JP6762294B2 - 切削工具及び切屑除去工具用切削インサート - Google Patents

切削工具及び切屑除去工具用切削インサート Download PDF

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Description

本発明は、工具本体と、少なくとも一の切削インサート(請求項17のプリアンブルに記載の切削インサートはもちろん該当する)とを含む、請求項1のプリアンブルに記載の切屑除去機械加工用に構成された切削工具に関する。
本発明は、特に、フライス加工のために使用される切削工具及び割出し可能な切削インサートに関するものであり、そのため、主としてその特定の用途に関して論述されているが、これに限定されるものではない。前記工具及びインサートは、旋盤などの他のタイプの切屑除去機械加工にも同様に使用することができる。想定されるフライス加工処理の例は、正面フライス切削、傾斜加工、及び補間旋削である。
このようなフライス加工工具は通常、複数の、例えば6つのポケットを有しており、ポケットには切削インサートが着脱可能に固定され、切屑を除去しながらの機械加工のために使用される切れ刃の部分を変えるために切削インサートの割出しを可能にしている。前記機械加工の結果及び前記切削インサートの寿命にとって、工具本体の前記ポケットすなわち座部に収容されたインサートがその中の固定位置で適切に支持されることが極めて重要である。このような支持は、インサートの側面の部分に支持を提供する手段と、インサートの下面に支持を提供する平坦な支持面により提供するべきであり、前記ポケット内にインサートを固定しながら平坦な支持面に対して締め付け手段が前記下面を押圧している。また、工具の切屑除去動作状態でインサートに回転モーメントが作用している場合にインサートが動かないこと、かつ、それがポケットの係合部材と相互作用するインサートの係合部材によって確実にされることが重要である。
欧州特許出願公開第2764939号には、冒頭で定義したタイプの切削工具及び切削インサートが開示されている。その工具においてポケットの支持面は、平坦なポケット底面によって提供され、中央凹部を取り囲むインサートの下面の部分はその面により支持を受けるように当てがわれる。係合部材が、その支持面の上部に配置され、前記凹部内に収容され、特定の張り出し凹部との係合を得るための突出部材を形成し、工具の前記切屑除去動作状態におけるインサートの回転を防止する。
本発明の目的は、既知の切削工具及び切削インサートに関して少なくともいくつかの面で改良が施されている、冒頭で定義したタイプの切削工具及び切削インサートを提供することである。
この目的は、添付の請求項1の特徴部分に列挙された特徴を切削工具に設けることによって得られる切削工具に関する。
***部分を介して前記支持面を設けることにより、割出しのため、およびポケット内に収容されたインサートの回転を防止するために設けられた凹部の底面を使用することにより、適切な支持を得ることができる。これは、下方から前記インサートに適切な支持が提供されることを意味するだけでなく、前記切削工具では、反転可能な、すなわち両面使いのインサートを使用する可能性も意味する。反転可能なインサートの使用は、上述した既知の切削工具にあるような前記支持面を有する切削工具では不可能である。
本発明の一実施形態によれば、前記少なくとも一つの突出部材は、前記張り出し凹部内の前記底面上にインサートを支持するための前記支持面を有する。これは、前記支持面が前記突出部材を収容する凹部の外縁に接近し、工具の切屑除去動作状態で切削抵抗がかかるインサートの部分の保護及び支持を改善することを意味する。
本発明の別の実施形態によれば、前記第二の係合部材が第一の前記突出部材を備え、前記第一の突出部材は、工具の切屑除去動作状態で負荷がかかるように構成された領域内の支持面の部分を介して前記インサートを支持するように配置されている。その実施形態のさらなる発展形態では、前記第一の突出部材は、本部材を収容するインサートの前記中心軸から見て、工具の切屑除去動作状態で最大負荷がかかる前記切れ刃の先端方向に相当する方向から0−45°ずれている方向に突き出ている。これにより、インサートは、切削抵抗が最も高い前記支持面を介して支持を受け、前記切削作業中に前記インサートが割れるリスクが低減される。
