JP6580572B2 - 割出し可能な両面切削インサートおよびそれ用の切削工具 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、概して、割出し可能な切削インサートおよびそれ用の切削工具に関し、詳細には、6つの切削部分を備えた割出し可能な両面切削インサートおよびそれ用の切削工具に関する。
発明の背景
フライスカッター、溝削りカッターおよびソーなどの金属切削工具は、工具本体の周囲表面に保持された複数の切削インサートを有する。切削インサートは複数の切れ刃を有する場合があり、各インサートは、ある特定の切れ刃が摩耗または損傷した場合に別の切れ刃を使用するために、可逆性(すなわち両面使用形)であり且つ割出し可能であり得る。割出し可能な切削インサートは、インサートの各側に複数の切削コーナーを有し得、それらは所定の位置で金属を切削するように適合されている。
切削工具本体は、切削インサートを受け入れて金属切削作業中にそれらを保持するのに適した各インサート保持ポケットを有する。上に記載したような切削インサートおよび切削工具は、例えば米国特許第3229349号、米国特許第4880338号、米国特許第7455483号、米国特許第8177460号、国際公開第2009/121459号、国際公開第2012/147924号および国際公開第2012/147923号に示されている。
切削インサートが6つの切削部分を有する、フライス作業用の新規の割出し可能な両面切削インサートおよび切削工具を提供することが、本発明の目的である。
発明の概要
本出願の主題によれば、インサート中間面に対して垂直に延在する中心インサート軸を有する割出し可能な両面切削インサートであって、
2つの端部表面およびそれらの間に延在する周囲表面であって、端部表面が中間面の両側に配置され、各端部表面が3つの主頂点および3つの副頂点を有する、2つの端部表面およびそれらの間に延在する周囲表面と、
6つの切削部分であって、そのそれぞれは各主頂点で周囲表面と端部表面の一方との交差部分に沿って形成され、各切削部分が、第1切れ刃および第1切れ刃に対して横方向に延在する第2切れ刃と、それらの間に延在する先端切れ刃とを含む、6つの切削部分と
を含み、
周囲表面が複数のクリアランス表面を有し、そのそれぞれは第2切れ刃の1つから中間面の方向に延在し、
第1切れ刃のそれぞれは、各先端切れ刃から中間面に向かって延在する主要部分と、主要部分から延在し中間面から離れる方に曲がる湾曲部分とを有し、
各端部表面は当接面上にインサート当接表面を有し、当接面は中間面と平行であり且つ中間面から等距離の所にあり、
湾曲部分のそれぞれは、中心インサート軸に沿った方向において、隣接する当接面と隣接する主頂点との間に横たわる、
割出し可能な両面切削インサートが提供される。
本出願の主題によれば、回転軸を有する切削工具であって、
その周囲に形成され且つ回転軸の周りに対称的に配置された複数のインサートポケットを有する工具本体と、
上に記載したような複数の切削インサートであってインサートポケット内に保持される複数の切削インサートと
を含み、
各切削インサートの周囲表面が複数の側腹部を有し、そのそれぞれは中間面の両側に配置された主頂点の対と、中間面の両側に配置された隣接する副頂点の対との間に延在し、
各インサートポケットがポケット当接表面と、ポケット当接表面に対して横方向に延在する複数の締付壁とを含み、
各インサートポケット内に保持される切削インサートごとに、切削インサートの側腹部がインサートポケットの各締付壁と当接し、インサート当接表面の一方がポケット当接表面と当接する、
切削工具が同じく提供される。
図面の簡単な説明
本発明をより深く理解するため、および本発明を実際にどのように実行できるかを示すため、ここで添付図面を参照する。
本発明の実施形態による切削工具の斜視図である。 部分的に分解された図1の切削工具の斜視図である。 図1の切削工具の側面図である。 図1の切削工具の底面図である。 図1の切削工具の一部の拡大図である。 図1の切削工具のインサートポケットの拡大正面図である。 図6のインサートポケットの拡大斜視図である。 本発明の実施形態による切削インサートの端面図である。 図8の切削インサートの第1斜視図である。 図8の切削インサートの第2斜視図である。 図8の切削インサートの第1側面図である。 図8の切削インサートの第2側面図である。 線XIII−XIIIに沿って取られた図8の切削インサートの断面図である。 図8の切削インサートの一部の拡大図である。
説明を簡単および明確にするために、図面に示される要素は必ずしも一定の縮尺比で描かれていないことは認識されよう。例えば、一部の要素の寸法は、明確にするために他の要素に対して誇張されている場合があり、またはいくつかの物理的構成要素が1つの機能的ブロックまたは要素の中に含まれている場合がある。さらに、適切と考えられる場合、対応する要素または類似の要素を示すために、参照番号は図面を通して繰り返される場合がある。
発明の詳細な記載
以下の記載において、本発明の様々な態様が記載される。説明のため、特定の構成および詳細が、本発明の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明は本明細書に示した特定の詳細なしに実行できることも当業者には明らかであろう。さらに、周知の特徴は、本発明を曖昧にしないように、省略または単純化される場合がある。
