JPH0675802B2 - チップ制御付の切削インサート - Google Patents

チップ制御付の切削インサート

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JPH0675802B2
JPH0675802B2 JP3504324A JP50432490A JPH0675802B2 JP H0675802 B2 JPH0675802 B2 JP H0675802B2 JP 3504324 A JP3504324 A JP 3504324A JP 50432490 A JP50432490 A JP 50432490A JP H0675802 B2 JPH0675802 B2 JP H0675802B2
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cutting
cutting insert
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T407/24Cutters, for shaping with chip breaker, guide or deflector
    • Y10T407/245Cutters, for shaping with chip breaker, guide or deflector comprising concave surface in cutting face of tool

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本願発明はねじ切りの応用に用いられる絶対必要なチッ
プ制御の特徴をもつ特に改良された金属切削インサート
を指向している。
発明の背景 切削インサートは良く知られて居り、これらの中の多く
のものは使い捨ての設計である。このようなインサート
はホールダーに分離可能にクランプされ、その後これら
が切れ味が悪くなってり欠けおちたりした時には捨てら
れる。使い捨てインサートは通常割り出し可能であり、
インサートが選択的に切削位置に向けられるように少な
くとも2つの切削刃を与えられるように、しばしば反転
可能である。
インサートに2個又はそれ以上の切削刃を設けることは
使用上経済的にし、特に使いすてのインサートに関して
はその材料が例えばセメンテーションされた金属カーバ
イドであるときは、特にインサートが作られている材料
のコストが高いために特に重要である。
インサートは切削作業中はインサートホールダー中にし
っかりと且つ性格に正しい位置に保たれなければならな
い。このことは特にインサートがNCマシンに使用される
ときはこの精度が正しく位置し、しっかりと支持された
インサートに依存するので、特に重要である。インサー
トが相当な領域をもっているときは、インサートに中心
の孔を与える工具のホールダーにはピン形式のクランプ
装置を与えることによって、インサートを工具ホールダ
ーのポケットの中に正確に且つしっかりと固定すること
が可能である。他の場合にはそのようなインサートは先
端のクランプによって正しい場所に保たれる。そのよう
なホールダーの例は米国特許第3.754.309号;第3.399.4
42号;第3.762.005号;及び第4.834.592号及び英国特許
明細書1.363.542号に見出される。
金属の機械加工の主な目的は新しい加工表面の形成であ
る。チップは廃品ではあるが機械加工のプロセスの中で
チップの形成には十分に注意が払われている。これはエ
ネルギーの消費が主としてチップの形成と動きの中に起
るからである。斯くして金属切削作業の重要な特徴は有
効なチップのコントロールである。チップの主要な種類
は非連続のチップであって、切削領域から用意に取除か
れる実際的な利点を有するものである。ある種の金属及
び合金は切削作業中に非連続のチップを発生するが、多
くのものはそうではない。従って作業片の金属又は合金
に無関係に切削作業中に非連続のチップを発生すること
は非常にのぞましいことである。切削作業中に少なくと
もある程度のチップコントロールを与えるために、イン
サートを工具に固定するクランプとインサートの間に機
械的なチップをこわす部材を置くことが通常の習慣であ
った。この配置は与えられた工具で金属切削作業のため
に必要な有効領域を増加させると云う明らかな欠点を呈
示している。
チップのコントロールは金属切削作業において重要な考
え方であるので工具と共に使用する改良されたチップを
こわす部材並びに切削インサートの改良された設計を開
発することは金属切削の技術において長い間の持続的な
