JP5145601B2 - 切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、割り出し可能な切削インサートに関する。

それぞれ反対方向に傾斜した切削刃を有する割り出し可能な切削インサート（indexable cutting inserts）は公知である。そのような切削インサートは、例えば、特許文献１〜３に開示されている。これらの切削インサートは、典型的には、フライス加工用に使用され、切削インサートの中心部分に向って内側下方に向って延びるすくい面を有する切削刃が周辺に配置されている概略正方形の形状を有する。

別のタイプの切削インサートが、例えば、フライス加工用タンジェンシャル切削インサート（a tangential milling cutting insert）を開示する特許文献４に示されている。該切削インサートの各端面には、突出当接面を有する少なくとも１つの突出当接部材が設けられている。

米国特許第５、３８３、７５０号明細書 米国特許第５、６８５、６７０号明細書 米国特許第５、９５１、２１４号明細書 米国特許第６、８７２、０３４号明細書

穴あけ作業（drilling operation）を実行するために切削インサートを使用する場合、２つの切削インサートの切削刃の後方区域の重なりがあるとき、切削刃の後端の近くでの切り屑の細分化をうまく制御することが必要となり得る。

上述した不都合を著しく低減あるいは抑制し得る穴あけ作業を実行するために使用され得る切削インサートを提供することが本願発明の目的である。

本願発明によれば、上面、下面、及び該上面と下面との間に延在する周囲面を備える切削インサートであって、周囲面には、第１の一対の対向する第１側面及び第２の一対の対向する第２側面が設けられ、第１側面の各々は、側縁において、隣接する第２側面の各々と結合し、第１側面の各々と上面との交差部は、切削刃を構成し、各側縁と上面との交差部は、切削コーナー（a cutting corner）を構成し、各切削刃は、その第１端部において低い切削コーナーと結合し、その第２端部において高い切削コーナーと結合し、上面において切削刃から内側に向って延びるすくい面と関連し、切削刃は、切削インサートを正面から見たときそれぞれ反対方向に傾斜しており、すくい面の切削刃から遠い内側部分には、上端を有する主切り屑形成部が形成され、該上端の各部分は、下面から切削刃に直交し上端の関連する部分を通過する線上にある隣接する切削刃の部分までの距離より大きい端部距離だけ下面から離れて位置し、高い切削コーナーに隣接し、低い切削コーナーから遠いすくい面の第１端部には、高い切削コーナーの近くから主切り屑形成部まで延在する副切り屑形成部が設けられている切削インサートが提供される。

典型的には、副切り屑形成部は、高い切削コーナーに隣接する外側端、高い切削コーナーから遠い内側端を有し、副切り屑形成部の外側端と内側端とを通過する第２基準線は、切削インサートの上面から見たとき主切り屑形成部に対して斜めに交わっている。

さらに典型的には、副切り屑形成部の上端は、高い切削コーナーから遠い副切り屑形成部の内側端において主切り屑形成部の上端と結合する。

さらに典型的には、切削刃に直交し、副切り屑形成部の内側端を通過する内側線は、切削刃に直交し、副切り屑形成部の外側端を通過する外側線より低い切削コーナーに近い。

高い切削コーナーは、コーナー部距離だけ下面から離れて位置しており、副切り屑形成部の上端の中心部分は、中心部距離だけ下面から離れて位置しており、副切り屑形成部の上端の内側部分は、内側部距離だけ下面から離れて位置しており、コーナー部距離は、中心部距離より大きく、内側部距離より小さいことが有利である。

典型的には、副切り屑形成部は、結合基線においてすくい面と結合し、切削インサートの上面から見たとき、副切り屑形成部の内側端を通過し、副切り屑形成部の外側端と内側端とを通過する第２基準線に直交し、副切り屑形成部の内側端から隣接する切削刃まで延びている順方向線は、隣接する切削刃に向う順方向を画定し、結合基線は、副切り屑形成部の外側端に隣接する外側部分及び副切り屑形成部の内側端に隣接する内側部分を有し、結合基線の外側部分は、第２基準線に対して後方に向って配置され、結合基線の内側部分は、第２基準線に対して前方に向って配置されている。

