JP2532936B2 - 切屑制御付き切削インサ―ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、切削インサートに関し、特に切屑制御付き金
属切削インサートに関する。

発明の背景 切削インサートは、周知のものであり、その多くは使
い捨ての設計のものである。斯かる切削インサートは、
ホルダーに着脱可能にクランプされ、鋭くなったり刃が
欠けたりすると捨てられる。使い捨て切削インサート
は、普通は割り出し可能であり、しばしば、切削位置に
選択的に置かれる少なくとも２個の切削刃を切削インサ
ートに設けることが出来る様に反転可能となっている。

２個以上の切削刃を切削インサートに設けることは、
その様にすれば経済的であると共に、切削インサートの
原材料のコストが高いので（材料が例えば焼結金属炭化
物である場合には特にそうである。）使い捨て切削イン
サートについては特に重要なことである。

切削インサートは、切削中は切削インサートホルダー
内の低位置にしっかりと且つ正確に保持されなければな
らない。正確に位置決めされ、しっかりと支持された切
削インサートに精度が依存する数値制御機械の場合には
特にそうである。切削インサートが相当の面積のもので
ある場合には、切削インサートに中央穴を設け、ツール
ホルダーにピン型締め付け装置を設けることによって切
削インサートをツールホルダーのポケット内に正確に且
つ堅固に固定することが出来る。その他の場合には、ト
ップクランプにより切削インサートを低位置に保持する
ことが出来る。この様なホルダーの例は、米国特許第3,
754,309号、同第3,399,442号、及び米国特許明細書1,36
3,542号に見出される。

金属切削の主な目的は、新しい被切削面の成形であ
る。切削処理中は、削り屑は廃物であるのに、削り屑の
形成に多大の注意が払われる。それは、エネルギーの消
費が主として削り屑の形成と移動でなされるからであ
る。よって、全ての金属切削操作の必須の特徴は有効な
削り屑制御である。主な削り屑の部類として、切削領域
から容易に除去することが出来るという実際的利点を持
った不連続な削り屑がある。ある種の金属及び合金は、
切削操作時に不連続な削り屑を発生させるが、他の多く
はそうではない。従って、工作物の金属又は合金に関わ
らず、切削操作時に不連続な削り屑を生じさせることが
非常に望ましい。

切削操作時に少なくともある程度の削り屑制御を可能
にするために、切削インサートと、切削インサートを工
具に固着する締め付け装置との間に機械的削り屑破壊部
材を置くことが普通に行われてきた。この構成には、与
えられた工具での金属切削操作に必要な実効面積が増す
という明白な欠点がある。

削り屑制御は金属切削操作において重要な考慮事項で
あるので、工具と共に使用する改良された削り屑破壊部
材と、切削インサートの改良されたデザインとを開発す
ることが長年の目標であった。削り屑破壊能力を持った
切削インサートの一つの例は、ISCARが市販しているカ
ットーグリップ切削インサート「GIP」である。このISC
ARの切削インサートは、工作物から金属削り屑が除去さ
れる際にその削り屑を変形させる１対の、ほぼ平行な、
細長く、高められた部材を持ったランド領域を有する。
削り屑制御が可能であるように設計された特徴を持った
切削インサートの他の例は、バレナイト・コーポレーシ
ョン（Valenite Corporation）の製造しているEcon−ｏ
−Grove切削インサートである。この切削インサート
は、一定半径の連続的に下降する壁、床及び裏壁に沿っ
て伸びる平行な側壁を有する。削り屑破壊型の切削イン
サートの他の例がサンドビク（Sandvik）から市販され
ており、工作物の切込み溝に平らな仕上げを与えること
が出来ない不連続前面を特徴とするものである。

