JP6144262B2 - 切削チップおよびそのための切りくず処理構造 - Google Patents

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Description

本願の主旨は、切削チップ用の切りくず処理構造に関する。このような構造は、とりわけ旋盤作業用に構成されたチップに形成することができる。
切削チップには、金属加工作業から生じる削りくずや破片の流れの制御、および/またはその形状と大きさを制御するための切りくず処理構造を提供することができる。
このような切りくず処理構造は通常、チップの切れ刃付近に配置された凹部および/または突起からなる。凹部および/または突起との衝突により、特定の形状の金属切りくずを生成させることができ、これをそこから排出できる。
各種の切りくず処理構造が、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9において開示されている。
米国特許第5,758,994号 米国特許第4,720,217号 米国特許第5,282,703号 米国特許第5,476,346号 米国特許第7,976,251号 日本特開第2007260848号 日本特開第2008073827号 米国特許第5,577,867号 米国特許第5,758,994号
本願の目的は、切削チップ用の新規な切りくず処理構造を提供することである。
本願の主旨によれば、少なくとも1つの長い突起を含む切りくず処理構造を有するように形成されたコーナを含む切削チップが提供される。
たとえば、このような切削チップは、
相反する上側および下側端面と、それらの間に延びる少なくとも第一と第二の側面と、
第一と第二の側面と上側端面との交線に形成されたコーナ切れ刃を含む第一のチップコーナと、
第一のチップコーナの切りくず処理構造と、
を含み、切りくず処理構造は、
長く、上側端面の交線の付近に配置され、第一の側面に沿って長さ方向に延びる第一の突起を含む。
切削チップには、上側端面において、交線に沿って延びる平坦領域と、切りくず排出面と、平坦領域と切りくず排出面との間に延びる切りくず偏向面と、を設けることができ、第一の突起の少なくとも大部分が切りくず偏向面に配置される。
上側および下側端面は鏡面対称とすることができる。
コーナ切れ刃は曲率半径Rを有し、コーナ角θをなすようにすることができ、80°≦θ≦100°である。
平坦領域には、可変とすることのできる平坦領域幅を設けることができる。平坦領域幅は、0.25mm≦W≦0.36mmの条件を満たすことができる。平坦領域は平坦領域最大幅を有していてもよく、これを第一の突起と第一の側面との間に配置することができる。平坦領域の高さは、関連する側面から所定の平坦領域角αでの距離が増大するにつれて減少させることができ、8°≦α≦12°である。
第一の突起には、第一と第二の末端部とそれらの間の中央部を設けることができる。中央部よりも第一と第二の末端部の各々を、それぞれに関連する側面に近くすることができる。第一と第二の末端部は、中央部に対して概して垂直にし、そこから関連する側面に向かって延ばすことができる。第一の突起は平坦領域から離間させることができる。第一の突起は各々、長さLを有していてもよく、0.82mm<L<1.42mmである。第一の突起は各々、幅Wを有していてもよく、0.09mm<W<0.9mmである。突起の長さは、突起の幅より大きくすることができる。第一の突起には、突起頂点を設けることができ、上方への方向に関して、平坦領域の最下点は突起頂点より高い位置に配置することができる。各突起頂点は、突起頂点距離Dだけ切れ刃面から離間させることができ、0.95mm≦D≦1.05mmである。
切りくず処理構造には、第二の突起を設けることができる。第二の突起は、長くして、上側端面の交線の付近に設置することができ、第二の側面に沿って長さ方向に延ばすことができる。第二の突起には、第一の突起に関する上述または後述の特徴のすべてを設けることができる。換言すれば、第一と第二の突起は同じとすることができる。
第一と第二の突起は、交線に関して対称に配置することができる。
切削チップには複数のコーナを設けることができ、その各々には、上述の切りくず処理構造と同じ切りくず処理構造を設けることができる。
