JP4837212B2 - インサートを金属除去機械加工用工具に錠止めする方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は金属除去機械加工用切断工具にインサートを錠止する方法に関するものである。本発明は、また、金属除去機械加工用切断工具にインサートを錠止めする装置及び金属除去機械加工用インサートに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
旋削およびフライス削り用の金属除去機械加工には多数の異なる工具が使用されている。硬い金属インサートを含んでいる工具の使用はすでに知られており、例えば、工具ホルダ内に締め付けまたは錠止されるいわゆる使い捨てインサートとして公知である。このインサートは、しばしば、材料および製造コストの面から、比較的小さくさせてあり、通常およそ最大１０ミリメートルであり、そして１つの加工片により制限された少ない機械加工作業の利用が可能であり、かつ実施が可能である。
【０００３】
工具ホルダに対するインサートの締め付けは、例えば、上方および下方の調整可能な錠止素子を含んでいるホルダによって達成させることができ、錠止素子の開口部にインサートを配置させ、これに続いて錠止素子がインサートを堅固に錠止するように錠止ネジ等によって配置されている。ホルダに締め付けるための装置用の種々の技術的に複雑な解決を有する多数の工具が知られている。ホルダに対するインサートの調整および錠止は効率の理由でできるだけ簡単にすべきである。インサートは堅固に締め付けられねばならない。締め付け力は、かくして、好ましくは、大きな面積にわたって分布されるべきである。ホルダの寸法は、しばしば、良好な接近性を達成する要件により切断区域の近傍において小さくされねばならない。しかしながら、ホルダが小さければ小さいほど、工具に得られる堅固性はより少なくなる。
【０００４】
インサートとホルダ上の相互に作用する予め製造された溝等の構成もまた知られている。これらの溝の目的は、とくに、堅固な構成を付与し、インサートの横方向の移動を阻止しかつホルダ内におけるインサートの簡単な位置決めを付与することにある。他方において、インサートとホルダとの間に相互に作用する溝を製造するとき、問題が生じ、これはインサートとホルダの両方において許容誤差の複雑な調整と溝の同一の研削を必要とするので、もちろん高価となる。２つの対向溝が互いに嵌合しなければならない２つの物体上の線の配列は製造および組み立て中に精度に関して高い要求を置いている。問題は錠止状態においてもホルダへに対するインサートの正しい配列と堅固な締め付けを得ることである。各種の予め製造された溝と関連付けられるさらに他の問題は種々の型式のインサートがどんなホルダにも自動的に把持され得えないということにある。この型式の締め付けが付加される、即ち２つの物体上の線の配列が適用されるあらゆる異なる型式のインサートと工具ホルダとは同等の溝を備えなければならない。
【０００５】
金属除去機械加工用の工具は米国特許第５，０５４，９９６７号明細書からすでに知られており、ホルダと該ホルダに締め付けられるようなインサートとを含んでいる。インサートは溝を備えることができ、そしてホルダはかくして該溝に嵌合する隆起部を備えることができる。他の実施例によれば、インサートはその下面上でインサートがそれと相互に作用するホルダの対向面より大きな摩擦を有する柔らかい金属層で被覆されている。アメリカ合衆国特許第５，０５４，９６７号明細書による構成は上で付与された従来技術の説明において記載された問題に対する解決を具体的に述べていない。
【０００６】
ヨーロッパ特許出願Ａ１−０８０２００６号明細書はホルダとインサートとを含んでいる切断工具に関する。６０°と９０°との間の角度を有する鋭い縁付の屋根形状の突起がインサートの表面に配置されている。インサート上の屋根形状の突起は締め付けネジが締め付けられるときインサートを負荷する圧力によって工具の鋼表面に押し付けられ、それによって工具の表面は可塑的に変形される。鋭い縁付きの屋根形状の突起を有するインサートの構成は切断工具が屋根形状の突起上に乗ることを意味している。かくして、ヨーロッパ特許出願Ａ１−０８０２００６号明細書は上で付与された従来技術の記載において説明された問題に対する解決を具体的に述べていない。