本発明の目的は、削り屑制御特徴を改良した切削イン
サートを提供することである。

本発明の他の目的は、切削インサートツールホルダー
の締め付け要素と共同する様に形成された改良された削
り屑制御切削インサートを提供することである。

発明の概要 本発明は削り屑制御特徴を改善する独特の構造を持っ
た切削インサートを提供するものである。削り屑制御特
徴を有する改良された切削インサートは、端壁領域と、
側壁と、先端壁と、側壁に対してほぼ垂直な底壁とを有
する切削インサート本体から成る。切削インサート本体
は、１端壁領域を露出させてホルダーのポケット内に取
りつけられるようになっている。切削インサート本体
は、その側壁に対して垂直な軸の周囲に反転可能である
と共に、切削インサート本体は端壁領域に切削刃を持っ
ているので、切削インサート本体の各反転位置ではそれ
ぞれの切削刃が切削インサート本体の同じ端部の最上部
に切削刃が位置することになる。

切削インサート本体の先端壁及び底壁即ち座面は斜め
のノッチを画定し、このノッチは、各々、最上部に位置
したとき該切削インサートの側とほぼ同じ角度を成すこ
ととなる様に或る角度を持って延びている。

切削インサートの端壁領域の各々は工作物に当てられ
る切削刃を少なくとも部分的に画定する。ランド領域が
端壁領域から後方へ、それぞれの頂壁又は底壁に向かっ
て延びて、所定の幅及び区域の表面領域を画定する。下
降する壁が該ランド領域の一部から始まり、前縁、後
縁、及び相対する側縁を有する平らな床領域で終端す
る。この下降する壁は平らな床の前縁及び側縁で終端
し、後方傾斜面が平らな床の後縁から上方へ伸び、それ
ぞれ先端壁又は底壁で終端する。

別の実施例では、ランド領域、下降する壁、後方領域
部及び平らな床は、端壁領域に非対称的に配置すること
の出来る領域を画定し、端壁領域は少なくとも１個の平
らなランド領域も含む。この構造では、切削インサート
を製造する方法を改良することが出来る。平らな床領域
又は切削インサート本体の端壁領域は好ましくは、少な
くとも部分的に、端壁領域の選択的に処分可能な部分を
画定する。その結果として、その処分可能な部分の少な
くとも一部を選択的に除去することによって端壁領域の
全幅を小さくすることが出来る。

図面の簡単な説明 本発明の上記の特徴及び利点並びにその他の特徴及び
利点は、図面と関連させて以下の詳しい記述を考慮する
ことから明らかとなろう。図面において、 第１図は、全て本発明に従って削り屑制御のために構
成された切削インサートの同大図である。

第２図は、本発明の切削インサートと組み合わせて使
用する代表的ホルダー及び締め付け装置を示す分解斜視
図である。

第３図は、本発明の切削インサートの平面図である。

第４図は、本発明の切削インサートの側面図である。

第５図は、第１図の切削インサートの端部領域を示す
拡大部分平面図である。

第６図は、第５図の線VI−VIに沿う断面図である。

第７図は、第５図の線VII−VIIに沿う断面図である。

第８図は、本発明の切削インサートの端部領域を示す
拡大部分平面図であり、この切削インサートは、全ての
本発明の方法に従って、色々なサイズの切削インサート
を提供するために選択的に除去することの出来る拡大さ
れ広げられたランドを有する。

第９図は、第８図の線IX−IXに沿う断面図である。

第10図は、第８図の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

第11図は、本発明の切削インサートの別の実施例の端
部領域を示す拡大部分平面図であり、この切削インサー
トは、全て本発明の方法に従って色々なサイズの切削イ
ンサートを提供するための選択的に除去することの出来
る拡大され広げられた平らなランド領域と組み合わされ
た、非対照的に配置されたランド領域を有する。

発明の詳細な説明 削り屑制御特徴を持った改良された切削インサートが
第１図に同大で示されており、参照文字10で包括的に指
示されている。切削インサート10は、第１のフランク、
即ち端壁領域14と、第２の相対するフランク、即ち端壁
領域16と、第１及び第２の側面18及び20と、先端壁22及
び底壁24とから成る切削インサート本体12から成る。切
削インサート本体12は、タングステン、又はチタン・カ
ーバイド又はタングステン・チタン・カーバイド又はTi
C−TiN等の固い焼結炭化物合金から作るのが好ましいも
のである。一方の端壁領域14と先端壁22との境界には、
一つの切削刃26がある。他方の端壁領域16と底壁24との
境界には第２の切削刃28がある。

