JP4571377B2 - ドリルのための切削用インサート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドリルに使用される切削用インサートに関する。この種のインサートは、インサートから凹状に湾曲する刃縁と、リッジまで延びるチップ除去面とを有し、そこにおいて湾曲面は切削用インサートの上部に遷移する。
【０００２】
【従来の技術】
工作物（例えば金属製）にドリル加工をするときは、切断された切屑又はチップは、それらのチップを形成された孔から考え得る最も容易な方法で除去するために、なるべく小さいことが一般に望まれる。チップが長く縮れた毛髪の束のようになると、チップが詰まる危険性が高くなる。これらの問題点は、長いチップを形成する材料（すなわち粘りのある軟金属）に長い孔をドリル加工すること（以降、長孔ドリル加工と称する）に関して特に顕著である。長いチップを形成する金属の例は、低炭素鋼、及びいわゆるデュプレックス（duplex）材料である（「デュプレックス」とは、当業者による包括的用語であり、加工が特に困難な複数の異なる種類のステンレス材料に対して使用される）。長孔ドリル加工は、長さが直径の少なくとも５倍又は１０倍よりも大きい孔をドリル加工するものと通常は理解される（極端な場合は、孔の長さは直径の１００倍よりも大きい）。長孔ドリル加工は、多数の相異なる種類のドリルによって実行可能である。しかしそれらのドリルは、交換可能な切削用インサートを有するドリルヘッドに加えて、環状のシャンクを有する点で共通する。環状シャンクを通じて、切削用の冷却媒体及び潤滑媒体の少なくとも一方がドリルヘッドまで案内され、次に削られたチップとともに取り除かれる。切削用媒体を供給することは、切削用媒体を削られたチップとともに取り除くことと同様に、これまでに開発された多くの相異なる方法に従って実行可能である。しかし全ての種類の長孔ドリル加工において、チップを除去するための溝は狭長である。このことは、削られたチップが長いときに、チップが詰まる危険性が非常に高いことを意味する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した種類の長孔ドリル加工用の公知の切削用インサートは、滑らかなチップ除去面すなわち凹状に湾曲した面を例外なく有して作製される。チップ除去面又は切り込み面は、刃縁から背部まで延び、背部において切削用インサート上部に遷移し、実質的な全ての点において平坦かつ滑らかである。このことは、削られたチップが、厚さに関係なく（すなわちチップの送りとは無関係に）、滑らかな底部を有して均一厚さになることを意味する。このことは、チップが短い破片に破壊されることをある程度妨害することがわかっている。さらに、冷却液がチップの下に到達して刃縁を通り過ぎるという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、公知のドリル切削用インサートが有する上述の欠点を排除し、特に長孔ドリル加工における改良されたドリル切削用インサートを提供することである。従って本発明の主目的は、チップの除去に関してチップが短い破片に破壊されることを保証する切削用インサートを提供することである。もう１つの目的は、切削用インサートの刃の領域において改良された冷却及び潤滑を行うことである。
【０００５】
本発明によれば、請求項１の特徴記載部分に定義される特徴によって少なくとも主目的が達成される。さらに本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、切削用インサート上の滑らかなチップ除去面又は切り込み面を基本とし、そのチップ除去面は滑らかな底部を有する均一厚さのチップを形成する。
このことは、刃において実際に切断された後に冷却されている間のチップは、破壊されることを阻止し又は遅延させる柔軟性を有することを意味する。チップの底部にリッジ又は縦溝形状の狭長な被賦形部を形成するような１つ以上の狭長な溝形状（請求項２）又はビード形状（請求項７）の賦形部を有する、本発明に係るチップ除去面を形成することにより、チップの柔軟性が低下し、それにより破壊がより速く行われる。より正確には、行われたテストによれば、チップは硬化し、そしてこのようにして、最終的にはチップの破壊に至る初期破壊ユニットがより迅速に生成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、特に長孔ドリル加工において、ドリルに使用される切削用インサートを示す。切削用インサートは、通常は上部１、周縁面２及び底部３を有する。図示された実施形態では、切削用インサートは２つの切削刃４を有し、切削刃４の各々は周縁面２の一部を構成する逃げ面に関して個別に形成される。切り込み面又はチップ除去面５は、個々の切削刃４から後部の定められた部位６まで延び、そこにおいてチップ除去面は切削用インサートの上部１に遷移する。図４に最も明瞭に示されるように、チップ除去面５は概ね凹状に湾曲した賦形部を有する。
