JP4063338B2 - 切削加工用カッティングインサート - Google Patents

Description

本発明は、すくい面と逃げ面によって画成され且つ２つのカッティングコーナーの間に延在している少なくとも一つのカッティングエッジを用いて有利には金属製の工作物を切削加工するためのカッティングインサートであって、カッティングエッジが、ルーフ状の尖端部の領域で互いに鈍角を成して移行しあっている、少なくとも部分的に有効な２つのカッティングエッジ部分を有し、すくい面が隆起したチップ形成要素を有している切削加工用カッティングインサートに関するものである。
この種のチップ形成要素を備えたカッティングインサートは、たとえばドイツ連邦共和国特許公開第４４２２３１２号公報から知られている。この公知のチップ形成要素はカッティングエッジの前方で終わっており、終端部はカッティングエッジの方向に楔状になっている。チップ形成要素が隆起しているので、力を合目的に閉じ込めることによりチップを特定の個所で引き剥がすことができ、したがって安定したチップ断面が弱くなって、カッティングインサートに作用するチップの力が減少する。しかしながら、この公知のカッティングインサートの細断特性は特にスポット穿孔工程（Anbohrvorgang）において問題がある。
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の切削加工用カッティングインサートにおいて、特にスポット穿孔工程時の好ましい特性、チップの構造化した形成、静寂な細断を特徴とするカッティングインサートを開発することである。
この課題を解決するため、請求項１に記載の構成要件の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成および他の構成は従属項から明らかである。
本発明による解決法の基本的な思想は、カッティングエッジを先行するカッティングエッジ部分と後行するカッティングエッジ部分とに分割することにより、工具を側方へ押しのけることなく、柔軟なスポット穿孔と寸法どおりの安定した穿孔経過とが得られることにある。これを達成するため、本発明によれば、隆起したチップ形成要素が、すくい面の内側からカッティングエッジまで達し、そこでルーフ状の尖端部を包み込んで部分的に両カッティングエッジ部分を越えて延びていることを特徴とするものである。
全穿孔工程に渡って特に好都合な案内特性は、カッティングエッジ部分とこれに隣接するすくい面部分とが、チップ形成要素を画成する段部を有している場合、およびカッティングエッジ部分が、段部の下稜から隣接するカッティングコーナーのほうへ有利には連続的に上昇する延在部を有している場合に達成される。合目的なのは、カッティングエッジ部分が、カッティングコーナーのほうへ延在する途中で、チップ形成要素の領域におけるカッティングエッジのレベルにほぼ達していることである。特に有利な構成は、すくい面を越えて延びている段部縁が、そのそれぞれのカッティングコーナー側において、付属のカッティングエッジ部分と９０°ないし１１０°の角度を成し、その際チップ形成要素の独自の副刃として機能する。チップをチップ形成段部の領域に分布させるため、段部の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分と７５°ないし８８°の鋭角を成しているのが有利である。加工工程時に先行するチップ形成要素の主刃と副刃とは、その支持機能のゆえに案内特性を改善させるとともに、特に高振動数の調波振動の範囲で振動の発生を抑制し、よって騒音の発生を抑制する。チップ形成要素の領域でチップを分布させずに案内特性を改善するには、段部の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分と７０°ないし８８°、有利には７５°ないし８５°の鈍角を成しているのが有利である。このために特に有利な構成は、チップ形成要素の領域におけるカッティングエッジの長さが、カッティングエッジの全長の１５％ないし４０％であることである。切削加工時の力の平衡を改善するため、チップ形成要素を、ルーフ状の尖端部に関して非対称に形成することができる。この目的のために、特に、カッティングエッジ部分とすくい面部分が、一方のカッティングコーナーのほうへ下降し且つ他のカッティングコーナーのほうへ連続的に上昇している延在部を有している。
本発明による切削要素を備えた穿孔工具の案内特性を、特にスポット穿孔工程時において改善するため、本発明の有利な構成によれば、チップ形成要素の段部の高さhに対し
ｈ＝ａ・ｆ／tanδ
が適用され、ここでｆは１回転あたりの工具送り量で、δは先行するカッティングエッジ部分（１２’）の領域の逃げ角であり、係数ａはａ＝０．２ないし１．５、有利には０．３ないし０．８である。
