JP6085871B2 - 刃先交換型切削インサート、切削インサートホルダ、切削工具、旋削装置および旋削方法 - Google Patents

Description

本発明は、刃先交換型切削インサート、切削インサート用ホルダ、旋削装置および旋削方法に関する。

ＤＥ１０２００４０２６６７５Ｃ５は、被加工物の回転対称面を機械加工するための方法および装置を開示している。被加工物は、切削運動を発生させるように回転駆動される。ブレードを有する少なくとも１つの工具は、切削方法に従って被加工物に接触する。ブレードは、ブレードと被加工物との間の有効部位がブレードに沿って移動するように、被加工物に対して前進させられる。ブレードは、工具回転軸を中心にして、切削運動よりも実質的に遅い円弧状前進運動をするように移動させられる。ブレードは、ブロックの回転軸に対して同軸螺旋の形状を有する。

ブレードが前進させられるときに、ブレードは、螺旋状のブレードが延在する円弧角に相当する円弧角だけ旋回させられる。ブレードの円弧状旋回運動が与えられると、有効部位は、旋回運動中に、ブレードの軸方向の全幅をわたって、軸方向に沿って移動する。ブレードが有効部位の限られた領域のみに接触するため、より広幅のブレードの場合においても、比較的小さい切削力が発生する。

ＤＥ１０２００４０２６６７５Ｃ５に開示された方法および装置は、被加工物の回転対称面の機械加工を可能にし、被加工物のねじれと呼ばれる螺旋状表面構造の形成を回避することができる。このようなねじれは、たとえばガスケットを径方向に固定することによって、モータ、駆動装置および他の機械のシャフト出口を表面の領域内に封入する場合に、不利であり得る。

ＤＥ１０２００４０２６６７５Ｃ５

旋削技術分野において、刃先交換型切削インサートの使用は有利であり得る。刃先交換型切削インサートは、工具の全体的な幾何学的形状を乱さずに回転または反転させられることができる。刃先交換型切削インサートを使用すれば、新しい切削インサートを用意することなく、より多くの被加工物を機械加工することに寄与することができる。

しかしながら、ＤＥ１０２００４０２６６７５Ｃ５の方法および装置に使用されたブレードが螺旋状であるため、それらの中に使用するための刃先交換型切削インサート、特に費用上効率的に製造することができる刃先交換型切削インサートの提供は、課題である。

本発明の目的は、刃先交換型切削インサートおよび切削インサートホルダ、ならびに刃先交換型切削インサートが使用されるときに被加工物の実質的にねじれのない回転対称面を製造するための旋削装置および旋削方法を提供することである。

本発明に係る刃先交換型切削インサートは、略平行四辺形の形状と複数の側面とを有する逃げ面を含む。逃げ面は、複数の縁部によって囲まれる。各縁部は、逃げ面を側面のうち１つの側面に接合させる。複数の縁部は、第１切れ刃と第２切れ刃とを含む。第１切れ刃は、第１湾曲曲線の一部に相当する形状を有し、第２切れ刃は、第２湾曲曲線の一部に相当する形状を有する。第２湾曲曲線は、第１湾曲曲線を切削インサートの幅方向に沿って平行移動することによって得られる。切削インサートは、幅方向に垂直である対称軸に関して２回回転対称性を有する。切削インサートの長手方向は、幅方向と対称軸とに垂直である。

切削インサートは、２回回転対称性を有するため、２つの異なる向きで旋削装置の切削インサートホルダのインサートポケットに挿入することができ、これにより、第１切れ刃または第２切れ刃のいずれか一方を旋削作業において被加工物と相互作用する有効切れ刃として使用することを可能にする。第１切れ刃および第２切れ刃の湾曲曲線形状は、刃先交換型切削インサートを使用してねじれのない表面を製造することを可能にする。第１および第２切れ刃がそれぞれ第１および第２湾曲曲線の一部と相当する形状を有し、かつ、第２湾曲曲線が第１湾曲曲線を切削インサートの幅方向に沿って平行移動することによって得られるため、たとえば研磨ディスクのような研磨工具を切削インサートの長手方向に沿って移動させることによって簡便な方法で切削インサートを製造することができる。この場合、研磨ディスクは、切削インサートの幅方向に実質的に平行であるように整列される軸を中心にして回転する。したがって、簡便な方法で、両方の切れ刃を同時に研磨することができる。

実施形態において、長手方向における切削インサートの延在量が、幅方向における切削インサートの延在量よりも大きく、幅方向における切削インサートの延在量よりも２倍以上大きくおよび／または幅方向における切削インサートの延在量よりも４倍以上大きい。

切削インサートが長手方向に比較的大きな延在量を有するため、被加工物の軸方向における刃先交換型切削インサートの運動を必要とすることなく、被加工物の回転軸に平行な回転軸を中心にして切削インサートを旋回させることによって、被加工物の軸方向において比較的大きな延在量を有する被加工物の回転対称面の機械加工を可能にする。

実施形態において、側面の各々は、対称軸に平行である。第１切れ刃の形状は、第１円弧であってもよく、第２切れ刃の形状は、第１円弧と同じ半径を有する第２円弧であってもよい。第１および第２切れ刃の各々は、凸状に湾曲されてもよい。

第１および第２切れ刃を凸状に湾曲した形状に形成すること、たとえば第１および第２切れ刃を円弧形状に形成することは、ねじれのない被加工物の回転対称面を製造するために有利である。その理由は、このようにすることで、第１および第２切れ刃のうち有効切れ刃が被加工物と相互作用する有効部位を、被加工物の回転軸に対して実質的に一定の距離を有するように形成することができるからである。

実施形態において、切削インサートは、切削インサートの逃げ面に設けられた溝をさらに含む。この溝は、第１切れ刃と第２切れ刃との間に配置される。溝を設けることで、切削インサートの製造を簡素化することができる。その理由は、このようにすることで、切れ刃と溝の縁部との間の逃げ面の一部のみを研磨する必要があるため、逃げ面の全体を研磨する実施形態に比べて研磨する必要のある表面積が低減されるからである。

