JP5511990B2 - 溝により分割された切削刃を有する切削インサートおよびこれを備えたミリングカッター - Google Patents

Description

本発明は切削刃が複数の溝によって分割された切削インサートおよびこれを備えたミリングカッターに関するものである。

ミリング加工は通常多数の切削刃がミリングカッターの側面に装着され、被削材を加工するので、切削深さおよび切削インサートの形状に応じてその加工性能に著しく差が出る。

ミリングマシンの発達によって高速加工および高送り加工が可能になり、生産性向上の目的でこのような装備が導入されている。また、深い切削深さにより多くのチップを一度に除去する普遍的な方法も用いられている。

このようなミリング加工において切削深さが深くなると切削抵抗が大幅に増加するため、小馬力のミリングマシンをこのような条件下で無理に用いた場合、ミリングマシンの主軸やテーブルが損傷し得ることがあり、これにより振動や騒音を引き起こして加工精度や工具寿命を低下させる。

このような問題を解決するために、溝により切削刃を分割して切削抵抗を減少させた切削インサートが知られている。図１は従来の切削インサートを示す。図１に示すように、切削インサート１の切削刃２は複数の溝３により分割されており、溝は切削インサートの中心に形成された貫通孔４に対して１８０度回転対称に形成される。切削インサート１は図２に示すようにミリングカッターの側面に装着される。

ミリング加工時、被削材は４つの溝を有する切削インサート１によりまず切削される。切削インサート１の溝３によって切削がなされなかった被削材の部分は、３つの溝を有する後続切削インサート１’により切削される。

このように、従来のミリング加工では、溝の数が互いに異なる２種類の切削インサートを製作および保管するため、製造費用はもちろんメンテナンス費用も増加する。また、２種類のインサートの場合、作業者が２つの異なる切削インサートを交互に装着せずに同一種類の切削インサート２つを誤って装着してしまうおそれがある。

本発明はこのような従来の問題を解消するためのものである。本発明は一種類の切削インサートだけでもミリング加工を可能にして製造費用およびメンテナンス費用を節減することを目的とする。また、本発明は作業者の切削インサートの誤装着を減少させることをもう一つの目的とする。

本発明の一実施形態によると、切削インサートは厚さ方向に上面および下面と、幅方向に前面および後面を有する。上面が前面および後面と交差する交差部に長手方向に第１切削刃および第２切削刃が形成され、下面が前面および後面と交差する交差部に長手方向に第３切削刃および第４切削刃が形成される。第１〜第４切削刃は複数の溝により分割される。また、前面および後面にはレーキ面が形成され、このレーキ面は第１〜第４切削刃から切削インサートの内側方向に延びる。複数の溝は第１切削刃から第２切削刃まで、そして第３切削刃から第４切削刃まで幅方向に延びる。また、複数の溝は前面上の第１切削刃および第３切削刃の間を通る長手方向の中心線Ａに対して対称であり、長手方向の中心線Ａに垂直な厚さ方向の中心線Ｂに対して非対称である。

本発明によれば、切削インサートは上面および下面を貫通する貫通孔をさらに含み、この貫通孔は切削インサートの中心から長手方向に離れて位置する。

また、上面および下面は平行四辺形の形状を有し、切削インサートの長手方向の中心線Ｃに対して１８０度回転非対称であってもよい。

本発明の他の実施形態によると、切削インサートは厚さ方向に上面および下面と、幅方向に前面および後面を有し、上面が前面および後面と交差する交差部に長手方向に一対の上面切削刃が形成されている。上面切削刃は複数の溝により分割される。上面にはレーキ面が形成され、このレーキ面は上面切削刃から切削インサートの内側方向に延びる。複数の溝は上面切削刃から厚さ方向に延び、一対の上面切削刃の間を通る長手方向の中心線Ｃに対して対称であり、長手方向の中心線Ｃに垂直な幅方向の中心線Ｄに対して非対称である。

また、本発明の他の実施形態によると、切削インサートは下面が前面および後面と交差する交差部に長手方向に形成された一対の下面切削刃をさらに含むことができる。前面および後面は平行四辺形の形状を有し、切削インサートの長手方向の中心線Ａに対して１８０度回転対称である。

本発明によると、一種類の切削インサートだけでもミリング加工が可能であるため、製造費用を節減することができる。また、作業者は一種類の切削インサートのみをメンテナンスすればいいのでメンテナンス費用を節減すことができるのみならず、作業者が同一種類の切削インサート２つをミリングカッターに装着するという誤装着の可能性をなくすことができる。

従来の切削インサートを示す。 図１の切削インサートが装着されたミリングカッターを示す。 本発明の第１実施形態による切削インサートの斜視図である。 図３の切削インサートの正面図である。 図３の切削インサートの平面図である。 図３の切削インサートが装着されたミリングカッターを示す。 図３の切削インサートがミリングカッターに装着された後、切削加工中であるところを示す。 本発明の第２実施形態による切削インサートを示す。 本発明の第３実施形態による切削インサートを示す。 本発明の第４実施形態による切削インサートを示す。

