JP2015074085A - 両面型の九角形切削インサート - Google Patents

Abstract

【課題】面型の割出し可能な九角形切削インサートを提供することにより、切削インサートの費用を低減する。【解決手段】両面型の九角形切削インサートは、上面と、上面と同一の底面と、互いに同一の９個の側面と、９個の側面の各々と上面及び底面との間の交線に形成される合計１８個の切削エッジと、各コーナー半径が上面及び底面と９個の側面の各々との間に延在する、互いに同一の９個のコーナー半径とを含む。各切削エッジは、長手方向の軸線に対して非対称形状を有する。切削エッジの非対称形状は、特に精密仕上げ切削動作の間に可変切削力を提供する技術的利点を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、割出し可能な切削インサートの分野に関する。より具体的には、本発明は、割出し可能な両面型の九角形切削インサートに関する。

現代の高性能切削ツールは、上質のインサート材料によって支持される高速の切削速度及び送り速度のため、交換可能で典型的に割出し可能なインサートを使用する。インサート用の一般的な材料としては、炭化タングステン、多結晶ダイヤモンド、及び立方晶窒化ホウ素が挙げられる。

割出し可能なインサートは、第１の切削エッジの切れ味が悪い時、それらが回転するか、又は裏返されて同一の幾何学的位置に正確に設置される新たな切削エッジを提示することができるように、対称な多角形を使用する。幾何学的再現性は、ツール研削、設定変更、又はＣＮＣプログラムへの新たな値の入力を必要とすることなく、定期的に切削エッジを新しくすることを可能にすることによって製造時間を節約する。

割出し可能なインサートの一般的な形状としては、正方形、三角形、及び菱形（ダイヤモンド形）が挙げられ、それぞれ、インサートの各側面上に４個、３個、及び２個の切削エッジを提供する。例えば、両面型の又は反転可能な正方形インサートを裏返して、８個の切削エッジを提供することができる。

切削エッジの数は、切削インサートのエッジ１個あたりの費用に直接関連する。利用可能な切削エッジが多いほど、切削インサートの価値が高くなる。したがって、複数の切削エッジを有する切削インサートを提供することが望ましい。

切削インサートの費用を削減する問題は、両面型の割出し可能な九角形切削インサートを提供することによって解決される。また、可変切削力を提供する問題は、非対称形状を有する切削エッジを提供することによって解決される。

本発明の一態様において、両面型の九角形切削インサートは、上面と、上面と同一の底面と、互いに同一の９個の側面と、９個の側面の各々と上面及び底面との間の交線に形成される合計１８個の切削エッジと、上面及び底面と９個の側面の各々との間に延在し、且つ互いに同一のコーナー半径を有する９個の角部とを備え、各切削エッジは、切削インサートの長手方向の軸線に対して非対称形状を有する。切削エッジの非対称形状は、精密仕上げ切削動作の間に可変切削力を提供する技術的利点を有する。

本発明の別の態様において、両面型の九角形切削インサートは、上面と、上面と同一の底面と、互いに同一の複数の側面と、複数の側面の各々と上面及び底面との間の交点に形成される切削エッジと、上面及び底面と複数の側面の各々との間に延在し、且つ互いに同一のコーナー半径を有する複数の角部とを備え、各切削エッジは、角部のうちの１個から隣接する角部に延在する長さＣＬを有する。切削エッジは、点Ｂから始まり、切削エッジの長さＣＬの０．１０〜０．２０倍に等しい距離にわたって点Ｃまで下方に向うテーパ状とされている。切削エッジは、切削インサートの最大落差まで、切削エッジの長さＣＬの０．４５〜０．６０倍に等しい距離にわたって点Ｃから点Ｄまで下方に向うテーパ状とされている。切削エッジは、切削エッジの長さＣＬの０．２０〜０．４５倍に等しい距離にわたって点Ｄから点Ｅまで上方に向うテーパ状とされている。

本発明の様々な実施形態が図示されているが、示される特定の実施形態は、特許請求の範囲を限定するように解釈されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正を行うことができることが予測される。

本発明の実施形態に従う切削インサートの等角図である。 図１の切削インサートの別の等角図である。 図１の切削インサートの上面図である。 図１の切削インサートの側面図である。 切削エッジの非対称形状を示す図１の切削インサートの拡大側面図である。 図５に示される切削エッジの非対称形状の概略図である。

