JP4423188B2 - 切削インサート及びフライス - Google Patents

Description

本発明は、一般に、交換式の割出し可能な切削インサート及びフライスに関し、特に、加工物の角張った肩部をフライス削りするための交換式割出し可能切削インサート及びフライスに関する。

加工物の角張った肩部をフライス削りするための、回転軸Ａを有する典型的な従来技術のフライス１０及び従来技術の切削インサート１２が、図１乃至図４に示される。このようなフライスや切削インサートの例は、次の特許文献１；特許文献２；特許文献３および特許文献３に見ることができる。従来技術の切削インサート１２は、一般に、上面１４、底面１６、２つの長側面１８、及び２つの短側面２０を有する、ほぼ菱形の形状である。この種の幾つかの従来技術のインサートには、ほぼ矩形の形状のものもある。２つの短側面２０には、突出部２２が設けられる。長側面１８及び短側面２０によって、上縁２４に沿った上面１４と下縁２６に沿った底面とがつながっている。図４は、図１の従来のインサートを例示する底面図を示す。回転軸Ａに対する、従来技術の切削インサート１２の種々の部品の半径方向位置が分かるように、従来技術のフライス１０が取り除かれている。この図では、軸方向のすくい角を識別することはできない。これは、軸Ａが従来技術の切削インサート１２の底面１６に平行のように見えるが、図１に見られるように、平行でないからである。図４に示されるように、上縁２４及び下縁２６は、ほぼ菱形の形状を有する。上縁２４は、２つの主切れ刃を構成する２つの対向する長縁２８と、２つの短縁３０とを含む。関連した突出部２２上に位置する各々の短縁３０は、ワイパー３２を構成する。下縁２６は、２つの対向する長縁３４及び２つの対向する短縁３６を有する。従来技術の切削インサート１２は、基本的にポジティブの幾何学形状を有する。すなわち、下縁２６においてこれらの面に対する接平面間でとられた、長側面１８及び短側面２０と底面１６との間の刃先角は鈍角であり、上縁２４においてこれらの面に対する接平面間でとられた、長側面１８及び短側面２０と上面１４との間の刃先角は鋭角である。

図１に示されるように、従来技術の切削インサート１２は、ポジティブの軸方向すくい角（軸方向すくい角は、θで示される）を有し、周辺フライス削りのために配置された作動主切れ刃２８’を有した状態で、フライス１０内に着座されている。２つの主切れ刃２８の他方は、この図では見えない。フライス１０は、前部３８に向けて前方にテーパ状になっており、これにより円錐形状がもたらされる。前部３８は、半径Ｒ_Ａを有する前端部４０と半径Ｒ_Ｂを有する後端部４２とを有し、ここでＲ_Ｂは、Ｒ_Ａより大きい。作動主切れ刃２８’は、前端部４０に隣接した前方端部２８’_Ａと該前端部４０の遠位方向の後方端部２８’_Ｂとを含む。図２Ａ、図２Ｂ、及び図３に示されるように、作動主切れ刃２８’は、参考のために含まれる切削円３０を定める。図２Ａにおいて、フライス１０の後端部４２の位置に、点線で印が付けられており、切削円３０に対する前部３８の前端部４０及び後端部４２の相対的な位置を示している。

図４を参照すると、切削インサート１２がフライス１０内に着座された時には、該切削インサート１２の底面１６が、半径方向外側の前方底部コーナー４６と、半径方向外側の後方底部コーナー４８とを有することが分かる。前方端部２８’_Ａの辺りの作動主切れ刃２８’は、半径方向外側の後方底部コーナー４８からの後方端部２８’_Ｂの辺りより、半径方向外側の前方底部コーナー４６から大きな半径距離で配置される。したがって、不利なことに、後方端部２８’_Ｂより大きな切削力を受ける作動主切れ刃２８’の前方端部２８’_Ａに与えられる支持は、後方端部２８’_Ｂより少ない。

