JP2012509196A - 両面ボールエンドミル切削インサートおよび当該インサート用ツール - Google Patents

Abstract

両面ボールエンドミル（10）は、略半球状前方端部（14）及び後方端部（16）を有する本体（12）を有する。前方端部（14）は、インサート受入ポケット（20a,20b）及び切屑ポケット（22a,22b）を有する。切削インサート（40）を各インサート受入ポケット（20a,20b）内に取り付けることができる。切削インサート（40）は、第１の実質的平面（42）、第２の実質的平面（44）、第１曲線側面（46）、第２曲線側面（48）、第１の実質的平面（42）と第１曲線側面（46）および第２曲線側面（48）との間の交差部分に形成された切削エッジの第１対（54,56）、及び第２の実質的平面（44）と第１曲線側面（46）および第２曲線側面（48）との間の交差部分に形成された切削エッジの第２対（58,60）を有する。第１平面（42）及び第２平面（48）は実質的に互いに平行であり、切削インサート（40）は３つの軸すべてを中心に鏡面対称である。

Description

本発明は、概して、ボールエンドミル用の切削インサートに関し、特に、切削インサートがボールエンドミルに取り付けられている時にエラー防止手段（ポカヨケ）（ｅｒｒｏｒ ｐｒｏｏｆｉｎｇ）を必要とすることなく任意の方向に切削することができる、４つの切削エッジを有するボールエンドミル用の両面切削インサートに関する。

ボールノーズエンドミルは、金型空洞の倣いフライス削り用の完全に丸い切削エッジの固有の強度およびフライス削りの利点が最もよく実証される金型作製を含む、多くの金属加工の応用で使用されている。エンドミルは、ボール形状であることにより、任意の角度又は方向から金型空洞を積極的に切削する（ａｔｔａｃｋ）ことができる。切削エッジは、ボールミルの端部を通して生成される時、回転によりらせん状になる。これにより、切削される金属のせん断が効率的に促進される。

従来のボールノーズエンドミルは、略半球状前方端部を有する略円筒状エンドミル本体を有している。前方端部には、２つのインサート受入座部または凹部が、互いに直径方向に反対に形成されている。２つの座部には、２つの割出可能な切削インサートが取り付けられ、そこに締付ねじによって固定されている。

ボールノースエンドミルは、ドリルに非常に類似するプランジタイプの切削か、または従来のフライスヘッドのようなフェイスタイプのフライス削りか、またはさらには、プランジタイプ切削およびフェイスタイプ切削の両方の動きを結合するランプタイプの機械作業を行うことができる非常に汎用性の高い機械工具であることが証明されている。しかしながら、従来のボールエンドミルで使用される切削インサートは、切削インサートの一方の側面に最大でも２つの切削エッジしかなく、他方の側面は厳密に座面として使用されている。その結果、切削インサートの半分は使用されておらず、それにより、こうした従来のエンドミルの作業コスト全体が増大する。

端的に、本発明の別の態様によれば、ボールエンドミルのインサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートが提供される。切削インサートは、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、第１の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第１対と、第２の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第２対とを有する。第１の実質的平面は、第２の実質的平面に対して実質的に平行である。

本発明の別の態様によれば、インサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートが提供される。切削インサートは、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、第１曲線側面と第２曲線側面との間のコーナ丸みとを有する。切削インサートは、３つの中心ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸すべてを中心に鏡面対称であることにより、第１の実質的平面と第１曲線側面および前記第２曲線側面との間の交差部分に切削エッジの第１対を形成し、第２の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に切削エッジの第２対と形成する。

本発明のさらに別の態様によれば、略半球状前方端部と後方端部とを有する本体を備えたボールエンドミルが提供される。略半球状前方端部は、インサート受入ポケットおよび切屑ポケットを有する。インサート受入ポケットは、底部支持面と、軸方向支持面と、半径方向支持面と、軸方向支持面と半径方向支持面との間の自由面とを有する。切削インサートが、インサート受入ポケット内に取り付け可能である。切削インサートは、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、第１曲線側面と第２曲線側面との間のコーナ丸みと、第１の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第１対と、第２の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第２対とを有する。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことでよりよく理解されよう。図面を通して同様の符号は同様の部分を表している。