実施形態において、第１切れ刃は、垂直座標軸に沿って第１切れ刃上の他の点よりも大きな座標値を有する最高点を有する。垂直座標軸は、対称軸平行でかつ切削インサートの底面から逃げ面に向かう方向に指向してある。底面は、逃げ面と反対側にある。第２切れ刃は、垂直座標軸に沿って第２切れ刃上の他の点よりも大きな座標値を有する最高点を有する。第１切れ刃の最高点は、第１切れ刃の中心まで距離を有し、第２切れ刃の最高点は、第２切れ刃の中心まで距離を有する。

実施形態において、切削インサートは、逃げ面と反対側の平坦底面を有する。底面は、対称軸に垂直である。切削インサートが平坦底面を有するため、切削インサートを旋削装置における切削インサートホルダのインサートポケットの平坦底面上に配置することによって切削インサートを向かわせることができるので、回転している被加工物に対して切削インサートの２つの可能な向きで切削インサートを適切に向かわせる便利な方法を与えることができる。

上記で説明したように、本発明に係った、逃げ面と反対側にありかつ対称軸に垂直である平坦底面を有する切削インサートのための切削インサートホルダは、切削インサート受け部とインサートポケットとを含む。切削インサート受け部は、上面を有する。インサートポケットは、切削インサートを受入れるように構成される。インサートポケットは、切削インサート受け部の上面の中心線に対して直角ではない角度で傾斜する長手方向と、インサートポケットの長手方向とインサートポケットの長手方向に垂直であるインサートポケットの幅方向との両方においてインサートポケットに隣接する上面の一部に対して傾斜する底面とを有する。

旋削作業において、回転している被加工物の回転軸に平行な回転軸を中心にして、切削インサートホルダの回転送り運動を提供することができる。このようにすることで、切削インサート受け部の上面は、被加工物の表面の近傍で移動することができる。インサートポケットの幅方向においてインサートポケットに隣接する上面の一部に対してサートポケットの底面を傾斜させることによって、インサートポケットに設けられた切削インサートの第１および第２切れ刃のうち有効切れ刃である一方が、第１および第２切れ刃のうち無効切れ刃である他方よりも大きい延在量で切削インサート受け部の上面から突出することができる。したがって、有効切れ刃のみが被加工物と相互作用することを保証することができる。インサートポケットの長手方向においてインサートポケットに隣接する上面の一部に対して底面を傾斜させることによって、切削インサートホルダの、有効切れ刃の中心が被加工物の回転軸および切削インサートホルダの回転軸と同一平面に位置する位置において、有効切れ刃の中心が有効切れ刃の他の任意点よりも被加工物の回転軸に近い距離にあるということを達成することができる。これにより、旋削作業が対称に進むことができ、実質的にねじれのない被加工物表面を得ることができる。

本発明に係る旋削装置は、被加工物駆動部と、上述した刃先交換型切削インサートと、切削工具と、工具送り部とを含む。被加工物駆動部は、被加工物を受入れ、第１回転軸を中心にして被加工物の回転主切削運動を提供するように構成されている。切削工具は、切削インサートホルダと切削インサートとを備える。切削インサートホルダは、切削インサートを受入れるように構成されたインサートポケットを備える。工具送り部は、第２回転軸を中心にして切削工具の回転送り運動を提供するように構成されている。第２回転軸は、第１回転軸に平行である。送り運動の回転速度は、被加工物の主切削運動の回転速度よりも遅い。切削インサートホルダは、主切削運動と送り運動とが与えられるとき、第１切れ刃と第２切れ刃とのうち、有効切れ刃である一方が被加工物と相互作用するように、切削インサートをインサートポケットにおいて作業位置に固定するように構成される。作業位置は、切削工具が有効切れ刃の中心が第１回転軸および第２回転軸と同一平面に位置している位置に位置するとき、切削インサートが作業面に対して傾斜するように構成されている。作業面は、第１回転軸および第２回転軸に平行であり、同一平面に垂直であり、かつ、有効切れ刃の中心を通る。切削インサートは、作業面の法線が幅方向および長手方向の両方において切削インサートの対称軸に対して傾斜するように、作業面に対して傾斜する。

幅方向において切削インサートの対称軸を作業面の法線に対して傾斜させることにより、主切削運動および送り運動が与えられる場合に有効切れ刃のみが被加工物と相互作用することを保証することができる。切削インサートの長手方向において切削インサートの対称軸をさらに傾斜させることにより、上述のように、被加工物に対する有効切れ刃の配置を得ることができ、被加工物の実質的にねじれのない回転対称面の製造を可能にする。

実施形態において、作業位置は、切削工具が有効切れ刃の中心が同一平面内に位置している位置に位置するとき、有効切れ刃の中心以外の有効切れ刃の任意点が第２回転軸とともに作業面の同側に位置するように構成される。このような切削インサートの向きは、被加工物の実質的にねじれのない回転対称面を得るために特に有利であり得る。

実施形態において、作業位置は、切削工具が有効切れ刃の中心が同一平面内に位置している位置に位置するとき、第１切れ刃と第２切れ刃とのうち、有効切れ刃以外の無効切れ刃である他方が第２回転軸とともに作業面の同側に位置しかつ無効切れ刃の任意点が作業面まで距離を有するように構成される。これにより、無効切れ刃と被加工物との相互作用を回避することができる。

実施形態において、切削インサートは、第１切れ刃の形状が第１円弧であり、第２切れ刃の形状が第１円弧と同じ半径の第２円弧であるような切削インサートであってもよい。ここで、第１および第２円弧の半径は、半径および傾斜角を有する螺旋の曲率半径に相当する。螺旋の半径は、第２回転軸と有効切れ刃の中心との間の距離に等しく、螺旋の傾斜角は、切削インサートの長手方向と第２回転軸との間の、ゼロではない角度に等しい。