以下では、本発明による多様な実施形態を添付の図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞

図３は本発明の第１実施形態による切削インサートの斜視図であり、図４は図３の切削インサートの正面図であり、図５は図３の切削インサートの平面図である。

図３に示すように、本発明による切削インサート１００は厚さ方向Ｔに上面１０１および下面１０２を含み、上面と下面との間に延びる前面１０３、後面１０４、左側面１０５および右側面１０６を含む。また、切削インサート１００は上面１０１および下面１０２を貫通する貫通孔１０７を含む。

切削インサート１００は、上面１０１が前面１０３および後面１０４と交差する交差部においてそれぞれ長手方向Ｌに形成された第１切削刃１０８Ａおよび第２切削刃１０８Ｂと、下面１０２が前面１０３および後面１０４と交差する交差部においてそれぞれ長手方向Ｌに形成された第３切削刃１０９Ａおよび第４切削刃（図示せず）とを含む。

第１切削刃１０８Ａ、第２切削刃１０８Ｂ、第３切削刃１０９Ａおよび第４切削刃は図４に示すように複数の溝１１０により分割される。複数の溝１１０は図５に示すように第１切削刃１０８Ａから第２切削刃１０８Ｂまで、そして第３切削刃１０９Ａから第４切削刃まで幅方向Ｗに延びる。溝１１０の断面形状はＵ字状であるが、他の形状も可能である。

前面１０３および後面１０４には第１切削刃１０８Ａ、第２切削刃１０８Ｂ、第３切削刃１０９Ａおよび第４切削刃から切削インサートの内側方向に延びるレーキ面１１１が形成される。

図４に示すように、前面１０３および後面１０４において複数の溝１１０は第１切削刃１０８Ａと第３切削刃１０９Ａとの間を通る長手方向の中心線Ａに対して対称であり、長手方向の中心線Ａに垂直な厚さ方向の中心線Ｂに対して非対称である。また、図５に示すように、上面１０１および下面１０２において複数の溝１１０は前面１０３および後面１０４との間を過ぎる長手方向の中心線Ｃに対して対称であり、長手方向の中心線Ｃに垂直で左側面１０５と右側面１０６との間を過ぎる幅方向の中心線Ｄに対して非対称である。

上面１０１および下面１０２を貫通する貫通孔１０７は図５に示すように、その中心が切削インサートの中心から中心線Ｃに沿って長手方向Ｌに離れて位置する。

＜第１実施形態の切削インサートが装着されたミリングカッター＞

以下では第１実施形態の切削インサートが装着されたミリングカッター１５０およびこのミリングカッターを用いたミリング加工について説明する。

図６に示すように、ミリングカッター１５０は切削インサート１００が装着される複数のポケット１５１を含み、本発明による切削インサートをポケット内に固定するための締結手段を含む。締結手段は、例えば切削インサートの貫通孔１０７を通過するネジが締結されるネジ締結孔であってもよい。

切削インサート１００がミリングカッターに装着されるとき、図６に示すように切削インサート１００を貫通孔１０７の軸を中心に１８０度ずつ反転させてミリングカッターのポケット内に装着する。複数の溝１１０が中心線Ｂおよび中心線Ｄに対して非対称であるため、切削インサート１００が１８０度ずつ反転してポケット内に装着される場合、図７に示すように切削刃に形成された溝は互い違いに配置される。切削刃に形成された溝が互い違いに配置されるので、先の切削インサートの溝により加工されなかった被削材部分は前記先の切削インサートの直後についてくる切削インサートにより切削される。図７において斜線が施された部分は各切削インサートにより切削される被削材の部分を示したものである。

また、切削インサート１００は図５に示すように貫通孔１０７が切削インサートの中心から長手方向Ｌに離れるように構成されているので、貫通孔１０７の中心の高さは図７に示すように互いに異なる。従って、ミリングカッターのポケットに形成されたネジ締結孔の位置を貫通孔１０７の高さに相応するように設計すれば、ネジ締結孔の位置と貫通孔の位置が一致するときにのみ切削インサート１００がミリングカッターのポケット１５１に正確に装着されるので、誤装着を防止できる。

＜第２実施形態＞

図８は本発明の第２実施形態による切削インサート２００を示す。図８の（Ａ）に示すように、切削インサート２００は上面２０１が前面２０３および後面２０４と交差する交差部に形成された一対の上面切削刃２０８Ａ、２０８Ｂを含む。切削インサート２００は上面切削刃２０８Ａ、２０８Ｂを分割する複数の溝２１０を含む。上面には上面切削刃２０８Ａ，２０８Ｂから切削インサートの内側方向に延びるレーキ面２１１が形成される。複数の溝２１０は上面切削刃２０８Ａ、２０８Ｂから厚さ方向Ｔに延びる。また、複数の溝２１０は図８の（Ｂ）に示すように一対の上面切削刃２０８Ａ、２０８Ｂの間を通る長手方向の中心線Ｃに対して対称であり、長手方向の中心線Ｃに垂直な幅方向の中心線Ｄに対して非対称である。また、図８の（Ｄ）に示すように、前面２０３および後面２０４において複数の溝２１０は上面２０１と下面２０２との間を通る長手方向の中心線Ａに対して対称であり、長手方向の中心線Ａに垂直で左側面２０５と右側面２０６との間を通る厚さ方向の中心線Ｂに対して非対称である。