切削インサート10の切削インサート本体12は、先端壁
22に斜めのノッチ30が形成され、切削インサート10の底
壁24に斜めのノッチ32が形成されている。各ノッチ30及
び32は、好ましくは断面がＶ形状であり、後述するツー
ルホルダー組立体と係合する様になっている。上記の切
削インサート10の構造では、切削インサート本体12の各
反転位置において、それぞれ切削インサート本体12の同
じ端部で最上部に切削刃が位置することになる。切削イ
ンサート本体12を横切って伸びる斜めのノッチ30及び32
は、先端壁22又は底壁24において、平面図で見る時、各
ノッチ30,32が切削インサート本体12の側面18及び20と
同じ角度を成す様に配置されている。また各反転位置に
おいて、切削インサート本体12は切削刃26又は28を少な
くとも部分的に画定する切削インサート10の端壁領域を
工作物に向ける。

第１図と組み合わせて第３図、第４図及び第５図を考
察することから一層明らかとなる様に、切削インサート
本体12は、その各端壁領域14,16に、それぞれの端壁領
域14及び16から後方へ、それぞれの先端壁又は底壁22及
び24に向かって伸びるランド領域34及び36を包含する。
各ランド領域34,36は、所定の幅及び区域の表面領域38
を画定する。本発明の切削インサート10は反転可能であ
り、従って、この切削インサート10の一方の側又は端壁
領域について記載した詳細な特徴を成すものは他方の側
又は端壁領域にもあることが理解されなければならな
い。端壁領域14を考察すると、下降する壁40がランド領
域34の一部分42から始まり、平らな床領域44で終端す
る。下降壁40は、前の部分46及び反対側の側面部分48及
び50を有する。平らな床領域44は前縁52、後縁54及び相
対する側縁56及び58を有する。下降壁40は平らな床領域
44の前縁52と、相対する側縁56及び58とにおいて終端し
ている。後方傾斜面60は、平らな床領域44の後縁54から
上方に伸び、先端壁22で終端している。

後方傾斜面60は、平らな床領域44の後縁54から先端壁
22へ向かって、先端壁22に対して約35ないし45度の角度
で、好ましくは40度の角度で上昇している。

第６図から分かるように、下降壁40の、平らな床領域
44の前縁52に最も近い部分は、平らな床領域44に対して
約15ないし21度、好ましくは18度の角度で床領域44の方
へ下降している。切削刃26の付近で、ランド領域は、切
削インサート本体12の先端壁22に対して約５ないし15
度、好ましくは４ないし12度、特に約10度、の角度で下
降壁40の境界、即ち一部分42に向かって下方に傾斜して
いる。切削刃26の高さは、先端壁22の高さよりは低い。

第７図から分かるように、下降壁40の側面部分50は、
ランド領域34から平らな床領域44に向かって、約15ない
し21度、好ましくは約18の角度で下降している。概し
て、この側面部分50は製造プロセスの押圧操作を容易に
するために選択された傾斜を持った角度を有する。

本発明の切削インサート10で金属を切削する時には、
軽い送りで工作物から離れ、削り屑は切削インサート10
のランド領域から離れていって傾斜面60に衝突し、ここ
で、削り屑は逆に工作物の方へ向けられるので、後方傾
斜部又は削り屑自体との削り屑の衝撃力の力により破壊
が生じる。強い送りでは、削り屑が床領域44及び後方傾
斜面60に衝突すると共に削り屑がそれ自体で逆向きとな
ることの結果として破壊が現れる。工作物から離れる削
り屑は、切削インサート10の削り屑制御特徴の結果とし
てほぼＵ形状の断面を形成する。

第７図に示されている様に、側面20と、下降する側面
部分48との間に位置するランド領域は、下降する側面部
分50に向かって小さな角度で下降するが、この様な下降
角度が無くても削り屑制御に悪い衝撃を加えることはな
いと考えられる。しかし、この下降角度は、切削力の減
少に寄与すると思われるので、好ましい特徴である。

