JP5087740B2 - 切削加工用工具 - Google Patents

Description

本発明は、締結部分と交換可能な切削インサートを受け入れるためのインサート座を有する工具ヘッドを備える切削加工用工具に関し、この工具ヘッドは、工作機械に装着され、二つの交換可能な切削インサートが配置される少なくとも二つの切り屑ポケットを有している。個々の切削インサートは異なる加工に関して意図され、互いに向き合うすくい面（active surface）を有している。二つの切削インサートは、軸方向で異なる位置にあり、軸方向に最も遠い部分を有して切り屑ポケットに配置されている。本発明による工具は、好ましくは金属加工のために意図されている。

ドイツ連邦共和国特許番号第３７３３２９８号（ＤＥ３７３３２９８Ｃ２）により、切削加工用のコンビネーション工具が周知となっている。一実施形態によると、このコンビネーション工具は、同じ切り屑ポケットに二つの交換可能なインサートを有している。個々の切削インサートは、工具の円周方向で間隔を開けて配置されている。切削インサートの一つは中心に配置される切削インサートであり、他の一つは外周に配置される切削インサートである。このコンビネーション工具によって、例えば、旋削、転削及び穴明けなど、切削加工に関する異なる加工様式が実施されることができる。

ヨーロッパ公開特許番号第１１８６３６７号（ＥＰ１１８６３６７Ａ１）により、旋削及び転削を実施する工具が周知となっている。工具の切削インサートが実施すべき加工様式の明確な区分はない。例えば、同じ切削インサートは、転削及び旋削の両方に使用される。さらに、切り屑ポケットに配置された二つの切削インサートは、旋削のために使用される。

ＰＣＴ公開特許番号第２００４０６９４５５号（ＷＯ２００４０６９４５５Ａ１）により、切削加工用工具が周知となっている。この工具は、交換可能な切削インサートを受け入れるためのインサート座を有する工具ヘッドを備えている。工具ヘッドは、二つの交換可能な切削インサートが配置されている少なくとも一つの切り屑ポケットを有している。個々の切削インサートは、異なる加工様式に関して意図され、互いに向き合うすくい面（active surface）を有している。この工具の特徴は、同一の切り屑ポケットに含まれる切削インサートはタイプが異なっているということである。より詳細には、切削インサートの一つは回転加工に関して意図され、他の一つは旋削に関して意図されている。

本発明の第１の目的は、序文で定義されたような工具を提供することである。個々の切削インサートは、異なる様式で加工が実施されているときに、互いに干渉しないように配置されている。

本発明の他の目的は、被削材に関する工具の標準的セッティングがほとんどの加工オペレーションに適用されるという事実によって、非常に容易に工具を使用することができるということである。

また、本発明の他の目的は、工具が標準的な切削インサートを備えるということである。

本発明の請求項１記載の発明は、工作機械に装着されることが意図された締結部分だけでなく、交換可能な切削インサートを装着するためのインサート座が形成された工具ヘッドを備え、各ポケット内に二つの交換可能な前記切削インサートが配置されている少なくとも二つの切り屑ポケットを有し、個々の切り屑ポケット内に配置された前記切削インサートは異なる加工のために意図され、互いに対向するすくい面を有し、共通の切り屑ポケット内に配置された二つの切削インサートは、軸方向で異なる位置に配された軸方向で最も遠い部分を有する切削加工用工具であって、異なる前記切り屑ポケットに配置された旋削用の二つの切削インサートは、軸方向で異なる位置に配された軸方向の最も遠い部分を有することを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１による工具において、荒加工のために意図された旋削インサートの最も遠い部分が、仕上げ加工のために意図された旋削インサートの最も遠い部分よりも軸方向でさらに前へ配置されていることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項２に記載の工具において、軸方向で前記二つの旋削インサート間の距離の差が、０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の工具において、底面図において示されるように、前記二つの旋削インサートの刃先が、中心軸に交差する直線に沿って配置されていることを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れか１項に記載の工具において、仕上げ加工用の前記旋削インサートの刃先角の二等分線が、中心軸と共に鈍角を形成することを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、請求項５に記載の工具において、２α₂＜β₂を、前記刃先角と前記鈍角との関係に適用することを特徴とする。

