JP3671085B2 - 切削工具組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はチップ式の切削工具組立体、特に、例えばフライス削り、穴あけ、中ぐり、突切り、溝削り又は旋削作業に使用する交換式の切削用インサートを有する切削工具組立体に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
本発明を適用する種類の切削工具組立体は、インサート保持用ポケットの形成された工具ホルダー、並びにこの中に置かれ作動切削コーナー及び組み合わせられた切れ刃を提供する切削用インサートを備える。切削用インサートはポケットの底壁を直接、又は対応した形状と寸法とを有するシムを介して間接的に押し付けるための下面を持つ。シムは、典型的には工具ホルダーを作る材料よりも硬い材料で作られる。これは、インサートの作動切削コーナーに作用している切削力、特にその接線方向成分を吸収するように作用し、これにより比較的高価な工具ホルダーの破損を防止するのでその使用自体が好ましい。多くは、シムは、筒状の割りピン、ねじ付きのスリーブ、及び同等品のような保持手段により保持用ポケット内に独立して固定され、一方、切削用インサートは固定用ねじ、中央の固定用ピン、レバー、くさび、つかみ具及び同等品のような保持用手段によりその中に固定される。
【０００３】
ポケットの底壁にシムを正確に位置決めするため、及び両者間及び切削用インサートとの間の接触面積を増加させるため、シムの上下の面を研磨することが通常の方法である。理論的には、この方法は、切削力の接線方向成分により加えられる大きな曲げモーメントにより作られるインサートの作動切削コーナーを支持しているポケット底壁の前方部分に生ずる塑性変形を防ぐように設計される。しかし、実際は、工具ホルダーのポケット底壁の前方部分において生ずる僅かな変形でもシムの座りを不安定にし、同時に、機械加工中の振動を招く。その結果、シムは吸収用クッションとして有効に作用できず、かつ工具ホルダーの本体はそれ以上使用できなくなる。
【０００４】
従って、上述の欠点を大きく減らし又は避けるための手段が設けられた切削用インサート及び好ましくはシムを備えた新規なチップ式切削工具組立体を提供することが本発明の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の１態様の教示により、
（ａ）ポケット底壁を有するインサート保持用ポケットの形成された工具ホルダー、
（ｂ）上面、下面、横逃げ面及びこれらの間に定められた少なくも１個の切削コーナーを有し、前記上面とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面との交差により形成された少なくも１個の切れ刃を提供している実質的に角柱状の切削用インサート、
（ｃ）前記切削用インサートの形状及び寸法に略対応したシムであって、前記シムの上方支持面が前記切削用インサートの前記下面を支持しかつ前記シムの下方押付け面が前記ポケット底壁に対接するように前記インサートと前記シムとが把持用手段により前記ポケット内に解放可能に取り付けられ、実質的に前記切削コーナーを支持している領域において、前記シムの下方押付けの少なくも一部分に、前記ポケット底壁に食い込むようにされた突起のパターンが形成されている前記シムを備えた切削工具組立体が提供される。
【０００６】
本発明の教示に従って設計された切削用工具組立体においては、機械加工中に切削コーナー上に作用している切削力の接線方向成分が、シムの下方押付け面に形成された突起のパターンをポケット底壁に食い込ませる。この配列は、ポケット底壁の大きな部分にわたる切削力の接線方向成分の分布に対してこれまで生じたよりも良好な影響を有し、これによりポケット底壁における応力を効果的に減らし、上述されたようなその前方部分の塑性変形を無くす。更に、ポケット底壁に食込みができると、これがインサート受入れポケットに関するシムのいかなる動きも防ぐように作用し、これによりシムにより安定した座りを与える。こうして、本発明の教示は、機械加工中に支配的な切削力を有利に利用する。
【０００７】
