JP2007520360A - 両側型切削インサート及びミリングカッタ - Google Patents

Abstract

ミリングカッタ（２６）に使用される両側型切削インサート（１０）であって、対向する二つの同一な端面（１２）と、主側面同士の間に延在し、該面に開口する貫通孔（２２）を有する対向する二つの同一な主側面（１８）とを有する。主切削刃（３４）が各主側面と各端面との交差部の形成されている。各主切削刃に隣接して、各主側面には一次逃げ面（５０）がある。主側面にほぼ垂直な平面で切断した切削インサートの各断面において、主切削刃の一次逃げ面の接線方向の線（Ｌ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ）は、鋭角の内角（Ｘ，ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ）で切削インサートの中央平面に対して傾斜している。

Description

本発明は、金属切削工程で使用される両側型のインデックス可能な切削インサート及びミリングカッタに関する。

ＷＯ９７／１７１５７には、側面によって接続された二つの対向するほぼ長方形の切削すくい面を有するプリズム形状を有する両側型のインデックス可能な切削インサートを採用した面切削用ミリングカッタが開示されている。この切削インサートは基本的な「負」の幾何学的形状を有し、したがって、面切削用ミルに装着された場合、切削インサートと工作物との間に必要な間隙を提供するために、切削インサートは負の軸方向すくい角を提供している。しかし、負の軸方向すくい角は好ましくなく、例えば材料を加工するのが難しい用途に対しては切削効率が不十分になることが判っている。

穿孔工具ヘッド用の両側型のインデックス可能な切削インサートが、米国特許５，３３３，９７２に開示されている。このインサートは突出した平らなアイランドによって各端に設けられている。各長い切削エッジは、突出する平坦なアイランドに対して３°の角度で傾斜し、挿入軸方向のすくい角を形成している。各長い刃の後方には、下降するランド面があり、これは増大する入射角面を以って没入し、切り屑破砕溝を形成している。増大する各入射角面は、切削インサートの頂部或いは底部のいずれかにおいて、それに関連する下降ランド面から隣接するアイランドまで延在している。この切削インサートは左或いは右用である。これは右用に製造され、反転されると左用になる。インサートの軸方向のすくい角度の大きさは、実用的な理由のために限定されることは理解されるであろう。インサートのすくい角の増加は、増大する入射角面（米国特許５，３３３，９７２の図３を参照のこと）の「垂直」範囲を増大させる結果を招き、これは切り屑の成長と排出に悪影響を与える。

ＷＯ９６／３５５３６には、切削インサートと工作物との間に必要な間隙が設けられていても、面ミルに装着される場合に正の軸方向すくい角を有する両側型のインデックス可能な切削インサートを開示している。この切削インサートは右面ミルのための二つの周辺刃と左面ミルのための二つの周辺刃を具えている。側面図において（図９参照）、切削インサートはほぼ菱形をなしている。各端面の主切削刃１０は互いに並行であり（図７と８も参照）、且つ中央に位置する突出した当接部材１２にも並行である。この切削インサートは、インサートポケットの各支持面に当接する非作動端面とこれに隣接する非作動逃げ面の当接部材によって、インサートポケットに保持されている。非作動端面の当接部材と、隣接する非作動逃げ面とは、鋭角の装着コーナにおいて没入している。作動切削刃の軸方向のすくい角を変えるには、インサートポケットを回転させるか、或いは異なる装着角度を具えた装着コーナを有する切削インサートを使用することが必要である。いずれの場合にも、異なるミリングカッタを使用しなければならない。更に、軸方向のすくい角と逃げ角は相互依存の関係にあり、軸方向の逃げ角の変化は、逃げ角の対応する変化をもたらし、これは必ずしも好ましくはない。