本発明の別の実施形態によれば、前記第一の突出部材は、前記張り出し凹部に収容されると、インサートの前記中心軸から、前記中心軸から前記側面までの距離の少なくとも70%、75%−95%又は80%−90%の距離まで延びるように構成されている。それにより支持面は、インサートの周囲付近でインサートを支持し、インサートが割れるリスク(通常は前記切削作業中で最も高い)を低減する。
本発明の別の実施形態によれば、前記インサートは少なくとも三つの前記張り出し凹部を備え、前記第二の係合部材は二つの前記突出部材を備える。二つの前記突出部材の配置は、一つの前記突出部材の存在に対して、前記ポケット内のインサートの安定性及び支持を改善する。また、前記二つの突出部材のうちの第二の突出部材は、工具の切屑除去動作状態でインサートに作用する前記回転モーメントの方向に見た場合、前記第一の突出部材が突き出ている張り出し凹部に続く張り出し凹部内に突き出るように構成されることが好ましい。
本発明の別の実施形態によれば、各前記突出部材は、その突出部材の前記区切り壁と凹部の前記張り出し凹部内の凹境界壁との間に隙間を有して、前記張り出し凹部内に突き出るように設計される。この隙間は非常に小さいが、インサートの凹部が***部分の突出部材上に容易に取り付けられるか又は配置されるような大きさである。それでも、突出部材と凹部の境界壁は、締め付け手段がインサートの固定位置で両者を一緒に押すように配置されることによって互いに押し付けられ得る。これはさらに、ポケット内に形成されたインサートの座部を試行錯誤を繰り返して決定(over−detemined)することなく、前記二つの突出部材を前記***部分に形成することができることを意味する。ここで、第二の突出部材には、第一の突出部材より幾分大きな隙間を設け、支持面及び突出部材へのインサートの凹部の取り付けをさらに容易にすることができる。
本発明の別の実施形態によれば、前記凹部は、インサートの前記中心軸の周りに均一に配置された複数の谷状又は指状の前記張り出し凹部を備え、前記張り出し凹部の数は、本発明の別の実施形態によると2−8、5−8、6−8、又は6であり、切屑除去加工のために前記切れ刃を使用するときにインサートの対応する数の割出し位置をもたらす。
本発明の別の実施形態によれば、インサートの前記上面は円形であり、前記切れ刃は円形である。
本発明の別の実施形態によれば、前記インサートは、その前記下面と上面とが同じであり、インサートのこれらの面のそれぞれと前記側面との間に前記切れ刃が形成されるという意味で反転可能である。この結果、可能な割出しの数が二倍になり、切削インサートの耐用年数を延ばし、したがって、例えば上述の文献による切削工具に比べてより良い工具経済性を提供する。
本発明の別の実施形態によれば、インサートの前記側面の部分に支持を提供する前記手段は、間に溝を有する少なくとも三つの線状の***を含む少なくとも一つの支持表面を備え、溝は、弓状に凹んだ形状を付与するボールノーズエンドミルによって作られ、0.015から0.025mmの深さを有する。そのような支持表面及びその製造は、欧州特許第1629917号に開示されており、アクセスが困難な工具本体のポケットに前記支持表面を作る可能性をもたらす。そのような限定された深さの溝は、良好に支持を提供することができる表面をもたらす。
本発明の別の実施形態によれば、切削工具はフライス加工工具であり、工具本体は前端部と後端部を含み、その間に中心回転軸が延び、その軸の周囲を工具が回転方向に回転可能であり、かつ前記ポケットは、工具本体の前端部と後端部との間に延びる包絡面と、前記前端部との間の移行部内に形成される。本発明による切削工具は、特にフライス加工、特に正面フライス加工及び傾斜加工に適している。
前述の実施形態のさらなる発展形態を構成する本発明の別の実施形態によれば、インサートの前記側面の部分に支持を提供するように構成された前記手段は、工具の前記中心回転軸に対してそれぞれ軸方向及び半径方向の支持を前記インサートに提供する二つの別個の支持表面を備える。これらの二つの別個の支持表面は、前記支持面と協働して、切削インサートが正確な支持を受け、本発明によるフライス加工工具の前記ポケット内にしっかりと保持されること確実にする。また、本発明の別の実施形態で述べたように、工具の前記中心回転軸の延長線に対して0°−45°、0°−25°又は0°−5°ずれている方向に前記第一の突出部材を突き出すのが有利である。これは、切削抵抗の最も高いインサートの領域において、前記支持面が適切な支持を提供することを意味する。言い換えれば、支持面は、外側に広がっており、フライス加工の間、動作中の切れ刃の下方及びそれに沿った領域で、インサートの下面に支持を提供する。
