JP5941618B2 - 旋削インサート、工具部品、金属切削加工方法及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、旋削による金属切削加工に関する。
より詳細には、被削材の軸回りを第１の回転速度で第１の回転方向に回転する被削材を切削加工する旋削インサートであって、前面と、包絡面と、前面と包絡面とが交差する位置に配置された円周状の切れ刃とを有し、切れ刃は前面の周囲で延長すると共に包絡面に対して角度αを形成する面内に位置し、工具軸がその面に対する垂直方向に旋削インサートを貫通し、金属切削加工中に第２の回転速度で工具軸の回りを回転する旋削インサートに関する。
また、本発明は、請求項１５の前提部分に従うところの金属切削加工用の工具部品、請求項１７の前提部分に従うところの金属切削加工方法、請求項２０の前提部分に従うところの金属切削加工用の工作機械に関する。

特許文献１は、はじめに説明した旋削インサートを開示する。この旋削インサートは、回転する被削材を保持する工作機械用に適用されたものであり、被削材に係合すると同時に自身の軸回りで回転する。回転する旋削インサートは、回転式の工具ホルダに保持されている。回転する旋削インサートの前面は、切り屑面として形成され、加工により生成した切り屑を破断する手段を備えることができる。

特許文献２は、特許文献１で開示されたものに類似する旋削インサートを開示し、同様の工作機械に適用される。

従って、本発明による旋削インサートは、回転する被削材に対する旋削加工に適用される。通常の旋削加工では、旋削インサートが静止し、すなわち旋削インサートが自身の軸回りで回転せず、旋削インサートの同一箇所が、旋削中において、被削材に係合する。これは、切削箇所の熱が高くなり、摩耗が大きくなることを意味する。したがって、これは、耐用寿命に悪い影響を及ぼす。

自身の軸回りを回転する旋削インサートによって、被削材に係合する（切り込む）切れ刃の部分は連続的に配置されるようになり、新しい切れ刃が前方に送りを与えられる。このようにして、被削材に係合する切れ刃の部分が冷やされ、これによって、切れ刃の温度が通常の切削より低く保たれる。これは、工具寿命を延ばすことを意味する。また、加工の激しさは高温において増加する。長い工具寿命は、旋削インサートを交換することなく、又は少ない交換で旋削加工を可能にし、多くの利点をもたらす。高効率で経済的な利点をもたらすことに加え、旋削インサートの交換後における加工面の不規則性を避けることが難しい点において、利点をもたらす。

アメリカ合衆国特許番号第7,156,006号 アメリカ合衆国特許番号第7,325,471号

上記特許文献１で開示された技術は、自身の中心軸回りで回転する工具が相対的に細長く、特に、被削材が大きい直径を有している場合において、細長くしなければならないという不都合がある。これは、工具の回転軸が被削材に対して本質的に接線方向に延びていることと、旋削インサートを除き工具部品が加工中に被削材と接触しないように、工具の形状及び寸法を定めなければならないことによる。また、特許文献１及び２で開示された技術を使用して被削材の端面に直面すること、特に、端面の半径が工具の前側の細い部分より長いときに、被削材の端面に直面（して切削）することが難しいためである。

本発明の目的は、金属切削加工を行うことであり、旋削インサートは長い寿命が得られ、長い加工時間が達成される。金属切削加工は異なる被削材の加工にも適用可能である。更に、金属切削加工は、相対的に簡易な工作機械および相対的に簡易な方法によって実施可能である。

本発明の目的は、始めに説明したように旋削インサートであって、包絡面が切り屑面であると共に金属切削加工で生成された切り屑と当たるように配置され、切り屑面が切り屑破断手段を備えていることを特徴とする旋削インサートによって達成される。

工具軸の回りを回転する旋削インサートによって、新しい作用切れ刃が被削材に係合するための連続的な送りを与えられるという利点が得られる。したがって、作用切れ刃の個々の部分は、加工時の相対的に短い時間の間、被削材に係合することになる。切れ刃が被削材に係合しないときは、切れ刃は冷やされ、それによって、切れ刃の温度が相対的に低いレベルに保たれる。旋削インサートの包絡面が切り屑面を形成するということは、工具が被削材から離れるため、工具が相対的に短くなる。したがって、加工中に被削材と接触する工具部品の危険が回避される。特に、これは、直径の大きい被削材の加工を可能にし、面の旋削を可能にする。加工は、工具軸に沿って、相対的に短い工具によって行われ、振動や不釣り合いの問題が低水準に抑制されることを意味する。

