JP2001507287A - 金属切削加工用の切削インサートとホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 硬質材料中の切削インサート（８）並びに切削インサート用のホルダーを備える金属切削加工用の工具であって、そのなかで切削インサートが、ホルダーに対して或いはカセットまたはシム（３）に対して直接締結される。カセットまたはシムが、ホルダー上に順に配置され、それによって、切削インサートの下側部が、少なくとも二つの支持面（１５）を含む部分的な凹部（１５）、前記凹部と前記下側面の周辺とのあいだに存在する複数の部分的な底支持面（１８）を特徴とする。前記切削インサートの下側部またはホルダーに隣り合う前記シム（３）の部分が、少なくとも二つの支持面（１６）を備える上昇領域（２４）を含み、それによって、前記切削インサートが、凹部（１３）内の支持面（１６）とともに上昇領域（２４）の前記二つの支持面（１６）と、一つまたは複数の底支持面（１８）とともに前記シムまたは前記ホルダーとの、双方に対して突き合わせするように締結することができる。それによって、極端に静的な位置規制が避けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属切削加工用の切削インサートとホルダー 本発明は、金属切削加工用の切削インサート並びにホルダーに関する。さらに 明確には本発明は、種々の幾何学的形状を備え割り出し可能なインサートを、同 一あるいは別のインサートポケットに締結可能にした工具に関する。 着脱でき割り出し可能なインサートの用途は、今日程度の差こそあれ金属切削 加工の全分野、すなわち旋削加工、フライス加工、穿孔加工等の実施に受入れら れている。それらは、通常被膜または未被膜の超硬合金で通常製造されるが、特 定のセラミック材料も現れる。これらの種々の割り出し可能なインサートは、切 削経済性及び用途に依存して、非常に多彩な幾何学的基本形状を備える。例えば 、インサートは、三角形、菱形、四角形、矩形、丸形、六角形（いわゆる三角形 のインサートを含む）及び八角形とすることができる。 種々の考慮し得るインサート形状の全ての共通点は、インサートが、各々の特 別な形状に適合するホルダー内に、インサートポケットを必要とすることである 。その結果、四角形切削インサートは通常二個の支持部または互いに直角をなす 突き合わせ面を備えたインサートポケットを必要とし、三角形切削インサートは 互いに６０°の角度を成す通常２個の突き合わせ面を必要とする。これはインサ ートの変更がホルダーの交換を必要とすることを意味する。これは時間の浪費で あり且つ高価である。さらに、新しい切削インサートを設計するときに設計者の 自由な選択が限定されるのは、切削インサートの外側輪郭は作用切れ刃及び逃げ 面として少なくとも部分的 に機能する必要があり、問題の面が実際のインサートポケットに対して割り出し される場合に、突き合わせ面としても機能する必要があるからである。それによ って、作用切削位置においてインサート自体に望まれる切削形状を不可能にする 。設計者がこのような切削幾何学的形状を使用することを望むにも係わらず、設 計者は、インサートポケットに対して回転できる切削インサートの側部上に作用 的な切削形状を備わっていないインサート設計をすることを強いられる。 その結果、本発明の第一の目的は、種々の輪郭線を有するにもかかわらず同一 あるいは別のインサートポケットのなかに締結することができる切削インサート を作ることである。 本発明の別の目的は、インサート側面に備わるいずれの突き合わせ面に対して も突き合わせする必要のない切削インサートを作ることである。 なお、本発明のさらに別の目的は、製造許容誤差を大きくできるインサートポ ケットを製造することである。 これらまた別の目的は、請求項１の特徴部分に示された特徴を備える工具を開 発することによって十分に達成することができた。 切削インサートの底面に凹部(recess)を備えた切削インサートそれ自体は、米 国特許第４，６７４，９２４号によって既知である。