米国特許５，８５３，２６７は、切削刃に隣接して、インサートのベースに対して鋭角の内角で、即ち正のインサートとは逆に傾斜している側面を具えた上部主逃げ部を有する片側型の「逆逃げ」式のインデックス可能な切断インサートを述べている。鈍角の内角でインサートのベースに対して傾斜している側面を有する切削インサートは、「正」のインサートとして公知である。インサートのベースに対して直角な側面を有する切削インサートは、「負」或いは「中立」のインサートとして公知である。負のインサートの主たる利点は、これらが両側型になるように構成可能であり、したがって正のインサートに比べて二倍の数のインデックス可能な切削刃を提供できることにある。従来技術においては、二重の正のインサートも公知であり、これらも正のインサートに比べて二倍の数のインデックス可能な切削刃を提供する。しかし、これらのインサートの切削刃は、二重の正のインサートの切削くさび角が負のインサートの切削くさび角より小さいので、負のインサートの切削刃よりも脆弱である。

米国特許‘２６７に記載されたタイプの切削インサート、即ち片側型の逆逃げ式インサートは、これらのインサートの切削刃が負或いは正のインサートのそれよりも概して頑丈な利点を有している。しかし、米国特許‘２６７に開示された切削インサートは、片側に傾斜した逃げ切削インサートである。更に、締付けねじを受け入れるための貫通孔が上部チップ面に開口している。これは、切削インサートの最小幅（主切削刃同士の間の距離）上に限界を設定する。更に、米国特許‘２６７に開示された切削インサートは、ミリングカッタに載せられた場合に「半径」方向に向きを与えられる。このような切削インサートにおいては、切削刃と切削インサートのベースとの間の距離が、切削インサートの最小寸法を規定する。切削作業の際に、切削力がこの最小寸法にほぼ沿う方向に向けられる。一方、片刃インサート或いはレイダウン（lay down）切削インサートとしても公知の、接線方向切削インサートは、工作物を切削する際に、切削力が切削インサートの主寸法（厚い方の寸法）に沿う方向に向けられるようにインサートホルダに取り付けられる。このような配列の利点は、切削力が切削インサートの薄い方の寸法に沿う方向に向くように配向させられた場合に比べて、大きい切削力に耐えることが可能になることにある。本発明は、両側型の逆逃げ式切削インサートに関するものであることが望ましい。

両側型の逆逃げ式インサートを、負のインサートの両端の切削刃に隣接する主逃げ部を研削によって得ることが考えられるが、研削は切削インサートの製造時間とコストを増加させる付加的な製造作業である。

本発明の目的は、改良された両側型の切削インサート及び改良されたミリングカッタを提供することにある。

この目的は、各請求項に記載の主題によって達成される。特に、締付けねじを受け入れるためのチップ面を通過しない貫通孔を有する最終形状となるように、好ましくはプレス或いは成形される両側型の接線方向の逆チップ面が提供される。両側型インサートはチップ面に対向するベースを持たないので、主逃げ部の角度は切削インサートの中央平面に対して計測される。

本発明によれば、好ましくはミリングカッタに使用される両側型切削インサートであって、
対向する二つの同一な端面と、これらの間に延在し、対向する二つの同一な主側面を有する周辺側面と、
各主側面と各端面との交差部に形成され、間隔を置いて設けられた四つの主切削刃と、
各主切削刃に隣接した一次逃げ面とを具え、
主側面にほぼ垂直な平面で切断した前記切削インサートの各断面において、各一次逃げ面に隣接する主切削刃から延在する各一次逃げ面に対する接線方向の線がインサート（１０）の中央平面（Ｍ）に対して、鋭角の内角で傾斜している切削インサートが提供される。