本発明の実施形態によると、切り屑面は、切れ刃に隣接する円周状の第１の部分と、第１の部分に隣接する円周状の第２の部分を備える。切り屑破断手段は、切れ刃より一定の距離に配置される。

本発明の一実施形態によると、第１の部分は回転対称の第１の延長部分を有する。

本発明の一実施形態によると、第１の部分に関する角度αは９０゜以下である。したがって、第１の部分を円錐形状とすることができる。しかし、角度αが９０゜であるときは、第１の部分を円柱形状にすることもできる。

本発明の一実施形態によると、工具軸を有する断面に示すように、第１の部分は凹形状を有する。凹形状は第１の部分の全体を横切って延びており、第１の部分は凹みである。また、切り屑破断手段のの少なくとも一部を形成するために凹形状を許容することができる。この場合、第１の部分の凹形状は相対的に小さい曲率半径を有し、第１の部分に作用する切り屑は曲がり、突然破断する。

本発明の一実施形態によると、第２の部分は、切り屑破断手段の少なくとも一部を形成する非回転対称の第２の延長部分を有する。生成した切り屑に関して切り屑面が連続的に配置されているため、このような非回転対称の延長部分は金属切削加工における効率的なチップブレーカとして作用する。したがって、切り屑は切り屑面に当たり、交互に上下に伸びる。

本発明の一実施形態によると、切り屑破断手段は、工具軸に関して外側へ延びる少なくとも一つの段部と、工具軸に関して外側へ延びる少なくとも一つの凹部を有する。したがって、切り屑破断手段は包絡面から突出し、包絡面の外周に沿って分布する段部を備える。また、切り屑破断手段は、切り屑面の外周に沿って分布する包絡面内で凹部を備えることもできる。さらに、切り屑破断手段は、切り屑面の外周に沿って交互に設けられた段部と凹部を備えることもできる。

本発明の一実施形態によると、切り屑破断手段は、工具軸に関して外側へ延び、工具軸に垂直な断面で示すように、第２の部分の多角形状を形成する複数の段部を備える。多角形状は工具軸に関して外側に延びるコーナ領域を形成する。このような第２の部分の多角形状は、三角形状、長方形形状、五角形形状又は更に多いコーナ数を有する多角形状とすることもできる。

本発明の一実施形態によると、切り屑破断手段は、工具軸に関して外側へ延び、複数の段部を備え、個々の段部は、限定面が第２の部分の包絡面に交差する場所において、切れ刃を形成する限定面を備える。限定面は、第１の部分の回転対称形状に関して外側へ延びる。限定面は、平面、凹面、凸面又は円錐面とすることができる。限定面は、平面に対して平行又は本質的に平行である。限定面と、切り屑に当たる包絡面とによって形成される切れ刃は、切削によって切り屑を効率的に破断し、及び／又は切り屑をせん断する。

本発明の一実施形態によると、第２の部分は回転対称の第２の延長部分を有する。切り屑破断手段は、工具軸に関して内側に延びる少なくとも一つの円周ノッチと、工具軸に関して外側に延びる円周段部を備えることができる。また、このような回転対称の切り屑を破断する段部又は凹部は、切り屑を効率的に破断することに寄与する。

上述した目的は、包絡面が、切り屑面を形成し、金属切削加工で生成した切り屑に当たるように配置され、切り屑面が切り屑破断手段を備えることを特徴とする、始めに説明した工具部品によって達成することもできる。

本発明の一実施形態によると、工具部品は、円柱形状又は本質的に円柱形状に形成され、本体が二つの端部を有し、一つ又は二つの端部が一体化された旋削インサートを備える。

本発明の追加の実施形態によると、工具部品の旋削インサートは請求項２〜１４の一つ以上の特徴を備えることができる。

上述した目的は、包絡面が、切り屑面を形成すると共に、金属切削加工で生成した切り屑に当たり、切り屑が切り屑面上で切り屑破断手段によって破断することを特徴とする、始めに説明した方法（金属切削加工方法）によっても達成することもできる。

本発明の一実施形態によると、第１の回転速度は、第２の回転速度よりも高い。第２の回転速度、すなわち、自身の工具軸回りの旋削インサートの回転速度は、１分当たり数回転からであり、例えば３０００ｒ／ｍｉｎである。例えば、第２の回転速度は約１０００ｒ／ｍｉｎである。一つの加工工程又は異なる加工工程中において、第２の回転速度を変えることもできる。