さらに典型的には、結合基線の後方末端は、切削刃に対して結合基線の前方末端より近くに配置されている。

必要に応じて、切削インサートには、縦軸Ａを有し、上面と下面の間を延びる貫通孔が設けられる。

典型的には、主切り屑形成部の上端を越え、切削刃から離れている上面の部分それぞれは、下面に対して異なる傾斜角で傾斜している。

さらに典型的には、該傾斜角は、主切り屑形成部の上端の長さに従って正の値から負の値まで変化する。

必要に応じて、第１側面各々は、切削刃から下面に向って、下方に延在する第１逃げ面（a first relief surface）を有し、該第１逃げ面は下面に直交する第１基準線に対して第１逃げ角で傾斜しており、第２逃げ面が第１逃げ面から下面まで下方に向って延在し、第１基準線に対して第２逃げ角で傾斜している。

典型的には、第１逃げ角は、第２逃げ角より小さい。

本願発明の第１実施態様によれば、切削インサートは、切削インサートの上面からみて、概略正方形の形状を有し、２つの正反対に位置する高い切削コーナーを結ぶ線の中心は、切削インサートを上面から見たとき、切削インサートの１８０°回転対称の中心を画定している。

本願発明の第２実施態様によれば、切削インサートは、切削インサートの上面から見て概略正方形の形状を有し、２つのく正反対に位置する高い切削コーナーを結ぶ線は、切削インサートを上面から見たとき切削インサートの対称線を画定している。

本願発明に係る切削インサートの斜視図である。 図１の切削インサートの拡大上面図である。 図２の副切り屑形成部の拡大図である。 図１の切削インサートの第１側面図である。 図１の切削インサートの第２側面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿って断面された断面図である。 図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って断面された断面図である。 図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って断面された断面図である。 図２のＩＸ−ＩＸ線に沿って断面された断面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿って断面された断面図である。 図２のＸＩ−ＸＩ線に沿って断面された断面図である。 図２のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って断面された断面図である。 本発明に係る切削インサートの別の実施態様の斜視図である。

本願発明を良く理解し、同じことがどのように実際に実行され得るかを示すために、添付図面を参照する。

最初に、本願発明に係る切削インサート１０が示されている図１−１２に注目する。切削インサート１０は、上面１２、下面１４、及び上面１２と下面１４との間に延在する周囲面１６を備えている。軸Ａを有する貫通孔１８が、上面１２と下面１４との間に延在する。

切削インサート１０は、該切削インサートを上面から見たとき、概略正方形の形状を有する。本願発明の第１実施態様によれば、軸Ａを通過する平面Ｐは、切削インサート１０を第１区画２０と第２区画２２とに分割している。２つの区画２０、２２は、同一であり、すなわち、切削インサートは、軸Ａに対して１８０°回転対称を有している。従って、区画２０、２２のうちの一方のみについて以下説明する。

周囲面１６には、第１の一対の対向する第１側面２４及び第２の一対の対向する第２側面２６が設けられ、第１側面２４各々は、側縁２８において隣接する第２側面２６それぞれと結合する。第１側面２４それぞれと上面１２との交差部は、切削刃３０を形成する。したがって、切削インサート１０には、２つの切削刃３０が設けられ、２回割り出し可能である。図４に示されるように、２つの切削刃３０は、切削インサート１０の側面から見て、それぞれ反対方向に傾斜している。

第１側面２４各々は、下面１４に向って切削刃３０から下方に向って延在する第１逃げ面２５を有する。第１逃げ面２５は、下面１４に直交する第１基準線Ｌに対して第１逃げ角βで傾斜している。第２逃げ面２７が第１逃げ面２５から下面１４まで下方に向かって延在している。第２逃げ面２７は、第１基準線Ｌに対して第２逃げ角γで傾斜している。典型的には、第１逃げ角βは、第２逃げ角γより小さい。