したがって、第２回転軸に対する有効切れ刃の構成は、第２回転軸を中心にした螺旋の形状に実質的に相当しまたは少なくとも概ね相当する。このことは、実質的にねじれのない回転対称の被加工物表面を得るために特に有利である。

実施形態において、切削インサートは、逃げ面と反対側の平坦底面を含むことができる。底面は、対称軸に垂直である。切削インサートホルダは、上記の特徴を有することができる。切削インサートホルダは、切削インサートホルダの切削インサート受け部の中心線が第２回転軸に垂直であるように配置されることができる。したがって、被加工物の実質的にねじれのない回転対称面を得るための切削インサートの配置は、便利な方法で形成することができる。

本発明に係る旋削方法は、上述した切削インサートを提供する工程を含む。切削インサートは、切削インサートホルダに取付けられる。被加工物は、第１回転軸を中心にして回転させられる。切削インサートホルダは、被加工物の回転速度より遅い回転速度で第２回転軸を中心にして回転させられる。第２回転軸は、第１回転軸に平行である。切削インサートは、被加工物と切削インサートホルダとが回転されるとき、第１切れ刃と第２切れ刃とのうち、有効切れ刃である一方が被加工物と相互作用するように、切削インサートホルダに固定される。切削インサートホルダは有効切れ刃の中心が第１および第２回転軸と同一平面内に位置している位置に位置するとき、切削インサートは、作業面に対して傾斜する。作業面は、第１および第２回転軸に平行であり、同一平面に垂直である。作業面の法線は、切削インサートの幅方向および長手方向の両方において切削インサートの対称軸に対して傾斜する。

一実施形態に係る切削インサートを示す概略斜視図である。 一実施形態に係る切削インサートを示す概略側面図である。 一実施形態に係る切削インサートを示す概略上面図である。 図１Ｂの視線方向に実質的に垂直である視線方向から見た一実施形態に係る切削インサートを示す概略側面図である。 一実施形態に係る旋削装置を示す概略側面図である。 一実施形態に係る切削インサートホルダを示す概略側面図である。 一実施形態に係る切削インサートホルダを示す概略上面図である。 一実施形態に係る切削インサートホルダの切削インサート受け部およびその中に挿入された切削インサートを示す概略断面図である。

実施形態の説明
以下、本発明の実施形態について説明する。

図１Ａは、一実施形態に係る切削インサート１００を示す概略斜視図である。以下、切削インサート１００の部分構成を説明するため、第１座標軸１２２と第２座標軸１２３と第３座標軸１２４とを含む座標系を参照する。便宜上、座標軸１２２および１２３は、水平座標軸と表記され、座標軸１２４は、垂直座標軸と表記される。座標軸１２２および１２３を水平座標軸とし、座標軸１２４を垂直座標軸とする表記は、切削インサート１００の底面１２５が座標軸１２２および１２３に平行な平面に配置されている水平面上に位置している構成に相当する。以下に詳述するように、切削インサート１００は、旋削装置に使用される場合、水平方向および垂直方向に対して異なって配置されてもよい。

切削インサート１００のさらなる図示が図１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄに示されている。図１Ｂは、第２水平座標軸１２３に沿った視線方向から見た切削インサート１００の概略側面図を示している。図１Ｃは、垂直座標軸と反対する視線方向から見た概略上面図を示している。図１Ｄは、第１水平座標軸１２２に沿った視線方向から見た概略側面図を示している。

切削インサート１００は、逃げ面１０１と、側面１０２、１０３、１０４および１０５とを有する。さらに、切削インサート１００は、逃げ面１０１の反対側にある底面１２５を有する。側面の各々は、底面１２５に垂直である。図１Ａおよび１Ｂに示された切削インサート１００の構成では、側面１０３および１０５は、座標軸１２２および１２４の平面に平行であり、底面１２５は、水平座標軸１２２および１２３の平面内に位置する。

側面１０２および１０４は、垂直座標軸１２４に平行であり、底面１２５と水平座標軸１２２および１２３の平面とに垂直である。しかしながら、側面１０２および１０４は、水平座標軸１２２と、水平座標軸１２２に平行な側面１０３および１０５とに対して直角ではない角度で配置されている。切削インサート１００の側面１０２および１０４は互いに平行であり、側面１０３および１０５も互いに平行である。

特に図１Ｃの上面図から分かるように、切削インサート１００の逃げ面１０１は、略平行四辺形の形状を有する。以下に詳述するように、逃げ面の曲率および逃げ面に溝１２０が存在するため、用語「略平行四辺形の形状」は、理想的な平行四辺形の形状からの偏差を含むものとして理解されるべきである。

逃げ面１０１が略平行四辺形の形状を有するため、逃げ面１０１の角部１２９および１３１において、角部１２９および１３１に隣接する側面は、鈍角で交差する。具体的には、角部１２９において、側面１０２と１０３とは、鈍角で交差し、角部１３１において、側面１０４と１０５とは、同じ角度の鈍角で交差する。角部１３２において、側面１０２と１０５とは、鋭角で交差し、角部１３０において、側面１０３と１０４とは、同じ角度の鋭角で交差する。

参照番号１１４は、切削インサート１００の長手方向を示し、参照番号１１２は、切削インサート１００の幅方向を示す。長手方向１１４は、第１水平座標１２２ならびに側面１０３および１０５に平行である。幅方向１１２は、長手方向１１４に垂直であり、水平座標軸１２２および１２３の各々に平行である。

