JP4489874B2 - 切り屑を形成する機械加工用の切削チップ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新しい形式の多角形状の切削チップに関し、金属加工部材の機械加工用の回転フライス加工工具に適用する。特に本発明は、平坦フライス加工用のエンドミル及びフライスカッターの双方に有効にするために、最適化されたチップ形態を備えた新しい形式の切削チップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フライス加工チップは、切削材料の成形粉末を加圧成形して焼結することによって一般的に製造される。この進歩がポジすくい角を備えたポジ切れ刃(positive cutting insert) に今日集中するのは、工作機械に要求される切削力と動力供給とを減少することが可能であり、同時にそれによって望ましくない振動を減少することが可能であるからである。これはポジの軸方向角度と同時にネガの半径方向角度を含む形状を備えた工具を提供することを意味するものである。また、ある場合には、ポジの軸方向角度とゼロ度の半径方向角度との組み合わせは、捩じれ切り屑が生じて最良の切り屑輸送を与えるために使用できる。切削チップは、一般的に中央締結ネジで締結され、問題なく無く切り屑輸送の最良の可能性を提供する。
【０００３】
エンドミル用の通常の割り出し可能チップに存在する欠点の一つは、チップが切り屑障害を伴う課題を完全に回避することができないことである。この課題は長い切り屑を生じる材料の機械加工時に特に発生する。この課題の解決策としては、螺旋状に曲がっている切削チップを使用することが提案されている。ヨーロッパ特許第Ａ−４１６９０１号にこのような工具を記載する。このような螺旋状の切れ刃を備えた切れ刃は、真っ直ぐな切れ刃で達成される最大値よりも低い切削力の傾斜した曲線の工作物に容易に使用できるようになる。このような方法で工具はいくぶん安定になるが、中央穴のあるチップを使用する場合、特に長い切り屑を生ずる材料を機械加工する場合には切り屑障害とともにこの課題が未解決で残っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記観点から本発明は、改良された形状最適条件を備えたヨーロッパ特許第Ａ−４１６９０１号に記載された改良されたタイプの切削チップを達成することを目的とし、工具に大きな軸方向の傾斜を設けることを意図した波形の刃線に沿って階段状の逃げを組み合わせた機能的で一定の刃角度が備わり、同時にすくい面にはさらに最適化された輪郭が備わる。本発明の特徴は特許請求の範囲にさらに正確に定義される。
【０００５】
【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び実施例】
添付した図面に示される好ましい実施態様に関連して、本発明をさらに詳細に以下に説明する。
図１及び図２にエンドミルの実施態様を示し、このエンドミルは本発明にしたがう角柱状に伸びた割り出し可能なチップ１３を備える。このような切削用チップ(cutting insert)は直接加圧成形法によって製造され、この成形法では超硬合金を成形する粉末をプレス中でまず所望の形状にして、その後１０００℃以上のオーブン窯で焼結する。この焼結時に生じる収縮は、プレス装置の寸法出しを考慮する必要があるかなりの程度である。このエンドミルは本質的に環状の形をした本体１０を備え、この本体の後部上部（図示せず）は円錐形状であって、この本体が中心軸ＣＬの回りを回転できる手段で、工作機械のチャックまたはスピンドルに取り付けることができる。エンドミルの前方部分はその周囲に複数の離間した逃げ１１(recess)を備え、逃げのそれぞれが底支持面１４とそこから直立する一つまたはそれ以上の側部支持面とにより限定されるポケットを有し、このポケット１２の中に着脱可能に締結される割り出し可能チップ１３が加工位置に受容される。或いは複数の切削用チップがさらに上記フライス本体のポケットにマッチングさせて軸方向に並べられる。
【０００６】
上記ポケット１２の底支持面１４が、ポジ(positive)の軸方向角αを形成し同時に半径方向の面にネガ(negative)な軸方向角を与えるように、長さ軸方向に取り付けられる。割り出し可能なチップ１３は、チップの中央開口１５を通って受容され締結ネジ（図示せず）によって上記ポケット１２に締結され、そしてフライス本体１０をネジ止め可能に締結する。上記開口１５の軸線は、好ましくは上記チップの底面に垂直である。このポジの軸方向の角αの大きさは０〜２０°好ましくは５〜１５°の範囲に選択する必要がある。このポジの軸方向角αが、切り屑を容易に除去して工作物から取り去ることを可能にする。