目的であった。チップをこわす能力をもつ切削インサー
トの1つの例はイスカー(ISCAR)社のカット−グリッ
プインサート“GIP"であります。イスカーのインサート
はチップが作業片から取除かれるとき金属チップを変形
させる1組の通常平行な細長い高くされた部材をもつ平
坦部を有する。もう1つの切削インサートのチップコン
トロールを与えるように設計された特徴をもつ例はヴア
レナイトコーポレーションによって製造されたエユノグ
ローブインサートである。このインサートは連続して下
降する壁、床及び一定の半径の後面の壁に沿って伸びる
平行な側壁をもつ。もう1つのチップブレーカー形の切
削インサートの例はサンドヴイックで販売して居り、作
業片の中の切削された溝に平らな仕上げを与えない非連
続の前面によって特徴づけられている。
ねじ切りの応用のために設けられたチップをこわすころ
ができるように構成されている金属切削インサートの1
例は米国特許第4.360.297号において教示されて居り、
これは当発明の譲受人に譲渡されここに参考例として組
込まれている。米国特許第4.360.297号は切削刃に隣接
した水平の表面に沿って形成された凹所を有する。本願
発明の譲受人に譲渡された米国特許第4.834.592号は溝
を掘る応用によく適合した改良された金属切削インサー
トを教示している。この特許を与えられた溝掘りインサ
ートは必要なチップコントロール形状をもち、米国特許
第3.754.309においてもともと教示されたインサートに
対する1つの改良である。同様にしてこの発明のインサ
ート、即ち必要なチップコントロール形状をもつねじ切
りインサートは、米国特許3.754.309号においてもとも
と教示されたインサートに対する一段とすすんだ改良を
代表している。
本願発明の目的は改良されたチップをこわす能力をもつ
結果となる、改良されたチップコントロール形状をもつ
インサートを与えることである。
ねじ形成作業に対する改良されたチップコントロール特
性をもつようなインサートを与えることは、本願発明の
もう1つの目的である。
インサート工具ホールダーのクランプ要素と協同するよ
う構成された改良されたチップコントロールインサート
を与えることは更にもう1つの本願発明の目的である。
本願発明の概要 本願発明は改良されたチップコントロールを与える結果
となるチップをこわす形状において独特の形状をもつ切
削インサートを与える。改良されたチップコントロール
の特徴をもつインサートは、端壁領域と側面と実質的に
側面に垂直な上端と底の壁とを持つインサート本体から
成り立っている。インサート本体はその1端の領域を曝
してホールダーの中のポケットに取付けるよう適合され
ている。インサート本体はその側面に垂直な軸のまわり
を反転可能であり、インサート本体はその端壁領域に切
削刃をもち、ここにおいてインサート本体の夫々の反転
された位置において夫々の切削刃はインサート本体の同
じ端における最上端を示されている。
インサート本体の上面と底の壁又は設置表面はインサー
トの工具ホールダーのクランプ装置と協同する手段をそ
こに規定する。この種のいくつかの構成が知られている
が、非常に有効であるこが見出された好ましいクランプ
装置の1つは、最上端がインサートの側面と実質的に同
じ角度を形成するときの各ノッチのような角度で、そこ
を横切って伸びる斜めのチップである。斜めのノッチの
システムは米国特許第3.754.309及び第4.834.592号に詳
細開示され、その内容はここに参考として組入れらてい
る。
インサートの端壁領域の夫々は少なくとも部分的に作業
片の呈示のための切削刃を規定している。端壁領域は互
いに収束する少なくとも2つの端壁より成り、当該上部
及び底の壁の少なくとも1つの上に凹所手段が形成され
る。この凹所手段は当該上部又は底の壁の外側の端に沿
って伸びる外部領域をもち、収束する端壁との当該外側
領域の接合点に切削刃が形成される。この凹所は切削刃
の近くの平坦部分、下降する壁、床領域、上昇する壁及
び中断された平坦な壁を形成する1組の背面傾斜面を含
む。この凹所は収束する端壁と当該外の領域の接合点に
近く“V"型の底をもつ“V"字型のくぼみを規定しており
“V"の伸びている腕は接合点から離れて居り、1組の背
面傾斜面によって端を区切られている。
図面の簡単な説明 本願発明の上述並びに其の他の特徴と利点はいくつかの
添付図面に関する詳細な記述によって明らかとなろう。
この中で 第1図は凡ての本願発明に従ったチップコントロールの
ために構成された切削インサートの等角投影法の図面で
ある。
第2図は本願発明の切削インサート組合わせて用いられ
