JP5681185B2 - カッティングインサートおよび回転切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具の分野に関し、例えば、着脱可能に固定されるカッティングインサートを有する複数の金属製切削工具を有する。さらに詳細には、本発明は、被加工物における９０°の肩を加工するためのフライス盤において接線方向に装着するための複数の刃部を有するインデクサブルカッティングインサートに関する。

米国特許第７４９４３０３号（特許文献１）は、三角板形状を有しフライス盤本体に接線方向に装着するためのインデクサブルカッティングインサートを開示している。そのカッティングインサートは、フライス盤本体のポケットに対し当接するための複数の支持面を備えている。複数の支持面は、カッティングインサートの厚さの半分以下の軸延長部を有するカッティングインサートの側面から外方に突出する。外方に突出する複数の支持面は、切り屑の形成および排出に悪影響を与える場合がある。

本発明の目的は、上述の不利な点を十分に弱め、即ち、解消する金属製の切削作業を実行するためのカッティングインサートおよび切削工具を提供することである。

米国特許第７，４９４，３０３号明細書

本発明の実施例によれば、第１の側面および第２の側面と、その間に延在する外周面とを含むインデクサブルカッティングインサートがもたらされる。その第１の側面および第２の側面は、平坦な多角形であり、互いに平行である。挿入軸線Ｂは、第１の側面および第２の側面に対し垂直である。その外周面は、同一の複数の外周面からなり、各外周面は、二つの隣接する外周面相互間に位置し、二つの同一の第１の刃部、第２の刃部に分割されており、各刃部は、第１の切れ刃および第２の切れ刃と、第１の切れ刃および第２の切れ刃相互間に延在する角切れ刃と、係合面、および、すくい面の開口端を形成するすくい平坦面を有するすくい面とを有する。そのすくい面は、第１の切れ刃で第１の側面と交わる。すくい平坦面は、すくい面の開口端で第２の側面と交わる。各外周面において、二つの刃部は共通の平面にない。対応する一対の第１の刃部に結合された一対のすくい平坦面は、それぞれ、挿入軸線Ｂに沿った方向に収斂し、複数の切れ刃は、すくい平坦面よりも高い。

また、本発明の実施例に従って、回転切削工具がもたらされる。回転切削工具は、回転軸線Ａの回りに回転方向Ｒを画定する回転軸線Ａを有するカッター本体２０であって、前端および後端と、前端および後端相互間に延在する工具の外周面とを有するカッター本体と、工具の外周面と前端との間にある結合部および結合部の周りに形成され、保持されるインデクサブルカッティングインサートを有するインサートポケットをそれぞれ有する複数の刃部と、を含む。そのインサートポケットは、回転方向Ｒに開口するとともに、工具の外周面に開口し、半径方向外方に向かい合う第１の当接面と、第１の当接面に直角な第２の当接面、第３の当接面、第４の当接面と、第１の当接面に開口するポケットのねじ孔と、を含み、第２の当接面、および、第３の当接面は、インサートポケットが回転方向Ｒとは反対方向に見られた場合、半径方向外方に互いに近づき、半径方向に見られた場合、回転方向Ｒとは反対方向に互いに近づく。第２の側面が第１の当接面に当接し、第１の外周面の第１のすくい平坦面が第２の当接面に当接し、第１の外周面の第２のすくい平坦面が第４の当接面に当接し、第２の外周面の第１のすくい平坦面が第３の当接面に当接した状態で、カッティングインサートが、インサートポケット内に保持される。従って、すくい平坦面が、概ね、切削工具におけるインサートポケットの当接面に係合するための複数の係合面を形成する。

本発明のさらなる実施例は、従属する請求項に従ってもたらされる。

本発明をよりよく理解するために、またこれが実際にどのようにして実行され得るかを示すために、ここで添付の図面を参照する。

例示を単純かつ明確にするために、複数の図に示された複数の要素は、必ずしも正確にまたはある縮尺で描かれていないことを理解されたい。例えば、いくつかの要素の寸法は、明確にするために他の複数の要素に対して誇張される場合があり、または、いくつかの物理的構成部品が１つの機能ブロックまたは要素の中に含まれる場合がある。さらに、適切であると考えられる場所で、参照数字は、対応する、即ち、類似する複数の要素を示すように複数の図の中で繰返される場合がある。