特に図１Ｃの上面図から分かるように、幅方向１１２における切削インサート１００の延在量１１６が、水平座標軸１２２および１２３の平面内に位置する他の任意の水平方向における切削インサート１００の任意の延在量よりも小さい。幅方向１１２における切削インサート１００の延在量１１６は、切削インサート１００の側面１０３と１０５との間の距離に相当する。長手方向１１４における切削インサート１００の延在量１１５が、幅方向１１２における延在量１１６よりも大きく、幅方向１１２における延在量１１６よりも２倍以上大きくおよび／または幅方向１１２における延在量１１６よりも４倍以上大きくすることができる。したがって、切削インサート１００は、細長い形状を有することができる。

切削インサート１００は、逃げ面１０１を側面１０２、１０３、１０４、１０５に接合させる縁部１０６、１０７、１０８、１０９を有する。具体的には、縁部１０６は側面１０２を逃げ面１０１に接合させ、縁部１０７は側面１０３を逃げ面１０１に接合させ、縁部１０８は側面１０４を逃げ面１０１に接合させ、縁部１０９は側面１０５を逃げ面１０１に接合させる。以下に詳述するように、縁部１０７と１０９とは、切削インサート１００が旋削に使用されるときに、被加工物と相互作用する切削インサート１００の切れ刃である。以下では、縁部１０７を第１切れ刃として表記し、縁部１０９を第２切れ刃として表記する。

切れ刃１０７および１０９は、切削インサート１００の逃げ面１０１の略平行四辺形の形状の長辺に沿って延在する。

第１切れ刃１０７は、第１湾曲曲線１１０の一部に相当する形状を有している。特に図１Ｂの側面図から分かるように、湾曲曲線１１０は、半径１１７を有する円形であってもよく、第１切れ刃１０７は、この半径１１７を有する円弧であってもよい。

第２切れ刃１０９は、第２湾曲曲線１１１の一部に相当する形状を有している。第２湾曲曲線１１１は、円形であってもよい。よって、第２切れ刃１０９は、円弧の形状を有する。第１湾曲曲線１１０の半径を第２湾曲曲線１１１の半径に等しくすることができる。よって、切れ刃１０７と１０９との両方は、同じ半径１１７を有する円弧形状を有する。

第２切れ刃１０９の形状を規定する第２湾曲曲線１１１は、第１切れ刃１０７の形状を規定する第１湾曲曲線１１０を切削インサート１００の幅方向１１２に沿って平行移動することによって得られる。したがって、幅方向１１２に平行な第２水平座標軸１２３に沿った視線方向で見た図１Ｂの側面図において、湾曲曲線１１０と１１１とが重なる。

切れ刃１０７、１０９が円弧形状を有する実施形態において、切れ刃１０７、１０９に隣接する逃げ面１０１の部分が実質的に円筒形の形状を有してもよい。そのうち、第１切れ刃１０７に隣接する逃げ面１０１の部分と第２切れ刃１０９に隣接する逃げ面１０１の部分とは、湾曲曲線１１０、１１１の半径１１７を有する同一の円形円筒の部分に相当し、円形円筒の軸が幅方向１１２に平行である。

本発明は、湾曲曲線１１０および１１１が円形である実施形態に限定されるものではない。他の実施形態において、湾曲曲線１１０および１１１は、たとえば楕円のような非円形曲線であってもよく、湾曲曲線１１１は、湾曲曲線１１０を切削インサート１００の幅方向１１２に沿って平行移動することによって得られる。このような実施形態において、切れ刃１０７、１０９に隣接する逃げ面１０１の部分は、幅方向１１２に平行な円筒軸を有する非円形円筒の表面部分に相当してもよい。

第１切れ刃１０７と第２切れ刃１０９との間において、溝１２０を切削インサート１００の逃げ面１０１に設けることができる。溝１２０は、切削インサート１００の長手方向１１４に沿って延在する。図１Ｃの上面図から分かるように、切削インサート１００の中央に位置する溝１２０の幅は、側面１０２および１０４近傍に位置する溝１２０の幅より大きくすることができる。

上述したように、湾曲曲線１１０および１１１によって規定された切れ刃１０７および１０９の形状によって、切れ刃１０７および１０９は、研磨工具を用いて切削インサート１００の逃げ面１０１を研磨することによって形成されてもよい。この研磨工具は、切削インサート１００の幅方向１１２に平行する軸を中心にして回転され、かつ、切削インサート１００の長手方向１１４に沿って逃げ面１０１をわたって移動される研磨ディスクを含んでもよい。これにより、研磨ディスクを湾曲経路に沿って移動することができ、湾曲曲線１１０および１１１によって規定された切れ刃１０７および１０９の形状を得ることができる。このように、逃げ面１０１および切れ刃１０７、１０９は、便利な方法で形成することができる。

切れ刃１０７と１０９との間に溝１２０を設けることにより、切れ刃１０７および１０９の形成に研磨する必要のある切削インサート１００の表面積を低減することができる。その理由は、切れ刃１０７、１０９と溝１２０との間の逃げ面１０１の一部のみを研磨する必要があるが、溝１２０の底面を研磨する必要がないのである。

参照番号１１３は、切削インサート１００の対称軸を示している。切削インサート１００は、対称軸１１３に関して２回回転対称性を有する。したがって、対称軸１１３を中心にして１８０°回転させた後に切削インサートの形状が同じであるように見える。

逃げ面１０１が略平行四辺形の形状でり、側面１０２、１０３、１０４および１０５が垂直座標軸１２４に平行な構成を有し、かつ、底面１２５が垂直座標軸１２４に垂直な構成を有するため、対称軸１１３は、垂直座標軸１２４に平行である。対称軸１１３は、幅方向１１２と、長手方向１１４と、水平座標軸１２２および１２３とに垂直である。

切削インサート１００が回転対称性を有するため、切削インサート１００を２つの異なる向きで旋削に使用することができる。切削インサート１００の向きに応じて、第１切れ刃１０７または第２切れ刃１０９のいずれかが、被加工物と相互作用する。第１切れ刃が被加工物と相互作用する旋削作業を行なった後、対称軸１１３を中心にして切削インサートを１８０°回転させると、第２切れ刃１０９は、回転前に切れ刃１０７が被加工物と相互作用したと同様に、被加工物と相互作用する。したがって、切削インサート１００は、刃先交換型切削インサートである。