【０００７】
【発明の開示】
本発明の目的は堅固でかつ同時に簡単である金属除去機械加工用の工具ホルダ内にインサートの締め付けを達成することおよび上で付与した従来技術の説明において記載された欠点を除去することにある。従って本発明の１つの目的は調整を簡単化しかつ工具ホルダ内においてインサートの締め付け力を増加させる方法および構成を達成することにある。さらに、本発明の目的とするところは、改良された固定および錠止を形成することである。本発明のさらに別の目的はインサートとホルダとの間の相対的な運動を除去することである。さらに他の目的とするところはインサートを簡単に交換できかつフライス加工、旋削等のインサートのごとき、種々の型式のインサートを使用することができる工具の構成を達成することにある。さらに他の目的とするところは、インサートおよびホルダのコスト的に有効な製造を達成することにある。
【０００８】
本発明による方法および装置は上述した問題を解決し、かつ請求項において明らかにした前記の目的を特徴とするものである。かくして、本発明による方法は金属除去機械加工用工具にインサートを錠止することに関する。工具は上方接触面と下方接触面とを備えたインサートを含んでいる。インサートはホルダ内に配置され、それによりこのホルダはホルダ本体および締め付け装置を含んでいる。ホルダ本体は下方接触面を有している。インサートは該インサートの下方接触面がホルダの下方接触面と接触または係合されかつ締め付け装置がインサートの上方接触面と係合されるように配置されている。インサートの接触面の少なくとも一方が丸みを付けた円錐形状、歯等の突起または凸凹を備え、突起または凸凹はインサートを締め付けた時に突起または凸凹の変形中にホルダの対向面に押し付けまたは押し込められる。
【０００９】
本発明のこの解決による１つの利点は、ホルダにインサートを締め付けることが従来の方法および構成に関連して著しく改善されるということにある。インサートの締め付けは非常に堅固になる。機械加工中に、切断力はホルダに対するインサートの錠止の増加に寄与する。ホルダにインサートを配設させることにより、インサートの突起は、少なくとも部分的に、または全体的に、ホルダの表面に押し付けられかつそれを変形させる。これは締め付け装置によってインサートに作用させるようにした締め付け力を通して第１段階中に生じるが、なかでも、これは切断力がインサートに作用する第２段階中に生じる。この方法において、インサートとホルダの異なる材料の硬さの差異が利用される。インサートの完全な表面輪郭に沿ってかなりの面接触または完全な面接触が達成されるので、締め付け力は非常に大きな面積にわたって分布される。これはインサートの接触面が平らでないときとくに該当し、次いでその形状によって接触面が平らな面より非常に長くなる。相互作用面間の界面層においてあらゆる方向への力の吸収が達成される。
【００１０】
更に、本発明による正確な錠止とともに正確な固定が達成される。さらに他の利点は許容誤差の調整がインサートの表面とホルダの表面との間の相互作用中に考慮される必要がないということにある。インサートおよびホルダの表面の許容誤差の複雑な設定が生じないので、インサートの調整による問題が発生しない。この方法において、ホルダ内のインサートの交換が非常に簡単かつ容易である。その原理は実質上あらゆる型のインサートに使用され得る。加えて、インサートとホルダとの間のどのような相対的運動も本発明による方法と構成において除去される。さらに、ホルダからインサートの脱出に対する非常に大きな抵抗は本発明による構成により達成される。
【００１１】
インサートが工具ホルダ内に締め付けられる原理は形状に関連した錠止の原理にたとえられる得る。ホルダの表面はインサートの繰り返しの締め付けによって著しい磨耗を受けることはない。インサート上の突起の許容誤差は通常１ミリメートルの数千分の１程度である。これらの精密な許容誤差は突起が締め付けにおいて同じ位置に入ること、即ちインサートの前の締め付けでの変形中に形成された凹所に同じ突起が入ることを意味しており、それによりインサートの表面とホルダの表面は再びともに変形される。
【００１２】
