JP4377316B2 - 切屑除去加工用工具 - Google Patents

Description

本発明は、インサートホルダと、割出し可能かつ反転可能な切屑除去加工用切削インサートと、インサートホルダのインサート用座部に切削インサートを固定する手段とを具備する切屑除去加工用工具に関する。

上記の切屑除去加工用工具は、スウェーデン特許出願公開第０２０１５７３−３号公報から公知である。この点、この切削インサートはその底部側に、インサート用座部の雌部分の可撓部分と協働するようになっている突出雄部分を備えている。切削インサートがその底部側に雄部分を有することにより、この切削インサートを反転させることができない。

工具の結合に関しては、国際公開第０１/８７５２３号公報から公知であり、上述のように定義された冒頭部分による切屑除去加工用工具も、この国際公開公報で説明された実施例から公知である。このため、この工具に含まれる切屑除去加工用切削インサートも公知であり、この工具に含まれるインサートホルダも公知である。この切屑除去加工用切削インサートはその底部側に雄部分を有し、このインサートホルダはこの雄部分に対応する雌部分を有する。この雄部分は、軸線方向延長部と半径方向延長部とを有する多数の歯を具備する。この雌部分は、雄部分の歯を受容するように構成された多数の凹部を具備する。概して、これら雄部分および雌部分は共に円錐形でありうる。

本発明の主たる目的は、上述のように定義される種類の工具のほか、この工具に含まれる切削インサートと、この工具に含まれるインサートホルダとを提供することにあり、これにより、切削インサートがインサートホルダにきわめて安定して固定されると同時に、切削インサートが反転可能となる。なお、切削インサートが、変化しかつさまざまな方向から作用する力に耐えることができ、かつこの固定が実際の加工条件で生じうる温度変化に対し材料上、影響しないことが特に重要である。

本発明の他の目的は、このような材料を、その特性を最適に利用して、インサートホルダ及び切削インサートに使用することである。

少なくとも本発明の主たる目的は、上述のように定義された種類の工具であって、独立請求項１に定義された特徴を獲得している工具によって実現される。このほかの独立請求項は、切屑除去加工用切削インサート及びインサートホルダの特徴をそれぞれ定義する。工具、切削インサート及びインサートホルダの好ましい実施例は、従属請求項に定義される。
以下に、添付図面を参照して本発明の多数の実施例を説明する。

図１には、本発明による工具の分解図が示される。このように、この工具は、インサートホルダ１と、切屑除去加工用切削インサート３と、切削インサート３をインサートホルダ１のインサート用座部７に固定するための、施錠ネジ５の形の固定手段とを具備する。この施錠ネジ５は円錐ヘッド６を有する。施錠ネジ５と、切削インサート３と、インサート用座部７とに共通する中心軸線が図１にＣ−Ｃで示されている。

図２に最も明確に示されるように、切屑除去加工用切削インサート３は二つの基面４を有し、そのうちの一つのみが図２に示されている。これら基面４は互いに平行である。また、切削インサート３は、施錠ネジ５を受容する第１の貫通中心孔２を有する。図２からわかるように、切削インサート３はその基面４に、四つの凹部９を備える。各凹部９は、概ね一切れのケーキの形状を有する。四つの凹部９は同一である。凹部９同士の間には第１の凸部１０が形成され、第１の凸部１０も四つである。これら第１の凸部１０は同一である。

各凹部９は、凹部９のうち切削インサート３の中心から最も離れて位置する部分を構成する、第１の湾曲周面１１によって画定される。各凹部９は更に、切削インサート３の基面４に概ね平行な底面１２によっても画定される。更に、各凹部９は、切削インサート３の中心軸線Ｃ−Ｃに向かう半径方向延長部を概ね有する二つの側面１３によっても画定される。

各第１の凸部１０は、切削インサート３の一方の基面４の一部を構成する、概ね矩形面１５を画定する。更に、各第１の凸部１０は、切削インサート３の中心に面する前面１６を画定し、この前面１６は、切削インサート３の隣接するほうの基面４に向かうに従って切削インサート３の中心から離れる方向に概ね傾斜する。凹部９に含まれる側面１３は、凹部９と第１の凸部１０とに共通であり、即ち側面１３は第１の凸部１０についての境界面も構成する。一つの第１の凸部１０に属する二つの側面１３に関して説明すると、これら二つの側面１３は、切削インサート３の隣接するほうの基面４に向かうに従って互いに他に対して僅かに接近する。凹部９同士及び第１の凸部１０同士が同一であることにより、切削インサート３は割出し可能である、即ち、一つの基面４がインサート用座部７に当接するときには、四つの異なる位置を取ることができるようになる。

