JP2008188763A - 切削工具、切削インサートおよび工具本体 - Google Patents

Abstract

【課題】割出可能な切削インサートをしっかりと高い信頼性をもって固定可能な本体と切削インサートとの間の結合面を備えた切削工具を提供すること。
【解決手段】工具本体１のＶ字形に拡開する座を協働して形成する第１の支持フランク２４をボトム平面Ｐ２内に配置し、第２の支持フランク２５をボトム平面の上方に位置し、切削インサートのＶ字形に収斂する楔部５０を協働して形成する第１の接触フランク３１をベース平面Ｐ１内に配置し、第２の接触フランク３２をベース平面の上方に位置するクリアランス面１２の一部を形成するようにし、かつ、第２の支持フランク２５に押圧されるようにした。
【選択図】図２

Description

第１の特徴として、本発明は、切削加工用工具であって、本体と、切削インサートとを具備し、前記切削インサートは、上面と下面とを有し、両者間に中心軸線と、切刃に隣接する周縁クリアランス面とが延在し、前記本体が主結合面を含み、前記主結合面は、切削インサートを固定するよう形成され、かつ、支持フランクによって形成された係合手段を有し、前記支持フランクは共通のボトム平面内に配置され、かつ、該ボトム平面に対して傾斜しており、前記切削インサートが第２の結合面を含み、該第２の結合面は、前記下面に形成され、かつ、接触フランクによって形成された係合手段を有しており、前記接触フランクは共通のベース平面内に配置され、かつ、該ベース平面に対して傾斜しているタイプの工具に関する。

他の特徴として、本発明は、割出可能な切削インサートおよび上記工具用の本体に関する。

中でも金属ブランクの切削加工の分野では、高速かつ正確に加工を行う工具容量のみならず、本体（ホルダ）および交換可能な切削インサートの形態の工具の異なる部品を製造に関して効率化の目的で開発が続けられている。近時は、工具の製造コストを低減することが主流となっている。これは、特に、寸法精度が高くなっている圧縮成型および焼結に関連して、切削インサートを市場で最も一般的な超硬合金等から製造することにつながっている。切削インサートの良好な精度を得るために、従来は切削インサートを費用を要する研削加工しなければならなかった。然しながら、圧縮成型および焼結技術が改良され、ダイレクト圧縮（研削していない）切削インサートを使用可能な応用例が増加している。然しながら、工具設計者が、切削インサートの呼び寸法の±０．５％のオーダーの寸法誤差を許容できる程度までには開発されていない。

交換、割出可能な切削インサートを備えたタイプの他の切削工具は、非常に単純な手段で工具本体に切削インサートを固定するようになっている。より正確には、本体には所謂インサート座が形成されており、該インサート座は、平坦な底面と、互いに所定角度に配向された２つの平坦な支持側壁から形成されており、該支持側面に切削インサートの接触面が、通常はネジまたはクランプによって、押圧される。許容可能な加工精度を得るために、切削インサートの接触面は、費用を要する研削加工を施さなければならない。

近時、特に、インサートの製造技術の改良および開発された工具によって、本体と切削インサートの間の境界には、互いに係合する雄形、雌形係合部を含む結合面が形成されるようになっている。当初は、前記結合面は、複数の平行な複数の雄形畝部と、雌形溝部とを含んだ単純な所謂セレーション結合面より成り、一方の結合面の畝部が、他方の結合面の溝部と係合するようになっていた。こうした結合面の畝部と溝部の対をなすフランク間の主要な角度は、６０°であった。開発の次の段階では、特定の畝部を他の畝部に対して直角その他の角度で配向し、また、しばしば畝部および溝部の数も最小限に低減することと組み合わせられた。こうした所謂クロスセレーションは、単純な平行畝部の場合のような一方向のみの固定ではなく、２つの座標方向に切削インサートを固定できるとの利点を有している。横方向に作用する例えば畝部と溝部のような、雄形、雌形部分を使用する今日の最新の境界面までの開発の間に、該部分のフランク角は、６０°から９０°あるいはそれ以上まで増加している。その目的は、本体に対する切刃の位置決めを損なうことなく、切削インサートに生じうる微小な形状欠陥を容易に補償可能とすることである。最近の境界面の特徴は、更に、切削インサートに設けられている係合手段の全てのフランクが、切削インサートの下面に沿う共通のベース平面内に配置され、同様に、本体の結合面に設けられている係合手段の全てのフランクが本質的に共通のボトム平面（該ボトム平面は切削インサートが本体に取付けられたとき、ベース平面に一致する）に配置されている点である。

米国特許第３６２９９１９号、同５８１０５１８号、同５９３１６１３号、同６１４６０６０号、スウェーデン国特許第９７０２５００−１号、同０１０１７５２−４号に、上述した境界面を有した切削インサートの例が開示されている。