本発明の一実施形態によると、前記平面内における被削材の回転方向は工具軸に関して一定の角度を形成し、その角度は８０゜〜１００゜である。

本発明の追加の実施形態によると、この方法により使用される旋削インサートは請求項２〜１４の一つ以上の特徴を備えることができる。

上述した目的は、包絡面が、切り屑面を形成すると共に、金属切削加工で生成した切り屑に当たり、切り屑が切り屑面上で切り屑破断手段によって破断することを特徴とする、始めに説明した工作機械（金属切削加工用の工作機械）によっても達成することもできる。工作機械は、第２の回転速度に影響を与える第２の駆動部材を制御するために配置された制御装置を備えることもできる。旋削インサートの回転速度は、金属加工において異なる性質を得るために制御される。この方法において、旋削インサートの相対的に高い回転速度は、高摩擦力と高熱をもたらす。被削材の局部的な溶融などの液体状態は、切り屑の生成で達成される。非回転対称の形状との組み合わせにおける相対的に低い回転速度は、効率的な切り屑の破断に寄与する。

本発明の追加の実施形態によると、この工作機械に備わる旋削インサートは請求項２〜１４の一つ以上の特徴を備えることができる。

据え付けられた第１の工作機械において、本発明に係わる工作機械の部品の側面図である。 図１の工作機械の他の側面図である。 据え付けられた第２の工作機械において、工作機械の部品の側面図である。 図３のIV−IV線に沿う図である。 本発明の第１の実施形態による旋削インサートの平面図である。 図５における旋削インサートの側面図である。 図５のVII −VII 線に沿う断面図である。 図５VIII−VIII線に沿う断面図である。 本発明の第２の実施形態による旋削インサートの平面図である。 図９の旋削インサートの側面図である。 図９のＸＩ−ＸＩに沿う断面図である。 図９のＸII−ＸIIに沿う断面図である。 本発明の第３の実施形態による旋削インサートの側面図である。 図１３の旋削インサートの平面図である。 図１４のＸＶ−ＸＶに沿う断面図である。 本発明の第４の実施形態による旋削インサートを有する工具の斜視図である。 図１６の工具の側面図である。 図１６の工具の正面図である。 図１４のＸＩＸ−ＸＩＸに沿う断面図である。 図５〜８に示される第１の実施形態による旋削インサートを有する工具の長手方向の断面図である。 本発明の第５の実施形態による旋削インサートの平面図である。 図２１における旋削インサートの側面図である。 被削材と、本発明の第６の実施形態による工具部品及び旋削インサートを有する工具の図である。 図２３の工具部品の斜視図である。 図２３の工具部品の側面図である。 図２３の工具を通る長手方向の断面図である。

図１及び図２は、据え付けられた第１の工作機械又は改良された工作機械において、金属切削加工用の工作機械の部品を示す図である。工作機械は、チャックの形態であり、かつ被削材３を保持する保持部材２を有する被削材スピンドル１を備えている。工作機械は、第１の回転速度で、被削材軸Ｃ１の回りを回転方向Ｒに、被削材スピンドル１と被削材３を回転するために配置された第１の駆動部材４を備えている。回転方向Ｒは第１の駆動部材４からみると、時計方向である。さらに、工作機械は、適切な送りで送る制御装置５と、工作機械用の適切なソフトウェアとを備える制御装置５を備えている。制御装置５は、第１の駆動部材４を制御する。

さらに、工作機械は旋削インサート９と工具ホルダ１０を有する工具８を備えている。工具ホルダ１０は鋼から製造され、旋削インサート９は、超硬合金などのより硬い材料から製造されるのが一般的である。示される実施形態において、旋削インサート９は工具ホルダ１０に交換可能に装着される旋削インサートとして形成されている。図１６〜１９及び図２０は、工具ホルダ１０と旋削インサート９を有する工具８の実施形態の異なる例を示す。

また、工作機械は、制御装置５によって制御され、取り外し可能に工具８が装着される前側スピンドル部分を有する工具スピンドル１２を駆動する第２の駆動部材１１を備える。その点に関して、適切なカップリングが設けられる。例えば、図１６〜１９に示すように、このようなカップリングは、工具８の円錐状締結ピン１４と、スピンドル部分１３の対応する開口を備えている。締結ピン１４は、周知であり、工具がスピンドル部分１３に装着されるとき、スピンドル部分１３の開口に挿入される。したがって、第２の駆動部材１１は、工具軸Ｃ２の回りで工具８と旋削インサート９とを、第２の回転速度で駆動する。工具８は、工具軸Ｃ２に垂直で、工具軸Ｃ２に交差する軸Ｂの回りを回転可能である。