ここで第２図を参照すると、本発明の切削インサート
10と組み合わせて使うのに理想的にされたツールホルダ
ー70が示されている。ツールホルダー70は、適当な種類
の工具支持装置にクランプされる様になっている棒状の
鋼部材の形をとっている。部材72の一端部には、底壁7
6、側壁78及び後壁80を有する切削インサートポケット7
4がある。有利なことに、82に示されている様に底壁と
後壁とのの境界にアンダーカットが設けられていて、切
削インサート10の各反転位置でその領域に位置する切削
インサート10の切削刃26、28を保護する様になってい
る。

該ポケットの底壁76及び側壁78は互いに直角を成して
いるが、後壁80は、側壁78に対して直角であっても良い
が、底壁80と共に該ポケットの背後に向かって収斂して
いる。このポケット74は、切削インサート10を受け入れ
るようになっている。上記した様に、切削インサート10
にはＶ形状のノッチ30及び32が設けられている。これら
のノッチ30及び32は、逆Ｕ形状のクランプ部材86の一方
の脚の一端部の丸い鼻に係合する様になっている。

クランプ部材86は、ホルダー70の頂部に形成された凹
部90に収容される様になっている別の脚88を持ってい
る。クランプ螺子92はクランプ部材86内の、その脚と脚
との間の穴を通して延在し、該ホルダー70の頂壁に設け
られている螺子山付の穴94に延び込んでいる。

切削インサート10がポケット内に置かれる時、クラン
プ部材86は定位置に置かれ、螺子92は締め上げられ、切
削インサート10は壁78及び80に引きつけられながらポケ
ット74の底壁76にしっかり押しつけられる。この様にし
て切削インサート10はホルダー70内のポケット24に固定
され締めつけられ、ポケット74の側壁に押しつけられる
ことにより、その中に正確に位置する。

ポケット74の側壁78は、好ましくは、ホルダー70の縦
軸に対して小さな角度（約３度）を成す。この理由によ
り、切削インサート10の両端部は、ホルダー70の縦軸に
対する側壁78の小さな角張りを補正する様な形状とされ
ている。

これと、本発明の切削インサート10に有利に利用する
ことの出来る他の数種の締め付け装置及びシールホルダ
ーに関しては、「切削インサート及びそのための締め付
け装置」と題した米国特許第3,754,309号に詳しく記載
されている。

本発明は、削り屑制御特徴を持った切削インサートを
製造する改良された方法にも関する。第８図、第９図及
び第10図を参照すると、参照文字110で包括的に指示さ
れた切削インサートの端部領域を示す拡大部分断面図が
示されており、これは、全て本発明の方法に従って、色
々なサイズの切削インサートを提供するために選択的に
除去することの出来る拡大され広げられたランド領域を
有する。切削インサート110は、色々なサイズの切削イ
ンサート110を提供するために選択的に除去することの
出来る拡大され広げられたランド領域を有する。その他
の全ての点に関して、切削インサート110は切削インサ
ート10と同じ特徴を持っており、従って、それらの特徴
についてもう一度詳しく説明はしない。本明細書の、切
削インサート10を説明している部分を参照されたい。切
削インサート110の切削インサート本体112は、広げられ
た又は平らなランド領域135を持ったランド領域134を有
する。切削インサート本体112は、端壁領域114、側面11
8及び120及び切削刃126を有する。ランド領域134は、端
壁領域切削刃126から後方へ先端壁122へ向かって伸び、
所定区域の表面領域138及び139を画定する。ランド領域
134の領域138は、第６図及び第７図に示されている切削
インサートの実施例に関して説明した角度を成す下降傾
斜を有する。ランド領域135の領域139は、概して平らで
あり、切削高さ面Ｓを画定し、領域139の反対側の切削
インサートの側面122に隣接するランドの縁は切削高さ
線Ｌを画定する。下降140、平らな床領域144及び後方傾
斜面160の特徴は、本書の別の箇所に記載されている下
降壁40、平らな床領域44及び後方領域面60のそれとほぼ
同様である。