ここで図1〜4を参照する。それらは本発明の実施形態による切削工具150を示している。切削工具150は回転軸Rを有する工具本体152を有する。工具本体152はその周囲に複数のインサートポケット154が形成されており、インサートポケット154は回転軸Rの周りに対称的に配置される。本発明による複数の切削インサート100がインサートポケット154の中に保持される。各切削インサート100は締付部材164によって各インサートポケット154に結合され、締付部材164は切削インサート100の締付穴130をおよびインサートポケット154の締付穴162を通過する。
さらに図5〜7を参照すると、各インサートポケット154はポケット当接表面156と、ポケット当接表面156に対して横方向に延在する複数の締付壁158とを有する。締付穴162はポケット当接表面156に対して横方向に延在し、およびポケット当接表面156に開口する。
図8〜14をさらに参照すると、それらは本発明の実施形態による切削インサート100の様々な見た目を示している。切削インサート100は、割出し可能な両面切削インサート100であり、中心インサート軸Aと、インサート軸Aに対して垂直に延在するインサート中間面Pとを有する。切削インサート100は2つの端部表面102と、それらの間に延在する周囲表面104とを含む。周囲表面104と、2つの端部表面102のそれぞれとの交差部分は、一対の周縁103を形成する。端部表面102は中間面Pの両側に配置され、中間面Pに沿って延在する二等分線Bの周りで互いに回転対称である。各端部表面102は三角形の形状を有し、3つの主頂点106および3つの副頂点108が交互に配置されている。締付穴130はインサート軸Aに沿って延在し、少なくとも端部表面102の1つに開口する。図に示される実施形態において、締付穴130は通し穴であり、端部表面102の両方に開口する。
切削インサート100の周縁103は6つの切削部分110を画定し、そのそれぞれは、主頂点106の内の1つのところで、周囲表面104と、端部表面102の1つとの間に形成される。各切削部分110は第1切れ刃112と、第1切れ刃112に対して横方向に延在する第2切れ刃114とを含む。先端切れ刃116(すなわちコーナー切れ刃)は、主頂点106に対応し、第1および第2切れ刃112、114の間に延在し、この2つの切れ刃を接続する。ランピング用切れ刃118が各切削部分110の第2切れ刃114と、隣接切削部分110の第1切れ刃112との間に延在する。
周囲表面104は複数のクリアランス表面120を有し、そのそれぞれは第2切れ刃114の1つから中間面Pの方向に延在する。クリアランス表面120は典型的に中間面Pの前で終端する。従って、各第2切れ刃114は、周囲表面104から内側に窪んでいる。周囲表面104は同じく複数の逃げ表面134を有し、そのそれぞれは切削部分110の1つに沿って延在する。各逃げ表面134は各第1切れ刃112および先端切れ刃116に沿って中間面Pに向かって延在する。
周囲表面104には6つの側腹部136が形成される。各側腹部136は、中間面Pの両側に配置された主頂点106の対と、中間面Pの両側に配置された隣接する副頂点108の対との間に延在する。側腹部136は平坦であり且つインサート軸Aと平行である。各主頂点106において、隣接する側腹部136の各対は、それらの間に第1鋭角αを形成する。これは例えば図8の上面図に示されている。いくつかの実施形態において、第1鋭角αは82°〜86°の範囲であり、特定の実施形態において、第1鋭角αは84°の角度である。
第1切れ刃112のそれぞれは、各先端切れ刃116から中間面Pに向かって延在する主要部分122を有する。添付図面に示される実施形態において、主要部分122は同じ切削部分110の第2切れ刃114に対して実質的に垂直に延在し、ワークピースの実質的に垂直なコーナーの金属切削を可能にする。典型的に、主要部分122は、例えば製造公差により、同じ切削部分110の第2切れ刃114に対して89°〜91°の間の角度で横たわり得る。図に示される実施形態において、第1切れ刃112の主要部分122は、第2切れ刃114より長い。いくつかの実施形態において、第1切れ刃112の主要部分122は直線状の切れ刃として構成され得る。湾曲部分124が主要部分122から延在し、中間面Pから離れる方に曲がる。ランピング用切れ刃118は各切削部分110の第2切れ刃114から別の切削部分110の湾曲部分124に向かって延在する。
図11は、中間面Pに沿って、および副頂点108の1つおよび主頂点106の1つを通過する二等分線B(図8参照)に沿って取られ、副頂点108から見た切削インサート100の側面図を示す。この図では第1切れ刃112のそれぞれの主要部分122は中間面Pと第2鋭角βを形成する。いくつかの実施形態において、第2鋭角βは11°〜14°の範囲であり、特定の実施形態では第2鋭角βは13°の角度である。この側面図でさらに示されるように、ランピング用切れ刃118は中間面Pと第3鋭角γを形成する。第3鋭角γは第2鋭角βに似ている。いくつかの実施形態において、第3鋭角γは11°〜14°の範囲であり、特定の実施形態では第3鋭角γは13°の角度である。加えて、図12は、中間面Pに沿って、および二等分線Bに沿って取られ、主頂点106から見た切削インサート100の別の側面図を示す。