切削インサート３は、基本的に雌形状であり、図２では隠れている第２の基面を有する。この第２の基面は、凹部９及び第１の凸部１０に関して、図示された基面４と同一の構成を有する。このことは、切削インサート３が割出し可能であるだけでなく反転可能である、即ち、どちらの基面４もインサートホルダ１のインサート用座部７に当接されうる、ということを意味する。

図３に詳細が示されるインサート用座部７は、インサートホルダ１の当接面２１から概ね突出する多数の第２の凸部２０を具備する。これら第２の凸部２０は、「一切れのケーキ」の形状を概ね呈し、インサート用座部７の中心軸線Ｃ−Ｃに向かって内方に先細になっている。各第２の凸部２０はスロット２２を備え、このスロット２２は、第２の凸部２０の高さの大部分に沿う軸線方向延長部と、第２の凸部２０の半径方向延長部全体に沿う半径方向延長部とを有する。このスロット２２は、第２の凸部２０を二つの同一の大部分に分割する。スロット２２の機能を以下に説明する。

各第２の凸部２０は、第２の凸部２０のうちインサート用座部７の中心軸線Ｃ−Ｃから最も離れて位置する部分を構成する、第２の湾曲周面２３によって画定される。この第２の湾曲周面２３には、付属するスロット２２が交差する。また、各第２の凸部２０は、形状が概ね三角形でかつインサート用座部７の当接面２１に平行な二つの上面２４によっても画定される。また、各第２の凸部２０は、概ね平面でかつスロット２２内に位置する二つの内側面２５によっても画定される。また、各第２の凸部２０は、それぞれ二つの第１及び第２の部分外側面２６及び２７によっても画定され、これら部分側面２６及び２７は、インサート用座部７の当接面２１に平行に延びる分離線２８によって分離されている。これら第１の部分側面２６は、当接面２１に垂直な延長部を有し、これら第２の部分側面２７は、第２の凸部２０の上面２４に向かうに従って互いに僅かに接近する。

また、インサート用座部７は、施錠ネジ５の雄ネジ部を受容するようになっている、雌ネジ付きの第２の孔３０を備える。

切削インサート３がインサートホルダ１に装着されると、インサート用座部７の第２の凸部２０が切削インサート３の凹部９に受容されるようになる。これに関連して、第２の凸部２０の第２の部分面２７が切削インサート３の側面１３に当接するようになる。このため、第２の部分面２７及び側面１３の、共通の基準面に対する傾斜が互いに一致しているのが適切である。このことは、切削インサート３をインサートホルダ１に装着したときに第２の部分面２７と側面１３とが互いに平行であるべきである、ということを意味する。切削インサート３がインサートホルダ１に正確に装着されると、切削インサート３の基面４がインサート用座部７の当接面２１に当接する。この正確な装着位置は、ネジ５が切削インサート３の中心孔２に挿入されてネジ５の雄ネジ部がインサート用座部７の雌ネジ付きの第２の孔３０に係合することにより、達成される。これに関連して、ネジ５の円錐ヘッド６は第１の凸部１０の前面１６と協働し、それにより、切削インサート３の基面４がインサート用座部７の当接面２１に良好に当接するようになる。

これまで説明してきたように、第２の凸部２０の第２の部分面２７と切削インサート３の側面１３との間にも当接が生ずる。この点、第２の凸部２０は、切削インサート３の第１の凸部１０の二つの側面１３それぞれに逆向きの力を付与し、それにより切削インサート３の第１の凸部１０に圧縮応力が生ずる。このことは、切削インサート３従って第１の凸部１０もが、引張応力を概ね伴うことのない超硬合金又は類似の硬い材料から作成された場合に、特に重要である。

図３を参照すると、各第２の凸部２０に配置されたスロット２２により、第２の凸部２０にある程度の可撓性が付与されるのが確保され、即ち第２の凸部に含まれる複数の部分凸部が、インサートホルダ１に装着される切削インサート３と関連して、互いに他に対していくらか変位可能であるのが確保される。このため、これら部分凸部の他に対する相互変位は、インサート用座部７の当接面２１に平行な方向に概ね生ずる。第２の凸部２０のこの可撓性により、側面１３と第２の部分側面２７との間に実質的に良好な当接が得られるのが確保される。このため、切削インサート３のインサートホルダ１に対するきわめて安定した締結が得られる。