工作機械は、制御装置５によって制御される送り装置を備える。送り装置は、回転する旋削インサート９を回転する被削材３に係合させ、旋削インサート９を被削材９に対して直交方向Ｚ，Ｙ，Ｘに送る。方向Ｚは被削材軸Ｃ１に対して平行である。方向Ｙは被削材軸Ｃ１に垂直である。方向Ｘは、方向Ｙと被削材軸Ｃ１に対して垂直である。送り装置は、制御装置によって制御されるＸ駆動手段１５、Ｚ駆動手段１６、Ｙ駆動手段１７及びＢ駆動手段１８を備える。Ｚ駆動手段は、工具８と旋削インサート９をＺ方向に送る。Ｙ駆動手段は、工具８と旋削インサート９をＹ方向に送る。Ｘ駆動手段は、工具８と旋削インサート９をＸ方向に送る。Ｂ駆動手段は、工具８と旋削インサート９をＢ軸回りで回転する。

旋削インサート９の設計については、図５〜２１の異なる他の実施形態において、より詳細に説明する。異なる実施形態において、旋削インサート９に対する共通点は、旋削インサート９が前面２１と、包絡面２２と、前面２１が包絡面２２と交差する円形の切れ刃２３と有する点である。したがって、切れ刃２３は前面２１の回りを延び、包絡面２２に対して角度αを形成する平面Ｐ内に位置する。全ての実施形態において、前面２１は平面であり、平面Ｐと共通する。しかしながら、前面２１は他の形状、例えば凹形状、凸形状とすることもできる。

包絡面２２は、切り屑面２４を形成し、金属切削加工で生成した切り屑に当たるように配置されている。切り屑面２４は切り屑破断手段を備える。切り屑面２４は、切れ刃２３に隣接する円周状の第１の部分２４ａと、この円周状の第１の部分２４ａに隣接する円周状の第２の部分とを備える。

図１及び図２において、工作機械は第１の機械据え付け位置に配置され、被削材３の回転対称な外周面が旋削によって加工される。外周面は円柱状であるが、円錐状又は凸形状や凹形状であってもよい。旋削インサート９は、第２の駆動部材１１からわかるように、反時計方向である回転方向ｒに向かって回転する。被削材３に係合する旋削インサート９の切れ刃２３上の点は、図２に示すように、工具軸Ｃ２に平行である被削材３の中心面内又は中心面のそばにある。平面Ｐ内にある被削材３の回転方向Ｒは、工具軸Ｃ２に対して一定の角度をなす。この角度は８０゜〜１００゜である。回転方向Ｒに対する第２の駆動部材１１からわかるように、旋削インサート９の回転方向ｒが時計方向になることに留意されたい。

図３及び４において、工作機械は第２の機械据え付け位置に配置され、被削材３の端面が加工される。例示では、端面旋削が示されている。端面は全体が平面形状ではなく、例えば凹形状又は凸形状である。被削材３の回転方向Ｒは、第１の駆動部材４から分かるように時計方向である。例において、旋削インサートの回転方向Ｒは、第２の駆動部材１１から分かるように反時計方向である。示される工作機械において、被削材軸Ｃ１と工具軸Ｃ２とは、約１゜から１０゜、好ましくは５゜又は−１゜から−１０゜、より好ましくは−５゜の角度をなす。

図５〜８は、旋削インサート９の第４の実施形態を示す。旋削インサート９は、工具ホルダ１０に旋削インサート９を締結するために、図２０に示すネジ３８のような締結要素を受け入れるための締結孔２５を有する切削インサートとして形成されている。締結孔２５は、前面２１と旋削インサート９を貫通して延びている。

切り屑面２４の第１の部分２４ａは、回転対称の第１の延長部分を有し、第１の実施形態では、図７及び８に示すように、工具Ｃ２を備える断面において凹形状を有している。第１の実施形態において、角度αは切れ刃２３の近傍で測定され、第１の部分２４ａに関して９０度より小さい角度である。角度αは４０゜〜８０゜である。

切り屑破断手段は、切り屑面２４の円周状の第２の部分２４ｂにより構成されている。第１の実施形態では、第２の部分２４ｂは、切り屑破断手段の少なくとも一部を形成する非回転対称の第２の延長部分を有する。切り屑破断手段は、工具Ｃ２に関して外側に延びる少なくとも一つの段部２６、及び／又は工具Ｃ２に関して内側に延びる凹部を備える。第１の実施形態において、このような形状は、工具軸Ｃ２に関して外側に延び、工具軸Ｃ２に対して垂直な部分で示すように、第２の部分の多角形状を形成する、４つの段部２６を備える切り屑破断手段によって具体化されている。多角形状は、工具軸Ｃ２に関して外側に延びるコーナ領域、又は羽根を備える。第１の実施形態では、多角形状が四角又は本質的に四角である。

