（に見て）反対側の研磨面１２と間に成立するような深さまで研磨する。これは、研磨面１２が切削操作中には直径方向反対側の切刃を位置決めするために、工作工具の着座面に当接しているので、重要である。
【００１３】
チップ面の平面Ｐ₂ に対して傾斜した研磨面１２の角度θは実際には逃げ面１０の前述の傾斜角度γより幾分小さい。実際には、両傾斜角度の差は１−６°の範囲、好ましくは約４°である。従って角度γが７０°であれば、角度θは約６６°程度が良い。それ故に、２種の面１０，１２の間には両者を接合する端縁１４が形成される。実際には、この端縁１４は底面３に平行に延長して研磨面１２を全長に亘って一定幅Ｗを与えるようにすべきである。実際には、研磨面１２の幅はインサート厚Ｔの半分より大きくても小さくても良いが、約Ｔの半分程度にする。しかし、研磨面１２の幅Ｗはインサート厚Ｔの少くとも４０％になるようにすべきである。
【００１４】
当然、研磨作業は時間とエネルギーを必要とする点で要資源的なものである。時間とエネルギーの消費を最少限に抑えるためには、切削インサートはプレス成形工程中に各端縁面４Ａ−４Ｄに凹所、好ましくは中央凹所１５を設けておくのがよい。この凹所１５はインサート各側の研磨面１２を２個の面部１２₁ ，１２₂ に離間分断する。実際上、凹所１５の長さは研磨面１２の全長Ｌの２５−３５％に出来る限り設定され、それによって面部１２₁ ，１２₂ の総面積が凹所の無い場合の研磨面全面積の約７５−６５％にする。
【００１５】
切刃に続く逃げ面８，１０は夫々プレス成形と焼結の両工程によって成形されて、得られた寸法が維持される間に、研磨面１２を研磨によって成形する。このことが、以下のような非常に高度の寸法精度の達成を可能にする。即ち、各研磨面１２と直径方向反対側の切刃間の上述の寸法Ａの公差（即ち、所望値からの寸法Ａの変差）が非常に小さな範囲にある、即ち１−２０μｍ、好ましくは１−１０μｍの範囲になることが可能である。各研磨面１２は切刃の下にある現実の逃げ面ではなく、切削操作中にインサートを位置決めするために工作工具に対するインサート当接面として働くに過ぎない。
【００１６】
図４と図５は本発明に係わる切削インサート１を数個装備した正面フライス２０を図示している。もっとも、図５のインサートは図１に示すインサートとはチップ面の形状が異なるものである。切削インサートはフライス（工作工具）２０の凹所に、工作物のフライス加工角度が９０°になるように挿置される。この工作工具２０の各凹所には３種の区分された当接面、即ちインサートの底面３を当接させる底面、或いは着座面１６、及びインサートの４つの端縁面４Ａ−４Ｄの内の２面を、その他の２面が切削作用位置にある間に当接させる第１と第２の側当接面１７，１８が形成されている。一般的に、装備時のインサート外形（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）は、半径方向レーキ角（すくい角）αがネガティブ型であって、軸方向レーキ角βがポジティブ型となるインサート外形になるように設定される。工作精度にとって決定的な因子は１方で工作工具の回転軸と各インサートの外周に配位した主切刃６との間の半径方向寸法Ｂであり、他方では工作工具の平坦上面１９と各インサートの副切刃７との間の軸方向寸法Ｃである。この寸法Ｂ，Ｃは、勿論各切刃と、第１、第２側当接面１７，１８のいづれかに当接するものであって当該切刃に対し直径方向反対側にある当接面（研磨面）１２との間の寸法Ａに依存している。この当接面１２を研磨によって形成された面とすることにより、高寸法精度の利益に限らずインサートのミクロ外形（ｍｉｃｒｏ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ）が焼結とその後のあり得る表面処理の後にも不変に維持されるという利益がもたらされる。このようにして、なかんづく、プレス成形と焼結の両工程で成形された強化面１１が原寸幅を維持することが出来るし、チップ面２内のチップブレーカが切刃に対する相対的位置を維持することが出来る。
【００１７】
本発明は当然ながら上述の事項や実施例に限定されるものではない。本発明の技術思想を四角形とは違う、例えば三角形等の別の多角形のインサートに対して容易に適用出来る。また、円形インサートを、その単一な円周端縁の下面部を研磨した状態で作成することが出来る。更に、本発明のインサートは単に正面フライスだけでなく他のチップブレーキング（切粉出し）工作工具に適用することが出来る。
【００１８】
本発明のインサートは２種の切刃６，７と傾斜接合線９によって区分された２種の逃げ面８，１０を必らずしも要しないことを指摘しておきたい。各側（多角形インサートの場合）に沿って単独の逃げ面と単独の切刃を具備し、チップ面に対する傾斜角度が逃げ面の場合より小さい研磨面に逃げ面が接合している、斯ゝる本発明の切削インサートも製作することが出来る。
【００１９】
切削インサートの頂面（チップ面）におけるチップブレーカとしては、可能な全ての強化面の形状や寸法と同様に多種多様のものを設計することが出来る。
【００２０】
本発明の技術思想は、粉体原料のプレス成形と焼結で製作される限り、硬質金属以外の別の材料で製作される切削インサートにも適用出来る。
【００２１】
【発明の効果】
プレス成形と焼結並び可能な表面処理によって製作された切削インサートの切削操作に必要な個所の工作工具に対する相対的な寸法に関し、当該個所を何ら損うことなく、当該寸法の精度を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる切削インサートの斜視図である。
【図２】図１のインサートの透視説明図である。
【図３】研磨工具と切削インサートの本発明による係わりを示す側面説明図である。
【図４】本発明に係わる切削インサートを具備した正面フライス工具に対するインサートの位置決めを示す正面フライス工具の正面図である。
【図５】図４の正面フライス工具の側面図である。
【符号の説明】
１…切削インサート
２…頂チップ面（チップ面）
３…底面
４，４Ａ−４Ｄ…端縁面
Ｐ２…チップ面の配位する平面
５−５''' …コーナ
６〜６''' …主切刃
７〜７''' …副切刃
８…逃げ面
９…接合線
１０…第２逃げ面
１１…上位強化ランド
１２…第３面部としての研磨面
１３…研磨工具
１４…接合端縁
１５…凹所
１６…底当接面
１７…第１側当接面
１８…第２側当接面
１９…上面
２０…正面フライス工具