本発明の目的は、そのようなインサートに関する独立請求項に記載のインサートを提供することによって得られる切屑除去工具用の割出し可能な切削インサートに関する。そのようなインサートの利点及びその実施形態は、本発明による切削工具及びその実施形態の上記考察から明らかになる。一つの主な利点は、前記中央凹部の平坦な底面を介して前記インサートに適切な支持を提供する可能性であり、前記切削工具において反転可能な、すなわち両面使いのインサートを使用することを可能にする。したがって、中央凹部の平坦な底面は、ポケット内の***部分上の支持面によって支持される下面の唯一の部分を形成するように構成される。これにより、凹部の平坦な底面には、インサートの下面を支持するための適切な表面積が設けられる。言い換えれば、切れ刃(及びすくい面)を含む両面使いのインサートの下面は、周囲のポケット部のいずれにも重みがかからない。
本発明のその他の有利な特徴及び利点が後述の説明から明らかになる。
添付の図面を参照して、例として引用する本発明の実施形態の具体的な説明を以下に示す。
図面においては、以下の通りである。
本発明によるフライス加工工具の斜視図を示す。 図1の工具のポケットの斜視図を示す。 本発明の実施形態による切削インサートの斜視図を示す。 図2のポケット内に収容されている図3の切削インサートの透視図を示す。
本発明の一実施形態による正面フライス工具1を図1に示す。この工具は、それぞれが着脱可能にポケットに固定された両面使いの切削インサート4を収容する6つの座部すなわちポケット3を有する工具本体2を備える。切削インサートは、ポケットの構造を図解している図1のポケットの一つから取り外される。工具本体2は、前端部5と後端部6とを含み、それらの間に中心回転軸C1が延び、その軸の周囲を工具が回転方向Rに回転可能である。ポケット3は、工具本体の前端部と後端部との間に延びる包絡面7と前記前端部との間の移行部内に形成されている。両面使いのインサート4は、ポケット内に固定され、切削インサートと被加工物との間に逃げ角を設けるために、中心回転軸C1に対して−7°から−12°の軸角度及び−8°から−15°の半径方向角度で傾斜しているネガティブ型のものである。他の軸角度及び半径方向角度も当然考えられる。
次に、図1−4を参照することにより、図1のフライス加工工具の構成及びその切削インサートを説明する。図3は、本発明の一実施形態による切削インサート4を示す。切削インサートは、両面使いすなわち反転可能であり、その上面及び下面は同じデザインを有するが、図中のインサートの向きで上面として表されている側を以下では上面と称する。ただし、それをインサートの底面又は下面と称してもいい。したがって、インサートは、図に見られるように、隠れた下面8と、上面9と、下面と上面とをつなぐ周囲の側面10とを有する。下面及び上面は円形であり、これらの面と側面10との間に形成された円形の切れ刃11、12をそれぞれ有する。上面9及び下面8には、平坦な底面14を有する中央凹部13が設けられている。凹部13は、インサートの中心軸C2の周りに均一に配置された谷状又は指状のデザインの6つの張り出し部15を有する。これらの張り出し部15は、凹部の境界壁16によって画定され、前記中心軸C2に対して凹部の隣接部分17よりもさらに半径方向に延びている。インサートには、ねじ19によって工具のポケット3内にインサートを固定するための中心軸方向貫通穴18が設けられている。各ポケット3は、部分20を有し、この部分20は、周囲のポケット部21に対して***しており、この部分20には上面として平坦な支持面22が設けられている。***部分20は、ポケット内に固定されたインサートの中央凹部13に収容され、支持面22を介して凹部の底面14に支持を提供するように構成される。
ポケットはまた、二つの別個の支持表面(一つは軸方向の支持を提供するための23と、一つは半径方向に支持を提供するための24)の形態でポケット内に収容されたインサートの側面10の部分に支持を提供するように構成された手段を有する。これらの二つの支持表面は、間に溝を有する複数の線状の***によって形成され、これらの溝は、弓状に凹んだ形状を付与するボールノーズエンドミルによって作られ、0.015から0.025mmの深さを有する。