好ましい別の実施形態によれば、主側面にほぼ垂直な平面で切断した切削インサート
の各断面において、各一次逃げ面の各断面が直線である。

もう一つの実施形態によれば、主側面にほぼ垂直な平面で切断した切削インサートの各断面において、各一次逃げ面の各断面が凹状曲線である。

別の実施形態によれば、各端面が、各主切削刃に隣接したすくい面を具え、該すくい面は、主切削刃から切削インサートのほぼ内向き方向に打つ側端面まで延在している。

更に別の好適実施形態によれば、主側面にほぼ垂直な平面で切断した切削インサートの各断面において、各すくい面の断面が直線である。

主側面にほぼ垂直な平面で切断した切削インサートの各断面において、各すくい面の断面が凹状曲線である。

一般に、周辺側面が対向する二つの同一な副側面を更に具え、各副側面と各端面との交差部に副切削刃が形成されていてもよい。

更に一般に、主側面がほぼ平行四辺形状をなしていてもよい。

必要に応じて、各端面）の内側端面が平坦であり、各端面の内側端面同士が互いに平行である。

本発明によれば、各端面が四つの隅部と、対角線上で対向する二つの下降隅部と、対角線上で対向する二つの上昇隅部とを有し、前記下降隅部は上昇隅部よりも中央平面に接近している。

本発明によれば、本発明による少なくとも一つの切削インサートと
該少なくとも一つ切削インサートを保持する少なくとも一つのインサートポケットとを具え、該少なくとも一つのインサートポケットはベースをほぼ横断する隣接する側壁と後壁を具え、ベースは切削インサートをインサートポケットに固定するための締め付けねじを受け入れるねじ山付きの孔を具え、側壁は少なくとも一つの切削インサートの所与の副側面に当接する軸方向位置決め面を具え、後壁はそれの中心の凹み領域の両側に位置決めされる二つの突出した接線方向の位置決め面を具え、該面は前記少なくとも一つの切削インサートの所与の内側端面に当接するミリングカッタも提供される。

本発明にかかる切削インサート１０を示す図１〜７に先ず注目する。この切削インサート１０はインデックス可能であり、総形プレスによって或いは射出成形及びカーバイド粉末の焼結によって製造されることが好ましい。この切削インサート１０は、その端面図においてほぼ矩形状をなす二つの対向する同一の端面１２を具えている。各端面１２は、前記二つの端面１２を貫通する第一軸Ａ１を中心とする１８０°の回転対称をなす。

周辺側面１４はこれら二つの対向する端面１２の間に延在し、二つの対向する同一の副側面１６と、ほぼ平行四辺形状の二つの対向する同一の主側面１８と、隣接する副及び主側面１６，１８の間の位置する隅部側面２０とを具えている。これら二つの同一の対向する主側面１８は、それぞれ、前記第一軸Ａ１に垂直であり、かつ対向する主側面１８を貫通する第二軸Ａ２を中心とする１８０°の回転対称をなす。同様に、二つの同一の副側面１６は、それぞれ、これらを貫通する第三軸Ａ３を中心とする１８０°の回転対称をなす。この第三軸Ａ３は前記第一軸Ａ１及び第二軸Ａ２に対して垂直である。切削インサート１０の副平面Ｐ１がこれらの第一軸Ａ１と第二軸Ａ２によって規定され、切削インサート１０の中央平面Ｍが第二軸Ａ２と第三軸Ａ３によって規定されている。切削インサート１０は、主側面１８同士の間に延在してそこに開口している貫通孔２２を具えている。この孔は、前記第二軸Ａ２と一致した孔軸Ｂを有している。前記貫通孔２２は、図８と９を参照して以下に述べるように、切削インサート１０をミリングカッタ２６に固定するための締付けねじ２４を受け入れるものである。

各端面１２は四つの隅部、対角線上で対向する二つの上昇隅部２８及び対角線上で対向する二つの下降隅部３０を有する。各端面１２の上昇隅部２８は、端面の平面Ｐ内に位置している。中央平面Ｍは端面の平面Ｐ同士の間の途中にこれに平行に位置している。下降隅部３０は上昇隅部２８より中央平面Ｍの方に接近している。各隅部側面２０は、前記対向する二つの端面１２の一方の所与の上昇隅部２８と、前記対向する二つの端面１２の他方の所与の下降隅部２８との間に延在している。