切削チップには中央島状領域をさらに設けることができ、これには交線に向かって方向付けられる長い鼻部を設けることができる。前記切りくず処理構造の各々は、中央島状領域の1つの鼻部に関連付けることができる。
切りくず処理構造は旋削チップや切削チップにとって、特にステンレススチール被削材にとって有利であることがわかった。しかしながら、このような切りくず処理構造は、他の種類の作業、たとえばフライス加工にとっても有利でありうる。
上記は要約であり、本願の主旨による切削チップは上述および後述の特徴のいずれを含んでいてもよいと理解する。
本願をよりよく理解するために、またそれを実際に実施する方法を示すために、ここで以下のような添付の図面を参照する。
切削チップの斜視図である。 図1の切削チップの平面図である。 図2の線III−IIIに沿った断面図である。 図1と2の切削チップのコーナの拡大図である。 図4のコーナの一部の拡大図である。 図4の線VI−VIに沿った断面図である。 図4の線VII−VIIに沿った断面図である。 図7の断面図の一部の拡大図である。 本願の第二の実施形態による切削チップのコーナの拡大図である。
適当であると考えられる場合、複数の図面にわたり、対応する、または同様の要素を示すために同じ参照番号を使用することがある。
以下の説明において、本願の主旨の各種の態様を述べる。説明のために、具体的な構成と詳細を、本願の主旨をよく理解できるように十分に詳しく示す。しかしながら、これも当業者にとっては明らかであるように、本願の主旨は、本明細書に記載されている具体的な構成と詳細がなくても実施できる。
まず図1〜3を参照すると、切りくず処理構造60を備える切削チップ20が示されている。
切削チップ20は、相対する上側および下側端面22、24と、それらの間に延びる少なくとも第一と第二の側面26A、26Bと、を含む。
切りくず処理構造60は少なくとも第一の突起28、128を含み、これは長く、中央島状領域32、または少なくともその長い鼻部34に関連付けることができる。切りくず処理構造60には、第二の突起30、130をさらに設けることができ、これは長く、上側端面22の交線56の付近に設置される。第二の突起30、130は、第二の側面26Bに沿って長さ方向に延ばすことができる。第二の突起30、130は、第一の突起28、128に関して後述する特徴物のすべてを有することができる。2つの突起28、128、30、130があることにより、切削チップ20は左右両側用となる。図に示されるように、第一の突起28、128と第二の突起30、130は、コーナ二等分線Bの両側にあり、それから離間されている。
この非限定的な例においては、図2の上側端面22の平面図に示されているように、切削チップ20は第一、第二、第三、第四の側面26A、26B、26C、26Dを有し、これらは第一、第二、第三、第四のコーナ44A、44B、44C、44Dにおいて接続されている。より正確には、このような図面において、側面26A、26B、26C、26Dは平行四辺形を形成し、さらにより正確には偏菱形を形成する。しかしながら、後述の切りくず処理構造60はまた、異なる数の側面を有するチップ上に形成することもでき、またはこのような図面において、少なくとも1つのコーナを有する他の形状とすることもできると理解する。
この非限定的な例において、切削チップ22は、(上側端面22の平面図で)その中央に配置された留め付け穴52を有するように形成されていることもわかり、これは上側および下側端面22、24へと開放し、その中を貫通して留め付け部材(図示せず)を受けるように構成される。チップをチップホルダに固定する、たとえば固定ジョー等の代替的な方法も利用できるため、このようなチップは留め付け穴52を持たなくてもよいと理解する。
中心軸Cが上側および下側端面22、24を通って延びる。この非限定的な例において、中心軸Cは留め付け穴52と同軸であり、第一、第二、第三、第四の側面26A、26B、26C、26Dの各々は上側および下側端面22、24の間に、中心軸Cに対して平行な方向に延びる。以下、高さの記述は中心軸Cに沿って測定可能である。これに加えて、図3に示されるように、中心軸Cは上方向および下方向D、Dを画定する。