第８図に示されている様に、ランド領域138及びラン
ド領域139は、組み合わされて端壁領域114の全幅Ａを画
定する。ランド領域138は、Ｂで指示された全幅の約三
分の二を表し、ランド領域139はＣで指示された端壁領
域の幅の約三分の一を表す。好ましくは、平らなランド
領域139は、切削インサートの所望の最終寸法をつくり
出す研磨処理後の切削インサートの端壁領域の全幅の三
分の一以下である。若し平らなランド領域139がこの好
ましい比より大きいと、切削操作時に削り屑が充分に変
形されず、本発明の改良された削り屑破壊特徴の利点が
充分に生かされないかも知れない。本発明では、平らな
ランド領域135は、部分的に、切削インサート本体112の
端壁領域114の選択的に処分可能な部分を画定する。

ランド領域134は、第８図では切削高さ線Ｌに隣接し
て位置するべきものとして示されているが、ランド領域
134、及びこれに付随する下降壁、床領域及び後方傾斜
面を、もっと中央の場所又は切削インサート本体112の
反対側の側面118に隣接させて配置することが出来るこ
とが理解されねばならない。第11図に示されている様
に、切削インサート200は、切削インサート本体212の端
壁領域214の中央にもっと接近して配置されたランド領
域234を包含する。従って、平らなランド領域235はラン
ド領域234の相対する側に二つの別々の領域を有し、こ
の別々の領域のいずれか一方又は両方が、製造時に研磨
操作によって修正される。好ましくは、ランド領域234
を端壁領域214に配置する構造では、ランド領域228の幅
の、組み合わされたランド領域239の全幅に対する比は
上記の通りに維持されるので、完全に製造された本発明
の切削インサート200の二つの別々の平らなランド領域2
39の組み合わされた幅は、端壁領域214の幅の約三分の
一以下を表す。端壁領域の残りの部分は、即ち、端壁領
域の約三分の二は、ランド領域234から成る。

少なくとも一つの平らなランド領域を研磨により選択
的に除去することにより切削刃の全幅を所定の寸法まで
選択的に減少させることが出来ることが分かっている。

第８図及び第11図に示されている切削インサート本体
のランド領域及び平らなランド領域から成るこの広げら
れた幅のランド領域は、より少ない数の独特の別々の切
削インサートサイズの製造を可能にすると共に、特定の
切削インサートスタイルの所望の寸法を達成するための
平らなランド領域の一部を選択的に研磨することを可能
にする。その結果として、色々な寸法を持った多数の切
削インサートを製造するために必要なダイスの数が少な
くなる。