【０００７】
割り出し可能なチップ１３は本質的に平行四辺形のように形成され、本質的に平行な平行四辺形の側面、上側面１６及び底面１７を含み、その面はスウェーデン特許第９８０１５７６−１号に記載される方法で互いから離れ相互に角度を成す。上記の上側面と底面の間に、上記上側面と底面から本質的に直角に配向する二つの長さ方向の側面１８、１９と、二つの端面２０、２１が延在し、そこにおいて上記側面１８、１９が横方向に延在する端面２０、２１よりかなり長い長さ方向の延長部を有する。これらの側面１８、１９は、作用切削コーナーに向かって幅が広がり、通常上側面１６に鋭角に且つ底面１７に鈍角に傾斜する。正反対の対抗するコーナーに位置する端面が部分２２、２３に設けられ、この部分が上記チップの残部から軸方向に突出する。切削チップの側面１８、１９と上側面１６との間のそれぞれの交差線がそれぞれの主切れ刃２４と主切れ刃２５とを形成するが、上記突出部２２、２３と上側面１６との間の交差部が斜面(bevel face)２６、２７を構成し、この斜面が上記突出する一帯で上記主切れ刃に対して実質的に直角を成して、主切れ刃が機械加工された面を平滑にしてそして改良された面仕上げを達成する。主切れ刃と上記斜面とが滑らかに湾曲したコーナー刃２８、２９の各コーナーで分けられ、そしてこの曲率半径は、加工部材の機械加工に際に、半径０．４〜６．４ｍｍの湾曲した部分が達成されるように選択する。強化された切れ刃を得るために、狭い面取り部３０が、主切れ刃２４、２５に沿って適切な幅で備えられ、一方まず上記の斜面２６、２７に沿っていくぶん広い斜面３１が備えられ、それによって上記斜面３１が実質的に一定の幅で端面２０、２１全体に沿って延在する。さらに、斜面２６、２７に隣合って滑らかに湾曲した切れ刃部分２６ａ、２７ａが存在する。この切れ刃部分２６ａ、２７ａが軸方向の傾斜加工と穿孔加工とで作用刃となることを意図する。この湾曲した半径はこの斜面からさらに離れた位置で実質的に大きくなる。
【０００８】
長さ方向の側面１８、１９が作用切削コーナーに向かって幅を増加するように設計されているので、切削コーナーと湾曲したコーナー２８、２９とが切削ップの競り上がった部分に位置するようになる。同時に、側面１８、１９と端面２０、２１との双方が切削チップの上側面１６に対して切れ刃全体に沿ってポジの逃げ角を持つように切削チップが形成される。切削チップの長さ方向の側面１８、１９は、波形をした主逃げ面３２が主切れ刃２４の全体に沿って形成し（同様に主切れ刃２５に沿って）、一方の端面２１から別の端面２０に向かって下向きに軸方向に大きな傾斜を成していることがさらに認められる。この主逃げ面３２がチップの残部から横方向に突出する部分に備えられ、この残部は所定の半径の階段状の逃げを経由して第２の螺旋状に捩じれた逃げ面１８へと延長し、この逃げ面は逃げ角が切削深さの増加とともに増加するように形成されることが注目される。主逃げ面３２と隣接する主切れ刃２４、２５とは、長さ方向に滑らかにＳ字型の曲線を成す。主逃げ面３２は実質的に一定の幅をその全長に沿って形成する。
【０００９】
このチップの上側面１６の詳細な形状が、図２、図４、図９及び、図５〜図９と図１０〜図１２の対応する断面図に良く表される。すなわち、この上側面は中央穴１５の周囲に窪んで平らな中央面３３を備える。この周辺の面はそこから競り上がっている。面取り部３０の隣の全ての主切れ刃に隣接して、斜めに下方に傾斜した面３４、３５があり、この面は長さ方向に螺旋状に形成されて主すくい面として作用する。このすくい面３４、３５は主切れ刃２４、２５の全体に沿って一定の幅である。
【００１０】
図４に示す実施態様において、すくい面３４、３５の部分は、第２の切り屑を破断する面として作用する上方に向かって傾斜した面３６、３７に隣合って位置し、この破断する面は軸方向に突き出ている部分２２、２３に向かって幅が増加していて、この幅は上記部分２２、２３に向かって減少する。面取り部と湾曲した範囲２６ａ、２７ａとの間の遷移領域で成された断面のところで、上記傾斜した面３６、３７が、凸状に湾曲した形状であり下向きに傾斜した面３８、３９に隣接する縁３６ａ、３７ａと会合し、そして反対側のすくい面３４と交差するまで下向きに全体に延在する。チップの中央に向かう方向に、上記第２の切り屑を破断する面３６、３７が延在して窪んだ面４０、４１と会合し、そのレベルが面３３と比較していくぶん上昇し、その面３３は開口１５の回り全体に環状面として延在する。