Claims (12)

1. 頂チップ面（２）と、底面（３）と、前記チップ面と前記底面との両面を接続する４つの端縁面（４Ａ〜４Ｄ）とを本体が含み、
   前記各端縁面（４Ａ〜４Ｄ）が第１逃げ面（８）及び第２逃げ面（１０）の両者の逃げ面を含んでいて、前記第２逃げ面（１０）が前記頂チップ面（２）に関して鋭角度で延在し、
   前記第１逃げ面（８）は前記頂チップ面（２）と交差し且つ区分線（９）を介して前記第２逃げ面１０と交差し、
   前記第２の逃げ面（１０）が、前記第２の逃げ面に中央部付近から前記底面に向かう凹所（１５）を有し、前記凹所の両側に切削インサートを支持する面部（１２ _１ 、１２ _２ ）を離間して配置し、
   各端縁面内の切刃は主切刃（６）と副切刃（７）からなり、前記主切刃は前記頂チップ面（２）と前記第１逃げ面（８）と間に形成され、前記副切刃は前記頂チップ面（２）と前記第２逃げ面（１０）と間に形成され、且つ
   粉体からプレス成形され且つ焼結されて成る本体を含んでいる切粉出し工作用の切削インサートにおいて、
   前記各端縁面（４Ａ〜４Ｄ）が、プレス成形工程により形成された凹所（１５）と、前記各端縁面（４Ａ〜４Ｄ）の同一平面のコーナ（５〜５’’’）近辺下方に区画形成された前記切削インサートを支持する二つの面部（１２ ₁ 、１２ ₂ ）とを備えていて、前記凹所（１５）が、前記区分線（９）の中央部付近から前記底面（３）に向かって延在し、且つ前記切削インサートを支持する前記二つの面部（１２₁、１２₂）を離間して前記凹所（１５）の両側に配置しており、且つ
   前記切削インサートを支持する前記二つの面部（１２₁、１２₂）が、切削操作の際に、工作工具側の当接面（１７、１８）に対し当接して前記切削インサートを支持する面部である、
   ことを特徴とする切削インサート。
2. 前記凹所（１５）が、前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）の中央に設けられることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）が、前記頂チップ面（２）と交差する第１の逃げ面（８）の下側に配置する第２の逃げ面（１０）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の切削インサート。
4. 前記第２の逃げ面（１０）が、前記頂チップ面（２）の平面（Ｐ₂）に対して６５〜７５°の範囲内の角度（γ）で傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記切刃（６、７）と交わる前記第１の逃げ面（８）下側の前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）の一部または全体が、前記凹所（１５）によって離間分断されていることを特徴とする請求項３または４に記載の切削インサート。
6. 前記凹所（１５）が、前記第２の逃げ面（１０）と、前記頂チップ面（２）と交差する前記第１の逃げ面（８）との間の区分線（９）から下方に向かって延在し、前記底面（３）と交差することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の切削インサート。
7. 前記凹所（１５）の長さが、前記底面（３）と前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）との交差線の直線部の全長（Ｌ）の２５〜３５％である請求項１〜６のいずれか１項に記載の切削インサート。
8. 前記本体が多角形であり、１辺に二つの切刃（６、７）を形成している複数の前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）を含んでいる請求項１〜７に記載の切削インサート。
9. 前記端縁面（４Ａ〜４Ｄ）が、前記切削インサートの複数の同一に形成される端縁面の一つであり、それぞれの端縁面が交差して前記切削インサートのコーナを形成することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
10. ４個の前記端縁面（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）を備える請求項９に記載の切削インサート。
11. 前記凹所（１５）は、前記底面（３）と交差することを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
12. 前記凹所（１５）は、前記切刃（６、７）から下方に離間配置されることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。

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