JP7100659B2 - 切削インサートのセットおよび切削インサートのセットを作る方法 - Google Patents

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Description

本発明は、切削インサートに関係し、より詳細には、切削インサートのセットおよび切削インサートのセットを作るための方法に関係する。本発明は、切削インサートのセットを形成するためのモールドおよび切削インサートを使用して溝を機械加工する方法にさらに関係する。
切削ツールのための置換可能な切削インサートは、製造プロセスによって一度に1つ一般的に作られる。製造プロセスは、グリーンインサートを形成するためにモールド内で炭化物粉末をプレス加工すること、その後、グリーンインサートを焼結させること、その後、必要である場合、さらなる研削加工または仕上げプロセスを実施することを含む。
複雑な形状を有するインサートは、(伝統的なプレス加工によって、または、多軸プレス加工(MAP:Multi Axial Pressing)および/または粉末射出成形(PIM:Powder Injection Molding)技法によって)生産するのにコストがかかり、しばしば、インサートは、1つずつの研削加工および固定などの高コスト作業を受ける。そのようなプレス加工技法による、任意のタイプのインサート、特に、小さい溝形成またはパーティングオフインサートの製造は、特に難しい可能性がある。第1に、薄いインサートをプレス加工することは難しい可能性がある。さらに、生産プロセスを通して薄いインサートをハンドリングし固定することは難しい可能性がある。多くのインサートは、開先加工の過程においてなど、生産プロセス中に消失する。
米国特許第8,491,233号は、共に製造され、接続部材によって互いに接続される複数の切削インサートの形態で切削インサートキットを提供する。インサートキットは、従来のプレス加工および焼結技法によって製造される。
米国特許第8,491,233号
喪失される部品を最小にし、切削インサートのための製造プロセスを簡略化することが望ましい。
本発明の第1の態様によれば、切削インサートのセットは、ステム部分と、ステム部分に取り付けられ、ステム部分から延在する複数の分岐部分と、複数の分岐部分のそれぞれに取り付けられた少なくとも1つの切削インサートとを備える。セットは、射出成形および/または付加製造によって完全にまたは部分的に作られ、炭化タングステンを含み、それにより、切削インサートは、後続のハンドリング中にセットとして容易にハンドリングされ得る、すなわち、多くの切削インサートは、単一ピースとしてハンドリングされ得る。本発明の第2の態様によれば、ステム部分は、ステム部分の上部端とステム部分の下部端との間に延在する長手方向軸を有し、ステム部分の上部端は、各切削インサートの一番上の部分の上に長手方向軸に沿って配設される、および、ステム部分の下部端は、各切削インサートの一番下の部分の下に長手方向軸に沿って配設される、の少なくとも一方である。
本発明のこれらの態様の少なくとも1つの態様による切削インサートのセットは、成形および処理中に単一ロケーションにおいて一連のインサートを共に維持することであって、それにより、喪失される生成物を低減する、維持することを含む利点を提供し得る。さらに、切削インサートのセットは、特に、従来のプレス加工技法によって形成することが難しい可能性があるより薄いインサートにとって有利であり得る射出成形プロセスおよび/または付加製造プロセスによって作られ得る。さらに、ステムは、インサートのセットのためのハンドルとして機能し得る。インサートは、処理が部分的にまたは完全に終了した後に、または、必要に応じてエンドユーザーによってセットから切り離され得る。
本発明の別の態様によれば、切削インサートのセットを作る方法は、切削インサートのセットを形成するための材料を、ランナーシステムであって、スプルーチャネルおよびスプルーチャネルに取り付けられ、スプルーチャネルから延在する複数のランナーチャネルを備える、ランナーシステムを通して、モールド内に、そして、複数のランナーチャネルのそれぞれに取り付けられる切削インサートを形成するための少なくとも1つのモールドキャビティ内に射出することであって、それにより、成形されるコンポーネントを形成する、射出すること、および、成形されるコンポーネントをモールドから排出することであって、それにより、切削インサートの提案されるセットを生産する、排出することを含む。
本発明のなお別の態様によれば、付加製造によって切削インサートの提案されるセットを作る方法は、
A- 炭化タングステン粉末材料層を、或るベッドまたは構成で堆積させるステップと、
B- レーザーを使用して粉末ベッドの表面上で、3次元モデリングプログラムによって生成される層をスキャンすることによって、炭化タングステン粉末材料を選択的に溶融するステップと、
C- 1つの層厚だけ、粉末ベッドを相対的に下げるステップと、
D- 切削インサートの提案されるセットが形成されるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
E- 可能な場合には、切削インサートのセットを後処理するステップと
を含む。
本発明のなお別の態様によれば、付加製造によって切削インサートの提案されるセットを作る方法は、
A- 炭化タングステン粉末材料層を、或るベッドまたは構成で堆積させるステップと、
B- 炭化タングステン粉末材料層上にバインダー接着剤を選択的に堆積させるステップと、
C- 1つの層厚だけ、粉末ベッドを相対的に下げるステップと、
D- 切削インサートのセットが形成されるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
E- 切削インサートのセットを焼結させるステップと、
F- 可能な場合には、切削インサートのセットを後処理するステップと
を含む。
インサートのセットの場合と同様に、本発明のこれらの態様による方法は、製造中に複数のインサートを共に維持することであって、それにより、喪失される生成物を低減する傾向がある、維持することを同様に容易にする。方法は、薄いインサートを製造するために有利であり得る。インサートのセットを生産した後、ステムは、インサートのセットのためのハンドルとして機能し得る。インサートは、処理が部分的にまたは完全に終了した後に、または、必要に応じてエンドユーザーによってセットから切り離され得る。
