JP3964866B2 - フライスおよびその切削インサート - Google Patents

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Description

本発明は、一般的に金属被加工物、特にカム軸のカムを機械加工するためのフライスおよび切削インサートに関する。
この型式のフライスが特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されたフライスは、円周方向にスタッガード構成、つまり互い違いで配されて接線方向に向けられた対をなす２つの切削インサートのグループを具えている。重ね合わせた場合、所定の対の２つのインサートが少なくとも部分的に重なり合う。この特許文献の図８に示されているように、フライスはカム軸のカムのフランク(外周曲面)を機械加工するのに適しているに過ぎない。
カム軸のカムを機械加工するための他のフライスが特許文献２に開示されている。このフライスは、カムのフランクを機械加工するのみならず、このフランクの両端部を面取りする。この文献に開示されたフライスはまた、円周方向に互い違いに配された切削インサートのグループを具えている。重ね合わされた場合、特許文献１の場合のようにカムのフランクを機械加工する少なくとも部分的に重なり合う第１の対の切削インサートがある。さらに、切削工具の周縁に互い違いで円周方向に配置され、フランクの両端部を面取りする第１の対と異なる第２の対の切削インサートがある。
特開２０００−５２１３１号公報 特開平１１−１３８３２５号公報
カム軸のカムのフランクを機械加工すると共にこのフランクの両端部をも面取りすることができるフライスおよび切削インサートを提供することが本発明の目的であり、このフライスは、円周方向に互い違いで配された半径方向に向けられた２つの同一な切削インサートのグループを具え、それぞれの切削インサートが８つの切刃を有している。
本発明によると、フライスにて使用するための割り出し可能な切削インサートが提供され、この切削インサートは、
概ね正方形状の上面および底面と、
これら上面と底面との間に延在する４つの側面と、
切削インサートの前記上面または底面から見て互いに離れて延在する２つの反対側を向く突出部であって、これら突出部は中間側面と２つの副側面とを具えた外縁側面を有し、前記中間側面は前記２つの副側面の間に位置してこれらとつながり、前記側面のそれぞれは隣接する副側面に接続する主側面を具え、隣接する主側面は、切削インサートの２つの反対側を向くコーナ端部にてつながっている突出部と、
前記主側面と前記上面との交差部分に形成される４つの主切刃と、前記主側面と前記底面との交差部分に形成される４つの主切刃とを具えた８つの同一な主切刃と、
前記副側面と前記上面との交差部分に形成される４つの副切刃と、前記副側面と前記底面との交差部分に形成される４つの副切刃とを具え、それぞれ隣接する主切刃に接続する８つの同一な副切刃と
を具えている。
本発明の好ましい一実施形態によると、副切刃は主切刃よりも短く、それと共に切削インサートの上面または底面から見て鈍角を形成している。
さらに本発明の好ましい一実施形態によると、それぞれの側面は、変化した高さ寸法を有する。
好ましくは、高さ寸法は、側面の中央領域において最小値を有する。
さらに好ましくは、高さ寸法は、側面の外側領域での最大値から中央領域での最小値まで単調に減少している。
一般的に言って、上面および底面には、主切刃および副切刃に隣接してこれらに沿って長手方向に延在するチップ溝が設けられている。
好ましくは、上面には、主切刃に対して概ね中央部に位置する上当接面が設けられ、底面には、主切刃に対して概ね中央部に位置し、上当接面の反対側を概ね向く底当接面が設けられている。
好ましい一実施形態によると、上当接面および底当接面が平坦であって相互に平行であり、所定距離だけ離されている。
さらに好ましい一実施形態によると、上当接面および底当接面の間の所定距離は、少なくとも側面の高さ寸法の最大値と等しい。
望むのであれば、切削インサートには、主切刃および副切刃からチップ溝に向けて延在するランドが設けられる。
本発明によると、円板の全体的形状を有する工具本体と、インサートポケットに取り外し可能に取り付けられる複数の同一な切削インサートとを具えたフライスもまた提供され、
工具本体は、外周取り付け面により接続されて反対側を向く２つの概ね円形の側面と、これら側面を通る回転軸線とを有し、この回転軸線はフライスの回転方向を規定し、