ランピング用切れ刃118は金属ワークピースのランピング作業(例えばランピングフライス削り、円弧補間、ヘリカル加工等)の間稼動し、このとき切削工具150は回転軸Rに沿って(すなわち長手方向に、場合により他の方向と組み合わせて)前進する。従って側腹部136は、各ランピング用切れ刃118を、各第1切れ刃112の主要部分122に対して第1鋭角αに置く。このようにして、切削インサート100がランピング作業において係合されるとき、ランピング用切れ刃118は、ワークピースの表面から金属切屑を切削するのに十分な隙間を有する。これは切削インサート100がランピング用切れ刃118を伴いながら金属ワークピースでランピング作業を実行することを可能にし、これは角度αが鋭角でなかったら不可能だっただろう。非ランピングフライス削り作業(例えば、正面フライス削り、端面フライス削り、底フライス削り、輪郭フライス削り、旋削フライス削り等)においてランピング用切れ刃118は非稼働状態であり、ワークピースから離れて維持されることは認識されるだろう。
各端部表面102は、インサートポケット154のポケット当接表面156に当接するためのインサート当接表面126を有する。各インサート当接表面126は各当接面APを有する。インサート当接表面126の当接面APは中間面Pと平行であり、それから等距離の所にある。各当接面APは中間面Pから第1距離D1のところに配置される(図11参照)。図11および14に特に示されるように、各当接面APは中間面Pと、各第1切れ刃112、すなわち中間面Pの当接面APと同じ側に配置される第1切れ刃112の湾曲部分124との間に横たわる。示される実施形態において、各周縁103の全体は、関連する中間面Pの各側において中間面Pから当接面APよりも離れている。従って、第1切れ刃112の延在部分は中間面Pおよび各当接面APから反転し、当接面APと交差しないことは認識されるだろう。換言すると、湾曲部分124のそれぞれ(従って第1切れ刃112全体)は、中心インサート軸Aと平行な方向において、隣接当接面APと隣接主頂点106との間に横たわる。
中間面Pから最も離れた地点で、各端部表面102の主頂点106は、先端面TPを画定し、先端面TPは関連する隣接当接面APと平行であり、それから第2距離D2だけ離される。中間面Pから最も近い地点で、各端部表面102の副頂点108はコーナー面CPを画定し、コーナー面CPは関連する隣接当接面APと平行であり、それから第3距離D3だけ離され、ここで第3距離D3は第2距離D2より小さい(すなわちD3<D2)。先端面TPおよびコーナー面CPの両方はそれらの関連する当接面APの同じ側にある。第3距離D3と第2距離D2の間の比(すなわちD3:D2)は、0.04〜0.1の間である。特に好ましい実施形態では、比D3:D2は約0.06である。
図13は、図8に記載される切断線XIII−XIIIに沿って取られ、主頂点106の1つと反対側の副頂点108とを通過する切削インサート100の断面図を示す。各端部表面102は3つの離間された当接凹部128を有し、そのそれぞれは、副頂点108とインサート軸Aの間で、副頂点108の内の1つに隣接して形成される(すなわちインサート軸Aの周りに対称的に配置される)。
切削インサート100の各切削部分110は、各第1、第2の先端およびランピング用切れ刃112、114、116、118に沿って延在しおよび中間面Pに向かって斜めに傾斜するすくい表面132を含む。すくい表面132は、ワークピースから除去された切屑がその上を滑る表面である。詳細には、すくい表面132は、第1切れ刃112の主要部分122および湾曲部分124に沿って、ならびに同じ切削部分110のランピング用切れ刃118に沿って延在する。各当接凹部128は各湾曲部分124に隣接して配置され、湾曲部分124によって除去された金属切屑がその上を流れることを可能にし、それにより切削部分110のより良い切屑の流れを可能にする。
切削インサート100は、インサート当接表面126がポケット当接表面156と当接した(すなわちそれに受け止められた)状態で、各インサートポケット154に保持される。切削インサート100の側腹部136はインサートポケット154の締付壁158と当接する(すなわちそれに受け止められる)。締付壁158は、ポケット当接表面156の面と鋭角を形成する平坦な表面であり得る。これは所定の所望の方向における切削インサート100の側腹部136との接触を保証し得る。
インサート当接表面126とポケット当接表面156との間の密接した当接を保証するために、各ポケット当接表面156は、3つの離間されたポケット凹部160がその中に形成され、それらは締付穴162から離間される。図6で見られるように、ポケット凹部160は同じく、工具本体152の外側周囲表面153から離される。切削インサート100がインサートポケット154に配置されるとき、各ポケット凹部160は切削インサート100の当接凹部128の1つと少なくとも部分的に重なる。この凹部対凹部の重なり配置は、3つの間隙を形成し、これによりインサート当接表面126とポケット当接表面156との間に3つの分離した当接領域がもたらされ、これによりそれらの間の密接した当接が保証される。