ポケットの***部分20は、第一の突出部材25を有する。第一の突出部材25は、インサートの一つの張り出し凹部15内に突き出るように収容され、その凹部の境界壁の部分26に係合してインサートとポケットの相互係合を確立するよう構成されている。これにより、工具の切屑除去動作状態でインサートに作用する回転モーメントを受けることによってインサートの中心軸C2の周りをインサートが回転するのを防ぐ。突出部材25は、前記張り出し凹部15内の底面14上のインサートを支持するために前記支持面22を有する。第一の突出部材25は、工具の中心回転軸C1に対して「6時」、すなわち中心回転軸C1の方向を向いており、これは、前記突出部材が工具の切屑除去動作状態で最大負荷がかかるように構成されたインサートの領域内の支持面部27によって支持を提供し、それによりインサートのひび割れ又は破壊傾向を効率的に弱めることを意味する。張り出し凹部15は、前記ポケット内に収容されたインサートの前記中心軸C2から前記第一の突出部材がある距離まで延びることができるように設計されている。その距離は、インサートの前記中心軸から前記側面までの距離のおよそ90%である。***部分20には二つの前記突出部材が設けられ、第二の前記突出部材28は、前記回転モーメントの方向に見た場合、第一の突出部材25が突き出ている張り出し凹部に続く張り出し凹部15内に突き出るように構成されている。これら二つの突出部材は、インサートの取り付けを簡素化し、ポケットの座部が試行錯誤を繰り返して決定されるのを防ぐために、インサートのそれぞれの張り出し凹部内の凹境界壁26と前記突出部材の区切り壁29との間に隙間を有して前記張り出し凹部内に突き出るように設計されている。
ポケットの***部分20は、ポケット内にインサートを固定するように構成されたネジ19を受けるためのネジ穴30を有する。ネジ穴30は、インサートの貫通穴18に対してわずかに斜めに配置されている。これは、ねじ19が締め付けられるときに、プリテンションを与えながらインサートの側面10の複数の部分をポケットの支持表面23及び24に押し付け、さらにインサートの中央凹部13の底面14をポケットの支持面22に押し付けることを意味する。工具の動作が開始されると、中心回転軸C2の周りの回転モーメントが各インサートに与えられ、インサートを回転させて、第一の突出部材25の区切り壁29をインサートのさらなる回転を防止するインサートの凹境界壁の部分26と係合させることによりポケット内のインサートの安定しかつ再現可能な位置決めを確実にしようとする。
インサートは、前記第一の突出部材25を張り出し凹部15の各々に収容させるために6回割出し可能であり、さらにまた反転させて12回のインサートの割出しが可能になる。
当然のことながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更を行うことができるということは、当業者にとって明らかであろう。
インサートの各中央凹部によって提供される割出しの数は、6つ以外の数であってもよい。インサートは、その上下の境界に沿って複数の別個の直線的な切れ刃を有する多角形の断面を有してもよい。インサートをポケット内に固定するための締め付け手段は、例えばネジの代わりにクランプであってもよく、それならインサートは中央貫通穴を有する必要はなく、ポケットの***部分も穴を有する必要がない。インサートは片面使いであってもよい。図示した実施形態では、下面と上面の張り出し凹部は互いに揃えられているが、それらは互いに対して任意の所望の角度だけずれていてもよい。これらは、本発明の前記範囲内での可能な変更のほんの数例に過ぎない。

Claims (20)

  1. 切削工具であって、
    ● 少なくとも一つのポケット(3)を有する工具本体(2)と、
    ● 前記ポケットに着脱可能に固定された少なくとも一つの切削インサート(4)とを備え、
    前記インサートが下面(8)、上面(9)、前記下面と前記上面とをつなぐ周囲の側面(10)、及び前記上面と前記側面との間に形成された少なくとも一つの切れ刃(11、12)を有し、
    前記ポケットが前記側面の部分に支持を提供するように構成された手段(23、24)と、前記インサートの前記下面の少なくとも部分(14)に支持を提供するように構成された平坦な支持面(22)を有しており、