しかしながら、この場合に は、凹部は全く別の目的であって、すなわち、全く非接触表面としてその全体で 機能することによって、切削インサートは、インサートの３個のコーナー部分に 突き合わせる必要があり、さらにもっとも好ましくはこのコーナーは上向きと内 向きに角度を成すことになっている。 添付した図面を参照してさらに明確に説明するが、それは説明するためであり 本発明を限定するものでない。それらを以下に詳細に 説明する。 図１は、上方からの斜視図であり、本発明にしたがう工具の分解組立図を示す 。 図２は、本発明の裏返にした切削インサートを示し、斜め上方から見たもので ある。 図３は、図２にしたがう切削インサートを示し、真っ直ぐ下から見たものであ る。 図４は、斜め下から見た別の切削インサートを示す。 図５は、図４と同一の切削インサートを示し、斜め上から見たものである。 図６は、本発明にしたがう別の切削インサートを示し、斜め下から見たもので ある。 図７は、図７にしたがう切削インサートを示し、真っ直ぐ下からに見たもので ある。 図８は、本発明にしたがい装着された切削インサートを示し、真っ直ぐに上か ら見たものである。 図９は、図８のＩＸ−ＩＸ横断面を示す。 図１０は、上方からの斜視図であり、本発明の別の実施態様したがう工具の分 解組立図を示す。 図１１は、下から斜めに見た本発明の別の実施態様にしたがう切削インサート を示す。 図１２は、上方からの斜視図であり、本発明の第３の実施態様したがう分解組 立図を示す。 図１３は、本発明の第３の実施態様したがう切削インサートを示し、斜め下か ら見たものである。 図１４及び図１５は、図１２及び図１３の実施態様にしたがうホルダーに装着 された切削インサートを示す。 図１６は、第３の実施態様したがうシムを示し、斜め上から見たものである。 図１７は、第３の実施態様したがう斜め下からに見た切削インサートを示す。 図１８は、本発明にしたがう追加実施態様したがう下から斜めに見た切削イン サートを示す。 旋削加工用途のシャフトホルダー１を図１に示す。しかしながら、本発明は旋 削加工用途に限定されるものでなく、例えば、フライス加工及び穿孔加工の用途 も考慮される。シャフトホルダーの前方部分に、カセット板またはシム３を受容 することを意図する実質的に平面の凹部２が設けられる。カセット板は、固定ネ ジ４によって凹部２に固定することができ、シムの穴５によって与えられそして シャフトホルダーのネジ穴６に固定してネジ止めされる。さらに、カセット板は 上昇部２４を含み、上昇部はシムの残りの上側部に対して上昇した台地状面７を 含み、台地状面は切削インサート８と直接接触することを意図するものでない。 カセット板３及びシャフトホルダー１の双方は、切削インサート８の作用切削コ ーナーを支持するためそれぞれ突出部１１、１２を備え、米国特許第４，７５５ ，０８５号に記載される基本実施態様であり、そして参照によって取り入れた図 １にしたがい（並びに、図４及び図５も）、作用切削コーナーは溝切りを意図す るものである。切削インサートはネジ９によって締結され、このネジは切削イン サート及びカセット板の双方の円滑な穴を通って挿入されそして凹部２のネジ穴 に堅くネジ止めされる。代わりに、切削インサート８及びカセット板３が締結ネ ジ９のみで締結されることによって、ネジ４をなしにすることができる。代わり に、この上側部の幾何学形状を凹部２に転写することができることによって、さ らに、カセット３は全くなしにすること ができる。 図４及び図５は図１と同じ切削インサートを示す。図４から、切削インサート は、上昇した台形状面７に対応する下側または底面に凹部１３が備わる。凹部１ ３の深さは、インサートの大きさ及びその用途に依存して０．８〜３ｍｍとする ことができる。凹部１３の底面１４は、上記支持面７に対して突き合わせること を意図するものでなく、代わりに所定の間隙がこれらの間に存在する必要がある 。さらに、凹部１３が三つの支持面１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃを含み、これら の面は０〜２５°好ましくは３〜１５°の間で垂直面と適切な角度を成す。支持 面７の対応支持部面１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃは同一角度を成す。