JP2013537117A - ミリングカッターおよびそのための後部突出部を有する切削インサート - Google Patents

Abstract

ミリングカッター（２０）のインサートホルダ（２２）にある差込部に装着するための切削インサート（２４）。この切削インサートは、対向する上面および底面と、それらの間に延在する周面とを有し、１つまたは２つの切れ刃を形成する。周面は、前方弧状面および後面を有する。後面は、前面の中央領域から離れる方向に延在する突出部を有する。突出部は、差込部に位置する。差込部は、フライス作業中に軸方向に後ろ向きの方向に作用する切削力に対して、切削インサートに主として軸方向の支持を与えるための第１の差込部側部当接面を含む。

Description

本出願の対象は、突出部を有する切削インサートが、留めねじによってインサートポケットに保持されるタイプのミリングカッターに関する。

ミリングカッター、例えばボールエンドミリングカッター（ｂａｌｌ ｅｎｄ ｍｉｌｌｉｎｇ ｃｕｔｔｅｒ）は、工具ホルダにしっかりと固定されたまま、高い軸方向の切削力に何度も耐えなければならない。そのような場合には、留めねじが切削力から保護されることが大切であり、さもなければ留めねじは、塑性的に曲がる場合があり、または破損することさえもあり得る。

特許文献１は、シャフトと、互いに正反対の向きである２つのプレートシートを有する丸端ヘッドとを有するミリングカッターを開示する。プレートシートは、それぞれが中央の貫通孔を有する非対称の切削インサートを受け入れるように構成されている。切削インサートは同一であり、２つの端点または先端を定めると共に、２つの異なる切れ刃をそれぞれ有する、概して先端の尖った細長い葉形またはプルーンピット形状（ｐｒｕｎｅ−ｐｉｔ ｓｈａｐｅ）の板状の要素である。一方の切れ刃が摩耗したときは、インサートは、その貫通孔を中心にして割り出され（回転され）、切削作業のために他方の切れ刃を向けるように異なるプレートシートに位置を変えることができる。

しかし、いくつかの不利点がある。第１に、切削工具に取り付けることができるインサートの最大個数が２つに限定される。第２に、インサートの形状が、インサートの切れ刃の外形が、四半円（すなわち、円の中心に対する角度が９０°である円）と、延在する直線とからなるようになっている。これは、切削工具の操作性を制限する。第３に、切削工具が、実質的に下方または上方への動きにおいて穴開けしているときに、当接面は、穴開けの方向に直角ではなく、したがって軸方向の力の最適な吸収を妨げる。

特許文献２は、前方に向かって互いから分かれる対称的に配置した等しい上面および下面を有する、適切な工具ホルダに装着するためのリバーシブルのスローアウェイ切削インサートを開示する。

しかし、Ｖ形の切り欠きは、インサートの位置決めおよび装着の容易さのために使用されるが、何ら軸方向の力を吸収するための役には立たない。第２に、切れ刃は、円筒形の被加工物の機械旋削に適しており、どのタイプの穴開けにも適していない。

特許文献３は、少なくとも１つの切れ刃に関連した作業前面を有する前部切削部と後装着部とを備える切削工具の工具ホルダに装着するための切削インサートを開示する。後装着部は、前部切削部から作業前面と概して同じ方向に向けられた後装着部の後方当接壁へ延在する上壁、下壁および側壁を有する。

インサートの形状は、それが比較的長い切れ刃を有し、後装着部の寸法が実質的に減少しているように最適化されているが、切削工具は、ボールエンド形の穴を作製するのには使用できない。加えて、少なくとも６つの切削インサートを工具ホルダ内に取り付けなければならず、このため、インサートを交換する必要があるときに時間がかかる。

特許文献４は、ボールエンドミルのインサート受入ポケット内に装着することができる切削インサートを開示する。この切削インサートは、第１の実質的に平坦な面、第２の実質的に平坦な面、第１の曲線側面、第２の曲線側面、第１の実質的に平坦な面と第１の曲線側面および第２の曲線側面との間の交差部分に形成される第１の一対の切れ刃、ならびに第２の実質的に平坦な面と第１の曲線側面および第２の曲線側面との間の交差部分に形成される第２の一対の切れ刃を備える。第１の実質的に平坦な面は、第２の実質的に平坦な面に実質的に平行である。切削インサートは、３つの軸全部に関して鏡面対称である。したがって、例えば、所与の一対の切れ刃の一方の構成要素が摩耗しているとき、インサートは、その中央の貫通穴を中心にして、すなわちそのｚ軸を中心にして割り出されて（回転されて）、切削作業のためにその対の他方の構成要素を向けることができる。