    さらに前記切削工具が、
    ● 前記下面の前記部分(14)を前記支持面(22)に押し付けながら、前記ポケット(3)内に前記インサート(4)を固定するように構成された締め付け手段(19)を備え、
    前記インサートが第一の係合部材(15)を有し、前記ポケットが、前記インサートと前記ポケットとの相互係合を確立して、前記工具の切屑除去動作状態で前記インサートに作用する回転モーメントを受けることによって前記インサートの前記上面及び下面を通って延びるインサート中心軸(C2)の周りでの前記インサートの回転を防止するように構成された第二の係合部材(25、28)を有し、
    前記インサートの前記下面が平坦な底面(14)を有する中央凹部(13)を有し、前記第一の係合部材が前記凹部の少なくとも二つの張り出し凹部(15)を備え、前記張り出し凹部(15)は前記凹部の境界壁(16)によって画定され、前記中心軸に対して前記凹部の隣接部分(17)よりもさらに半径方向に延びており、前記第二の係合部材が前記ポケット(3)の少なくとも一つの固定された突出部材(25、28)を備え、前記突出部材(25、28)は前記相互係合を確立して前記インサートの割出しを可能にするために、前記張り出し凹部(15)の一つの内部に突き出て、あるいはそこに収容されて、前記凹部の境界壁(16)の部分に係合するように構成されており、
    前記工具本体の前記ポケットが周囲のポケット部(21)に対して***した部分(20)を有し、かつ上面として前記支持面(22)を有すること、
    前記***部分が前記インサート(4)の前記凹部(13)に収容され、前記支持面(22)に載った前記凹部(13)の前記底面(14)を受けることにより前記インサートを支持するように設計されていること、
    前記第二の係合部材の前記少なくとも一つの突出部材(25、28)が前記相互係合を確立して回転を防ぐために前記張り出し凹部の前記境界壁(16)を支えるように設計された区切り壁(29)を有する前記***部分(20)により形成されていること
    を特徴とする、切削工具。
  2. 前記少なくとも一つの突出部材(25、28)が前記張り出し凹部(15)内の前記底面(14)上の前記インサートを支持するために前記支持面(22)を有することを特徴とする、請求項1に記載の切削工具。
  3. 前記第二の係合部材が第一の前記突出部材(25)を備え、前記第一の突出部材(25)は、前記工具の切屑除去動作状態で負荷がかかるように構成された領域内の前記支持面の部分(27)を介して前記インサートを支持するように配置されたことを特徴とする、請求項2に記載の切削工具。
  4. 前記第一の突出部材(25)がこの部材を収容するインサートの前記中心軸(C2)から見て、前記工具の切屑除去動作状態で最大負荷がかかる前記切れ刃(11、12)の先端方向に相当する方向から0−45°ずれている方向に突き出ていることを特徴とする、請求項3に記載の切削工具。
  5. 前記第一の突出部材(25)が、前記張り出し凹部(15)に収容されたとき、前記インサートの前記中心軸(C2)から、前記中心軸から前記側面(10)までの距離の少なくとも70%、75%−95%又は80%−90%の距離まで延びるように構成されていることを特徴とする、請求項2−4のいずれか一項に記載の切削工具。
  6. 前記インサート(4)が少なくとも三つの前記張り出し凹部(15)を備え、前記第二の係合部材が二つの前記突出部材(25、28)を備えることを特徴とする、請求項1−5のいずれか一項に記載の切削工具。
  7. 前記工具の切屑除去動作状態でインサートに作用する前記回転モーメントの方向に見た場合、前記二つの突出部材のうちの第二の突出部材(28)が前記第一の突出部材(25)が突き出ている前記張り出し凹部に続く前記張り出し凹部(15)内に突き出るように構成されていることを特徴とする、請求項3−5のいずれか一項に従属する請求項6に記載の切削工具。
  8. 各前記突出部材(25、28)が、前記インサートの前記張り出し凹部(15)内の凹境界壁(26)と前記突出部材の前記区切り壁(29)との間に隙間を有して、前記張り出し凹部内に突き出るように設計されていることを特徴とする、請求項1−7のいずれか一項に記載の切削工具。