切削インサートと本体との間の最新タイプの境界面を有した多数の工具が、様々な用途で賞賛に値する態様で機能しているが、不十分な点も多数ある。こうして、結局、厳しい条件下で使用され、一方向のみに力が支配的に作用する切削インサートでは、その位置がずれてしまう危険性があることが判明した。これは、特に、フライスインサートまたは切削インサートに半径方向に著しく大きな力が作用し、軸方向には小さな力が作用するフライス加工の場合であり、より正確には、フライス加工は間欠加工であり、その間、切削インサートがワークに衝接または係合するたびに、切削インサートは、切削インサートを変位、回転させる著しく大きく瞬間的な半径方向の力を受け、こうして、本体の主結合面に設けられているフランクが変形する。更に、切削インサートが、その後側の縁部において持ち上がり易くなる。

米国特許第３６２９９１９号明細書 米国特許第５８１０５１８号明細書 米国特許第５９３１６１３号明細書 米国特許第６１４６０６０号明細書 スウェーデン国特許第９７０２５００−１号明細書 スウェーデン国特許第０１０１７５２−４号明細書

本発明は、切削工具を改良し、従来公知となっている切削工具の上述した欠点を克服することを目的としている。従って、本発明の第１の目的は、切削力が所定の作用線上に支配的に作用する厳しい条件下に置かれる割出可能な切削インサートをしっかりと高い信頼性をもって固定可能な本体と切削インサートとの間の境界面を備えた切削工具を提供することである。特に、本発明は、大きな半径方向の力に耐える良好な容量を有した切削工具を提供することである。また、切削インサートおよび本体との間の境界面が、本体の比較的柔軟な結合面の変形を最小限とするような切削工具を提供することである。更に、本発明の目的は、例えば切削インサートを研削する必要性によるコスト等一層の費用をかけることなく、切削インサートを安定的に固定可能とすることである。言い換えれば、ダイレクト圧縮によって切削インサートを製造可能とすべきである。更に、境界面の形状によって、ネジのみならず、必要に応じてクランプや楔等によって切削インサートを固定可能となる工具デザインを可能ならしめるべきである。

本発明によれば、第１の目的は、請求項１の特徴部分によって達成される。本発明による工具の好ましい形態は、従属請求項２〜１４に記載されている。

第２の特徴では、本発明は割出可能な切削インサートに関連する。この切削インサートの本質的な特徴は独立請求項１５に記載されている。該切削インサートの好ましい形態は従属請求項１６〜２５に記載されている。

第３の特徴では、本発明は切削工具用の本体に関連する。本発明による本体は独立請求項２６に記載されている。本発明による本体の好ましい形態は従属請求項２７〜３２に記載されている。

本発明は、切削インサートを安定的させる特性と、一方向の作用線沿いの力に対して横方向に支持する特性とを備えた単純なインサート座を、切削インサートと本体の結合面における最新の緩和された必要境界面寸法精度と組合わせる着想に基づいている。後述する好ましい実施形態では、本体の主結合面にる２つの支持フランクによって形成されたサドル部を設けることによって達成される。２つの支持フランクは、第３の支持フランクに対して垂直に向けられ、第３の支持フランクは第４の支持フランクと共にＶ字形に拡開する座を形成する。第４の支持フランクは、上記２つの支持フランクが配置されているボトム平面の上方に位置する。切削インサートの第２の結合面には、Ｖ字に拡開する接触フランクを含む溝部が設けられており、該接触フランクは、サドル部の支持フランクに押圧される。第２の結合面には、更に、互いに面一に配置された一対の接触フランクが設けられており、該接触フランクは、切削インサートのクリアランス面の一部と共に、前記座に押圧される弓形で傾斜した先細りの楔部を形成する。

図１において、本発明により形成された工具はフライスの形態で例示されており、本体１と、該本体に着脱自在に取付けられる複数のフライスインサートまたは切削インサート２を含む。本体１は、中心軸線Ｃ１周りに所定の回転方向Ｒへ回転自在となっており、前端部に切削インサート２の各々のために複数のチップスペース３を含む。この例では、個々のチップスペース３は、弓形面４および平坦な肩面５によって境界が画定され、肩面５には切削インサートを受容するためのポケット６が形成されている。ポケット６は、主結合面７から成る底面と、２つの側面８、９によって画成されている。２つの側面の一方の側面８は、中心軸線Ｃ１から半径方向外側に湾曲し、他方の側面９は、軸方向前方に湾曲している。

図２の分解拡大図を参照すると、切削インサート２は上面１０と、下面１１とを含み、上下面の間にクリアランス面１２が形成されている。本発明のトポグラフィー特性で形成することによって、切削インサートの下面１１には、本体の主結合面７と協働する第2の結合面が画成される。

図示する例では、切削インサートは多角形、より正確には正方形状の基本形状を有しており、従って、４つの切刃を含んでいる。この４つの切刃の各々は、隣接する直線状のチップ除去主エッジ１３と、表面拭取り第２エッジ（ワイパーエッジ）１４から成る。正方形となっているので、全体を参照番号１２により指示するクリアランス面が４つの実質的に平坦な面部分を含むこととなり、各面部分は、凸状のコーナー面１６によって連結されている。切刃１３、１４は、上面１０とクリアランス面１２との間の遷移部に通常の方法で形成される。これに関連して、上面１０の形態は本発明では重要ではなく、従って、単純な平坦面として図示されている。然しながら、下面は、幾分複雑なチップブレーカを含むチップ面を形成する。