ここでは、図１〜４を参照して、本発明の実施形態に係る切削インサート１０の概要が示される。切削インサート１０は、大まかに言って各側面上に９個、合計１８個の切削エッジを有する、両面型の九角形切削インサートである。

形状において、九角形（nonagon）（又は九角形（enneagon））は、９辺の正多角形である。正九角形は、１４０°の内角を有する。辺長ａの正九角形の面積は、以下によって求められる。

切削インサート１０は、第１の表面１２（上面）、第１の表面１２とは反対側にある第２の表面１４（底面）、及び第１の表面１２と第２の表面１４との間に延在する複数の側面１６を含む。第１及び第２の表面１２、１４は、互いに同一である。したがって、簡潔化のために第１の表面１２のみが本明細書で論じられるが、本明細書における第１の表面１２に関するいずれの説明も第２の表面１４に該当することが理解されよう。

本発明の一態様は、切削インサート１０が合計９個の側面１６を含むことである。各側面１６は、互いに同一である。したがって、簡潔化のために１個の側面１６のみを本明細書に記載するが、本明細書における側面１６のうちの１個のいずれの説明も、全ての側面１６に該当することが理解されよう。

切削エッジ１８は、第１の表面１２と各側面１６との間の交線に合計９個形成される。加えて、切削エッジ１８は、第２の表面１４と各側面１６との間の交線に更に合計９個形成される（即ち、切削インサート１０に合計１８個の切削エッジ）。各切削エッジ１８は、互いに同一である。したがって、簡潔化のために１個の切削エッジ１８のみを本明細書に記載するが、本明細書における１個の切削エッジ１８のいずれの説明も、全ての切削エッジ１８に該当することが理解されよう。

角部２０は、各側面１６をつなぎ、第１の表面１２と第２の表面１４との間に延在する。各角部２０は、互いに同一である。したがって、簡潔化のために１個の角部２０のみを本明細書で論じるが、本明細書における１個の角部２０のいずれの説明も、全ての角部２０に該当することが理解されよう。

切削インサート１０は、第１及び第２の表面１２、１４を通って延在する皿穴孔２２、並びに長手方向の軸線２４も含む。切削インサートは、３つ全ての軸（ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸）を中心に鏡面対称であることが理解されるべきである。結果として、切削インサート１０は、側面１６と第１及び第２の表面１２、１４の各々との間の交線における１８個全ての切削エッジ１８が機械動作において別々に使用され得る両面型の切削インサートを備える。

第１の表面１２（及び第２の表面１４も同様に）は、皿穴孔２２を包囲する実質的に平面の中心領域２６を含むトポグラフィを有する。中心領域２６は、皿穴孔２２から延在し、九角形の境界２８で終端する。第１の表面１２は、各切削エッジ１８から半径方向に内側に延在するすくい面３０も含む。各すくい面３０は、切削エッジ１８でより広くなるＶ字形構成を有する。各すくい面３０は、中心領域２６よりも高度が高い。したがって、遷移領域３２は、各すくい面３０と中心領域２６との間に延在し、すくい面３０から中心領域２６に向かって下方に傾斜する。

各切削エッジ１８は、以下の式

（式中、
ＩＣは、切削インサート１０の内接円の直径であり、
＃ＣＥは、切削エッジ１８の数（即ち、９に等しい）であり、
ＣＲは、角部２０の大きさである）によって求められる切削エッジの長さＣＬを有する。例えば、コーナー半径が０．８ｍｍに等しい場合、ＣＲは、０．８に等しい。

したがって、本発明の九角形切削インサート１０の場合、＃ＣＥは、９に等しい。それ故に、切削インサート１０の各切削エッジ１８は、以下の式によって求められる切削エッジ長さＣＬを有する。

内接円は、切削インサート１０の内側に画され得る最大限の大きさの円である。多角形の場合、切削インサート１０の各側面１６が円に接しない限り、円は実際には内接しないことが理解されるべきである。切削インサート１０等の正多角形の場合、内接円は、各側面１６の中点に接触する。対照的に、外接円は、切削インサート１０の各側面１６間の角部２０に接触する。理解されるように、内接円の直径は、切削インサート１０の大きさの関数である。切削インサート１０が大きいほど、切削エッジ１８の各々に接触するように画され得る内接円の直径は大きい。