やはり、いくつかの顕著な不利点がある。第１に、切削工具に取り付けることができるインサートの最大個数が２つに限定される。第２に、インサートの形状が、インサートの切れ刃の外形が、四半円（すなわち、円の中心に対する角度が９０°である円）からなるようになっている。これは、切削工具の操作性を制限する。第３に、切削工具が、実質的に下方または上方への動きにおいて穴開けしているときに、当接面は、穴開けの方向に直角ではなく、したがって軸力の最適な吸収を妨げている。

米国特許第５，９５１，２１３号明細書 米国特許第３，４６６，７２０号明細書 米国特許第６，２７０，２９２号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１２４４６５号明細書

本出願の目的は、前述の不利点を大きく減じるまたは克服する切削インサートを提供することである。

また、本出願の目的は、そのような切削インサートのためのフライス工具を提供することである。

本出願の対象のいくつかの実施形態により、切削インサートが提供され、該切削インサートは、
対向する上面および底面と、それらの間に延在する周面であって、該周面は前方弧状面および後面を含み、前方弧状面は２つの縁部で上面および底面と交わり、縁部の少なくとも一方は切れ刃を備える、周面と、
該後面であって、中央背面、２つの側部当接面、および２つの後部当接面を備え、中央背面はこの中央背面から前方に延在する２つの側部当接面の間に位置し、各側部当接面はそれぞれの後部当接面に隣接し、中央背面および２つの側部当接面は切削インサートの突出部に位置し、突出部は前方弧状面の中央領域から離れる方向に後部当接面を越えて突出する、後面と、
上面と底面の間を通るインサート貫通孔と
を備える。

本出願の対象の他の実施形態によれば、前方方向から後方方向を定める回転の長手方向の軸を有するインサートホルダが提供され、インサートホルダの前方端は、複数の同一のインサートポケットを有し、各インサートポケットは、
ベース面と、
側方接触面を含む側壁と、
ベース面のポケットの穴と、
ベース面に隣接した側壁の差込部であって、底部差込部面、奥部差込部面、および２つの差込部側部当接面を備え、各差込部側部当接面は、隣接した側方接触面から延在する、差込部と
を備え、
差込部は、各インサートポケットに保持される切削インサートの一部分を受け入れるように構成および寸法決めされ、２つの差込部側部当接面のうちの一方のみが、前記一部分の側面に当接する。

本出願の対象のさらに他の実施形態によれば、ミリングカッターも提供され、該ミリングカッターは、
インサートホルダと、
留めねじによってインサートホルダの各インサートポケットに保持される切削インサートと
を備え、
留めねじは、インサート貫通孔に位置し、ポケットの穴にねじ止めされるように受け入れられ、
インサートホルダの第１および第２の側方接触面は、それぞれ、切削インサートの第１および第２の後部当接面に当接し、
インサートホルダのベース面は、切削インサートの底面に当接し、
突出部は、差込部に位置し、第１の側部当接面は、第１の差込部側部当接面と当接する。

本出願の対象のさらに他の実施形態によれば、両面とも使用できる切削インサートも提供され、該切削インサートは、
対向する上面および底面と、それらの間に延在する周面であって、周面は前方弧状面および後面を含み、前方弧状面は２つの縁部で上面および底面と交わり、縁部の各々は切れ刃を備える、周面と、
該後面であって、中央背面、２つの側部当接面、および２つの後部当接面を備え、中央背面はこの中央背面から前方に延在する２つの側部当接面の間に位置し、各側部当接面はそれぞれの後部当接面に隣接し、中央背面および２つの側部当接面は、切削インサートの突出部に位置し、突出部は前方弧状面の中央領域から離れる方向に後部当接面を越えて突出する、後面と、
上面と底面との間を通るインサート貫通孔と
を備え、
該切削インサートは、中央背面、インサート貫通孔、および前方弧状面を通る対称軸を中心にして１８０°回転対称であり、
該切削インサートは、インサート貫通穴を中心にして割り出し不能である。

