JP4387667B2 - 重旋削用の切削インサート - Google Patents

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Description

【0001】
発明の技術分野
本発明は、頂側と、底側と、この頂側と前面との間の領域の刃とを有する重旋削用の切削インサートに関し、切削インサートは、刃の背後に位置した切屑ブレーカを有する比較的厚みのある前部に加えて、前部より厚みの薄い後部を有する。
【0002】
先行技術
従来の旋削との比較すると、重旋削では、包含される全ての主因子が大きくなり、例えば大きな切削力、大きな切屑厚み、大きくかつ重い加工物、及び大量の熱などである。従来の旋削の際の送りは、一般的に0.05〜0.8mm/回転の範囲内であり、一方重旋削の際の送りは1〜40mm/回転の範囲内であり、同時に切り込み深さは0、2〜6mmの範囲内である。これは、例えば、1トンまたはそれ以上の重量を有する荒削りシャフトの当該加工物に対しては一般的でない。これらの事情の下では、旋削用のインサートだけでなく旋削用のカセット及びキャリアも大きな寸法であることが必要である。
【0003】
重旋削用の切削インサートは、多数の異なる実施態様において既知である。通常の実施態様は、切削インサートの奥行きまたは長さに対する大きな厚みによって特徴付けられる(切削インサートの切刃と底側との間に延在する前面の高さは、前面と後部面との間の距離として計測される)。切刃から後方で、下方/後方に斜めに傾斜する面が延在し、この面に真っ直ぐな切屑を破砕するショルダーが形成される。境界を定める面で上記傾斜した頂面端部は、前面に実質的に平行であり、この境界を定める面が、順次底面で、短い後端部の部分で下方/後方へ傾斜する面に遷移し、切削インサートの横の動きを防止する役目を有し、切削インサートを固定する目的を有するピンために、中央後方に開口される開口部が形成される。締結装置を、切削インサートの後端部の部分に下方/後方へ傾斜する面に対して押し付けることができ、それによって切削インサートは、カセット内の突き合わせ面と接触してそれらの後端部面と締結維持され、切削インサートは組み立てることができ、同時に切削インサートの底側が、カセットの底面に対して押し付け保持される。しかしながら、この既知の重旋削用の切削インサートの利点は、特に切削インサートが、切削インサートの横安定性が並みである限り、溝切り作業ばかりでなく長さ方向の旋削にも安定であることである。すなわち、長さ方向の切削インサートの障害は上記ピンによって妨げられだけであり、技術的に寸法決めする理由は比較的弱い。この切削インサートの別の欠点は、広大で高価な研削を必要とすることである。すなわち、斜め下方にかつ切刃後方から傾斜する頂面だけでなく、前面と底側が、複数の行程の正確な研削を必要とする。その上の欠点は、切削インサートの締結装置は、切削インサートの頂面が締結装置に対して下方/後方へ斜めに傾斜するので、厚い切屑の出現に起因して相当の応力に曝されることになる。さらにその上に、既知の切削インサートは、切刃による加工物から切屑の分離後に、切屑の幅を減少する能力が制限される。このことは、溝からの放出が最も困難である切屑が形成されることである。
【0004】
本発明の目的及び特徴
本発明は、重旋削用の既知の切削インサートの上記不都合を回避すること、及び重旋削用の改良された切削インサートを提供することを目的とする。したがって、本発明の第1の目的は、重旋削用の切削インサートを提供することであり、この切削インサートは安定かつ信頼の置ける方法が確実にし、それによって突っ切り方向(plunge-cut)作業に使用されるだけでなく、切削インサートがかなりの横方向の力を受けるときの長さ方向の旋削にも使用できる。さらなる目的は、例えば超硬合金粉末を直接成形する製造に適し、一方で研削工程数を最小にした重旋削用の切削インサートを創作することである。本発明のもう一つの目的は、高温の切屑の破壊的影響に対する締結装置の保護を向上させるために、良好な切屑破砕特性を有し、それによって締結装置の使用寿命を増加させる切削インサートを創作することである。個々の態様においては、本発明は、切屑の移動を促進するために、分断された切屑の幅を迅速かつ効果的に減少させる重旋削用の切削インサートを提供することを目的とする。
【0005】
本発明によれば、少なくとも第1の目的は請求項1の特徴部分に記載する構成によって達成される。本発明の好ましい実施態様は、さらに従属請求項に記載される。
【0006】
発明の好ましい実施態様の詳細な説明
本発明によれば切削インサートの第1の実施態様は、図1〜3に1で示される。頂部では、上記切削インサートが、全体として2で示される頂側によって規定され、この頂側は3で示す底側に対向する。頂側2と底側3との間に前面4が延在して、端部面に対向する。前面と頂側2の間の領域には、切刃6が形成され、切刃は慣用の方法では、前面4と平坦な強化面6'との間の鋭い刃からなる。前面の互いに向かい合う端部では、前面4は二つの横逃げ面7へと、具体的には丸められた遷移面8を経由して横逃げ面に遷移する。切削インサートの幅Bは、この横逃げ面間の距離によって規定され、一方切削インサートの奥行きまたは長さLは、前面4と後端部面5との間の距離として規定される。切刃6の後方の領域において、9で表わされるそれら全体の切屑ブレーカが、切削インサートの頂側に形成される。