本発明による工具に含まれるインサートホルダ１０１のインサート用座部１０７の、図４に示される第１の変形例では、インサート用座部１０７は、四つの第２の凸部１２０を具備し、これら第２の凸部１２０は、互いに同一であり、インサート用座部１０７の雌ネジ付きの第２の中心孔１３０の周囲に対称的に配置される。各第２の凸部１２０は、第２の凸部１２０のうちインサート用座部１０７の中心軸線Ｃ−Ｃから最も離れて位置する部分を構成する、第２の湾曲周面１２３によって画定される。また、各第２の凸部１２０は、概ね三角形状でかつインサート用座部１０７の当接面１２１に平行な上面１２４によっても画定される。また、各第２の凸部１２０は、半径方向延長部を概ね有する二つの外側面１２７によっても画定される。これら側面１２７は、第２の凸部１２０の上面１２４に向かうに従って互いに他に対して僅かに接近する。

観察者の最も近くに位置する、図４の二つの第２の凸部１２０から最も明らかであるように、各第２の凸部１２０は、第２の凸部１２０と当接面１２１との間の接続領域、更に正確には、側面１２７とインサート用座部１０７の当接面１２１との接続領域に、切り欠き（下側切れ目）１２２を備える。即ち、各第２の凸部１２０は、二つの切り欠き１２２を有する。切り欠き１２２を設けることにより、第２の凸部１２０にある程度の可撓性が付与され、これにより、凸部１２０の縁が側面１２７に隣接して下方に撓むことが可能になる。この撓みは、インサート用座部１０７の当接面１２１に垂直の方向に概ね発生する。この可撓性は、側面１２７が、インサート用座部１０７に締結されることになる切削インサート（図示しない）の、付随する面と協働することに関して、有利である。図示しない切削インサートは、上述の切削インサート３に対応して、第２の凸部１２０との協働が最適になるように形成された凹部及び第１の凸部を有する。

図５には、本発明による工具に含まれるインサートホルダ２０１のインサート用座部２０７の第２の変形例が示される。このインサート用座部２０７は、四つの第２の凸部２２０を具備し、これら第２の凸部２２０は、互いに同一であり、インサート用座部２０７の雌ネジ付きの第２の中心孔２３０の周囲に対称的に配置される。各第２の凸部２２０は、第２の凸部２２０のうちインサート用座部２０７の中心軸線Ｃ−Ｃから最も離れて位置する部分を構成する、第２の湾曲周面２２３によって画定される。また、各第２の凸部２２０は、概ね三角形状でかつインサート用座部２０７の当接面２２１に平行な上面２２４によっても画定される。また、各第２の凸部２２０は、それぞれ二つの第１及び第２の部分外側面２２６及び２２７によっても画定され、これら部分側面２２６及び２２７は、インサート用座部２０７の当接面２２１に平行に延びる分離線２２８によって分離されている。これら第１の部分側面２２６は当接面２２１に垂直な延長部を有し、これら第２の部分側面２２７は、第２の凸部２２０の上面２２４に向かうに従って互いに僅かに接近する。図５に示されるように、第２の凸部２２０のうちインサート用座部２０７の中心軸線Ｃ−Ｃに最も近い部分は、中心孔２３０内を一定距離だけ延びている。このことは、各第２の凸部２２０の一部が下方からいかなる支持もされず、これにより、第２の凸部２２０がある程度の可撓性を得るのが確保される、ということを意味する。この点、第２の凸部２２０のうち中心軸線Ｃ−Ｃに最も近い部分の縁が下方に撓むのが許容され、この撓みは、インサート用座部２０７の当接面２２１に垂直な方向に概ね発生する。この可撓性のもつ意義は、特に、第２の部分側面２２７と、インサート用座部２０７に受容されるようになっている切削インサート（図示しない）の凹部及び第１の凸部との協働に同じく当てはまる。