円錐形の前端部を有するフライスは、円筒形の前端部を有するものより弱い。図３は、円筒形のフライス５０、すなわち円筒形の前部５１を有するフライスを示す。円筒形の前部５１は、該円筒形の前部５１の後端部（図示せず）の半径に等しい半径Ｒ_Ｂをもつ前端部５２を有する。従来技術の切削インサート１２が、図３に示されるような円筒形のフライス５０内に着座された場合には、該従来技術の切削インサート１２の半径方向外側の前方底部コーナー４６は、半径距離Ｒ_Ａで配置されることになる。Ｒ_ＡはＲ_Ｂより小さいので、切削インサート１２の半径方向外側の前方底部コーナー４６は、円筒形のフライス５０の周囲５３に達しない。他方、半径方向外側の後方底部コーナー４８は、周囲５３に達する。したがって、半径方向外側の後方及び前方底部コーナー４８、４６を接合する下縁２６の長縁３４は、該半径方向外側の後方底部コーナー４８から離れたフライス５０の周囲５３に達しない。したがって、従来技術の切削インサート１２は、円筒形のフライス５０内に適切に着座されない。

明らかに、従来技術の切削インサート１２は、正しく着座されるために再設計されなければならない。加工物の角張った肩部をフライス削りするように設計され、ポジティブの軸方向すくい角を有するように着座された切削インサートのための円筒形フライス５０の場合には、該切削インサートの長側面が平坦ではなく、通常ねじれている。

平坦でない又はねじれた長側面を有する切削インサートを用いる主な欠点は、フライス内に確実かつ正確に取り付ける際の困難さである。

実質的に上述の欠点を克服する切削インサート及び円筒形のフライスを提供することが、本発明の目的である。
米国特許５，０７８，５５０号明細書 米国特許５，０７１，２９２号明細書 米国特許５，０５２，８６３号明細書 米国特許６，１４２，７１６号明細書

本発明によると、
上面と、底面と、これらの間を延びる周囲側面であって、一対の対向する長側面及び一対の対向する短側面を含む周囲側面とを含み、
２つの対向する主切れ刃が、対向する長側面と上面との交差部分に形成され、
対の対向する長側面の各々が、２つの離間配置されたほぼ平坦で同一平面上にない当接面を含む、切削インサートが提供される。

本発明によると、２つの離間配置された当接面の第１の面は、切削インサート底面を通る面Ｐに対する垂線Ｎと第１の角αをなし、該２つの離間配置された当接面の第２の面は、該垂線Ｎと第２の角βをなす。

本発明によると、第１の角αは第２の角βより大きい。

各々の長側面は、当接面と主切れ刃との間に配置されて垂線Ｎと逃げ角γを形成する少なくとも１つの上部逃げ面をさらに含むことが好ましい。

各々の長側面は、当接面と底面との間に配置された少なくとも１つの下部逃げ面をさらに含むことが、さらに好ましい。

典型的には、切削インサートには、上面と底面との間を延びる少なくとも１つの貫通孔が設けられる。

本発明によると、本発明による少なくとも１つの切削インサートと、少なくとも１つのインサート用ポケットであって、基部を全体的に横断する隣接する側壁及び後部壁を含み、該側壁には、２つの離間配置されたほぼ平坦で同一平面上にない側部支持面、すなわち前方側部支持面及び後方側部支持面が設けられ、該前方側部支持面は、該基部を通る面Ｐ’に対する垂線Ｎ’と第３の角α’をなし、該後方側部支持面は、前記垂線Ｎ’と第４の角β’をなす、少なくとも１つのインサート用ポケットを有するカッター本体と、からなることを特徴とするフライスも提供される。