本発明の実施形態によるボールエンドミルおよび切削インサートの組立分解斜視図である。 図１のボールノーズエンドミルの斜視図である。 図１のボールノーズエンドミルの本体の正面図である。 図１のボールノーズエンドミルの本体の側面図である。 本発明の実施形態による４つの切削エッジを備えた切削インサートの斜視図である。 第１の実質的平面を示す図５の切削インサートの平面図である。 図５の切削インサートの側面図である。 第２の実質的平面を示す図５の切削インサートの別の平面図である。

ここで図１〜図４を参照すると、本発明の実施形態によるボールエンドミルが概して１０で示されている。ボールエンドミル１０は、略半球状の前方端部１４および後方端部１６を有する略円筒状本体１２を有しており、後方端部１６は、本体１２がその軸１８を中心に回転することができるように、機械スピンドル（図示せず）に固定して取り付けられるように適合されている。

略半球状の前方端部１４に２つの凹部を交差することができ、各々が、インサート受入ポケット２０ａ、２０ｂと切屑ポケット２２ａ、２２ｂとを備えている。図示する実施形態では、インサート受入ポケット２０ａ、２０ｂおよび切屑ポケット２２ａ、２２ｂは、構造が実質的に同一である。したがって、本明細書では、インサート受入ポケット２０ａおよび切屑ポケット２２ａについてのみ説明する。インサート受入ポケット２０ａは、底部支持面２４、軸方向側部支持面２６および半径方向側部支持面２８を有している。底部支持面２４と軸方向支持面２６および半径方向支持面２８との間に、コーナ逃げ面３０が形成されている。軸方向支持面２６と半径方向支持面２８との間に、自由面３２が設けられている。

本発明は、インサート受入ポケット２０ａの数によって限定されないことと、本発明を、任意の所望の数のインサート受入ポケット２０ａで実施することができることとが理解されよう。たとえば、本発明を、インサート受入ポケット２０ａが１つしかないボールエンドミルか、または３つ以上のインサート受入ポケット２０ａがあるボールエンドミルで実施することができる。

例示する実施形態では、側部支持面２６、２８の一方または両方は、それぞれ接触領域２７、２９を有しており、それは、切削インサート４０がインサート受入ポケット２０ａ内に取り付けられると切削インサート４０と接触して、切削インサート４０とインサート受入ポケット２０ａとの間に３点接触（２つの接触領域２７、２９および底部支持面２４）を提供する。さらに、インサート受入ポケット２０ａの軸方向支持面２６および半径方向支持面２８に形成された接触領域２７、２９に形状が対応する、切削インサート４０のそれぞれの各側面４６、４８に、一対の接触領域４３、４５（合計４つの接触領域）を配置することができる。一実施形態では、接触領域２７、２９は、パッドまたはランドを備えており、一方、接触領域４３、４５は、矩形等の対応する形状の凹部または突起を備えている。接触領域２７、２９および４３、４５の１つの目的は、切削インサート４０がインサート受入ポケット２０ａに取り付けられた時に、軸方向支持面２６および半径方向支持面２８と切削インサート４０との間に着座面を提供することである。接触領域２７、２９および４３、４５の別の目的は、インサート受入ポケット２０ａに取り付けられた切削インサート４０の望ましくない移動を防止する回転防止機能を提供することである。

別の実施形態では、接触領域（図示せず）は、インサート受入ポケット２０ａの底部支持面２４から延在する突起と、切削インサート４０の実質的平面４２、４４に形成された対応する形状の接触領域（図示せず）とであり得る。たとえば、接触領域は、三角形、正方形、矩形、ひし形等、断面形状が多角形であり得る。インサート受入ポケット２０ａの底部支持面２４上のこれら接触領域。切削インサート４０の実質的平面４２、４４上に、一致する凹部（図示せず）を配置することができる。これら代替的な接触領域は、上述した接触領域２７、２９および４３、４５に取って代わってもよく、またはそれに加わってもよい。

底部支持面２４の中央領域には、ねじ３６を収容するねじ穴３４が設けられており、ねじ３６は、概して４０で示す切削インサートをインサート受入ポケット２０ａ、２０ｂ内に締め付ける手段を提供する。ねじ穴３４は、貫通穴であってもよく止り穴であってもよい。図１では、ねじ穴３４を貫通穴として示す。エンドミル本体１２に１つまたは複数の冷却剤通路３８を形成することにより、切削インサート４０に近接する領域まで冷却剤の流れを提供することができる。