工具軸Ｃ２に関して外側に延びている段部２６は限定面２７を備え、限定面２７が第２の部分２４ｂの包絡面２４ｂに交差する切れ刃２８を形成する。

図９〜１２は、旋削インサート９の第２の実施形態を示す。第２の実施形態の旋削インサート９は、図１０〜１２に示すように、第１の部分２４ａが円錐形状であるという点において、第１の実施形態の旋削インサートとは異なる。したがって、角度αは第１の部分２４ａに関して９０゜より小さい。第１の部分は円柱状であるということに留意すべきできであり、角度αは、第１の部分２４ａに関して９０゜に等しいか、又は本質的に９０゜である。

図１３〜１５は、旋削インサート９の第３の実施形態を示す。この実施形態における旋削インサート９は、切り屑破断手段が複数の凹部３１を備え、これらの凹部がファセット、チャンファ部として、第２の部分２４ｂの包絡面２２に具体化されている点において、第１の実施形態による旋削インサートとは異なる。これらのファセットは平面又は凹面とすることができる。第３の実施形態において、１２個の凹部３１が示されている。凹部３１の数は変更可能であり、例えば、３，４，５，６又はそれ以上、又は１２個以上であり、少なくとも部分的に旋削インサート９の直径に依存する。

図１６〜１９は、切り屑破断手段が３個の段部２６を備え、多角形状、すなわち、工具軸Ｃ２に垂直な部分で示すように、三角形状をなすという点において、第２の実施形態とは異なる。第１の部分２４ａは、円錐形状であるが、円柱形状をなすこともでき、工具軸Ｃ２を有する断面において、凹形状をなすこともできる。

第４の実施形態は、前の実施形態とは異なり、旋削インサート９が、工具ホルダ１０の対応する開口３４に挿入されて締結されるテーパ状の締結ピン３３を有する。図１９に示されるように、締結ピン３３と開口３４はねじであり、旋削インサート９が工具ホルダ１０に固定されたとき、互いに係合する。

図２０は、第１の実施形態による工具ホルダと旋削インサート９とを有する工具８を示す。旋削インサート９は、固定ねじ３８によって工具ホルダ１０に取り外し可能に装着される。

図２１及び２２は、旋削インサート９の第５の実施形態を示す。切り屑破断手段は、工具軸Ｃ２に関して内側に延びる円周ノッチ３５と、工具軸Ｃ２に関して外側に延びる円周段部３６とを備える。このような切り屑破断手段の回転対称形状は、第２の部分２４ｂ、すなわち、切れ刃２３から一定の距離に設けることが好ましい。第５の実施形態における切り屑破断手段は、円周ノッチ３５と円周段部３６の両方を備えることは必ずしも必要ではないことに留意されたい。切り屑破断手段は、円周ノッチ３５又は円周段部３６として形成できる。

図２３〜２６は、第６の実施形態による旋削インサート９を示し、工具８に装着された工具部品８’の一体部品である。旋削インサート９は、例えば、切れ刃２３を作るために工具部品８’を加工することによって、工具部品８’に形成されている。工具部品８’は、二つの端部を有する円柱体として形成されている。一つ又は二つの端部は旋削インサート９と一体的である。図示する実施において、工具部品８’は、無垢又は本質的に無垢体として形成されている。しかしながら、工具部品８’は、無垢体を貫通して延びる一つ以上の冷却孔（図示せず）を備えることもできる。

第６の実施形態において、工具８は工具ホルダ１０を有する。工具ホルダはチャック状ホルダ又は工具チャックとして形成されている。工具ホルダ１０は、円柱形状、又は本質的には円柱形状のキャビティを備えている。キャビティは、旋削インサート９がキャビティの外側に位置するようにして、旋削インサート９を含む工具部品８’を受け入れる。第６の実施形態における工具ホルダ１０は、一つ以上のクランプジョー（図示しない）。クランプジョーは、キャビティ内で工具部品８’を保持するために、工具部品８’に対して半径方向に作用することが好ましい。

工具部品８’は、超硬合金で作ることができ、または一つ又は二つの端部において超硬合金より硬い材料で作ることもできる。この材料は、層又は結合した一片として旋削インサート９に適用され、複数の異なる材料、例えば、セラミック、立方晶窒化硼素ＣＢＮ、多結晶ダイヤモンドＰＣＤなどを備えることができる。