本発明によると、第３の角α’は第４の角β’より大きい。

さらに本発明によると、第１の角αは、第１の角差δ_１だけ第３の角α’より大きく、第２の角βは、第２の角差δ_２だけ第４の角β’より大きい。

第１の角差δ_１及び第２の角差δ_２は同一であり、所定の角差δと等しいことが好ましい。

本発明によると、前方側部支持面は上縁を有し、後方側部支持面は上縁を有し、該前方側部支持面の上縁は、少なくとも１つの切削インサートの所定の長側面の第１の当接面に当接し、該後方側部支持面の上縁は、少なくとも１つの切削インサートの所定の長側面の第２の当接面に当接する。

特定の拘束的でない例によると、第１の角αは約１４°であり、第２の角βは約５°であり、所定の角差δは約０．５°である。

本発明によると、少なくとも１つのインサート用ポケットであって、基部を全体的に横断する隣接する側壁及び後部壁を含み、該側壁には、２つの離間配置されたほぼ平坦で同一平面上にない側部支持面、すなわち前方側部支持面及び後方側部支持面が設けられ、該前方側部支持面は、該基部を通る面Ｐ’に対する垂線Ｎ’と第３の角α’をなし、該後方側部支持面は、該垂線Ｎ’と第４の角β’をなす、少なくとも１つのインサート用ポケットを有するカッター本体も提供される。

ここで、本発明のより良い理解が、添付の図面に関連して、単なる例として説明される。

本発明による切削インサート５４が、図５乃至図７に示される。切削インサート５４は、一般的には、炭化物粉末を加圧成形し、焼結することによって製造される。しかしながら、射出成形技術が用いられることも可能である。切削インサート５４は、上面５６、底面５８、及び該上面５６と該底面５８との間を延びる周囲の側面６０を有する、ほぼ菱形の形状である。周囲の側面６０は、２つの長側面６２及び２つの短側面６４を含む。本発明は、ほぼ菱形の形状である切削インサートに関して説明されるが、ほぼ矩形又は正方向の形状である切削インサートにも等しく適用することができる。２つの短側面６４には、突出部６６が設けられる。長側面６２及び短側面６４は、上縁６８に沿った上面５６及び下縁７０に沿った底面５８を接合する。図７は、本発明による回転軸Ｂを有する円筒形フライス内に着座された図５のインサートの例証となる底面図を示す。回転軸Ｂに対する切削インサートの種々の部品の半径方向位置が分かるように、フライスが取り除かれている。軸Ｂは、切削インサート５４の底面５８に平行であるが、そうではないように見えるので、この図において、軸方向のすくい角は識別されることができない。図７に示されるように、上縁６８及び下縁７０は、ほぼ菱形の形状を有する。上縁６８は、２つの主切れ刃を構成する２つの対向する長縁７２と、２つの短縁７４とを含む。比較対象となる図４及び図７において、上縁６８に対する本発明による切削インサート５４の下縁７０の配向が、上縁２４に対する従来技術の切削インサート１２の下縁７０の配向と比較して、反対の向きであることが観察される。

関連した突出部６６上に位置する各々の短縁７４の部分は、ワイパー７６を構成する。下縁７０は、２つの対向する長縁７８及び２つの対向する短縁８０を有する。切削インサート５４は、基本的にポジティブの幾何学形状を有する。すなわち、下縁７０においてこれらの面に対する接平面間でとられた、長側面６２及び短側面６４と底面５８との間の刃先角は鈍角であり、上縁６８においてこれらの面に対する接平面間でとられた、長側面６２及び短側面６４と上面５６との間の刃先角は鋭角である。

再び図３を参照すると、従来技術の切削インサート１２が円筒形のフライス５０内に着座された場合には、半径方向外側の前方底部コーナー４６、よって切削インサート１２の下縁２６の長縁３４が、フライス５０の周囲５３に達しないことが注目される。下縁２６の長縁３４が、フライス５０の周囲５３に達するために、該切削インサート１２の底面１６は、該切削インサート１２の上面１４に対して該底面１６を効果的に回転させることによって再設計されなければならない。ここで図７を参照すると、この再設計の態様の結果が理解され得る。従来技術の切削インサート１２と対照的に、本発明による切削インサート５４は、その前方端部７２’_Ａに後方端部７２’_Ｂより大きな支持が有利に与えられる作動主切れ刃７２’を有することが分かる。