る代表的なホールダーとクランプ装置を示す分解透視図
である。
第3図は本願発明のインサートの側面図である。
第4図は第1図のインサートの端領域を示す拡大された
断片図である。
第5図は第4図のV−V線に沿った断面図である。
第6図は本願発明のインサートの平面図である。
本願発明の詳細な説明 チップコントロールの特徴をもつ改良された切削インサ
ートは第1図に等角投影法によって示され一般的に図番
10で指示されている。インサート10は、第1のフランク
又は端壁14、第2の反対側のフランク又は端壁16、第1
及び第2の側面18及び20、及び上面と底の設置面又は壁
22及び24とをもつインサート本体12から成る。インサー
ト本体12は好ましくはタングステン又はチタニウムのカ
ーバイド又はタングステン チタニウムカーバイド又は
TiC−TiNのような硬質のセメンテーションされたカーバ
イドから作られる。
インサート10の端壁領域14及び16の夫々は少なくともそ
の1部において作業片に提示する切削刃26及び28を規定
する。端壁領域14及び16は夫々インサート10の中心部分
36から伸びるとき34におけるように互いに収束する少な
くとも2つの端壁30及び32から成る。凹所40が少なくと
も当該上面及び底の壁、22及び24の1つの上に形成され
る。1つの端部分14と上面壁22の接合点には1つの切削
刃26がある。他の端壁領域16と底壁24との接合点には第
2の切削刃28がある。切削刃26は上面壁22よりも少ない
高さをもっている。好ましくは凹所40は夫々当該切削刃
26及び28の近くに設けられている。
本願発明のチップブレーカーの形状の記述の明瞭さを強
化するために、凹所40の論議はいくつかの図面の中のこ
れを単一に代表するものに向けられる。勿論インサート
の割り出し特性は、インサートの切削刃の構造と形状並
びにチップブレーカー形状が両方とも左右対称であるこ
とを企画していることが了解されるべきである。
凹所手段40は当該上面壁22の外側の縁に沿って伸びる外
側の領域又は平坦部42をもち、切削刃26は当該外側領域
42の収束する端壁30及び32との接合点に形成される。切
削刃の近くの平坦領域42に加えて、凹所40は下降する壁
44、床領域46、上昇する壁48及び中断された平行な壁を
形成する1組の背面傾斜面50とを含む。凹所40は平面図
で見た場合、切削刃又は当該外側領域の収束する端壁と
の接合点26の近くに“V"字形の底をもつ一般的に“V"字
形のへこみを規定し、ここにおいて“V"の字の伸びる腕
は接合点から遠く離れ、1組の背面傾斜面50によって端
を区切られている。
インサート10のインサート本体12は上面壁22の中に斜め
の溝52をもちインサートの底の壁24の中には斜めの溝54
をもって形成される。夫々の溝52及び54は好ましくは断
面がV字型をなし、以下に説明する工具ホールダー組立
によって係合するのに適合されている。上述したインサ
ートの外形をもって、夫々のインサート本体12の反転位
置において、夫々の切削刃はインサート本体の同じ端の
上端に提示される。インサート本体を横切って伸びる斜
めのノッチ又は溝52及び54は最上端において夫々のノッ
チがインサート本体12の側面18及び20と実質的に同じ角
を形成するような角度に配置されている。又夫々の反転
した位置においてインサート本体12は少なくとも部分的
に作業片への切削刃26又は28を規定するインサートの端
壁領域を示している。
第3、4、5及び6図を考察することによってより明ら
かに了解できるように、インサート本体は夫々の端の領
域に凹所手段40を含み、これは本願発明の独特のチップ
ブレーカーの形状に従って構成されている。凹所40を構
成するいくつかの部分の例示が非常に特有の境界をもつ
ことが示されている一方で、製造上の要求の結果として
これらの部分は近接する部分の中に調和しなければなら
ないことは了解されなければならない。この調和する交
差点はインサートを製造するために用いられるプロセス
の最低の製造上の要求によって規定される半径をもつ。
1例として、このような調和した交差点は約0.010イン
チの半径をもつ。凹所手段40は外側領域又は平坦部42を
もちこれは当該上面壁22の外縁に沿って伸び、当該外側
領域42と収束する端壁30及び32との接合点に切削刃26が
形成される。平坦部42は切削刃とインサート本体を横切
る(トラバースする)として規定された想像平面で通常
インサート本体12の上面及び底面に平行な平面に関して
約10度プラスマイナス5度の角度に配置される。この想
像平面は図番60で表示されている。
