JP2007532332A - 切削工具および切削工具用の切削インサート - Google Patents

Abstract

切削インサート（１４）であって、切削部分（２４）および配置部分（２６）を備え、切削部分（２４）は、レーキ面（３０）とレリーフ面（３２）の交差部分のところに形成された切削エッジ（２８）を有し、切削インサート（１４）はさらに、上面（３４）、下面（３６）、およびこれら間の周辺側面を備え、周辺側面は、対向する前面（３８）および後面（４０）、ならびに前面（３８）と後面（４０）の間を延びる対向する側面（４２）を含み、レリーフ面（３２）は前面（３８）に配置され、レーキ面（３０）は上面（３４）に配置され、配置部分（２６）は、切削部分（２４）から下向きに上面（３４）から離れるように延び、配置部分（２６）は、対向する前側配置面（４４）および後側配置面（４６）を有し、後側配置面（４６）は後面（４０）に配置され、前側配置面（４４）は下面（３６）に配置され、切削インサート（１４）はさらに、下面（３６）に配置され、上面（３４）に対向し、前面（３８）と前側配置面（４４）の間を延びる下側配置面（４８）を備える切削インサート（１４）。このような切削インサートを備える切削工具（１０、２０）。

Description

本発明は、切削インサートがインサートポケット内に弾性的に固定される自己保持タイプの切削工具に関する。

切削インサートを固定するのに弾性固定機構を採用する切削工具は一般に比較的厚さが薄いものであり、その厚さは典型的には、０．５ｍｍから１２ｍｍの範囲である。そして、この切削インサートは、切削工具の上側顎部の固定面と下側顎部の固定面の間に配置されたインサートポケット内で保持される。溝彫りおよび切離しなどの切削動作では、切削工具はホルダブレードの形態をとる。このホルダブレードは一般に、ブレード保持ブロック内に固定される。このホルダブレードは一般に、インサートポケットの近傍に適切に設計された開口を備え、それによって比較的薄いブリッジ部分が形成されて、ホルダブレードの一方の顎部の、他方の顎部に対する相対的な弾性変位が限定された範囲内で可能となる。一般に、下側顎部は剛体であり、上側顎部は弾性変位可能である。この開口は、穴、またはスロット、あるいは穴の中で終端するスロットの形態をとることができる。このような切削工具の例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。弾性インサート固定機構を採用する回転式スロット切削工具が、特許文献４に開示されている。切削本体部は、円板形状であり、かつ比較的厚さが薄いものであり、その周辺部には切削インサートポケットが配置される。ホルダブレードの場合と同様に、回転式スロット切削工具のインサートポケットは２つの顎部を有し、インサートはそれらの間に、固定顎部の変位の結果による弾性力によって固定される。

切削工具が、ホルダブレードであるか、回転式スロット切削工具であるかにかかわらず、固定顎部の変位は、顎部の固定面間隔が固定面間に配置されるインサート部分の高さよりも狭くなるようにインサートポケットを製作することによって得られる。その結果、インサートがインサートポケット内に配置されると、固定顎部は、変位した位置を保って弾性力が生じ、それによってインサートが定位置で固定される。

米国特許第３７８５０２１号明細書 米国特許第４５８０９３０号明細書 米国特許第５８２９９２４号明細書 米国特許第４４１７８３３号明細書

上記で説明したタイプの切削工具のよく知られた問題は、切削インサートがインサートポケット内で確実に固定されず、そのため、切削動作中に外れることがあることである。例えば、これは、溝彫り動作において、工作物からホルダブレードを取り出そうとするときに生じることがある。場合によっては、切削インサートが、ホルダブレードから完全に引き抜かれ、工作物内に埋まることがある。この問題は、遠心力の影響により切削インサートがインサートポケットから飛び出ることもあり得る回転式スロット切削工具で特に厄介である。このような状況は、高速動作時には特に危険なことがある。

本発明の目的は、上記の欠点が実質的に低減または克服された弾性固定機構を備えた切削工具を提供することである。

本発明によれば、切削インサートが提供される。この切削インサートは、
切削部分（２４）および配置部分（２６）であって、前記切削部分（２４）がレーキ面（３０）とレリーフ面（３２）の交差部分のところに形成された切削エッジ（２８）を有した、切削部分（２４）および配置部分（２６）と、
上面（３４）、下面（３６）および前記上面（３４）と下面（３６）の間の周辺側面であって、前記周辺側面が、
対向する前面（３８）および後面（４０）と、前記前面（３８）と前記後面（４０）の間に延在する対向する側面（４２）とを有し、前記レリーフ面（３２）が前記前面（３８）に配置され、前記レーキ面（３０）が前記上面（３４）に配置され、前記配置部分（２６）が、前記切削部分（２４）から下向きに前記上面（３４）から離れるように延在し、前記配置部分（２６）が、対向する前側配置面（４４）および後側配置面（４６）を有し、前記後側配置面（４６）が前記後面（４０）に配置され、前記前側配置面（４４）が前記下面（３６）に配置された、上面（３４）、下面（３６）および周辺側面と、
前記下面（３６）に配置され、前記上面（３４）に対向し、前記前面（３８）と前記前側配置面（４４）の間に延在する下側配置面（４８）と、
を具える。