また、請求項７記載の発明は、請求項２〜６の何れか１項に記載の工具において、荒加工用の前記旋削インサートの刃先角の二等分線が、前記中心軸と共に鈍角を形成することを特徴とする。

本発明の少なくとも第１の目的は、以下の独立請求項１で規定された特徴を有する切削加工用工具によって実現される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項で規定されている。以下に、本発明の一実施形態が添付される図面を参照して説明される。

図１及び図２に示される工具は、締結部分５、工具ヘッド１、シャフト３を備え、工作機械に装着されるように意図されている。自由端において、締結部分５は、例えば商標名ＣＯＲＯＭＡＮＴ ＣＡＰＴＯで販売されているタイプのカップリングを備えることもできる。工具の中心軸はＣ１−Ｃ１で示されている。この軸は、回転軸でもあり、工具の軸方向の延長部分を規定する。工具ヘッド１は工具の前端を規定し、一方、締結部分５は工具の後端を規定する。

工具に関して示されている実施形態の工具ヘッド１は、二つの切り屑ポケット７，９と、個々の切り屑ポケット７，９に装着される二つの切削加工用インサートとを備えている。より詳細には、個々のインサートは、個々の切り屑ポケットを制限する面内に形成されたインサート座（図示しない）に取り付けられ、ねじで固定されている。第１の切り屑ポケット７において、第１の旋削インサート１１と第１の転削インサート１０が装着されている。これらの切削インサート１０，１１は、互いに対向しているすくい面（active surface）を有している。第２の切り屑ポケット９において、第２の旋削インサート１３と第２の転削インサート１２が提供されている。また、これらの切削インサート１２，１３は、互いに対向しているすくい面を有している。本実施形態において、これらの切削インサートの全ては、ねじで個々のインサート座に固定されている。好ましくは、転削インサート１０，１２は同じものであり、そのタイプに関して、エンドミルインサートと命名されている。転削インサート１０，１２に関して、個々の主切れ刃１０ａ，１２ａは、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１に一致する中心軸を持つ共通の仮想円柱面内に配置されている。個々の転削インサート１０，１２のワイパー切れ刃１０ｂ，１２ｂに関しては、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１に垂直である共通の仮想平面内に配置されている。

図３より、軸方向で最も前側に位置する二つの転削インサート１０，１２の部分は、同じ軸位置（level）にあり、かつ、この部分は、軸方向で最も前側に位置する旋削インサート１１，１３の部分より工具の軸方向（Ｃ１−Ｃ１）でより前側に位置している。これに関し、第１の旋削インサート１１の最も遠い部分は、距離δ１だけ、転削インサート１０，１２の最も遠い部分の後方に位置している。一方、第２の旋削インサート１３の最も遠い部分は、距離δ２だけ、転削インサート１０，１２の最も遠い部分の後方に位置している。本発明による工具の重要な特徴は、δ１＜δ２の関係あるということである。δ１とδ２のこの関係の重要性は、より詳しく以下で説明される。

図４に示される底面図より、半径方向で最も外側に配置された転削インサート１０，１２の部分によって規定された一点鎖線の基準円ＲＣは、半径方向で最も外側に配置された旋削インサートの部分の外側に配置されている。

したがって、転削インサート１０，１２の軸方向で最も遠い部分は、旋削インサート１１，１３の軸方向で最も遠い部分の軸方向で前に位置し、転削インサート１０，１２の半径方向で最も遠い部分が旋削インサート１１，１３の半径方向で最も遠い部分の半径方向外側に位置しているので、本発明による工具は、旋削インサート１１，１３の干渉なしに転削のために使用されることができる。

図４より、旋削インサート１１，１３の切削点１４，１５は、工具の中心を通る直線Ｌ１に沿って配置されている。これは、工具が使用されることを目的とする多機能機械のプログラミングを容易にする。

以下に、工具によって実施される多数の加工オペレーションが図示されている。これに関し、被削材Ａを加工する工具は、中心又は回転軸Ｃ２−Ｃ２を有している。一般に、示される加工オペレーションにおいて、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は被削材の中心軸Ｃ２−Ｃ２と直角を形成し、又は工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は被削材の中心軸Ｃ２−Ｃ２と平行であるということが示される。