  9. 前記凹部(13)が前記インサートの前記中心軸(C2)の周りに均一に配置された谷状又は指状の複数の前記張り出し凹部(15)を備えることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の切削工具。
  10. 前記インサートが前記中央凹部(13)に2−8、5−8、6−8、又は6の前記張り出し凹部(15)を有することを特徴とする、請求項9に記載の切削工具。
  11. 前記インサートの前記上面(9)が円形であり、前記切れ刃(12)が円形であることを特徴とする、請求項1−10のいずれか一項に記載の切削工具。
  12. 前記インサートが、その前記下面(8)と上面(9)とが同じであり、かつ前記切れ刃(11、12)が前記インサートのこれらの面のそれぞれと前記側面(10)との間に形成されるという意味で反転可能であることを特徴とする、請求項1−11のいずれか一項に記載の切削工具。
  13. 前記インサートの前記側面(10)の部分に支持を提供する前記手段が、間に溝を有する少なくとも三つの線状の***を備える少なくとも一つの支持表面(23、24)を備え、前記溝が弓状に凹んだ形状を付与するボールノーズエンドミルによって作られ、前記溝が0.015から0.025mmの深さを有することを特徴とする、請求項1−12のいずれか一項に記載の切削工具。
  14. 前端部(5)と後端部(6)を含む前記工具本体(2)を有するフライス加工工具であり、その前端部と後端部の間に中心回転軸(C1)が延び、その軸の周囲を前記工具が回転方向に回転可能であるフライス加工工具であること、及び前記ポケット(3)が、前記工具本体の前記前端部と前記後端部との間に延びる包絡面(7)と、前記前端部(5)との間の移行部内に形成されていることを特徴とする、請求項1−13のいずれか一項に記載の切削工具。
  15. 前記インサートの前記側面(10)の部分に支持を提供するように構成された前記手段が、前記工具の前記中心回転軸(C1)に対してそれぞれ軸方向及び半径方向の支持を前記インサートに提供する二つの別個の支持表面(23、24)を備えることを特徴とする、請求項14に記載の切削工具。
  16. 前記第一の突出部材(25)が前記工具の前記中心回転軸(C1)の延長線に対して0°−45°、0°−25°又は0°−5°ずれている方向に突き出ていることを特徴とする、請求項3及び14又は15のいずれか一項に記載の切削工具。
  17. 請求項1から16のいずれか一項に記載の切削工具のための反転可能および割出し可能な切削インサートであって、
    ● 下面(8)と、
    ● 上面(9)と、
    ● 前記下面と前記上面とをつなぐ周囲の側面(10)とを備え、
    ● 前記下面(8)と前記上面(9)とが同じであり、切れ刃(11、12)が前記側面(10)と前記下面(8)と前記上面(9)のそれぞれとの間に形成され、
    前記下面(8)と前記上面(9)のそれぞれが、前記切削工具の前記工具本体(2)の前記ポケット(3)の平坦な支持面(22)によって支持される平坦な底面(14)を有する中央凹部(13)を備え、前記凹部(13)の境界壁(16)によって画定された少なくとも二つの張り出し凹部(15)が、前記上面及び下面を通って延びる前記インサートの中心軸(C2)に対し、前記凹部の隣接部分(17)よりもさらに半径方向に延び、前記張り出し凹部(15)は、前記中心軸(C2)の周りでの前記インサートの回転を防止するように前記インサートと前記ポケットとの相互係合を確立するために前記ポケットの少なくとも一つの部材(25、28)を収容するように構成されることを特徴とする、反転可能および割出し可能な切削インサート。
  18. 前記凹部(13)が前記インサートの前記中心軸(C2)の周りに均一に配置された谷状又は指状の複数の前記張り出し凹部(15)を備えることを特徴とする、請求項17に記載の切削インサート。
  19. 前記インサートの前記下面(8)および上面(9)が円形であり、前記切れ刃(11、12)が円形であることを特徴とする、請求項17又は18に記載の切削インサート。
  20. 前記下面(8)の張り出し凹部(15)が前記上面の張り出し凹部(15)と揃えられていることを特徴とする、請求項17に記載の切削インサート。
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