切削インサー トを割り出すことを可能にするために、二つの面１５または１６のあいだの角度 は実質的に６０°である。切削インサートの中心穴１７を側面１６Ｃからいくぶ ん離れた方向に慎重に配置することによって、切削インサートは所定の初荷重が 与えられられることによって、切削インサートの三つの支持面１５の二つが支持 面１６Ａ及び１６Ｂに対して突き合わせられるようになり、それによって間隙が 面１６Ｃと切削インサートの対応する支持面とのあいだに生じる。この２重側部 接触は、余分な静止位置の限定を避けることを意図するものである。その結果、 側部１５で示された幾何学的形状は、側部１６で示された形状よりもいくぶん大 きくする。この二つの側部１５が突き合わせられたとき、第３の側部１５と対応 する側部１６とのあいだの間隙が、適切に０．２〜２ｍｍ好ましくは０．２〜１ ｍｍになる。 実際の締結を図８及び図９に示す。切削インサートが矢印Ｐに相当する方向に 押されることはインサート穴１７に関するネジ９の偏心位置から容易に理解でき る。それによって、切削インサートは二つの側部１５で突き合わせられるように なり、一方、側部１６Ｃに 直面する側部１５は突き合わせられない。図９の断面図から分かるように、切削 インサートに要求される安定性を与えるために、切削インサートは、この３個の インサートコーナーまたはインサート部分１９のそれぞれの下側部１８と、また はカセット板の反対側の平らな上側部２３と、で突き合わせられる。二つのその 側部１５が１６Ａ、１６Ｂに対して堅くしっかりと備わるまで、切削インサート は配列されるため、余分な静止位置限定を含むことはない。さらに、台形状面７ と凹部の面１４とのあいだの間隙、並びに互いに突き合わせされていない面１５ と１６のあいだに生じる間隙２０を図９に示す。 支持面１６とカセット板の上側面の間の遷移部において、カセット板に生じる 面取りをできるかぎり避けるために、浅い縁窪み２１を支持面１６に沿って設け ることができる。線分２２はカセット板の隣合う上側面に対する縁窪みの境界線 を示す。 上述のように、本発明の本質的な利点のうちの一つは、非常にいろいろの幾何 学的な基本形状のインサートが同一インサート位置に締結することができる。し たがって、図２及び図３にしたがう３角形状のインサートが、図１に関して示し た同一切削インサート位置にしっかりと締結することができる。それによって、 また、このインサートは底面１４’及び支持面１５Ａ’、１５Ｂ’及び１５Ｃ’ を備える凹部１３’を特徴とする。さらに、切削インサートは、カセット板３の 上側部２３に対抗する突き合わせのためのコーナー支持面１８’を含む。 図６と図７に示すように、本発明にしたがう切削インサートは、また４角形の 基本形状を備えることができる。この場合には、切削インサートの下側部は、底 面１４”並びにそれぞれ４個の支持面１５Ａ”、１５Ｂ”、１５Ｃ”及び１５Ｄ ”を備える凹部１３”を含 み、上記支持面は切り落としコーナーを有する本質的に４角形を形成して、切削 インサートの４角形に対して本質的に４５°捩じられている。このインサートを 装着するときは、これらの４個の支持面の二つのとなり合う支持面を、上昇領域 の二つの対応する支持面に向かって突き合わせることを意図し、そして上昇領域 は、３角形の代わりに主に４角形であるが、もしそうでなければ、図１の上昇領 域（７と１６を参照）を備えた全体的に相似形になる。さらに相似形状態では、 ４角形の上昇領域は４角形凹部１３”よりいくぶん小さく、コーナー部１８”は 、カセット板の上側面（または、カセット板が取り除かれ、直接ホルダーの相当 する面に）に対して突き合わせるために配列される。 本発明の別の実施態様の分解組立図を図１０と図１１に示す。これにしたがっ て、１個ではなく３個の上昇領域２５がシムに設けられる。同様に上記実施態様 にしたがい、シム３は無くすることができることによって、３個の上昇領域２５ が、直接凹部２の底支持面に設けられる。上昇領域２５は、実質的に扇形のよう な形状であり、側面２６Ａ及び２６Ｂの双方で示される。切削インサートの下側 部が上昇領域２５に嵌まり込むように切削インサートは形成される。