図５又は６に示される加工オペレーションは、被削材Ａに関して縦方向の旋削を示す。転削インサート１０，１２は旋削インサート１１，１３の軸方向前方に位置しているにもかかわらず、転削インサート１０，１２はこの加工オペレーションにおいて被削材Ａと干渉しないということが、図５より示されている。この理由は、被削材Ａの外側の輪郭が湾曲しているためである。図６より、第１の旋削インサート１１は、被削材Ａと係合しているということが示されている。一方、第２の旋削インサート１３は第１の旋削インサート１１の軸方向後方に位置している。すなわち、第２の旋削インサート１３は、被削材Ａから所定の距離に位置している。旋削インサート１１，１３の位置関係は、δ１＜δ２という事実の結果である。簡単ではあるが制限される目的ではなく、δ１は０．２〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍの距離にあることが望ましく、一方、δ２は０．４〜２．０ｍｍ、好ましくは０．６〜１．０ｍｍの距離にあることが望ましい。与えられた距離が互いに重なる場合は、δ１＜δ２の関係を適用する。図５及び６で示される加工オペレーションに関し、Ｃ１−Ｃ１はＣ２−Ｃ２に対して垂直である。

工具における第１の旋削インサート１１の向きに関して、図３に示されるように、基準が、第１の旋削インサート１１のインサート刃先に交差し、第１の刃先角α₁の半分である第１の二等分線Ｂ１で作られている。第１の二等分線Ｂ１は、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１により、第１の鈍角β₁を形成する。簡単化のためであるが、制限される目的ではなく、第１の刃先角α₁＝８０°であるならば、第１の鈍角の適切な値はβ₁＝１３５°であることを述べることができる。第１の刃先角α₁は、７５゜＜α₁＜９０゜の間にあることが適当である。α₁が７５゜＜α₁＜９０゜の間にあるとき、第１の鈍角β₁の値は通常で±５゜変化する。第１の鈍角β₁の値は、被削材Ａに関係して第１の旋削インサート１１の隙間を考慮することによって決定されている。

工具の第２の旋削インサート１３の向きに関して、図６に示されるように、基準が、第２の旋削インサート１３のインサート刃先に交差し、第２の刃先角α₂の半分である第２の二等分線Ｂ２で作られている。第２の二等分線Ｂ２は、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１と第２の鈍角β₂を形成する。もし第２の刃先角α₂＝５５゜であるならば、β₂の適当な値は１２０゜（β₂＝１２０゜）であるということを述べることができる。もし第２の刃先角α₂＝３５゜であるならば、β₂の適当な値は１１０゜（β₂＝１１０゜）である。一般に、２α₂＜β₂の関係が有効である。第２の鈍角β₂の値は、特に、図８で示される旋削オペレーションにおいて、被削材Ａに対する第２の旋削インサート１３の押し付けを考慮することによって決定されている。

図７は、いわゆる荒加工を実施する第１の旋削インサート１１を用いた二つの旋削オペレーションを図示する。これに関して、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１と被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２とが直角を成す被削材Ａの端面の旋削と同様に、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１と被削材の中心軸Ｃ２−Ｃ２とが直角を成す長手方向の外径旋削が示されている。したがって、二つの旋削オペレーションの間には、単に、工具の平行移動が生じるだけである。

図８において、第２の旋削インサート１３を使用した旋削オペレーション、すなわち、切削インサートはいわゆる仕上げ加工を実施する切削インサートが図示されている。これに関して、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１が被削材の中心軸Ｃ２−Ｃ２と平行である長手方向の外径旋削が示されている。

図９において、被削材Ａの軸方向の孔が、ヘリカル補間法による転削によってどのように形成されるかが図示されている。工具の二つの転削インサート１０，１２は前記加工オペレーションを実施する。ここで、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は、被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２に平行である。

図１０において、図９で加工された孔の内径旋削が図示されている。この内径旋削は、いわゆる仕上げ加工を実施する第２の旋削インサート１３の使用によって実施される。ここで、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は、被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２に対して平行である。

図１１及び１２は、工具を使用した二つの異なる転削オペレーションによって、被削材Ａの平面がどのようにして作られるかを示す。図１１において、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は、被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２に対して垂直に向けられている。一方、図１２において、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２に対して平行である。

（本発明の実施可能な変更）
上述した本発明の実施形態において、工具は切削加工用インサートの任意のセットを備えている。特に、旋削インサートに関して、これらのインサートは、上述したものとは異なる他のタイプのものとすることができる。しかしながら、このような旋削インサートは、δ１＜δ２の関係に関して、異なる種類の加工に意図されている。