本発明の別の態様によれば、切削インサートの提案されるセットから得られる溝形成するための切削インサートが提供され、切削インサートは、側部表面上に位置する破断表面を備え、破断表面は、分岐部分から切削インサートを取り外すことに起因し、破断表面は正中面から遠隔にあり、正中面に垂直な方向に測定されると、正中面と破断表面の各ポイントとの間の最大距離は、第1の壁切れ刃と正中面との間の最大距離より小さい。第1の壁切れ刃と正中面との間の最大距離は、0.75mm~4mm、好ましくは1mm~3mm、より好ましくは1.5mm~2mmであり得る。破断表面は正中面から遠隔にあり、そのことは、正中面が破断表面に交差しないことを意味する。
本発明の別の態様によれば、提案される切削インサートを使用してワークピース内に溝を機械加工する方法が提供され、下部切り刃は溝の最下部を形成するために使用され、第1および第2の壁切り刃は溝の側壁を形成するために同時に使用され、切削インサートの破断表面は、機械加工される溝内に位置しかつ溝の側壁のうちの1つの側壁に面し、破断表面と溝の側壁との間に隙間が設けられる。溝の幅は、1.5mm~8mm、好ましくは2mm~6mm、より好ましくは3mm~4mmであり得る。したがって、第1の壁切り刃と第2の切り刃との間の最大距離は、1.5mm~8mm、好ましくは2mm~6mm、より好ましくは3mm~4mmであり得る。
本発明の別の態様によれば、モールドであって、モールドされるコンポーネントを形成するために切削インサートのセットを形成するための材料をモールド内に射出することによって、切削インサートの提案されるセットを形成するための、モールドが提供され、モールドは、切削インサートを形成するための複数のモールドキャビティおよびランナーシステムを備え、ランナーシステムは、スプルーチャネルおよび複数のランナーチャネルを備え、各ランナーチャネルは、スプルーチャネルに取り付けられ、スプルーチャネルからモールドキャビティの少なくとも1つのモールドキャビティに入るように延在し、モールドは、切削インサートのセットを生産するために、成形されるコンポーネントをモールドから排出するために配置される。
本発明の特徴および利点は、同様の数字が同様の要素を示す図面と共に以下の詳細な説明を読むことによって十分に理解される。
本発明の一態様による切削インサートのセットの底面斜視図である。 本発明の一態様による切削インサートのセットの上面斜視図である。 図1Aおよび図1Bに示す切削インサートのセットを形成するためのプレートの上面斜視図である。 図1Aおよび図1Bに示すタイプの切削インサートのセットのランナー、ゲート、およびインサート部分の概略斜視図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの側面図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの側面図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの側面図である。 本発明の方法の態様によるインサートのセットを作るための射出成形装置の概略断面側面図である。 本発明の方法の態様によるインサートのセットを作るためのモールドの一部分の概略断面側面図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの上面斜視図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの上面斜視図である。 本発明のさらなる態様による切削インサートのセットの上面斜視図である。 本発明の一態様による切削インサートのセットの上面斜視図である。 本発明の一態様による切削インサートのセットの底面斜視図である。 図7Aおよび図7Bに示す切削インサートのセットから分離された切削インサートを示す図である。
本発明の一態様による切削インサート23のセット21は、図1Aおよび図1Bに示され、スプルー部分、支持構造またはステム部分25、ステム部分に取り付けられ、ステム部分から延在する複数のランナー部分または分岐部分27、および、複数の分岐部分のそれぞれに取り付けられた少なくとも1つの切削インサート23を備える。ステム部分25は、ステム部分の上部端29と下部端31との間に延在する長手方向軸を有し、ステム部分の上部端および下部端は、各切削インサート23の、それぞれ一番上の部分33および一番下の部分35の、それぞれ上にまた下に配設される、の少なくとも一方である。換言すれば、(A)ステム部分25の上部端29は各切削インサート23の一番上の部分33の上に長手方向軸に沿って配設される、および、(B)ステム部分の下部端31は、各切削インサート23の一番下の部分35の下に長手方向軸に沿って配設される、の少なくとも一方である。図2A~2C、図4、図5、図6、および図7Aに見られるように、それぞれ切削インサート23a、23b、23c、123、223、323、および423の、それぞれセット21a、21b、21c、121、221、321、および421は、それぞれステム部分25a、25b、25c、125、225、325、および425を同様に有し、ステム部分は、ステム部分の上部端とステム部分の下部端との間に延在するそれぞれの長手方向軸を有し、ステム部分の上部端は、各切削インサートの一番上の部分の上に長手方向軸に沿って配設される、および、ステム部分の下部端は、各切削インサートの一番下の部分の下に長手方向軸に沿って配設される、の少なくとも一方であり、そのことは、とりわけ、射出成形プロセスによって切削インサートのセットを形成すること、喪失のリスクを低減した状態でインサートのセットを処理すること、および、セットであって、そのセットから、必要に応じて個々のインサートが取り外され得る、セットとしてインサートを運ぶことを容易にし得る。図1Aに示す切削インサートは、米国特許第6244790号に開示され、その内容は参照により組み込まれる。図1Aおよび図1Bに示す各切削インサートは、関連する分岐部分27の方向に垂直にまたは実質的に垂直に延在する長さ方向を有する。
図2A、図2B、および図2Cは、それぞれステム部分25a、25b、25cを有する、それぞれ切削インサート23a、23b、23cの、それぞれセット21a、21b、21cの実施形態を示し、ステム部分25a、25b、25cのそれぞれは、ステム部分の上部端29a、29b、29cと下部端31a、31b、31cとの間に延在する長手方向軸Aを有する。各ステム部分25a、25b、25cについて、ステム部分の上部端29a、29b、29cは、各切削インサート23a、23b、23cの一番上の部分33a、33b、33cの上に配設される、および、ステム部分の下部端31a、31b、31cは、各切削インサート23a、23b、23cの一番下の部分35a、35b、35cの下に配設される、の少なくとも一方である。図2Aにおいて、ステム部分25aの上部端29aおよび下部端31aは、切削インサート23aの、それぞれ一番上の部分33aおよび一番下の部分35aの、それぞれ上にまた下に位置する。図2Bにおいて、ステム部分25bの上部端29bは、切削インサート23bの一番上の部分33bの上に位置する。図2Cにおいて、ステム部分25cの上部端29cは、切削インサート23cの一番上の部分33cの上に位置し、下部端31cは、切削インサートの一番上の部分35cと同じ高さであるまたは一番上の部分35cの下にある。
