JP4652338B2 - 溝切り工程用切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、溝切り工程用切削インサートに関する。特に、本発明に係る切削インサートは、第一に、楔形状をした（keystone shaped）溝の製造を対象としている。該製造は、ピストンのリング溝の機械加工の適用を見出す。

そのような切削インサートは、例えば、後部シャンク部分及び後部シャンク部分から前方に向けて突出している前部切削ヘッドを備えている切削インサートを開示している特許文献１から知られている。切削ヘッドは、上面、下面、上面を下面に相互に接続する２つの側部逃げ面（a flank side surface）、及び逃げ側面を相互に接続する、前方に面している前部逃げ面（a front flank surface）を含んでいる。各逃げ側面は、上面に対して鋭角を形成する。前部逃げ面と上面との間の転移部は、主切削刃（a main cutting edge）を形成する。各側部逃げ面と上面との間の転移部は、副切削刃（a side cutting edge）を形成する。副切削刃は、切削ヘッドの中心線のそれぞれ反対側に延在し、前方で収束する。副切削刃は、互に対して鋭角を形成する。各副切削刃は、間隙を介してそこに形成された溝を含んでおり、それにより、各副切削刃は、不連続である。したがって、切削刃は、切削刃区分を備え、各部分は、溝によって隣接する部分から分離されている。

米国特許第６、１３５、６７８号明細書

溝切り工程中、最初に、主切削刃が被加工物に係合する。切削深さが増すと、インサートと被加工物との間の干渉が３つの異なる面、すなわち、主切削刃及び２つの副切削刃に沿って起きる。この時点において、溝が積極的な役割を果たし始め、切り屑の幅を減少させる一因となる。このことは、あまりに薄く、処理するには難しい切り屑の形成が起こるのを防止することに役立つ。しかしながら、切削深さが増すと、所定の切削刃区分が被加工物の機械加工を終了した後、被加工物の一部が、所定の切削刃区分のすぐ後方に（すなわち、供給方向に対して下流に）配置されている溝に接触するであろう。このことは、引き続き溝が被加工物に接触するたびに、切削インサートに加えられる抵抗力を大きくする結果を招く。溝は、切削刃ではない。したがって、切削深さが増すと、溝に接触する被加工物のその部分は、切削されないが、最もよい場合でも変形する。したがって、機械加工工程全体が非効率なものとなるだろう。

上述した欠点を著しく減少または克服する、楔形状をした溝の製造用放射状溝切り工程のための切削インサートを提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、溝切り工程用切削インサートが提供される。該切削インサートは、固定部分と少なくとも１つの切削部分、対向する上面と底面及びそれらの間に延在する周囲側面を備え、上面と周囲側面は、少なくともその一部が切削刃を含む上縁部で交わり、切断刃は、前方の主切削刃と該主切削刃から切削インサートの切削部分の長手方向の軸の両側の固定部分まで後方及び外方に延在する２つの対向する副切削刃を含み、各副切削刃の少なくとも一部は、不定のすくい角を有する。

本発明の１つの実施態様によれば、各副切削刃は、複数の切削刃区分を含んでおり、すくい角は、各副切削刃区分内では一定である。

隣接する切削刃区分は、異なるすくい角を有することが好ましい。

好ましい実施態様によれば、隣接する切削刃区分のすくい角は、交互に正角及び負角である。

必要に応じて、切削部分の上面は、階段状の構造を有する。

各副切削刃の切削刃区分は、グループで現れ得る。各グループは、複数の切削刃区分を備え、第１のグループ切削刃区分のすくい角は、全て正角であり、隣接する第２のグループ切削刃区分のすくい角は、全て負角である。