好ましくは、切削インサートの側面図において、切削部分は配置部分よりも広い。

さらに好ましくは、前側配置面と後側配置面は、下にいくほど互いに近付く。

所望の場合には、後面は凹面とする。

さらに所望の場合には、後面は凹状Ｖ形とする。

所望の場合には、下側配置面は凹面とする。

さらに所望の場合には、下側配置面は凹状Ｖ形とする。

典型的には、レーキ面は切粉形成溝を備える。

所望の場合には、切削インサートは、側面とレーキ面の交差部分のところに形成された側方切削エッジを備える。

本発明によれば、切削工具も提供される。この切削工具は、
本発明による切削インサート（１４）がインサートポケット（１６）内で弾性的に保持されたインサートホルダ（１２、２２）であって、固定部分（５０）を含み、前記固定部分（５０）が、ベース顎部（５６）に弾性的に連結され、かつ、前記ベース顎部（５６）と一体化した単一片を形成する固定顎部（５２）を有し、
前記ベース顎部（５６）が当接面（５８）を有し、前記固定顎部（５２）が、前記当接面（５８）の下側部分に対向する固定面（６６）を有し、前記固定顎部（５２）がさらに、前記固定面（６６）に対して概ね横切る方向のインサートストッパ面（６８）を有し、および
前記切削インサート（１４）が、前記インサートポケット（１６）内で、前記切削インサート（１４）の前記後面（４０）に当接する、前記ベース顎部（５６）の前記当接面（５８）によって保持され、前記固定顎部（５２）の前記固定面（６６）が、前記切削インサート（１４）の前記前側配置面（４４）に当接し、前記固定顎部（５２）の前記インサートストッパ面（６８）は、前記切削インサート（１４）の前記下側配置面（４８）に当接する、
インサートホルダ（１２、２２）を具える。

所望の場合には、当接面は凸面とする。

さらに所望の場合には、当接面は凸状Ｖ形とする。

一般に、当接面は、ベース陥凹部によって、上部当接面と下部当接面に分割される。

所望の場合には、インサートストッパ面は凸面とする。

さらに所望の場合には、インサートストッパ面は凸状Ｖ形とする。

典型的には、ベース顎部は、陥凹部を介して固定顎部に連結され、貫通穴は、キーを受けるためにベース顎部の後方に配置される。

本発明の一応用例によれば、この切削工具は回転式スロット切削工具である。

別の応用例によれば、この切削工具は、溝彫り、切離し、または旋削用の工具であり、インサートホルダはホルダブレードである。

まず、本発明による２種類の切削工具を示す図１および図２を参照する。図１は、溝彫りおよび切離しなどの金属切削動作に使用する第１切削工具１０を示している。第１切削工具１０は、切削インサート１４がインサートポケット１６内で弾性的に保持された矩形ブレードの形態のインサートホルダ１２を備える。切削インサート１４は一般に、カーバイド粉体を型圧縮および焼結することによって作製される。図２に、回転式スロット金属切削動作に使用する第２切削工具２０を示している。第２切削工具２０は、円板の形態のインサートホルダ２２を備え、この円板の周辺部に配置されたそれぞれ同じインサートポケット１６内で切削インサート１４が弾性的に保持される。切削工具１０、２０は、切削インサート１４、インサートポケット１６、およびインサートポケット１６のすぐ近くの部分を含んだ切削部１８を備える。図３に、切削部１８を示す。本明細書および特許請求の範囲を通じて出てくる方向を示す用語、例えば、「前」、「後」、「上」、「下」などは、様々な面の場所を互いに区別するのに好都合な用語として用いられることに留意されたい。これらの用語は、図３、図４、および図５を参照して定義されるが、これらの用語は、単なる例であり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定するためのものではない。