各切削インサート23a、23b、23cの、それぞれ一番上の部分33a、33b、33cおよび一番下の部分35a、35b、35cの少なくとも1つの極端ポイントは、上側軸平面P1(図2A)、P3(図2B)、またはP4(図2C)あるいは下側軸平面P2(図2A)内に配設されてもよく、平面は長手方向軸Aに垂直である。ステム部分25a、25b、25cの少なくとも1つの部分(part)は、上側軸平面P1、P3、またはP4および/または下側軸平面P2を超えて突出する。
例えば図1Aおよび図1Bを参照して見られるように、ゲート部分37は、各分岐部分27と各切削インサート23との間に通常設けられる。図1Dに見られるように、各ゲート部分37は、各分岐部分について、長手方向寸法LRに垂直な方向への分岐部分27の断面積AR(分岐部分の影付き部分として示す)に比べて、ゲート部分の長手方向寸法LG(図1D)に垂直な方向への小さい断面積AG(ゲート部分の影付き部分として示す)を有する。ゲート部分37の長手方向寸法LGは、分岐部分27と切削インサート23との間で測定され、分岐部分の長手方向寸法LRは、ステム部分(分岐部分27は、図1Dに示されないステム部分に分岐部分27が接する場所を指すように示される)とゲート部分との間で測定される。通常、各分岐部分27は、分岐部分の長手方向寸法に垂直な方向への分岐部分に関連する各切削インサートの断面積AI(切削インサート23の影付き部分として示す)に比べて、分岐部分の長手方向寸法LRに垂直な方向への小さい断面積ARを有する。しかしながら、図7A~7Bに見られるように、分岐部分427は、切削インサート423より大きい断面積を有し得る。切削インサート423は、切削インサート423が、分岐部分427に、または設けられる場合、ゲート部分(図示せず)に接する場所で切削インサートのセット421から着脱可能であってよい。より狭いゲートが、分岐部分427と切削インサート423との間に設けられて、セット421からの切削インサートの分離を容易にしてもよい。しかしながら、これは必要でない。
切削インサート23のセット21は、本発明の一態様によれば、図3Aおよび図3Bに示す方法によって作られ得る。図3Aに見られるように、方法は、切削インサートのセットを形成するための材料39を、ランナーシステム43であって、スプルーチャネル45およびスプルーチャネル45に取り付けられ、スプルーチャネル45から延在する複数のランナーチャネル47(図3B)を備える、ランナーシステム43を通してモールド41内に、そして、複数のランナーチャネル47のそれぞれに取り付けられる切削インサートを形成するための少なくとも1つのモールドキャビティ49内に射出することであって、それにより、モールドされるコンポーネントを形成する、射出することを含む。材料39は、混合され、ペレットになるように形作られるまたは粒状になる、例えば炭化タングステンおよびベアラプラスチックであってよい。モールド41(図3Aのモールドキャビティと異なるモールドキャビティ49を持つように示される)およびモールドされるコンポーネントのみを示す図3Bに見られるように、モールドキャビティ49を形成するモールドプレート49aおよび49bは、モールドプレートの可動のモールドプレート49bを移動させることによって分離され、モールドされるコンポーネントは、その後、固化すると、エジェクターによってモールド41から排出されて、例えば、図1A~1Bの例証的なセットなどの切削インサート23のセット21を生産する。切削インサートのセットは、ステム部分25と、ステム部分に取り付けられ、ステム部分から延在する複数の分岐部分27と、複数の分岐部分のそれぞれに取り付けられた少なくとも1つの切削インサート23とを備える。切削インサートのセットは、その後、焼結され、可能な場合には、研削加工、コーティングなどのような後処理が実施され得る。
モールド41内に射出される材料39は、バレル53の射出チャンバ51から射出され、射出チャンバ51内に、回転しかつ往復動するスクリュー55が従来の射出成形技法に従って設けられる。スプルーチャネル45の長手方向軸は、通常、バレル53および射出チャンバ51の出口57に整列し、図3Bに示すセット21などの完成したインサートのセットにおいて、ステム部分25の上部端29は、通常、射出チャンバ51の出口57に最も近く、ステム部分の上部端31は、射出チャンバの出口から最も遠い。射出チャンバ51の出口57に最も近いスプルーチャネル45の部分59は、通常、射出チャンバに向かう方向に、射出チャンバの出口に最も近いモールドキャビティ49の表面61を超えて延在する。射出チャンバ51の出口57から最も遠いスプルーチャネル45のさらなる部分63(図3Aにおいて仮想線で示す)は、射出チャンバから外の方向に、射出チャンバの出口から最も遠いモールドキャビティ49の表面65を超えて延在し得る。述べたスプルーチャネル45を有するモールド41によって、長手方向軸Aを有するステム部分25であって、上部端29が、各切削インサートの一番上の部分33の上に配設される、および、ステム部分の下部端31が、各切削インサートの一番下の部分35の下に配設される、の少なくとも一方である、ステム部分25を有する切削インサートのセット21を生産することが可能である。
モールドプレート49bは、図1Cに見られるように、テーパ付き突出部67(図1A~1Bに示すようにインサート23のセット21を形成するためのプレートを示す)を備えることができ、それにより、プレート49aおよび49bが隣接しモールドキャビティ49を画定すると、突出部はスプルーチャネル45の内部に受け取られる。モールドされる部分が形成されると、突出部67は、図1Aに見られるように中空ステム部分25の形成をもたらす。これは、切削インサート23のセット21を形成するためにモールドキャビティ49内に射出される必要がある材料39の量を低減し、スプルーチャネル45からランナーチャネル47内に、したがって、モールドキャビティ49内に材料の流れを方向付けるのを助け得る。中空ステム部分は、例えば、コーティングプロセス中に、モールドされる部分の積層化のために使用されてもよい。