インサートポケットは、外周取り付け面の周りに角度的間隔をあけられ、
切削インサートは、
概ね正方形状の上面および底面と、
これら上面と底面との間に延在する４つの側面と、
切削インサートの上面または底面から見て互いに離れて延在する２つの反対側を向く突出部であって、これら突出部は中間側面と２つの副側面とを具えた外縁側面を有し、中間側面は２つの副側面の間に位置してこれらとつながり、それぞれの側面は、隣接する副側面に接続する主側面を具え、これら隣接する主側面は、切削インサートの２つの反対側を向くコーナ端部にてつながっている突出部と、
主側面と上面および底面との交差部分に形成される８つの同一な主切刃と、
副側面と上面および底面との交差部分に形成され、それぞれ隣接する主切刃に接続する８つの同一な副切刃とを具え、
これら切削インサートは、回転方向を向く各切削インサートの上当接面または底当接面の一方と対となって互い違いに配され、
所定の対の切削インサートの第１の切削インサートは、工具本体の第１の側面から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も離れた第１の突出部を有し、この所定の対の切削インサートの第２の切削インサートは、工具本体の第２の側面から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も離れた第２の突出部を有する。
好ましい一実施形態によると、第１の切削インサートは、回転軸線から所定の半径方向距離に位置する第１の主切刃を有し、前記第２の切削インサートは、同じ所定の半径方向距離に位置する第２の主切刃を有する。
一般的に、第１および第２の突出部は、外周取り付け面から半径方向に少なくとも部分的に突出している。
さて、より良い理解のため、本発明が添付図面を参照して単なる例示により記述されよう。
まず、図１から図３まで注意が引き起こされる。本発明による切削インサート１０は、正方形状の上面１２と底面１４とを一般的に有する。この切削インサートは、加圧および焼結によって、または注入成形によって製造可能である。４つのほぼ同じ側面１６が上面１２と底面１４との間に延在している。これらの側面１６は、同一であるように意図されているが、生産過程の結果として１つ以上の側面が要求した意図と多少異なっていてもよい。例えば、焼結中に切削インサートが縮み、この収縮が不均一となる可能性があることは知られている。従って、ここでのほぼ同一は、製造許容誤差を考慮に入れて達成できるような同一を意味している。側面１６のそれぞれは、隣接する副側面２０に接続する主側面１８を具えている。隣接する主側面１８は、２つの反対側を向くコーナ端部２２にてつながっている。
隣接する副側面２０は、中間側面２４にてつながる。隣接する２つの副側面２０および中間側面２４は、切削インサート１０から外側に突出する突出部２８の外縁側面２６を形成する。切削インサート１０を上面または底面から見ると、図２に見ることができるように、互いに離れて延在する２つの反対側を向く突出部２８がある。
それぞれの主側面１８と上面１２または底面１４との交差部分は、主切刃３０を画成する。８つのほぼ同一な主切刃３０がある。それぞれの副側面２０と上面１２または底面１４との交差部分は、副切刃３２を画成する。８つのほぼ同一な副切刃３２がある。それぞれの副切刃３２が隣接する主切刃３０に接続している。本発明の好ましい一実施形態によると、副切刃３２は主切刃３０より短く、切削インサート１０を上面または底面から見た場合、図２に見ることができるように、それと共に鈍角αを形成する。
それぞれの側面１６に関し、切削インサートを側方から見て、高さ寸法Ｈが側面の垂直高さとして規定される（図３を参照）。換言すると、この高さ寸法Ｈは、底面１４と関連する主切刃３０上の第１の点Ｐ１と、この点の垂直反対側にあって上面１２と関連する主切刃３０上の第２の点Ｐ２との間の距離である。本発明の好ましい一実施形態によると、各側面１６は、変化した高さ寸法Ｈを有する。好ましくは、この高さ寸法Ｈは、側面１６の中央領域３４で最小値Ｈｍｉｎを有する。さらに好ましくは、この高さ寸法Ｈは、側面１６の外側領域３６における最大値Ｈｍａｘから中央領域３４での最小値Ｈｍｉｎまで単調に減少している。