平坦部42の前縁は当該上面壁22の外側縁に沿って伸び、
切削刃26は収束する端壁30及び32との当該外の領域42の
接合点に形成される。平坦部42の後縁は下降する壁44と
公差しこの下降する壁は今度は床領域46と交差する。下
降する壁44は約25度プラスマイナス10度の角度に配置さ
れる。
下降する壁が交差する床領域46は通常想像面60と平行で
ある。
上昇する壁48は床領域46と交差し、インサート本体12の
上面22の中で終っている。上昇する壁48は想像面60に関
して約45度プラスマイナス約15度の角度に配置される。
平坦領域42、下降する壁44、床領域46及び上昇する壁48
の組合わせは、平面図で見た場合“V"の字の底又は点を
切削刃又は収束する端壁との当該外側の領域の接合点26
の近くにもつ“V"字型のくぼみを規定する。“V"の字の
伸びている腕は接合点から遠く離れ、1組の別々の背面
傾斜面50によって端を区切られている。1組の背面傾斜
面50は中断された平行な壁を形成する。平行な壁は通常
インサートが割出されるインサート本体の横軸に垂直で
ある。中断された平行な壁を形成する1組の背面傾斜面
50は想像面60に関して約45度オウラスマイナス約5度の
角度に配置される。
本願発明のインサートで金属を切削するとき、軽くフイ
ード(食いこませる)された作業片から出るチップはイ
ンサートの平坦領域からはがれて背面傾斜面48に折当
り、ここにおいてチップが背面傾斜面又はチップそのも
のとの衝撃の力によってこわされる。
より重いフイード率(食わせ方)の場合には破壊はチッ
プが床46と背面傾斜面48を打つこと並びにチップがもと
に戻ることの組合わせの結果であるように見える。作業
片から出るチップはインサートのチップコントロール特
性の結果通常はU字型の断面を形成する。
いくつかの図面に示されたように、平坦部領域42は少な
い角度で下降する壁44の方向に下降している一方におい
て、そのような下降角度の不足はチップコントロールに
悪い影響を与えない。しかしこの下降角度は切削力の減
少に寄与するものと信ぜられ斯くして好ましい特徴であ
る。
第2図においては、本願発明のインサート10と組合わせ
て使用するのに理想的に適合された工具ホールダー70が
示されている。工具ホールダー70は棒状の鋼部材72の形
をして居り、如何なる適当なタイプの工具のサポートの
中にクランプされるよう適合されている。部材72の1端
には底の壁76、側壁78及び後壁80を有するインサートの
ポケット74がある。インサート10の夫々のクランプされ
た位置においてその領域に配置されているインサート10
の切削刃26、28を保護するために82で示されたように底
面と背後の壁の接合部に都合よく切り込みが設けられて
いる。
ポケットの底面及び側壁76と78は互いに直角であり。こ
こにおいて背後の壁80は側壁78に対して直角であってよ
いが、ポケットの背後に向う方向において底の壁80と収
束することが注目される。このポケット74はインサート
10をその中に受け入れるよう適合されている。上述した
ように、インサート10には“V"字型のノッチ又は溝50及
び52が設けられている。これらの溝50及び52は、反転さ
れたU字形部材の形をしているクランプ部材86の1本の
脚の1端上の丸味を帯びた突起84によって係合されるよ
う適合されている。
クランプ部材86は、ホールダー70の上面に形成された凹
み90の中に受け入れられるよう適合された他の脚88を有
する。クランプねじ92はクランプ部材86の脚の間の穴を
通って、ホールダーの上面の壁の中に設けられたねじを
切られた穴94の中に伸びる。
インサートがポケットの中に置かれると、クランプ部材
が正規の位置に置かれねじ92が締められ、インサートは
ポケットの底の壁76に対してしっかりと押しつけられ、
一方同時に壁78及び80の方に引かれる。インサートは斯
くしてホールダーの中のポケットにしっかりとクランプ
され、ポケットの側壁に対して押付けられることによっ
てそこに正確に位置される。
ポケットの側壁は好ましくはホールダー70の長手方向軸
に対して約3度位の多少の角度をなしている。この理由
で、インサートの反対の端は、ホールダー70の長手方向
軸に対し壁78の小さい角度を補うようなやり方で形づく
られている。
主題の切削インサートに有利に利用されることのできる
このクランプ配列並びにいくつかの他の配列と工具ホー
ルダーは、“切削インサートとそのためのクランプ配
設”と題する米国特許第3.754.309の検討によって得ら
れることができるが、この特許は本願発明の譲受人に譲