上面１４に対して従来技術のインサート１２の底面１６を回転させた後、下縁２６の各々の長縁３４が、面によって上縁の関連した長縁２８に任意に接合されて長側面を得ること、次に長側面は、通常不利にねじれていることが理解されるであろう。

本発明によると、各々の長側面６２が、離間配置された、ほぼ平坦で同一平面上にない２つの当接面８２を含む。離間配置された２つの当接面８２の第１の８２Ａは、切削インサートの底面を通る面Ｐの垂線Ｎに対して第１の角αをなし、離間配置された２つの当接面８２の第２の８２Ｂは、垂線Ｎと第２の角βをなす。本発明によると、第１の角αは、第２の角βより大きい。当接面８２は、主切れ刃７２と交差しない。

第１の当接面８２Ａと第２の当接面８２Ｂとの間を延びる各々の長側面６２の領域は、任意の形状の中央面８４を形成する。各々の長側面６２は、第１の当接面８２Ａ、第２の当接面８２Ｂ、中央面８４と主切れ刃７２との間に配置された上部逃げ面８６を含む。上部逃げ面８６は、垂線Ｎと逃げ角γを形成する。各々の長側面６２について、上部逃げ面８６は、主切れ刃７２の全長に沿って、該主切れ刃７２に隣接して延びることが好ましい。

各々の長側面６２は、第１及び第２の当接面８２Ａ、８２Ｂ、並びに中央面８４と底面５８の下縁７０の長縁７８との間に配置された下部逃げ面８８をさらに含む。各々の長側面６２について、下部逃げ面８８は、長縁７８の全長に沿って、該長側面と関連した下縁７０の長縁７８に隣接して延びることが好ましい。本発明によると、切削インサート５４がフライス１２７内に着座された時、底面５８の下縁７０の半径方向に最も外側の長縁７８が、フライスの周囲に隣接して配置されることに留意されたい。下部逃げ面８８の幅及び傾斜は、第１の角α及び第２の角βの値に影響を与える。切削インサート５４には、一般的に比較的長い切削インサートに必要とされる、上面５６と底面５８との間を延びる２つの貫通孔９０が設けられる。

ここで図８乃至図１１に注目する。本発明によるフライス９２は、回転軸Ｂを有し、切削インサート５４が着座されるインサート用ポケット９６を有するカッター本体９４を含む。各々のインサート用ポケット９６は、後部壁１００に隣接する側壁９８と、該側壁９８及び該後部壁１００が全体的に横断する基部１０２とを含む。側壁９８には、ほぼ平坦で同一平面上にない離間配置された２つの支持面１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）、すなわち前方側部支持面１０４Ａ、後方側部支持面１０４Ｂが設けられる。後部壁１００には、上縁１１０を有する後部支持面１０８が設けられる。側部支持面１０４は、上縁１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）を有し、前方側部支持面１０４Ａは上縁１０６Ａを有し、後方側部支持面１０４Ｂは上縁１０６Ｂを有する。前方側部支持面１０４Ａは、基部１０２を通る面Ｐ’に対する垂線Ｎ’と第３の角α’をなし、後方側部支持面１０４Ｂは、垂線Ｎ’と第４の角β’をなす。本発明によると、第３の角α’は、第４の角β’より大きい。