カッティングインサートが本発明の複数の実施例に従って装着された回転切削工具の図である。 図１における切削工具のカッター本体の側面図である。 図１におけるカッティングインサートの等角投影図である。 図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った図１における回転切削工具の断面図である。 図１における詳細図である。

以下の説明において、本発明の様々な面が説明されるだろう。説明の目的のために具体的な構成および詳細が、本発明の十分な理解をもたらすために説明される。しかしながら、本発明がこの中に含まれる具体的な詳細なしに実施され得ることも当業者には明らかであろう。さらに、周知の複数の特徴は、省略され、即ち、本発明を不明瞭にしないようにするために簡略化される場合がある。

総じて、複数の図を参照し、本発明の複数の実施例に従った回転切削工具１０を示す図１を特に参照する。

切削工具１０は、回転軸線Ａの回りに回転Ｒの方向を画定する回転軸線Ａを有するカッター本体２０を有する。カッター本体２０は、前端２２と、後端２４と、その間に延在する工具の外周面２６とを有する。複数の切削部２８は、工具の外周面２６と前端２２とを連結する結合部２９に形成されている。各切削部２８は、インサートポケット３０と、溝３４と、溝３４に開口する必須ではない冷却路３６と、ねじ４２によりインサートポケット３０内に保持されるインデクサブルカッティングインサート（ｉｎｄｅｘａｂｌｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎｓｅｒｔ）４０とを有する。カッティングインサート４０は、代表的には、超硬合金のような非常に硬く、耐磨耗性のある物質で、成形プレス、または、射出成形、バインダー中で炭化物粉末を焼結することにより、作られている。その超硬合金は、例えば、炭化タングステンであってもよい。そのカッティングインサートは、被覆されてもよく、または、被覆されなくてもよい。

カッター本体２０の側面を示す図２を参照する。インサートポケット３０は、回転方向Ｒに開口し、外周面２６に開口している。インサートポケット３０は、半径方向外向きに第１の当接面５１と、第１の当接面５１に直角な第２の当接面５２、第３の当接面５３、および、第４の当接面５４とを有する。ポケットのねじ孔５８は、第１の当接面５１に開口している。第２の当接面５２および第３の当接面５３は、インサートポケット３０が回転方向Ｒとは逆の方向から見られる場合（図２の右側および図４に示される断面から分かるように）、半径方向外方に収束する。第２の当接面５２および第３の当接面５３は、半径方向から見られる場合（図１、図２および図５から分かるように）、回転方向Ｒとは逆方向に収束し、鋭角を形成する。

カッティングインサート４０を示す図３を参照する。カッティングインサート４０は、二つの同一の対向する第１の側面６４および第２の側面６４´（図４も参照）と、その間に延在する外周面６９とを有する。そのカッティングインサートは、二つの側面６４および６４´に垂直な挿入軸線Ｂを有する。インサートのねじ孔６２は、側面６４および側面６４´相互間に延在し、その軸線として挿入軸線Ｂを有している。側面６４および側面６４´は、平坦で、多角形を有し、互いに平行であり得る。側面６４および側面６４´は、挿入軸線Ｂの回りに１２０°で回転対称であり得る。外周面６９は、３つの同一の外面７０を有し、各外面７０は、二つの隣接する外面７０相互間に位置し、二つの同一の刃部７２および刃部７２´を有している。第１の刃部７２は、第１の側面６４に開口し、第２の刃部７２´は、第２の側面６４´に開口している。

各外周面７０は、１８０°で回転対称である中心軸線Ｘを有している。中心軸線Ｘは、挿入軸線Ｂに対し垂直である。各外周面７０における二つの刃部７２および刃部７２´は、共通の平面上にあり得ない。カッティングインサート４０は、挿入軸線Ｂの回りに１２０°で回転対称であり得る。各刃部７２および７２´は、第１の切り刃７４および第２の切り刃７６と、第１の切れ刃７４および第２の切れ刃７６相互間に延在する角切れ刃７８とを有している。隣接する複数の外周面７０は、隣接する複数の外周面７０の第２の切れ刃７６を含む接合端７３で交わる。各刃部７２および刃部７２´は、被加工物から切削された削りくずが流入し得るすくい面８０を有している。すくい面８０は、すくい平坦面８２と、すくい傾斜面８４と、すくい面の開口端９０とを有している。各第１の刃部７２について、すくい面の開口端９０は、すくい平坦面８２と第１の側面６４との結合部に形成されている。各第２の刃部７２´について、すくい面の開口端９０は、すくい平坦面８２と第２の側面６４´との結合部に形成されている。明らかに、各すくい面の開口端９０は、連結されたすくい面の表面、ならびに、関連する側面６４、側面６４´の表面に位置している。