側縁２８それぞれと上面１２との交差部は、切削コーナー３２を形成している。各切削刃３０は、その両端部において切削コーナー３２と結合している。その第１端部３４において、切削刃３０は、低い切削コーナー３６と結合し、その第２端部３８において、切削刃３０は、高い切削コーナー４０と結合している。

切削刃３０は、上面１２において該切断刃３０から内側に向って延在するすくい面４２と関連している。切断刃３０から遠いすくい面４２の内側部分４４は、上端４８を有する主切り屑形成部４６を形成する。切削刃３０に沿う３つの異なった断面を示す図６−８に示されるように、主切り屑形成部４６の上端４８の各部分は、隣接する切削刃の部分より高い。すなわち、分かり易く説明すると、上端４８の各部分５０、５２、５４は、それぞれの端部距離（end distance）Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３だけ下面１４から離れて位置している。各端部距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、底面１４からそれぞれ隣接する切削刃の部分５６、５８、６０までの距離Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６より大きい。ここで、切断刃の部分５６、５８、６０は、切断刃３０に直交し、上端４８の関連する各部分５０、５２、５４を通過する線上にある。図６−８は、断面図であるので、距離Ｄ１−Ｄ６は、点線で表されている下面１４までの正確な距離を示していない。しかしながら、これらの図は、切削刃の部分の各高さＤ４、Ｄ５、Ｄ６に対する上端４８それぞれの距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３間の相対的な高さの差を示してはいる。

切削刃が切削インサートの側面から見てそれぞれ反対方向に傾斜しているような切削インサートの構成によって、主切り屑形成部４６の上端４８を越え、切削刃３０から離れている上面１２の各部分は、下面１４に対して異なる傾斜角αで傾斜している。傾斜角α１、α２及びα３は、それぞれ、断面ＶＩ−ＶＩ、ＶＩＩ−ＶＩＩ及びＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける傾斜角を示している。示されるように、傾斜角αは、主切り屑形成部４６の上端４８の長さに沿って正の値から負の値まで変化する。

高い切削コーナー４０に隣接し、低い切削コーナー３６から遠いすくい面４２の第１端部６２には、高い切削コーナー４０の近傍から主切り屑形成部４６まで延在する副切り屑形成部６４が設けられている。副切り屑形成部６４は、高い切削コーナー４０に隣接する外側端６６と高い切削コーナー４０から遠い内側端６８を有する。図３に示されるように、副切り屑形成部６４の外側端６６及び内側端６８を通過する第２基準線Ｂは、主切り屑形成部４６に対して斜めに交わっている。

副切り屑形成部６４の上端７０は、副切り屑形成部６４の高い切削コーナー４０から離れている内側端６８において主切り屑形成部４６の上端４８と結合している。

副切り屑形成部６４は、切削刃３０に直交し、副切り屑形成部６４の内側端６８を通過する内側線Ｃが、切断刃３０に直交し、副切り屑形成部６４の外側端６６を通過する外側線Ｅより、低い切削コーナー３６に近いように定められる。

図４に示されるように、高い切削コーナー４０は、コーナー部距離Ｆだけ底面１４から離れて位置しており、副切り屑形成部６４の上端７０の中心部分７２は、下面１４から中心部距離Ｇだけ離れて位置しており、副切り屑形成部６４の上端７０の内側部分７４は、下面１４から内側部距離Ｈだけ離れて位置している。コーナー部距離Ｆは、中心部距離Ｇより大きく、内側部距離Ｈより小さい。

図３に示されるように、副切り屑形成部６４は、結合基線（a base merging line）７６においてすくい面４２と結合している。隣接する切削刃３０に向う順方向Ｊは、副切り屑形成部６４の内側端６８を通過し、副切り屑形成部６４の外側端６６及び内側端６８を通過する第２基準線Ｂに直交する線によって画定され、副切り屑形成部６４の内側端６８から隣接する切削刃３０まで延在している。結合基線７６は、副切り屑形成部６４の外側端６６に隣接する外側部分７８及び副切り屑形成部６４の内側端６８に隣接する内側部分８０を有する。結合基線７６の外側部分７８は、第２基準線Ｂに対して後方に向って配置され、結合基線７６の内側部分８０は、第２基準線Ｂに対して前方に向って配置されている。さらに、結合基線７６の後方末端８２は、結合基線７６の前方末端８４より切削刃３０の近くに配置される。