中心軸線Ｃ３が切削インサートの上面と下面との間に延びており、該中心軸線は、全ての切刃およびクリアランス面部分が該中心軸線から等距離となるように、切削インサートの中心に配置されている。図示する例では、切削インサートはネジ１７によって固定され、中心軸線Ｃ３は、また、切削インサートの貫通穴１８の中止軸線ともなっている。

形式の問題として、切削インサートは超硬合金または他の硬質耐磨耗性材料から製造され、本体は一層やわらかい材料、特に鋼やアルミニウムから形成される。ネジ１７は、有利には鋼から形成され、雄ネジ２０を有したシャンク１９、円錐面２２を有したヘッド２１、および、キーグリップ２３を含む。ネジの中心軸線はＣ４にて指示されている。

結合面７、１１の各々には、互いに係合させるために、雄形、雌形の構成を有している。こうした係合手段は複数のフランクまたはフランク面によって画成され、これらのフランクのうち本体1側に形成されているフランクは、以下、支持フランクと称し、切削インサート２側に形成されているフランクは接触フランクと称する。

本体１の主結合面７には、Ｖ形に鋭く拡開する座１５が形成されており、該座は、雌形の係合手段を形成する２つの支持フランク２４、２５によって形成されている。結合面７の第2の雄形係合手段はサドル部２６から成り、該サドル部は、２つのＶ形の収斂する支持フランク２７から形成されている。２つの支持フランク２４、２５は、比較的長くかつ狭くなっている。これに対して２つの支持フランク２７は、短くかつ広くなっている。ここで、支持フランク２５（ポケット６の側面８に含まれている）は、この場合、２つの面部分を含み、該面部分は、浅い凹部２８によって離間している点に注意されたい。この場合、サドル部２６の２つの支持フランク２７は、平面かつ互いに平行に延在し、かつ、支持フランク２４、２５の長手方向に対して垂直に延びている。支持フランク２４、２５は、概ね工具の軸方向に延設されており、かつ、支持フランク２７は、その半径方向に延設されている。然しながら、結合面７は、緩やかな軸角および外周角を持って本体に形成することができよう。言い換えれば、支持フランク２４、２５は、本体の中心軸線Ｃ１に平行である必要はない。

結合面７には、中心軸線Ｃ２を有した穴２９が形成されている。該穴には、雌ネジ部が形成されており、該雌ネジにネジ１７の雄ネジ部２０が螺合する。実際上、ネジ１７の固有の弾性を用いて切削インサート２に横方向の締結力が付与され、該力によって、支持フランク２５に対して切削インサートが付勢される。これは、偏心させて配置されている穴１８、２９によって、切削インサートの中心軸線Ｃ３とクリアランス面１２との間の距離が、中心軸線Ｃ２と支持フランク２５との間の距離よりも幾分大きくなるまで行われる。ネジを最終的に締め付けると、該ネジは弾性変形し、弾性的に切削インサートを支持フランク２５へ付勢する。

中心軸線Ｃ２を含み支持フランク２７間の中央部に位置する中心平面が、図２においてＣＰにて指示されている。

切削インサート２の第２の結合面１１は隅部に配置された４つのノブ３０を含み、該ノブの各々は一対の接触フランク３１、３２によって形成されている。図２に示す好ましい切削インサートは、（本例では４つの位置に）割出可能となっているので、以下の説明から明らかとなるように、雄形係合手段および雌形係合手段を形成するために、接触フランク３１、３２が交互に用いられる。

本発明の理解を容易にするために、切削インサートと本体との間の境界を図３、４に略示する。正確な実施形態を示した図１、２では、２つの結合面７、１１は、かなり平坦つまり浅い形態を有しており、目で見ても明確に看取ることはできないかもしれない。従って、図３、４では、結合面を誇張して深く、かつ、部分的に形状を簡略化して図示し、切削インサートの４つのノブ３０を、正確な実施形態では現われない平坦な端面３３を有した切頭四角錐状に示している。

４つのノブ３０は、切削インサートの中心で直角に交差する２本の細長い中間面３４によって互いに分離されている。切削インサートを本体に取付けると、全部で８つの接触フランクのうち、図３において陰影を付して示す４つが同時に作用する。２つの隣接したノブに配置された２つの相似の接触フランク３１が、同一平面、つまり共通の斜面内に配置されている。これに関連して、全ての接触フランクは、第２の結合面に対して傾斜している点に注意されたい。互いに対面する２つの接触フランク３２によって溝部３５が形成される。接触フランク３２のうち、陰影を付して示した２つの接触フランクが、サドル部２６を形成する２つの支持フランク２７に対して押圧される。これと同時に、陰影を付して示した接触フランク３１が支持フランク２４に押圧される。支持フランク２４は支持フランク２５と共に、Ｖ字形に拡開する座１５を形成する。該座は、本体のチップスペースへ向けて斜め上方に開いている。クリアランス面１２の上方部分に沿って陰影を付して示す領域２６は、支持フランク２５に対して付勢される表面部分を示している。