図1、3および5に示されるように、切削インサート100がインサートポケット154に取り付けられるとき、切削部分110の1つ(すなわち稼動切削部分110)が工具本体152の外周の外側に延在し、従って金属切削作業に使用される準備ができている。複数のクーラントチャネルが工具本体152を通して形成され、各クーラントチャネルはクーラント出口166でインサートポケット154の1つに向かって開口する。このようにして、クーラントチャネルを通して供給されるクーラント流体を、稼動切削部分110に向けて噴霧することができる。
本発明を1つまたは複数の特定の実施形態を参照して記載してきたが、本記載は全体として例示を目的とし、示される実施形態に本発明を限定するように本記載を解釈すべきでない。本明細書に特に示さないが本発明の範囲内にある様々な修正形態を当業者は思い付く可能性があることが認識される。

Claims (20)

  1. インサート中間面(P)に対して垂直に延在する中心インサート軸(A)を有する割出し可能な両面切削インサート(100)であって、
    2つの端部表面(102)および2つの前記端部表面(102)の間に延在する周囲表面(104)であって、前記端部表面(102)が前記インサート中間面(P)の両側に配置され、各前記端部表面(102)が、交互に配置された3つの主頂点(106)および3つの副頂点(108)を有する、2つの端部表面(102)および2つの前記端部表面(102)の間に延在する周囲表面(104)と、
    6つの切削部分(110)であって、各前記切削部分(110)が前記周囲表面(104)と前記端部表面(102)の一方との交差部分に沿って形成され、各前記切削部分(110)が、第1切れ刃(112)と、前記第1切れ刃(112)に対して横方向に延在する第2切れ刃(114)と、前記主頂点(106)に対応し、前記第1切れ刃(112)及び前記第2切れ刃(114)を接続する先端切れ刃(116)とを含む、6つの切削部分(110)とを含み、
    前記周囲表面(104)が複数のクリアランス表面(120)を有し、各前記クリアランス表面(120)、前記先端切れ刃(116)に隣接して前記第2切れ刃(114)から前記インサート中間面(P)の方向に延在し、前記周囲表面(104)から前記第2切れ刃(114)を内側に窪ませ、
    前記第1切れ刃(112)が前記先端切れ刃(116)から前記インサート中間面(P)に向かって延在する主要部分(122)と、前記主要部分(122)から延在し前記インサート中間面(P)から離れる方に曲がり、前記副頂点(108)に対応する湾曲部分(124)とを有し、
    前記端部表面(102)が当接面(AP)上にインサート当接表面(126)を有し、前記当接面(AP)が前記インサート中間面(P)と平行であり且つ前記インサート中間面(P)から等距離の所にあり、
    前記湾曲部分(124)が、前記中心インサート軸(A)と平行な方向において、隣接する前記当接面(AP)と隣接する前記主頂点(106)との間に横たわる、割出し可能な両面切削インサート(100)。
  2. 前記端部表面(102)が3つの当接凹部(128)を有し、各前記当接凹部(128)が、前記副頂点(108)と前記中心インサート軸(A)の間で前記副頂点(108)の1つに隣接して形成される、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  3. 前記周囲表面(104)が複数の側腹部(136)を有し、各前記側腹部(136)前記インサート中間面(P)の両側に配置された前記主頂点(106)の対と、前記インサート中間面(P)の両側に配置された隣接する前記副頂点(108)の対との間に延在し、および各前記主頂点(106)において、前記側腹部(136)の各対がそれらの間で第1鋭角(α)を形成する、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  4. 前記第1鋭角(α)が82°〜86°の範囲である、請求項3に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  5. 前記第1鋭角(α)が84°の角度である、請求項3に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  6. 前記側腹部(136)が平坦であり且つ前記中心インサート軸(A)と平行である、請求項3に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  7. 前記主要部分(122)が、前記インサート中間面(P)に沿っておよび二等分線(B)に沿って取られ且つ前記副頂点(108)から見た前記切削インサート(100)の側面において、前記インサート中間面(P)と第2鋭角(β)を形成する、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  8. 