図4に見られるように、切削インサート123のセット121において、複数の分岐部分127の少なくとも1つの分岐部分は、ステム部分125に取り付けられ、ステム部分125から延在する主部分127aを含み、2つ以上の分岐部分127bは、主部分から非ゼロ角度で延在する。通常、各分岐部分127bは、各分岐部分127について、主分岐部分127aの長手方向寸法に垂直な方向への断面積に比べて、分岐部分の長手方向寸法に垂直な方向への小さい断面積を有する。ゲート部分137は、各分岐部分127bと切削インサート123との間に設けられてもよい。
図1A~1B、図2A、図2B、図2C、および図4、図5、図6、および図7A~7Bに見られるように、複数の分岐部分の各分岐部分27(図1A~1B);27a、27b、27c(図2A、図2B、図2C);127(図4);227(図5);327(図6);427(図7A~7B)は、通常、それぞれステム部分25、25a、25b、25c、125、225、325、425から半径方向延在する。通常、複数の分岐部分の各分岐部分は、ステム部分の上部端と下部単との間に延在するステム部分の長手方向軸に垂直である。全てのインサートセットについて、また、図4に示す実施形態を参照して示すように、各分岐部分127は、同様に通常、ステム部分の長手方向軸Aに垂直な方向へのステム部分125の断面積ASに比べて、主部分または分岐部分の長手方向寸法LMまたはLBに垂直な方向への主部分127aまたは分岐部分127b(設けられる場合)の小さい断面積AMまたはABを有する。
それぞれ、切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423のセット21、21a、21b、21c、121、221、321、421において、各切削インサートは、それぞれ、上部表面69、69a、69b、69c、169、269、369、469、それぞれ、下部表面71、71a、71b、71c、171、271、371、471、および、それぞれ、側部表面73、73a、73b、73c、173、273、373、473を有する。側部表面は、円形または卵形切削インサートの場合においてなどで単一表面の形態、三角形、正方形、長方形などである切削インサートの場合においてなどで複数表面の形態である場合がある。通常、側部表面73、73a、73b、73c、173、273、373、473は、対応する分岐部分27、27a、27b、27c、127、227、327、427に面する。
上部表面69、69a~69c、169、269、369、469の平面に垂直に観察すると、それぞれの切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423はそれぞれ、切削インサートの側部表面上の第1のロケーションから、切削インサートの側部表面上の第2のロケーションであって、第1のロケーションから、切削インサートの対向する側面上の、第2のロケーションへの第1の方向に測定された第1の寸法、および、切削インサートの側部表面上の第3のロケーションから、切削インサートの側部表面上の第4のロケーションであって、第3のロケーションから、切削インサートの対向する側面上の、第4のロケーションへの第1の方向への、第1の方向に垂直な第2の方向に測定された第2の寸法を有し得る。切削インサート23、223、323、423のセット21、221、321、および421において、1つの寸法、例えば、第2の寸法は、他の寸法、例えば、第1の寸法より短いものとして示される。換言すれば、インサートは、細長い、例えば、長方形、卵形、楕円形であり得るが、インサートは、同様に、正方形、円形(図4に示すインサート123のセット121の場合のように)、または他の幾何学的形状であり得る。
図1A~1Bに示すインサート23のセット21の場合、より長い第1の寸法は、上部表面69の平面に垂直に見られる対応する分岐部分27に垂直に測定される。図5、図6、図7A~7Bに示すインサート223、323、423のセット221、321、421の場合、より短い第2の寸法は、対応する分岐部分227、327、427に垂直に測定される。第1の寸法は、第2の寸法の2~20倍、好ましくは第2の寸法の5~15倍である場合がある。
図1A~1Bに示すインサート23のセット21の場合、各切削インサート23は、上部表面69と側部表面73との間の移行部に延在する2つの切れ刃22を備える。各切れ刃22は、ワークピース内の溝の最下部を形成するために構成される下部切れ刃24、ならびに、下部切れ刃24の対向する側面上に位置し、溝の側壁を同時に形成するために構成される第1の壁切れ刃26aおよび第2の壁切れ刃26bを含む。各壁切れ刃26a、26bは、角切れ刃、および可能な場合には、より長い第2の寸法に沿って延在する側部切れ刃を含む。表面ワイピング切れ刃は、溝内の側壁の表面仕上げを改善するために壁切れ刃26a、26bの一部を同様に形成する場合がある。第1の壁切れ刃26aは、セット21のステム部分25に向き、その結果、第2の壁切れ刃26bに比べて分岐部分27の近くに位する。切削インサートの正中面Mであって、上部表面69の平面および下部切れ刃22を通して垂直に延在し、切削インサート23を、等しいまたは実質的に等しい2つの半分の部分に分割する、正中面Mが規定される。正中面Mに垂直な方向に測定されると、正中面Mと、切削インサート23と切削インサート23のセット21の隣接部分すなわちこの場合ゲート部分37との間の各交差ポイントとの間の最大距離、は、第1の壁切れ刃26aと正中面Mとの間の最大距離より小さい。破断表面は、正中面Mから遠く、正中面Mによって交差されない。
切削インサート23が切削インサート23のセット21から取り外されると、側部表面73上に位置する破断表面が形成される。正中面Mに垂直な方向に測定されると、正中面Mと破断表面の各ポイントとの間の最大距離は、第1の壁切れ刃26bと正中面Mとの間の最大距離より小さい。ワークピース内の溝を機械加工するために使用されるとき、下部切れ刃24は、溝の最下部を形成するために使用され、第1および第2の壁切れ刃26a、26bは、溝の側壁を形成するために同時に使用される。それにより、切削インサート23の破断表面は、機械加工される溝内に位置し、第1の壁切れ刃26aによって作成される側壁に面し、破断表面と溝の側壁との間に隙間が設けられる。