本発明は金属除去機械加工用の切断工具にも関するものである。工具はホルダと該ホルダ内に配置されるようになされたインサートとを含んでいる。インサートは上方接触面および下方接触面を含んでいる。ホルダはホルダ本体と締め付け装置とを含み、ホルダ本体は下方接触面を有している。インサートは切断工具の下方接触面がホルダの下方接触面と接触しかつそれと相互作用するように配置されている。さらに、インサートはインサートの上方接触面が締め付け装置の下面と接触しかつ相互作用するようにホルダ内に配置されている。インサートの接触面の少なくとも一方はインサートがホルダに配置されかつその中で負荷を受けるときに対向面に少なくとも部分的に押し付けられるように配置されかつホルダの表面を変形する円錐状、歯状等の形状の突起を含んでいる。
【００１３】
本発明は、また、金属除去機械加工用インサートに関する。インサートは上方接触面および下方接触面を含んでいると共に接触側間に側面を含んでいる。インサートは上方切断面と側面との間の界面に少なくとも１つの刃先を含んでいる。インサートはホルダ内に配置されかつその中で負荷を受けるようになっている。インサートの接触面の少なくとも一方が円錐状、歯状等の形状の突起を含み、これらの突起はホルダの対向面に少なくとも部分的に押し付けられ、そしてインサートが取着されおよび／または負荷を受けるときホルダの表面を変形するようになっている。
【００１４】
本発明によるインサートの接触面の突起は接触面に関して上昇させ、丸みを付けた隆起、円錐、歯、角錐、突起、コブ等として形成され得る。突起が丸みを付けた円錐状、歯状または角錐状の形状である場合に好適である。「丸みを付けた」の概念はインサートが切断力を受けるとき突起の頂部が割れないように突起の頂部先端が、良好になされた丸く滑らかさを有することを示すのに使用されている。したがって、突起の頂部が約０．０５ｍｍから約０．５ｍｍまでの間隔内に、かつ好ましくは約０．０８ｍｍから約０．１ｍｍまでの間隔内に位置する半径を有する場合に好適である。突起は１ミリメートルの数１０分の１から数ミリメートルの高さを有することができる。突起の高さは約０．０１ｍｍから約２．０ｍｍまでの間隔内、かつ好ましくは約０．０５ｍｍから約０．５ｍｍまでの間隔内である場合に好適である。突起間の密度、分布、すなわち、互いにならんで配置された２つの突起間の距離は１ミリメートルの数千分の幾らかから数ミリメートル、かつ好ましくは約０．８ｍｍから約１２ｍｍまでの間隔内にすることができる。
【００１５】
突起がインサートの接触面の全範囲に均一に分布され拡散されかつ全範囲に沿って配置されるのが好適である。好適な実施例によれば、インサートの接触面の下面の１部分のみが丸みを付けた突起を備えている。突起が切断工具の下面の面積の約１０％から約５０％までをかつ好ましくは２０％から約３３％の部分を被覆するのが好適である。突起はインサートの下面の１部分のみを被覆するので、これらがインサートの前縁部に、すなわち、機械加工される物体に隣接するホルダ本体の短い側に面しているインサートの下面の区域上に配置されるべきことが好都合である。この方法において、突起がホルダ本体の表面に完全に押し付けられかつこの方法においてインサートの表面とホルダ本体との間の完全な接触を達成することが保証され得る。
【００１６】
突起を備えたインサートの接触面がホルダ内に配置されるとき、突起はホルダの対向の接触面に少なくとも部分的に埋め込まれるかまたは押し付けられるので、突起はホルダの対向接触面の材料より硬くなければならない。突起がインサートと同一の材料である場合に好適である。
【００１７】
インサートの突起は本発明による方法の１つの実施例によりホルダの表面に完全に押し付けられ、それにより表面の実質上な全体の接触はインサートの完全な表面輪郭に沿って得られる。「表面の全体的な接触」はホルダの表面と接触しているインサートの完全な下方表面を本質的に示すのに使用されている。
【００１８】
インサートは、例えば、硬質金属、高速度鋼、セラミックまたはセラミック材料のような、金属除去機械加工に適する材料から製造されている。インサートは被覆させることができるか、または被覆されなくてもよい。
【００１９】
締め付け装置およびホルダ本体は鋼または、例えば、アルミニウムのごとき他の適宜な材料から従来の方法で製造されている。
【００２０】
