JP4603550B2 - 高速送りの正面削り用切削インサート - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は切削インサートに関する。切削インサートは、好適な切り刃強度と独特の切り刃構造との組み合わせを呈して比較的高速の送りでの切削動作を可能にし、正面削り、溝削り、突き加工及びランピング加工の動作において有用であり得る。

工作物から金属を取り除く原理的な手段である伝統的な加工方法としては、（フライス加工、ドリル加工、旋削、ブローディング、リーマ仕上げ及びテーパー加工のような）チップ削りと、（研磨、研削及びポリッシングのような）研磨加工方法とがある。このようなチップ削りプロセスの一つである正面削りは、工作物上に実質的に平らな面を形成するのに有用であるかも知れない。正面削り工具すなわち“面削りカッター”は、外径又は面取り用切り刃がほとんどの素材を除去するけれども、平らな工作物の面が工具の面の作用によって形成されるので、典型的な用途においては、多数の切削インサートを含んでいるフライス加工工具は、切削されつつある面に直角に配置された軸線上をスピンドルによって駆動されても良い（ＡＳＭハンドブック第１６巻“Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ”（ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎ． １９８９）第３１１頁。

フライス加工工具は、可変のチップ厚みを有するチップを形成する。チップの厚みは、フライス加工工具の端縁上に延びている単位長さ当たりの最大負荷の計算に使用しても良い。平均のチップ厚みは、典型的には、そのような計算において使用される。平均チップの厚みは、同じ材料送り速度に対する切削インサートのリード角によって計算し且つ変更することができる。４つの同一の切り刃を有する実質的に矩形形状のインサートの例に対しては、より大きなリード角は、加工中により大きな平均チップ厚みを形成し、一方、より小さなリード角は、より小さな平均厚みのチップを形成する。インサートのリード角による平均チップ厚みの変化の例が図１に示されている。図１は、９０°、７５°及び４５°のリード角を備えた同一の矩形形状のインサートの加工の比較を図示している。図１に示されているように、リード角は、図１１（Ａ）における４５°から、図１（Ｂ）における７５°、図１（Ｃ）における９０°まで増加しているので、平均チップ厚み（ｈ_ｍ）は、ホルダーの歯（“ｆ_ｚ”）当たりの送りの０．７１倍から０．９７×（ｆ_ｚ）まで或いはｆ_ｚまで増大する。より一般的には、矩形形状の切削インサート又はフライス加工工具において使用される直線状の切り刃を有するその他のインサートのためのチップの厚みは、式ｈ_ｍ＝ｆ_ｚ×ｓｉｎ（Ｋ）を使用して計算することができる（式中、ｈ_ｍは平均チップ厚みであり、Ｋは図１に示されている方法で測定されたリード角である）。

図１はまた、９０°のリード角を使用した場合に係合する切り刃の長さが図１に示された方法の中で最も短く、一方、リード角が４５°の場合に係合する切り刃の長さは最も長いことをも示している。このことは、９０°のリード角を使用した正面削りは、同じ切削長さに対して４５°のリード角を使用しているフライス加工と比較して単位長さ当たりより大きな負荷すなわちより大きな応力を切り刃上に生じることを意味する。単位長さ当たりの切り刃上の負荷を減じることによる利点は、小さな負荷は、フライス加工動作において歯当たりのより高速の送り及び改良された寿命を採用することを許容する。従って、係合した切り刃上の平均負荷応力を減らすためには、より小さなリード角を使用することが明らかに有利である。

矩形形状の切削インサートは、一般的には、正面削り及び突き加工において使用される。なぜならば、これらのインサートは、強く、スローアウェイであり、多数の切り刃を有しており、実質的に矩形形状か、さもなければ４つの切り刃を含んでいるからである。このようなインサートは、例えば、米国特許第５，９５１，２１２号及び第５，４５４，６７０号、米国公開出願ＵＳ２００２／００９８０４９号、日本の参考文献第０８１７４３２７号並びにＰＣＴ公開ＷＯ９６／３５５３８号に開示されている。これらの参考例に開示されているインサートの一般的な特徴は、４つの真っ直ぐな切り刃と、各切り刃の下の平面状の又は斜面状のクリアランス面（又は逃げ面）との組み合わせである。

しかしながら、丸い形状のインサートは、最も強い切り刃を有していることが公知である。更に、丸い形状のインサートは、最適なコーナー強度、良好な材料除去能力、機械的な耐衝撃性及び温度分布の好適な組み合わせを提供する。従って、丸い形状の正面削りインサートは、切削が困難な材料、硬質材料、耐熱材料、チタン等を含む時間がかかるより高度な加工用途において使用される場合が多い。丸い形状の切削インサートを使用する正面削りにおいては、リード角と係合される切り刃の大きさは、図２に示されているように、切削深さによって異なる。丸い形状のインサートによって形成される平均チップ厚みは、次の式（Ｉ）によってほぼ計算される。