本発明による切削工具組立体に使用される切削用インサートは片面形又は両面形とすることができる。いずれの場合も、好ましくは、切削用インサートの切削コーナーに隣接したその下面には凹所が形成され、一方、シムの上方支持面にはこの中に入り込むテーパー付きの側壁を有する上向きの突起が形成される。突起のテーパー側壁に沿ってシムと切削用インサートとの間の組合が生じ、機械加工中の切削力の半径方向成分及び送り方向成分の作用によるシムに関する切削用インサートの変位を阻止するように作用する。
【０００８】
片面形の切削用インサートに特に適した別の配列においては、切削コーナーに隣接した切削用インサート下面に、シムの上面に設けられた凹所内に差し込むための下向きの突起が設けられる。更に、両面形の切削用インサートの場合は、切削用インサートとシムとの間の組合は、参考文献としてここに組み込まれたＰＣＴ／ＥＰ９３／０３７１３に基づいた本願出願人の米国同時係属出願第０８／３４１６１６号において提案されたように、切削用インサートの作動しない下方切れ刃を保護するために、これがそのシム支持面より上方に上げられることが好ましい。
【０００９】
本発明の別の態様により、少なくも１個の切削コーナーを有する交換式の切削用インサートを備えた切削工具組立体に使用するためのシムが提供される。このシムは、一般に前記切削用インサートの形状及び寸法に対応する形状及び寸法のものであって、前記シムは切削用インサートを支持するための上面、切削工具組立体の工具ホルダーのインサート受入れポケットの底壁を押し付ける下方押付け面、及び前記切削コーナーを支持するようにされたシムコーナーを有し、前記シムの下方押付け面の少なくも一部分には、前記ポケット底壁に食い込むようにされた突起のパターンが実質的に前記シムコーナーの領域に形成される。
【００１０】
本発明による切削工具組立体はシムなしで使用することもできる。従って、本発明の更なる態様により、工具ホルダーを備えた切削工具組立体に使用するための切削用インサートが提供される。この工具ホルダーは、ポケット底壁のあるインサート受入れポケットを有し、切削用インサートが上面、下面及び横逃げ面を有し、少なくも１個の切削コーナーがこれらの間に定められかつ前記上面とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面との間の交差により形成され、前記下面は前記ポケット底壁に押し付けられるようにされ、かつ、少なくも実質的に前記切削コーナーの区域において、前記ポケット底壁に食い込みようにされた突起のパターンが形成される。
【００１１】
好ましくは、本発明の上述の態様の総てによる使用のために設計された切削用インサートは、作動位置内に割出し可能であり、これにより連続して作動切れ刃を提供する複数の切削コーナーを持つ。切削用インサート自体は、適宜の通常の形状のものとすることができ、三角形、平行四辺形、及び同様な形状には限定されない。
【００１２】
【実施例】
本発明をより良く理解するため、及びこれを如何に実施し得るかを非限定的な例示の方法により示すために、付属図面を参照することとする。
【００１３】
図１及び２は、ポケット底壁２Ａとポケット側壁２Ｂとにより定められたインサート保持用ポケット２を有し形成された工具ホルダー１、置換可能な両面形の切削用インサート３及びシム４を備えた本発明の関係する種類の切削用工具組立体を示す。切削用インサート３とシム４とは、把持用ねじ５の手段によりポケット２内で締め付けられ保持される。
【００１４】
切削用インサート３は、上面８、下方押付け面９と横逃げ面１０及びこの間に定められた切削コーナー１１を有する実質的に角柱状のものである。インサート３は、軸線３’まわりで対称であり、かつ作動切れ刃１２を提供するようにそのまわりで割出し可能である。切削用インサート３は両側形であるが、本発明が関連する形式の切削用工具組立体は片面形の切削用インサートを等しく使用し得ることが容易に認められるであろう。
【００１５】
図４及び５に最もよく見られるように、シム４は上方支持面１３、下方押付け面１５及び側面１６を有し全体として角柱状のものであり、側面１６の隣接した対は関係の切削コーナー１１に相当するコーナー１７において出会う。シム４は軸線４’まわりで対称であり、一般に切削用インサート３の形状に相当する形状のものであり、そして一般に切削用インサート３の寸法より少し小さな寸法のものである。シムの上方支持面１３と下方押付け面１５とは、好ましくは研磨またはラップ仕上げされた平面である。
【００１６】