図5に示す切削インサート223のセット221において、各切削インサート223は、ワークピース内の溝を機械加工するために構成される。各切削インサート223は、上部表面269と側部表面273との間の移行部に延在す切れ刃222を備える。各切れ刃222は、ワークピース内の溝の最下部を形成するために構成される下部切れ刃224、ならびに、下部切れ刃224の対向する側面上に位置し、溝の側壁を同時に形成するために構成される第1の壁切れ刃226aおよび第2の壁切れ刃226bを含む。各壁切れ刃226a、226bは、角切れ刃、および可能な場合には、側部切れ刃を含む。表面ワイピング切れ刃は、溝内の側壁の表面仕上げを改善するために壁切れ刃の一部を同様に形成する場合がある。下部切れ刃224は、ここで、セット221のステム部分225の方向に向く。切削インサート223が分岐部分227から取り外されると、生成される破断表面は、したがって、下部切れ刃224の下で切削インサート223の側部表面273上に位置する。機械加工中に、下部切れ刃224は、溝の最下部を形成するために使用され、破断表面は、この場合、機械加工される溝内に位置し、溝の最下部に向く。隙間が、例えば切削インサート223を傾斜させることによって破断表面と溝の最下部との間に設けられる。
図2Aに見られるように、各切削インサート21aの下部表面71aは、各分岐部分27aの下部表面によって規定される平面に(またはその上に)存在し得る。図2Bに見られるように、各切削インサート21bの下部表面71bは、各分岐部分27bの下部表面によって規定される平面の下に存在し得る。図2Cに見られるように、各切削インサート21cの下部表面71cは、各分岐部分27cの下部表面によって規定される平面の上に部分的に存在しかつ平面の下に部分的に存在し得る。
付加製造は、射出成形によって切削インサートのセットを形成することに対する代替法として使用され得る。付加製造は、通常、3次元CAD(:computer aided design、コンピュータ支援設計)描画に基づき、3次元CAD描画は、CAD描画のキューに応答して、粉末ベッド内にレーザーを発射することによって、直接、固体コンポーネントになるように製造され得る。付加製造によって切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423のセットを作る方法は、
A- 炭化タングステン粉末材料層を、或るベッドまたは構成で堆積させるステップと、
B- 下部端31に最初に着手することなど、粉末ベッドの表面上で、3次元モデリングプログラムによって生成される層をレーザースキャンすることによって、炭化タングステン粉末材料を選択的に溶融するステップと、
C- 1つの層厚だけ、前記粉末ベッドを相対的に下げるステップであって、例えば、粉末ベッドがレーザーに対して下げられて、または、レーザーが粉末ベッドに対して上げられて、両者の間の距離を所望の値に調整する、相対的に下げるステップと、
D- 切削インサートのセットが
ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)、
ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)に取り付けられ、ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)から延在する複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)、および、
複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)のそれぞれに取り付けられた少なくとも1つの切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)
を備えるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
E- 可能な場合には、切削インサートのセットの後処理を実施するステップと
を含む場合がある。
切削インサートのセットは、バインダーを使用する金属3D印刷プロセスなどの付加製造(AM:additive manufacturing)、あるいは、選択的レーザー焼結(SLS:selective laser sintering)または直接金属レーザー焼結(DMLS:direct metal laser sintering)のような高密度金属プロセス(fully dense metal prosess)を通して作られる。後者の技術は、述べた3次元形状を有する切削インサートのセットになるように炭化タングステン粉末材料の小粒子を溶融するためにハイパワーレーザーを使用する。レーザーは、粉末ベッドの表面上で3次元モデリングプログラムによって生成される断面(または層)をスキャンすることによって、炭化タングステン粉末材料を選択的に溶融させる。各断面がスキャンされると、粉末ベッドは1つの層厚だけ相対的に下げられる。その後、材料の新しい層が上部に塗布され、切削インサートのセットが完成するまで、プロセスが繰り返される。粉末の薄い層がレーザーによって溶融され非常に急速に固化される、いわゆる粉末ベッド溶融を使用することは、コンポーネント内に平衡結晶構造をもたらさない場合があり、しばしば、別個の炉内での後続の熱処理を必要とすることになる。AMは、完全な表面仕上げをもたらさない場合があるため、ある種の機械加工または研削加工あるいは表面修飾が同様に、切削インサートのセットに対して必要とされる場合がある。ステム部分25、25a、25b、25c、125、225、325、425を切削インサートのセットと一体に作ることによって、本発明のこの態様による方法は、製造中に複数のインサートを共に維持することであって、それにより、喪失される生成物を低減する傾向がある、維持することを同様に容易にする。付加製造プロセスは、より薄いインサートを製造するために有利であり得る。インサートのセットを生産した後、ステムは、熱処理、切削加工、および/またはコーティング中などにおいて、インサートのセットのためのハンドルとして機能し得る。インサートは、処理が終了した後に、または、必要に応じてエンドユーザーによってセットから切り離され得る。簡潔に言えば、或るエンジニアリング用途のために機能するものとして部品(part)が述べられ得る前に或る量の後処理が必要とされる場合がある。
切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423のセットは、バインダー噴射プロセスの形態の付加製造によって同様に形成される場合があり、付加製造は、
A- 炭化タングステン粉末材料層を、例えば、層が3次元モデリングプログラムによって生成されるベッドまたは構成で堆積させるステップと、
B- 炭化タングステン粉末材料層上にバインダー接着剤を選択的に堆積させるステップであって、バインダー接着剤が、3次元モデリングプログラムによって生成されるモデルに従って、例えば、プリントヘッドを使用して堆積させる、選択的に堆積させるステップと、
C- すなわち、粉末ベッドを下げることによって、または、粉末材料を堆積するために使用されるプリントヘッドを上げることによって、1つの層厚だけ粉末ベッドを相対的に下げるステップと、