本発明をより理解するために、また本発明が実際にどのように実施されるかを示すために、添付の図面への参照がなされるであろう。

本発明に係る溝切り工程用切削インサート１０を示す図面に注意が引き付けられる。切削インサート１０は、典型的には、型プレス加工（form-pressing）または射出成形及び結合剤で超硬粉末（carbide powder）を焼結することのいずれかにより、超硬合金のような、非常に硬い、耐摩耗性の材料から作られる。切削インサート１０は、割り出し可能な両頭切削インサートであり、固定部分１２と２つの切削部分１４を備えている。しかしながら、本発明は、たった１つの切削部分１４を有する単頭切削インサートに同様に適用することが可能である。切削インサート１０は、対向する上面及び底面１６、１８及びそれらの間に延在する周囲側面２０を有する。周囲側面２０は、末端逃げ面２０’及び２つの対向する側部逃げ面２０”を含んでいる。上面及び周囲側面１６、２０は、上縁部２２で交わっており、該上縁部２２は、末端逃げ面２０’の上面１６との交差部に形成される前方主切削刃２４、及び側部逃げ面２０”の上面１６との交差部に形成される２つの対向する同一の副切削刃２６を含んでいる。２つの対向する同一の副切削刃２６は、切削インサート１０の長手方向の軸Ｌの両側で、主切削刃２４から後方に且つ外方に固定部分１２まで延在している。言い換えれば、２つの対向する同一の副切削刃２６は、主切削刃２４から後方に発散している。このような特性は、切削インサート１０の上面図を示す図２に見られる。本発明によれば、各副切削刃２６は、副切削刃２６の長さに沿って変化するすくい角を有する。切削インサート１０により被加工物に形成される溝の形状は、断面で略楔形状すなわちＶ字形状である。断面で楔すなわちＶ字形状を有する環状溝は、例えば、ピストンに要求される。

本発明の好ましい実施態様によれば、２つの切削部分１４は、同一であり、したがって、図２及び５に示されるように、切削インサート１０の半分を持って両頭切削インサート１０を説明すれば十分である。長手方向の軸Ｌは、切削部分１４の前方から後方への長手方向を画定する。この場合、図２に示されるように、主切削刃２４は、前方端部２８に配置され、固定部分１２は、切削部分１２の後端部３０に配置される。

各副切削刃２６は、複数の切削刃区分３２を含み、すくい角は、各切削刃区分３２内では一定である。図３及び４は、２つの隣接する切削刃区分３２’、３２”のすくい角α１、α２を示す。示される実施態様においては、隣接する切削刃区分の一方３２’のすくい角α１は、正であるのに対して、隣接する切削刃区分の他方３２”のすくい角α２は、負である。図３及び４は、また、２つの隣接する切削刃区分３２’、３２”の側面の逃げ角β１、β２を示す。本発明は、側面の逃げ角が切削刃２６に沿って変化することを必要としない。したがって、必要に応じて、側面の逃げ角は、切削刃に沿って一定であってもよい。そのような場合、２つの隣接する切削刃区分３２’、３２”の側面の逃げ角β１、β２は、等しい（β１＝β２＝β）。これは、側部逃げ面２０”を研削することにより取得され得る。図３及び４に示されるように、上面１６及び側部逃げ面２０”は、それぞれ、副切削刃２６に隣接して、側部逃げ面３４及び側部逃げ面３６を含んでいる。また、図３及び４には、２つの隣接する切削刃区分３２’、３２”の楔角度ω１、ω２が示されている。側面の逃げ角βが副切削刃２６に沿って一定である場合、副切削刃２６に沿うすくい角の大きさの変化が楔角度の大きさの変化に対応することは明白である。

副切削刃２６に沿うすくい角の大きさの変化は、溝切り工程中の被加工物から取り除かれる切り屑が処理しやすいことを保証する。そのような切り屑は、主切削刃２４により形成される中心部分と副切削刃２６により形成される側部部分を含んでいる。副切削刃２６に沿うすくい角の大きさの変化により、側部部分は、切り屑の側部部分を変形させる剪断力が作用する。切り屑の側部部分は、一群の相隔たるより小さい切り屑の側部部分に分裂する。隣接する切削刃部分の間のすくい角の大きさが大きくなるほど、切り屑の部分に作用する剪断力が大きくなる。

最大の剪断力は、副切削刃２６に沿う側部すくい面３４の形状の最大の変化により得られるだろう。該最大剪断力は、隣接する切削刃区分３２のすくい角が選択的に正または負であるとき、得られる。しかしながら、図７に示されるように、副切削刃２６に沿う側部すくい面３４の形状のより緩やかな変化も利用され得る。図７に示される実施態様において、副切削刃２６に沿う側部すくい面３４の形状は、形の上では波状である。これは、（副切削刃２６に沿って測定されるとき）比較的小さい切削刃区分３２を利用することで得られる。切削インサート１０の前方端部２８から出発し、後方端部３０に向けて移動してゆくと、隣接する切削刃区分３２の全てが、最初の比較的小さな正の値から出発し、最大値にまで大きくなり、次に最初の小さな正の値にまで小さくなる正のすくい角を有する切削刃区分の第１グループ３２Ａが存在する。この第１グループ３２Ａに続き、隣接する切削刃区分３２の全てが、最初の比較的小さな負の値から出発し、最大値にまで大きくなり、次に最初の小さな負の値にまで小さくなる負のすくい角を有する切削刃区分の第２のグループ３２Ｂが存在する。切削刃区分の第３のグループ３２Ｃは、第１のグループの繰り返しである。このようにして、うねっている波状の側部すくい面３４が得られる。