【0007】
実際には、本発明による切削インサートは、超硬合金粉末の直接加圧成形によって形成することができ、僅かに必要な研削は底側3の面研削だけからなる。
【0008】
本発明の切削インサートが特徴とする特徴部分を詳細に説明する前に、10で全体として示されるカセットまたはホルダに装着される切削インサート1を図示する図4と5を参照する。このカセットは、順次適切な方法で、大きなキャリア(図示せず)(例えば、強固な板)に着脱可能に接続される。カセットには、切削インサート1を収容するためのシート11が形成され(当業者によってインサートシートと呼ばれる)、このシートは平坦な底面12ならびに二つの傾斜した側面13とによって境界を定める。切削インサートは、前短部にノーズ15を供える締結具14によって上記シート内に固定することができる。この締結具14は、ネジ16によって締結具の後端部を締め付け可能である。一般的には、締結具及びネジの形状は、ネジの締め付けに予ってノーズ15がシートに対して、後方/下方に移動するように形成される。シム17が、切削インサート1とシート11の底面12との間に都合よく配置され、このシムは切削インサートと同様に超硬合金で形成される。このシム17は皿ネジ18によって適当な位置に保持され、皿ネジは底面12に開口されるネジ穴19に締め付けられる。
【0009】
再び図1〜3を参照する。
【0010】
本発明による切削インサートの特徴は、切削インサートには、切屑ブレーカ9が形成される比較的厚い前部20に加えて、この前部20より薄くて前部から後方に向かってテーパとなる後部21が備えられ、締結具14のノーズ15用の凹所22がこの後部21に形成されかつ後部の頂面に開口される。実施例においては、この後部21のテーパをなす形状は、互いに鋭角αで延在する二つの平坦な側面24によって決定される。示した実施例においては、このノーズ角度αは60度であるが、この角度は大きくも小さくも変動が可能である。しかしながら、この角度αは、30〜80°好ましくは45〜74°の範囲である。後部の後端部分では、この実施例では側面24が後端部面5に遷移し、この後端部面は、切刃6に平行でかつ底面3に対して垂直に延在する平らな面からなる。後部の前端面で、側面は、前述の横逃げ面7さらに具体的にはコーナ切刃25に遷移する。厚い前部20は薄い後部21へと後方/下方に傾斜する面26を介して遷移し、なだらかに湾曲する面部27がこの傾斜する面26と後部の平坦な頂側23との間に形成される。切刃6から傾斜面26までの距離として測られる前部20の長さLは、この実施例においては、面26と端面5の間の距離として測られる後部21の長さLより幾分小さい。図2において明確に示すことができるように、コーナ切刃25は、面26の前方の領域に位置する。換言すれば、前部20の後部分は後部21と同様にテーパ状となる。
【0011】
切刃6と底側3の間の距離として測られる前部20の厚みTは、後部21の厚みTの厚みよりかなり厚い。実際に、厚みTは、厚みTより20〜40%大きくする必要がある。
【0012】
締結具ノーズ15のための凹所22は、切削インサートに上向きに開口され、切削インサートの底側3より上のレベルに位置する底28で終結する。この方法においては、かなりの量の材料が凹所の下方領域に残留する。これは、切削インサートの破損に対して最大の強度と最小の感受性を保証するものである。厚みTの70%まで全面的な深さを有する凹所を形成することが可能であるが、深さは厚みTの50%を越えないことが好ましい。別の観点から、凹所が切削インサートの後端部面5から大きく離れて位置することを注目する必要がある。さらに詳細には、この凹所は、傾斜した遷移面26に隣接して丸められた面27の中間付近に位置する。凹所22は、都合良ければ回転対称の基本形を備えかつ所定の円錐形であることにより上方に向かって拡がり、二つの傾斜した側面24の間の中央に置かれる。後部21の頂面23は、都合よければ、必然ではないが、平らにすることも述べる必要がある。
【0013】
代表的な実施態様を構成する図面に実証された実施態様においては、切削インサートは40mmの幅Bと、31.5mmの長さLと、約12.5mmの大きさ前部の長さLであり、例えば全長Lの約40%である。その上に、この前部の厚みTは、12.7mmの大きさであり、一方後部21は9.5mmの厚みTを有する。即ちこの前部は後部21より短くて厚いが、その代わりにこの前部は著しい長さ拡張部L(通常は10〜15mm)を有する。これは、製図工が種々の用途に効果的に切屑を破砕する形状に自由に変更可能であることを意味する。図示された好ましい実施態様においては、全体として9で示す切屑ブレーカは、最も高いリッジ29が形成され、このリッジは切刃6から最も離れており、具体的には、傾斜する遷移面26に対してすぐとなりに接近して形成することによって最も離れる。リッジ29と前刃6との間のこのレベルの相違は、図1にNでしめされ、切削インサートの他の寸法(切削インサートの適用範囲に依存して)に最も依存して変化させることができるが、0.3〜3mmの範囲である。リッジ29の前方に、前方/下方に向かって傾斜しているスライド面30が延在し、スライド面は、順次前方において、切刃6の背後で直ちに、アーチ状のフルート断面31に遷移する。切刃6によって加工物から開放された切屑は、第1のアーチ状の横断面フルート31を通過して、その後傾斜するスライド面30を通過して、最も高く位置するリッジ29の領域で切削インサートから最終的に離脱する。