旋削インサート９を形成する工具部品８’の部分は、他の実施形態の旋削インサート９として形成されることができる。したがって、前面２１と、包絡面２２と、前面２１と包絡面２２とが交差する部分に配置された円形状の切れ刃２３を備える。切れ刃２３は、前面２１の回りを延び、包絡面２２に対して角度α（図２３〜２５には示されていない）を形成する平面Ｐ内に位置する。したがって、包絡面２２は切り屑面を形成し、金属切削加工中に生成した切り屑と当たるように配置されている。切り屑面は、切れ刃２３に隣接する円周状の第１の部分２４ａと、第１の部分２４ａに隣接する円周状の第２の部分２４ｂを備える。切り屑破断手段は、第２の部分２４ｂによって構成されている。第１の部分２４ａは、回転対称の第１の延長部分を有する。図示する実施形態において、角度αは第１の部分に２４ａに関して９０゜より小さい。第１の部分２４ａは、円錐形状、又は工具軸Ｃ２を含む断面に示すように、凹形状である。第２の部分２４ｂは、切り屑破断手段を形成する非回転対称の第２の延長部分を有する。

第６の実施形態によると、図１３〜１５に示す第３の実施形態のように、切り屑破断手段は工具軸Ｃ２に関して内側に延びる複数の凹部３１を備え、第２の部分２４ｂの包絡面２２において、平面、又はファセット、又はチャンファとして具体化される。

第１及び第３の実施形態において、第１の部分２４ａの凹形状は、切り屑破断手段の少なくとも一部分を形成する。切り屑破断は、凹形状の曲率半径が相対的に小さいときに行われ、すなわち、切り屑は細かく破断される。第１の部分２４ａの凹形状は、第２の部分２４ｂの切り屑破断手段と組み合わされる。

もし曲率半径が十分に短いならば、第１の部分の凹形状が旋削インサート９の切り屑破断手段となり、第２の部分２４ｂは切り屑破断手段を備えない。第２の部分２４ｂは、回転対称な第２の延長部分となる。

したがって、示された旋削インサートを有する示された工作機械によって、効率的な旋削加工が実施され、切り屑面を形成する包絡面は、生成した切り屑を短い長さに効率的に破断する手段を有する。制御装置５と異なる駆動手段によって、異なる加工パラメータが影響を受ける。例えば、第１及び第２の駆動部材が、金属加工の異なる特性を実現するために所望の回転速度に調整される。

好適には、第１及び第２の駆動部材は、被削材３の第１の回転速度が旋削インサート９の第２の回転速度より高くなるように制御される。工具軸回りの旋削インサート９の回転速度は、１分当たり数回転から３０００ｒ／ｍｉｎまで、例えば、約２００，５００，１０００，１５００，２０００又は２５００ｒ／ｍｉｎとすることができる。加工中における第２の回転速度は変更可能である。更に、旋削インサート９は、高摩擦と高熱をもたらす被削材３に対して相対的に高い回転速度を与えられ、切り屑生成において被削材を局部的に溶かす。旋削インサート９は、相対的に低い回転速度を与えられ。非回転対称形状の手段との組み合わせにより、効率的な切り屑破断をもたらす。

本発明は、示された実施形態に制限されないが、後述する請求項の範囲内において修正、変更が可能である。

超硬合金を除く旋削インサート９は、複数の異なるタイプの材料、例えば、セラミックス、立方晶窒化硼素、多結晶ダイヤモンドなどから作ることができる。また、旋削インサート９は、異なる被覆を備えることもできる。

一般に、本発明による旋削インサート９を含む示された工具８は、０．０１〜２．０ｍｍ、適切には０．０５〜０．８ｍｍの間の切り込みで使用される。最大の切り込みは、旋削インサート９の直径に関係する。

２０ｍｍの直径を有する旋削インサート９の最大切り込みは、２０ｍｍ、すなわち、１０対１の比となる。典型的には、旋削インサート９は６〜３２ｍｍの間の直径を有する。

１ 被削材スピンドル
２ 保持部材
３ 被削材
４ 第１の駆動部材
５ 制御装置
８ 工具
９ 工具部品
１０ 工具ホルダ
１１ 第２の駆動部材
１２ 工具スピンドル
１４ 締結ピン
２１ 前面
２２ 包絡面
２３ 切れ刃
２４ 切り屑面
２４ａ 円周の第１の部分
２４ｂ 円周の第２の部分
２６ 段部
２７ 限定面
３１ 凹部
３５ 円周ノッチ
３６ 円周段部
３８ 固定ねじ
Ｃ１ 被削材軸
Ｃ２ 工具軸