図３を参照すると、２つの平面が規定されている。中間平面Ｍが上および底面１２，１４の間の中間に位置を定められ、中間平面Ｍと平行な参照平面Ｎが上面１２と関連する副切刃３２の外端３８を通っている。底面１４と関連した同様な参照平面を規定することもできるが、この切削インサート１０は中間平面Ｍに関して鏡面対称を有するので、これは不必要である。
所定の側面１６に関し、この所定の側面と関連する主および副切刃３０，３２は、変化した高さ寸法と直接関連する変化した斜面を有する。副切刃３２は、その外端３８からこれが主切刃３０とつながる点４０まで延在すると同時に、参照平面Ｎから離れて中間平面Ｍの方に傾斜している。主切刃３０は２つの部分を具え、第１の部分３０１はこれが副切刃３２とつながる点４０から側面１６の中央領域３４の方に延在すると同時に、参照平面Ｎから離れて中間平面Ｍの方に傾斜しており、第２の部分３０２は、側面１６の中央領域３４から延在すると同時に、参照平面Ｎの方に中間平面Ｍから離れて傾斜している。また、上および底面１２，１４に設けられたチップ溝４２を示す図４および図５に対しても参照がなされる。このチップ溝４２は、主および副切刃３０，３２に隣接してこれらに沿って長手方向に延在している。
上面１２には、主切れ刃３０に関して一般的に中央に位置する上当接面４４が設けられ、底面１４には、主切れ刃３０に関して一般的に中央に位置し、上当接面４４と反対方向を一般的に向く底当接面４６が設けられている。好ましい一実施形態によると、これら上および底当接面４４，４６は平坦であって、相互に平行である。上および底当接面４４，４６の間の距離は、少なくとも側面の高さ寸法Ｈの最大値Ｈｍａｘと等しい。切削インサート１０には、主および副切刃３０，３２からチップ溝４２の方に延在するランド４８が設けられている。
さて、本発明によると、円板の全体的形状と、取り外し可能にインサートポケット５４に取り付けられる同一な複数の切削インサート１０とを有する工具本体５２を具えたフライス５０を示す図６から図８に注意が引き起こされる。図６においては、単に３個の切削インサート１０のみが示されており、これと同じ３個の切削インサートが図７および図８に示されている。工具本体５２は、外周取り付け面５８によって接続する２つの反対側を向いた概ね円形の側面５６を有する。回転軸線Ａが側面５６を通過し、フライス５０の回転方向Ｒを規定する。
インサートポケット５４は、外周取り付け面５８の周りに角度的間隔を置かれ、切削インサート１０は回転方向Ｒを向くそれぞれの切削インサート１０の上または底当接面４４，４６の一方と対をなして互い違いに配されている。所定の対の切削インサートの第１の切削インサート１０'は、工具本体５２の第１の側面５６'から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も外側の第１の突出部２８'を有する。この所定の対の切削インサートの第２の切削インサート１０”は、工具本体５２の第２の側面５６”から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も外側の第２の突出部２８”を有する。一般的に、これら第１および第２の突出部２８'，２８”は、外周取り付け面５８から半径方向に少なくとも部分的に突出している。
さて、フライス５０の２つの切削インサート１０’，１０”が被加工物６２に要求される輪郭形状６０，６０’，６０”をどのように作り出すのかを示す図９に対して注意が引き起こされる。被加工物はカム軸のカムである。図において、２つの切削インサート１０’，１０”は、破線で示された第２の切削インサート１０”の手前にある実線で示された第１の切削インサート１０’と相互に重ね合わされる。被加工物に要求される輪郭形状は、中央直線部６０（カムのフランク）と、中央直線部６０の両側の２つの傾斜部６１’，６０”（フランクの面取り端部）とを具える。第１の傾斜部６０’は、第１の切削インサート１０’の第１の突出部２８’と関連する第１の副切刃３２’により形成されているのに対し、第２の傾斜部６０”は、第２の切削インサート１０”の第２の突出部２８”と関連する第２の副切刃３２”により形成されている。中央直線部６０は、重なり合っていることを見ることができるように、第１のインサート１０’の第１の主切刃３０’および第２のインサート１０”の第２の主切刃３０”の両方により形成されている。第１のインサート１０’の第１の主切刃３０’と第２のインサート１０”の第２の主切刃３０”とが重なり合っているので、これらは回転軸線から同じ半径方向距離に位置している。