上述されたような切削インサート１０は、穴あけ用切削工具に取り付けられた場合、穴あけ作業用に使用され得る。副切り屑形成部６４の設計は、同じ切削工具に取付けられた２つの切削インサートの切削刃の上部で重なりが存在するとき、ワークピースから切削された切り屑の改良された細分化を可能とする。

図１３は、本願発明に係る切削インサート１１０の別の実施態様を示している。この実施態様によれば、切削インサート１１０は、切削インサートの上面から見て概略正方形の形状を有する。切削インサート１１０は、切削インサート１０と同じである。しかしながら、２つの正反対に位置する高い切削コーナー１４０を結ぶ線Ｋが切削インサート１１０の対称平面Ｑを画定している。該対称平面Ｑは、線Ｋ及び軸Ａを通過し、下面１４に直交している。また、切削インサート１１０は、対称平面Ｑに対して鏡映対称を有する。したがって、切削インサート１１０には、２対の切削刃１３０が設けられている。第１の対１８６の切削刃１３０は、切削インサート１１０が保持されている工具の右回転用であり、第２の対１８８の切削刃１３０は、左回転用である。切削インサート１１０は、左右の回転に対して２回割り出し可能であり得る。

本願発明がある程度詳細に説明されてきたけれども、以下にクレームされるように発明の精神または範囲を逸脱することなく、いろいろな変更や修正がなされ得るであろうことが理解されるべきである。

Claims (14)