本出願をより良く理解するために、および前述のものを実際に実施できるやり方を示すように、添付図面の参照がなされる。

本出願のいくつかの実施形態によるミリングカッターの斜視図である。 インサートポケットから切削インサートを取り外した状態の図１のミリングカッターを示す。 本出願の第１の実施形態による切削インサートの上面図である。 図３に示した切削インサートの正面図である。 図３に示した切削インサートの側面図である。 本出願の第２の実施形態による切削インサートの上面図である。 図６に示した切削インサートの正面図である。 図６に示した切削インサートの側面図である。 本出願のいくつかの実施形態による切削インサートの後方斜視図である。 本出願のいくつかの実施形態によるインサートホルダの側面図である。

例示を簡潔かつ明快にするために、図に示される要素は必ずしも原寸に比例して描かれていないことを理解されたい。例えば、要素のいくつかの寸法は、明快にするために他の要素に比べて誇張されている場合があり、またはいくつかの物理的な構成要素が、１つの機能ブロックまたは要素に含まれる場合がある。さらに、適切と考えられる場合、参照符号が、一致または類似する要素を示すために各図の間で繰り返され得る。

以下の説明において、本出願の様々な態様を説明する。本出願の十分な理解を与えるため、説明のために、特定の構成および詳細を説明する。しかし、本出願は、ここに提示される特定の詳細なしに実施することができることは、当業者にはやはり明らかであろう。さらに、よく知られた特徴は、本出願を曖昧にしないために省略または簡略化され得る。

まず、本出願のいくつかの実施形態によるミリングカッター２０を示す図１および図２に注目をする。ミリングカッター２０は、対応する複数の同一のインサートポケット２６に取り外し可能に保持されている複数の同一のフライス用切削インサート２４を有する挿入ホルダ２２の形態にある。ミリングカッター２０は、前方方向から後方方向を定める回転の長手方向軸Ｒを有し、インサートポケット２６および切削インサート２４が、ミリングカッター２０の前方端に位置している。各切削インサート２４は、切削インサート２４のインサート貫通孔３０を貫通すると共にインサートポケット２６のベース面３４のポケット穴３２にねじ止めされるように受け入れられる留めねじ２８によってそれぞれのインサートポケット２６に固定される。インサートホルダ２２は、第１の材料から製造することができ、切削インサート２４は、第２のより硬い材料から製造することができる。いくつかの実施形態によれば、ミリングカッター２０は、対応するインサートポケット２６に保持される２つから４つの切削インサート２４を有してもよい。

図３、図４および図５に示すように、切削インサート２４は、上面３６と、対向する底面３８とを含み、インサート貫通孔３０は、中心軸Ｃを有し、上面３６および底面３８を貫通する。 周面４０が、上面３６と底面３８との間に延在する。周面４０は、切削インサート２４全体を取り囲む。周面４０は、前方弧状面４２および後面４４を包含する。

後面４４は、多面的であり、中央背面４６と、２つの側部当接面４８、５０、つまり第１の側部当接面４８および第２の側部当接面５０と、２つの後部当接面５２、５４、つまり第１の後部当接面５２および第２の後部当接面５４とを含む。いくつかの実施形態によれば、２つの側部当接面４８、５０は、互いに平行であると共に、中央背面４６に直角であってもよい。いくつかの実施形態によれば、２つの後部当接面５２、５４は、平らであり、同一平面にあり得る。中央背面４６は、２つの側部当接面４８、５０の間に位置する。切削インサート２４では、２つの側部当接面４８、５０は、中央背面４６から前方に延在し、中央背面４６は、それらに横切るように向けられる。各側部当接面４８、５０は、それぞれの後部当接面５２、５４に隣接している。切削インサート２４では、中央背面４６および２つの側部当接面４８、５０は、切削インサート２４の突出部５６に位置する。図に見られるように、中央背面４６は、突出部５６の後方に面している壁に位置し、一方、２つの側部当接面４８、５０は、突出部５６の側方外側に面している壁に位置する。突出部５６は、前方弧状面４２の中央領域から離れる方向に後部当接面５２、５４を越えて突出する。