図２、３及び４に最もよく見られるように、シムの上方支持面１３には、テーパー側壁１８Ａを有する突起１８が形成され、この側壁は切削用インサートの下方押付け面９に設けられた凹所１９の側壁１９Ａに当たるようにされ、旋削中、作用している半径方向及び送り方向の力の成分による切削用インサート３のシム４に関する変位を阻止する。
【００１７】
図５に示されるように、シムの下方押付け面１５には、シム４のコーナー１７の各において突起の区域２３を作るように、シムの側面１６の中央部に向けられ実質的に半径方向に伸びている凹所部分２２により分割され一般に２０で示された突起パターンが形成される。凹所部分２２は、３カ所の比較的遠くに離れた独立の接触域において、シムの下方押付け面１５とポケット底壁２Ａとの間のより良好な接触が生ずるように設計され、これによりインサート受け入れポケット２内での、より安定したシム４の座りを確保している。
【００１８】
同様に図５に示されるように、シムのコーナー１７の二等分線２５と平行に展開された実質的に真っすぐな溝２４の第１の列とシムの軸線４’に関して半径方向に展開された湾曲溝２６の第２の列との交差により、突起２３の各領域が形成される。従って、各突起２７は、図６に最もよく見られるように、事実上、横断方向の隣接し間隔を明けられた２組の溝の交差部に形成された一般にピラミッド状の突出した残留先端部である。好ましくは図７に最もよく見られるように、突起２７はテーパー付きの形状にされるため、溝はへこんだ輪郭を持つ。溝２４と２６の各列のピッチ又は溝２４と２６の各列の溝の深さに関する厳密な要求はないが、突起２７の上面が底壁２Ａに容易に食い込み得る十分に小さな面積のものであることが要求されることに注意すべきである。
【００１９】
再び図１を参照すれば、旋削中に作動切れ刃１２に作用している切削力の接線方向成分Ｆ_Tが、突起のテーパー形状により助けられて図８に示されるように突起２７を底壁２Ａに食い込ませ、３区画の突起２３が押し付ける領域において、図９に示された外見にさせる。突起２７による底壁２Ａへの食込みは、大きな接触面積にわたる切削力の接線方向成分Ｆ_Tの分布を与え、これにより局部的な応力を小さく、これまでの通常のシム２９の場合に生じた図１１に示されたような、作動切削コーナーに隣接したポケット底壁における局部的に大きな塑性変形を阻止する。同時に、シム３と底壁２Ａとの両接触面間の組合は、切削力の半径方向成分Ｆ_R及び送り力成分Ｆ_Xに対抗している突起２７において誘導された摩擦力の手段により、底壁２Ａに関するシム４の移動を抑える。従って、突起２７による底壁２Ａの食込みの組合せ効果は、インサート受入れ用ポケット２内のシム４の安定した座りである。最後に、ここに上述したようなこれらの相互組合を設けることにより、シム４上の切削用インサート３の確実な取付けが得られる。
【００２０】
本発明は限られた数の実施例に関連して説明されたが、通常の熟練技術者により、本発明の多くの変更、変化及びその他の応用を行うことができる。
【００２１】
そこで、例えば図１２及び１３に示されるように、片面形の切削用インサート３０にシムの下方押付け面１５と同様な下方押付け面３１が設けられたときは、本発明の関連する形式の切削工具組立体は、これをシムなしで使うことができる。
【００２２】
更に、突起のパターン２０をシムの下方押付け面全体に置くことができ、或いは、インサートの作動切削コーナーを支持するように位置決めされたただ１カ所の突起の区域２３をシムの下方押付け面に形成することができる。
【００２３】
突起パターンは、これを横断方向の隣り合った２組の間隔を明けられた溝間の交差により形成することは必須ではなく、適宜のその他の適切な形状の多数の突起を備えることができる。
【００２４】
本発明の実施態様は次のとおりである。
【００２５】
１．（ａ）ポケット底壁（２Ａ）を有するインサート保持用ポケット（２）の形成された工具ホルダー（１）、
（ｂ）上面（８）、下面（９）と横逃げ面（１０）及びこれらの間に定められた少なくも１個の切削コーナー（１１）を有しそして前記上面（８）とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面（１０）との交差により形成された少なくも１個の切れ刃（１２）を提供している実質的に角柱状の切削用インサート（３）、
