JP5378507B2 - 切削挿入体 - Google Patents

Description

本発明は、ミリングカッターなどのような切削工具に用いられる切削挿入体に関する。

切削挿入体は、工具本体に直接装着されるか、カートリッジを介在して工具本体に装着される。切削挿入体は、切削加工の際に被削材と接触して切削を行う切削エッジを備える。特定の切削加工において、左勝手切削エッジを有する切削挿入体と、右勝手切削エッジを有する切削挿入体が用いられる。左勝手切削エッジは、工具本体の方向から見たとき、ミリングカッターが反時計方向に回転するときに用いられる切削エッジであり、右勝手切削エッジは、ミリングカッターが時計方向に回転するときに用いられる切削エッジである。

図１は溝加工を行うためのスロットカッターの側面図であり、図２は図１に示すスロットカッターによって溝が加工される様子を示す模式図である。

図１に示すように、スロットカッター１００には、右勝手切削エッジの切削挿入体１３０と、左勝手切削エッジの切削挿入体１２０が交互に位置するように装着される。図２に示すように、スロットカッター１００が回転すると、右勝手切削エッジの切削挿入体１３０が溝の底面１４２と一側面１４４を加工し、左勝手切削エッジの切削挿入体１２０が溝の底面１４２と他の一側面１４６を加工する。これにより、被削材１４０に溝が形成される。このように、左勝手切削エッジの切削挿入体と右勝手切削エッジの切削挿入体とを交互に装着して溝を加工する理由は、左勝手切削エッジの切削挿入体と右勝手切削エッジの切削挿入体との間の間隔を調整することによって、加工する溝の幅を調整するためである。

このようにスロットカッターを用いた溝加工などのような切削加工では、左勝手切削エッジの切削挿入体と右勝手切削エッジの切削挿入体が所望の 位置に装着された状態で切削加工を行う。左勝手切削エッジの切削挿入体の位置に右勝手切削エッジの切削挿入体が装着されるか、その反対に装着される場合、切削加工を正しく行うことができない。それにもかかわらず、 作業者の手違いなどによって所望の切削挿入体の切削エッジが加工切削エッジとして用いられるように装着されないことがあるため、このような問題を予防する必要がある。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためのものであって、左勝手切削エッジおよび／または右勝手切削エッジを備える切削挿入体において切削挿入体が所望の位置に装着されるようにして誤装着されることを防止することができる形状を有する切削挿入体を提供することをその目的とする。

本発明はまた、切削挿入体が工具本体に直接またはカートリッジを介在してさらに堅固に装着できる形状を有する切削挿入体を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る切削挿入体は、それぞれ平行四辺形の上面および下面と、上面と下面を連結する４つの側面とを備える。上面および下面と２つの対向する側面との間の境界部に１つ以上の主切削エッジが形成される。上面および下面と他の２つの対向する側面との間の境界部に副切削エッジが形成される。主切削エッジは、上面および下面と平行し、その中間に位置した中間面に対して第１の角度をなし、副切削エッジは中間面に対して第２の角度をなす。第１の角度と第２の角度は、好ましくはそれぞれ３度〜１３度である。主切削エッジと副切削エッジは連結されて、切削エッジを形成する。上面と下面は装着面と傾斜面とを備え、傾斜面は切削エッジから中間面に向かって内側に延長する。このような切削挿入体の上面と下面は、中間面に対して鏡対称である。切削挿入体は、上面および下面の中心を貫通する軸を中心にして１８０度回転対称である。

本発明の一実施形態によれば、主切削エッジを形成する互いに対向する２つの側面は、前記中間面が通る位置を頂点として外側に突出し、前記中間面を境に上面側と下面側の２つの傾斜面にそれぞれ区分けされている。それらの傾斜面は、前記軸と平行な状態から鋭角（γ）の角度で前記軸に向かって傾斜している。その鋭角（γ）は、好ましくは、５度〜１５度である。

本発明の一実施形態によれば、切削工具用カートリッジは、本発明の切削挿入体を収容するポケットを備える。ポケットは、半径方向支持面と底支持面とを備える。半径方向支持面は、切削挿入体の上面および下面の主切削エッジと副切削エッジとの間の内角と同じ大きさの傾斜を有する。底支持面は、切削挿入体の主切削エッジの第１の角度および副切削エッジの第２の角度と同じ大きさの傾斜をそれぞれ有する第１の傾斜面と第２の傾斜面とを備える。

本発明の一実施形態によれば、切削工具は、本発明の切削挿入体を収容するポケットを備える。ポケットは、半径方向支持面と底支持面とを備える。半径方向支持面は、切削挿入体の上面及び下面の主切削エッジと副切削エッジとの間の内角と同じ大きさの傾斜を有する。底支持面は、切削挿入体の主切削エッジの第１の角度および副切削エッジの第２の角度と同じ大きさの傾斜をそれぞれ有する第１の傾斜面と第２の傾斜面とを備える。