ホルダはホルダ本体と、クランプ装置のごとき締め付け装置とを含んでいる。締め付け装置はホルダ本体にインサートを取付ける時インサートに対して力を発生させるようになっている。ホルダの下方接触面と対向するインサートの下方接触面はクサビ形状、ボール形状、平面、または目的に適する他の幾何学的形状であってもよい。
【００２１】
本発明を添付図面に示した実施例について詳細に説明する。
【００２２】
【発明を実施するための最良の形態】
図１は金属除去機械加工用のインサート２を示している。インサート２は上方接触面４および下方接触面６を含んでいる。接触面４と接触面６との間には側面２２，２４が延伸している。インサート２は上方切断面２８と側面２２，２４との間の界面には少なくとも１つの刃先２６を備えている。また、インサート２は他の側に突起を設けることができ、それだけでなく、下方接触面６は突起２０を備えることができ、しかもまた、例えば、上方接触面４も突起２０を備えることができる。インサート２の下方接触面６は図１において突起２０を備えていることが示されている。インサート２の下方接触面６の一部分が図１に拡大して詳細に示されている。図１に示されているように、突起２０は丸みを付けた円錐形状又は角錐等のごとく構成されている。突起２０がインサートと同じ材料から形成される場合には好適であり、すなわち、例えば、突起２０は硬い金属、高速度鋼、セラミックまたはセラミック材料から製造させることができる。突起２０は研削によって製造できるが、突起２０がプレスによって製造される場合にはコストの観点から非常に好適である。突起２０はインサートの製造と同時に形成される場合に適切である。突起を備えたインサートの接触面がホルダ中に配置された時に、突起２０が少なくとも部分的に、または好ましくは全体的に、ホルダの対向接触面に埋め込まれるかまたは押圧されるので、突起２０がインサート２用のホルダの対向接触面１４，１６の材料よりも硬質であることが重要である。
【００２３】
突起間の密度Ｘ_１ 、すなわち、互いに並んで横たわっている２つの円錐形状等の突起２０間の距離は数百分の１メートルから数ミリメートルまで（図１参照）かつ好ましくは約０．８ｍｍから約１２ｍｍの間隔内にすることができる。突起２０はインサートの接触面４，６の全範囲に均一に分布されかつ分散されているかまたは全範囲にわたって配置されている。互いに平行にかつ並んで配置された円錐形状等の突起２０を備えた延伸パターンは魚の骨のパターン、Ｖ−パターン等に適宜に形成できる。
【００２４】
金属除去機械加工用ホルダ８が図２に示されている。ホルダ８はホルダ本体１０と、締め付け機構と呼ばれ得る締め付け装置１２とを備えている。ホルダ本体１０の前方部分とホルダの締め付け装置１２との間にインサートアタッチメント１５が形成され、インサート２を締め付けるための空間を形成している。ホルダ本体１０は下方接触面１４を有し、締め付け装置１２は下面１６を備えており、下方接触面１４と下面１６との間でインサート２はホルダ８に配置される。インサート２の上方接触面４は締め付け装置１２の下面１６と接触しかつそれと相互作用するように配置されている。更に、インサート２はこのインサート２の下方接触面６がホルダ８の下方接触面１４と接触しかつそれと相互作用するようにホルダ８内に配置されている。締め付け装置１２はネジ１７によってホルダ本体１０に調整可能に取付けられている。締め付け装置１２の前端１９は六角レンチによって緩められ、該六角レンチは切削工具のアタッチメント１５にインサート２を取付けるために十分にねじ込まれた締め付け装置１２上のネジ１７の上面に配置させる。インサート２はホルダに配置され、そこでインサート２は、締め付け装置１２の前端１９を下側に向けてねじ込むことにより締め付け装置１２によって発生されたねじ込み力でホルダに堅固に錠止される。図３に示されるように、錠止めされたインサート２を有する図２によるホルダ８を含んでいる金属除去機械加工用の工具１が示されている。インサート２がホルダ８内に配置されるとき、インサート２の突起２０は少なくとも部分的にまたは同様に全体的にホルダの表面１４に押し付けられかつ変形する。図３に示したようにここでは、インサート２の突起２０がホルダ本体１０の下方接触面１４に完全に押し付けられるので、表面の完全な接触はインサート２の完全な表面輪郭に沿って達成される。最初の段階において、ホルダ８に対するインサート２の錠止は締め付け装置１２によって支持されるような締め付け力によって行なわれ、それによりインサート２はホルダ８の下方接触面１４と変形接触することができかつ相互作用を行うことができるが、しかし錠止は原則として切断力が工具１による機械加工中にインサート２に作用する第２段階において行われ、したがってインサート２はホルダ８に押し付けることによって取付けられる。