結果として 、上記下側部は３個の凹部２８を特徴とし、個々の凹部は二つの支持面２９Ａ及 び２９Ｂの二つの側部によって限定される。上昇領域３０はそれぞれの凹部２８ のあいだに形成される。切削インサートを装着するときは、しかしながら、イン サートの二つの支持面２９の全体がシムの二つの側面２６に突き合わせられるよ うになる。上昇領域２５の相対的配置に依存して、二つの作用支持面を上昇領域 の二つの側面２６Ａと２６Ｂによって形成することができ、それらは作用切れ刃 からさらに離れて配置される（これは図１０の２６Ａ及び２６Ｂとして示された 二つを指す。）。代わりに 、この二つの作用支持面は、二つの側面２６Ａ’及び２６Ｂ’によって形成する こともでき、それらは二つの隣り合う上昇領域の互いにまさに反対側にあること になり、好ましくは作用切れ刃に最も近い。二つの側面２６に対して突き合わせ することを除き、切削インサートのコーナーに隣り合うインサートの下側区域は 、シム３の上側面２３に対しても突き合わせされる。それは接触面に対して突き 合わせされるコーナーで下側面３１を僅かに上昇させる。 それ自体において、ホルダーの作用支持或いはフランク面及び、切削インサー トの下側部とのそれぞれの間に所定の広がりを備えた大きな面積である必要はな い。したがって、作用支持面はそれぞれリッジ３２と溝３３とに存在させること もできる。ホルダーにリッジそれ自体が設けられ、それは全部で二つまたは三つ が適切である。各リッジは二つの主側面を有し、リッジは図１２にしたがい全部 で６側面を備えるが、それらの二つだけが作用支持面を構成し、主に参照符号３ ４及び３５のそれらである。この作用支持面は各リッジに備えられ、この作用支 持面の角度は３０〜１５０°の間である。残りの四つの側面は面接触しない。切 削インサートの下側部では、全部で１２個の溝３３が存在し、それらの二つだけ が支持面３４と３５と作用的嵌合をするようになる。支持面３４及び３５の間の 角度が１２０°であるときは、図１３の側面３６及び３７は、例えば、それらに 対して突き合わされ、一方溝３３’は直接突き合わせ無しで第３のリッジ３２を 囲むようになる（少なくとも意図的な突き合わせ無しで、これは製作許容寸法に 依存する。）。コーナーの二つまたは三つの上側面３８がホルダーの上側部３９ に対して突き合わせされる。これは、上昇領域３１（図１１参照）と同じように 上昇領域を有するコーナーの下側面によって、或いは上側部の距離が中心穴１７ 付近よりコーナー切れ刃の下側部でいくぶん大きくな るようにいくぶん傾斜するコーナーの上記下側面によって生じる。切削インサー トの上側部上のこの溝の変化によって、切削インサートをホルダー及び工作物に 対して多くの位置を割り出すことができる。結果として図１４及び図１５は切削 インサートの二つの可能な位置出しを示し、それによって、図１５にしたがう切 削インサートは所定の溝領域まで回転でき、すなわち、図１４にしたがう装置に 関しては３０°である。 図１６は、リッジ及び溝を備えた実施態様にしたがって如何にシムが立案でき るかを示す。このシムは二つのリッジで形成され、作用支持面は前方フランク面 ３４及び３５から成る。上記の実施態様にしたがい、これらのフランク面と、切 削インサートの溝（凹部）に対応するフランク面とのあいだの突き合わせは、締 結ネジによる所定の予備引っ張り力によってほぼもたらされる。当然、このよう に多くの異なる位置を必要としないきは、切削インサートは図１３のように多く の溝を必要でない。図１７にしたがうインサートは三つの溝３３で設計され、そ れによって、例えば側面３６及び３７は、支持面３４及び３５に対して突き合わ される。コーナーの上昇した下側面３１は、シムの上側部に対して突き合わせら れる。 最後に図１８は、図１０にしたがうホルダーに締結するために、如何に等辺四 辺形の基本形状を備えた切削インサートが三つの凹部２８を備えて設計されるか を示す。それは、シム支持面の同様の上昇領域２５上の二つの支持面２９Ａ及び ２９Ｂに対して突き合わせられるか、または二つの支持面２９Ａ’及び２８Ｂ’ が二つの隣接する上昇領域２５に突き合わされるかのいずれである。