JP3769020B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

本発明は使い捨て切削（カッティング）インサートまたは割り出し可能な切削インサートと称されるタイプの切削インサートであって、切削加工、主に回転加工を行う工作機械に取付けられるための工具ホルダーに取り外し可能に装着されるようになっている切削インサートに関する。本発明は、特に、円形切削インサートに切れ刃のランド領域とチップ制御溝とを形成することにも関する。このような切削インサートは通常、コーティングされたまたはコーティングされていない超硬合金から形成されるが、別のセラミック硬質材料から形成することもできる。
湾曲状切削インサートは仕上げから粗仕上げまでの広い範囲の成形作業を行うことができる。切削インサートの湾曲状孔あき表面は通常、充分なクリアランスが得られるように円錐台状をなしている。このクリアランスのために、これらインサートは普通、片面型である。これらインサートはチップ制御に関し幅広い能力を有し、送り速度が高い場合であっても良好な表面状態を形成できる万能工具である。しかしながら、これらインサートは特定の切削深さにおいて特定の進入角度を選ぶことができないという欠点を伴う。さらに、適当な進入角度を送り速度の関数として選ぶことができない。当然のことながらこれは、湾曲状切削インサートが円形切れ刃全体にわたって基本的に均一な切削形状を有していることに起因している。このような切削インサートの一例として、米国特許第４６０６６７８号明細書などを参照されたい。
米国特許第３３８３７４８号明細書には、円形切れ刃に沿って周方向にチップ破断用溝を備えた湾曲状切削インサートが開示されている。この溝は幅および深さは変更可能であり、切れ刃の作用部分に対し適切な位置に溝を指向せしめることによって、チップ負荷が軽い場合でも重い場合でもチップの制御を行うことが記載されている。しかしながら、特に切削深さが小さい場合にはチップがうまく破断されないので、この切削インサートは一般的に切れ端問題を生じて満足に働かない。
さらに、東独国特許第２６４３９１号明細書には、円形切れ刃の周囲に六つの平らなチップ表面を備えた湾曲状切削インサートが開示されている。しかしながら、実際にはこの切削インサートはうまく働かない。というのは、チップは平らなチップ表面によって破断されず、むしろ破断されずに段状の肩部を乗り越えてしまうからである。さらに、中央アイランドが六つの地点において実質的に切れ刃まで延びており、しかしながらこれらの延長部分は脆くて壊れ易いので実用的でない。
したがって本発明の主たる目的は送り速度が低くても高くても良好にチップ制御を行うことのできる湾曲状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ても大きくても良好にチップの制御を行うことのできる湾曲状切削インサートを提供することにある。
本発明のさらにに別の目的は、様々な切削深さおよび送り速度に応じて割り出しを行うことのできる湾曲状切削インサートを提供することにある。
これらの目的は請求の範囲の請求項１の特徴部分に記載された特徴部分に応じ切削インサートを形成することによって達成される。この切削インサートの好ましい実施形態は請求の範囲の従属項に記載されている。
本発明の好ましい実施形態の一つを添付図面を参照して以下に説明する。図面の簡単な説明は次の通りである。
図１は本発明の切削インサートを斜め上から見た斜視図である。
図２は図１の切削インサートの平面図である。
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った切削インサートの断面を斜め上から見た斜視図である。
図示された本発明の切削インサート全体は参照符号１で表される。このインサートは頂面と、湾曲状クリアランス面２と、平らな底面３とを備えている。クリアランス面２を頂面および底面３に対し実質的に垂直にして切削インサート固有のクリアランス角度が約０度となるようにしてもよい。この場合、切削インサートは頂面および底面が実質的に同一である両面型インサートであってもよい。また、この場合、中心アイランド９は支持面として機能する。しかしながら、効率的なクリアランスを提供するために好ましくは、クリアランス面２はわずかに傾斜して実質的に円形の切れ刃４の直径が円形の底面の縁５の直径よりも大きくなるようにされる。これが図示された実施形態である。切れ刃４の平面に対するクリアランス面２のクリアランス角度は＋３°と＋１５°との間、好ましくは＋４°と＋１２°との間にある。
頂面または上面は周方向に離間配置されたチップ溝６を具備する。これら溝は湾曲した楕円形といった基本形状をなす凹部である。これら凹部の半径方向外側は切れ刃４に隣接する主ランド７により画定されている。溝６の中央部における溝６と主ランド７間には小さくて急な段８がある。
溝６の半径方向内側は上述した中心アイランド９により画定される。好ましい実施形態によれば、中心アイランドは僅かに凹んだ辺１０を有する正六角形という基本形状をなしている。好ましくは、これら辺１０の半径は実質的に互いに等しく、かつ切れ刃４の半径よりも大きい。また、好ましくは、中心アイランド９の水平面は切れ刃４によって規定された水平面よりも高い位置にある。切削インサートの絶対的なサイズに応じて、この高さの差は０．１ｍｍから１．５ｍｍまでの範囲、好ましくは０．２ｍｍと１．２ｍｍとの間にある。
互いに隣接する実質的に等しい各一対の溝６の間には中間くぼみ１１が設けられる。このくぼみ１１は中心アイランド９の各頂点から切れ刃４に向け半径方向に延びているが、切れ刃４には達していない。このくぼみ１１の頂縁は好ましくは半径方向にくぼんだ部分を有する。くぼみ１１の両側の二つの溝６はこのくぼみ１１に向け上方に傾斜しており、それによりくぼみ１１の最下点は凹部６とそれに付属する追加の凹部１６間の遮断ラインよりも高い位置にある。しかしながら、この領域１１は主ランド７および中心アイランド９よりも低い位置にあるのでこの領域１１を「くぼみ」と称している。好ましくは、くぼみ１１は主ランド７まで延びず、短い稜線１２がくぼみ１１の一端から主ランド７まで実質的に半径方向に延びている。この稜線１２は実質的に水平であるか、または半径方向外側の方向に関し上方に僅かに傾斜している。図３に示すように、くぼみ１１の頂部を半径方向に並ぶ一連のセグメントにさらに分割してもよい。すなわち、くぼみ１１は半径方向外側に向けて頂面セグメント１３、１４、１５を具備しうる。各セグメントは平らであるかまたはくぼむよう湾曲している。
本発明の重要な特徴は各凹部６が重なり合って凹部６の内側に設けられた細長い第２の溝１６を有することにある。この溝１６は切削深さが小さい場合にチップを破断するよう作用し、全体が主凹部６の境界内に位置している。主溝６と同様に、この追加の溝は基本的にくぼんで湾曲した楕円形表面を有する。この第２の溝または凹部１６により、インサートの割り出し可能性と組み合わせて、本発明のインサートは非常に優れたものとなり、切削深さが小さくても大きくてもチップを良好に制御することができる。凹部１６の最大幅１は凹部６の最大幅ｄの２０％と６０％との間にあり、凹部１６の最大長さＬは凹部６の最大長さＤの４０％と９０％との間にある。
図示の実施形態によれば、切削インサートは周方向に離間配置された六つの凹部６を具備し、その結果六角形状の中心アイランド９を有する。しかしながら、凹部６の数したがって凹部１６の数はこれより多くても少なくてもよい。すなわち、凹部６の数を４と１６との間、好ましくは４と８との間で変更してもよい。
さらに、切れ刃を公知の方法で研いだり湾曲させてもよい。得られた切れ刃の半径は好ましくは、２５μｍと１００μｍとの間にある。
図面に示されるように、切削インサートはインサートを工具ホルダに固定するための中心貫通孔１７を有することが好ましい。