図８を参照すると、主切刃３０（３０’，３０”）が上述したように傾斜して軸線方向に固有のすくい角をもたらし、それによって切削インサート１０の上面１２を回転軸線Ａに対して斜めに位置決めする必要性を回避しているという事実を見ることができる。従って、隣接する切削インサートの間の角ピッチを減少させることができ、狭ピッチフライスに関する周知の利点をもたらす。本発明の教示による切削インサートのさらなる利点は、異なる幅のフライスに同じ切削インサートを使用する可能性があることを明白にしよう。従って、切削インサートの軸線方向の重なり合いを調整することにより、被加工物の中央直線部６０の長さを変更することが可能である。本発明のまたさらなる利点は、このフライスが、８回割り出すことができると共にフライスに取り付けた場合に右側または左側の切削インサートの何れかで用いることができる単一型切削インサートを使用しているということである。
図７および図８に見ることができるように、切削インサート１０はインサート１０の上当接面４４に当接するくさび６４によってインサートポケット５４に保持される。このくさび６４は、ねじ６６によってフライス５０の工具本体５２に固定される。インサート１０は、くさび６４とインサートポケット５４の支持面６８との間に楔止めされる。支持面６８は、回転方向Ｒを向いている。見ることができるように、インサート１０の底面１４は、突出部２８の領域の支持面６８およびコーナ端部２２に当接し、それによってフライス５０を使用中の場合の切削力に対してインサート１０を支持する。図３に見ることができるように、この装置は、コーナ端部２２および突出部の両方が同じ高さＨｍａｘを有するという事実に加え、さらにコーナ端部２２が円筒形状であって隣接する主側面１８の交差部分によって単に形成されるコーナ端部によって得られるよりもそれらにより広い表面積を与えるという事実によって可能となる。
本発明をある程度詳細に記述したけれども、請求されたような本発明の精神または範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能であることを認識されよう。
本発明による切削インサートの立体投影図である。 図１に例示された切削インサートの上面図である。 図１に例示された切削インサートの側面図である。 図２中の線ＩＶ−ＩＶに沿った切削インサートの部分断面図である。 図２中の線Ｖ−Ｖに沿った切削インサートの部分断面図である。 本発明による切削インサートを装着したフライスの立体投影図である。 図５に示したフライスの一部の立体投影図である。 図５に示したフライスの一部の半径方向端面図である。 図５に示したフライスの２つの切削インサートが被加工物に要求される輪郭形状を形成するためにどのように相互に重ね合わされるのかを示す破断図である。

Claims (13)

  1. フライス(５０)にて使用するための割り出し可能な切削インサート(１０)であって、
    概ね正方形状の上および底面(１２，１４)と、
    これら上面(１２)と底面(１４)との間に延在する４つの側面(１６)と、
    切削インサート(１０)の前記上面または底面から見て互いに離れて延在する２つの反対側を向く突出部(２８)であって、これら突出部(２８)は中間側面(２４)と２つの副側面(２０)とを具えた外縁側面(２６)を有し、前記中間側面(２４)は前記２つの副側面(２０)の間に位置してこれらとつながり、前記側面(１６)のそれぞれは隣接する副側面(２０)に接続する主側面(１８)を具え、隣接する主側面(１８)は、切削インサート(１０)の２つの反対側を向くコーナ端部(２２)にてつながっている突出部 ( ２８ )と、
    前記主側面(１８)と前記上面(１２)との交差部分に形成される４つの主切刃(３０)と、前記主側面(１８)と前記底面(１４)との交差部分に形成される４つの主切刃(３０)とを具えた８つの同一な主切刃(３０)と、
    前記副側面(２０)と前記上面(１２)との交差部分に形成される４つの副切刃(３２)と、前記副側面(２０)と前記底面(１４)との交差部分に形成される４つの副切刃(３２)とを具え、それぞれ隣接する主切刃 ( ３０ ) に接続する８つの同一な副切刃(３２)と
    を具えた切削インサート。
  2. 前記副切刃(３２)は前記主切刃(３０)よりも短く、かつ切削インサート(１０)の前記上面または底面から見て鈍角(α)を形成する請求項１に記載の切削インサート。
  3. それぞれの側面(１６)は、変化した高さ寸法(Ｈ)を有する請求項１に記載の切削インサート。