また、この窪んだ面４０、４１は、凸状に湾曲した面３８、３９の中央部とチップの中心との間に位置する遷移面である。この傾斜面３５、３７は、それらの間の鈍角な角βが１３０〜１６０°好ましくは１４０〜１５０°になるようにすべきである。工作物を重切削する場合さらに狭い角度範囲を選択すべきである。図４の区画線Ｄ−Ｄですくい面３８によって与えられる切り屑角γは０〜１０°になる必要がある。図２、図４及び図９に示すように、湾曲した刃２８、２９に接して位置する傾斜面の一部分３４、３５は、滑らかに湾曲させるべきであるが、主切れ刃に沿って延在する上記面３４、３５の幅より大きな幅にする。その結果として、上記第２の切り屑を破断する面３６、３７は、斜面２６、２７に近づいた場合、幅が減少する。
【００１１】
図２及び図９の別の実施態様が示され、チップには主切れ刃２４、２５に平行に延在する延ばされた突出部４２、４３が設けられ、この突出部は上向きの傾斜面３６、３７上に位置するが凸状の断面輪郭を備える。すなわち、突出部４３が、面３５と３７との間の交差線から所定の距離に位置するが主切れ刃２５と平行であり、同様に突出部４２が、面３４と３６との間の交差線から所定の距離に位置するが主切れ刃２４と平行になる。突出部４２、４３の長さ方向の延在部は中央開口１５の直径の大きさより０．８〜１．２好ましくは０．９〜１．１倍にする必要がある。
【００１２】
【発明の効果】
上記の配列によって、新しいチップが、長い切り屑を形成する材料を切削する溝加工カッター、並びにこのような困難な材料の傾斜加工またはエンドミル作業のような高切削速度と困難な機械加工作業とにおいて効果的な切削工具を提供する。同時に非常に高い精度と機械加工した面の良好な仕上げとを達成することが可能となる。チップはエンドミル用の角柱状に伸びたチップとして記載したが、主すくい面と第２のすくい面とに対応する最適化と、並びにこれらに備えられる突出部は、同様に四辺形、菱形またはダイヤモンド状のチップのように他の多角形のチップに適用することができことは理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にしたがって締結された切削チップを備えたフライス本体の側面図を示す。
【図２】図１にしたがう工具の別の部分側面図を示す。
【図３】図１及び図２にしたがう切削チップの端面図を示す。
【図４】本発明のチップの別の実施態様であり、別のチップの部分側面図を示す。
【図５】図４の線分Ｄ−Ｄに沿う断面図を示す。
【図６】図４の線分Ａ−Ａに沿う断面図を示す。
【図７】図４の線分Ｂ−Ｂに沿う断面図を示す。
【図８】図４の線分Ｃ−Ｃに沿う断面図を示す。
【図９】図２にしたがう工具の部分側面図を示す。
【図１０】図９の線分Ｅ−Ｅに沿う断面図を示す。
【図１１】図９の線分Ｆ−Ｆに沿う断面図を示す。
【図１２】図９の線分Ｇ−Ｇに沿う断面図を示す。
【符号の説明】
１０…フライス本体、本体
１１…離間した逃げ
１２…ポケット
１３…割り出し可能なチップ
１４…底支持面
１５…中央穴、中央開口、開口
１６…切り屑上側面、上側面
１７…底面
１８…側面、逃げ面
１９…側面
２０…側面、端面
２１…側面、端面
２２…突出部、突き出ている部分
２３…突出部、突き出ている部分
２４…主切れ刃
２５…主切れ刃
２６…第２の切れ刃、斜面
２６ａ…湾曲した刃部分、湾曲した範囲
２７…第２の切れ刃、斜面
２７ａ…湾曲した刃部分、湾曲した範囲
２８…湾曲したコーナー刃
２９…湾曲したコーナー刃
３０…面取り部、斜面
３１…面取り部、斜面
３２…側面の上側部分、主逃げ面、横方向に延在する部分
３３…中央面
３４…第１の切り屑を破断する面、傾斜面、切り屑を形成する面
３４ａ…滑らかに湾曲した面形状を備えた部分
３５…第１の切り屑を破断する面、傾斜面、切り屑を形成する面
３５ａ…滑らかに湾曲した面形状を備えた部分
３６…上向きに傾斜する面、第２の切り屑を形成する面、切り屑を形成する面
３６ａ…縁
３７…上向きに傾斜する面、第２の切り屑を形成する面、切り屑を形成する面
３７ａ…縁
３８…下向きに傾斜した面、凸状に湾曲した面、すくい面
３９…下向きに傾斜した面、凸状に湾曲した面
４０…窪んだ面
４１…窪んだ面
４２…延ばされた突出部
４３…延ばされた突出部
ＣＬ…中心線
β…傾斜面の間の角
γ…切り屑角

Claims (10)

1. 切り屑上側面（１６）と、平らな底面（１７）と、それらの間に複数の周囲の側面（１８、１９、２０、２１）とを含んでなる基本的に多角形のボディーを備える切り屑を形成する機械加工用の切削チップであって、