D- 切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423のセット21、21a、21b、21c、121、221、321、421が形成されるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
E- 切削インサートのセットを焼結させるステップと、
F- 可能な場合には、切削インサートのセットを後処理するステップと
を含む。
バインダー噴射プロセスにおいて、好ましくは液体バインダー接着剤であるバインダー接着剤に粉末材料が結合される切削インサートのセットが形成される。ステップA~Cが終了すると、切削インサートのセットは、未結合粉末材料から取り外され、焼結され、そうでなければ後処理されてもよい。
そのため、それぞれ切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423のセット21、21a、21b、21c、121、221、321、421はそれぞれ、それぞれステム部分25、25a、25b、25c、125、225、325、425、ステム部分に取り付けられ、ステム部分から延在する、それぞれ複数の分岐部分27、27a、27b、27c、127、227、327、427、および、複数の分岐部分のそれぞれに取り付けられた、それぞれ少なくとも1つの切削インサート23、23a、23b、23c、123、223、323、423を備える。ステム部分25、25a、25b、25c、125、225、325、425は、ステム部分の上部端29、29a、29b、29c、129とステム部分の下部端31、31a、31b、31c、131との間に延在する長手方向軸A(図2A、図2B、図2C、及び図4参照)を有し、ステム部分の上部端は、各切削インサートの一番上の部分33、33a、33b、33cの上に長手方向軸に沿って配設される、および、ステム部分の下部端は、各切削インサートの一番下の部分35、35a、35b、35cの下に長手方向軸に沿って配設される、の少なくとも一方である。ステム部分の上部端が、各切削インサートの一番上の部分の上に長手方向軸に沿って配設される、および、ステム部分の下部端が、各切削インサートの一番下の部分の下に長手方向軸に沿って配設される、の少なくとも一方であるという表現は、以下の構成:
・ ステム部分の上部端が各切削インサートの一番上の部分の上に配設される;
・ ステム部分の上部端が各切削インサートの一番上の部分の下に配設される;
・ ステム部分の上部端が各切削インサートの一番下の部分の下に配設される;
・ ステム部分の下部端が各切削インサートの一番下の部分の下に配設される;
・ ステム部分の下部端が各切削インサートの一番下の部分の上に配設される;
・ ステム部分の下部端が各切削インサートの一番上の部分の上に配設される
の1つまたは複数を包含する。
本出願において、「含む(including)」などの用語の使用は、オープンエンドであり、「備える(comrising)」などの用語と同じ意味を有することが意図され、他の構造、材料、または行為の存在を排除しない。同様に、「できる(can)」または「してもよい(may)」などの用語の使用は、オープンエンドであること、および、構造、材料、または行為が必要でないことを反映することを意図される。そのような用語を使用できないことは、構造、材料、または行為が必須であることを反映することを意図されない。構造、材料、または行為が、現在のところ必須であると考えられる限りおいて、それらは必須であるものとして特定される。「上側(upper)」、「下側(lower)」、「上部(top)」、「下部(bottom)」、「前(front)」、「前方(forward)」、「後(rear)」、および「後方(rewards)」などの用語は、目下の図面に示されかつ当業者によって知覚される特徴を指す。例えば、当業者によって理解されるように、用語「上側」および「上部」は、バレル53の射出チャンバ51の方に向く特徴を意味し、一方、用語「下部」および「後」は、射出チャンバ51から外方に向く特徴を意味する。
本発明は、好ましい実施形態に従って示され述べられたが、特許請求項の範囲に述べる本発明から逸脱することなく、実施形態において変形および変更が行われてもよいことが認識される。

Claims (18)

  1. 切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)であって、
    ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)と、
    前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)に取り付けられ、前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)から半径方向に延在する複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)と、
    前記複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)のそれぞれに取り付けられた少なくとも1つの切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)と
    を備え、
    前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)は、前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の上部端(29,29a,29b,29c,129)と前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の下部端(31,31a,31b,31c,131)との間に延在する長手方向軸(A)を有し、
    前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の前記上部端(29,29a,29b,29c,129)は、各切削インサートの一番上の部分(33,33a,33b,33c)の上に前記長手方向軸に沿って配設される、および、
    前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の前記下部端(31,31a,31b,31c,131)は、各切削インサートの一番下の部分(35,35a,35b,35c)の下に前記長手方向軸に沿って配設される、
    の少なくとも一方である、
    切削インサートのセット。