本発明の一態様に従って、第１の表面１２と各側面１６との間（及び同様に第２の表面１４と各側面１６との間）の交線に形成される各切削エッジ１８は、図５及び６に示される形状を有する。概して、各切削エッジ１８は、切削インサート１０の長手方向の軸線２４を通過する平面に対して非対称形状を有する。図５及び６に示されるように左から右に、点Ａから点Ｂまでの距離は、角部２０のコーナー半径の２分の１である。点Ａから点Ｂまで、切削インサート１０は、横軸（又はＸ軸）に対して実質的に平行な形状を有する。次いで、切削エッジ１８は、点Ｂから始まり、切削エッジ１８の長さＣＬの０．１０〜０．２０倍に等しい距離にわたって点Ｃまで下方に向うテーパ状とされている。下方テーパ量は、切削エッジ１８の最大落差の２分の１に等しい。切削エッジの最大落差は、切削インサート１０の厚さＴの関数である。例えば、切削インサート１０の最大落差は、切削インサート１０の厚さＴの０．１０〜０．３０倍に等しくあってよく、切削インサートの厚さＴは、約５ｍｍ〜約７ｍｍである。切削エッジ１８は、点Ｂの直近において第１の半径Ｒ１で形成され、点Ｃの直近において第２の半径Ｒ２で形成され得る。第１の半径Ｒ１は、第２の半径Ｒ２よりも小さい。

次いで、切削エッジ１８は、切削エッジ１８の長さＣＬの０．４５〜０．６０倍に等しい距離にわたって点Ｃから点Ｄまで下方に向うテーパ状とされている。点Ｄにおいて、切削エッジ１８は、切削インサート１０の厚さＴの０．１０〜０．３０倍に等しい最大落差を有する。切削エッジ１８は、点Ｄの直近において第３の半径Ｒ３で形成され得る。第３の半径Ｒ３は、第１の半径Ｒ１及び第２の半径Ｒ２よりも大きい。次いで、切削エッジ１８は、切削エッジ１８の長さＣＬの０．２０〜０．４５倍に等しい距離にわたって点Ｄから点Ｅまで上方に向うテーパ状とされている。点Ｅは、角部２０のコーナー半径の２分の１に位置する。点Ｅから点Ｆまで、切削インサート１０の形状は、点Ａから点Ｂまでの形状と同様に、横軸（又はＸ軸）に対して実質的に平行である。切削エッジ１８は、点Ｅの直近において第４の半径Ｒ４で形成され得る。第４の半径Ｒ４は、第１の半径Ｒ１、第２の半径Ｒ２、及び第３の半径Ｒ３よりも小さい。

図５及び６に示されるように、切削エッジ１８の長さＣＬは、点Ｂから点Ｅまでの距離である。切削インサート１０は、３つ全ての軸を中心に対称であるため、第２の表面１４と各側面１６との間の交線に形成される切削エッジ１８の形状は、上述の第１の表面１２と各側面１６との間の交線に形成される切削エッジ１８の形状と同一であるが、図６に示されるように、長手方向の軸線２４に対して鏡面対称であることが理解されよう。

切削エッジ１８の非対称形状は、精密仕上げ切削動作の間に可変の切削力を提供する技術的利点を有する。

本明細書において参照される特許及び刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。

目下好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は、添付の「特許請求の範囲」内で別様に具現化され得る。

１０ 切削インサート
１２ 第１の表面
１４ 第２の表面
１６ 側面
１８ 切削エッジ
２０ 角部
２２ 皿穴孔
２４ 軸線
２６ 中心領域
２８ 境界
３０ すくい面
３２ 遷移領域

Claims (18)

1. 両面型の九角形切削インサートであって、
   上面と、
   前記上面と同一の底面と、
   互いに同一の９個の側面と、
   前記９個の側面の各々と前記上面及び底面との間の交線に形成される合計１８個の切削エッジと、
   互いに同一のコーナー半径を有する９個の角部であって、各角部が、前記上面及び底面と前記９個の側面の各々との間に延在する、９個の角部と、を備え、
   各切削エッジが、前記九角形切削インサートの長手方向の軸線に対して非対称形状を有する、切削インサート。
2. 各切削エッジの長さＣＬが、以下の等式
   

   