周辺の刃３２が各端面１２と周辺側面１４との交差点に形成されている。各端面１２に対して、前記周辺刃３２は主側面１８と端面１２との交差によって形成された二つの主切削刃３４と、副側面１６と端面１２との交差によって形成された二つの副切削刃３６、及び隅部側面２０と端面１２との交差によって形成された二つ上昇隅部刃４０と二つの下降隅部刃４２を具えている。上昇隅部の刃４０は隅部切削刃である。必要ならば、下降隅部刃４２も隅部切刃であってもよい。図に示されている実施形態では、各切削刃３４は所与の上昇隅部刃４０と庶路の下降隅部刃４２との間に延在している。同様に、各副切削刃３６は、所与の上昇隅部刃４０と所与の下降隅部刃４２との間に延在している。必要に応じて、副切削刃３６は直線状をなしている。

切削インサート１０の主寸法Ｄ１は端面の平面Ｐ同士の間で規定され、切削インサート１０の副寸法Ｄ２は切削インサート１０の前記主側面１８同士の間で規定される（図２を参照のこと）。本発明の切削インサート１０は、接線方向の切削インサートであることが好ましい。即ち、主寸法Ｄ１は副寸法Ｄ２よりも大きいことが好ましい。

すくい面４４は、主副切削刃３４，３６と隅部切削刃４０（４２）に隣接する各端面に形成される。すくい面４４は、主副切削刃３４，３６、及び隅部切削刃４０（４２）から切削インサート１０の内側方向に内側端面４６まで延在している。必要ならば、各端面１２の内側端面４６は平坦であり、各端面１２の内側端面４６は互いに平行である。好ましくは、切削インサート１０の端面図において、前記内側端面４６は捩れた平行四辺形の形状を有している（図３を参照のこと）。金属切削作業の際に、工作物から切削された切り屑は、工作物に接触している切削刃の部分からすくい面４４に沿って内側端面４６の方へ流れ、ほぼ連続して内側端面４６の少なくとも一部に沿って流れる。したがって、すくい面４４と内側端面４６は、切削インサート１０のチップ面４８を形成している。前記貫通孔２２が主側面１８同士の間に延在し、多くのタイプの両側インサートにおけるようにインサートの端面同士の間には延在しない事実は、チップ面が貫通孔２２とは完全に独立している点で有利である。したがって、切削インサート１０の副寸法Ｄ２は、それが貫通孔２２がチップ面同士の間に延在し、チップ面に開口している非接線方向の切削インサート１０に入ることが可能なものよりもはるかに小さく構成され、それによって、副寸法Ｄ２を小さくできるまで範囲を限定できる。したがって、本発明の切削インサート１０は、非接線方向の切削インサートが可能なよりも小径のミリングカッタに使用することができる。

各主側面１８は、主切削刃３４から中央平面Ｍの方に延在する各主切削刃３４に隣接する一次逃げ面５０を具えている。主側面１８にほぼ垂直な平面内における（或いは、同様に切削インサート１０の副平面Ｐ１に平行な平面内における）切削インサート１０の各断面では、主切削刃３４における一次逃げ面５０の接線方向の線Ｌ（ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ）が、切削インサート１０の中央平面Ｍに対して、鋭角の内角α(αＡ，αＢ,αＣ)で傾斜している。この内角αは一定でもよく、或いは主切削刃３４に沿って連続的に変化していてもよい。内角αの変化は、例えばそれが螺旋状に捩れた一次逃げ面５０を規定するように主切削刃３４に沿って変わるように、所望の規定に従うことができる。一次逃げ面５０の断面は図５Ａ〜５Ｃに示されているように真っ直ぐでもよく、或いは図６に示されているように凸状に湾曲していてもよい。すくい面４４の断面は図５Ａ〜５Ｃに示されているように真っ直ぐでもよく、或いは図７に示されているように凹状に湾曲していてもよい。