Claims (17)

1. 被削材軸（Ｃ１）の回りを第１の回転速度で回転方向Ｒに回転する被削材を切削加工する旋削インサート（９）であって、
   前面（２１）と、
   包絡面（２２）と、
   前面（２１）と包絡面（２２）とが交差する位置に配置された円周状の切れ刃（２３）であって、切れ刃（２３）が前面（２１）の回りを延びると共に包絡面（２２）に対して角度αをなす平面（Ｐ）内に位置し、工具軸（Ｃ２）が平面（Ｐ）に対して垂直方向で旋削インサート（９）を通って延びる、切れ刃（２３）とを備え、
   切削加工中に、第２の回転速度で工具軸（Ｃ２）の回りを回転する旋削インサート（９）において、
   包絡面（２２）が、切り屑面（２４）を形成すると共に切削加工で生成された切り屑が当たるように配置され、切り屑面（２４）が切り屑破断手段を備え、
   前記切り屑面が、切れ刃（２３）に隣接する円周状の第１の部分（２４ａ）と、第１の部分（２４ａ）に隣接する第２の部分（２４ｂ）と、を備え、
   前記切り屑破断手段が、前記第２の部分（２４ｂ）に形成され、工具軸（Ｃ２）に対して内側に延びる複数の凹部（３１）を備える、
   ことを特徴とする旋削インサート（９）。
2. 第１の部分（２４ａ）が回転対称の第１の延長部分を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の旋削インサート。
3. 前記角度αが第１の部分（２４ａ）に対して９０゜以下である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の旋削インサート。
4. 第１の部分（２４ａ）が円錐状である、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の旋削インサート。
5. 第１の部分（２４ａ）が工具軸（Ｃ２）を有する断面で見たときに凹形状である、ことを特徴とする請求項１又は３に記載の旋削インサート。
6. 凹形状は切り屑破断手段の少なくとも一部を形成する、ことを特徴とする請求項５に記載の旋削インサート。
7. 第２の部分（２４ｂ）が切り屑破断手段の少なくとも一部を形成する非回転対称の第２の延長部分を有する、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の旋削インサート。
8. 切り屑破断手段は、工具軸（Ｃ２）に対して外側に延びると共に、工具軸（Ｃ２）に対して垂直な方向から見たときに多角形の第２の部分を形成する複数の段部（２６）を備え、多角形が工具軸（Ｃ２）に対して外側に延びるコーナ領域を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の旋削インサート。
9. 切り屑破断手段は、工具軸（Ｃ２）に対して外側に延びる複数の段部（２６）を備え、個々の段部が切れ刃（２８）を形成する限定面（２７）を備え、限定面（２７）が第２の部分（２４ｂ）の包絡面に交差する、ことを特徴とする請求項１又は８に記載の旋削インサート。
10. 第２の部分（２４ｂ）が回転対称の第２の延長部分を有する、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の旋削インサート。
11. 切り屑破断手段が、前記第２の部分（２４ｂ）の周囲に形成された少なくとも一つの円周ノッチとしての凹部（３５）と段部（３６）とを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の旋削インサート。
12. 被削材軸（Ｃ１）の回りを第１の回転速度で回転方向Ｒに回転する被削材を切削加工する工具部品（８’）であって、一体的に形成された少なくとも一つの旋削インサート（９）を備えた工具部品（８’）であり、
    旋削インサート（９）が、
    前面（２１）と、
    包絡面（２２）と、
    前面（２１）と包絡面（２２）とが交差する位置に配置された円周状の切れ刃（２３）であって、切れ刃（２３）が前面（２１）の回りを延びると共に包絡面（２２）に対して角度αをなす平面（Ｐ）内に位置し、工具軸（Ｃ２）が平面（Ｐ）に対して垂直方向で旋削インサート（９）を通って延びる、切れ刃（２３）とを備え、
    旋削インサート（９）が、切削加工中に、第２の回転速度で工具軸（Ｃ２）の回りを回転する工具部品（８’）において、
    包絡面（２２）が、切り屑面（２４）を形成すると共に切削加工で生成された切り屑が当たるように配置され、切り屑面（２４）が切り屑破断手段を備え、