【0014】
図示した好ましい実施態様においては、中央面取り32がリッジ29に形成され、この面取りは凹んだアーチ状の基本形状を備え、順次前方向において、アーチ状の遷移面33、34へと変化して、それらの後部面33は比較的平らな角度で前方/下方に傾斜し、一方第2の面34は険しい角度で前方/下方に傾斜しかつ平らな面35へと変化し、この平らな面がフルート31に中央中断物を形成し且つフルート31の底に対して面取りとなる。これらの中央に位置する面32、33、34及び35が、リッジ29と、面30及び31のそれぞれの中央に位置する中断物を形成しすることによって、中央に位置する切屑部分が、切刃に対して最も近くに位置する切屑の二つの部分より速い速度で移動する傾向が与えられる。この方法において、切屑の幅は、切削インサートの幅Bによって決められる通常の幅より減少され、それによって、切削インサートの溝切り加工における切屑の開放が、非常に促進される。これに関連して、図1〜3によるこの実施態様の切刃6が、真っ直ぐ即ち対向する端部の間で、切れ目無く延在することが注目される。
【0015】
切削インサートの二つの対向する側面7は、後方だけでなく、図2に逃げ角β°によって記されるように、切削インサートの底側に向かって下方向にも逃げが備えられる。この逃げ角は切削インサートの使用する分野に依存して変化させることができるが、逃げ角は少なくとも約3℃の大きさにすべきである。
【0016】
図1〜3による具体的な実施態様の例においては、この前面4が底側3に対して垂直に延在する限りでは、中間切削形態で形成される。角度ε°で示すように、切削インサートは、しかしながら、少なくとも僅かにポジの切削形態で形成される。切削インサートの底側3に関しては、この利点は、平面研削の形状にすることができ、この研削面は、その他の点では切削インサートの基準面を形成することが指摘される。しかしながら、三つの3画形状に位置するた支持、または中央凹所を取り囲む3角形のフレーム状に平面研削した面に代えることも可能である。しかしながら、重要なことは、図4のシム17の頂面のように、平坦な支持面に対する密接接触において、切削インサートの底側が加圧をすることができることである。
【0017】
図6に、本発明による切削インサートの代わりの実施態様を示す。この実施態様においては、実際の切屑ブレーカ9だけでなく、切刃6が、アーチ状の基本形を有する中央面取り36によって中断されている。この方法では、切屑の断面方向の曲げは、切刃のアーチ状の部分36によって既に開始されている。これが、切屑の幅の減少をさらに効果的に与えることになる。
【0018】
本発明による切削インサートの利点
本発明による重旋削用の切削インサートの実質的な利点は、切削インサートのテーパ状の形状となる切削インサートのかなり長い後部が、異なりかつ信頼のある方法で、同じ形状を有する装置シートに固定することができる。締結工具が、装置ネジの締め付けによって後方に切削インサートを引き付けられることによって、切削インサートの傾斜した側面が、強い力で押し付けられかつシートの楔状の傾斜した側面の間で楔止めされ、同時に切削インサートの底面が、シートの底面に対して、またはシムを使用するときはシムに対して緊密接触で加圧保持される。さらにその上に、切削インサートの後部が、切屑ブレーカを支持する厚い前部よりかなり薄いことにより、締結具は、締結具から離れた切屑ブレーカによる助けのために、切屑ブレーカの後方下方の比較的保護される部分に位置する。装置シート内の切削インサートの安定かつ確実な固定によって、切削インサートは、溝切り作業だけでなく、長さ方向の旋削に対しても柔軟に使用でき、長さ方向の旋削においては、切削インサートが大きな横力に耐えることができる。さらにその上に、記載する好ましい実施態様においては、切削インサートは、切屑の幅が迅速かつ効果的に減少できそれによって深い溝から切屑の除去が大きく促進されるという利点を提供する。切削インサートが、比較的浅い凹所内にはめ込まれる締結具ノーズによって締め付けるということは、貫通孔または開口が形成された切削インサートに比較して、強固な材料部分を凹所の下方領域に残すことができるので、大きな強度と長い使用寿命を備えた切削インサートの製造を可能にする。さらにその上に、円錐状に上に向かって広がるように凹所を形成すると同時に、切屑ブレーカ内の全ての面が上に向かって曝されることによって、切削インサートは、有利な状態で、超硬合金粉末の直接加圧成形によって製造することができる。したがって、必要とされる唯一の研削作業は、切削インサートの底面の簡単な平面研削である。