切削インサート１００の側面１０２、１０３、１０４および１０５が垂直座標軸１２４に平行であり、かつ、対称軸１１３が垂直座標軸１２４に平行であるため、側面１０２〜１０５の各々は、対称軸１１３に平行である。さらに、切削インサート１００の平坦底面１２５は、対称軸１１３に対して垂直である。

参照番号１２７は、第１切れ刃１０７の端部における逃げ面１０１の角部１２９および１３０の各々と等しい距離を有する第１切れ刃１０７の中心を示す。参照番号１２８は、第２切れ刃１０９の端部に配置されている逃げ面１０１の角部１３１および１３２の各々と等しい距離を有する第２切れ刃１０９の中心を示す。

参照番号１２１は、垂直座標軸１２４に沿って第１切れ刃１０７上の他の点より最大の座標値を有する第１切れ刃１０７の最高点を示す。切削インサート１００の底面１２５が垂直座標軸１２４に垂直であるため、第１切れ刃１０７の最高点１２１は、底面１２５と最大距離を有する第１切れ刃１０７の点である。

参照番号１２６は、垂直座標軸１２４に沿って第２切れ刃１０９上の他の点よりも大きな座標値と底面１２５まで長い距離とを有する第２切れ刃１０９の最高点を示す。

上記で詳述したように、第１切れ刃１０７と第２切れ刃１０９との形状は、それぞれ、第１湾曲曲線１１０の一部と第２湾曲曲線１１１の一部とに相当する。第２湾曲曲線１１１は、切削インサート１００の幅方向１１２、すなわち側面図１Ｂの視線方向に平行する方向に沿って、湾曲曲線１１０を平行移動することによって得られる。したがって、図１Ｂの側面図において、切れ刃１０７の最高点１２１と切れ刃１０９の最高点１２６とは重なる。

しかしながら、逃げ面１０１が略平行四辺形の形状であるため、図１Ｂの側面図において、第１切れ刃１０７の中心１２７と第２切れ刃１０９の中心１２８とは重ならない。１Ｂ。逆に、図１Ｂの側面図において、第１切れ刃１０７の中心１２７は、最高点１２１、１２６の右側にあり、第２切れ刃１０９の中心１２８は、最高点１２１、１２６の左側にある。第１切れ刃１０７の最高点１２１は、角部１２９まで距離１３３を有し、角部１３０まで距離１３４を有する。第２切れ刃１０９の最高点１２６は、角部１３１まで距離１３３を有し、角部１３２まで距離１３３を有する。距離１３３は、距離１３４よりも小さい。

したがって、切れ刃１０７、１０９の中心１２７、１２８は、最高点１２１、１２６よりも切削インサート１００の底面１２５に近い。

切削インサート１００は、異なる材料から形成される部分１３５、１３６を含むことができる。たとえば、逃げ面を含むを切削インサート１００の上方部分１３６は、立方晶窒化ホウ素を含んでもよく、底面１２５を含む下方部分１３５は、たとえば炭化タングステンのような異なる材料を含んでもよい。

図２は、本発明に係る旋削装置２００の概略側面図を示す。明瞭化のために、旋削装置の一部の特徴が省略される。また、旋削装置２００の一部の特徴がＤＥ１０２００４０２６６７５Ｃ５に記載の旋削装置の特徴に相当することができ、その詳細な説明は省略される。

参照番号２０１は、被加工物を示す。被加工物２０１は、図２の紙面に垂直である第１回転軸２０３を中心にして回転させることができる。被加工物２０１の回転は、旋削作業において、被加工物２０１の主切削運動を規定する。回転２０３の第１軸を中心にする被加工物２０１の主切削運動の方向は、矢印２０２によって模式的に示される。

旋削装置２００は、切削工具２０４をさらに備える。切削工具２０４は、切削インサートホルダ２０５と、図１Ａ〜１Ｄを参照して上述した切削インサート１００とを含む。切削インサートホルダ２０５のさらなる詳細は、以下でより詳細に説明する図３Ａ〜３Ｃに示される。切削インサートホルダ２０５は、切削インサート１００を受入れるように構成されたインサートポケット２０６を備える。切削インサート１００がインサートポケット２０６において切削インサート１００の作業位置に固定されるように、切削インサート１００を切削インサートホルダ２０５に取付ける。

切削インサートホルダ２０５は、第２回転軸２０８を中心にして回転させられることができる。第２回転軸２０８は、第１回転軸２０３に平行であり、図２の紙面に垂直である。第２回転軸２０８を中心にする切削インサートホルダ２０５の回転は、切削工具２０４の送り運動を規定する。図２において、切削工具２０４の回転送り運動の方向は、矢印２０７によって模式的に示される。送り運動２０７の回転速度は、被加工物２０１の主切削運動２０２の回転速度よりも実質的に遅い。したがって、被加工物２０１の加工は、切削工具２０４と被加工物２０１との相対運動が主に被加工物２０１の回転主切削運動２０２によって規定される旋削作業である。

切削インサートホルダ２０５は、第１切れ刃１０７と第２切れ刃１０９とのうち、有効切れ刃である一方が被加工物２０１と相互作用するように、切削インサート１００をインサートポケット２０６において作業位置に固定するように構成されている。以下、切削インサート１００の第２切れ刃１０９が有効切れ刃である実施例を説明する。しかしながら、切削インサート１００の対称軸１１３を中心にして図２、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示された向きに対して１８０°回転させられた向きで、切削インサート１００を切削インサートホルダ２０５内に挿入した場合、第１切れ刃１０７を有効切れ刃として使用することもできる。