コーナ切れ刃54は、第一と第二の側面26A、26Bと上側端面22との交線56に形成される。この非限定的な例において、コーナ切れ刃54は周辺切れ刃の一部であってもよく、これは上側端面22の全体の周辺に沿って、すなわち第一と第二の側面26A、26Bの交線から離れるように、また第三と第四の側面26C、26Dに沿って延びる。しかしながら、コーナ切れ刃54は、1つまたは複数の切削チップコーナのみに延びていれば十分かもしれないと理解する。この非限定的な例においては、切削チップ20が両面式あり、その8つのコーナの各々が同じ切りくず処理構造60を備えるように形成され、上側および下側端面22、24は、中心軸Cに垂直で、第一と第二の側面26A、27Bを通って延びる鏡面対称面Mに関して鏡面対称であるが、以下では、第一のコーナ44のコーナ切れ刃54のみに関する説明で十分である。本願の主旨による切削チップには、このような切りくず処理構造60を有する1つまたは複数のコーナと、切りくず処理構造をまったく持たない、または異なる切りくず処理構造を有するように形成された1つまたは複数のその他のコーナを設けることができるとも理解する。詳しくは、たとえば、切りくず処理構造60は、切削チップ20のいくつのコーナにも(たとえば、相対する対角コーナ44A、44Cのみ)、および/または両面式チップの場合は、その2つの端面にも(たとえば、上側端面22と下側端面24の両方の1つまたは複数のコーナその2つの端)設けることができる。
ここで図4と5の上側端面の平面図を参照すると、切削チップ20の第一のコーナ44Aにおけるコーナ切れ刃54は、所定の曲率半径Rで湾曲させることができる。この非限定的な例において、コーナ切れ刃54は80°のコーナ角θをなす。すなわち、コーナ切れ刃54は、曲率半径Rを有する80°の弧を描く。他の非限定的な例においては、コーナ切れ刃54は100°のコーナ角θをなす。曲率関係Rを有するコーナ切れ刃54は、80°≦θ≦100°の条件を満たすコーナ角θをなすと理解する。
平坦領域58は、交線56に沿って延びるようにすることができる。平坦領域58により、コーナ切れ刃54を強化することができる。平坦領域58には、上側端面22の平面図において、凸状の内縁62をさらに含めることができる。平坦領域58は平坦領域幅Wを有していてもよく、これは、上側端面22の平面図において、関連する側面26Aから、それに対して垂直な方向に延びる。平坦領域幅Wは可変とすることができる。たとえば、平坦領域58は平坦領域最小幅WL1と平坦領域最大幅WL2を有していてもよい。平坦領域最小幅WL1は、切削チップ20のコーナ44Aに配置することができる。平坦領域最小幅WL1の数値は0.25mmとすることができる。平坦領域最大幅WL2は、第一の突起28と関連する側面26Aとの間に配置することができる。より正確には、平坦領域最大幅WL2は、第一の突起28の中央部82と関連する側面26Aとの間に配置することができる。平坦領域最大幅WL2の数値は0.36mmとすることができる。平坦領域幅Wの好ましい範囲は0.25mm≦W≦0.36mmの条件を満たすが、この範囲外の数値もまた可能であると理解する。ここで図6と7を参照すると、平坦領域58は、関連する側面26Aに対して垂直な断面に沿って見た時に、直線を描く。平坦領域58は傾斜させることができる。この非限定的な例において、平坦領域58の高さは、関連する側面26Aから、平坦領域58と、中心属Cに対して垂直で、第一と第二の側面26A、26Bと上側端面22の交線IPCEと交差する切れ刃面PCEとの間に形成される所定の平坦領域角αでの距離が増大するにつれて減少する。
平坦領域角αは、平坦領域58の長さに沿った地点ごとに可変とすることができる。たとえば、平坦領域角αは、平坦領域最小角αと平坦領域最大角αを有していてもよい。
平坦領域最小角αは、平坦領域58に沿った、第一と第二の突起28、30の一方の付近の地点に配置することができる。平坦領域最小角αの数値は、8°より大きいか、それと等しくすることができる。平坦領域最小角αの数値は、10°より小さいか、それと等しくすることができる。平坦領域最小角αの範囲は8°≦α≦10°の条件を満たすと理解する。