本発明の特徴は、ノブ３０の接触フランク３１、３２が共通のベース平面Ｐ１内に配置されており、他の面部分つまり接触領域３６が該ベース平面の上方に配置されている点である。これに対応して３つの支持フランク２４、２７が、共通のボトム平面Ｐ２に配置され、支持フランク２５が該ボトム平面よりも高い位置に配置されている。これは、協働する接触フランクおよび支持フランクが平面Ｐ１、Ｐ２内に存在することを意味し、切削インサートが確実に固定される。すなわち、切削インサートの回転および直線変位が防止され、支持フランク２５の高い配置によって、切削インサートが、特に、クリアランス面の上方部分の近傍に配置されている（より詳細には、接触領域３６は切削インサートの半分の高さまたは厚さの上側に、好ましくは、クリアランス面１２の上縁の非常に近傍で該上縁に届かない位置に配置すべきである）接触領域３６おいて、横方向に安定的に支持される。加工において、支配的な切削力は半径方向の力である。上述したように、丈夫で弾性的な支持フランク２５によって切削インサートを半径方向に支持することによって、切削インサートが半径方向に変位する危険なくして、著しい半径方向の力が作用する。軸方向の力は小さいので、該軸方向の力は幾分深いサドル部２６によって同時に問題なく支持可能である。

図３、４を参照すると、サドル部２６の２つの支持フランク２７は、Ｔ字形の平面から成る面部分である共通の頂部３７に集まっており、該頂部は、また、主結合面の畝部４０の支持フランク２４および２つの側面３９の間の頂部を形成している。側面３９は、切削インサートのノブ３０に接触しない。２つの支持フランク２４の間には、凹状のクリアランス面４１が延在しており、該クリアランス面は、切削インサートに接触しない。Ｔ字形の平面部分３７はボトム平面Ｐ２に平行となっている。

図５〜図８は、本発明による切削インサートおよび（図１、２の）本体の好ましい実施形態の拡大図である。図５において、個々のノブ３０の２つの接触フランク３１、３２は、三辺４２、４３、４４によって画成される概ね三角形状を呈している。本例の切削インサートは正方形であり、かつ、４つの位置に割出すことができるので、ノブの全ての接触フランクは同一である。二辺４２、４３は直線であり、かつ、内側端点４５から切削インサートの周縁部へ向けて拡開している。辺４２は、ノブを中間面３４から区画する。中間面は、本例では凹面を形成している。辺４３は、適宜凸状に形成され半径方向に細長く形成延在する遷移部４６から個々の接触フランク３１、３２を区画する。遷移部は、同一のノブの２つの接触フランクを分離する。周縁部に配置されている２本の辺４４は、中間面３４から斜め下方かつ外方に延設されてており、かつ、切削インサートの凸状のコーナ面部分１６に隣接した隅部に集まっている。従って、隅部に隣接して、辺４４は部分的に弓形に形成されている。中間面３４を画成する２つの辺４２は、互いに平行であり、かつ、全ての辺４２は切削インサートのベース平面Ｐ１（図４）に平行な共通の平面内に配置されている。４つのノブ３０および４つの中間面３４は、本例では、切削インサートの中心穴１８によって、互いに離間している。

図７において、αは面１２のクリアランス角を示している。クリアランス角は、切削インサートの上面に対して垂直な平面とクリアランス面１２とが形成する角度である。図示する実施形態では、クリアランス角αは約１１°である。

互いに対面する２つの接触フランク、例えばフランク３２は、切削インサートの下面に下方に開いた溝部３５を形成し、かつ、両者間に鈍角βを形成する。一例を示すと、前記角度βは約１４６°である。実際上、この角度は変更することができるが、少なくとも１３５°、最大でも１６０°とすべきである。最適には、角度βは１４０°〜１５０°である。

クリアランス面１２と共に、個々の接触フランク（図７の実施形態ではフランク３２）は、先細りに楔形に尖った部分５０を形成する。本例では、該楔部５０の楔角γ、つまり、クリアランス面１２と個々の接触フランクとの間の角度は約８４°（β／２＋α）となっている。より正確には、楔角γは、変化するクリアランス角αと変化する鈍角βに依存して変更することができる。最適には、γは鋭角であり少なくとも約４５°である。鈍角γ、例えば１００°までの角度で楔部５０（および協働する座１５）を形成することもできよう。然しながら、有利には、γは６０°〜８５°である。

第２の結合面１１の幾何形状に関し、結論として、個々の接触フランク３１、３２は、クリアランス面１２まで延び、そこで該クリアランス面に対して辺４４が鋭い遷移部分を形成する。言換えれば、該実施形態では、接触フランクとクリアランス面との間には遷移面は存在しない。

図６において、２つの側面３９は、畝部４０の一部を形成すると共に、該畝部をサドル部２６から分離する。側壁３９は、本実施形態では凹形状を呈している。ささらに、サドル部２６の２つの支持フランク２７は、切削インサートの接触フランク３１、３２の三角形状に対応した概ね三角形状を有している。より詳細には、個々の支持フランクは頂部３７に隣接した部分で最も広くなっており、頂部３７から離反する方向に順次先細りとなっている。適当には、個々の支持フランク２７は、切削インサートの協働する接触フランク３１、３２よりも幾分小さくなっており、該接触フランクが支持フランクから幾分突出するようになっている。