式Ｉ

式中、ｈ_ｍは平均チップ厚みであり、ｆ_ｚはフライス加工機からの歯当たりの送り量であり、Ｒは丸い形状の切削インサートの半径であり、ｄｏｃは切削深さである。上の式は、丸い形状のインサートによって切削する場合に、チップの厚みが切削深さによって変化することを示している。これと対照的に、切削が矩形形状のインサート又は直線状の切り刃を有しているインサートを使用している場合には、チップの厚みは、リード角が等しく保たれたままである場合には、切削深さの変化によって変化しない（図１参照）。

更に、同じ切削深さに対しては、丸い形状のインサートのより大きな半径は、図３に示されているように、工作物と係合している切り刃のより大きな部分に常に対応しており、従って、切り刃上の単位長さ当たりの平均応力負荷を減らす。これは、次いで、品質の損失なしに正面削りの際により速い送りの使用を可能にする。しかしながら、丸い形状の切削インサートの制限事項は、半径が大きくなればなるほど、インサートが大きくなることにある。それらのサイズにより、一般的な加工用途において益々大きい半径の丸い形状のインサートによって提供される利点を十分に利用することは難しい。

従って、大きなリード角によって正面削りが受けるかも知れない切り刃の負荷の問題を解決するためには、切削インサートと同じか又はより長い工具寿命を維持しつつ、正面削り動作中に著しく速い送りを可能にする改良された切削インサートの設計の必要性がある。また、好適な切り刃強度をもたらす点で丸い形状のインサートに類似しているが多くの切り刃を含んでいる点で矩形形状のインサートに類似しており、フローアウェイであり、速い送り及び好適な摩耗特性を許容する新しい切削インサートの必要性もある。

上記の必要性に答えるために、本開示は、正面削り、溝削り、突き加工及びランピング加工動作のようなフライス加工のための切削インサートを提供する。この切削インサートは、好適な切り刃強度と独特な切り刃構造との組み合わせを呈して比較的速い送りでのフライス加工動作を許容する。この切削インサートは、少なくとも４つの凸状の切り刃を含んでいる。矩形の切削インサートのある種の実施形態は、鼻状のコーナーによって結合することができる４つの凸状の切り刃を有するであろう。凸状の切り刃は、円弧、楕円の一部、放物線の一部、多区分スプライン曲線、直線又はこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含んでいても良い。凸状の切り刃が円弧を含んでいる場合には、この円弧は、頂面に内接することができる最も大きい円の半径より大きいか２倍に等しい半径を有していても良い。

本開示による切削インサートの実施形態は、例えば正面削りのインサートの形状で形成されても良い。直線状の切り刃を有する一般的な切削インサートに対して、本発明による切削インサートの実施形態は、著しく速い送り、小さい半径切削力、高い材料除去率及び長い切削インサート寿命を可能にすることができる。切削インサートの実施形態は、ランピング加工、突き加工及び溝削りのような他のフライス加工において使用するために丈夫に設計されても良い。更に、ここに開示されているカッター本体のある種の実施形態は、凸状の切り刃を備えた種々の切削インサートを受け入れる挿入ポケットを含むように設計されている。

これらの及びその他の利点は、ある種の実施形態の以下の説明を考慮することによって明らかとなるであろう。

好ましい実施形態の説明

本発明の実施形態は、以下の図面を参考にすることによって理解できるであろう。
本明細書に示す本発明のある種の記載は、明確化のために他の構成部品は排除しつつ本発明の明確な理解に関連する構成要素及び限定のみを図示するために簡素化されていることは理解されるべきである。本発明の本記載を考慮したときに、当業者は、他の構成要素及び／又は限定は、本発明を実施するために望ましいかも知れないことを認識するであろう。しかしながら、本発明の本記載を考慮したとき、このような他の構成要素及び／又は制限は、当業者によって確認され且つ本発明の完全な理解のために必要ではないので、このような要素及び限定の説明はここでは提供されていない。例えば、ここに説明されているように、本発明の切削インサートの実施形態は、材料の切削のための正面削りインサート及びその他のインサートの形態で製造しても良い。切削インサートが製造される方法は、概して当業者によって理解され、従って、ここでは詳細に説明しない。更に、全ての幾何学的形状は、“実質的”という用語が当該形状が切削インサートのための典型的な設計及び製造公差の範囲内で形成されることを意味しており、“実質的”という用語によって置き換えられていると考えられるべきである。

更に、本開示による本発明のある種の実施形態は、正面削り切削インサートの形態で開示されている。しかしながら、本発明は、ここに具体的ではなく且つ詳細にではなく記載されている形態及び最終用途に適用されても良いことは理解されるであろう。例えば、当業者は、工作物から金属を除去する他の方法のための切削インサートとして製造しても良い。

本発明のある種の実施形態は、極めて大きな半径及び種々の加工用途において便宜的に使用するようになされた一般的なサイズの矩形形状のインサートを有する丸い形状の切削インサートに関する。本発明のある種の他の実施形態は、本発明の独特の切削インサートの実施形態を含んでいるフライス加工工具に関する。