渡されここに参考として組込まれている。
ここに記述されたチップコントロール特性を組込んだ金
属切削インサートは広い範囲の金属切削条件に亘って非
常に改良されたチップコントロールを与えることが発見
された。更に新しいインサートの構成は製造プロセスを
容易にする。以上記述されたものはチップコントロール
特性付の改良された切削インサートとそのような切削イ
ンサートの製造のための方法である。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】チップコントロール特性をもつ改良された
    切削インサートは、側面と上面の底の壁を有し、その中
    にノッチを形成する手段を規定し当該側面に対し通常垂
    直であるインサート本体より成り、当該インサート本体
    は当該側面に垂直な軸のまわりに反転可能であり、互い
    に1つに収束する2つの端壁より成り端壁領域を有し、
    これらの端壁がインサートの側面から伸びて、その接合
    点において夫々の上面及び底の壁と共に切削刃を形成
    し、当該上面及び底の壁は更に夫々の当該切削刃の近く
    に凹所手段を規定し、夫々の当該凹所手段は夫々の切削
    刃に沿って伸び、下降する壁に終る平坦部をもち、今度
    はこの下降する壁は床領域に終り、床領域は今度上層す
    る壁に終り、この上昇する壁はインサート本体の当該夫
    々の上面又は底面部分と、当該軸と平行な1組の壁を形
    成する1紙の背面傾斜面に終り、当該凹所は平面図にお
    いて見た場合、当該2つの収束する端壁の接合点の切削
    刃の近くにV字形の底をもつ一般的にV字形の凹みを規
    定し、ここにおいてVの伸びている腕は接合点から伸び
    1組の背面傾斜面に終り、ここにおいて当該インサート
    本体の夫々の反転位置において夫々の切削刃は当該イン
    サート本体の同一端において最上端を提示されているこ
    とを特徴とする改良された切削インサート。
  2. 【請求項2】請求項1の改良された切削インサートにお
    いて、平面傾斜面は当該夫々の上面又は壁に関し約40度
    から50度の間の角度で床領域の縁から各上面又は底の壁
    に向って上昇することを特徴とする改良された切削イン
    サート。
  3. 【請求項3】請求項2の改良された切削インサートにお
    いて、背面傾斜面は当該夫々の上面又は壁に関し約45度
    の角度で床領域の後縁から夫々の上面又は底の壁に向っ
    て上昇することを特徴とする改良された切削インサー
    ト。
  4. 【請求項4】請求項1の改良された切削インサートにお
    いて、床領域の前縁に近い下降する壁部分は、平らな床
    部分に関して約15から35度の間の角度でここに下降する
    ことを特徴とする改良された切削インサート。
  5. 【請求項5】請求項4の改良された切削インサートにお
    いて、床領域の前縁に近い下降する壁部分は、平らな床
    部分に関して約25度の角度でここに下降することを特徴
    とする改良された切削インサート。
  6. 【請求項6】請求項1の改良された切削インサートにお
    いて、切削刃の近くの平坦部は、当該インサート本体の
    上面壁に関して約5から15度の間の角度で下降壁に向っ
    て下向きに傾斜していることを特徴とする改良された切
    削インサート。
  7. 【請求項7】請求項6の改良された切削インサートにお
    いて、切削刃の近くの平坦部は当該インサート本体の上
    面壁に関して約10度の角度で下降壁に向って下向きに傾
    斜していることを特徴とする改良された切削インサー
    ト。
  8. 【請求項8】請求項1の改良された切削インサートにお
    いて、夫々のノッチを形成する当該手段は斜めのノッチ
    を規定し最上端がインサートの当該側面と実質的に同じ
    角を形成するときの夫々のノッチのような角度でインサ
    ートを横切って伸びることを特徴とする改良された切削
    インサート。
  9. 【請求項9】請求項8の改良された切削インサートにお
    いて、夫々の当該斜めのノッチは実質的に断面がV字形
    をなすことを特徴とする改良された切削インサート。
  10. 【請求項10】請求項1の改良された切削インサートに
    おいて、切削刃は夫々の上面又は底の壁よりも低い高さ
    をもつことを特徴とする改良された切削インサート。
  11. 【請求項11】インサート保持手段によって切削インサ