好ましい実施形態によれば、個々の支持フランク２７（図６、８参照）には、複数の互いに離間した細い複数の稜部４７が設けられており、該稜部は、幅広の凹状の波形面４８によって互いに離間している。複数の稜部４７の長さは異なっており、より詳細には、頂部３７に最も近くに配置されている稜部が最も長く、そして、長さは順次短くなり、支持フランクの三角形状に対応するようになっている。有利には、前記稜部は、また、幅が異なるように、より詳細には、最も長い稜部が最も細く、そして、長さが短くなるにつれて幅が広くなるようにする。こうして、複数の稜部による支承面は、長さが異なっているが、同程度に広い。これに関連して、然しながら、支持フランク２７は、また、他の形状とする、例えば平面としてもよい。

本体の材料、例えば鋼は、切削インサートの材料よりも柔らかいので、稜部４７は、ある程度使用すると所謂コイニングによって塑性変形するであろう。こうして、切削インサートが軽微な形状欠陥によって損傷するような場合に、切削インサートの過剰決定の危険性が緩和される。

支持フランク２７は、切削インサートの溝部３５の鈍角βに正確に一致する鈍角を形成する。こうして、工具の使用が開始したときに、全体で支持するために、サドル部２６の支持フランク２７の全ての稜部４７が、切削インサートの接触フランクに同時に接触することが保証される。これに関連して、角度γ、δが正確に同じ大きさとすることができることに注意されたい。然しながら、実際上、角度γおよびδは、例えば、数分または数秒を以て非常に僅かに異なるように変更されることが好ましい。こうして、切削インサートの楔部５０の面１２、３２と、本体の支持フランク２４、２５の間の接触が、先ず、線接触から開始して、その後、接触面が次第に拡大するように、本体の材料のコイニングが広がる。

切削インサート２の結合面１１に関連して、全ての接触フランク３１、３２は同一であり、ベース平面Ｐ１に関して正確に同じ高さ位置に配置されている。本体１の結合面７に関連しては、然しながら、サドル部２６の２つの支持フランク２７は、畝部４０の支持フランク２４の形状とは異なる形状を有している。それにも拘らず、３つの支持フランク２４、２７本質的に、共通のボトム平面Ｐ２内に配置されており、該底平面に関して、支持フランク２５が著しく高くなっている。

以下、作用を簡単に説明する。
切削インサートを本体に取付ける際、切削インサートは、主結合面７と側面８の支持フランク２５とによって形成されたポケット６に配置される。切削インサートの割出位置に応じて、一対の接触フランク３２または一対の接触フランク３１が、サドル部２６の２つの支持フランク２７に対して載置される。２つのフランク３２は支持フランク２７の頂部に配置される。切削インサートのクリアランス面１２が支持フランク２５を形成する２つの面部分に押圧されるのと同時に、同一平面内に配置されている２つの接触フランク３１は支持フランク２４に当接する。

次に、ネジ１７、より詳細には、その雄ネジ２０が、主結合面７の穴２９に取付けられる。該ネジを締付けることによって、切削インサートは、接触フランク３２を支持フランク２７へ押圧し、かつ、接触フランク３１を支持フランク２４に押圧する下方への締付力を受け、また、切削インサートのクリアランス面を支持フランク２５へ押圧する横方向の締付力を受ける。これは、ネジを最終的に締付けたときに、鋼の弾性によってネジが弾性変形し、ネジの円錐面２２を介して切削インサートに横方向のバネ力が伝達されることによって達成される。

切削インサートを最終的に固定すると、頑丈な本体の支持フランク２５が、しっかりと横方向に支持するので、切削インサートをその位置から移動させることなく、非常に大きな半径方向の力が支持される。切削インサートに作用する軸方向の力は、非常に浅いがサドル部２６によって同時に支持される。更に、支持フランク２４、２５によって形成されるＶ字形の溝１５と協働して、サドル部２６は、効率よく切削インサートの回転を防止する。これに関連して、切削インサートは、本体のポケットを形成する軸方向に後側の面９に接触していない。

図９、１０には、本発明による切削インサートの他の実施形態が示されている。この実施形態では、切削インサートは細長く、従って２つの位置にのみ割出し可能となっている。切削インサートの第２の結合面１１の４つのノブ３０は、正方形ではなく長方形内に配置されている。切削インサートは細長く形成されえちるので、ノブの各々の２つの接触フランク３１、３２は同一ではなく、結合面の形状に応じて変わる別個の形状を有している。更に、切削インサートの中心で互いに交差する２つの中間面３４は、別々の幅を有し、かつ、異なる深さに配置されている。更に、主結合面の支持フランク２７に押圧されるクリアランス面１２は、本実施形態では、２つの面部分１２ａ、１２ｂを有しており、該面部分は、凹部２８の形態のクリアランススペースによって離間している点に注意されたい。

図１１において、本発明は切削工具に応用されており、その切削インサート２は丸形を呈している。従って、該切削インサートは、円形の連続切刃１３に隣接して設けられた単一の連続する円形のクリアランス面１２を含む。切削インサートの下面の第２の結合面１１は、図５〜図８の実施形態のように、４つのノブ３０と、同一の２つの接触フランク３１、３２とを含む。これは、該切削インサートを４つの位置に割出し可能であることを意味する。