図５Ａ〜５Ｃにおいて、主側面１８にほぼ垂直な平面における切削インサート１０の断面は、各一次逃げ面５０と直線で交差している。その結果、主切削刃３４における一次逃げ面５０に対する接線方向の線Ｌ（ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ）は、主側面１８と一次逃げ面５０にほぼ垂直な平面の交差によって形成された直線と一致する。一次逃げ面５０が図６に示されているように凸状に湾曲している場合には、内角αは主切削刃３４において一次逃げ面５０の接線方向の線との間で測定される。

回転軸Ｒを有すると共に複数のインサートポケット５６を具えたカッタ本体５４を有するミリングカッタ２６を示す図８に注目する。各インサートポケット５６には、本発明の切削インサーと１０が締付けねじ２４によって締付けられている。このインサーとポケット５６は、ベース６２をほぼ横断する隣接した側壁と後壁５８，６０を具えている。側壁５８は軸方向位置決め面６４を具え、後壁６０はそれの中心の凹んだ領域６８の両側に位置する二つの突出した接線方向の位置決め面６６を具えている。インサートポケット５６のベース６２は、切削インサーと１０をインサートポケット５６に固定するための締付けねじ２４を受け入れるねじ山付きの孔７０を具えている。切削インサート１０がインサートポケット５６に固定されると、所与の主側面１８がインサートポケット５６のベース６２に当接し、前記二つの接線方向位置決め面６６が所与の内側端面４６に当接し、前記軸方向位置決め面６４が切削インサート１０の所与の副側面１６に当接する。

本発明に係る、切削インサート１０は、カーバイド粉末で作られ、その最終形状になるように圧縮或いは射出成形され、そして焼結されることが好ましい。切削インサート１０の主側面１８は研磨されて、インサートポケット５６における切削インサート１０の位置決めの正確性を増大させる。同様に、副側面１６は研磨され、インサートポケット５６における切削インサート１０の位置決めの正確性を増大させる。しかし、一次逃げ面５０は研磨される必要はない。

本発明は或る特定の実施形態に基づいて述べられたが、後述する特許請求の範囲に記載されている本発明の精神或いは範囲から逸脱することなく、種々の改変及び修正が可能なことを理解すべきである。

本発明にかかる切削インサートの斜視図。 図１の切削インサートの第一側面図。 図１に示された切削インサートの端面図。 図１に示された切削インサートの第二側面図。 図３のＶＡ−ＶＡ線に沿って切断した図１に示された切削インサートの部分断面図。 図３のＶＢ−ＶＢ線に沿って切断した図１に示された切削インサートの部分断面図。 図３のＶＣ−ＶＣ線に沿って切断した図１に示された切削インサートの部分断面図。 図５Ａ〜５Ｃと同様な断面図であるが、湾曲した一次逃げ面を有している。 図５Ａ〜５Ｃと同様な断面図であるが、湾曲したすくい面を有している。 本発明のミリングカッタの側面図。 本発明のミリングカッタのカッタ本体の一部の斜視図であって、インサートポケットから切削インサートが取外されている。

Claims (17)