（ｃ）前記切削用インサート（３）の形状及び寸法に略対応したシム（４）であって、前記シム（４）の上方支持面（１３）が前記切削用インサート（３）の前記下面（９）を支持しかつ前記シム（４）の下方押付け面（１５）が前記ポケット底壁（２Ａ）に対接するように前記インサート（３）と前記シム（４）とが把持用手段（５）により前記ポケット（２）内に解放可能に取り付けられ、実質的に前記切削コーナー（１１）を支持している区域において、前記シムの下方押付け面（１５）の少なくも一部分に、前記ポケット底壁（２Ａ）に食い込むようにされた突起のパターン（２０）が形成されている前記シム（４）を備えた切削工具組立体。
【００２６】
２．突起の前記パターン（２０）が少なくも１個の凹所（２２）により少なくも２カ所の突起の区域（２３）に分割される実施態様１による組立体。
【００２７】
３．前記切削用インサートの下面（９）の少なくも前記切削コーナー（１１）に隣接した区域が局部的に支持される実施態様１による組立体。
【００２８】
４．少なくも前記シムの上方支持面（１３）の前記切削コーナー（１１）を支持している区域に、前記切削コーナー（１１）に隣接した前記切削用インサートの下面（９）に形成された対応凹所（１９）内に受け入れられるようにされた突起（１８）が形成された実施態様３による組立体。
【００２９】
５．前記切削用インサート（３）が片面形である実施態様４による組立体。
【００３０】
６．前記切削用インサート（３）が両面形である実施態様４による組立体。
【００３１】
７．前記切削用インサート（３）が作動位置内に割出し可能であり、これにより連続して作動切れ刃を提供している複数の切削コーナーを有する実施態様１による組立体。
【００３２】
８．前記切れ刃（３）が実質的に三角形である実施態様７による組立体。
【００３３】
９．前記切れ刃（３）が実質的に平行四辺形である実施態様７による組立体。
【００３４】
１０．少なくも１個の切削コーナーを有する交換式の切削用インサートを備えた切削工具組立体に使用するシム（４）であって、シム（４）は前記切削用インサートの形状及び寸法に略対応する形状及び寸法のものであり、シム（４）は切削用インサートを支持している上方支持面、切削工具組立体の工具ホルダーのインサート受入れポケット（２）のポケット底壁（２Ａ）を押し付ける下方押付け面（１５）及び前記切削コーナーを支持するようにされたシムコーナー（１７）を有し、実質的に前記シムコーナー（１７）の区域において、前記下方押付け面（１５）の少なくも一部分に、前記ポケット底壁（２Ａ）に食い込むようにされた突起のパターン（２０）が形成されたシム（４）。
【００３５】
１１．突起の前記パターン（２０）が少なくも１個の凹所（２２）により突起（２３）の少なくも２カ所の区域に分割される実施態様１０によるシム。
【００３６】
１２．少なくも前記シムの上面（１３）の区域に、前記少なくも１個の切削コーナーに隣接した前記切削用インサートの下面に対する局部的支持を提供するための支持手段が形成された実施態様１０によるシム。
【００３７】
１３．前記支持手段が、前記少なくも１個の切削コーナーに隣接した前記切削用インサートの下面（９）に形成された対応凹所（１９）内に受け入れられるようにされた実施態様１２によるシム。
【００３８】
１４．ポケット底壁（２Ａ）のあるインサート受入れ用ポケットを有する工具ホルダー（１）を備え、切削用インサートは上面、下面（３１）と横逃げ面及びこれらの間に定められた少なくも１個の切削コーナーを有し、そして前記上面とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面との間の交差により形成された少なくも１個の切れ刃を提供し、前記下面（３１）に、少なくも実質的に前記切削コーナーの区域において、前記ポケット底壁（２Ａ）に食い込むようにされた突起のパターン（２０）が形成された、切削工具組立体において使用するための片側形の切削用インサート。
【００３９】
１５．突起の前記パターン（２０）が少なくも１個の凹所（２２）により少なくも２カ所の突起区域（２３）に分割される実施態様１４による切削用インサート。
【００４０】
１６．前記切削用インサートが、作動位置に割出し可能な複数の切削コーナーを有し、これにより連続して作動切れ刃を提供する実施態様１４による切削用インサート。
【００４１】
１７．前記切削用インサート（３０）が実質的に三角形である実施態様１６による切削用インサート。
【００４２】