上述した実施形態において、切削インサートはロックねじによってそれらのインサート座に固定されているということが記載されている。しかしながら、本発明の範囲内において、切削インサートは他の方法、例えばクランプ又は同種の方法で固定されることも可能である。

上で示され、本発明による工具によって実施された加工オペレーションにおいて、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１は、被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２に対して垂直又は平行である姿勢をとる。これは、工具の使用に関して好ましい方法であるが、工具の中心軸Ｃ１−Ｃ１が、例えば、被削材Ａの中心軸Ｃ２−Ｃ２と鋭角を形成するときに使用されるということが指摘されるべきである。

本発明による工具の斜視図である。 図１による位置と比較して、中心軸の回りを１８０°回転した工具を示す他の斜視図である。 図１による工具の側面図である。 図１による工具の底面図である。 中心軸が紙面に対して垂直な延長部を有する被削材に対して、工具が旋削を実施している図１による工具の第１の側面図である。 中心軸が紙面と平行に延びている図５による被削材に対して、工具が旋削を実施している図１による工具の第２の側面図である。 本発明による工具によって、被削材に対する二つ旋削オペレーションがどのようにして実施されるかを示す図である。 図７による被削材に対して、旋削オペレーションがどのようにして実施されるかを示す図である。 被削材に対する内径転削がどのように実施されるかを示す図である。 被削材に対する内径旋削がどのように実施されるかを示す図である。 被削材に対する外径転削がどのように実施されるかを示す図である。 工具が図１１に示される位置とは異なる位置をとって、被削材に対する外径転削がどのように実施されるかを示す図である。

符号の説明

１ 工具ヘッド
５ 締結部分
７，９ 切り屑ポケット
１０ 第１の転削インサート
１１ 第１の旋削インサート
１２ 第２の転削インサート
１３ 第２の旋削インサート
Ｃ１−Ｃ１ 中心軸
Ｃ２−Ｃ２ 中心軸
δ１，δ２ 距離
Ｂ１ 第１の二等分線
α₂ 第１の刃先角
β₁ 第１の鈍角
α₂ 第２の刃先角
β₂ 第２の鈍角
Ａ 被削材

Claims (7)

1. 工作機械に装着されることが意図された締結部分（５）だけでなく、交換可能な切削インサート（１０，１１，１２，１３）を装着するためのインサート座が形成された工具ヘッド（１）を備え、各ポケット内に二つの交換可能な前記切削インサートが配置されている少なくとも二つの切り屑ポケット（７，９）を有し、個々の切り屑ポケット（７，９）内に配置された前記切削インサート（１０，１１，１２，１３）は異なる加工のために意図され、互いに対向するすくい面を有し、共通の切り屑ポケット内に配置された二つの切削インサートは、軸方向で異なる位置に配された軸方向で最も遠い部分を有する切削加工用工具であって、
   異なる前記切り屑ポケット（７，９）に配置された旋削用の二つの切削インサート（１１，１３）は、軸方向で異なる位置に配された軸方向の最も遠い部分を有することを特徴とする工具。
2. 荒加工のために意図された旋削インサート（１１）の最も遠い部分が、仕上げ加工のために意図された旋削インサート（１３）の最も遠い部分よりも軸方向でさらに前へ配置されていることを特徴とする請求項１による工具。
3. 軸方向で前記二つの旋削インサート（１１，１３）間の距離の差（δ２−δ１）が、０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の工具。
4. 前記二つの旋削インサート（１１，１３）の刃先が、中心軸（Ｃ1−Ｃ１）に交差する直線（Ｌ１）に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の工具。
5. 仕上げ加工用の前記旋削インサート（１３）の刃先角（α₂）の二等分線が、中心軸（Ｃ１−Ｃ１）と共に鈍角（β₂）を形成することを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の工具。
6. ２α₂＜β₂を、前記刃先角（α₂）と前記鈍角（β₂）との関係に適用することを特徴とする請求項５に記載の工具。
7. 荒加工用の前記旋削インサート（１１）の刃先角（α₁）の二等分線（Ｂ１）が、前記中心軸（Ｃ１−Ｃ１）と共に鈍角（β₁）を形成することを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の工具。

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