平坦領域最大角αは、平坦領域58に沿った、第一と第二の突起28、30から離れた地点に配置することができる。平坦領域最大角αの数値は、10°より大きいかそれと等しくすることができる。平坦領域最大角αの数値は、12°より小さいか、それと等しくすることができる。この非限定的な例において、平坦領域最小角αの数値は9°であり、平坦領域最大角αの数値は11°である。平坦領域最大角αの範囲は9°≦α≦11°の条件を満たすと理解する。
図2を参照すると、チップ排出面64を上側端面22に配置することができ、これは平坦領域58から離間される。チップ排出面64は、切りくず(図示せず)をコーナ切れ刃54から遠くへと排出するように構成される。この非限定的な例において、切りくず排出面64は平坦とすることができ、中心軸Cに対して垂直に延ばすことができるが、他の例では、切りくず排出面64は平坦でなくてもよい。
切りくず偏向面66は、平坦領域58と切りくず排出面64との間に延ばすことができる。切りくず偏向面66は、金属加工作業を通じて生成される金属破片(図示せず)を切りくず排出面64に向かって偏向させ、誘導するように構成される。
中央島状領域32は、切りくず排出面64から中心軸Cに向かう方向に延ばすことができる。中央島状領域32は、切りくず排出面64で取り囲むことができる。より正確には、この非限定的な例において、中央島状領域32は、切りくず排出面64と留め付け穴62との間に延び、後者を取り囲むことができる。中央島状領域32は、切りくず排出面64より高い位置まで延ばすことができる。
中央島状領域32の長い鼻部34は、関連する交線56に向かって方向付けることができる。中央島状領域32には、複数の長い鼻部34を設けることができ、その各々は、関連する交線56に関連付けられ、それに向かって方向付けられる。上側端面22の平面図において、長い鼻部34の各々は、凸状に湾曲した島状領域接続部70によって接続することができる。中央島状領域32には最内部72を設けることができ、これは、この非限定的な例において、鼻部34と留め付け穴52との間に配置される。最内部72は平坦とすることができる。最内部72は、切れ刃平面PCEから上の高さD(図7)の位置とすることができる。この非限定的な例において、高さDは0.14mmとすることができる。
ここで図4〜8を参照すると、第一と第二の突起28、128、30、130は、金属破片が所望の形状と大きさの切りくずを形成するようし、またそれを切削領域から排出しやすくするように構成される。より正確には、第一と第二の突起28、30の少なくとも大部分は、切りくず偏向面66から延ばし、そこから突出させることができる。第一と第二の突起28、30の大部分を、部分的に切りくず排出面64の上に配置することができる。第一と第二の突起28、128、30、130は、交線56または関連するコーナ44Aにおいて、コーナ二等分線Bに関して対称に設置することができる。第一と第二の突起28、128、30、130は同じであるため、以下には、簡潔を期し、第一の突起28、128のみに関して説明するが、第二の突起30、130にも同じことが当てはまるものと理解する。
第一の突起28、128は、関連する側面26Aに沿って長さ方向に延びる。第一の突起28、128は、隣接するコーナ44A、44Dの間に延ばすことができる。この非限定的な例では、上側端面22の平面図において、第一の突起28、128は凹状に湾曲した形状を有することができる。より正確には、このような図において、第一の突起28、128の中央部82よりも第一と第二の末端部78、80を、関連する側面26Aに近くすることができる。ここで図9を参照すると、第一と第二の末端部78、80は、中央部82に対して概して垂直で、そこから第一の側面26Aの方向に延びるようにすることができる。当然のことながら、第一の突起28、128は湾曲し、中央部82がわずかのみ湾曲していてもよいが、これは依然として中央部82によって画定される方向に延びる、またはその方向に長いと考えることができる。それゆえ、たとえば、第一の突起28、128はその中央部82から反対方向に、隣接するコーナ44A、44Dに向かって延びると考えることができる。さらに、長い部分の各々の末端部78、80は、隣接するコーナ44A、44D間で、関連する側面26Aに沿って第一の突起28の突起長さLを画定することがわかる。突起長さLは、関連する突起が配置される切りくず偏向面66の湾曲部の長さに対応し、これと一致することができる。同様に、長い部分の各々の末端部78、80は、平坦領域の凸状の内縁62の境界線に対応することができる。換言すれば、平坦領域の凸状の内縁62の長さの大きさは、突起長さLの大きさと同じとすることができる。