溝加工を行うためのスロットカッターの側面図である。 図１のスロットカッターによって溝が加工される様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る切削挿入体の斜視図である。 図３の切削挿入体の平面図である。 図３の切削挿入体のＡ方向における側面図である。 図３の切削挿入体のＢ方向における側面図である。 本発明の一実施形態に係る切削挿入体が装着されているスロットカッターの斜視図である。 図７のスロットカッターの側面図である。 本発明の一実施形態に係る切削挿入体が装着されるカートリッジの斜視図である。 図９のカートリッジに切削挿入体が装着された状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る切削挿入体を添付した図面に示す実施形態を参照して説明する。

図３は本発明の一実施形態に係る切削挿入体を示す斜視図、図４は図３の切削挿入体の平面図、図５は図３の切削挿入体をＡ方向から見たときの側面図で、図６は図３の切削挿入体をＢ方向から見たときの側面図である。
図３に示すように、切削挿入体１０は、互いに向かい合って平行に延長する上面１２および下面１４と、上面１２と下面１４を連結する４つの側面１６、１８とから構成される。上面１２と下面１４は平行四辺形の形状である。上面１２および下面１４と２つの対向する側面１６との間の境界部には、第１および第２の主切削エッジ２２、２４が形成され、上面１２および下面１４と他の２つの対向する側面１８との間の境界部には、第１および第２の副切削エッジ２６、２８が形成される。第１の主切削エッジ２２は、第１の副切削エッジ２６と連結されて第１の切削エッジを形成し、第２の主切削エッジ２４は、第２の副切削エッジ２８と連結されて第２の切削エッジを形成する。第１の切削エッジと第２の切削エッジは、上面１２と下面１４において対角方向に対向して形成され、切削挿入体１０は、上面１２および下面１４の中心を貫通する軸を中心に１８０度回転対称の形状を有する。切削挿入体１０は、上面１２および下面１４と平行し、上面１２と下面１４との間の中間に位置した中間面３０を中心に鏡対称の形状を有する。切削挿入体１０の上面１２の第１および第２の切削エッジと、下面１４の第１および第２の切削エッジは、中間面３０に対して鏡対称となっている。よって、上面の切削エッジが左勝手切削エッジまたは右勝手切削エッジであれば、下面の切削エッジは、右勝手切削エッジまたは左勝手切削エッジとして使用可能である。図示の実施形態において、上面１２の第１および第２の切削エッジは右勝手切削エッジであり、下面１４の第１および第２の切削エッジは左勝手切削エッジである。しかし、上面と下面を反対に定義すると、上面の切削エッジは左勝手切削エッジになり、下面の切削エッジは右勝手切削エッジになる。

図４に示すように、上面１２と下面１４は平行四辺形の形状で、上面から見たとき、主切削エッジ２２、２４が形成されている辺部は、副切削エッジ２６、２８が形成されている辺部に対して鋭角θに傾斜する。図５に示すように、第１および第２の主切削エッジ２２、２４は、中間面３０に対して０度ではなく、第１の角度αを有する。これにより、切削加工の際に、第１および第２の主切削エッジ２２、２４は、被削材に対して正のすくい角（ｒａｋｅ ａｎｇｌｅ）を有する。第１の角度αは、好ましくは３度〜１３度である。図６に示すように、第１および第２の副切削エッジ２６、２８は、中間面３０に対して０度ではなく、第２の角度βを有する。これにより、切削加工の際に、第１および第２の副切削エッジ２６、２８は、被削材に対して正のすくい角を有する。第２の角度βは、好ましくは３度〜１３度である。すくい角は、正の値（＋）、０または負の値（−）を有し、正の値（＋）は回転反対方向に切削挿入体が傾いた場合であり、負の値（−）は回転方向に切削挿入体が傾いた場合であり、０は回転軸に対して傾いていない場合を示す。切削抵抗を減少させるために、切削エッジのすくい角は、最小限正の値を有しなければならない。一方、切削挿入体１０は、被削材との面接触を避けるために、逃げ角（ｒｅｌｉｅｆ ａｎｇｌｅ）をもって装着される。このような逃げ角においても、切削挿入体１０の主切削エッジと副切削エッジのすくい角に正の値をもたせるために、第１の角度αと第２の角度βは、３度以上に形成することが好ましい。これに対し、第１の角度αと第２の角度βがあまりにも大きいと、製作が困難であり、切削挿入体の剛性が低くなるため、１３度以下に形成することが好ましい。

