JP3679118B2 - リブ付き締結面を含むインサートのための工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は主として金属の切削工作のためにインサートホルダに切削インサートを固定するための機構に関する。
異種の切削インサートと割付け可能インサートは幾つかの異なる公知の仕方で工具ホルダに固定される。最も一般的なものでは、インサートは貫通した中心孔を有しており、ホルダのインサートポケットはねぢ孔を有している。インサートの中心孔にはロックネジが挿入され、そしてホルダの孔に適度のトルクによって螺結される。多くの場合、このネジには中心孔を有するシムを締結し、そしてこれをインサートと底支持面の間に配置する。また、通常の切削インサートはインサートの二つの側面に対して当接するために、互いに実質的に直角な二つの当接面を、或いは三点の当接点を含んで成る。この構造の不利益はある程度の緩みがある程度の期間使用した後に生じることである。追加の欠陥はネジが安易に固く締まり過ぎ、それによってネジが損傷したり、或いはネジ破断してしまう斯ゝる事態の原因になることである。その他の既知のインサートホルダはクランプ或いはそれに類似の固定機構として、インサートをインサートポケットに締結するためにインサートの上面を押圧する斯ゝる固定機構を有している。このクランプ力はネジによって調節される。このような構造は例えば、中心孔の無い切削インサートを固定するために使うことが出来るが、それはとりわけカットオフ用インサートに係わる場合である。
遊びを回避して切削インサートの安定固定を得るために提案されている構造によれば、切削インサートの下面（底面）と底支持面が互いに適合するように企図されたリブ付き面として形成されている。この種の構造の一つはUS−Ａ−2,140,941に開示され、もう一つはUS−Ａ−2,453,464に開示されている。しかし、これらの事例の欠陥は切削インサートとホルダのいずれか、或いはその両方のリブ付き面、即ちうねの存在する面、を形成するために非常に大量の研削量を必要とする事である。もう１つの欠陥は、インサートがリブに直角な方向に固定されたとしても、それらの構造では平坦な２つの当接面全域で生じる場合と同じように、特に振動傾向のある機械工作において、容易に垂直方向の遊びの生じる可能性がある事である。
US−Ａ−4,437,802には、切削インサートとして二本の溝を含んで成り、ドリルの支持面の有する対応する２本のリブが溝に正確に嵌合し且つ溝断面積の全体を占めるようになっている斯ゝるインサートをドリルに固定する仕方が開示されている。これにも再び、軸方向の遊びが、特にドリルが振動をこうむる場合に、容易に生じるという問題がある。更に、必要な寸法精度を得るために、リブ或いは溝のいずれかでその形成に多量の研削が必要となる。
従って、本発明の第１の目的はインサートホルダに切削インサートを安定性があり且つ遊びの無い状態に固定することが、例えばインサートが長期に亘って振動を被っている場合に、出来る機構を提供することにある。
本発明の第２の目的はインサートホルダに対する切削インサートの安定性があり且つ遊びの無い状態で以っての固定を、費用がかかり且つ時間のかかる研削を何ら要さずに達成することにある。
本発明の第３の目的はインサートポケットの高い寸法精度を要する当接面、或いは当接点の必要性を回避することにある。
これら並びにその他の目的は請求項１に係るインサートホルダに切削インサートを固定する機構によって達成された。
本発明の好適例は添付の図面を参照して、これから更に説明される。これらの図面は本文と併せて提示される。：
図１は本発明に係るホルダ機構を上から斜め下方に見た斜視図で示している。
図２は本発明に係る切削インサートとホルダの断面を示している。
図３は本発明に係るインサートホルダを平面図で示している。
図４は切削インサートの図２と同じような断面を示している。
図５はインサートホルダの図２と同じような断面を示している。
図６は本発明に従って形成された切削インサートの底側を上から下方に見た斜視図で示している。
図７は図６のものと同じような切削インサートの頂側を上から見た斜視図で示している。
図において、切削インサートは１或いは１′で指定され、ホルダは２或いは２′で指定されている。切削インサートは被覆された或いは未被覆のセメンテッドカーバイド等の適宜の硬質材料で作られる。また、ある種のセラミックと立方晶窒化ホウ素を使用することが出来る。手始めに、本発明は縦旋削工作、倣い工作、溝入れ工作、突切り工作等の異なる旋削用途への適用を企図しているが、フライス削りインサートを固定するために使用しても有利である。
ホルダ２の上位正面部は平坦保持面３を具備している。この保持面には実質的に互いに平行な長尺リブ４が配設されている。図１では、リブはホルダの正面から後方に且つホルダの縦線に実質的に平行に延在している。しかし、原理的には、リブは任意の方向、例えば図１に示すものに対し直角の方向のものとして提供しても良い。インサートと係合するリブの少なくとも該当部分は基本的に一定の断面形状を有している。この形状は台形状、或いは厳密に言えば二側面５と頂面６によって規定される等辺切頭三角形を有している。側面５と保持面３の間の遷移は明確なブレークラインに沿って、或いは切削インサート１，１′に至る接触領域の外側に配位すべき少径のフィレットに沿って得られる。リブの頂角αは40°と80°の間、好ましくは50°と70°の間の値が適している。リブ間には保持面３の局面７として、実質的に平坦であって適切なものはリブの基部幅の１倍と４倍の間、好ましくは1 1／２と2 1／２の間の値に対応する幅を有している斯ゝる保持局面が延在している。リブは全体的に保持面の後位境界線まで延在することが出来る。しかし製造技術上の理由から、リブが当該境界線に至る前の、好ましくはリブの高さが漸次減少して最終的に消滅するに至る短い遷移部分を介して、特定距離の箇所で終端になることが適している。
切削インサート１，１′はロックネジ８によって固定されるが、このネジは先ずインサート中心孔９に導入され、次いでホルダ２のネジ孔10に螺結される。この孔の中心線はリブの縦中心線上に配位しているのが適切である。このインサートの底面はリブを収容するための実質的に平行な溝11を有するように形成される。本発明の必須の特徴はこれらの溝11がセメンテッドカーバイド、或いは別の硬質材料の焼結の前に直接加圧成形され、従って研削成形されるものではないことにある。これらの溝はリブの頂角α或いはそれより幾分小さいが約２°以上には小さくはなく、好ましくは１°だけ小さい値に相当している。製造技術上の理由から、溝底は丸めるのが好ましいが、勿論この丸め部分12は溝の側面13に割り込んではならない。溝側面はリブ側面５と接触するものである。切削インサートの底面14への溝の遷移は鋭いブレークラインに沿って、或いは小さい半径に沿って起きる。側面13はリブ側面５との良好な接触を得るために完全な平面であるべきである。
上述した通り、切削インサートはその全体を、従って溝11も、直接加圧成形される。それにより溝の面構造は研磨加工すれば消えてしまう程度の皺を有している構造となる。焼結し次いで冷却したあとに得られる寸法は冷却後にホルダのリブを製造するための設定値とされる。これらのリブの研磨加工はこれを行っても、単一のホルダが多数の切削インサートに対して使用されることから、コスト高にはならない。
切削インサートを固定するとき、インサートは図１−５に従ってリブ４に被さるよう載置され、ネジ８によって固定される。この場合、本発明の必須の特徴は切削インサートの底面14とホルダの局部分７の間に接触が生じないことにある。図２から分かるように、結果として当該面７と14の間に空隙ｓが存在する。この空隙は＞０（例えば、0.02mm）と0.2のサイズの範囲にある値であり得る。更に、本発明の必須の特徴はリブの頂点が、図２からも分かるように、溝底に達していないことにある。前記二種の特徴により、ロックネジ８を締めつけるときに、リブの側面５と溝の側面13の間で押し込み（スクイージング）楔効果が生じることになる。この楔効果はインサートのこれまで達成されたことのない安定性と強度をもたらす。従って、多くの用途では、当接面と当接点が図１から分かるように過剰なものとなる。これはインサートポケットの製作を簡単にする。更に、直接加工成形された溝の表面の僅かな皺が固定の強度と耐久性を生むように作用する。
本発明の好適例とされるものではないが、切削インサートはネジに代えて適宜のクランプ機構を用いて固定することも出来る。この場合、クランプの加圧点は中間位の溝の真上に配位すべきである。
稼動切刃が磨耗した後は、新たな切刃を割付けるためにネジ８を緩めてその中心軸に関して180°回すことが出来る。
基本的に図１から分かるように、ホルダのネジ孔10は中間位のリブに配位している。例えば二本のリブ間などに配位させるのではなく、リブ自体に配位させる理由は、インサートが二本の支持ラインの間で力を受けるならばインサートがスナップ現象を蒙る可能性のあることにある。インサートに対し中間位溝の両側に作用する対称的な力を付与するために、インサートとホルダの夫々は奇数個の溝とリブを夫々有するように成形される。
本発明の通りに形成された切削インサートは軸方向と半径方向の両方の力で吸収するように機能する。用途例としては、これを図１，３，６及び７に従って二重機能を有するインサートに作ることによって適用させることが出来る。このインサートはその真直ぐな正面切刃14とこの切刃の両側の近傍にある湾曲した側面切刃とによって、横方向旋削工作及び軸方向倣い工作のために利用出来るし、半径方向旋削工作形式のインサートとしても利用出来る。それ故に、異なる多数の輪郭が得られる。
非常に大きな半径方向力を伴うある種の用途によっては、本発明に係るリブと溝を図１の面16等の切削インサートを支承するための後位支持面と組み合わすことが出来る。