   （式中、
   ＩＣは、前記切削インサート（１０）の内接円の直径であり、
   ＣＲは、前記角部（２０）のコーナー半径の大きさに等しい）によって表され得る請求項１に記載の切削インサート。
3. 各切削エッジが、前記角部のうちの１個から隣接する角部まで延在する長さＣＬを有する、請求項１に記載の切削インサート。
4. 前記切削エッジが、点Ｂから始まり、前記切削エッジの前記長さＣＬの０．１０〜０．２０倍に等しい距離にわたって点Ｃまで下方に向うテーパ状とされている、請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記切削エッジが、前記点Ｂの直近において第１の半径Ｒ１で形成され、前記点Ｃの直近において第２の半径Ｒ２で形成されており、前記第１の半径Ｒ１は前記第２の半径Ｒ２よりも小さい、請求項４に記載の切削インサート。
6. 下方テーパ量が、前記切削エッジの最大落差の２分の１に等しい、請求項４に記載の切削インサート。
7. 前記切削エッジの前記最大落差が、前記切削インサートの厚さＴの０．１０〜０．３０倍に等しい、請求項６に記載の切削インサート。
8. 前記切削エッジが、前記切削インサートの最大落差まで、前記切削エッジの前記長さＣＬの０．４５〜０．６０倍に等しい距離にわたって前記点Ｃから点Ｄまで下方に向うテーパ状とされている、請求項４に記載の切削インサート。
9. 前記切削エッジが、前記点Ｄの直近において第３の半径Ｒ３で形成されており、前記第３の半径Ｒ３は第１の半径Ｒ１及び第２の半径Ｒ２よりも大きい、請求項８に記載の切削インサート。
10. 前記切削エッジが、前記切削エッジの前記長さＣＬの０．２０〜０．４５倍に等しい距離にわたって前記点Ｄから点Ｅまで上方に向うテーパ状とされている、請求項８に記載の切削インサート。
11. 前記切削エッジが、前記点Ｅの直近において第４の半径Ｒ４で形成されており、前記第４の半径Ｒ４は、第１の半径Ｒ１、第２の半径Ｒ２、及び第３の半径Ｒ３よりも小さい、請求項１０に記載の切削インサート。
12. 両面型の九角形切削インサートであって、
    上面と、
    前記上面と同一の底面と、
    互いに同一の複数の側面と、
    前記複数の側面の各々と前記上面及び底面との間の交線に形成される切削エッジと、
    互いに同一のコーナー半径を有する複数の角部であって、各角部が、前記上面及び底面と前記複数の側面の各々との間に延在する、角部と、を備え、
    各切削エッジが、前記角部のうちの１個から隣接する角部まで延在する長さＣＬを有し、
    前記切削エッジが、点Ｂから始まり、前記切削エッジの前記長さＣＬの０．１０〜０．２０倍に等しい距離にわたって点Ｃまで下方に向うテーパ状とされ、
    前記切削エッジが、前記九角形切削インサートの最大落差まで、前記切削エッジ（１８）の前記長さＣＬの０．４５〜０．６０倍に等しい距離にわたって前記点Ｃから点Ｄまで下方にテーパ状になり、
    前記切削エッジが、前記切削エッジの前記長さＣＬの０．２０〜０．４５倍に等しい距離にわたって前記点Ｄから点Ｅまで上方に向うテーパ状とされている、切削インサート。
13. 各切削エッジの前記長さＣＬが、以下の等式
    

    

    （式中、ＩＣは、前記切削インサートの内接円の直径であり、
    ＣＲは、前記コーナー半径の大きさに等しい）で表される、請求項１２に記載の切削インサート。
14. 前記点Ｂから前記点Ｃまでの下方テーパ量が、前記切削エッジの最大落差の２分の１に等しい、請求項１２に記載の切削インサート。
15. 前記切削エッジの前記最大落差が、前記切削インサートの厚さＴの０．１０〜０．３０倍に等しい、請求項１４に記載の切削インサート。
16. 前記切削エッジが、前記点Ｂの直近において第１の半径Ｒ１で形成され、前記点Ｃの直近において第２の半径Ｒ２で形成されており、前記第１の半径Ｒ１は前記第２の半径Ｒ２よりも小さい、請求項１２に記載の切削インサート。
17. 前記切削エッジが、点Ｄの直近において第３の半径Ｒ３で形成されており、前記第３の半径Ｒ３は、前記第１の半径Ｒ１及び前記第２の半径Ｒ２よりも大きい、請求項１６に記載の切削インサート。
18. 前記切削エッジが、点Ｅの直近において第４の半径Ｒ４で形成され、前記第４の半径Ｒ４は、前記第１の半径Ｒ１、前記第２の半径Ｒ２、及び前記第３の半径Ｒ３よりも小さい、請求項１７に記載の切削インサート。

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