実際のそのような面は滑らかであり、例えば、切削刃４に隣接する略平坦な部分表面５Ａと、部分表面５Ａからリッジ６までスロープ状に延びる緩やかな丸みを有する部分表面５Ｂとを有する。切削刃４が工作物に切り込んでいるとき（切削用インサートが回転している間）は、チップ（図示せず）は切断されて表面５に沿ってスロープ状部分表面５Ｂまで前方に摺動し、遅くともリッジ６に達するまでには切削用インサートから離れる。この点に関し、初期のチップは非常に高温であり、以後リッジ６に向けて後方に移動する間に連続的に冷却される。チップの冷却は、切削刃に向けて（すなわち図４において左から右に）一般に噴霧又は噴出される切削媒体又は切削液によって行われる。
【０００８】
図示された切削用インサートに関してこれまで説明したことは、公知である。
公知の切削用インサートにおいては、チップ除去面又はチップ破壊面５は、切削刃４から上部１に隣接するリッジまでの全領域にわたって滑らかである。このことは、切断されたチップは図２に示すような形状（すなわちチップの底部７が滑らか）になる。
【０００９】
本発明によれば、適当な個数の狭長な賦形部８が表面５に形成される。賦形部８の目的は、チップの破壊を容易にしかつ促進するために、切断されたチップに狭長な被賦形部を形成することである。図１、図４及び図５に示される好適な実施形態においては、賦形部８は複数の溝からなり、複数の溝は図３に示すようにチップの底部７に被賦形部又は突状リッジ９を形成する。
【００１０】
溝８の個々の形状及び寸法は、本質的にかなり広い範囲で変更可能である。しかし、溝は常に狭長、すなわちその長さが幅よりも大きくなければならない。溝は、チップ除去面５の主たる長さの一部に沿うようにチップ除去面５の領域に配置される。従って、切削刃４に面する溝の前端部は切削刃のかなり近くに位置し、そこから溝は表面５と上部１の間のリッジ６まで延びさらにリッジ６を通り越して延びる。故に、溝の後端部はリッジ６の近くに位置する。従って、高温であり塑性変形可能なチップがチップ除去面５に沿って前方に摺動しているときは、チップの底部が溝内に押圧され、リッジ９が底部に形成される。個々の溝におけるリッジ９の形成は溝の前端部において早く開始され、チップがチップ除去面５Ｂの「スロープ」に沿って後方又は上方に移動されている間に完了する。この後、溝がチップ除去面５に沿うだけでなく上部１に皿穴状に存する後端部まで延びるという事実により、リッジ９はリッジ６を抵抗なく通過することができる。換言すれば、チップが切削用インサートから離れて移動したときに、リッジ９はリッジ６により形成された形状を有する。
【００１１】
溝８は、チップにリッジを形成することに加えて、他の有利な機能、すなわち切削刃及びチップ除去面の領域において切削用インサートを冷却する機能を有する。溝があることにより、チップの後ろの下方から切削用インサートの刃に向かう方向に液体を切削媒体に対して噴霧又は噴出することによって汎用の切削用インサートの場合よりもその液体がさらにチップの下方に進入することが確保される。この液体の進入効果を高めるために、本発明の好適な実施形態に従う個々の溝は、後端部において上部１に形成された皿穴１０に連通するように形成される。皿穴１０は溝の残りの部分よりも幅が広い。反対側の前端部においては、溝８は溝の主部から前方に鋭角に延びる少なくとも２つの部分溝８′、８″に分岐する。溝によりチップの底部にリッジを形成されることが保証されるという事実に関わらず、後方から噴霧された切削媒体は冷却及び潤滑フィルム（通常はガス化形態）を形成することができる。冷却及び潤滑フィルムはブランチ８′、８″まで達し、切削刃の相異なる部分に向けて横方向に分配される。
【００１２】