  2. 各分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)と各切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)との間のゲート部分(37)を備え、各ゲート部分(37)は、前記分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)の長手方向寸法(LR)に垂直な方向への前記分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)の断面積(AR)と比べて、前記ゲート部分(37)の長手方向寸法(LG)に垂直な方向への小さい断面積(AG)を有する、請求項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)。
  3. 前記複数の分岐部分(127)の少なくとも1つの分岐部分は、前記ステム部分(125)に取り付けられ、前記ステム部分(125)から延在する主部分(127a)、および、前記主部分から非ゼロ角度で延在する2つ以上の分岐部分(127b)を含む、請求項1又は2に記載の切削インサート(123)のセット(121)。
  4. 各分岐部分(127b)は、各分岐部分(127b)について、前記主部分(127a)の長手方向寸法(LM)に垂直な方向への前記主部分(127a)の断面積(AM)に比べて、前記分岐部分の長手方向寸法(LB)に垂直な方向への小さい断面積(AB)を有する、請求項に記載の切削インサート(123)のセット(121)。
  5. 前記複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)の各分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)は、前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)から半径方向に延在する、請求項1~のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)。
  6. 前記複数の分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)の各分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)は、前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の長手方向軸(A)に垂直である、請求項1~のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)。
  7. 各分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)は、前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の長手方向軸(A)に垂直な方向への前記ステム部分(25,25a,25b,25c,125,225,325,425)の断面積(AS)に比べて、前記分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)の長手方向寸法(LR,LM,LB)に垂直な方向への小さい断面積(AR,AM,AB)を有する、請求項1~のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)。
  8. 各切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)は、上部表面(69,69a,69b,69c,169,269,369,469)、下部表面(71,71a,71b,71c,171,271,371,471)、および側部表面(73,73a,73b,73c,173,273,373,473)を有し、前記側部表面(73,73a,73b,73c,173,273,373,473)は、対応する分岐部分(27,27a,27b,27c,127,227,327,427)に面する、請求項1~のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)。
  9. 前記上部表面の平面に垂直に観察すると、各切削インサート(23,223,323,423)は、前記切削インサート(23,223,323,423)の側部表面上の第1のロケーションから、前記切削インサート(23,223,323,423)の側部表面上の第2のロケーションであって、前記第1のロケーションから、前記切削インサート(23,223,323,423)の対向する側面上の、第2のロケーションへの第1の方向に測定された第1の寸法、および、前記切削インサート(23,223,323,423)の側部表面上の第3のロケーションから、前記切削インサート(23,223,323,423)の側部表面上の第4のロケーションであって、前記第3のロケーションから、前記切削インサート(23,223,323,423)の対向する側面上の、第4のロケーションへの、前記第1の方向に垂直な第2の方向に測定された第2の寸法を有し、前記第2の寸法は、前記切削インサート(23,223,323,423)が細長い形状を有するように前記第1の寸法より短い、請求項に記載の切削インサート(23,223,323,423)のセット(21,221,321,421)。
  10. 各切削インサート(23)は、対応する分岐部分(27)に取り付けられ、それにより、各切削インサート(23)のより長い第1の寸法は、対応する分岐部分(27)に面し、各切削インサート(23)は、ワークピース内に溝を形成するための切れ刃(22)を備え、前記切れ刃(22)は、前記上部表面(69)と前記側部表面(73)との間の移行部に延在し、前記切れ刃(22)は、より短い前記第2の寸法に沿って延在する下部切れ刃(24)、第1の壁切れ刃(26a)、および第2の壁切れ刃(26b)を備え、前記第1および第2の壁切れ刃(26a,26b)は前記下部切れ刃(24)の対向する側面上に延在し、前記第1の壁切れ刃(26a)は、前記第2の壁切れ刃(26b)に比べて前記分岐部分(27)の近くに位置し、
    前記切削インサート(23)の正中面(M)であって、前記上部表面(69)の平面および前記下部切れ刃(24)を通して垂直に延在し、前記切削インサート(23)を、等しいまたは実質的に等しい2つの半分の部分に分割する、正中面(M)が規定され、
    前記正中面(M)に垂直な方向に測定されると、前記正中面(M)と、前記切削インサート(23)と切削インサート(23)のセット(21)の隣接部分との間の各交差ポイントとの間の最大距離は、前記第1の壁切れ刃(26a)と前記正中面(M)との間の最大距離より小さい、請求項に記載の切削インサート(23)のセット(21)。