図３から図５に示した切削インサート２４は、本出願の第１の実施形態によるものである。第１の実施形態によれば、切れ刃５８は、前方弧状面４２が上面３６と交わるところに形成される。さらに、第１の実施形態によれば、切れ刃でない縁部６０は、前方弧状面４２が底面３８と交わるところに形成され、すなわち切削インサート２４は、「片側だけ」である。

いくつかの実施形態によれば、切削インサート２４の上面図において、切れ刃５８は、円の中心に対する角度αが１２０°であり得る円弧上にあり得る。

第１の角度αが９０°を超える場合、軸方向後ろ向きの方向に作用する切削力でフライス作業を行うことに加えて、ミリングカッター２０は、軸方向前向きの方向に作用する切削力でフライス作業を行うことができ、したがって操作性の範囲を増加させて作業することができることを理解されたい。

図４および図５に示すように、本出願のいくつかの実施形態では、上面３６と底面３８の間の前方弧状面４２の幅は、中央においてよりも両側で狭いものであってもよい。さらに、図５に見られるように、前方弧状面４２は、上面３６から離れる方向に内側に傾いていてもよい。

図４および図７に示すように、本出願のいくつかの実施形態では、上面３６および底面３８は、実質的に平坦であってもよい。

図３、図６および図９に示すように、突出部５６の各側部に、突出部５６と後部当接面５２、５４との間に延びる突出部５６の各側部に応力を緩和する溝６２、６４があってもよい。

本出願の第２の実施形態による切削インサート２４を示す図６、図７および図８に注目をする。第２の実施形態によれば、さらなる切れ刃６０が、前方弧状面４２が底面３８と交わるところに形成される。上面３６および底面３８に形成された切れ刃５８、６０は、インサートが両面とも使用でき、ひっくり返すことができるように同一である。

第２の実施形態によれば、切削インサート２４は、対称軸Ｂを中心にして１８０°回転対称を示す。対称軸Ｂは、中央背面４６、貫通孔３０の中心軸Ｃを通り抜け、前方弧状面４２も貫通する。しかし、切削インサート２４は、前述の特許文献１および特許文献４に開示したインサートとは異なり、その貫通穴３０を中心にして割り出し不能であることに留意されたい。図示の実施形態では、対称軸Ｂは、中央背面４６に直角であると共に、中央背面４６を二等分する。

図２および図１０に見られるように、各インサートポケット２６は、ベース面３４から概して直立して延在する側壁６６を有す。いくつかの実施形態によれば、ベース面３４および側壁６６は、互いに対して直角であり得る。差込部６８は、ベース面３４に隣接した側壁６６に形成される。差込部６８は、底部差込部面７０と、対向する上部差込部面７２と、奥部差込部面７４と、そして、２つの差込部側部当接面７６、７８、つまり第１の差込部側部当接面７６および第２の差込部側部当接面７８とを有する。２つの差込部側部当接面７６、７８は、互いに概して平行であってもよく、回転の長手方向の軸（Ｒ）を横切ってもよい。奥部差込部面７４および差込部側部当接面７６、７８は、上部差込部面７２と底部差込部面７０との間に位置している。

各差込部側部当接面７６、７８は、隣接した奥部差込部面７４から側壁６６へ延在する。第１の差込部側部当接面７６は、軸方向後ろ向きの方向に作用する切削力に対して切削インサート２４に主として軸方向の支持を与える。第１および第２の側方接触面８２、８０は、それぞれ、隣接した第１および第２の差込部側部当接面７６、７８ならびに隣接したインサートポケットベース面３４からポケットの側壁６６に沿って延在している。いくつかの実施形態によれば、第１および第２の側方接触面８２、８０は、切削インサート２４に形成された２つの後部当接面５２、５４と同様に、平らであり、同一平面にある。第１および第２の側方接触面８２、８０は、切削インサート２４に主として径方向の支持を与える。