これらの特徴は、曲率半径の弧によって規定される比較的大きな切り刃を有している切削インサートの本発明の一実施形態によって提供される。この切削インサートは、内接円の直径によって測定されるインサートの全体のサイズを維持する。従って、本発明の実施形態は、矩形、菱形又はその他の切削インサートの形状のような４つ以上の側面を有する如何なる標準的な切削インサートの一般的な形状を有する切削インサートを含んでいても良い。最も簡単な形態においては、凸状の切り刃は、インサートの頂面に内接する円の半径と比較したときに比較的大きな半径を有する円弧形状である。この円弧は、円弧の半径が切削インサートの頂面に内接することができる最も大きな円の半径より大きいか又は２倍に等しい場合に比較的大きいと考えられる。ある種の実施形態においては、円弧の半径は、切削インサートの頂面に内接することができる最も大きい円の半径より大きいか又は５倍に等しくても良く、ある種の他の用途に対しては、弧の半径が切削インサートの頂面に内接することができる最も大きな円の半径よりも大きいか又は１０倍に等しい場合には、結果は改善されるかも知れない。凸状の切り刃は、円弧を含んでいるものとして最初に説明されたけれども、凸状の切り刃はまた、楕円、放物線の一部、多区分線の曲線、直線及びこれらの組み合わせを含んでいても良い。

結果として、本発明の切削インサートの実施形態は、湾曲した切り刃上の比較的大きな曲率半径のような凸状の切り刃を有していても良く且つ比較的滑らかな切削及び比較的薄いチップを発生する。凸状の切り刃を有する切削インサートは、同じ切削深さのための直線状の切り刃を備えた同様の一般的な切削インサートよりも切り刃のためのより大きな係合長さを許容する。これは、切り刃の単位長さ当たりの応力を減じ且つ次いで正面削り動作において採用される一般的な切削インサートと比較して比較的高い給送速度又はより長いインサートの寿命の使用を可能にする。この凸状の切り刃は、切削インサートの１以上の切り刃上に形成しても良い。工具が十分にスローアウェイであるように切削面の全てが凸状端縁を有するのが好ましい。

本発明の切削インサートのある種の実施形態によって提供される別の利点は、高い給送正面加工用途に加えて、同じ切削インサートが突き加工、溝加工及びランピング加工の用途のために使用できるように典型的には比較的丈夫に設計されている矩形形状のインサートの特徴による。更に、本発明のある種の実施形態によるカッター本体は、同じ挿入ポケットが異なる凸状の切り刃を有する切削インサートを受け取ることができるように設計しても良い。従って、本開示の切削インサートの実施形態は、比較的大きい半径を有するのが遙かに用途の広い丸い形状の切削インサートに似た形態で行う。

本発明の実施形態は、４つの凸状の切り刃を備えた概して矩形形状の切削インサートを含んでいる。４つの切り刃は、同じであってもなくても良い。更に、凸状の切り刃の各々は幾つかの領域を含んでいても良い。例えば、第一の領域は、比較的大きな曲率半径を有する湾曲した切り刃部分を含んでいても良い。各凸状の切り刃の１以上の他の領域は、切削インサートの頂部から見てほぼ真っ直ぐか又は直線状の切り刃を含んでいる。切削インサートの凸状の切り刃部分の第一の領域は、切削インサートの側面上の概して円錐形のクリアランス面（逃げ面）を形成しても良い。比較的大きな丸い形状のインサート及び一般的なサイズの矩形形状のインサートの組み合わせられた特徴に基づいて、以下に説明するような本発明の切削インサートのある種の実施形態の切り刃の設計をガイドするために使用しても良い方法が開発された。

ある種の加工用途は、比較的確実な切削作用を必要とする。従って、本開示の切削インサートの実施形態には、チップブレーカー機構もまた含まれていても良い。典型的には、フライス加工インサートの頂部に組み込まれた機構である。チップブレーカーは、正面削り動作においてはより低い切削力による確実な切削作用を提供するために、溝の深さ、すくい角、背面壁ランド及び溝幅のようなある種の基本的なパラメータによって特徴付けられることが多い。

符号１０として示された切削インサートの実施形態が図４に示されている。切削インサート１０は、切削用途に適合した種々の材料のうちのいずれによって作られても良い。このような材料は、鋼、金属カーバイド、酸化アルミニウム及び金属カーバイド、タングステンカーバイド、セラミック、セメントばかりでなく当該技術において知られているその他の材料のような複合材料のような耐摩耗性材料を含む。この材料は更に、ある種の用途においては切削インサートの特性を改良するためにコーティングされても良い。図４（Ａ）に示されているように、切削インサート１０の実施形態は、中心穴１３、頂面１５、底面１７及び頂面１５の外周に形成された４つの同一の切り刃１２を規定している。図４（Ｂ）は、頂面１５から見下ろした切削インサート１０の頂面図であり、破線で示されている底部端縁２１及び幾つかの端縁が各側面１９上に形成されている。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の矢印Ａ−Ａの方向の切削インサート１０の側方立面図である。図４（Ａ）及び４（Ｃ）に最も良く示されているように、インサート１０の各側面１９は、切り刃１２と底面１７の外周に形成された底部端縁２１との間に形成された幾つかのクリアランス面を含んでいる。この実施形態においては、４つの凸状の切り刃１２の各々は、曲率半径が大きい湾曲した切り刃領域２５と２つのほぼ真っ直ぐな（すなわち直線状の）切り刃領域２７及び２９を備えた湾曲した切り刃領域２５を含む幾つかの領域からなる。切削インサート１０の４つの凸状の切り刃１２は鼻状コーナー２３によって結合されている。