周囲側面２０が底面１８と交わる場所に、切削インサート１０の底縁部３８が形成されている。図２に示され得るように、切削インサート１０の上面図では、（隠れた点線で示される）底縁部３８は、上縁部２２の範囲内に位置し、周囲側面２０が、副切削刃２６から底縁部３８まで下方及び内側に向けて延在することを示し、溝切り動作中、切削刃２６が、被加工物から解放されることを保障する。側面の逃げ角βに加えて、前部逃げ面４０と関連する前部逃げ角γが存在する。

固定部分１２の近傍の上面１６及び底面１８は、長手方向に延在する、Ｖ字形に凹んだ当接面４２、４４を有する。切削インサート１０を保持するツール・ホルダ（不図示）のインサート・ポケットの固定面は、長手方向に延在する凸状のＶ字形結合面を有する。このような配列は、機械加工動作中、切削インサートの横方向の安定性を実現するために技術的に良く知られている。

上面１６には、チップ・フォーマ（chip formers）が設けられていてもよい。図１及び２は、主切削刃２４に隣接するチップ・フォーマ４６を示している。チップ・フォーマ４６は、いかなる所望の形状、例えば、上面１６における凹部、または上面１６から突出する突起、であってもよい。

切削部分１４の上面１６は、階段状の構造を有し、各段４８は、底面１８から上方に向かって、離れて延在する前方部分５０、及び該前方部分５０から底面１８に向かって下方に向けて延在する後方部分５２を含んでいることが図１及び５から分かる。階段状構造は、溝切り工程中、切削インサート１０に作用する切削力を減少させ、それにより、溝切り工程をより効率的にする。

本発明がある程度詳細に述べられたけれども、以下のクレームされる本発明の範囲を逸脱することなく、いろいろな交代や変更がなされ得ることが理解されるべきである。

本発明に係る切削インサートの斜視図である。 図１に示される切削インサートの部分上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってとられた断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿ってとられた断面図である。 図１に示される切削インサートの部分側面図である。 図１に示される切削インサートの端面図である。 本発明に係る別の切削インサートの部分斜視図である。

Claims (7)

1. 固定部分（１２）及び少なくとも１つの切削部分、
   対向する上面（１６）と底面（１８）及び該上面（１６）と底面（１８）との間に延在する周囲側面（２０）であって、上面（１６）及び周囲側面（２０）は、少なくともその一部が切削刃を含む上縁部（２２）で交わる上面（１６）と底面（１８）及び周囲側面（２０）、
   前方主切削刃（２４）及び切削インサート切削部分（１４）の長手軸Ｌの両側に主切削刃（２４）から固定部分（１２）まで後方及び外側に向かって延在する２つの対応する副切削刃（２６）であって、各副切削刃（２６）の少なくとも一部は、不定のすくい角αを有する副切削刃（２６）を含む切削刃、
   を備え、
   各副切削刃（２６）は、複数の切削刃区分（３２）を含み、すくい角αは、各切削刃区分（３２）内では一定であることを特徴とする溝切り工程用切削インサート。
2. 隣接する切削刃区分（３２’、３２”）は、異なるすくい角（α１、α２）を有す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. 隣接する切削刃区分（３２’、３２”）のすくい角（α１、α２）は、交互に正角と負角であることを特徴とする請求項２に記載の切削インサート。
4. 切削部分（１４）の上面（１６）は、階段状構造を有することを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
5. 各副切削刃（２６）の切削刃区分（３２）は、グループ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）に配置され、各グループは、複数の切削刃区分を含み、第１のグループの切削刃区分のすくい角は、全て、正角であり、隣接する第２のグループの切削刃区分のすくい角は、全て、負角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。
6. 単一のグループに属している隣接する切削刃区分のすくい角は、互に異なることを特徴とする請求項５に記載の切削インサート。
7. 単一のグループに属している隣接する切削刃区分のすくい角は、副切削刃に沿って、最大値まで大きさが増大し、次に大きさが減少することを特徴とする請求項５に記載の切削インサート。

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