Claims (3)

1. 金属を切削工作するための切削インサート（１、１'）をインサートホルダ（２、２'）に固定するインサートホルダ装置であって、前記切削インサートの底面（１４）が互いに平行な溝（１１）を内部に具備しており、前記インサートホルダの保持面（３、７）が前記溝（１１）に嵌合するように企図された対応する平行なリブ（４）を具備しているインサートホルダ装置において、
   前記切削インサートの底面（１４）と前記インサートホルダの保持面（７）との間に、前記切削インサートが前記インサートホルダに装着されたときに、空隙（ｓ）の存在することにより、前記リブ（４）の頂（６）が、前記切削インサート（１、１'）の前記溝（１１）の底（１２）に達しないこと、
   前記切削インサートの前記溝（１１）が直接加圧成形されて、研磨加工はされないこと、及び
   隣り合う二本の前記溝（１１）において前記溝（１１）に対して直角な方向の溝間距離と、前記切削インサートの底面のレベルにおける溝幅との関係が、１：１と４：１との間の値になること、
   を特徴とする前記切削インサートを固定するインサートホルダ装置。
2. 前記リブ（４）の断面が等辺切頭三角形の形状を有していることを特徴とする請求項１に係る装置。
3. 請求項１または２に係る前記インサートホルダ装置によってインサートホルダ（２、２）に固定されるように企図されている切削インサートであって、前記切削インサートの底面（１４）が平行な溝（１１）を有している切削インサートにおいて、
   前記溝（１１）が直接加圧成形され、研磨加工はされていないこと、及び
   隣り合う二本の前記溝（１１）において前記溝（１１）に対して直角な方向の溝間距離と、前記切削インサートの底面のレベルにおける溝幅との関係が、１：１と４：１との間の値になること、
   を特徴とする切削インサート。

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