   前記側面が前記上側面の交差部に主切れ刃（２４、２５）と第２の切れ刃（２６、２７）とを形成し、前記上側面に各刃が面取り部（３０、３１）を持ち、前記第２の切れ刃がチップボディーの残部から軸方向に突出する突出部（２２、２３）に備えられ、前記残部において長さ方向に延在する前記側面（１８、１９）が作用切削コーナーに向かって幅を増加するので、前記切削コーナーが上昇した部分に位置し、且つ
   前記面取り部（３０、３１）と傾斜面（３４、３５）の内側に配置する一つまたは複数の切り屑上側面との内側に延在し、且つチップの中心に向かって延在して前記傾斜面が存在するので、それらの間に切り屑の反り返り領域を備えた切り屑を形成する機械加工用の切削チップにおいて、
   ａ）前記周囲の側面（１８、１９、２０、２１）が前記上側面（１６）から鋭角に傾斜することによって、少なくとも二つの対抗する周囲の側面の上部が横方向に延在する部分（３２）に位置し、前記部分（３２）と隣接する周囲の側面（１８、１９）の下部との双方が長さ方向の延在部全体に沿って螺旋状の輪郭を備え、
   ｂ）前記主切れ刃（２４、２５）に隣接する第１の切り屑を破断する面として作用する前記傾斜面（３４、３５）が延在部全体に沿って螺旋であり、前記主切れ刃全体に沿って一定の幅を有し、
   ｃ）前記第１の切り屑を破断する面として作用する前記傾斜面（３４、３５）は、第２の切り屑を破断する面として作用する上向きに傾斜する面（３６、３７）の方へ内側に延在し、両者間にＶ字型の切り屑反り返り窪みが形成され、
   前記第２の切り屑を破断する面として作用する前記上向きに傾斜する面（３６、３７）は、前記第２の切刃（２６、２７）が湾曲した刃部分（２６ａ、２７ａ）と交る領域のレベルの区域で、実質的に凸状に湾曲した輪郭で下向きに傾斜した面（３８、３９）に位置する縁（３６ａ、３７ａ）まで延在することを特徴とする切り屑を形成する機械加工用の切削チップ。
2. 刃を強化する前記面取り部（３０）は、主切れ刃に沿って幅を持ち、該幅は前記第２の切れ刃（２６、２７）に沿って延在する前記面取り部（３１）の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の切削チップ。
3. 湾曲したコーナー刃（２８、２９）に隣接して位置する前記傾斜面（３４、３５）の部分が、主切れ刃に沿って延在する前記傾斜面（３４、３５）の幅より大きい幅の滑らかに湾曲した面輪郭を備えた部分（３４ａ、３５ａ）の形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の切削チップ。
4. 第２の切り屑を破断する面として作用する前記上向きに傾斜する面（３６、３７）が、中間部分からコーナー部分まで、まず増加しその後減少する幅であることを特徴とする請求項３に記載の切削チップ。
5. 前記第１の切り屑を破断する面として作用する前記傾斜面（３４、３５）と前記第２の切り屑を破断する面として作用する前記上向きに傾斜する面（３６、３７）とを含む角（β）の大きさが、１３０〜１６０°になることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削チップ。
6. 延ばされた突出部（４２、４３）が、前記第２の切り屑を破断する面として作用する上向きに傾斜した面（３６、３７）上に、前記第１の切り屑を破断する面として作用する前記傾斜面（３４、３５）と前記第２の切り屑を破断する面として作用する上向きに傾斜した面（３６、３７）との間の交差部から所定の距離に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削チップ。
7. 前記突出部（４２、４３）の長さ方向の延在部が、前記チップの中央開口（１５）の直径の大きさの０．８〜１．２になることを特徴とする請求項６記載の切削チップ。
8. 前記突出部（４２、４３）が、前記主切れ刃（２４、２５）と平行に配向し、前記突出部の横断面が凸状に湾曲した輪郭であることを特徴とする請求項６または７に記載の切削チップ。
9. 角柱状に延ばされた形状のボディーに、前記主切れ刃（２４、２５）が前記チップの長さ方向に延在することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の切削チップ。
10. 前記チップが中央開口（１５）を備え、該中央穴が前記チップを貫通して全体に、前記チップの底面（１７）に向かって直角である方向に延在することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の切削チップ。

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