上面１２および下面１４は、装着面３４と傾斜面３２から構成され、傾斜面３２は、上面１２および下面１４に形成されている第１の切削エッジおよび第２の切削エッジから中間面３０に向かって内側に延長して、装着面３４と会う。２つの対向する側面１８は、上面１２と下面１４に対して直角に連結される。他の２つの対向する側面１６も、上面１２と下面１４に直角に連結され得る。しかし、図示の実施形態において、他の２つの対向する側面１６は、中間面３０を基準に上面１２および下面１４の第１および第２の主切削エッジ２２、２４に向かって正の鋭角γに傾斜した２つの傾斜面３６、３８から構成される。これにより、切削挿入体１０を工具本体またはカートリッジに装着して切削加工の際に、ネジの締結力に加えて、切削挿入体を固定する追加の支持力が発生する。前記角度γは、好ましくは５度〜１５度である。角度γがあまりにも小さければ、このような追加の支持力の発生を期待できず、主切削エッジの剛性も低くなるため、角度γは５度以上に形成することが好ましい。これに対し、角度γがあまりにも大きければ、切削加工の際に十分な逃げ角を確保するのが難しいため、１５度以下に形成することが好ましい。

切削挿入体１０の中央には、上下面を貫通する装着孔４０が形成される。装着孔４０を通してネジが締結されて、切削挿入体１０を工具本体またはカートリッジに固定する。しかし、これに限られず、切削挿入体は他の方法で工具本体に結合されることができる。

以下では本発明の一実施形態に係る切削挿入体の使用について説明する。
図７は本発明における切削挿入体が装着されているスロットカッターの斜視図、図８は図７に示すスロットカッターの側面図である。図３〜図６に示す本発明の一実施形態に係る切削挿入体１０は、上面１２に右勝手切削エッジを備え、下面１４に左勝手切削エッジを備える。図８に示すように、切削挿入体１０を用いて溝加工を行う場合、上面１２の右勝手切削エッジと下面１４の左勝手切削エッジとが交互に位置するように、切削挿入体１０がスロットカッター５０に装着される。この状態でスロットカッター５０が回転すると、右勝手切削エッジが溝の底面と一側面を加工し、左勝手切削エッジが溝の底面と他の一側面を加工することによって、被削材に溝が形成される。

図９は、本発明に係る切削挿入体が装着されるカートリッジの斜視図である。カートリッジ６０は、切削挿入体１０を収容するためのポケットを備え、ポケットは切削挿入体１０に対応する形状を有する。ポケットは、半径方向支持面６２と底支持面６４とを備える。半径方向支持面６２は、切削挿入体１０の上下面の鋭角θと同じ大きさの角度をもって傾斜する。底支持面６４は、第１および第２の主切削エッジ２２、２４の第１の角度αと同じ大きさの角度で傾斜した第１の傾斜面６６と、第１および第２の副切削エッジ２６、２８の第２の角度βと同じ大きさの角度で傾斜した第２の傾斜面６８とを備える。カートリッジ６０には、切削挿入体１０の上面１２の右勝手切削エッジが加工切削エッジとして用いられるように装着できるだけである。作業者が誤ってまたは意図的に切削挿入体１０の下面１４の左勝手切削エッジが加工切削エッジとして用いられるように装着しようとすると、すなわち、切削挿入体の上面１２がカートリッジ６０の底支持面６４と当接するように装着しようとすると、カートリッジ６０のポケットの半径方向支持面６２と切削挿入体１０の側面１６との間と、カートリッジ６０のポケットの底支持面６４の第１の傾斜面６６と切削挿入体１０の上面１２の主切削エッジとの間と、カートリッジ６０のポケットの底支持面６４の第２の傾斜面６８と切削挿入体１０の上面１２の副切削エッジとの間で干渉が発生する。よって、カートリッジ６０には、切削挿入体１０の下面１４の左勝手切削エッジが加工切削エッジとして用いられるように装着できず、切削挿入体１０の誤装着を防止することができる。詳細に図示してはいないが、カートリッジ７０は、切削挿入体１０が下面１４の左勝手切削エッジが加工切削エッジとして用いられる位置に装着されるように、切削挿入体１０に対応する形状を有し、切削挿入体の誤装着が防止されることが分かる。

図１０は、図９のカートリッジ６０に切削挿入体１０が装着されている状態を示す断面図である。切削挿入体１０の側面１６の傾斜面３６は、同じ大きさの角度γに傾斜したカートリッジ６０の半径方向支持面６２に接する。これにより、切削加工時に発生する切削力Ｆに対して、装着孔４０を通して締結されるネジの締結力に加えて、カートリッジの半径方向支持面６２が追加の支持力を提供して切削挿入体を固定する。よって、切削挿入体の側面が上下面に対して直角に連結され、ネジの締結力のみで切削挿入体がカートリッジに固定される場合に比較して、さらに堅固に固定されることができる。また、さらに小さい大きさのネジで切削挿入体を固定することができるため、装着孔の大きさを低減し、切削挿入体の体積を増大することにより、切削挿入体の強度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る切削挿入体１０においては、上面１２および下面１４に第１の切削エッジと第２の切削エッジとが対角方向に対向して形成される。上面１２および下面１４のそれぞれに２つずつの切削エッジを備えるため、装着位置を異にして計４つの切削エッジを用いることができ、経済的である。