切削インサート１０の切り刃１２はこれらの幾つかの領域を含んでいるけれども、本開示の切削インサートの代替的な実施形態は、鼻状部の半径並びに切削インサート１０の切り刃領域２３及び２５のような曲率半径が大きい湾曲した切り刃領域のみを含んでいる４つの同一の切り刃を含んでいても良い。切削インサートの切り刃領域２３，２５においては、曲率半径が大きい弧が、鼻状コーナー部２３から隣接する鼻状コーナー部２３まで延びている。従って、このような実施形態は、領域２７及び２９として切削インサート１０内に含まれているような１以上のほぼ真っ直ぐな（すなわち直線状の）切り刃領域を含んでいない。

図４の切削インサート１０を再び参照すると、切削インサート１０の切り刃１２の領域の各々は、インサート１０の側面に別個のクリアランス面を形成している。このようなリアランス面の各々は、インサート１０の切り刃１２から底部端縁２１まで下方へ延びている。例えば、図４（Ａ）及び４（Ｃ）に最も良く示されているように、円錐形のクリアランス面２６が鼻状半径２３から下方へ延びており、円錐形のクリアランス面２８が湾曲した切り刃２５から下方へ延びており、平らなクリアランス面３１が真っ直ぐな切り刃２７から下方へ延びており、平らなクリアランス面３３が真っ直ぐな切り刃２９から下方へ延びている。切削インサート１０はまた、クリアランス面２８，３１，３３をインサート１０の底部端縁２１まで延ばしている二次的なクリアランス面３５をも含んでいる。

図４の実施形態に従って、実質的に矩形の切削インサート１０は、４つの凸状の切り刃１２を含んでおり、切り刃１２の湾曲した切り刃領域２５は、切削インサート１０の頂面１５から見ると、比較的大きな曲率半径を有している。この大きな曲率半径は、インサートの内接円の公称半径よりも著しく大きいのが好ましい。次いで、湾曲した切り刃領域２５は、切削インサート１０の側面１９上に円錐形のクリアランス面２８を形成している。

従って、本発明による切削インサートの種々の実施形態は別個の切り刃領域の種々の組み合わせを含んでいても良いことが理解されるであろう。例えば、図５（Ａ）乃至５（Ｄ）は、本発明のインサートの切り刃の種々の設計を開示している。図５（Ａ）は、４つの同一の切り刃１１２を含んでいるほぼ矩形形状の切削インサート１１０を図示しており、切削インサート１１０は、鼻状の半径領域１１４と凸状の切り刃領域１１６とを含んでいる。インサート１１０の切り刃１１２は直線領域がない。図５（Ｂ）は、４つの同一の凸状の切り刃１２２を含んでいるほぼ矩形形状の切削インサート１２０を図示しており、切削インサート１２０は、鼻状半径領域１２４、一つのほぼ直線状の切り刃領域１２６及び比較的大きな曲率半径を有している湾曲した切り刃領域１２８を含んでいる。図５（Ｃ）は、４つの同一の切り刃１３２を含んでいるほぼ矩形形状の切削インサート１３０を図示しており、切削インサート１３０は、鼻状半径領域１３４と、２つの隣接する直線状の切り刃領域１３５及び１３６と、比較的大きな曲率半径を有している湾曲した切り刃領域１３８とを含んでいる。図５（Ｄ）は、４つの同一の切り刃１４２を含んでいるほぼ矩形形状の切削インサート１４０を図示しており、切削インサート１４０は、鼻状の半径領域１４３と、３つの隣接するほぼ直線状の切り刃領域１４４，１４５及び１４６と、比較的大きな曲率半径を有している湾曲した切り刃領域１４８とを含んでいる。

本発明による切削インサートのある種の実施形態は概して数学的に記載することができる。一例として図６が参考とされる。当該技術において知られているように、内接円の直径Ａ（すなわち、インサートの面の外周に適合する最も大きな半径の円）は概して切削インサートの大きさを表している。図（６Ａ）に関して、直交座標系Ｘ−Ｙの原点（すなわち、点（０，０））は、矩形２１０によって表された切削インサートの内接円Ａの中心ＣＰであると仮定する。内接円Ａの式は下の式（ＩＩ）のように記載することができる。