本体１の主結合面７は、本実施形態では、支持フランク２５が平面ではなく凹状の面部分から成る点を除いて、上述した結合面と同様である。中心面ＣＰの方向に切削インサートに作用する半径方向の力は、従って、（凹部２８によって離間した面部分の各々に作用する）分岐する力成分に分散される。

図１２にサドル部２６の複数の支持フランク２７の可能な変形例を示す。この実施形態では、これらフランクは、僅かに収斂、より正確には畝部４０へ向けて僅かに収斂している。これは、切削インサートの接触フランクは、先ず、サドル部２６の最も外側で線接触または制限された面接触することを意味している（その後、接触領域はコイニングによって広がるであろう）。これに関連して、支持フランク２４、２５、２７のみならず、協働する接触フランク３１、３２は、常に完全な平面である必要はない点に注意されたい。こうして、２つの協働するフランクの少なくとも一方は、非平面、例えば僅かに凸状またはファセット面(facet surface)とすることができる。

図１〜図８の実施形態では、正方形の切削インサート２の各クリアランス面１２は、平坦で上面と下面との間の全体に広がっており、接触フランク３６は、クリアランス面と面一に形成されている。図１３には切削インサート２の変形例が示されており、接触フランク３６は、クリアランス面１２から突出した上縁***部の一部を形成している。こうした切削インサートの使用することによって、本体１の高く形成した支持フランク２５（図３、１２参照）によって、Ｖ字形の座をの底まで全体に広がる平面の一部を、傾斜させることなく、形成することが可能となる。

図１４に、クリアランス面１２に複数の（本実施形態では４つの）凹所を形成し、該凹所の各々の上方に幾分細い接触フランク３６を形成した丸形の切削インサートを示す。図１３の切削インサートと同様に、図１４の切削インサートは、各接触フランク３６によって、Ｖ字形の座の底まで途切れることなく延在する支持フランク２５（図１１参照）に押圧されよう。

本発明は、図示し上述した実施形態に限定されない。フライスカッターまたはフライスインサートとの関連で本発明を例示したが、本発明は、切屑を除去する加工のための他の工具にも応用できよう。特に、こうした工具では、切削インサートには、支配的な切削力が単一の明確な方向に作用する。例示するフライスカッターの場合のように、力の作用線は正確に半径方向である必要はなく、例えば軸方向または軸方向と半径方向の間の斜めの方向のように、工具に対して任意の方向とすることができよう。本発明は、（例えばドリルのような）回転切削工具はもとより、（例えばバイトのような）固定された工具にも応用可能であるが、例えば、エンドミル、正面フライス、剪断カッター(slitting cutter)、長縁フライスカッター(long-edge milling cutter)のようなフライスカッターで使用することが特に有利である。更に、特許請求の範囲に記載の本発明から逸脱することなく、詳細部分の複数の修正が可能である。例えば、サドル部の支持フランクの稜部は、直線状のみならず、弧状、円形、楕円形など他の形状や、小さなノブまたは突起とすることができよう。更に、切削インサートの接触フランクに種々の形状の稜部を設けることもできよう。更に、独立のシムまたは支持板に主結合面を形成して、適当な方法で本体に安定的に固定することもできよう。更に、切削インサートは、２またはそれ以上の異なる材料から成る層、例えば硬質の上層と軟質の下層によって形成することもできよう。

最後に、請求項１５〜２５に記載の割出可能な切削インサートは、実際上好ましいが、請求項１〜１４に記載の工具は、割出可能な切削インサートを必須の要件とするものではない。従って、単に１つの切刃を有した切削インサートを備えた工具は本願発明から排除されるべきではない。

フライスカッターの形態で示す切削工具の分解斜視図である。 切削インサートを固定するためのネジと共に示す本体の結合面の上方から見た分解斜視図、および、結合面から分離した切削インサートを下方から見た分解斜視図である。 本体の主結合面と切削インサートの第２の結合面とを単純かして示す分解斜視図である。 図３の切削インサートおよび本体を示す略示分解側面図である。 図１の工具に装着する切削インサートを下から見た斜視図である。 本体の主結合面を示す斜視図である。 図５の切削インサートおよび図６の本体を示す分解側面図である。 主結合面のサドル部を示す拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態による細長い切削インサートを下から見た斜視図である。 図９の切削インサートを上から見た斜視図である。 丸形の切削インサートを有した工具に応用した本発明を示す斜視図である。 図３に示した主結合面の変形例を示す略示斜視図である。 クリアランス面の変形例を有した切削インサートを下から見た斜視図である。 他の実施形態による丸形の切削インサートを下から見た斜視図である。

符号の説明

１ 本体
２ 切削インサート
７ 主結合面
１０ 上面
１１ 第２の結合面
１３ 切刃
１２ クリアランス面
１５ Ｖ字形の溝
２４ 支持フランク
２７ 支持フランク
３０ ノブ
３１ 接触フランク
３２ 接触フランク
２５ 第２の支持フランク
５０ 楔部
Ｃ３ 中心軸線
Ｐ１ ベース平面
Ｐ２ ボトム平面