いくつかの実施例に従って、複数のすくい面８２は、挿入軸線Ｂに対し平行である。他の実施例に従って、複数のすくい平坦面８２が、挿入軸線Ｂに対し傾斜されている。

各刃部７２、刃部７２´について、切れ刃７４、切れ刃７６、切れ刃７８は、すくい平坦面８２およびすくい面の開口端９０よりも挿入軸線Ｂからより大きく離れたところに位置している。換言すれば、刃部７２、刃部７２´それぞれに関し、切れ刃７４、切れ刃７６、切れ刃７８は、挿入軸線Ｂに対し関連するすくい平坦面８２、および、すくい面の開口端９０よりも高い。

第１の切れ刃７４、第２の切れ刃７６、および、角切れ刃７８は、それぞれ、すくい傾斜面８４と、第１の逃げ面６６、第２の逃げ面６７、および、角逃げ面６８との交差線のところに形成されている。各第１の逃げ面６６は、各側面（６４，６４´）に位置し、各角逃げ面６８は、隣接する第１の逃げ面６６と第２の逃げ面６７との間に位置している。
所定の刃部７２、刃部７２´における各第２の切れ刃７６に関し、関連する第２の逃げ面６７は、隣接する刃部７２、刃部７２´に位置している。

本発明のいくつかの実施例に従って、第１の切れ刃７４、第２の切れ刃７６、および、角切れ刃７８は、それぞれ、関連する第１のエッジランド８６、第２のエッジランド８７、および、第３のエッジランド８８を有し得る。第１のエッジランド８６、第２のエッジランド８７、および、コーナエッジランド８８は、関連する第１の切れ刃７４と関連するすくい傾斜面８４との間、関連する第２の切れ刃７６と関連するすくい傾斜面８４との間、関連する角切れ刃７８と関連するすくい傾斜面８４との間に位置する。いくつかの実施例に従って、エッジランド８６、エッジランド８７、エッジランド８８は、共通の平面にあり得る。コーナエッジランド８８、隣接する第２のエッジランド８７双方は、その幅が関連する角切れ刃７８から離隔する方向に増大し得る。幅を増大させるこの随意の特徴は、切れ刃７４、切れ刃７６、切れ刃７８を補強するように設計される。

隣接する複数の外周面７０の第２の切れ刃７６は、その接合端７３に位置しているので、所定の各刃部７２、刃部７２´は、隣接する一対の表面である、所定の刃部７２、刃部７２´の第２の切れ刃７６に結合される第２のエッジランド８７と、所定の切れ刃部７２、切れ刃部７２´の第２の切れ刃７６に結合される第２の逃げ面６７とを含む。いくつかの実施例に従って、各隣接する対における第２の逃げ面６７、および、第２のエッジランド８７は、共通の平面にない。他の実施例に従っては、各隣接する対における第２の逃げ面６７、および、第２のエッジランド８７は、共通の平面にある。

図２、図３、および、図４に関連して、切削工具１０に装着されるカッティングインサート４０を示す図５を参照する。カッティングインサート４０は、第２の側面６４´が第１の当接面５１（図４に示される）に当接した状態でインサートポケット３０内に保持される。

働かない第１の外面７０の第１のすくい平坦面８２は、第２の当接面５２に当接し、働かない第１の外面７０の第２のすくい平坦面８２は、第４の当接面５２に当接し、働かない第１の外面７０の第１のすくい平坦面８２は、第３の当接面５３に当接する。従って、すくい平坦面８２は、概ね、切削工具１０のインサートポケット３０の第２の当接面５２、第３の当接面５３、第４の当接面５４に係合するための複数の係合面を形成する。第１の外面７０の第１のすくい平坦面８２と第２の当接面５２との当接、および、第２の外面７０の第１のすくい平坦面８２と第３の当接面５３との当接を可能にしたのは、複数のすくい平坦面８２が、第２の当接面５２および第３の当接面５３の方向と同じ方向に向けられているという事実による。特に、所定の外面７０における二つのすくい平坦面８２は、挿入軸線Ｂに対し反対方向に傾斜している。従って、第２の当接面５２および第３の当接面５３により当接される隣接する働かない外面７０における二つのすくい平坦面８２は、カッティングインサート４０の所定の側面６４および側面６４´に向けて挿入軸線Ｂに対し集まる。換言すれば、隣接する外面７０における隣接しないすくい平坦面８２が、カッティングインサート４０の所定の側面６４および側面６４´に向けて挿入軸線Ｂに対し集まる。