ｘ^２＋ｙ^２＝Ｒ^２ （ＩＩ）
式中、Ｒは内接円Ａの半径である。本発明による切削インサートのある種の実施形態の独特の特徴は、比較的大きな丸い形状のインサートのある種の利点と一般的なサイズの矩形形状のインサートのある種の利点との組み合わせである。前記ほぼ矩形形状の４つの切り刃２１２の各々は、上記の式によって決定することができるそれらの接点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４において内接円Ａに対する接線であろう。４つの切り刃の各々は下に示す内接円の一群の接線の式によって表される。

Ｐ_ｉｘＸ＋Ｐ_ｉｙＹ＝Ｒ^２ （ＩＩＩ）
式中、Ｐ_ｉｘ及びＰ_ｉｙは、接点のＸ及びＹの座標である（ｉ＝１，．．．．，４）。矩形インサートは、丸い形状のインサートによって切断されるときに使用されるべき最大切断深さＭに直接関係付けられているリード角αによって設定される。図６（Ａ）の矩形２１０の底部側は点Ｐ_１（Ｐ_１ｘ，Ｐ_１ｙ）において内接円Ａに接していると仮定する。この場合に、Ｐ_１ｘ＝Ｒ^＊（ｓｉｎα）及びＰ_１ｙ＝−Ｒ^＊（ｃｏｓα）である。図６（Ａ）ないし６（Ｄ）における矩形２１０の下方面に対しては下の式（ＩＶ）を得る。

（ｓｉｎα）・ｘ−（ｃｏｓα）・ｙ＝Ｒ^２ （ＩＶ）
式中、αはリード角である。

図６（Ａ）ないし６（Ｄ）における矩形２１０の残りの３つの側面を規定している式は、同様の形態で導くことができ、下の式（Ｖ）〜（ＶＩＩＩ）を得る。

（ｓｉｎα）・ｘ−（ｃｏｓα）・ｙ＝Ｒ^２ （Ｖ）
（ｃｏｓα）・ｘ＋（ｓｉｎα）・ｙ＝Ｒ^２ （ＶＩ）
−（ｓｉｎα）・ｘ＋（ｃｏｓα）・ｙ＝Ｒ^２ （ＶＩＩ）
−（ｃｏｓα）・ｘ−（ｓｉｎα）・ｙ＝Ｒ^２ （ＶＩＩＩ）
上の式の群は、最大切断深さに対応するリード角に基づいている。比較的大きな曲率半径を有する湾曲した切り刃領域を含んでいるインサートの４つの切り刃の各々は、式（Ｖ）〜（ＶＩＩＩ）によって形成される矩形２１０によって境界が定められるであろう。

ひとたび上記の式（Ｖ）〜（ＶＩＩＩ）が得られると、内接円Ａよりも半径が大きい等しい長さの弧が点Ｐ_１〜Ｐ_４の各々における矩形２１０に接している矩形２１０の各側面に設けられる。４つの等しく位置決めされた弧が弧Ｂ_１〜Ｂ_４として図６（Ａ）に示されている。切削インサートのある種の実施形態においては、矩形２１０の特別な隣接する側面に平行である４つの弧Ｂ_１〜Ｂ_４の各々の弦は、湾曲した切り刃領域を画成している。従って、図６（Ａ）において、弧Ｂ_１は内接円Ａの半径よりも大きい曲率半径を有している。点線Ｚは、弧Ｂ_１に対して接している矩形２１０の側面に平行であり且つｚ’及びｚ”において弧Ｂ_１と交差している。弧Ｂ_１の弦Ｃ_１は、点ｚ’とｚ”との中間に切削インサートの湾曲した切り刃領域２２０を規定している。湾曲した切り刃領域２２０の比較的大きな曲率半径は、湾曲した切り刃領域２２０から弧Ｂ_１を規定している曲率半径の中心点に向かって延びている点線区分Ｒ_１及びＲ_２によって示されている。弧Ｂ_１の曲率半径の距離が延ばされている場合には、線区分Ｒ_１及びＲ_２は、円Ａの中心点ＣＰを十分に超えた点において交わるであろう。

この実施形態においては、弧Ｂ_１の弦Ｃ_１は矩形２１０の隣接する側面に平行であるので、曲率半径が大きい規定された湾曲した切り刃領域は、上の式の群に見られるものと同じリード角を有している。本発明において提供される切削インサートが正面削りのために最初に使用されるべきである状況においては、弧Ｂ_１の左下方終点Ｚ^１におけ接線は、カッター本体の軸線に直角である加工された面上に良好な表面仕上げを保証し得るように、カッター本体に直角であるべきである。次いで、図６（Ａ）乃至６（Ｄ）に示された幾何学的関係に従って、弦Ｃ_１の長さは、下の式（ＩＸ）に示されているように、切断の最大深さとリード角αとの関数として表すことができる。

Ｌ_ｂ＝ｄｏｃ_ｍａｘ／ｓｉｎα （ＩＸ）
このような場合に、湾曲した切り刃領域の曲率半径Ｒ_ｂは、
Ｒ_ｂ＝Ｌ_ｂ／２・ｓｉｎ（θ／２）＝Ｌ_ｂ／２・ｓｉｎα （Ｘ）
式中、θは弧中心角度である。