前記切削部分(110)がさらに、前記第2切れ刃(114)から、隣接する前記切削部分(110)の前記湾曲部分(124)に向かって延在するランピング用切れ刃(118)を含む、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  9. 前記ランピング用切れ刃(118)が、前記インサート中間面(P)に沿っておよび二等分線(B)に沿って取られ且つ前記副頂点(108)から見た前記切削インサート(100)の側面において、前記インサート中間面(P)と第3鋭角(γ)を形成する、請求項8に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  10. 前記切削部分(110)において、前記第1切れ刃(112)の前記主要部分(122)が前記第2切れ刃(114)より長い、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  11. 前記中心インサート軸(A)に沿って延在し、少なくとも前記端部表面(102)の一方に開口する締付穴(130)をさらに含む、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  12. 前記締付穴(130)が前記端部表面(102)の両方に開口する、請求項11に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  13. 前記切削部分(110)が、前記各第1切れ刃(112)、前記第2切れ刃(114)および前記先端切れ刃(116)に沿って、前記インサート中間面(P)に向かって斜めに延在するすくい表面(132)を含む、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  14. 前記すくい表面(132)がまた、前記第2切れ刃(114)から、隣接する前記切削部分(110)の前記湾曲部分(124)に向かって延在する各ランピング用切れ刃(118)に沿って延在する、請求項13に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  15. 前記周囲表面(104)が複数の逃げ表面(134)を有し、各前記逃げ表面(134)が、前記第1切れ刃(112)および前記先端切れ刃(116)から前記インサート中間面(P)に向かって、前記切削部分(110)の1つに沿って延在する、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  16. 前記切削部分(110)において、前記主要部分(122)が前記第2切れ刃(114)に対して実質的に垂直である、請求項1に記載の割出し可能な両面切削インサート(100)。
  17. 回転軸(R)を有する切削工具(150)であって、
    その周囲に形成され且つ前記回転軸(R)の周りに対称的に配置された複数のインサートポケット(154)を有する工具本体(152)と、
    請求項1に記載の複数の切削インサート(100)であって、前記インサートポケット(154)内に保持される複数の切削インサート(100)とを含み、
    前記切削インサート(100)の前記周囲表面(104)が複数の側腹部(136)を有し、各前記側腹部(136)が、前記インサート中間面(P)の両側に配置された前記主頂点(106)の対と、前記インサート中間面(P)の両側に配置された隣接する前記副頂点(108)の対との間に延在し、
    前記インサートポケット(154)がポケット当接表面(156)と、前記ポケット当接表面(156)に対して横方向に延在する複数の締付壁(158)とを含み、
    前記インサートポケット(154)内に保持される前記切削インサート(100)ごとに、前記切削インサート(100)の前記側腹部(136)が前記インサートポケット(154)の各前記締付壁(158)と当接し、前記インサート当接表面(126)の一方が前記ポケット当接表面(156)と当接する、切削工具(150)。
  18. 前記切削インサート(100)の前記端部表面(102)が3つの当接凹部(128)を有し、各前記当接凹部(128)が、前記副頂点(108)と前記インサート軸(A)の間で前記副頂点(108)の1つに隣接して形成され、
    前記ポケット当接表面(156)がその中に形成された3つの離間されたポケット凹部(160)を有し、各前記ポケット凹部(160)が前記当接凹部(128)の1つと少なくとも部分的に重なる、請求項17に記載の切削工具(150)。
  19. ポケット締結穴(162)が各前記インサートポケット(154)の前記ポケット当接表面(156)に開口し、締付部材(164)が、前記切削インサート(100)を前記インサートポケット(154)に締結するために、前記切削インサート(100)の締付穴(130)および前記インサートポケット(154)の前記締結穴(162)を通過する、請求項17に記載の切削工具(150)。
  20. 複数のクーラントチャネルが前記工具本体(152)を通過し、各前記クーラントチャネルがクーラント出口(166)で前記インサートポケット(154)の1つに向かって開口する、請求項17に記載の切削工具(150)。
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