    ートをその中に受け入れて保持するよう適合された切削
    工具ホールダーとの組合わせにおいて、チップコントロ
    ール特性をもつ切削インサートは、側面と、当該側面に
    通常垂直な、ノッチを形成する手段をそこに規定する上
    面と底の壁とをもつインサート本体より成り、当該ノッ
    チを形成する手段は当該切削工具ホールダーの中に当該
    インサートをしっかりと保持するために、当該インサー
    ト保持手段と協同し、ここにおいて当該インサート本体
    はその当該側面に垂直な軸のまわりに反転可能であり、
    当該インサート本体は互いに1つに収束する2つの端壁
    から成る端壁領域をもち、この端壁がインサートの側面
    から伸びて夫々の上面及び底壁と接合点において切削刃
    を形成し、当該上面及び底壁は更にここに当該切削刃の
    夫々に近くに凹所を規定し、夫々の当該凹所は夫々の切
    削刃に沿って伸び且つ下降壁で終る平坦部を持ち、下降
    壁は今度は床領域に終り、床領域は今度は上昇壁に終
    り、上昇壁はインサート本体の当該夫々の上面又は底部
    分と、当該軸と平行な1組の壁を形成する1組の背面傾
    斜面に終り、当該凹所は平面図で見たとき、当該2つの
    収束する端壁の接合点の切削刃に近接してV字型の底を
    もつV字型のへこみを一般的に規定し、且つここにおい
    て、Vの伸びている腕は接合点から伸び、1組の背面傾
    斜面の中に終り、ここにおいて当該インサート本体の夫
    々の反転された位置において、夫々の切削刃は当該イン
    サート本体の同一の端に最上点を提示されることを特徴
    とする改良された切削インサート。
  12. 【請求項12】請求項1の改良された切削インサートに
    おいて、背面傾斜面は床領域の端から夫々上面又は底の
    壁に向って、当該各上面又は底の壁に関して約40度から
    50度の角度で上昇することを特徴とする改良された切削
    インサート。
  13. 【請求項13】請求項12の改良された切削インサートに
    おいて、背面傾斜面は床領域の後縁から各上面又は底の
    壁に向って、当該各上面又は底の壁に関して約45度の角
    度で上昇することを特徴とする改良された切削インサー
    ト。
  14. 【請求項14】請求項11の改良された切削インサートに
    おいて、床領域の前縁に近い下降壁部分は平坦な床に関
    して約15度から35度の間の角度でここに下降することを
    特徴とする改良された切削インサート。
  15. 【請求項15】請求項14の改良された切削インサートに
    おいて、床領域の前縁に近い下降壁部分は、平坦な床に
    関して約25度の角度でここに下降することを特徴とする
    改良された切削インサート。
  16. 【請求項16】請求項11の改良された切削インサートに
    おいて、切削刃に近い平坦部は下降壁に向って、当該イ
    ンサート本体の上面壁に関して約5度から15度の間の角
    度で下向きに傾斜していることを特徴とする改良された
    切削インサート。
  17. 【請求項17】請求項16の改良された切削インサートに
    おいて、切削刃に近い平坦部は下降壁に向って、当該イ
    ンサート本体の上面壁に関して約10度の角度で下向きに
    傾斜していいることを特徴とする改良された切削インサ
    ート。
  18. 【請求項18】請求項11の改良された切削インサートに
    おいて、夫々のノッチを形成する当該手段は斜めのノッ
    チを規定し、最上端が実質的にインサートの当該側面と
    同じ角度を形成するときの各ノッチのような角度でイン
    サートを横切って伸びることを特徴とする改良された切
    削インサート。
  19. 【請求項19】請求項18の改良された切削インサートに
    おいて、夫々のノッチを形成する当該手段は実質的に断
    面がV字形であることを特徴とする改良された切削イン
    サート。
  20. 【請求項20】請求項1の改良された切削インサートに
    おいて、切削刃は各上面又は底壁よりも少ない高さをも
    つことを特徴とする改良された切削インサート
JP3504324A 1990-01-08 1990-11-20 チップ制御付の切削インサート Expired - Lifetime JPH0675802B2 (ja)

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