ここで図５〜図８を参照すると、切削インサート４０は、第１の実質的平面４２と、第２の反対側の実質的平面４４とを有している。図８に示すように、第１面４２の平面は、第２面４４によって形成される平面に対して実質的に平行である。切削インサート４０は、第１曲線側面４６および第２曲線側面４８と、第１曲線側面４６と第２曲線側面４８との間のコーナ丸み５０、５２とを有している。図６および図７に示すように、第１側面４６および第２側面４８は、形状が実質的に楕円形である。図８に示すように、コーナ丸み５０によって形成される平面は、コーナ丸み５２によって形成される平面に対して実質的に平行である。第１側面４６および第２側面４８は、第１面４２および第２面４４に対しておよそ９０度の角度で形成されている。

第１面４２と第１側面４６および第２側面４８との間の交差部分に、切削エッジの第１対５４、５６が形成されており、第２面４４と第１側面４６および第２側面４８との間の交差部分に、切削エッジの第２対５８、６０が形成されている。第１面４２から第２面４４まで皿穴６２が延在しており、それにより、機械加工作業中に４つの切削エッジ５４、５６、５８および６０のすべてを使用することができるように、切削インサート４０をインサート受入ポケット２０ａに取り付けることができる。

図５〜図８に示すように、切削インサート４０は、３つの中心軸、すなわちｘ軸、ｙ軸およびｚ軸すべてを中心に鏡面対称である。特に、ｘ軸およびｙ軸は、第１面４２および第２面４４に対して実質的に平行であり、ｚ軸は、第１面４２および第２面４４に対して実質的に垂直である。この対称性により、第１面４２が上面となり、第２面４４が底面となりかつ底部支持面２４と係合し、第１側面４６および第２側面４８がインサート受入ポケット２０ａの接触領域２７、２９と係合するように、切削インサート４０をインサート受入ポケット２０ａに取り付けることができる。切削インサート４０がこのように取り付けられると、切削エッジ５４、５６を、機械加工作業において、切削インサート４０を、ｚ軸を中心に１８０°回転させることによって使用することができる。さらに、第２面４４が上面となり、第１面４２が底面となりかつ底部支持面２４と係合し、第１側面４６および第２側面４８がインサート受入ポケット２０ａの接触領域２７、２９と係合するように、切削インサート４０をインサート受入ポケット２０ａに取り付けることができる。切削インサート４０がこのように取り付けられると、切削エッジ５８、６０を、機械加工作業において、切削インサート４０を、ｚ軸を中心に１８０°回転させることによって使用することができる。したがって、本発明の切削インサート４０は、ボールエンドミル用の従来の切削インサートで提供される２つ以下のみの切削エッジと比較して、機械加工作業で使用することができる４つの切削エッジを提供する。

上述したように、２つの同一の切削インサートを有するボールエンドミル、各切削インサートは、ボールエンドミルに取り付けられた時にエラー防止手段を必要とすることなく任意の方向に切削することができる４つの切削エッジを有する。

本明細書で参照した文書、特許および特許出願は、参照により本明細書に援用される。

本発明を、特に、そのいくつかの所定の実施形態に関連して説明したが、これは限定ではなく例示を目的とするものであり、添付の特許請求の範囲は、従来技術が許容する限り広範に解釈されるべきであることが理解されるべきである。

Claims (21)

1. ボールエンドミルのインサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートであって、
   第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、前記第１の実質的平面と前記第１曲線側面及び前記第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第１対と、第２の実質的平面と第１曲線側面及び第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第２対とを有し、
   前記第１の実質的平面が、前記第２の実質的平面に対して実質的に平行である、切削インサート。
2. ３つの中心ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸すべてを中心に鏡面対称である、請求項１に記載の切削インサート。
3. 前記第１曲線側面と前記第２曲線側面との間にコーナ丸みをさらに備える、請求項１に記載の切削インサート。
4. 前記インサート受入ポケットに取り付けられたとき、前記第１曲線側面および前記第２曲線側面の少なくとも一方が、インサート受入ポケットの軸方向側部支持面及び半径方向側部支持面と接触し、前記切削インサートの回転を防止する接触領域を有する、請求項１に記載の切削インサート。
5. インサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートであって、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、前記第１曲線側面と前記第２曲線側面との間のコーナ丸みとを有し、
   ３つの中心ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸すべてを中心に鏡面対称であることにより、前記第１の実質的平面と前記第１曲線側面および前記第２曲線側面との間の交差部分に切削エッジの第１対を形成し、前記第２の実質的平面と前記第１曲線側面および前記第２曲線側面との間の交差部分に切削エッジの第２対を形成する、切削インサート。
6. 前記第１の実質的平面が、前記第２の実質的平面に対して実質的に平行である、請求項５に記載の切削インサート。
7. 前記第１曲線側面と前記第２曲線側面との間にコーナ丸みをさらに備える、請求項５に記載の切削インサート。
8. 前記インサート受入ポケットに取り付けられたとき、前記第１曲線側面及び前記第２曲線側面の少なくとも一方が、インサート受入ポケットの軸方向側部支持面および半径方向側部支持面と接触し、前記切削インサートの回転を防止する接触領域を有する、請求項５に記載の切削インサート。
9. 略半球状前方端部と後方端部とを有する本体であって、前記略半球状前方端部がインサート受入ポケットを有し、前記インサート受入ポケットが、底部支持面と、軸方向支持面と、半径方向支持面と、前記軸方向支持面と前記半径方向支持面との間の自由面とを有する、本体と、
   前記インサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートであって、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、第１曲線側面と、第２曲線側面と、第１の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第１対と、第２の実質的平面と第１曲線側面および第２曲線側面との間の交差部分に形成された切削エッジの第２対とを有する切削インサートと、
   を具備するボールエンドミル。
10. 前記第１の実質的平面および前記第２の実質的平面が、互いに対して実質的に平行である、請求項９に記載のボールエンドミル。
11. 前記切削インサートが、３つの中心ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸すべてを中心に鏡面対称である、請求項９に記載のボールエンドミル。
12. 前記インサート受入ポケットが、前記底部支持面と前記軸方向支持面および前記半径方向支持面との間に形成されたコーナ逃げ面をさらに有する、請求項９に記載のボールエンドミル。
13. 前記インサート受入ポケットが、前記軸方向支持面に形成された第１接触領域と、前記半径方向支持面に形成された第２接触領域とをさらに有する、請求項９に記載のボールエンドミル。
14. 前記切削インサートが、前記インサート受入ポケットに取り付けられたとき、前記インサート受入ポケットの軸方向側部支持面及び半径方向側部支持面と接触し、前記切削インサートの回転を防止する接触領域をさらに有する、請求項９に記載のボールエンドミル。
15. 前記略半球状前端部が切屑ポケットをさらに有する、請求項９に記載のボールエンドミル。
16. 前記本体に形成された１つ又は複数の冷却剤通路をさらに具備する、請求項９に記載のボールエンドミル。
17. 前記切削インサートが、前記第１曲線側面と前記第２曲線側面との間にコーナ丸みをさらに有する、請求項９に記載のボールエンドミル。
18. 略半球状前方端部と後方端部とを有する本体であって、前記略半球状前方端部がインサート受入ポケットを有し、前記インサート受入ポケットが、底部支持面と、略平面接触領域を有する軸方向支持面と、略平面接触領域を有する半径方向支持面とを有する、本体と、
    前記インサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートであって、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、前記第１の実質的平面と前記第２の実質的平面との間の第１曲線側面と、前記インサート受入ポケットの略平面接触領域のうちの少なくとも１つと係合する少なくとも１つの略平面接触領域を有する、前記第１の実質的平面と前記第２の実質的平面との間の第２曲線側面とを有する切削インサートと、
    を具備するボールエンドミル。
19. 前記第２曲線側面が２つの略平面接触領域を有し、前記第１曲線側面が２つの略平面接触領域を有する、請求項１８に記載のボールエンドミル。
20. 略半球状前方端部と後方端部とを有する本体であって、前記略半球状前方端部がインサート受入ポケットを有し、前記インサート受入ポケットが、多角形状突起が延出している底部支持面と、軸方向支持面と、半径方向支持面とを有する、本体と、
    前記インサート受入ポケット内に取り付け可能な切削インサートであって、第１の実質的平面と、第２の実質的平面と、前記第１の実質的平面と前記第２の実質的平面との間の第１曲線側面と、前記第１の実質的平面と前記第２の実質的平面との間の第２曲線側面と、凹部とを有する切削インサートと、
    を具備し、
    前記第１の実質的平面および前記第２の実質的平面が各々、前記インサート受入ポケットの前記多角形状突起に形状が対応する凹部を有し、それにより、前記インサート受入ポケットの前記多角形状突起が前記凹部のうちの１つと嵌合することにより、前記インサート受入ポケット内の前記切削インサートの回転移動を防止する、ボールエンドミル。
21. 前記突起および前記凹部が、断面形状が三角形、正方形、矩形又はひし形である、請求項２０に記載のボールエンドミル。

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