Claims (32)

1. 切削加工用工具において、
   本体（１）と、切削インサート（２）とを具備し、前記切削インサートは、上面（１０）と下面とを有し、両者間に中心軸線（Ｃ３）と、切刃（１３）に隣接する周縁クリアランス面（１２）とが延在し、前記本体（１）が主結合面（７）を含み、前記主結合面は、切削インサートを固定するよう形成され、かつ、支持フランク（２４、２７）によって形成された係合手段を有し、前記支持フランクは共通のボトム平面（Ｐ２）内に配置され、かつ、該ボトム平面に対して傾斜しており、前記切削インサート（２）が第２の結合面（１１）を含み、該第２の結合面は、前記下面に形成され、かつ、接触フランク（３１、３２）によって形成された係合手段（３０）を有しており、前記接触フランクは共通のベース平面（Ｐ１）内に配置され、かつ、該ベース平面に対して傾斜しており、
   本体（１）にＶ字形に拡開する座を協働して形成する２つの支持フランク（２４、２５）のうち、第１の支持フランク（２４）が前記ボトム平面（Ｐ２）内に配置され、第２の支持フランク（２５）がボトム平面の上方に位置し、
   切削インサートのＶ字形に収斂する楔部（５０）を協働して形成する２つの接触フランク（３１または３２）のうち、第１の接触フランク（３１、３２）が前記ベース平面（Ｐ１）内に配置され、第２の接触フランクがベース平面の上方に位置するクリアランス面（１２）の一部であり、かつ、第２の支持フランク（２５）に押圧されることを特徴とする工具。
2. 本体にＶ字形の座を形成する前記２つの支持フランク（２４、２５）間の角度（δ）が４５°までの鋭角を有し、
   クリアランス面（１２）と接触フランク（３１、３２）との間の角度（γ）が前記角度（γ）から実質的に逸脱しない鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 溝部（３５）を第２の結合面（１１）に形成する２つの接触フランク（３１、３２）の間の角度（β）が、少なくとも１３５°かつ最大で１６０°までの角度を有し、
   主結合面（７）の雄形の係合手段を形成する２つの支持フランク（２７）が前記角度（β）と同じ大きさの鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
4. 切削インサート（２）の第２の結合面（１１）が、仮想上の四角の隅部に配置された４つのノブ（３０）を具備し、該ノブの各々が、結合面のベース平面（Ｐ１）に関して傾斜し互いに直交する２つの接触フランク（３１、３２）を含み、第１の接触フランク（例えば３１）は、隣接するノブ（３０）の同様の第１のフランク（３１）と面一に配置され、第２の接触フランク（例えば３２）は同じ隣接するノブ（３０）の同様の第２のフランク（３２）に対面し、両者によってＶ字形に拡開する溝部が形成され、該溝部の２つのフランク（３２）は、第２の結合面（７）に設けられているサドル部（２６）による雄形係合手段の収斂する２つの支持フランク（２７）に押圧されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の工具。
5. 切削インサートの個々のノブ（３０）の接触フランク（３１、３２）は、概ね三角形状を呈しており、該三角形状を画成する三辺（４２、４３、４４）のうち、二辺（４２、４３）が鋭角を持って切削インサートの周縁部へ向けて拡開し、主結合面（７）のサドル部（２６）の個々の支持フランク（２７）が、接触フランクの形状に対応した概ね三角形状を有している請求項４に記載の工具。
6. サドル部（２６）の支持フランク（２７）が、切削インサートの接触フランク（３１、３２）よりも小さく形成され、接触フランクが支持フランクから突出するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の工具。
7. 切削インサートの結合面（１１）の個々の接触フランク（３１、３２）が平坦な表面であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
8. 主結合面（７）の個々の支持フランク（２５、２７）が、本体の材料のコイニングによって変形可能な複数の互いに離間した複数の稜部（４７）を具備することを特徴とする請求項１に記載の工具。
9. 支持フランク（２７）の概ね三角形状を画成するように、隣接する稜部（４７）の長さが異なっていることを特徴とする請求項１に記載の工具。
10. 短い稜部が長い稜部よりも広くなるように、稜部（４７）の幅が異なっていることを特徴とする請求項９に記載の工具。
11. 切削インサートの隣接したノブ（３０）が、交差する凹状の中間面（３４）によって互いに離間しており、該中間面の各々は、２本の平行線（４２）によって画成され、かつ、サドル部（２６）の頂面（３７）および該頂面に対して傾斜して延びる畝部（４０）から離間し、かつ、本体の結合面に設けられていることを特徴とする請求項５〜１０の何れか１項に記載の工具。
12. 切削インサート（２）は概ね正方形状を呈し、かつ、４つの位置に割出可能となっており、異なるノブ（３０）の全ての接触フランク（３１、３２）が同一である請求項５に記載の工具。
13. 切削インサートが概ね矩形状を呈し、かつ、２つの位置に割出可能となっており、個々のノブ（３０）の２つのフランク（３１、３２）が非同一形状である請求項５に記載の工具。