本出願の他の実施形態（図示せず）では、差込部６８は、上部差込部面７２を含まなくてもよい。

図２に見られ得るように、各インサートポケット２６は、ベース面３４に、側壁６６に直角な方向に延びる２つの溝８４、８６を有する。これらの溝８４、８６は、差込部６８を作り出す生産方法の成果である。

インサートポケット２６内の切削インサート２４の設置および支持を、図１、図２および図１０を参照して説明する。切削インサート２４が、インサートホルダ２２のインサートポケット２６に位置するとき、切削インサート２４の突出部５６は、インサートホルダ２２の差込部６８内に位置する。いくつかの実施形態によれば、切削インサート２４およびインサートポケット２６が互いに係合する４つの当接領域がある。第１の当接領域は、切削インサート２４の底面３８とインサートホルダ２２のベース面３４との間に形成される。第２の当接領域は、切削インサート２４の第１の後部当接面５２とインサートホルダ２２の第１の側方接触面８２との間に形成される。第３の当接領域は、切削インサート２４の第２の後部当接面５４とインサートホルダ２２の第２の側方接触面８０との間に形成される。第４の当接領域は、突出部５６が差込部６８に係合するときに生じ、第１の側部当接面４８と第１の差込部側部当接面７６との間に形成される。第４の当接領域は、フライス作業中に軸方向後ろ向きの方向に切削インサート２４に作用する切削力に対して切削インサート２４に主として軸方向の支持を与える。同様に、第２および第３の当接領域は、フライス作業中に切削インサート２４に作用する切削力に対して切削インサート２４に主として径方向の支持を与える。

前述の設置および支持配置から、切削インサート２４の中央背面４６は、差込部７４内に位置するが、奥部差込部面７４によって当接されないままであることが分かり得る。差込部６８は、２つの差込部側部当接面７６、７８のうちの１つだけが切削インサートの一部の側面に当接する状態で、関連したインサートポケットに保持される切削インサートの該一部を受け入れるように構成および寸法決めされることがさらに理解できる。

第２、第３、および第４の当接領域は、ポケット穴３２に対して適切に偏心するようにインサート貫通孔３０を設計することによって生成される。偏心により、留めねじ２８が締め付けられたとき、付勢力が切削インサート２４に付与され、第２、第３、および第４の当接領域で切削インサート２４をインサートポケット２６に押し付ける。この配置は、軸方向の切削力が前方方向から後方方向に向けられる大部分のフライス作業に用いられる。そのようなフライス作業では、第２の側部当接面５０と第２の差込部側部当接面７８との間に接触はない。しかし、軸方向の切削力が後方方向から前方方向に向けられる切削作業については、第１の側部当接面４８と第１の差込部側部当接面７６との間に接触がないことになり、そのためこれら２つの面は、第４の当接領域を形成しないであろう。代わりに、第２の側部当接面５０と第２の差込部側部当接面７８との間に接触があり、それによって第４の当接領域を形成するであろう。

Claims (16)