チップの形成とチップの排出を改善するため、すくい面が、チップ形成要素の領域と該チップ形成要素の外側とに、カッティングエッジからまず下降して、次にエッジ裏側の平坦部まで上昇する凹状の延在部を有している。この点でさらに改善するため、すくい角は、チップ形成要素の段部縁からカッティングコーナーのほうへ連続的に減少している。
本発明によるカッティングインサートは、少なくとも２つ備えたリーマー（Vollbohrer）または両刃穿孔機に有利に使用される。
次に、本発明を図面に図示した実施形態に関し詳細に説明する。
図１は 切削加工用のカッティングインサートの斜視図である。
図２は 逃げ面の方向に見たカッティングインサートの側面図である。
図３は すくい面の方向に見たカッティングインサートの平面図である。
図４ａは チップ形成要素の図３の一部分の拡大図である。
図４ｂは 図３ａの切断線ＩＶ−ＩＶによる断面図である。
図５ａ，ｂは カッティングインサートの変形実施形態をそれぞれ図２および図３対応させて示した図である。
図面に図示したカッティングインサートは、特にリーマーまたは両刃穿孔機の形態の穿孔工具のためのものである。このカッティングインサートは、その輪郭の点では六角のスローアウェイチップとして形成されており、鋭角αを成しているカッティングコーナー１０において互いに結合されている３つのカッティングエッジ１２は、すくい面１４と逃げ面１６によって画成され、それぞれ、ルーフ状の尖端部１８の領域において鈍角βを成して互いに移行している２つのエッジ部分２０を有している。スローアウェイチップの締付け固定に応じてその都度、付属のカッティングエッジ部分２０を備えたカッティングエッジ１２が有効である。各カッティングエッジ１２に付属のすくい面１４は、隆起したチップ形成要素２２を有している。チップ形成要素２２は、すくい面１４の内側から該当するカッティングエッジ１２まで達しており、そこでルーフ状の尖端部１８を包み込んで部分的に両カッティングエッジ部分２０を越えて延びている。カッティングエッジ部分２０とこれに隣接しているすくい面一部分１４とは、チップ形成要素２２を画成している段部２４を有している。段部２４の縁２６は、それぞれのカッティングコーナー１０側で該当するカッティングエッジ部分と角度γ＞９０°を成しており、チップ形成要素２２の領域の先行するカッティングエッジ１２’に属している先行する副刃を形成している。チップ形成要素２２の領域の先行するカッティングエッジ１２’は、図示した実施形態の場合カッティングエッジ全長のほぼ２５％であり、他方チップ形成要素２２の段部２４の高さｈは、
ｈ＝ａ・ｆ／tanδ
にしたがって決定される。ここでｆは１回転あたりの工具送り量で（図４a）、δは先行するカッティングエッジ部分１２’の領域の逃げ角（図４b）であり、係数ａは図４aに図示した実施形態の場合ほぼ０．５である。図４aにおいて矢印２５は送り方向を示し、送り方向２５に対して垂直に示した破線１，２，３，４，５，６は１回転の十分の一（０．１f）におけるカッティングプレートの工作物内部での位置を示している。図４aからわかるように、ルーフ状の尖端部１８の角度を二分する線２９は送り方向２５と角度εを成している。これにより、穿孔工程の場合、角度εに依存して異なっているカッティングエッジ部分の係合部位が時間に依存して変位する。重要なことは、先行するカッティングエッジ１２’の端部に達したとき、カッティングエッジの後行する部分１２”が係合するまでにある程度の時間が経過することである。この遅延は、図示した実施形態の場合、該当する工具のほぼ半回転に相当する。この半回転の間チップ形成要素２２は、工作物の中に、調心作用と安定作用を及ぼす痕跡を刻む。
後行するカッティングエッジ部分１２”は、段部２４の下稜からカッティングコーナー１０のほうへ連続的に上昇するように延在し、この延在経路に沿ってすくい角が連続的に減少している。カッティングコーナー１０の領域においてカッティングエッジ１２は工具の回転方向に依存して部分的に面取りされている（斜角部３２）。すくい面１４は、チップ形成要素２２の領域においても段部２４とカッティングコーナー１０の間の領域においても、カッティングエッジ１２’，１２”からまず下降して、次にエッジ裏側の平坦部２８まで上昇するごとく凹状に延在している（図２を参照）。平坦部２８の中心部には、図示していない固定ねじを係合させるための貫通穴３０が設けられている。
図５aと図５bに図示した実施形態が図２と図３に図示した実施形態と異なるのは、チップ形成要素２２がルーフチップ１８に対して非対称に配置され、一方の（右側の）カッティングコーナー１０のほうへ傾斜して下降している延在部と、他方の（左側の）カッティングコーナー１０のほうへ傾斜して上昇している延在部とを有している点である。このような構成により、工具内で複数個の工具が互いにオーバーラップした場合、穿孔工程時に、特にスポット穿孔工程時に、半径方向の力の平衡状態が得られる。さらに図５aからわかるように、チップ形成要素の副刃２６は段部２４の領域において切削角ρでアンダーカットされている。この処置により、チップ排出時に好都合なチップ変形またはチップ分配を生じさせることができる。