図６には、本発明による工具の変形例の分解図が示される。このように、工具は、インサートホルダ３０１と、切屑除去加工用切削インサート３０３と、切削インサート３０３をインサートホルダ３０１のインサート用座部３０７に固定するための、施錠ネジ３０５の形の固定手段とを具備する。この施錠ネジ３０５は円錐ヘッド３０６を有する。施錠ネジ３０５と、切削インサート３０３と、インサート用座部３０７とに共通の中心軸線が図６にＣ−Ｃで示されている。図１の工具との比較において主に異なるのは、切削インサート３０３が基本的に三角形状であることと、インサート用座部３０１がこの基本三角形状に適合するように形成されていることにある。

切削インサート３０３の凹部３０９は、個数が三つであり、複数の側面によって画定される。概して、凹部３０９は、切削インサート３０３の隣接する基面３０４に向かうに従っていくらか幅広になる形状を有する。凹部３０９同士の間には、第１の凸部３１０が形成される。

図６によるインサート用座部は、三つの第２の凸部３２０を具備し、これら第２の凸部３２０は、第２の凸部３２０が第２の凸部１２０の切り欠き１２２に対応した切り欠き３２２を有するという点に関して特に、図４の第２の凸部１２０に大部分類似した構成を有する。この第２の凸部３２０は複数の側面によって画定され、また第２の凸部３２０は、インサート用座部３０７の当接面３２１から離れるに従っていくらか先細になる形状を概ね有する。切り欠き３２２は、第２の凸部１２０に対応した方法で、第２の凸部３２０にある程度の可撓性を付与し、この可撓性は切削インサート３０３の凹部３０９との協働を補助する。

上述した実施例には、切削インサート３；３０３が多数の凹部９；３０９を備えることが示されている。これらの凹部がさまざまな構成を有してもよいことを強調するために、いくつかの請求項では雌部分という用語が使用される。

上述した実施例には、インサート用座部７；１０７；２０７；３０７が多数の第２の凸部２０；１２０；２２０；３２０を備えることが示されている。これらの第２の凸部がさまざまな構成を有してもよいことを強調するために、いくつかの請求項では雄部分という用語が使用される。

上述した実施例では、第２の凸部２０；１２０；２２０；３２０にある程度の可撓性を付与するための構造上の構成について多数の例が与えられている。しかし、本発明の範囲内で、切削インサート３；３０３の凹部９；３０９と協働することになる凸部２０；１２０；２２０；３２０の面がいくらか弾性を有するのを確実にする別の構造上の構成を想到することができる。

上述した実施例では、切削インサート３；３０３は、切削インサート３；３０３の中心孔２；３０２を通って延びる施錠ネジ５；３０５によって固定される。しかし、本発明の範囲内で、別の方法で、切削インサートをホルダに固定することを想到することもできる。例示であって限定することを目的とするものではないが、頂部での締結に言及することもできる。

上述した実施例では、工具は、概ね外径旋削用の切削インサートを具備し、切削インサート３；３０３の切削端は、インサート用座部７；３０７の当接面２１；３２１に平行な延長部を概ね有する。しかし、本発明の範囲内で、インサートホルダが内径旋削用切削インサートを担持し、このような場合に切削端がインサート用座部の当接面に交差する延長部を概ね有することを想到することもできる。

上述した実施例では、切削インサート３；３０３の凹部９；３０９は相互に同一であり、インサートホルダ１；１０１；２０１；３０１の第２の凸部２０；１２０；２２０；３２０も相互に同一である。しかし、本発明の範囲内では、凹部及び第２の凸部は同一ある必要はない。例えば、二箇所のみで割出し可能ないわゆる倣いインサート（倣い旋削用インサート）に関しては、直径に沿って配置された凸部のみが同一である必要がある。

上述した実施例では、第２の凸部２０；１２０；２２０；３２０のいずれもが第２の凸部２０；１２０；２２０；３２０にある程度の可撓性を付与する同一の手段を備える。しかし、本発明の範囲内で、インサート用座部に含まれる全ての第２の凸部が、第２の凸部に可撓性を生じさせる同一の手段を備える必要はない。インサート用座部に含まれる第２の凸部に可撓性を生じさせるさまざまな種類の手段を組み合わせることもできる。即ち、例えば一つの第２の凸部が半径方向スロットを備え、もう一つの第２の凸部が当接面に隣接する切り欠きを備えていてもよい。このほかの二つの第２の凸部には、可撓性を生じさせる手段がなくてもよい。