  4. 前記高さ寸法(Ｈ)は、前記側面(１６)の中央領域(３４)において最小値(Ｈmin)を有する請求項３に記載の切削インサート。
  5. 前記高さ寸法(Ｈ)は、前記側面(１６)の外側領域(３６)での最大値(Ｈmax)から前記中央領域での最小値(Ｈmin)まで単調に減少している請求項４に記載の切削インサート。
  6. 前記上および底面(１２，１４)には、前記主および副切刃(３０，３２)に隣接してこれらに沿って長手方向に延在するチップ溝(４２)が設けられている請求項１に記載の切削インサート。
  7. 前記上面(１２)には、前記主切刃(３０)に対して概ね中央部に位置する上当接面(４４)が設けられ、前記底面(１４)には、前記主切刃(３０)に対して概ね中央部に位置し、前記上当接面(４４)の反対側を概ね向く底当接面(４６)が設けられている請求項１に記載の切削インサート。
  8. 前記上および底当接面(４４，４６)が平坦であって相互に平行であり、所定距離だけ離されている請求項７に記載の切削インサート。
  9. 前記上および底当接面(４４，４６)の間の所定距離は、少なくとも前記側面(１６)の高さ寸法(Ｈ)の最大値(Ｈmax)と等しい請求項８に記載の切削インサート。
  10. 切削インサート(１０)には、前記主および副切刃(３０，３２)から前記チップ溝(４２)に向けて延在するランド(４８)が設けられている請求項６に記載の切削インサート。
  11. 円板の全体的形状を有する工具本体(５２)と、インサートポケット(５４)に取り外し可能に取り付けられる複数の同一な切削インサート(１０)とを具えたフライス(５０)であって、
    前記工具本体(５２)は、外周取り付け面(５８)により接続されて反対側を向く２つの概ね円形の側面(５６)と、これら側面(５６)を通る回転軸線(Ａ)とを有し、この回転軸線(Ａ)はフライス(５０)の回転方向(Ｒ)を規定し、
    前記インサートポケット(５４)は、前記外周取り付け面(５８)の周りに角度的間隔をあけられ、
    前記切削インサート(１０)は、
    概ね正方形状の上および底面(１２，１４)と、
    これら上面(１２)と底面(１４)との間に延在する４つの側面(１６)と、
    切削インサート(１０)の前記上面または底面から見て互いに離れて延在する２つの反対側を向く突出部(２８)であって、これら突出部(２８)は中間側面(２４)と２つの副側面(２０)とを具えた外縁側面(２６)を有し、前記中間側面(２４)は前記２つの副側面(２０)の間に位置してこれらとつながり、前記それぞれの側面(１６)は、隣接する副側面(２０)に接続する主側面(１８)を具え、これら隣接する主側面(１８)は、切削インサート (１０)の２つの反対側を向くコーナ端部(２２)にてつながっている突出部 ( ２８ )と、
    前記主側面(１８)と前記上および底面(１２，１４)との交差部分に形成される８つの同一な主切刃(３０)と、
    前記副側面(１８)と前記上および底面(１２，１４)との交差部分に形成され、それぞれ隣接する主切刃 ( ３０ ) に接続する８つの同一な副切刃(３２) とを具え、
    これら切削インサート(１０)は、前記回転方向(Ｒ)を向く各切削インサート(１０)の上または底当接面(４４，４６)の一方と対となって互い違いに配され、
    所定の対の切削インサートの第１の切削インサート(１０')は、前記工具本体(５２)の第１の側面(５６')から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も離れた第１の突出部(２８')を有し、この所定の対の切削インサートの第２の切削インサート(１０”)は、前記工具本体(５２)の第２の側面(５６”)から軸線方向に少なくとも部分的に突出して半径方向および軸線方向に最も離れた第２の突出部(２８”)を有する
    ことを特徴とするフライス。
  12. 前記第１の切削インサート(１０')は、前記回転軸線(Ａ)から所定の半径方向距離に位置する第１の主切刃(３０')を有し、前記第２の切削インサート(１０”)は、同じ所定の半径方向距離に位置する第２の主切刃(３０”)を有する請求項１１に記載のフライス。
  13. 前記第１および第２の突出部(２８'，２８”)は、前記外周取り付け面(５８)から半径方向に少なくとも部分的に突出している請求項１２に記載のフライス。
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