Claims (5)

1. 金属の切削加工、主として回転加工のための切削インサートであって、超硬合金のような硬質材料からなる実質的に湾曲状の本体からなり、頂面と、湾曲状クリアランス面（２）と、底面（３）とを備え、該頂面と湾曲状クリアランス面間に外周切れ刃が形成され、前記頂面が周方向に離間配置された一連のチップ破断用主凹部（６）を具備した切削インサートにおいて、各主凹部（６）が追加のチップ破断用凹部（１６）を具備し、各追加の凹部（１６）全体が主凹部（６）の境界内に位置し、互いに隣接する各一対の主凹部の間に、くぼみ（１１）を設けた切削インサート。
2. 前記くぼみ（１１）の最下点が、主凹部とそれに付随する追加の凹部（１６）間の遮断ラインよりも高い位置にある請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記主凹部（６）およびくぼみ（１１）が前記頂面の中心アイランド（９）を取り囲み、該中心アイランド（９）が切削インサートの外周切れ刃（４）よりも高い平面内に位置する請求項１又は２に記載の切削インサート。
4. 各主凹部（６）が中心アイランドと、切れ刃（４）に隣接する主ランド（７）と、二つのくぼみ（１１）とにより画定される請求項１から３までのいずれか一項に記載の切削インサート。
5. 主凹部の数が４と８との間にある請求項１から４までのいずれか一項に記載の切削インサート。

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