本発明による切削インサートのある種の実施形態の設計過程における第二のステップは、切り刃に第二の領域を、この例におけるように切削インサートの軸線に直角であり且つ切削インサートの湾曲した切り刃領域を形成している弧の左下方終点に対して接線方向の直線状の切り刃領域に付加するようにしても良い。この第二のステップは図６（Ｂ）によって示されており、第二のステップにおいては、類似した長さの第一の直線状の切り刃領域２１４が各湾曲した切り刃領域２２０の終点に加えられる。次のステップは、各切り刃上の第一の直線上の切り刃領域２１４の端部に第二の直線状の切り刃領域を付加することであっても良い。第二の直線状の切り刃領域２１６は、第一の直線状の切り刃領域に対して比較的小さな角度に設定されても良い。このステップは図６（Ｃ）に図示されており、図６（Ｃ）においては、第二の直線状の切り刃領域２１６が第一の直線状の切り刃領域２１４の終点への各切り刃上に付加される。この実施形態においては、鼻状コーナー２１８は各々滑らかに結合しており且つ第二の直線状の切り刃領域２１６に接している等しい半径と、各鼻状コーナー２１８が係合している湾曲した切り刃領域２２０とを有している。このステップは図６（Ｄ）に図示されており、この図においては、４つの同じ鼻状コーナー２１８が切削インサートの輪郭２２０を完成している。

ひとたび図６（Ｄ）に示されている完全な凸状の切り刃２１４，２１６及び２２０が規定されると、切り刃の側面上にクリアランス面（すなわち、ファセット）が形成されても良い。図４に示された実施形態においては、円錐形の面（すなわち逃げ面）２８が湾曲した端縁部分２５の下方に形成されても良い。この湾曲した端縁部分２５は、大きな曲率半径を有しており、切削インサート１０の底部端縁２１まで延びている平らなクリアランス面３５に結合されている。上記したインサートの各湾曲切り刃上の大きな曲率半径は、インサートの各コーナー上の鼻状部２３の半径よりも遙かに大きく、例えば、インサートのコーナーの鼻状部の半径０．８ｍｍと比較して凸状の切り刃の湾曲した切り刃部分上の曲率半径は５５ｍｍと大きい。平らなファセット３３が真っ直ぐな端縁部分２９の下方に形成されており、平らなファセット３１が真っ直ぐな端縁部分２７の下方に形成されており、これらは両方とも切削インサート１０の４つの側面の各々の上に形成されている。ファセット３３は、切削軸線に直角な加工面を形成するための切削面として機能し、一方、ファセット３１は、切削方向に沿った突き加工のためのアプローチ角として機能する。最後に、円錐形のクリアランス面２６が鼻状部のコーナー２３の下方に形成されている。

切削インサート１０の実施形態のような複数の切削インサートは、図７に示されているカッター本体４１内に組み込まれても良く且つインサート１０の中心穴１３を介してねじ４３によってポケット４２内に確実に位置決めされても良い。カッターはまた、加工中心に製造されるチップを取り除く助けとなる溝４４をも含んでいても良い。

図８に示されたある種の正面削り用途においては、真っ直ぐな切り刃２９は、加工された面上に良好な表面仕上げを補償するために切削軸線４６に直角とすることができる。カッター本体４１は、同じポケットが同じサイズであるが異なった凸状の切り刃を有する切削インサートを受け入れることができ且つインサート１０の真っ直ぐな切り刃２９とカッターの軸線４６との間に直角な関係を維持するような形態に設計されている。図９は、凸状の切り刃上に２つの異なった大きな曲率半径を有する直径が１２．７ｍｍで半径が６．３５ｍｍのインサート内接円を有する同じ大きさの切り刃の例を示している。切削インサート４８は、凸状の切り刃の一部分として２２．５ｍｍの曲率半径を有しており、切削インサート４９は、凸状の切り刃の一部分として５５ｍｍの曲率半径を有している。

図８に示されているカッター４１はまた、図８に既に示されているように多数の切削機能（正面削り、溝削り、ランピング加工及び突き加工）を行うために同じポケット内に位置している同じインサートを使用することを許容する形態で設計しても良い。このことは、切削作用がカッターの軸線４６に直角である加工された面に沿った方向に従い且つ切削作用がカッターの軸線４６に平行な方向に従う場合に、切削インサートが突き加工動作を行う。更に、切削作用が図８に示されているように加工されるべき工作物の面に対して小さな角度で従う場合には、切削インサートはランピング作用を行うことを意味する。

本発明において提供される切削インサートは、頂部の平らな面を有する切削インサートに限定されず、インサート面の頂部にチップブレーカーを備えた切削インサートにも限られない。図１０には、頂面６１上にチップブレーカーを有している本発明によって提供された切削インサート６１の構造が示されている。このようなチップブレーカーは、溝の深さ６２、すべり角６３、背面壁６４、ランド部６５及び溝部分６６ばかりでなく当該技術において知られている他のチップブレーカー特性のような少なくとも５つの基本的なパラメータによって特徴付けられる。実施形態に組み込むことができるチップブレーカーの機能及び本発明の切削インサートは、切削インサート及びそれに関連するカッターが種々の被削材を加工する際に使用するようになされるのを可能にする。