以上、本発明を好ましい実施形態を挙げて説明したが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、これから様々な変形および実施が可能であることが理解できるであろう。例えば、本発明の一実施形態に係る切削挿入体は、上面または下面と側面との間の全ての境界部に切削エッジを形成しているが、必要に応じて一部の境界部にのみ切削エッジを形成することは当業者にとって自明な事実である。本発明の一実施形態に係る切削挿入体は、上面と下面が中間面に対して鏡対称の形状で、１つの切削挿入体が左勝手切削エッジと右勝手切削エッジを共に備えているが、切削挿入体は、側面とその対向側面との中心を貫通する軸を中心に１８０度回転対称であってもよい。この場合、切削挿入体は、左勝手切削エッジと右勝手切削エッジのうち１つのみを備え、溝加工を行うためのスロットカッターには、左勝手切削エッジを有する切削挿入体と右勝手切削エッジを有する切削挿入体、すなわち、２種類の切削挿入体が用いられる。本発明の一実施形態に係る切削挿入体が溝加工を行うためのスロットカッターに用いられるものとして説明したが、他の切削加工のために用いられることが当業者にとって自明な事実である。このように当業者にとって自明な変形実施は本発明の範囲に属するものである。

本発明によれば、左勝手切削エッジおよび／または右勝手切削エッジを備える切削挿入体において、切削挿入体が所望の位置に装着されるようにし、誤装着を防止できる形状を有する切削挿入体が提供される。また、本発明に係る切削挿入体は、工具本体に直接またはカートリッジを介在してさらに堅固に装着できる形状を有する。

Claims (6)

1. それぞれ平行四辺形の上面および下面と、
   前記上面と下面を連結する４つの側面と、
   前記上面および下面と２つの対向する側面との間の境界部に形成される１つ以上の主切削エッジと、
   前記上面および下面と他の２つの対向する側面との間の境界部に形成される１つ以上の副切削エッジと
   を備える切削挿入体であって、
   前記主切削エッジは、前記上面および下面と平行し、その中間に位置する中間面に対して第１の角度を形成し、前記副切削エッジは、前記中間面に対して第２の角度を形成し、前記主切削エッジと前記副切削エッジは連結されて切削エッジを形成し、
   前記上面および下面は装着面と傾斜面とを備え、
   前記傾斜面は前記切削エッジから前記中間面に向かって内側に延長し、
   前記上面と前記下面は前記中間面に対して鏡対称であり、
   前記切削挿入体は、前記上面および下面の中心を貫通する軸を中心に１８０度回転対称であり、
   前記主切削エッジを形成する互いに対向する２つの側面は、前記中間面が通る位置を頂点として外側に突出し、前記中間面を境に上面側と下面側の２つの傾斜面にそれぞれ区分けされ、
   当該各傾斜面は、前記軸と平行な位置から前記軸に向かって鋭角（γ）の角度傾斜した
   切削挿入体。
2. 前記鋭角は５度〜１５度である、請求項１に記載の切削挿入体。
3. 前記第１の角度と第２の角度はそれぞれ３度〜１３度である、請求項１または２のいずれか１項に記載の切削挿入体。
4. 請求項１または２のいずれか１項に記載の切削挿入体を収容するポケットを備える切削工具用カートリッジであって、
   前記ポケットは半径方向支持面と底支持面とを備え、
   前記半径方向支持面は、前記切削挿入体の上面及び下面の主切削エッジと副切削エッジとの間の内角と同じ大きさの傾斜を有し、
   前記底支持面は、前記切削挿入体の主切削エッジの第１の角度および副切削エッジの第２の角度と同じ大きさの傾斜をそれぞれ有する第１の傾斜面と第２の傾斜面とを備える、
   切削工具用カートリッジ。
5. 請求項１または２のいずれか１項に記載の切削挿入体を収容するポケットを備える切削工具であって、
   前記ポケットは半径方向支持面と底支持面とを備え、
   前記半径方向支持面は、前記切削挿入体の上面及び下面の主切削エッジと副切削エッジとの間の内角と同じ大きさの傾斜を有し、
   前記底支持面は、前記切削挿入体の主切削エッジの第１の角度および副切削エッジの第２の角度と同じ大きさの傾斜をそれぞれ有する第１の傾斜面と第２の傾斜面とを備える、
   切削工具。
6. 前記切削工具は、溝加工を行うためのスロットカッターである、請求項５に記載の切削工具。
   

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