【００２５】
図４は突起２０の丸みが付けられた頂部３２を示し、突起２０の頂部３２の外側部は良好に釣り合いのとれた丸みを有する。この方法において、インサートが切断力を受けるときの頂部３２の割れが回避される。突起２０の頂部３２が約０．０５ｍｍから０．２ｍｍまでの間隔内でかつ好ましくは約０．０８ｍｍないし約０．１ｍｍまでの間隔内で一定の半径Ｒを有する場合に好適である。
【００２６】
図５はインサート２の好適な実施例を示し、該実施例において、インサート２の接触面または下面の一部分のみが丸みを付けた突起２０を備えている。図５が明らかにするように、突起２０はインサート２の前端部３４に配置させたインサート２の下面の面積の約１／３を包囲している。突起２０はかくしてインサート２の下面の前方部分の限定された領域に配置されている。この方法において、突起２０はホルダ本体８の表面１４に完全に押し付けられかつこの方法においてインサート２の表面６とホルダ本体８との間の完全な接触を達成することが保証され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 インサートの下方接触面の細部を拡大して示した金属除去機械加工用のインサートの実施例の斜視図である。
【図２】 金属除去機械加工用のホルダの実施例の斜視図である。
【図３】 締め付けられたインサートを備えた図２に示したホルダを含んでいる工具の斜視図である。
【図４】 突起の丸みを付けた頂部を示す拡大図である。
【図５】 インサートの好適な実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 工具
２ インサート
４ 上方接触面
６ 下方接触面
８ ホルダ
１０ ホルダ本体
１２ 締め付け装置
１４ 下方接触面
１５ インサートアタッチメント
１６ 下面
１７ ネジ
１９ 前端
２０ 突起
２２，２４ 側面
２６ 刃先
２８ 上方切断面
３２ 頂部
３４ 前端部

Claims (12)

1. 工具には上方接触面（４）と下方接触面（６）とを備えたインサート（２）を設け、該インサート（２）をホルダ（８）内に配置させ、該ホルダをホルダ本体（１０）と締め付け装置（１２）とから構成し、該ホルダ本体には下方接触面（１４）を備え、前記インサートの下方接触面（６）が該ホルダの下方接触面（１４）と接触または係合し且つ締め付け装置（１２）が該インサートの上方接触面（４）と係合するように該インサートを該ホルダ内に配置させる、金属除去機械加工用工具（１）にインサートを錠止するインサートの錠止方法において、インサート（２）の接触面（４，６）の少なくとも１つには円錐形状、歯形状等の凹凸または突起を形成し、該インサートの締め付け時に該円錐形状、歯形状等の凹凸または突起をホルダの対向面（１４、１６のうち少なくとも１つ）に押し付けまたは押し込めてホルダの該対向面に変形を生じさせ、インサート（２）が切断力を受けるとき円錐形状、歯形状等の突起の頂部が割れないように該頂部に丸みを付け、インサートの突起（２０）がホルダの前記対向面に完全に押し付けられ、それによってインサートの突起（２０）が設けられた面に沿って該ホルダと該インサートとの完全な面接触が達成されることを特徴とするインサートの錠止方法。