1. 切削インサート（２４）であって、
   対向する上面および底面（３６、３８）と、それらの間に延在する周面（４０）であって、該周面（４０）は前方弧状面（４２）および後面（４４）を含み、該前方弧状面（４２）は２つの縁部（５８、６０）で前記上面および前記底面（３６、３８）と交わり、前記縁部の少なくとも一方（５８）が切れ刃を備える、周面（４０）と、
   前記後面（４４）であって、該後面（４４）は、中央背面（４６）、２つの側部当接面（４８、５０）、および２つの後部当接面（５２、５４）を備え、前記中央背面（４６）は、それから前方に延在する前記２つの側部当接面（４８、５０）の間に位置し、各側部当接面（４８、５０）は、それぞれの後部当接面（５２、５４）に隣接し、前記中央背面（４６）および前記２つの側部当接面（４８、５０）は、前記切削インサート（２４）の突出部（５６）に位置し、前記突出部（５６）は、前記前方弧状面（４２）の中央領域から離れる方向に前記後部当接面（５２、５４）を越えて突出する、前記後面（４４）と、
   前記上面と前記底面（３６、３８）との間を通るインサート貫通孔（３０）と
   を備える、切削インサート（２４）。
2. 前記切れ刃（５８）は、想像上の円上にあり、該円の中心で１２０°の角度（α）に対して張っている、請求項１に記載の切削インサート（２４）。
3. 前記２つの側部当接面（４８、５０）は、互いに平行であり、前記中央背面（４６）に直角である、請求項１に記載の切削インサート（２４）。
4. 前記２つの後部当接面（５２、５４）は、平らであり、同一平面上にある、請求項１に記載の切削インサート（２４）。
5. 前記切削インサートは、前記インサート貫通孔（３０）を中心にして割り出し不能である、請求項１に記載の切削インサート（２４）。
6. 前記切削インサートは両面とも使用でき、
   前記縁部（５８、６０）の各々は切れ刃を備え、
   前記切削インサート（２４）は、前記中央背面（４６）、前記貫通孔（３０）、および前記前方弧状面（４２）を通る対称軸（Ｂ）を中心にして１８０°回転対称である、
   請求項１に記載の切削インサート（２４）。
7. 前記対称軸（Ｂ）は、前記中央背面（４６）に直角であり、前記中央背面（４６）を二等分する、請求項６に記載の切削インサート（２４）。
8. 前記切れ刃（５８）は、想像上の円上にあり、前記円の中心で１２０°の角度（α）に対して張っている、請求項６に記載の切削インサート（２４）。
9. 前記２つの側部当接面（４８、５０）は、互いに平行であり、前記中央背面（４６）に直角である、請求項６に記載の切削インサート（２４）。
10. 前記２つの後部当接面（５２、５４）は、平らであり、同一平面上にある、請求項６に記載の切削インサート（２４）。
11. 前記切削インサートは、前記貫通孔（３０）を中心にして割り出し不能である、請求項６に記載の切削インサート（２４）。
12. 前方方向から後方方向を定める回転の長手方向の軸（Ｒ）を有するインサートホルダ（２２）であって、前記インサートホルダの前方端は、複数の同一のインサートポケット（２６）を有し、各インサートポケット（２６）は、
    ベース面（３４）と、
    側方接触面（８２、８０）を含む側壁（６６）と、
    前記ベース面（３４）のポケットの穴（３２）と、
    前記ベース面（３４）に隣接した前記側壁（６６）の差込部（６８）であって、底部差込部面（７０）、奥部差込部面（７４）、および２つの差込部側部当接面（７６、７８）を備え、各差込部側部当接面（７６、７８）は、隣接した側方接触面（８２、８０）から延在する、差込部（６８）と
    を備え、
    前記差込部（６８）は、前記各インサートポケットに保持される切削インサートの一部を受け入れるように構成および寸法決めされ、前記２つの差込部側部当接面（７６、７８）のうちの一方のみが、前記一部の側面に当接する、
    インサートホルダ（２２）。
13. 前記ベース面（３４）および前記側壁（６６）は、互いに直角である、請求項１２に記載のインサートホルダ（２２）。
14. 前記２つの差込部側部当接面（７６、７８）は、互いに平行であり、回転の前記長手方向の軸（Ｒ）を横切る、請求項１２に記載のインサートホルダ（２２）。
15. 前記差込部（６８）は、前記底部差込部面（７０）に対向する上部差込部面（７２）をさらに備える、請求項１４に記載のインサートホルダ（２２）。
16. ミリングカッター（２０）であって、
    請求項１２に記載の前記インサートホルダ（２２）と、
    留めねじ（２８）によって前記インサートホルダ（２２）の各インサートポケットに保持される請求項１に記載の切削インサート（２４）と
    を備え、
    前記留めねじ（２８）は、前記インサート貫通孔（３０）に位置し、前記ポケットの穴（３２）にねじ止めされるように受け入れられ、
    前記インサートホルダ（２２）の前記第１および前記第２の側方接触面（８２、８０）は、それぞれ、前記切削インサート（２４）の前記第１および前記第２の後部当接面（５２、５４）に当接し、
    前記インサートホルダ（２２）の前記ベース面（３４）は、前記切削インサート（２４）の前記底面（３８）に当接し、
    前記突出部（５６）は、前記差込部（６８）に位置し、前記第１の側部当接面（４８）は、前記第１の差込部側部当接面（７６）と当接し、前記第２の側部当接面（５０）と前記第２の差込部側部当接面（７８）との間に接触がない、
    ミリングカッター（２０）。

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