１８前記切削用インサート（３０）が実質的に平行四辺形である実施態様１６による切削用インサート。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面形の切削用インサートを備えた本発明が関係する種類の旋削用工具ホルダー組立体の斜視図であり、機械加工中にその作動切削コーナーに作用している切削力の成分を示す。
【図２】図１に示された旋削用工具ホルダー組立体の線ＩＩ−ＩＩに沿って得られた断面図である。
【図３】図２に示された旋削用工具ホルダーのシムと切削用インサートとの間の組合の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って得られた拡大断面図である。
【図４】図１に示された旋削用工具ホルダーに使用される本発明の教示によるシムの好ましい実施例の斜視図である。
【図５】図４に示されたシムの下方から見た斜視図である。
【図６】図５に示されたシムのＡで示された下方支持面の一部分の拡大図である。
【図７】図５に示されたシムの線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って得られた断面図である。
【図８】図２に示された旋削用工具ホルダーのＢで示された部分の拡大断面図である。
【図９】シムと切削用インサートとが外された使用後の工具ホルダーの食い込まれたポケット底壁の斜視図である。
【図１０】ポケット底壁の塑性変形を示す通常のシムを有する工具ホルダーの斜視図及び工具ホルダーの領域Ｃの拡大断面図である。
【図１１】ポケット底壁の塑性変形を示す通常のシムを有する工具ホルダーの斜視図及び工具ホルダーの領域Ｃの拡大断面図である。
【図１２】本発明の教示による片面形切削用インサートを有する旋削工具組立体の斜視図及び断面図である。
【図１３】本発明の教示による片面形切削用インサートを有する旋削工具組立体の斜視図及び断面図である。
【符号の説明】
１ 工具ホルダー
２ ポケット
３ インサート
４ シム
５ 把持用手段
１０ 横逃げ面
１１ 切削コーナー
１２ 切れ刃
１５ 下方押し付け面
２０ パターン

Claims (3)

1. （ａ）ポケット底壁を有するインサート保持用ポケットの形
   成された工具ホルダー、
   （ｂ）上面、下面と横逃げ面及びこれらの間に定められた少なくも１個の切削コーナーを有し、前記上面とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面との交差により形成された少なくも１個の切れ刃を提供している実質的に角柱状の切削用インサート、
   （ｃ）前記切削用インサートの形状及び寸法に略対応したシムであって、前記シムの上方支持面が前記切削用インサートの前記下面を支持しかつ前記シムの下方押付け面が前記ポケット底壁に対接するように前記インサートと前記シムとが把持用手段により前記ポケット内に解放可能に取り付けられ、実質的に前記切削コーナーを支持している区域において、前記シムの下方押付け面の少なくも一部分に、前記ポケット底壁に食い込むようにされた突起のパターンが形成されている前記シムを備えた切削工具組立体。
2. 少なくも１個の切削コーナーを有する交換式の切削用インサートを備えた切削工具組立体に使用するシムであって、シムは前記切削用インサートの形状及び寸法に略対応する形状及び寸法のものであり、シムは切削用インサートを支持している上方支持面、切削工具組立体の工具ホルダーのインサート受入れポケットのポケット底壁を押し付ける下方押付け面及び前記切削コーナーを支持するようにされたシムコーナーを有し、実質的に前記シムコーナーの区域において、前記下方押付け面の少なくも一部分に、前記ポケット底壁に食い込むようにされた突起のパターンが形成されたシム。
3. ポケット底壁のあるインサート受入れ用ポケットを有する工具ホルダーを備え、切削用インサートは上面、下面と横逃げ面及びこれらの間に定められた少なくも１個の切削コーナーを有し、そして前記上面とこれに隣接した対応数の前記横逃げ面との間の交差により形成された少なくも１個の切れ刃を提供し、前記下面に、少なくも実質的に前記切削コーナーの区域において、前記ポケット底壁に食い込むようにされた突起のパターンが形成された、切削工具組立体において使用するための片側形の切削用インサート。

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