関連する側面26Aの中間点Pよりも第一の突起28を、関連するコーナ44Aの近くに設置することができる。より正確には、第一の突起28は上側端面22の、第一のコーナ44Aで第二の側面26Bから延び、側面26Aの中間点Pまで延びる想像上の区分の中のもっとも近い3分の1の中に配置することができる。さらにより正確には、このような想像上の区分を6等分した場合、第一の突起28はコーナ44Aから2番目の部分に配置される。
図5を参照すると、第一の突起28は、84として示される接続領域において切りくず排出面64に接続することができる。第一の突起28は、平坦領域58から離間させることができる。第一の突起28は、突起長さLに対して垂直な方向にとられる突起幅Wを有し、突起長さLは突起幅Wより大きく、すなわちL>Wである。第一の突起28の突起長さLの大きさは、突起幅Lの最大の大きさの少なくとも3倍とすることができ、すなわちL≧3Wである。たとえば、突起長さLの数値を1.12mmとすることができ、最大突起幅Wの数値を0.29mmとすることができる。他の例では、突起長さLの数値を0.82mm〜1.42mmの間とすることができ、最大突起幅Wの数値を0.09mm〜0.49mmとすることができる。
ここで図7を参照すると、上方向Dに関して、平坦領域58の最下点86(すなわち、側面26Aよりさらに低い点86)であっても、第一の突起28の突起頂点68より高い位置に配置される。さらに、第一の突起28の突起頂点68は、切れ刃面PCEから突起頂点の距離Dだけ離れている。突起頂点の距離Dは0.95mmより大きいか、それと等しくすることができる。突起頂点の距離Dは1.05mmより小さいか、それと同じとすることができる。この非限定的な例において、突起頂点の距離Dの数値は0.1mmである。突起頂点の距離Dの範囲は0.95mm≦D≦1.05mmの条件を満たすと理解する。
本願の主旨による切りくず処理構造では、所望の切りくず処理を実現するための追加要素をなくすことができる。換言すれば、本願の主旨による切りくず処理構造には、正確に/ただ2つの突起があればよい。換言すれば、切りくず処理構造には追加の突起を一切設けないようにすることができる。これに加えて、切りくず処理構造またはそれを備える切削チップのコーナは、中央島状領域の1つの鼻部に関連付けることができる。
本願の主旨をある程度具体的に説明したが、各種の改変や改良を加えることができ、これも以下で特許請求される本願の主旨の本質または範囲から逸脱しないと理解するべきである。たとえば、上述の例示的な範囲、数値、要素の位置は旋削用チップ、特にステンレススチールの被削材にとって有利な構成であることがわかったが、異なる種類の作業および/または被削材にとっては他の範囲、数値、要素位置も使用できる。

Claims (13)

  1. 相対する上側および下側端面(22、24)と、それらの間に延びる少なくとも第一と第二の側面(26A、26B)と、
    前記第一と第二の側面(26A、26B)と前記上側端面(22)の交線(56)に形成されたコーナ切れ刃(54)を含む第一のチップコーナ(44A)と、
    前記交線(56)に沿って延びる平坦領域(58)と、
    切りくず排出面(64)と、
    前記平坦領域(58)と切りくず排出面(64)との間に延びる切りくず偏向面(66)と、を備え、
    前記平坦領域(58)と、前記切りくず排出面(64)と、前記切りくず偏向面(66)とは、全て前記上側端面(22)に配置されており、
    更に、前記第一のチップコーナ(44A)にある切りくず処理構造(60)と、
    を備える切削チップ(20)において、
    前記切りくず処理構造(60)は、
    細長く、前記交線(56)に隣接する前記上側端面(22)に配置され、前記第一のチップコーナ(44A)から隣接する第二のチップコーナ(44D)に向かう方向で、長さ方向に延びる第一の突起(28、128)を備え、