側部支持面１０４及び当接面８２は、切削インサート５４がインサート用ポケット９６内に配置された時に、該側部支持面１０４の上縁１０６が該当接面８２に接触するように、こうした角度で傾斜されるように設計されている。側部支持面１０４の上縁１０６は、直線の縁部であるので、該側部支持面１０４は、線に沿って当接面８２に接触する。具体的には、前方側部支持面１０４Ａの上縁１０６Ａは、線に沿って第１の当接面８２Ａと接触し、後方側部支持面１０４Ｂの上縁１０６Ｂは、線に沿って第２の当接面８２Ｂと接触する。側部支持面１０４の上縁１０６が、線に沿って当接面８２と接触することを確実にするために、第１の角αが第１の角差δ_１だけ第３の角α’より大きく、第２の角βが第２の角差δ_２だけ第４の角β’より大きくなるように、該支持面及び当接面の傾斜がつけられる。第１の角差δ_１及び第２の角差δ_２が同一であり、所定の角差δと等しいことが好ましい。特定の拘束力のない例によると、第１の角αは約１４°であり、第２の角βは約５°であり、所定の角差δは約０．５°である。

同じように、後部支持面１０８の傾斜及び短側面６４の傾斜は、後部支持面１０８の上縁１１０が線に沿って短側面６４と確実に接触するように選択される。したがって、切削インサート５４は、一方の側の２つの接触領域及び隣接する側の１つの接触領域によって、インサート用ポケット９６内に支持され、該切削インサート５４の安定的で明確な着座を生じさせる。

切削インサートの製造の間に、インサート面の微細な幾何学的形状が、多くの場合、解決できないほど変形されるようになり、一様でない表面品質をもたらすことは公知である。したがって、当接面８２は、平坦になるように設計されたとしても、完全に平坦にならない。こうした場合、側部支持面１０４の上縁１０６は、破断した線に沿って該当接面８２に接触する。

本発明は、ある程度詳細に説明されたが、上記に特許請求されたような本発明の精神及び範囲に逸脱することなく、様々な変更及び修正がなされ得ることが理解されるべきである。例えば、本発明は、長側面６２が、主切れ刃７２に隣接する１つだけの上部逃げ面８６を有するものとして説明されたが、２つ又はそれ以上の上部逃げ面が設けられてもよい。同様に、長側面６２は、底面５８の下縁７０の長縁７８に隣接した１つだけの下部逃げ面８８を有するものとして説明されたが、２つ又はそれ以上の下部逃げ面を設けられてもよい。上部及び下部逃げ面８６、８８のいずれか又は両方は、例えば、１ミリメートル又はそれより少ないような、非常に狭いものとして設計されることができる。したがって、例えば、第１及び第２の当接面８２Ａ、８２Ｂ及び中央面８４は、長縁７２から関連した長縁７８まで、又は上部逃げ面８６の下から長縁７２まで延びることができると思われる。

従来技術のフライスの部分側面図である。 線ＩＩＡ−ＩＩＡに沿って取られた、図１のフライスの部分断面図である。 線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿って取られた、図１のフライスの部分断面図である。 図２Ａのものと類似しているが、円筒形のフライス本体と従来技術の切削インサートとを有する部分断面図である。 フライスが取り除かれた状態の、インサートが着座される従来技術のフライスの回転軸に対する半径方向の配向を示す、図１の従来技術のインサートの例示となる底面図である。 本発明による切削インサートの概略的な斜視図である。 線ＶＩＡ−ＶＩＡに沿って取られた、図５に示される切削インサートの部分断面図である。 線ＶＩＢ−ＶＩＢに沿って取られた、図５に示される切削インサートの部分断面図である。 フライスが取り除かれた状態の、インサートが着座される円筒形のフライスの回転軸に対する半径方向の配向を示す、図５のインサートの例示となる底面図である。 本発明によるフライスのインサート用ポケットの斜視図である。 図８のインサート用ポケットの側面図である。 線ＸＡ−ＸＡに沿って取られた、図９に示されるインサート用ポケットの部分断面図である。 線ＸＢ−ＸＢに沿って取られた、図９に示されるインサート用ポケットの部分断面図である。 本発明によるフライスの斜視図である。

Claims (10)