第１切れ刃１０７と第２切れ刃１０９とのうち、有効切れ刃以外の他方の切れ刃は、旋削作業において被加工物２０１と相互作用しないため、無効切れ刃である。しかしながら、切削インサートの対称軸１１３を中心にして１８０°回転させられた向きで、切削インサート１００を切削インサートホルダ２０５のインサートポケット２０６内に挿入した場合、他方の切れ刃は、被加工物と相互作用する有効切れ刃になる。したがって、切れ刃１０７および１０９は、被加工物を機械加工するため、順番に使用することができる。

図２の概略側面図に示されたように、旋削装置２００と切削工具２０４とは、有効切れ刃１０９の中心１２８が第１回転軸２０３および第２回転軸２０８と同一平面２０９に位置するように配置される。旋削作業中、切削工具２０４は、有効切れ刃１０９の中心１２８が平面２０９の上方にある初期位置から有効切れ刃１０９の中心１２８が平面２０９の下方にある終了位置まで、第２回転軸２０８を中心にして回転させられる。有効切れ刃１０９の中心１２８は、有効な切れ刃１０９の中心１２８から第２回転軸２０８まで距離２２０を有する円の一部に沿って移動する。

図２に示めされた切削工具２０４の位置において、有効切れ刃１０９の中心１２８は、被加工物２０１と相互作用し、よって被加工物２０１の回転対称面が得られる。被加工物２０１の回転対称面の半径２１２は、第１回転軸２０３と第２回転軸２０８との間の距離と、有効切れ刃１０９の中心１２８と第２回転軸２０８との間の距離２２０との差に相当する。被加工物２０１が機械加工される前に、被加工物２０１の初期半径は、半径２１２よりも大きい。

参照番号２１０は、作業面を示している。作業面２１０は、第１回転軸２０３および第２回転軸２０８を含む平面２０９に垂直である。また、切削工具２０４が図２に示す位置に位置するとき、作業面２１０は、有効切れ刃１０９の中心１２８を通る。したがって、図２に示めされた切削工具２０４の位置において、有効切れ刃１０９の中心１２８と被加工物２０１との間の相互作用は、作業面２１０内に位置している箇所で発生する。

参照符号２１１は、作業面２１０の法線ベクトルを示している。この法線ベクトルは、作業面２１０に垂直である。切削工具２０４が図２に示された位置に位置するとき、切削インサート１００の対称軸１１３は、切削インサート１００の長手方向１１２とともに、作業面２１０の法線２１１に対して傾斜する。その位置において、作業面２１０の法線２１１は、切削インサート１００の幅方向１１２および長手方向１１４の両方において切削インサート１００の対称軸１１３に対して傾斜する。

図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、切削インサート１００がインサートポケット２０６に挿入されるときの切削インサートホルダ２０５を図示している。

図３Ａは、切削インサートホルダ２０５の概略側面図を示し、図３Ｂは、切削インサートホルダ２０５の概略上面図を示している。図３Ｃは、切削インサート１００の長手方向１１４を含む平面に沿ってインサートポケット２０６が形成されている切削インサートホルダ２０５の切削インサート受け部３０１の概略断面図を示している。図３Ａおよび３Ｃにおいては、作業面２１０と、図２に示された切削工具２０４の位置に位置する作業面２１０の法線２１１とが示されている。

切削インサート受け部３０１は、旋削作業中被加工物２０１に面する上面３０２を有する。切削インサート受け部３０１の上面３０２が被加工物２０１まで距離を有しているときに、有効な刃先１０９が被加工物２０１と相互作用することができるように、切削インサート１００の逃げ面１０１または有効切れ刃１０９を含む逃げ面１０１の一部は、上面３０２から突出している。

切削インサート受け部３０１は、旋削作業中切削インサートホルダ２０５の回転中心とする第２回転軸２０８に対して垂直に配置されている側面３０５、３０６を有している。切削インサート受け部３０１の側面３０５と３０６との間に、概念線としての切削インサートホルダ２０５の中心線３０３が側面の各々と等しい距離を有するように配置されている。

切削インサートホルダ２０５は、切削インサート受け部３０１に加えて、さらなる構成要素を含むことができる。これらの構成要素は、切削インサート受け部３０１よりも第２回転軸２０８に近い距離に設けられた略円筒状の部分を含むことができる。

切削インサートホルダ２０５のインサートポケット２０６は、長手方向および幅方向を有する。切削インサート１００がインサートポケット２０６内に挿入されるとき、切削インサート１００の長手方向１１４がインサートポケット２０６の長手方向に向けられ、切削インサート１００の幅方向１１２がインサートポケット２０６の幅方向に向けられる。

切削インサート１００をインサートポケット２０６において作業位置に固定するため、切削インサートホルダは、切削インサート固定ブロック３０７を含んでもよい。この切削インサート固定ブロック３０７は、解除できるように、たとえばねじ接続によって切削インサートホルダ２０５の他の部分に接続されることができる。

図３Ｂの上面図から分かるように、インサートポケット２０６の長手方向と、インサートポケット２０６に挿入された結果によって切削インサート１００の長手方向１１４とは、切削インサート受け部３０１の上面３０２の中心線３０３に対して、たとえば１５°〜６０°の範囲にある、直角ではない角度αで傾斜する。中心線３０３とインサートポケット２０６の長手方向との間の角度は、切削インサート１００の長手方向１１４における切削インサート１００の延在量１１５とともに、切削インサート１００の側面１０２、１０３が受け部３０１の側面３０５、３０６から少ない延在量のみで突出するまたは実質的に側面３０５、３０６から突出しないように構成されてもよい。さらに、切削インサート１００が切削インサートホルダ２０５のインサートポケット２０６に挿入されるとき、第１切れ刃１０７の中心１２１および第２切れ刃１０９の中心１２８は、切削インサートホルダ２０５の切削インサート受け部３０１の中心線３０３上に配置されている。