    前記第一の突起(28)の少なくとも大部分が前記切りくず偏向面(66)に配置され、前記第一の突起(28)は、完全に、前記第一のチップコーナ(44A)で、前記第二の側面(26B)から前記第一の側面(26A)の中間点(P)までの距離の最初の3分の1の中に配置されており、
    前記第一の突起(28)は、接続領域(84)で、前記切りくず排出面(64)と接続され
    前記平坦領域(58)が可変的な平坦領域幅(WL)を有し、
    前記平坦領域幅(WL)は、前記第一の突起(28)と前記第一の側面(26A)との間で、最大幅(WL2)となることを特徴とする、切削チップ(20)。
  2. 前記第一の突起(28、128)が、第一と第二の末端部(78、80)と、それらの間の中央部(82)と、を含み、
    前記中央部(82)よりも前記第一と第二の末端部(78,80)の各々のほうが、それぞれ、前記第一の側面(26A)に近いことを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  3. 前記第一の突起(28)が部分的に前記切りくず排出面(64)上に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  4. 前記平坦領域(58)は、前記第一の側面(26A)に対して所定の平坦領域角αで傾斜しており、
    前記所定の平坦領域角αは、8°≦α≦12°であり、
    前記平坦領域(58)の高さは、前記第一の側面(26A)からの距離が増すほど減少することを特徴とする請求項1に記載の切削チップ(20)。
  5. 前記上側および下側端面(22、24)が鏡面対称であることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  6. 前記交線(56)に向かって方向付けられた細長い鼻部(34)を備えた中央島状領域(32)を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の切削チップ(20)。
  7. 前記第一の突起(28)が、0.82mm<LP<1.42mmの長さLPと、0.09mm<WP<0.49mmの幅WPを有していることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  8. 前記第一の突起(28)が突起頂点(68)をさらに含み、
    上方向DUに関して、前記平坦領域(58)の最下点(86)が前記突起頂点(68)より高い位置に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  9. 前記突起頂点(68)が切削切れ刃面(PCE)から突起頂点距離DPだけ離間され、0.95mm≦DP≦1.05mmであることを特徴とする、請求項8に記載の切削チップ(20)。
  10. 前記切りくず処理構造(60)が、細長く、前記交線(56)に隣接する前記上側端面(22)に配置され、前記第一のチップコーナ(44A)から隣接する第三のチップコーナ(44B)に向かう方向で、長さ方向に延びる第二の突起(30)をさらに備え、
    少なくとも、前記第二の突起(30)の多くは、前記切りくず偏向面(66)に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の切削チップ(20)。
  11. 前記切りくず処理構造(60)が、前記交線(56)におけるコーナ二等分線(B)に関して対称に設置される、正確に2つのみの突起(28、128、30、130)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  12. 前記第一の突起(28)が、完全に、前記第一のコーナ(44A)で、前記第二の側面(26B)から前記第一の側面(26A)の中間点(P)までの距離の1/6から2/6の間に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
  13. 前記第一の突起(28)が、突起長さLPと、突起長さLPに対して垂直な突起幅WPを有し、LP≧3WPであることを特徴とする、請求項1に記載の切削チップ(20)。
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