次に図４を参照する。切削インサート１４は、切削部分２４および配置部分２６を備える。切削部分２４は、レーキ面３０とレリーフ面３２の交差部分のところに形成された切削エッジ２８を備える。切削インサート１４はさらに、上面３４、下面３６、およびこれらの間の周辺側面を有する。この周辺側面は、対向する前面３８および後面４０、ならびに前面３８と後面４０の間に延在する、対向する側面４２を含む。レリーフ面３２は前面３８に配置され、レーキ面３０は上面３４に配置される。第１距離Ｗ１は、前面３８と後面４０の間で規定される。配置部分２６は、切削部分２４から下向きに、上面３４から離れる方向に延在し、対向する前側配置面４４および後側配置面４６を有する。前側配置面４４および後側配置面４６は、下にいくほど互いに近付く。第２距離Ｗ２は、前側配置面４４と後側配置面４６の間で規定される。第１距離Ｗ１は、切削部分２４全体で必ずしも一定でなく、また、第２距離Ｗ２は、配置部分２６の長さに沿って下向きに減少するが、切削部分２４は、切削インサート１４の側面図、特に図３および図４からわかるように、配置部分２６よりも広い。すなわち、第１距離Ｗ１は、第２距離Ｗ２よりも長い。後側配置面４６は後面４０に配置され、前側配置面４４は下面３６に配置される。さらに、下側配置面４８が、上面３４に対向する下面３６に配置され、前面３８と前側配置面４４の間に延在する。

図５を参照すると、インサートホルダ１２、２２の固定部分５０は、凹部５４によってベース顎部５６と弾性的に連結され、それと一体化した単一片を形成する固定顎部５２を備える。ベース顎部５６は、インサートポケット１６に隣接する当接面５８を有する。当接面５８は、ベース凹部６０によって、ベース凹部６０の上側部分に沿った上部当接面６２と、ベース凹部６０の下側部分に沿った下部当接面６４に分割される。固定顎部５２は、インサートポケット１６に隣接し、かつ、ベース顎部５６の下部当接面６４に概ね対向する固定面６６を有する。第３距離Ｗ３は、固定面６６と下部当接面６４の間で規定される。第３距離Ｗ３は、下向きに減少する。固定顎部５２はさらに、その上端部のところに配置され、概ね固定面６６に対して横切る方向のインサートストッパ面６８を備える。ベース顎部５６の上部当接面６２および下部当接面６４と、固定顎部５２の固定面６６とは、下にいくほど互いに近付く。ベース顎部５６の後方に配置された貫通穴７０は、キーを受けるために設けられ、それによって、切削インサート１４を凹部５４と合わせて使用する際に、切削インサート１４をインサートポケット１６に挿入し、また、インサートポケット１６から切削インサート１４を取り外すのを助けることができる。

次に、切削インサート１４およびインサートホルダ１２、２２の追加の特徴を示す図６を参照する。インサートホルダ１２、２２のインサートストッパ面６８は、凸状でＶ形状のものとすることができ、切削インサート１４の下部配置面４８は、それに対合する凹状でＶ形状のものとすることができる。同様に、インサートホルダ１２、２２の当接面５８は、凸状でＶ形状のものとすることができ、切削インサート１４の後面４０は、それに対合する凹状でＶ形状のものすることができる。これらの対合する凹凸面によって、インサートホルダ１２、２２に対する切削インサート１４の横方向の動きが妨げることができる。レーキ面３０は、切粉形成溝７２を備えることもできる。さらに、切削インサート１４は、側面４２とレーキ面３０の交差部分のところに形成された側方切削エッジ７４をも備えることができる。

図３に戻ると、切削インサート１４がインサートポケット１６内に保持されると、ベース顎部５６の当接面６２、６４が切削インサート１４の後面４０に当接し、固定顎部５２の固定面６６が切削インサート１４の前側配置面４４に当接し、固定顎部５２のインサートストッパ面６８が切削インサート１４の下側配置面４８に当接することがわかる。これら２組の凹凸対合面の構成が過度に制約を受けないように、（図７に示すように）選択によって固定面６６は平面とされ、前側配置面４４は凸面とされる。幅寸法Ｗ２は概ね、幅寸法Ｗ３よりも広く、それにより、配置部分２６がインサートポケット１６内に配置されると、固定顎部５２がベース顎部５６から強制的に離され、それによって、インサートポケット１６内で配置部分２６を固定する弾性力が生じる。

回転式スロット切削動作では、遠心力Ｆが切削インサート１４に働く。図３から明らかなように、固定顎部５２の固定面６６がこの力Ｆに対向して、切削インサート１４がインサートポケット１６から飛び出すのを防ぐ。溝彫り動作の完了後、工作物から切削工具１０を取り外す際に、切削インサート１４は、溝の壁に接触することがあり、そのため、インサートポケット１６から切削インサート１４を引き抜くように働く摩擦力Ｆが生じる。しかし、固定顎部５２の固定面６６の存在が、切削インサート１４が引き抜かれるのを防ぐ。

ある程度の具体性で本発明を説明してきたが、特許請求する本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更および改変を加えることができることを理解されたい。