本明細書は、本発明の明確な理解に適切な本発明の特徴を示していることが理解されるであろう。当業者に明らかであり、従って、本発明のより良い理解を容易にするものではない本発明のある種の特徴は、記載を簡素化するために記載されていない。以上、本発明の実施形態を説明したが、当業者は、上記の説明を考慮に入れることによって、本発明の多くの改造及び変更を採用することができることを認識するであろう。このような本発明の変形及び改造の全てが上記の説明及び特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。

図１（Ａ）は、典型的な切削動作における直線状の切り刃を備えたほぼ矩形形状の切削インサートの４５°、７５°及び９０°のリード角のための平均チップ厚みの変更態様を図示しており、リード角は、インサートの切り刃に対するインサートの走行方向から測定されている。 図１（Ｂ）は、典型的な切削動作における直線状の切り刃を備えたほぼ矩形形状の切削インサートの４５°、７５°及び９０°のリード角のための平均チップ厚みの変更態様を図示しており、リード角は、インサートの切り刃に対するインサートの走行方向から測定される。 図１（Ｃ）は、典型的な切削動作における直線状の切り刃を備えたほぼ矩形形状の切削インサートの４５°、７５°及び９０°のリード角のための平均チップ厚みの変更態様を図示しており、リード角は、インサートの切り刃に対するインサートの走行方向から測定される。 図２は、典型的な切削加工におけるほぼ丸い形状の切削インサートの用途のための種々の切削深さのための平均リード角の変更態様を示している。 図３は、５ｍｍの切削深さの切削動作のための、直径が８０ｍｍのほぼ丸い形状の切削インサートと直径が２０ｍｍのほぼ丸い形状の切削インサートとの間の係合した切り刃の程度の差を図示している。 図４（Ａ）は、本発明による凸状切り刃を備えた切削インサートの一つの実施形態の種々の図の一つである。 図４（Ｂ）は、本発明による凸状切り刃を備えた切削インサートの一つの実施形態の種々の図の一つである。 図４（Ｃ）は、本発明による凸状切り刃を備えた切削インサートの一つの実施形態の種々の図の一つである。 図５Ａは、本発明による切削インサートのいくつかの可能な凸状の切り刃のうちの一つを図示している。 図５Ｂは、本発明による切削インサートのいくつかの可能な凸状の切り刃のうちの一つを図示している。 図５Ｃは、本発明による切削インサートのいくつかの可能な凸状の切り刃のうちの一つを図示している。 図５Ｄは、本発明による切削インサートのいくつかの可能な凸状の切り刃のうちの一つを図示している。 図６Ａは、少なくとも４つの凸状の切り刃を含んでいる本発明の切削工具の一実施形態を製造するための本発明による方法の一ステップを示している。 図６Ｂは、少なくとも４つの凸状の切り刃を含んでいる本発明の切削工具の一実施形態を製造するための本発明による方法の一ステップを示している。 図６Ｃは、少なくとも４つの凸状の切り刃を含んでいる本発明の切削工具の一実施形態を製造するための本発明による方法の一ステップを示している。 図６Ｄは、少なくとも４つの凸状の切り刃を含んでいる本発明の切削工具の一実施形態を製造するための本発明による方法の一ステップを示している。 図７は、複数の切削インサートを保持しているカッター本体を含んでいるフライス加工工具の斜視図である。 図８は、切削インサートを含んでいるカッター本体の一つのポケットの拡大図であり、本発明の切削インサートの一実施形態の切り刃と、カッター本体の軸線との間の相関関係を示しており且つ正面削り、突き加工、溝加工及びランピング加工のための工作物に対する切削インサートの直線状の動きをも示している。 図９Ａは、２２．５ｍｍの半径を有する円弧によって部分的に規定されている凸状切り刃を含んでいる本発明の切削インサートの一実施形態の頂面図及び側面図である。 図９Ｂは、５５ｍｍの半径を有する円弧によって部分的に規定されている凸状切り刃を含んでいる本発明の切削インサートの一実施形態の頂面図及び側面図である。 図１０は、頂面上にチップ破壊用の幾何学的構造を含んでいる本発明の切削インサートの別の実施形態の頂面及び側面図である。

Claims (16)