カッティングインサート４０は、インサートのねじ孔６２を通じて挿入され、ポケットのねじ孔５８にねじ付けられるねじ４２により所定位置にしっかりと保持されている。ポケットのねじ孔５８がインサートのねじ孔６２に対しある偏心距離で設計されているのでねじ４２の締め付けが、カッティングインサート４０をインサートポケット３０の後方の隅に付勢し、即ち、おおよそ、矢印Ｆ（図５に示される）の方向に付勢する。

いくつかの実施例に従って、すくい平坦面８２は、好ましくは、平坦面であり、刃部７２および７２´のうちの最も大きな部分である。上述したように、複数のすくい平坦面８２は、カッティングインサート４０がインサートのポケット３０に固定される場合、当接面として使用される。米国特許第７，４９４，３０３号（特許文献１）に開示されるインサートと比較すると、すくい平坦面８２における比較的大きな表面積は、刃部７２および刃部７２´の面積における有利な使用である。いくつかの実施例において、すくい平坦面８２は、大きさがインサートのポケット３０における対応する当接面５２、当接面５３、当接面５４と概ね一致している。また、各すくい平坦面８２は、示される実施例において単一の連続した表面として見られるが、他の実施例において、すくい平坦面は、離隔した複数の共通の平面からなるものでもよい。

本発明におけるさらなる利点は、被加工物から削れられた削りくずが、すくい面に沿って自由に流れることができるようにすくい面８０に、障害物がない点にある。さらに、削りくずがカッティングインサート４０のすくい面の開口端９０を介して直接的に隣接する溝３４に排出可能なので削りくずが容易に排出可能とされる。これは、すくい面の開口端９０がすくい平坦面８２の平面に位置するので従って遮断されることなく削りくずが、排出可能である「開口」を形成する例である。

カッティングインサート４０がインサートポケット３０に固定される場合、カッティングインサート４０における半径方向外方に収斂する双方の表面（第２の当接面５２、および、第３の当接面５３にそれぞれ当接するすくい平坦面８２）と、インサートポケット３０（第２の当接面５２および第３の当接面５３）とにより、当接力Ｇ（図４に示される）に半径方向内向きの成分をもたせる。これらの力が、切削工具１０の回転により発生する遠心力に反して作用することにより、インサートポケット３０内のカッティングインサート４０を閉じ込める助けをする。

好ましい実施例において、第１の切れ刃７４は、ヘリカルスプライン（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｐｌｉｎｅ）上に位置する。他の実施例においては、第１の切れ刃７４は、直線、楕円の一部、その他の所望のスプライン（ｓｐｌｉｎｅ）上に位置してもよい。

本発明は、１つ以上の具体的な実施例を参照して説明されているが、その説明は、全体として例示となることを意図され、本発明を示される複数の実施例に限定して解釈されるべきではない。本明細書では詳細に示されないが、それにもかかわらず本発明の範囲内にある種々の変更が当業者には行われ得ることを理解されたい。

Claims (13)