本発明をよりよく理解し、本発明を実際にどのように実施し得るかを示すために、以下、添付の図面を参照する。
本発明による第１切削工具の斜視図である。 本発明による第２切削工具の斜視図である。 本発明による切削工具の切削部の側面図である。 本発明による切削インサートの側面図である。 切削インサートを取り外した図３の切削部の側面図である。 図３の切削部の分解斜視図である。 インサートホルダの固定面および切削インサートの前側配置面を通る図３の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って切断した部分断面図である。

Claims (18)

1. 切削インサート（１４）において、
   切削部分（２４）および配置部分（２６）であって、前記切削部分（２４）がレーキ面（３０）とレリーフ面（３２）の交差部分のところに形成された切削エッジ（２８）を有した、切削部分（２４）および配置部分（２６）と、
   上面（３４）、下面（３６）および前記上面（３４）と下面（３６）の間の周辺側面であって、前記周辺側面が、
   対向する前面（３８）および後面（４０）と、前記前面（３８）と前記後面（４０）の間に延在する対向する側面（４２）とを有し、前記レリーフ面（３２）が前記前面（３８）に配置され、前記レーキ面（３０）が前記上面（３４）に配置され、前記配置部分（２６）が、前記切削部分（２４）から下向きに前記上面（３４）から離れるように延在し、前記配置部分（２６）が、対向する前側配置面（４４）および後側配置面（４６）を有し、前記後側配置面（４６）が前記後面（４０）に配置され、前記前側配置面（４４）が前記下面（３６）に配置された、上面（３４）、下面（３６）および周辺側面と、
   前記下面（３６）に配置され、前記上面（３４）に対向し、前記前面（３８）と前記前側配置面（４４）の間に延在する下側配置面（４８）と、
   を具えたことを特徴とする切削インサート（１４）。
2. 前記切削インサート（１４）の側面図において、前記切削部分（２４）は前記配置部分（２６）よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
3. 前記前側配置面（４４）と前記後側配置面（４６）は、下にいくほど互いに近付くことを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
4. 前記後面（４０）は凹面であることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
5. 前記後面（４０）は凹状のＶ形状であることを特徴とする請求項４に記載の切削インサート（１４）。
6. 前記下側配置面（４８）は凹面であることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
7. 前記下側配置面（４８）は凹状のＶ形状であることを特徴とする請求項６に記載の切削インサート（１４）。
8. 前記レーキ面（３０）は切粉形成溝（７２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
9. 前記側面（４２）と前記レーキ面（３０）の交差部分のところに形成された側方切削エッジ（７４）を備えることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート（１４）。
10. 切削工具（１０、２０）において、
    請求項１に記載の切削インサート（１４）がインサートポケット（１６）内で弾性的に保持されたインサートホルダ（１２、２２）であって、固定部分（５０）を含み、前記固定部分（５０）が、ベース顎部（５６）に弾性的に連結され、かつ、前記ベース顎部（５６）と一体化した単一片を形成する固定顎部（５２）を有し、
    前記ベース顎部（５６）が当接面（５８）を有し、前記固定顎部（５２）が、前記当接面（５８）の下側部分に対向する固定面（６６）を有し、前記固定顎部（５２）がさらに、前記固定面（６６）に対して概ね横切る方向のインサートストッパ面（６８）を有し、および
    前記切削インサート（１４）が、前記インサートポケット（１６）内で、前記切削インサート（１４）の前記後面（４０）に当接する、前記ベース顎部（５６）の前記当接面（５８）によって保持され、前記固定顎部（５２）の前記固定面（６６）が、前記切削インサート（１４）の前記前側配置面（４４）に当接し、前記固定顎部（５２）の前記インサートストッパ面（６８）は、前記切削インサート（１４）の前記下側配置面（４８）に当接する、
    インサートホルダ（１２、２２）を具えたことを特徴とする切削工具（１０、２０）。
11. 前記当接面（５８）は凸面であることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１０、２０）。
12. 前記当接面（５８）は凸状のＶ形状であることを特徴とする請求項１１に記載の切削工具（１０、２０）。
13. 前記当接面（５８）は、ベース凹部（６０）によって、上部当接面（６２）と下部当接面（６４）に分割されることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１０、２０）。
14. 前記インサートストッパ面（６８）は凸面であることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１０、２０）。
15. 前記インサートストッパ面（６８）は凸状のＶ形状であることを特徴とする請求項１４に記載の切削工具（１０、２０）。
16. 前記ベース顎部（５６）は、凹部（５４）を介して前記固定顎部（５２）に連結され、貫通穴（７０）が、キーを受けるために前記ベース顎部（５６）の後方に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１０、２０）。
17. 回転式スロット切削工具であることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（２０）。
18. 前記切削工具（１０）は、溝彫り、切離し、または旋削用の工具であり、前記インサートホルダ（１２）はホルダブレードであることを特徴とする請求項１０に記載の切削工具（１０）。

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