14. 切削インサート（２）の個々のフランク（３１、３２）が周縁クリアランス面（１２）まで全体に延在しており、鋭い境界線（４４）を介して転換することを特徴とする請求項５に記載の工具。
15. 切削加工用工具のための割出可能な切削インサートにおいて、
    上面（１０）と下面とを有し、両者間に中心軸線（Ｃ３）と、切刃（１３）に隣接するクリアランス面（１２）とが延在する共に、下面に主結合面（７）を含み、前記主結合面はフランク（３１、３２）によって形成された係合手段を有し、前記フランクは前記接触フランクは共通のベース平面（Ｐ１）内に配置され、かつ、該ベース平面に対して傾斜しており、
    前記係合手段は、仮想上の四角の隅部に配置された４つのノブ（３０）を具備し、該ノブの各々が、結合面のベース平面（Ｐ１）に関して傾斜し互いに直交する２つの接触フランク（３１、３２）を含み、第１の接触フランク（例えば３１）は、隣接するノブ（３０）の同様の第１のフランク（３１）と面一に配置され、第２の接触フランク（例えば３２）は同じ隣接するノブ（３０）の同様の第２のフランク（３２）に対面し、両者によってＶ字形に拡開する溝部（３５）が形成され、前記一対の第１のフランク（３１）は、ベース平面の上方に位置するクリアランス面（１２）の一部と共に切削インサートの楔部（５０）を形成することを特徴とする切削インサート。
16. クリアランス面（１２）と個々のフランク（３１、３２）との間の角度（γ）が、少なくとも４５°の鋭角であることを特徴とする請求項１５に記載の切削インサート。
17. 溝部（３５）を形成する対抗する接触フランク（３１または３２）の間の角度（β）が、少なくとも１３５°の角度を有していることを特徴とする請求項１５または１６に記載の切削インサート。
18. 溝部（３５）を形成する対抗する接触フランク（３１または３２）の間の角度（β）が最大で１６０°までの角度を有していることを特徴とする請求項１５または１６に記載の切削インサート。
19. 個々のフランク（３１、３２）は、概ね三角形状を呈しており、該三角形状を画成する三辺（４２、４３、４４）のうち、二辺（４２、４３）が鋭角を持って切削インサートの周縁部へ向けて拡開していることを特徴とする請求項１５に記載の切削インサート。
20. 切削インサートの個々の接触フランク（３１、３２）が平坦な表面であることを特徴とする請求項１８に記載の切削インサート。
21. 隣接したノブ（３０）が、凹状の中間面（３４）によって互いに離間しており、該中間面の各々は、隣接するノブの２本の平行境界線（４２）によって画成されていることを特徴とする請求項１９に記載の切削インサート。
22. 幅方向に対をなし中間面（３４）を画成する境界線（４２）が、ベース平面（Ｐ１）に平行な共通平面内に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の切削インサート。
23. 切削インサート（２）は概ね正方形状を呈し、かつ、４つの位置に割出可能となっており、異なるノブ（３０）の全ての接触フランク（３１、３２）が同一である請求項１５に記載の切削インサート。
24. 切削インサートが概ね矩形状を呈し、かつ、２つの位置に割出可能となっており、個々のノブ（３０）の２つのフランク（３１、３２）が非同一形状である請求項１５に記載の切削インサート。
25. 切削インサート（２）の個々のフランク（３１、３２）が周縁クリアランス面（１２）まで全体に延在しており、鋭い境界線（４４）を介して転換することを特徴とする請求項１５に記載の切削インサート。
26. 切削加工用工具のための本体において、
    主結合面（７）を具備し、該主結合面は、割出可能な切削インサートを固定するよう形成され、かつ、共通のボトム平面（Ｐ２）内に配置された複数のフランクによって形成された係合手段を有し、前記支持フランクは前記ボトム平面に対して傾斜しており、
    Ｖ字形に拡開する座を協働して形成する２つの支持フランク（２４、２５）のうち、第１の支持フランク（２４）が前記ボトム平面（Ｐ２）内に配置され、第２の支持フランク（２５）がボトム平面の上方に位置していることを特徴とする本体。
27. 第２の係合手段が、雄形のサドル部（２６）であり、該サドル部は、収斂するＶ字形に収斂し、かつ、前記座のフランク（２４、２５）に対して垂直に延在する２つのフランク（２７）を具備する請求項２６に記載の本体。
28. 少なくとも一方のフランク（２５、２７）が、本体の材料のコイニングによって変形可能な複数の互いに離間した複数の稜部（４７）を具備することを特徴とする請求項２７に記載の本体。
29. 前記サドル部（２６）の２つのフランク（２７）が概ね三角形状を有することを特徴とする請求項２７に記載の本体。
30. 支持フランク（２７）の概ね三角形状を画成するように、隣接する稜部（４７）の長さが異なっていることを特徴とする請求項２８に記載の本体。
31. 短い稜部が長い稜部よりも広くなるように、稜部（４７）の幅が異なっていることを特徴とする請求項３０に記載の本体。
32. Ｖ字形の座を形成する前記２つの支持フランク（２４、２５）間の角度（δ）が少なくとも４５°の鋭角を有していることを特徴とする請求項２６に記載の本体。

Images