上述した実施例では、底面１２は切削インサートの基面４に概ね平行であり、上面２４；１２４；２２４は、インサート用座部７；１０７；２０７；３０７の当接面２１；１２１；２２１；３２１に概ね平行である。しかし、本発明の範囲内で、これらの面が中心軸線Ｃ−Ｃに向かうに従って内方に傾斜することを想到することもできる。

本発明による工具の分解斜視図。 本発明による工具に含まれる切削インサートの上方からの斜視図。 工具に含まれるインサートホルダのインサート用座部の上方からの詳細斜視図。 工具に含まれるインサートホルダの別のインサート用座部の上方からの詳細斜視図。 工具に含まれるインサートホルダの更に別のインサート用座部の上方からの詳細斜視図。 本発明による工具の他の実施例の分解斜視図。

Claims (10)

1. インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）を有するインサートホルダ（１；１０１；２０１；３０１）と、互いに対向する基面（４；３０４）を有する切削インサート（３；３０３）であって割出し可能かつ反転可能な切削インサート（３；３０３）と、該切削インサート（３；３０３）を前記インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）に固定するための固定手段（５；３０５）とを具備し、切削インサート（３；３０３）がその両基面（４；３０４）に多数の雌部分（９；３０９）を具備し、インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）が、インサートホルダ（１；１０１；２０１；３０１）と一体化されかつ雌部分（９；３０９）と協働するようになっている多数の雄部分（２０；１２０；２２０；３２０）を具備し、各雄部分が、雄部分の自由上端に向けて収束する側面（２７；１２７；２２７；３２７）を具備し、各雌部分（９；３０９）が、切削インサート（３；３０３）の隣接する基面（４；１０４；２０４）に向けて拡開する側面を具備する切屑除去加工用工具において、前記雄部分（２０；１２０；２２０；３２０）が前記インサートホルダ（１；１０１；２０１；：３０１）に対して可撓性を有するように配設されることを特徴とする工具。
2. 前記切削インサート（３；３０３）の一側にある雌部分（９；３０９）の個数が前記インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）の雄部分（２０；１２０；２２０；３２０）の個数と等しいことを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 前記固定手段（５；３０５）がネジ（５；３０５）から構成されること、前記切削インサート（３；３０３）が第１の孔（２；３０３）を有すること、及び前記インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）がネジ付きの第２の孔（３０；１３０；２３０；３３０）を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の工具。
4. 前記インサート用座部（７）の前記雄部分（２０）の少なくとも一つに、雄部分に前記可撓性が与えられるように、半径方向に延びるスロット（２２）が形成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の工具。
5. 前記インサート用座部の前記雄部分（１２０；３２０）の少なくとも一つに、前記雄部分（１２０；３２０）とインサートホルダ（１０１；３０１）との接続領域において、雄部分に前記可撓性が与えられるように、切り欠き（１２２；３２２）が形成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の工具。
6. 前記雄部分（２２０）の少なくとも一つの一部が、雄部分に前記可撓性が与えられるように、前記インサート用座部（２０７）の前記孔（２３０）内に突出していることを特徴とする請求項３に記載の工具。
7. インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）を具備し、該インサート用座部（７；１０７；２０７；３０７）は可撓性を有する多数の雄部分（２０；１２０；２２０；３２０）を有し、各雄部分は、雄部分の自由上端（２４；１２４；２２４；３２４）に向けて収束する一対の側面（２７；１２７；２２７；３２７）を具備するインサートホルダ（１；１０１；２０１；３０１）において、前記雄部分（２０；１２０；２２０；３２０）が、前記インサートホルダ（１；１０１；２０１；：３０１）に対して可撓性を有するように配設されることを特徴とするインサートホルダ。
8. 前記インサート用座部（７）の前記雄部分（２０）の少なくとも一つに、雄部分に前記可撓性が与えられるように、半径方向に延びるスロット（２２）が形成されることを特徴とする請求項７に記載のインサートホルダ。
9. 前記インサート用座部の前記雄部分（１２０；３２０）の少なくとも一つに、前記雄部分（１２０；３２０）とインサートホルダ（１０１；３０１）との接続領域において、雄部分に前記可撓性が与えられるように、切り欠き（１２２；３２２）が形成されることを特徴とする請求項７に記載のインサートホルダ。
10. 前記雄部分（２２０）の少なくとも一つの一部が、雄部分に前記可撓性が与えられるように、前記インサート用座部（２０７）のネジ付き孔（２３０）内に突出していることを特徴とする請求項７に記載のインサートホルダ。

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