【0019】
本発明の好ましい改良
本発明は、上述及び図面に実証された実施態様に単に限定するものでない。すなわち、切屑破砕形態をさらに広い幅で変化させることができる。さらにその上に、切削インサートの後部のテーパ付けした形状は、平面が特に好ましいとはいえ、側面を含む二つの面よりの他の方法にすることができる。また、切削インサートの後部の上側に位置する締結具ノーズ用の凹所の形状は、図示された回転対称形から外れても良い。切削インサートの後部は平面によって終結させる必要はない。すなわち、切削インサートの後端部は、例えば湾曲した面で決定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、上方及び前面から斜めに見た本発明による切削インサートの斜視図である。
【図2】 図2は、図1にしたがう上方からの平面図である。
【図3】 図3は、同一のインサートを貫通する長さ方向の断面である。
【図4】 図4は、締結具によってカセット内に装着された切削インサートを示す断面である。
【図5】 図5は、図4にしたがう切削インサートと、カセットと、締結具との、上方からの断面である。
【図6】 図6は、本発明にしたがう切削インサートの代わり実施態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…切削インサート
2…頂側
3…底側
4…前面
5…後端部面
6…切刃
9…切屑ブレーカ
20…前部
21…後部
22…凹所
23…後部の頂側
24…後部の側面
29…リッジ
30…スライド面
32…アーチ状の面取り
36…中央面取り

Claims (8)

  1. 頂側(2)と、底側(3)と、前記頂側と前面(4)との間の領域の刃(6)とを有する重旋削用の切削インサートであって、
    前記刃(6)の背後に位置する切屑ブレーカ(9)を備えた比較的厚みのある前部(20)に加えて、この前部より厚みの薄い後部(21)を含んでなる前記切削インサートにおいて、
    前記切削インサートの前記後部(21)が、互いに対して鋭角(α°)で延在する二つの側面(24)により境界を定められることによって、後方に向かってテ−パを形成し、かつ
    前記後部(21)の頂側(23)において凹所(22)が、協働するシートに前記切削インサートを固定する締結装置(14)のために開口され
    前記切屑ブレーカ(9)は、前記刃(6)から間隔を置いたリッジ(29)を含み、
    前記リッジは、前記切削インサートの底側(3)に対して、前記刃(6)より高いレベルに位置し、かつ
    刃の後方で、後方及び下方に向かって傾斜する面(26)が、前記前部(20)と前記後部(21)との間に遷移面を形成することを特徴とする重旋削用の切削インサート。
  2. 前記凹所(22)は、回転対称の基本形状を有しかつ底(28)で終結し、かつ
    前記底は、前記後部(21)の厚み(T)の70%未満の深さであ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. 前記後部(21)の側面(24)の間の角度(α°)が、30〜80°の範囲である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. テーパ状をなす前記後部(21)が、後端部面(5)と前記前部(20)に対向する遷移面(26)との間の距離として測定される長さを有し、
    前記後部の長さが、前記遷移面(26)と前記切削インサートの前記前面(4)との間の距離として測定される前記前部の長さより長いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の切削インサート。
  5. 前記締結装置用の凹所(22)が、前記後部(21)の前方部分に位置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の切削インサート。
  6. アーチ状の基本形状を備える中央面取り(32)は、前記切屑ブレーカのリッジ(29)に形成され、
    前記中央面取りは、前記刃(6)から到着する切屑を撓ませる目的を備え、かつ切屑の幅を減少する目的を備えた断面に関してアーチ状の形状を有することを特徴とする請求項に記載の切削インサート。
  7. 斜め前方/下向きに刃(6)の方向に傾斜するスライド面(30)は、前記リッジ(29)から前方に延在し、かつ
    前記リッジ(29)のアーチ状の前記中央面取り(32)は、前記スライド面を貫通し前方に延在することを特徴とする請求項に記載の切削インサート。
  8. アーチ状の基本形状を備える中央面取り(36)は、前記刃(6)にも形成されることを特徴とする請求項またはに記載の切削インサート。
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