  11. 各切削インサート(23a)の下部表面(71a)は、各分岐部分(27a)の下部表面によって規定される平面にまたは前記平面の上に存在する、請求項1~のいずれか一項に記載の切削インサート(23a)のセット(21a)。
  12. 前記切削インサート(23)は前記側部表面(73)上に位置する破断表面を備え、前記破断表面は、前記分岐部分(27)から前記切削インサート(23)を取り除くことに起因し、前記破断表面は前記正中面(M)から遠隔にあり、前記正中面(M)に垂直な方向に測定されると、前記正中面(M)と前記破断表面の各ポイントとの間の最大距離は、前記第1の壁切れ刃(26a)と前記正中面(M)との間の最大距離より小さい、請求項10に記載の切削インサート(23)のセット(21)に含まれる、溝形成するための切削インサート(23)。
  13. 請求項1~11のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセットを作る方法であって、
    切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)を形成するための材料を、ランナーシステム(43)であって、スプルーチャネル(45)および前記スプルーチャネル(45)に取り付けられ、前記スプルーチャネル(45)から延在する複数のランナーチャネル(47)を備える、ランナーシステム(43)を通してモールド(41)内に、そして、前記複数のランナーチャネル(47)のそれぞれに取り付けられる切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)を形成するための少なくとも1つのモールドキャビティ(49)内に射出するステップであって、それにより、成形されるコンポーネントを形成する、前記材料を射出するステップと、
    前記モールドから前記成形されるコンポーネントを排出するステップであって、それにより、切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)を生産する、前記成形されるコンポーネントを排出するステップと
    切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)を焼結させるステップと、
    を含む、切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)を作る方法。
  14. 付加製造によって請求項1~11のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセットを作る方法であって、
    A- 炭化タングステン粉末材料層を、或るベッドまたは構成で堆積させるステップと、
    B- レーザーを使用して粉末ベッドの表面上で、3次元モデリングプログラムによって生成される層をスキャンすることによって、前記炭化タングステン粉末材料を選択的に溶融するステップと、
    C- 1つの層厚だけ、前記粉末ベッドを相対的に下げるステップと、
    D- 切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)が形成されるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
    E- 可能な場合には、切削インサートの前記セットを後処理するステップと
    を含む、方法。
  15. 付加製造によって請求項1~11のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセットを作る方法であって、
    A- 炭化タングステン粉末材料層を、或るベッドまたは構成で堆積させるステップと、
    B- 前記炭化タングステン粉末材料層上にバインダー接着剤を選択的に堆積させるステップと、
    C- 1つの層厚だけ、粉末ベッドを相対的に下げるステップと、
    D- 切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)の前記セット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)が形成されるまで、ステップA~Cを繰返すステップと、
    E- 切削インサートの前記セットを焼結させるステップと、
    F- 可能な場合には、切削インサートの前記セットを後処理するステップと
    を含む、方法。
  16. モールドされるコンポーネントを形成するために切削インサートの前記セットを形成するための材料をモールド(41)内に射出することによって、請求項1~11のいずれか一項に記載の切削インサート(23,23a,23b,23c,123,223,323,423)のセット(21,21a,21b,21c,121,221,321,421)を形成するためのモールド(41)であって、前記切削インサートを形成するための複数のモールドキャビティ(49)およびランナーシステム(43)を備え、前記ランナーシステム(43)は、スプルーチャネル(45)および複数のランナーチャネル(47)を備え、各ランナーチャネル(47)は、前記スプルーチャネル(45)に取り付けられ、前記スプルーチャネル(45)から前記モールドキャビティ(49)の少なくとも1つのモールドキャビティ(49)に入るように延在し、モールド(41)は、前記切削インサートの前記セットを生産するために前記モールドから前記モールドされるコンポーネントを排出するために配置される、モールド(41)。
  17. 前記スプルーチャネル(45)は前記ステム部分を形成するために構成され、前記複数のランナーチャネル(47)は前記複数の分岐部分を形成するために構成され、前記モールド(41)は、分離可能なモールドプレート(49a,49b)を備え、前記モールドプレート(49a,49b)の間に、前記複数のモールドキャビティ(49)が形成される、請求項16に記載のモールド。
  18. 請求項12に記載の切削インサート(23)を使用してワークピース内に溝を機械加工する方法であって、下部切り刃(24)は前記溝の下部を形成するために使用され、前記第1および第2の壁切り刃(26a,26b)は前記溝の側壁を形成するために同時に使用され、前記切削インサート(23)の前記破断表面は、機械加工された前記溝内に位置しかつ前記溝の前記側壁のうちの1つの側壁に面し、前記破断表面と前記溝の前記側壁との間に隙間が設けられる、方法。
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