少なくとも 二つのコーナーの縁で突き合わせを確実にするために、切削インサートは上昇領 域２５に小さな上昇領域（図１１の３１に相当する）を有することができ、また は上昇領域２５は僅かに角度がつけられ る。 同様の方法で、切削インサートは、例えば、菱形または丸形の基本形状とする こともできる。これら二つの場合において、また切削インサートは図６及び７に 相当するような基本的な形状を備えた凹部を適切に備えることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリックソン，ホーカン スウェーデン国，エス―812 93 クング スゴルデン，モムビューガタン (72)発明者 ハンソン，ペール スウェーデン国，エス―805 96 ゲーブ レ，イョーベーゲン 57

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．切削インサートが、ホルダーに対してまたは前記ホルダー上に順に配置さ れるカセットまたはシム（３）に対して直接締結され、 それによって、前記切削インサートの下側部が、少なくとも二つの支持面（１ ５、２９、３６、３７）を含む一つまたは複数の凹部（１３、２８、３３）と、 それぞれの前記凹部との間の複数の部分的な底支持面（１８、２５、３１、３８ ）とを特色とし、 硬質材料中の切削インサート（８）並びに切削インサート用のホルダーを含む 金属切削加工用の工具であって、 切削インサートの下側部に隣り合う前記シムまたは前記ホルダーの一部が、少 なくとも二つの支持面（１６、２６、３４、３５）を含む一つまたは二つ以上の 上昇領域（２４、２５、３２）を含み、 それによって、双方の上昇部分または、ひとつの凹部または複数の凹部（１３ 、２８、３３）の支持面（１５、２９、３６、３７）とともに前記部分の前記二 つの前記支持面（１６、２６、３４、３５）に対して、及び一つまたは複数の底 支持面（１８、２５、３１、３８）を有する前記シム（３）または前記ホルダー に対して、切削インサートが同時に突き合わせられるように、切削インサートが 締結されることを特徴とする金属切削加工用の工具。 ２．前記インサートの二つの支持面（１５、２９、３６、３７）と、ひとつの 上昇領域または複数の上昇領域（２４、２５、３２）の前記二つの支持面（１６ 、２６、３４、３５）とのそれぞれが、実質的に同一角度で互いに傾斜を成し、 それによって、前記切削インサートの二つの支持面（１５、２９、３６、３７ ）は、切削インサートを配置することによって、対応 する支持面（１６、２６、３４、３５）のひとつの上昇領域または複数の上昇領 域に突き合わさるようになり、 前記インサートが一つまたは複数の底支持面（１８、２５、３１、３８）に位 置を占める、 ことを特徴とする請求項１に記載の工具。 ３．前記切削インサートが前記底支持面（１８、２５、３１、３８）の全体を 占める請求項２記載の工具。 ４．前記切削インサートのひとつの上昇領域または複数の上昇領域のそれぞれ の支持面（１５、２９、３６、３７、１６、２６、３４、３５）が、０〜２５° の角度で垂直面に対して角度を成す請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具。 ５．前記切削インサートが三つの支持面（１５）及び三つの支持面に対応する 上昇領域（１６）を有し、それによって前記切削インサートが、固定ネジ（９） によって前記三つの支持面の二つに対して突き合わせられるようになり、間隙が それぞれの第３の側部に生じる請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具。 ６．前記切削インサートが三つの凹部（２８）を備え、そしてホルダーまたは シムが前記凹部に固定することを意図した三つの対応上昇部分（２５）を備える 請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具。 ７．前記切削インサートの下側部が複数の溝（３３）を示し、そして前記ホル ダーまたはシムが前記溝に固定することを意図したさ複数のリッジ（３２）を示 す請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具。