＜第３実施形態＞

図９は本発明の第３実施形態による切削インサート３００を示す。第１実施形態による切削インサート１００とは異なり、切削インサート３００の上面３０１および下面３０２は略平行四辺形の形状を有し、切削刃３０８Ａ、３０８Ｂ、３０９Ａ、３０９Ｂは中心線Ｃと一定の角度を形成する。また、上面３０１および下面３０２は長手方向の中心線Ｃに対して１８０度回転対称である。

＜第４実施形態＞

図１０は本発明の第４実施形態による切削インサート４００を示す。本発明の第２実施形態による切削インサート２００は片面型の切削インサートであるのに対し、この切削インサート４００は両面型の切削インサートである。切削インサート４００は、下面４０２が前面４０３および後面４０４と交差する交差部に長手方向に形成された一対の下面切削刃４０９Ａ、４０９Ｂをさらに含む。複数の溝４１０は上面切削刃４０８Ａ、４０８Ｂから下面切削刃４０９Ａ、４０９Ｂまで延びる。前面４０３および後面４０４は平行四辺形の形状を有し、切削刃４０８Ａ、４０８Ｂ、４０９Ａ、４０９Ｂは中心線Ａと一定の角度を形成する。また、前面４０３および後面４０４は切削インサートの長手方向の中心線Ａに対して１８０度回転対称である。

前述した本発明の実施形態は単に例示の目的で開示したものであって、本技術分野の通常の知識を有する者であれば本発明の範囲を逸脱せずに多様な変形および変更が可能であることを理解できるはずである。例えば、凹凸形状を含む誤装着防止構造が切削インサートおよびミリングカッターのポケットに形成され、切削インサートがミリングカッターに誤装着されるのを防ぐことができる。

Claims (7)

1. 厚さ方向に上面および下面と幅方向に前面および後面を有する切削インサートであって、
   前記上面が前記前面および後面と交差する交差部に長手方向に形成された第１切削刃および第２切削刃と、
   前記下面が前記前面および後面と交差する交差部に長手方向に形成された第３切削刃および第４切削刃と、
   前記第１〜第４切削刃を分割する複数の溝と、
   前記前面および後面に形成され前記第１〜第４切削刃から切削インサートの内側方向に延びるレーキ面と、
   を含み、
   前記複数の溝は前記第１切削刃から前記第２切削刃まで、そして前記第３切削刃から前記第４切削刃まで幅方向に延び、
   前記複数の溝は前記前面上の第１切削刃および第３切削刃の間を通る長手方向の中心線Ａに対して対称であり、前記長手方向の中心線Ａに垂直な厚さ方向の中心線Ｂに対して非対称である、
   切削インサート。
2. 前記上面および下面を貫通する貫通孔をさらに含み、前記貫通孔は切削インサートの中心から前記長手方向に離れて位置する、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記上面および下面は平行四辺形の形状を有し、前記上面および下面は前記切削インサートの長手方向の中心線Ｃに対して１８０度回転対称である、請求項１に記載の切削インサート。
4. 厚さ方向に上面および下面と幅方向に前面および後面を有する切削インサートであって、
   前記上面が前記前面および後面と交差する交差部に長手方向に形成された一対の上面切削刃と、
   前記上面切削刃を分割する複数の溝と、
   前記上面に形成され前記上面切削刃から切削インサートの内側方向に延びるレーキ面と、
   を含み、
   前記複数の溝は前記上面切削刃から厚さ方向に延び、
   前記複数の溝は前記一対の上面切削刃の間を通る長手方向の中心線Ｃに対して対称であり、前記長手方向の中心線Ｃに垂直な幅方向の中心線Ｄに対して非対称であり、
   前記上面および下面を貫通する貫通孔をさらに含み、前記貫通孔は切削インサートの中心から前記長手方向に離れて位置する、
   切削インサート。
5. 前記下面が前記前面および後面と交差する交差部に長手方向に形成された一対の下面切削刃をさらに含み、前記前面および後面は平行四辺形の形状を有し、前記前面および後面は前記切削インサートの長手方向の中心線Ａに対して１８０度回転対称である、請求項４に記載の切削インサート。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削インサートが装着される複数のポケットを含み、前記複数のポケットのうち互いに隣接するポケットにおいて、前記切削インサートの溝は互い違いに配置される、ミリングカッター。
7. 前記複数のポケットはネジ締結孔を含み、前記ネジ締結孔の位置は上下に互い違いに配列される、請求項６に記載のミリングカッター。
   

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