1. 切削インサート（５４）であって、
   上面（５６）と、底面（５８）と、これらの間を延びる周囲側面（６０）であって、一対の対向する長側面（６２）及び一対の対向する短側面（６４）を含む周囲側面（６０）と、
   前記対向する長側面（６２）と前記上面（５６）との交差部分に形成された、２つの対向する主切れ刃（７２）と、
   を具え、
   前記対の対向する長側面（６２）の各々が、２つの離間配置されたほぼ平坦で同一平面上にない当接面（８２）であって、当該切削インサート（５４）を着座させるためのインサート用ポケット（９６）における２つの側部支持面（１０４）と当接するための当接面（８２）を含み、
   前記２つの離間配置された当接面の第１（８２Ａ）は、前記切削インサート（５４）の前記底面（５８）を通る面Ｐに対する垂線Ｎと第１の角αをなし、前記２つの離間配置された当接面の第２（８２Ｂ）は、前記垂線Ｎと第２の角βをなし、
   前記第１の角αが前記第２の角βより大きいことを特徴とする切削インサート（５４）。
2. 各々の長側面（６２）は、前記当接面（８２）と前記主切れ刃（７２）との間に配置されて前記垂線Ｎとポジティブ逃げ角γを形成する少なくとも１つの上部逃げ面（８６）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（５４）。
3. 各々の長側面（６２）は、前記当接面（８２）と前記底面（５８）との間に配置された少なくとも１つの下部逃げ面（８８）をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の切削インサート（５４）。
4. 前記切削インサート（５４）には、前記上面（５６）と前記底面（５８）との間を延びえる少なくとも１つの貫通孔（９０）が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（５４）。
5. フライス（９２）であって、
   請求項１に記載の少なくとも１つの切削インサート（５４）と、
   少なくとも１つのインサート用ポケット（９６）であって、基部（１０２）を全体的に横断する隣接する側壁（９８）及び後部壁（１００）を含み、前記側壁（９８）には、２つの離間配置されたほぼ平坦で同一平面上にない側部支持面（１０４）、すなわち前方側部支持面（１０４Ａ）及び後方側部支持面（１０４Ｂ）が設けられ、前記前方側部支持面（１０４Ａ）は、前記基部（１０２）を通る面Ｐ’に対する垂線Ｎ’と第３の角α’をなし、前記後方側部支持面（１０４Ｂ）は、前記垂線Ｎ’と第４の角β’をなす、少なくとも１つのインサート用ポケット（９６）を有するカッター本体（９４）と、
   を具えたことを特徴とするフライス（９２）。
6. 前記第３の角α’は前記第４の角β’より大きいことを特徴とする請求項５に記載のフライス（９２）。
7. 前記第１の角αは、第１の角差δ_１だけ前記第３の角α’より大きく、前記第２の角βは、第２の角差δ_２だけ前記第４の角β’より大きいことを特徴とする請求項６に記載のフライス（９２）。
8. 前記第１の角差δ_１及び第２の角差δ_２は同一であり、所定の角差δと等しいことを特徴とする請求項７に記載のフライス（９２）。
9. 前記前方側部支持面（１０４Ａ）は上縁（１０６Ａ）を有し、前記後方側部支持面（１０４Ｂ）は上縁（１０６Ｂ）を有し、該前方側部支持面（１０４Ａ）の前記上縁（１０６Ａ）は、前記少なくとも１つの切削インサート（５４）の所定の長側面（６２）の前記第１の当接面（８２Ａ）に当接し、該後方側部支持面（１０４Ｂ）の前記上縁（１０６Ｂ）は、該少なくとも１つの切削インサート（５４）の前記所定の長側面（６２）の前記第２の当接面（８２Ｂ）に当接することを特徴とする請求項８に記載のフライス（９２）。
10. 前記第１の角αは約１４°であり、前記第２の角βは約５°であり、前記所定の角差δは約０．５°であることを特徴とする請求項９に記載のフライス（９２）。

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