以上を総括すると以下のようになる。本発明は、金属製の工作物を切削加工するためのカッティングインサートに関する。このカッティングインサートは特にリーマーまたは両刃穿孔機での使用に適している。カッティングインサートは、すくい面１４と逃げ面１６によって画成され且つ２つのカッティングコーナー１０の間に延在している少なくとも一つのカッティングエッジ１２を有している。カッティングエッジ１２は、ルーフ状の尖端部１８の領域で互いに鈍角を成して移行しあっている、少なくとも部分的に有効な２つのカッティングエッジ部分２０を有している。すくい面１４には、隆起したチップ形成要素２２が設けられている。チップ形成要素２２は、すくい面１４の内側からカッティングエッジ１２まで達し、そこでルーフ状の尖端部１８を包み込んで部分的に両カッティングエッジ部分２０を越えて延びている。カッティングエッジ部分２０とこれに隣接しているすくい面１４とは、チップ形成要素２２を画成する段部２４を有し、段部の縁２６はチップ形成要素２２の副刃として形成されている。

Claims (23)

1. すくい面（１４）と逃げ面（１６）によって画成され且つ２つのカッティングコーナー（１０）の間に延在している少なくとも一つのカッティングエッジ（１２）を用いて工作物を切削加工するためのカッティングインサートであって、カッティングエッジ（１２）が、ルーフ状の尖端部（１８）の領域で互いに鈍角（β）を成して移行しあっている、少なくとも部分的に有効な２つのカッティングエッジ部分（２０）を有し、すくい面（１４）が隆起したチップ形成要素（２２）を有している前記カッティングインサートにおいて、チップ形成要素（２２）が、すくい面（１４）の内側からカッティングエッジ（１２）まで達し、そこでルーフ状の尖端部（１８）を包み込んで部分的に両カッティングエッジ部分（２０）を越えて延びていることを特徴とするカッティングインサート。
2. カッティングエッジ部分（２０）とこれに隣接するすくい面部分（１４）とが、チップ形成要素（２２）を画成する段部（２４）を有していることを特徴とする、請求項１に記載のカッティングインサート。
3. カッティングエッジ（１２）の、チップ形成要素（２２）の外側に位置して後行する部分（１２”）が、それぞれの段部（２４）の下稜から隣接するカッティングコーナー（１０）のほうへ上昇する延在部を有していることを特徴とする、請求項２に記載のカッティングインサート。
4. 前記延在部が連続的に上昇していることを特徴とする、請求項３に記載のカッティングインサート。
5. カッティングエッジ（１２）の後行する部分（１２”）が、カッティングコーナー（１０）のほうへ延在する途中で、カッティングエッジ（１２）の部分（１２’）であってチップ形成要素（２２）の内側にある先行する部分（１２’）のレベルにほぼ達していることを特徴とする、請求項３または４に記載のカッティングインサート。
6. すくい面（１４）を越えて延びている段部縁（２４）が、そのそれぞれのカッティングコーナー（１０）側において、付属のカッティングエッジ部分（２０）と８０°ないし１２０°の角度（γ）を成していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
7. すくい面（１４）を越えて延びている段部縁（２４）が、そのそれぞれのカッティングコーナー（１０）側において、付属のカッティングエッジ部分（２０）と９５°ないし１０５°の角度（γ）を成していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
8. すくい面（１４）が、チップ形成要素（２２）の領域に、先行するカッティングエッジ部分（１２’）からまず下降して、次にエッジ裏側の平坦部（２８）まで連続的に上昇する凹状の延在部を有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
9. すくい面（１４）が、段部（２４）とこれに隣接しているカッティングコーナー（１０）の間の領域に、後行するカッティングエッジ部分（１２”）からまず下降して、次にエッジ裏側の平坦部（２８）まで部分的に段状に上昇する凹状の延在部を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
10. 後行するカッティングエッジ部分（１２”）のすくい角が、段部（２４）から隣接するカッティングコーナー（１０）のほうへ連続的に減少していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