1. 平坦な多角形であり、互いに平行な第１の側面（６４）および第２の側面（６４´）と、前記第１の側面（６４）および第２の側面（６４´）に対し垂直な挿入軸線（Ｂ）と、
   前記第１の側面（６４）と前記第２の側面（６４´）との間に延在する外周面（６９）で
   あって、同一の複数の外周面（７０）からなり、該各外周面（７０）は、二つの隣接する
   外周面（７０）相互間に位置し、二つの同一の刃部（７２）、刃部（７２´）に分割され
   ており、該各刃部は、第１の切れ刃（７４）および第２の切れ刃（７６）と、該第１の切
   れ刃（７４）および該第２の切れ刃（７６）相互間に延在する角切れ刃（７８）と、前記
   第１の切れ刃（７４）で前記第１の側面（６４）と交わるすくい面（８０）であって、すくい面の開口端（９０）と、すくい平坦面（８２）とを有し、前記第１の切れ刃（７４）で前記第１の側面（６４）と交わるすくい面（８０）と、を有するインデクサブルカッティングインサートにおいて、
   前記すくい平坦面（８２）は、前記すくい面の開口端（９０）で第２の側面（６４´）と交わり、
   前記各外周面（７０）において、前記二つの刃部（７２）、刃部（７２´）は共通の平面になく、
   対応する一対の第１の刃部（７２）に結合された一対のすくい平坦面（８２）は、それぞれ、前記挿入軸線（Ｂ）に対し傾斜され、
   前記複数の切れ刃（７４、７６、７８）は、前記すくい平坦面（８２）よりも高いことを特徴とするインデクサブルカッティングインサート（４０）。
2. 隣接する外周面（７０）は、該隣接する外周面（７０）の第２の切れ刃（７６）を含む
   接合端（７３）で交わる請求項１記載のカッティングインサート（４０）。
3. 各外周面（７０）は、該外周面（７０）における前記挿入軸線（Ｂ）に対し垂直な中心
   軸線（Ｘ）の回りに１８０°で回転対称である請求項１記載のカッティングインサート（
   ４０）。
4. 前記すくい平坦面（８２）は、前記各刃部（７２）および刃部（７２´）における最も
   大きな部分である請求項１記載のカッティングインサート（４０）。
5. 前記各側面（６４）、側面（６４´）は、前記挿入軸線（Ｂ）の回りに１２０°で回転
   対称である請求項１記載のカッティングインサート（４０）。
6. 前記カッティングインサート（４０）は、前記挿入軸線（Ｂ）の回りに１２０°で回転
   対称である請求項１記載のカッティングインサート（４０）。
7. 前記各すくい平坦面（８２）は、単一の連続面からなる請求項１記載のカッティングイ
   ンサート（４０）。
8. 前記各すくい平坦面（８２）は、複数の離隔した共通の平面からなる請求項１記載のカ
   ッティングインサート（４０）。
9. 回転軸線（Ａ）の回りに回転方向（Ｒ）を画定する回転軸線（Ａ）を有するカッター本
   体（２０）であって、前端（２２）および後端（２４）と、該前端および後端相互間に延
   在する工具の外周面（２６）とを有するカッター本体（２０）と、
   前記工具の外周面（２６）と前記前端（２２）との間にある結合部（２９）および結合部の周りに形成され、保持される請求項１記載のインデクサブルカッティングインサート（４０）を有するインサートポケット（３０）であって、回転方向（Ｒ）に開口するとともに、前記工具の外周面（２６）に開口し、半径方向外方に向かい合う第１の当接面（５
   １）と、第１の当接面に直角な第２の当接面（５２）、第３の当接面（５３）であって、
   前記インサートポケット（３０）が回転方向（Ｒ）とは反対方向に見られた場合、半径方
   向外方に互いに近づき、半径方向に見られた場合、鋭角を形成するように、回転方向（Ｒ）とは反対方向に互いに近づく第２の当接面（５２）、第３の当接面（５３）と、第１の当接面に直角な第４の当接面（５４）と、前記第１の当接面（５１）に開口するポケットのねじ孔（５８）と、を含むインサートポケット（３０）を有する複数の切削部（２８）と、を含み、
   前記第２の側面（６４´）が前記第１の当接面（５１）に当接し、働かない第１の外周
   面（７０）の第１のすくい平坦面（８２）が第２の当接面（５２）に当接し、前記第１の
   外周面（７０）の第２のすくい平坦面（８２）が前記第４の当接面（５４）に当接し、働
   かない第２の外周面（７０）の第１のすくい平坦面（８２）が前記第３の当接面（５３）
   に当接した状態で、前記カッティングインサート（４０）が、前記インサートポケット（
   ３０）内に保持される回転切削工具（１０）。
10. 隣接する外周面（７０）の隣接する第２の切れ刃（７６）は、隣接する外周面（７０）
    に共用される直線上にある請求項９記載の回転切削工具（１０）。
11. 各外周面（７０）は、該外周面（７０）における前記挿入軸線Ｂに垂直な中心軸線（Ｘ
    ）の回りに１８０°で回転対称である請求項９記載の回転切削工具（１０）。
12. 前記すくい平坦面（８２）は、前記刃部（７２，７２´）における最も大なる部分であ
    る請求項９記載の回転切削工具（１０）。
13. 前記各側面（６４，６４´）は、前記挿入軸線（Ｂ）の回りに１２０°で回転対称であ
    る請求項９記載の回転切削工具（１０）。

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