切削インサートホルダ２０５のインサートポケット２０６は、底面３０４を有する。切削インサート１００がインサートポケット２０６に挿入されるとき、切削インサート１００の底面１２５は、インサートポケット２０６の底面３０４上に位置している。

上記で詳述したように、切削インサート１００の底面１２５が切削インサート１００の対称軸１１３に垂直であるため、切削インサート１００がインサートポケット２０６内の作業位置に挿入されるとき、切削インサート１００の対称軸１１３は、インサートポケット２０６の底面３０４に垂直である。

インサートポケット２０６の底面３０４は、インサートポケット２０６の長手方向とインサートポケット２０６の幅方向との両方においてインサートポケット２０６に隣接する受け部３０１の上面３０２の一部に対して傾斜する。

インサートポケット２０６の底面３０４の傾斜向きは、作業面２１０の法線２１１が切削インサート１００の幅方向１１２における対称軸１１３および図２に示す切削インサートホルダ２０５の位置における切削インサート１００の長手方向１１４に対する傾斜を提供することができる。

図２に示される切削インサートホルダ２０５の位置における作業面２１０および作業面２１０の法線２１１は、図３Ａに示される。特に図３Ａに示される切削インサート２０５の側面図から分かるように、作業面２１０の法線２１１が切削インサート１００の幅方向１１２における切削インサート１００の対称軸１１３に対して傾斜するため、有効切れ刃１０９は、作業面２１０に実質的に平行であり得るインサートポケット２０６に隣接する上面３０２の一部から無効切れ刃１０７よりも大きな延在量で突出する。よって、有効切れ刃１０９のみが被加工物２０１と相互作用することを保証することができる。実施形態において、切削インサート１００の幅方向１１２における対称軸１１３に対する作業面２１０の法線２１１の傾斜角度は、約７°であってもよい。

したがって、図２に示される切削インサートホルダ２０５の位置では、無効切れ刃１０７上の任意の点は、作業面２１０まで距離を有する。

さらに、作業面２１０の法線２１１は、切削インサート１００の長手方向１１４における切削インサート１００の対称軸１１３に対して傾斜する。このことは、特に図３Ｃに示される切削インサート１００の長手方向１１４に沿った受け部３０１の断面図から分かる。切削インサート１００の長手方向１１４における対称軸１１３に対する作業面２１０の法線２１１の傾斜を形成するため、インサートポケットが（図３Ｃの右側ある）切削インサート受け部３０１の一方側により大きい深さを有するように、切削インサートホルダ２０５のインサートポケット２０６の底面３０４を傾斜させてもよい。

作動面２１０の法線２１１が切削インサート１００の長手方向１１４において傾斜しているため、図２示された切削工具２０４の位置における作業面２１０において、有効切れ刃１０９の中心１２８を設けることができ、一方、有効切れ刃１０９の他の部分が第２回転軸２０８とともに作動面２１０の同側に配置される。特に、有効切れ刃１０９の最高点１２６は、作業面２１０まで距離を有するように設けられ、第２回転軸２０８とともに作動面２１０の同側に配置されている。有効切れ刃１０９の端部にある角部１３１、１３２は、作業面２１０に実質的に等しい距離を有するように設けることができる。

上述したように、切削インサート１００の切れ刃１０７、１０９が半径１１７を有する円弧である実施形態において、円弧の半径１１７は、半径および傾斜角を有する螺旋の曲率半径に相当するように、構成されてもよい。螺旋の半径は、第２回転軸２０８と有効切れ刃１０９の中心１２８との間の距離２２０に等しい。螺旋の傾斜角は、切削インサート１００の長手方向１１４と第２回転軸２０８との間の、ゼロではない角度βに等しい。角度βは、０．１°〜５°範囲内の値を有してもよい。切削インサート１００の長手方向１１４と第２回転軸２０８との間の角度は、インサートポケット２０６の長手方向と第２回転軸２０８との間の角度に相当する。

このように、インサートポケット２０６に設置される切削インサート１００の有効切れ刃１０９の形状は、第２回転軸２０８を中心にする螺旋の形状に近似する。したがって、切削インサートホルダ２０５が第２回転軸２０８を中心にして回転させられると、第１回転軸２０３と第２回転軸２０８とを含む平面２０９内に位置している被加工物２０１と相互作用している有効切れ刃１０９の一部は、常に、第１回転軸２０３と第２回転軸２０８とは実質的に同じ距離を有する。よって、実質的にねじれのない被加工物２０１の回転対称面を得ることができる。

Claims (14)