11. 段部（２４）の縁（２６）がチップ形成要素（２２）の副刃として形成されていることを特徴とする、請求項６から１０までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
12. チップ形成要素（２２）の領域における先行するカッティングエッジ（１２’）の長さが、カッティングエッジ（１２）の全長１５％ないし５０％であることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
13. チップ形成要素（２２）が、ルーフ状の尖端部（１８）に関して非対称に形成されていることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
14. 先行するカッティングエッジ部分（１２’）が、一方のカッティングコーナー（１０）のほうへ下降し且つ他のカッティングコーナー（１０）のほうへ連続的に上昇している延在部を有していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
15. 段部（２４）の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分（１４）と７５°ないし８８°の鋭角（ρ）を成していることを特徴とする、請求項１１から１４までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
16. 段部（２４）の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分（１４）と７９°ないし８４°の鋭角（ρ）を成していることを特徴とする、請求項１１から１４までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
17. 段部（２４）の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分（１４）と９２°ないし１１０°の鈍角（ρ）を成していることを特徴とする、請求項１１から１４までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
18. 段部（２４）の、副刃を画成している面が、隣接し先行するすくい面部分（１４）と９５°ないし１０５°の鈍角（ρ）を成していることを特徴とする、請求項１１から１４までのいずれか一つに記載のカッティングインサート。
19. 複数個のカッティングエッジ（１２）が設けられ、これらのカッティングエッジ（１２）が多角形を成し、且つそれぞれ２つのカッティングエッジ部分（２０）を有している、請求項１から１２までのいずれか一つに記載のカッティングインサートにおいて、個々のカッティングエッジ（１２）の間にあるカッティングコーナー（１０）が少なくとも部分的に面取りされていることを特徴とするカッティングインサート。
20. 複数個のカッティングエッジ（１２）が設けられ、これらのカッティングエッジ（１２）が三角形を成し、且つそれぞれ２つのカッティングエッジ部分（２０）を有している、請求項１から１２までのいずれか一つに記載のカッティングインサートにおいて、個々のカッティングエッジ（１２）の間にあるカッティングコーナー（１０）が少なくとも部分的に面取りされていることを特徴とするカッティングインサート。
21. 請求項１から２０までのいずれか一つに記載のカッティングインサートを備えた機械工具であって、加工工程時に工具が工作物に対して送り（矢印２５）と回転とを付与される前記機械工具において、チップ形成要素（２２）の段部の高さ（h）に対し
    ｈ＝ａ・ｆ／tanδ
    が適用され、ここでｆは１回転あたりの工具送り量で、δは先行するカッティングエッジ部分（１２’）の領域の逃げ角であり、係数ａはａ＝０．２ないし１．５であることを特徴とする機械工具。
22. 請求項１から２０までのいずれか一つに記載のカッティングインサートを備えた機械工具であって、加工工程時に工具が工作物に対して送り（矢印２５）と回転とを付与される前記機械工具において、チップ形成要素（２２）の段部の高さ（h）に対し
    ｈ＝ａ・ｆ／tanδ
    が適用され、ここではｆは１回転あたりの工具送り量で、δは先行するカッティングエッジ部分（１２’）の領域の逃げ角であり、係数ａはａ＝０．３ないし０．８であることを特徴とする機械工具。
23. 請求項１から２０までのいずれか一つに記載のカッティングインサートを少なくとも２つ備えたリーマーまたは両刃穿孔機として形成されていることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の機械工具。

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