    前記切り屑面が、切れ刃（２３）に隣接する円周状の第１の部分（２４ａ）と、第１の部分（２４ａ）に隣接する第２の部分（２４ｂ）と、を備え、
    前記切り屑破断手段が、前記第２の部分（２４ｂ）に形成され、工具軸（Ｃ２）に対して内側に延びる複数の凹部（３１）を備える、
    ことを特徴とする工具部品（８’）。
13. 工具部品（８’）が二つの端部を有する円柱体として形成され、一つ又は二つの端部が一体化された旋削インサート（９）を備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の工具部品。
14. 旋削インサート（９）を備えた工具（８）による金属切削加工方法であって、
    旋削インサート（９）が、
    前面（２１）と、
    包絡面（２２）と、
    前面（２１）と包絡面（２２）とが交差する位置に配置された円周状の切れ刃（２３）であって、切れ刃（２３）が前面（２１）の回りを延びると共に包絡面（２２）に対して角度αをなす平面（Ｐ）内に位置し、工具軸（Ｃ２）が平面（Ｐ）に対して垂直方向で旋削インサート（９）を通って延びる、切れ刃（２３）とを備え、
    前記包絡面（２２）が、切り屑面（２４）を形成すると共に切削加工で生成された切り屑が当たるように配置され、前記切り屑面（２４）が切り屑破断手段を備え、
    前記切り屑面が、切れ刃（２３）に隣接する円周状の第１の部分（２４ａ）と、第１の部分（２４ａ）に隣接する第２の部分（２４ｂ）と、を備え、
    前記切り屑破断手段が、前記円周状の第２の部分（２４ｂ）に形成され、工具軸（Ｃ２）に対して内側に延びる複数の凹部（３１）を備え、
    第１の回転速度で被削材軸（Ｃ１）の回りを回転方向（Ｒ）に、被削材（３）を有する被削材スピンドル（１）を回転するステップと、
    第２の回転速度で工具軸（Ｃ２）の回りにおいて、工具（８）及び旋削インサート（９）を回転するステップと、
    回転する旋削インサート（９）を回転する被削材（３）に係合させ、被削材（３）に対して旋削インサート（９）を送るステップと、を備えた金属切削加工方法において、
    包絡面（２２）が切り屑面（２４）を形成すると共に切削加工で生成された切り屑に当たり、切り屑が切り屑面（２４）の切り屑破断手段によって破断されるように、被削材（３）に対して旋削インサート（９）に送りを与える、ことを特徴とする金属切削加工方法。
15. 第１の回転速度が第２の回転速度よりも高い、ことを特徴とする請求項１４に記載の金属切削加工方法。
16. 平面（Ｐ）内における被削材（３）の回転方向（Ｒ）が、工具軸（Ｃ２）に対して所定の角度をなし、この角度が８０゜〜１００゜の間である、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の金属切削加工方法。
17. 切削加工用工作機械であって、
    被削材（３）を保持するための保持部材（２）を有する被削材スピンドル（１）と、
    第１の回転速度で被削材軸（Ｃ１）の回りを回転方向（Ｒ）に被削材スピンドル（１）及び被削材（３）を回転する第１の駆動部材（４）と、
    旋削インサート（９）を有する工具であって、
    旋削インサート（９）が、
    前面（２１）と、
    包絡面（２２）と、
    前面（２１）と包絡面（２２）とが交差する位置に配置された円周状の切れ刃（２ ３）であって、切れ刃（２３）が前面（２１）の回りを延びると共に包絡面（２２） に対して角度αをなす平面（Ｐ）に位置し、工具軸（Ｃ２）が平面（Ｐ）に対して垂 直方向で旋削インサート（９）を通って延びる、切れ刃（２３）とを備える、工具と 、
    第２の回転速度で工具軸（Ｃ２）の回りで工具（８）及び旋削インサート（９）を回転するために配置された第２の駆動部材（１１）と、
    回転する旋削インサート（９）を回転する被削材（３）に係合するように配置させ、被削材（３）に対して旋削インサート（９）に送りを与える送り装置と、を備えた機械において、
    包絡面（２２）が、切り屑面（２４）を形成すると共に切削加工で生成された切り屑が当たるように配置され、切り屑面（２４）が切り屑破断手段を備え、
    前記切り屑面が、切れ刃（２３）に隣接する円周状の第１の部分（２４ａ）と、第１の部分（２４ａ）に隣接する第２の部分（２４ｂ）と、を備え、
    前記切り屑破断手段が、前記第２の部分（２４ｂ）に形成され、工具軸（Ｃ２）に対して内側に延びる複数の凹部（３１）を備える、
    ことを特徴とする工作機械。

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