1. 切削インサートポケット（４２）を備えているカッター本体（４１）と、
   前記切削インサートポケット（４２）内に位置決めされて固定されている切削インサート（１０）であって、
   ４つの同一の凸状切り刃（１２）と、これらの凸状切り刃を結合している４つの同一の鼻状コーナー（２３）とを含む頂面（１５）であって、前記凸状切り刃（１２）の各々が曲線状の切り刃領域（２５）と該曲線状の切り刃領域に隣接した第一のほぼ直線状の切り刃領域とを含み、前記切り刃領域（２５）の曲線の各々の半径が該頂面（１５）に内接する最も大きな円の半径の２倍に等しいか又はより大きいようになされている前記頂面と、
   底部端縁（２１）を含んでいる底面（１７）と、
   ４つの同一の側面（１９）であって、該側面の各々が、前記凸状の切り刃（１２）と前記底部端縁（２１）との間に延びており、且つ前記曲線状の切り刃領域（２５）から前記底部端縁（２１）に向かって延びている第一の円錐形のクリアランス面（２８）と、第一のほぼ直線状の切り刃領域（２９）から前記底部端縁（２１）に向かって延びている第一の平らなファセット（３３）と、を含んでいる前記側面（１９）と、
   前記鼻状コーナー（２３）の各々から前記底部端縁（２１）に向かって延びている第二の円錐形のクリアランス面と、を含んでいる前記切削インサート（１０）と、
   を備えており、
   前記切削インサート（１０）が前記切削インサートポケット（４２）内に位置決めされて固定されたときに、前記第一のほぼ直線状の切り刃領域（２９）が、当該フライス加工工具の切削軸線（４６）に対してほぼ直角な方向に延びるようになされた、フライス加工工具。
2. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の底面（１７）の外周が前記切削インサート（１０）の頂面（１５）の外周よりも小さい、フライス加工工具。
3. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の鼻状のコーナー（２３）の各々が、円弧、一連の円弧及び多区分スプライン曲線のうちの少なくとも１つを含んでいるフライス加工工具。
4. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の第一の円錐形のクリアランス面（２８）の各々が、前記曲線状の切り刃領域（２５）から前記底部端縁（２１）まで延びている、フライス加工工具。
5. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の曲線状の切り刃領域（２５）の各々の半径が、前記切削インサート（１０）の頂面（１５）に内接することができる最も大きな円の半径の５倍より大きいか又は等しいフライス加工工具。
6. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の側面（１９）の各々が、前記曲線状の切り刃領域（２５）に隣接した位置から前記切削インサート（１０）の底部端縁（２１）へと延びている平らなクリアランス面（３５）を更に含んでおり、当該平らなクリアランス面（３５）は、前記第一の平らなファセット（３３）から前記切削インサート（１０）の底部端縁（２１）へと延びている、フライス加工工具。
7. 請求項６に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の底面（１７）の外周が前記切削インサート（１０）の頂面（１５）の外周よりも小さい、フライス加工工具。
8. 請求項７に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の曲線状の切り刃領域（２５）の各々の半径が、前記切削インサート（１０）の頂面（１５）に内接することができる最も大きな円の半径の５倍より大きいか又は等しい、フライス加工工具。
9. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
   前記切削インサート（１０）の凸状切り刃（１２）の各々が、第一のほぼ直線状の切り刃領域（２９）と前記切削インサートの鼻状のコーナー（２３）との間に第二のほぼ直線状の切り刃領域（２７）を更に含み、
   前記切削インサート（１０）の側面（１９）の各々が、前記第二のほぼ直線状の切り刃領域（２７）から前記底部端縁（２１）へと延びている第二の平らなファセット（３１）を更に含んでいる、フライス加工工具。
10. 請求項９に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の側面（１９）の各々が、前記曲線状の切り刃領域（２５）に隣接した位置から前記底部端縁（２１）へと延びている平らなクリアランス面（３５）を更に含んでおり、該平らなクリアランス面（３５）は、前記第一の平らなファセット（３１）と前記第二の平らなファセット（３３）とのうちの少なくとも１つから前記切削インサート（１０）の底部端縁（２１）へと延びている、フライス加工工具。
11. 請求項９に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の凸状の切り刃（１２）の各々が、第三のほぼ直線状の切り刃領域を更に含み、
    前記切削インサート（１０）の側面（１９）の各々が、第三のほぼ直線状の切り刃領域から前記底部端縁（２１）へと延びている第三の平らなファセットを更に含んでいる、フライス加工工具。
12. 請求項１１に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の側面（１９）の各々が、前記曲線状の切り刃領域（２５）に隣接した位置から前記底部端縁（２１）へと延びている平らなクリアランス面（３５）を更に含んでおり、該平らなクリアランス面（３５）は、前記第一の平らなファセット（３１）と第二の平らなファセット（３３）と第三の平らなファセットとのうちの少なくとも１つから前記切削インサートの底部端縁（２１）へと延びている、フライス加工工具。
13. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の凸状の切り刃（１２）の各々が、楕円の一部、放物線の一部及び多区分スプライン曲線のうちの少なくとも１つを更に含んでいる、フライス加工工具。
14. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の頂面（１５）上にチップ破壊用の幾何学的構造を更に含んでいる、フライス加工工具。
15. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
    前記切削インサート（１０）の凸状切り刃（１２）の各々が前記切削インサート（１０）の底面（１７）に平行である、フライス加工工具。
16. 請求項１に記載のフライス加工工具であって、
    前記カッター本体（４１）が複数の切削インサートポケット（４２）を備えており、前記切削インサート（１０）のうちの一つが前記切削インサートポケット（４２）の各々の中位置決めされて固定されている、フライス加工工具。

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