1. ミリングカッタに使用される両側型切削インサート（１０）であって、
   対向する二つの同一な端面（１２）と、これらの間に延在し、対向する二つの同一な主側面（１８）を有する周辺側面（１４）と、
   各主側面（１８）と各端面（１２）との交差部に形成され、間隔を置いて設けられた四つの主切削刃（３４）と、
   各主切削刃（３４）に隣接した一次逃げ面（５０）とを具え、
   主側面（１８）にほぼ垂直な平面で切断した前記切削インサート（１０）の各断面において、各一次逃げ面（５０）に隣接する主切削刃（３４）から延在する各一次逃げ面（５０）に対する接線方向の線（Ｌ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ）が、切削インサート（１０）の中央平面（Ｍ）に対して、鋭角の内角（α、αＡ、αＢ、αＣ）で傾斜している切削インサート。
2. 主側面（１８）にほぼ垂直な平面で切断した切削インサート（１０）の各断面において、各一次逃げ面（５０）の各断面が直線である請求項１に記載の切削インサート（１０）。
3. 主側面（１８）にほぼ垂直な平面で切断した切削インサートの各断面において、各一次逃げ面（５０）の各断面が凹状曲線である請求項１に記載の切削インサート（１０）。
4. 各端面（１２）が、各主切削刃（３４）に隣接したすくい面（４４）を具え、該すくい面（４４）は、主切削刃（３４）から切削インサート（１０）のほぼ内向き方向に内側端面（４６）まで延在している請求項１に記載の切削インサート（１０）。
5. 主側面（１８）にほぼ垂直な平面で切断した切削インサート（１０）の各断面において、各すくい面（４４）の断面が直線である請求項４に記載の切削インサート（１０）。
6. 主側面（１８）にほぼ垂直な平面で切断した切削インサート（１０）の各断面において、各すくい面（４４）の断面が凹状曲線である請求項４に記載の切削インサート（１０）。
7. 周辺側面（１６）が対向する二つの同一な副側面（１６）を更に具え、各副側面（１６）と各端面（１２）との交差部に副切削刃（３６）が形成されている請求項１に記載の切削インサート（１０）。
8. 主側面（１８）がほぼ平行四辺形状をなしている請求項１に記載の切削インサート（１０）。
9. 各端面（１２）の内側端面（４６）が平坦であり、各端面（１２）の内側端面（４６）同士が互いに平行である請求項４に記載の切削インサート（１０）。
10. 各端面（１２）が四つの隅部（２８，３０）と、対角線上で対向する二つの下降隅部（３０）と、対角線上で対向する二つの上昇隅部（２８）とを有し、前記下降隅部（３０）は上昇隅部（２８）よりも中央平面（Ｍ）に接近している請求項４に記載の切削インサート（１０）。
11. 各端面（１２）が、隅部側面（２０）と各端面（１２）との交差によって形成された二つの上昇隅部刃（４０）と二つの下降隅部刃（４４）とを具え、該上昇隅部刃（４０）が隅部切削刃である請求項１０に記載の切削インサート（１０）。
12. 下降隅部刃（４２）が隅部切削刃である請求項１１に記載の切削インサート（１０）。
13. 各主切削刃（３４）が、所与の上昇隅部刃（４０）と所与の下降隅部刃（４２）との間の延在している請求項１１に記載の切削インサート（１０）。
14. 各副切削刃（３６）が、所与の上昇隅部刃（４０）と所与の下降隅部刃（４２）との間の延在している請求項１１に記載の切削インサート（１０）。
15. 前記副切削刃（３６）が真っ直ぐである請求項１４に記載の切削インサート（１０）。
16. 貫通孔（２２）が、主側面（１６）同士の間に延在し、主側面（１６）に開口している請求項１に記載の切削インサート（１０）。
17. 請求項１〜１６に記載された少なくとも一つの切削インサート（１０）と
    該少なくとも一つ切削インサート（１０）を保持する少なくとも一つのインサートポケット（５６）とを有するカッタ本体と具え、該少なくとも一つのインサートポケット（５６）はベース（６２）をほぼ横断する隣接する側壁と後壁（５８，６０）を具え、ベース（６２）は切削インサート（１０）をインサートポケット（５６）に固定するための締め付けねじ（２４）を受け入れるねじ山付きの孔（７０）を具え、側壁（５８）は少なくとも一つの切削インサート（１０）の所与の副側面（１６）に当接する軸方向位置決め面（６４）を具え、後壁（６０）はそれの中心の凹み領域（６８）の両側に位置決めされる二つの突出した接線方向の位置決め面（６６）を具え、該面は前記少なくとも一つの切削インサート（１０）の所与の内側端面（４６）に当接するミリングカッタ。

Images