1. 刃先交換型切削インサートであって、
   略平行四辺形の形状と複数の側面とを有する逃げ面を含み、前記逃げ面は、複数の縁部によって囲まれ、各縁部は、前記逃げ面を側面のうち１つの側面に接合させ、
   前記複数の縁部は、第１切れ刃と第２切れ刃とを含み、
   前記第１切れ刃は、第１湾曲曲線の一部に相当する形状を有し、前記第２切れ刃は、第２湾曲曲線の一部に相当する形状を有し、前記第２湾曲曲線は、前記第１湾曲曲線を前記切削インサートの幅方向に沿って平行移動することによって得られ、
   前記切削インサートは、前記幅方向に垂直である対称軸に関して２回回転対称性を有し、前記切削インサートの長手方向は、前記幅方向と前記対称軸とに垂直であり、
   前記切削インサートの前記逃げ面に設けられ、前記切削インサートの長手方向と交差する前記縁部に達するように前記長手方向に沿って延在する溝をさらに含み、前記溝は、前記第１切れ刃と前記第２切れ刃との間に配置される、切削インサート。
2. 前記長手方向における前記切削インサートの延在量が、前記幅方向における前記切削インサートの延在量よりも大きい、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記側面の各々は、前記対称軸に平行である、請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の切削インサート。
4. 前記第１切れ刃の前記形状は、第１円弧であり、前記第２切れ刃の前記形状は、前記第１円弧と同じ半径を有する第２円弧である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削インサート。
5. 前記第１切れ刃と前記第２切れ刃との各々は、凸状に湾曲されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削インサート。
6. 前記第１切れ刃は、垂直座標軸に沿って前記第１切れ刃上の他の点よりも大きな座標値を有する最高点を有し、前記垂直座標軸は、前記対称軸に平行でかつ前記切削インサート
   の底面から前記逃げ面に指向してあり、前記底面は、前記逃げ面と反対側にあり、
   前記第２切れ刃は、前記垂直座標軸に沿って前記第２切れ刃上の他の点よりも大きな座標値を有する最高点を有し、
   前記第１切れ刃の前記最高点は、前記第１切れ刃の中心まで距離を有し、前記第２切れ刃の前記最高点は、前記第２切れ刃の中心まで距離を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削インサート。
7. 請求項６に記載の刃先交換型切削インサートのための切削インサートホルダであって、
   上面を有する切削インサート受け部と、
   前記切削インサートを受入れるように構成されたインサートポケットとを含み、
   前記インサートポケットは、前記切削インサート受け部の前記上面の中心線に対して直角ではない角度で傾斜する長手方向と、前記インサートポケットの前記長手方向と前記インサートポケットの前記長手方向に垂直である前記インサートポケットの幅方向との両方において前記インサートポケットに隣接する前記上面の一部に対して傾斜する底面とを有する、切削インサートホルダ。
8. 切削工具であって、
   請求項７に記載の切削インサートホルダと、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削インサートとを含み、
   前記切削インサートホルダは、前記切削インサートを受入れるように構成されたインサートポケットを備える、切削工具。
9. 旋削装置であって、
   被加工物を受入れ、第１回転軸を中心にして前記被加工物の回転主切削運動を提供するように構成された被加工物駆動部と、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の刃先交換型切削インサートと、
   切削インサートホルダと前記切削インサートとを備える切削工具とを含み、前記切削インサートホルダは、前記切削インサートを受入れるように構成されたインサートポケットを備え、
   第２回転軸を中心にして前記切削工具の回転送り運動を提供するように構成された工具送り部を含み、前記第２回転軸は、前記第１回転軸に平行であり、前記送り運動の回転速度は、前記被加工物の前記主切削運動の回転速度よりも遅く、
   前記切削インサートホルダは、前記主切削運動と前記送り運動とが提供されるとき、前記第１切れ刃と前記第２切れ刃とのうち有効切れ刃である一方が前記被加工物と相互作用するように、切削インサートを前記インサートポケットにおいて作業位置に固定するように構成され、
   前記作業位置は、前記切削工具が前記有効切れ刃の前記中心が前記第１回転軸および前記第２回転軸と同一平面に位置している位置に位置するとき、前記切削インサートが作業面に対して傾斜するように構成され、前記作業面は、前記第１回転軸および前記第２回転軸に平行であり、前記同一平面に垂直であり、かつ、前記有効切れ刃の前記中心を通り、前記切削インサートは、前記作業面の法線が前記幅方向および前記長手方向の両方において前記切削インサートの前記対称軸に対して傾斜するように、前記作業面に対して傾斜する、旋削装置。
10. 前記作業位置は、前記切削工具が前記有効切れ刃の前記中心が前記同一平面内に位置している位置に位置するとき、前記有効切れ刃の前記中心以外の前記有効切れ刃の任意点が前記第２回転軸とともに前記作業面の同側に位置するように、構成される、請求項９に記載の旋削装置。
11. 前記作業位置は、前記切削工具が前記有効切れ刃の前記中心が前記同一平面内に位置し
    ている位置に位置するとき、前記第１切れ刃と前記第２切れ刃とのうち、前記有効切れ刃以外の他方の無効切れ刃が前記第２回転軸とともに前記作業面の同側に位置しかつ前記無効切れ刃の任意点が前記作業面まで距離を有するように、構成される、請求項１０に記載の旋削装置。
12. 前記切削インサートは、請求項４に記載の切削インサートであり、
    前記第１円弧および前記第２円弧の前記半径は、半径および傾斜角を有する螺旋の曲率半径に相当し、
    前記螺旋の前記半径は、前記第２回転軸と前記有効切れ刃の前記中心との間の距離に等しく、
    前記螺旋の前記傾斜角は、前記切削インサートの前記長手方向と前記第２回転軸との間の、ゼロではない前記角度に等しい、請求項１０から請求項１１のいずれか１項に記載の旋削装置。
13. 前記切削インサートは、請求項６に記載の特徴を含み、
    前記切削インサートホルダは、請求項７に記載の切削インサートホルダであり、
    前記切削インサートホルダは、前記切削インサートホルダの前記切削インサート受け部の前記中心線が前記第２回転軸に垂直であるように、配置される、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の旋削装置。
14. 旋削方法であって、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削インサートを提供する工程と、
    前記切削インサートを切削インサートホルダに取付ける工程と、
    被加工物を第１回転軸を中心にして回転させる工程と、
    前記被加工物の回転速度より遅い回転速度で切削インサートホルダを第２回転軸を中心にして回転させる工程とを含み、
    前記第２回転軸は、前記第１回転軸に平行であり、
    前記切削インサートは、前記被加工物と前記切削インサートホルダとが回転されるとき、前記第１切れ刃と前記第２切れ刃とのうち、有効切れ刃である一方が前記被加工物と相互作用するように、前記切削インサートホルダに固定され、
    前記切削インサートホルダが前記有効切れ刃の中心が前記第１回転軸および前記第２回転軸と同一平面に位置している位置に位置するとき、前記切削インサートは、前記作業面の法線が前記幅方向および前記長手方向の両方において前記切削インサートの前記対称軸に対して傾斜するように、前記第１回転軸および前記第２回転軸に平行であり、かつ、前記同一平面に垂直である作業面に対して傾斜する、旋削方法。

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