2. インサートの少なくとも下方接触面（６）には突起または凸凹（２０）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. インサート（２）が第１段階中に少なくとも１つの接触面（４,６）をホルダ（８）の少なくとも１つの面（１４，１６）と変形接触および相互作用するようにホルダ内に位置決めされ、更に第２段階中にインサート（２）に発生される切断力の付加によりホルダ（８）の少なくとも１つの面に押し付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. ホルダ（８）と該ホルダ内に配置されるようにしたインサート（２）とを含み、インサート（２）には上方接触面（４）と下方接触面（６）とを備え、該ホルダにはホルダ本体（１０）と締め付け装置（１２）とを備え、ホルダ本体には下方接触面（１４）を設け、インサートの下方接触面（６）がホルダ（８）の下方接触面（１４）と接触しかつ相互作用するようにインサートをホルダ内に配置させ、更に、インサートの上方接触面（４）が締め付け装置（１２）の下面（１６）と接触しかつ相互作用するようにインサートをホルダ内に配置させるインサートを金属除去機械加工用工具（１）に錠止めする装置において、インサート（２）の接触面（４，６）の少なくとも１つには、該インサートがホルダ（８）に取付けられて該ホルダ内で負荷を受けるときホルダ（８）の対向面（１４、１６のうち少なくとも１つ）に少なくとも部分的に押し付け、それによってホルダの該対向面に変形を生じさせるように配置された円錐形状、歯形状等の突起または凸凹（２０）を備え、該円錐形状、歯形状等の突起の頂部にはインサート（２）が切断力を受けるとき該頂部が割れないように丸みを付け、インサートの突起（２０）がホルダの前記対向面に完全に押し付けられるように配置され、それによってインサートの突起（２０）が設けられた面に沿って該ホルダと該インサートとの完全な面接触が達成されることを特徴とするインサートの錠止装置。
5. 突起の高さが約０．０５ｍｍから約０．５ｍｍまでの範囲であることを特徴とする請求項４に記載のインサートの錠止装置。
6. 突起の頂部には丸みを付け、それにより頂部（３２）が約０．０８ｍｍから約０．１ｍｍまでの範囲のアール（Ｒ）を有することを特徴とする請求項４または５に記載のインサートの錠止装置。
7. 突起（２０）がインサートの下方接触面（６）の面積の約１０％から約５０％までを被覆するように突起をインサートの下方接触面に配置し、かつ突起をインサート（２）の前端部（３４）に配置させたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のインサートの錠止装置。
8. インサート（２）には上方接触面（４）と下方接触面（６）とを備えると共に接触面側間に側面（２２，２４）を設け、インサート（２）には上方切断面（２８）と側面（２２，２４）との間の界面に少なくとも１つの刃先（２６）を備え、インサート（２）がホルダ内に配置されてホルダ内において負荷を受けるようにした金属除去機械加工用インサート（２）において、インサート（２）の接触面（４，６）の少なくとも１つには、該インサートがホルダに取付けられてホルダ内で負荷を受けるときホルダの対向面に少なくとも部分的に押し付け、それによってホルダの対向面に変形を生じさせるように配置した円錐形状、歯形状等の突起（２０）を備え、該突起（２０）の頂部にはインサート（２）が切断力を受けるとき該頂部が割れないように丸みを付け、該インサートの突起（２０）がホルダの対向面に完全に押し付けられるように配置され、それによってインサートの突起（２０）が設けられた面に沿って該ホルダと該インサートとの完全な面接触が達成されるようにしたことを特徴とする金属除去機械加工用インサート。
9. 突起の高さが約０．０５ｍｍから約０．５ｍｍまでの範囲内であることを特徴とする請求項８に記載の金属除去機械加工用インサート。
10. 突起の頂部には丸みを付け、それにより頂部（３２）が約０．０８ｍｍから約０．１ｍｍまでの範囲のアール（Ｒ）を有することを特徴とする請求項８または９に記載の金属除去機械加工用インサート。
11. 突起（２０）がインサートの下方接触面（６）の面積の約１０％から約５０％までを被覆するように突起をインサートの下方接触面に配置し、かつ突起をインサート（２）の前端部（３４）に配置させたことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の金属除去機械加工用インサート。
12. 突起（２０）がプレスによって製造されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の金属除去機械加工用インサート。

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