1. 上面（１２）、下面（１４）、および上面（１２）と下面（１４）との間に延在する周囲面（１６）を備える切削インサート（１０、１１０）であって、
   周囲面（１６）には、第１の一対の対向する第１側面（２４）及び第２の一対の対向する第２側面（２６）が設けられ、第１側面（２４）それぞれは、側縁（２８）において、隣接する第２側面（２６）と結合し、
   第１側面（２４）と上面（１２）との交差部は、切削刃（３０、１３０）を形成し、側縁（２８）それぞれと上面（１２）との交差部は、切削コーナー（３２）を形成し、切削刃（３０、１３０）それぞれは、その第１端部（３４）において、低い切削コーナー（３６、１３６）と結合し、その第２端部（３８）において、高い切削コーナー（４０、１４０）と結合し、切削刃（３０、１３０）それぞれは、上面（１２）において、該切削刃（３０、１３０）から内側に向って延在するすくい面（４２）と関連し、切削刃（３０、１３０）は、切削インサート（１０、１１０）の側面から見て、それぞれ反対方向に傾斜しており、
   すくい面（４２）の切削刃（３０、１３０）から遠い内側部分（４４）には、上端（４８）を有する主切り屑形成部（４６）が形成され、上端（４８）の各部分（５０、５２、５４）は、下面（１４）から、切削刃に直交し、上端（４８）の関連する部分（５０、５２、５４）を通過する線上にある隣接する切削刃の部分（５６、５８、６０）までのそれぞれの距離（Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６）より大きい端部距離（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）だけ下面（１４）から離れて位置し、
   高い切削コーナー（４０、１４０）に隣接し、低い切削コーナー（３６、１３６）から遠いすくい面（４２）の第１端部（６２）には、高い切削コーナー（４０、１４０）の近くから主切り屑形成部（４６）まで延在する副切り屑形成部（６４）が設けられていることを特徴とする切削インサート（１０、１１０）。
2. 副切り屑形成部（６４）は、高い切削コーナー（４０、１４０）に隣接する外側端（６６）、高い切削コーナー（４０、１４０）から遠い内側端（６８）を有し、該副切り屑形成部（６４）の外側端（６６）と内側端（６８）とを通過する第２基準線（Ｂ）が、切削インサート（１０、１１０）の上面から見て、主切り屑形成部（４６）に対して斜めに交わっていることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
3. 副切り屑形成部（６４）の上端（７０）は、該副切り屑形成部（６４）の高い切削コーナー（４０、１４０）から遠い内側端（６８）において、主切り屑形成部（４６）の上端（４８）と結合していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
4. 切削刃（３０、１３０）に直交し、副切り屑形成部（６４）の内側端（６８）を通過する内側線（Ｃ）は、切削刃（３０、１３０）に直交し、副切り屑形成部（６４）の外側端（６６）を通過する外側線（Ｅ）より低い切削コーナー（３６、１３６）に近いことを特徴とする請求項３に記載の切削インサート（１０、１１０）。
5. 高い切削コーナー（４０、１４０）は、コーナー部距離（Ｆ）だけ下面（１４）から離れて位置し、副切り屑形成部（６４）の上端（７０）の中心部分（７２）は、中心部距離（Ｇ）だけ下面（１４）から離れて位置し、副切り屑形成部（６４）の上端（７０）の内側部分（７４）は、内側部距離（Ｈ）だけ下面（１４）から離れて位置し、コーナー部距離（Ｆ）は、中心部距離（Ｇ）より大きく、内側部距離（Ｈ）より小さいことを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
6. 副切り屑形成部（６４）は、結合基線（７６）においてすくい面（４２）と結合し、
   切削インサート（１０、１１０）の上面から見たとき、副切り屑形成部（６４）の内側端（６８）を通過し、副切り屑形成部（６４）の外側端（６６）と内側端（６８）とを通過する第２基準線（Ｂ）に直交し、副切り屑形成部（６４）の内側端（６８）から隣接する切削刃（３０、１３０）まで延びる順方向線（Ｊ）は、隣接する切削刃（３０、１３０）に向う順方向（Ｊ）を画定し、
   結合基線（７６）は、副切り屑形成部（６４）の外側端（６６）に隣接する外側部分（７８）及び副切り屑形成部（６４）の内側端（６８）に隣接する内側部分（８０）を有し、
   結合基線（７６）の外側部分（７８）は、第２基準線（Ｂ）に対して後方に向って配置され、結合基線（７６）の内側部分（８０）は、第２基準線（Ｂ）に対して前方に向って配置されることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
7. 結合基線（７６）の後方末端（８２）は、結合基線（７６）の前方末端（８４）よりも切削刃（３０、１３０）の近くに配置されることを特徴とする請求項６に記載の切削インサート（１０、１１０）。
8. 切削インサートには、上面（１２）と下面（１４）との間に延在する貫通孔（１８）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
9. 主切り屑家西部（４６）の上端（４８）を越え、切削刃（３０、１３０）から離れている上面（１２）の各部分は、下面（１４）に対して、異なる傾斜角（α１、α２、α３）で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
10. 傾斜角（α１、α２、α３）は、主切り屑形成部（４６）の上端（４８）の長さに沿って正の値から負の値まで変化することを特徴とする請求項９に記載の切削インサート（１０、１１０）。
11. 第１側面（２４）各々は、切削刃（３０）から下面（１４）に向って下方に向って延在する第１逃げ面（２５）を有し、第１逃げ面（２５）は、下面（１４）に直交する第１基準線（Ｌ）に対して第１逃げ角（β）で傾斜し、第２逃げ面（２７）が、第１逃げ面（２５）から下面（１４）まで下方に向って延在し、第２逃げ面（２７）は、第１基準線（Ｌ）に対して第２逃げ角（γ）で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
12. 第１逃げ角（β）は、第２逃げ角（γ）より小さいことを特徴とする請求項１１に記載の切削インサート（１０、１１０）。
13. 切削インサート（１０）は、切削インサートの上面から見て、概略正方形の形状を有し、２つの正反対に位置する高い切削コーナー（４０）を結ぶ線の中心が、切削インサートの上面から見たとき、切削インサート（１０）の１８０°回転対称の中心を画定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（１０）。
14. 切削インサート（１１０）は、切削インサートの上面から見て、概略正方形の形状を有し、下面（１４）に直交し、２つの正反対に位置する高い切削コーナー（１４０）を通過する平面（Ｑ）が切削インサート（１１０）の対称平面を画定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（１１０）。

Images