本書に記載した削り屑制御特徴を持った金属切削イン
サートは多様な金属切削条件での削り屑制御を著しく改
善するものであることが分かった。また、この新しい切
削インサートの構造は製造工程を容易にするものであ
る。ここに記載したのは、改良された削り屑制御特徴を
持った切削インサートと、この切削インサートを製造す
る方法とである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−55476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−146603（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−20204（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−154102（ＪＰ，Ｕ)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溝ほり用のチップコントロールの特徴をも
   つ切削インサートにおいて、 巾（Ａ）をもち、部分的に切削刃（26,28）と側面（18,
   20）及び当該側面（18,20）に一般に垂直な先端壁（2
   2）と底壁（24）を規定する端壁領域（14,16）とを有す
   る切削インサート本体（12）を含み、 当該インサート本体（12）はその当該側面（18,20）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（12）は当該端壁領域（14,16）に
   おいて夫々平面の中に規定される切削刃（26,28）を有
   し、 当該インサート本体（12）の夫々の反転位置において、
   夫々の切削刃（26,28）は当該インサート本体（12）の
   同じ端において最上部を設けられ、 当該インサート本体（12）の当該先端壁（22）と底壁
   （24）はその中にノッチ（30）を規定し、 当該切削インサートは夫々の当該端壁領域（14,16）の
   切削刃（26,28）から後方に伸びて、表面領域（38）を
   規定するランド領域（34）によって特徴付けられ、 ランド領域（34）は切削刃（26）から下降壁（40）の方
   向に下に向って傾斜し、 当該下降壁（40）は、前の部分（46）と互いに反対側に
   ある側面部分（48,50）とを有し、当該ランド（34）の
   部分に始って、前縁（52）、後縁（54）及び相対する側
   縁（56,58）を有する平らな床領域（44）に終り、 さらに当該下降壁（40）は当該平らな床領域（44）の前
   縁（52）及び相対する側縁（56,58）に終り、 平面図において見た場合、即ち上から見た場合ランド領
   域（34）の巾は下降壁（40）の巾よりも小さく、且つ 後部の傾斜面（60）は当該平らな床の後縁（54）から上
   に伸びて当該夫々の先端壁（22）又は底壁（24）に終る
   ことを特徴とする切削インサート。
2. 【請求項２】請求項１に記載の切削インサートにおい
   て、 端壁領域（114）は巾（Ａ）を有し、ランド領域（134）
   は巾（Ｂ）を有し、且つ端壁領域（114）は更に巾
   （Ｃ）の第１の平らなランド領域（135）を含みかつ、
   巾（Ｃ）の第１の平らなランド領域（135）は巾（Ａ）
   の当該端壁領域（114）の約1/3以下であることを特徴と
   する切削インサート。
3. 【請求項３】請求項２に記載の切削インサートにおい
   て、 端壁領域（214）は更に当該ランド領域（234）に隣接し
   た第２の平らなランド領域（235）を含み、当該ランド
   領域（234）は端壁領域（214）の側面に関して端壁領域
   の中に非対称に配置されているので、第２の平らなラン
   ド領域（235）の巾は第１の平らなランド領域（135）の
   巾と異なっていることを特徴とする切削インサート。
4. 【請求項４】請求項３に記載の切削インサートにおい
   て、 第１の平らなランド領域（135）は第２の平らなランド
   領域（235）よりも大きい巾をもち、第１の平らなラン
   ド領域（135）の少なくとも１部を選択的に取除くこと
   によって巾が減少され得ることを特徴とする切削インサ
   ート。
5. 【請求項５】請求項１に記載の切削インサートにおい
   て、 後部傾斜面（60）は平らな床領域（44）の後縁（54）か
   ら夫々先端壁（22）又は底壁（24）に向って、当該夫々
   先端壁（22）又は底壁（24）に関して約35から45度の間
   の角度で上昇することを特徴とする切削インサート。
6. 【請求項６】請求項５に記載の切削インサートにおい
   て、 後部傾斜面（60）は平らな床領域（44）の後縁（54）か
   ら夫々先端壁（22）又は底壁（24）に向って、当該夫々
   先端壁（22）又は底壁（24）に関して約40度の角度で上
   昇することを特徴とする切削インサート。
7. 【請求項７】請求項１に記載の切削インサートにおい
   て、 平らな床領域（44）の前縁（52）に近い下降壁部分（4
   0）は平らな床領域（44）に関して約15度から21度の間
   の角度でそ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。
8. 【請求項８】請求項７に記載の切削インサートにおい
   て、 平らな床領域（44）の前縁（52）に近い下降壁（40）に
   平らな床領域（44）に関して約18度の角度でそこに下降
   することを特徴とする切削インサート。
9. 【請求項９】請求項１に記載の切削インサートにおい
   て、 切削刃（26）に近いランド領域（34）は、当該インサー
   ト本体（12）の先端壁（22）に関して約５度から15度の
   範囲の角度で下降壁（40）の方向に下方に傾斜すること
   を特徴とする切削インサート。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の切削インサートにおい
    て、 切削刃（26）に近いランド領域（34）は当該インサート
    本体（12）の先端壁（22）に関して約10度の角度で下降
    壁（40）の方向に下方に傾斜することを特徴とする切削
    インサート。
11. 【請求項１１】請求項１に記載の切削インサートにおい
    て、 夫々の当該ノッチ（30）は、インサート本体（12）の先
    端壁（22）と底壁（24）を横切って上又は底から見た
    時、当該側面（18,20）に関して同じ角度で伸び、且つ
    夫々のノッチは断面においてＶ字型であることを特徴と
    する切削インサート。
12. 【請求項１２】請求項１に記載の切削インサートにおい
    て、 切削刃（26）は夫々先端（22）又は底（24）の壁よりも
    低い高さであることを特徴とする切削インサート。