個々の溝８の断面形状は、本発明にとって重要ではない。しかし溝は、図５に示されるような半円形の断面を有することが有利である。溝深さは少なくとも０．０５ｍｍであり、少なくとも０．０８ｍｍであることが適切である。しかし、溝深さは０．１５ｍｍを超えるべきではなく、０．１２ｍｍを超えないことが適当である。実際には、溝深さは約０．１０ｍｍが好ましい。この点に関し、皿穴１０は溝８よりも深くてもよいが、図示例では皿穴及び溝は同じ深さである。
【００１３】
ここで図６及び図７を参照すると、本発明に係る切削インサートの選択的実施形態が示される。この場合は、チップの底部には被賦形部としてリッジの代わりに縦溝を形成するような賦形部又はビード１１が使用される。図６に示されるように、個々のビードは、上述した溝と概ね同じ長さであって概ね同じ位置に配置される。従って、ビードの先細り端部１１′は刃４の近くに位置する。ビードは表面５に沿い、リッジ６を通り、上部１の上の短い後端部１１″まで延びる。図７に示されるように、溝８に類似するビード１１は、半円形の断面、及び上述の溝深さに相当する高さを有することができる。すなわちビード高さは少なくとも０．０５ｍｍであり、少なくとも０．０８ｍｍであることが適切である。しかし、ビード高さは０．１５ｍｍを超えるべきではなく、０．１２ｍｍを超えないことが適当である。実際には、ビード高さは約０．１０ｍｍが好ましい。
【００１４】
ビード１１によりチップの底部に形成される縦溝又は縦溝状の凹みは、その縦溝の領域においてチップを壊れやすくし、同時に縦溝間のチップ部位を強くする。このようにして、チップの破壊が容易になる。
【００１５】
図７に示される実施形態において形成されるビード１１の個数は、図１及び図５の実施形態のように２つではなく３つであることに注目すべきである。従って、ビード及び縦溝の個数はそれぞれ変更可能である。小さい切削用インサートにおいては、切削刃はただ１つの縦溝を形成することができる。非常に大きい切削用インサートにおいては、縦溝の個数を３つよりもかなり多くすることができる。
【００１６】
本発明に係る切削用インサートは特に長孔ドリル加工での使用に適しているが、短いチップの形成が望まれる他のドリル加工に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る切削用インサートを上方からみた斜視図である。
【図２】通常の滑らかなチップ除去面を有する汎用の切削用インサートにより生成された金属チップの概略斜視図である。
【図３】本発明に係る図１の切削用インサートにより生成されたチップの概略斜視図である。
【図４】切削用インサートのチップ除去面及びそこに形成された溝を示す拡大断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】図４に対する選択的実施形態であって、切削用インサートのチップ除去面及びそこに形成されたビードを示す拡大断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線における断面図である。
【符号の説明】
１…上部
２…周縁面
２′…逃げ面
３…底部
４…切削刃
５…チップ除去面
６…リッジ
７…チップの底部
８…溝
８′、８″…ブランチ
９…チップのリッジ
１０…皿穴
１１…ビード

Claims (3)

1. 切削刃（４）と、リッジ（６）まで延びる凹状に湾曲したチップ除去面（５）と、幅よりも大きい長さを有する複数の溝（８）とを有するドリルのための切削用インサートであって、
   該リッジ（６）において前記チップ除去面（５）が前記切削用インサートの上部（１）に遷移し、
   前記溝（８）は前記チップ除去面（５）から前記上部（１）まで延び、
   前記溝（８）の各々が、前記切削刃（４）の方向に向かう前端部において、該溝（８）の各々の主部に対してある角度を有する少なくとも２つの部分溝（８′、８″）に分岐し、
   前記溝（８）の各々が、その後端部において前記上部（１）に形成された、前記溝（８）より幅が広い皿穴（１０）に連通することを特徴とする、切削用インサート。
2. 前記溝（８）が少なくとも０．０５ｍｍの深さを有することを特徴とする、請求項１に記載の切削用インサート。
3. 前記溝（８）の深さが０．１５ｍｍを超えないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の切削用インサート。

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