JP4327605B2 - 金属切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、複数の切削エッジを備えた回転可能なインサートを有し、旋盤、溝付け、分断、およびねじ切り作業において使用される金属切削工具に関する。

この種の金属切削工具は従来よく知られている。特許文献１は、狭い溝の制作を可能にするカットオフ工具を開示する。この工具は、一方の側に凹部を有し、この凹部に切削インサートが配置され、ホルダにネジ結合可能なセンタースクリューによってクランプされる。このインサートは三角形状であり、凹部に受け入れられる突出した中央部分を備えており、インサートの残余は、カットオフの目的のためにホルダから横向きに延びている。インサートが突出した中央部分を有するため、インサートは片持ち状、つまり、もしそれが特許文献１のように右回り用の工具として設計されている場合には、それは右回り用の工具としてのみ使用できる。

特許文献２は、重作業の能力のための回転可能なインサートを開示する。この切削インサートは、中央本体部分から外側に延びている複数の切削エッジ部分を有する。このインサートは、側方または上方から、クランプアームによってホルダのソケット内に支持される。クランプの存在は、ホルダの構造をやや複雑にしている。

特許文献３は、ホルダーバーを有する工作機械を開示しており、ホルダーバーは、インサートを保持する前記バーに搭載されるポケット部材を備えている。このインサートは、マウント部分および複数のアームを有する。マウント部分の配置面は、ポケット部材の一組の位置決め面に当接する。このポケット部材は、装置の製造と使用を複雑にしている。他の欠点には、切削の深さを制限するクランピングシステムが含まれる。

特許文献４は、回転可能且つ裏返し可能（reversible）なネジ切り用または溝切り用のインサートを開示する。それは、より低い切削エッジでインサートに係合するインサート支持体を含んでいる。インサート支持体は、後部本体にネジ結合され、使用中には切削アームに係合し、切削の深さを制限する。

特許文献５は、ある実施形態（Fig.2参照）において、保持要素について記述しており、この保持要素には、４つの切削エッジを有する切削ビットが、３つの互いに離れた位置１０'、１０''、および１０'''で着座する。この切削ビットが原則として、第４の位置１０''''で保持要素に接触すること、および意図された使用の際に、切削ビットがもはや位置１０''''で保持要素上に置かれないように、切削ビット上に力が作用させられることが指摘されている。このことは、原則的に、切削ビットが安定的に着座しないことを意味する。切削ビットは、使用前には、４つの接点をもつある位置にあり、その後、使用中には、３つの接点をもつ他の位置に移動する。このことは切削エッジの位置が変化し、それゆえに良く定義されないことを意味するため、これは明らかに不利益である。
米国特許第４，３２０，９９６号 米国特許第４，１６９，６９０号 米国特許第５，３０８，１９７号 米国特許第３，１６３，１９７号 米国特許出願公開第２００１／００２２１２３号Ａ１

本発明の目的は、溝切り、分離および旋盤作業に主として用いられる新規な金属切削工具であって、切削インサートが右回りまたは左回りのどちらの切削作業にも使用されることができ、上述の困難さや不利益を著しく減少できるような金属切削工具を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、外部クランプの使用を必要とすることなしに、切削インサートが良く定義された位置に積極的に固定されるような金属切削工具を提供することにある。

本発明に従って、金属切削工具が提供される。金属切削工具は、
２つの対向する側面、およびそれらの間に延びる周縁面を備え、且つ前記側面を通る回転対称のインサート軸を有する回転可能な切削インサートであって、前記周縁面は、複数の突き当て部であって複数の辺面を有する仮想的な多角形の辺面の一部にその夫々が位置する突き当て部と、前記仮想的な多角形から外側に延びる複数の切削部であって数において前記仮想的な多角形の前記辺面の数と等しい複数の切削部と、を有し、各突き当て部が二つの切削部の間に配置されている切削インサートと、
前記切削インサートが二つの突き当て部のみに突き当てられる周縁面をもって中で保持されるインサートポケットを備えたインサートホルダであって、前記インサートポケットが、第一の突き当て部に突き当たる下部支持壁、および第二の突き当て部に突き当たる上部支持壁を備えており、前記下部支持壁および前記上部支持壁がそれぞれ前記インサートホルダに対して固定且つ一体の部分であるインサートホルダと、を備えている。

本発明に従えば、上部支持壁および下部支持壁は、それらの間に鋭角αを定義する。

本発明の一つの適用に従えば、前記鋭角αは３６°である。

本発明の好適な実施例に従えば、前記切削部は側面視において概ね三角形である。

本発明の好適な適用では、前記切削工具は溝切り用、分離用および旋盤用である。

本発明の好適な実施例に従えば、前記切削インサートは、前記インサート軸と平行な方向において、変化する幅寸法を有する。

好ましくは、切削インサートは、切削部における第一の幅寸法Ｄ１、切削インサートの概ね中央に配置された領域における第二の幅寸法Ｄ２、および切削インサートの他の全ての領域における第三の幅寸法Ｄ３、の３種の幅寸法を有する。

さらに、好ましくは、前記第二の幅寸法Ｄ２は前記第一の幅寸法Ｄ１より大であり、前記第一の幅寸法Ｄ１は前記第三の幅寸法Ｄ３より大である。

またさらに、好ましくは、前記第二の幅寸法を有する前記切削インサートの概ね中央に配置された領域は、前記切削インサートの側面からみた形状において多角形であり、これによって、側面から突出した多角形部を形成している。

典型的には、前記仮想的な多角形は、前記インサート軸と一致する多角形軸を有する。

もし望まれる場合には、前記突出した多角形部は、仮想的な多角形から、インサート軸の周りで角度においてオフセットしている。

本発明の好適な実施例に従えば、前記仮想的な正多角形は仮想的な正五角形であり、切削インサートは５つの突き当て部を有し、各突き当て部は仮想的な多角形の辺面に位置し、５つの切削部は互いに等間隔に配置され、且つ突出した多角形部は突出五角形部であり、各突出五角形部は前記仮想的な五角形の表面積よりも小さい面積を有し、また各突出五角形部は、仮想的な五角形から角度においてオフセットしている。

本発明に従えば、前記インサートポケットはベース面を含み、該ベース面から上部および下部支持壁が概ね垂直に延び、前記ベース面に、前記切削インサートの与えられた突出五角形部が突き当てられる。

本発明に従えば、切削工具は、前記切削インサートを前記インサートポケット内に固定するためのネジを更に含み、前記ネジがインサート通孔を通じて伸び且つベース面のネジ切りされた受容ボアにネジ結合し、前記インサート通孔が前記二つの対向する側面の間に延びている。

本発明に従えば、前記インサート通孔は前記突出五角形部の間に延びている。

本発明の好適な実施例に従えば、前記第一および第二の突き当て部は前記切削インサートを二つの部分に分ける。

さらに、本発明の好適な実施例に従えば、第一の部分は、使用中の切削部および当該使用中の切削部の両隣の二つの切削部を含み、第二の部分は二つの隣り合う切削部を含む。

よりよい理解のために、本発明を添付の図面を参照し、あくまで例として本発明を説明する。

図１ないし図３を参照すると、本発明による金属切削工具１０が示されている。金属切削工具１０は、インサート軸Ａを有する切削インサート１２およびインサートホルダ１４を含み、インサートホルダ１４は、そのインサートポケット１６（１６'、１６''）に切削インサート１２を保持している。切削インサート１２は、炭化タングステンなどの炭化物粉末からなる超硬合金体を、加圧成形（form pressing）し焼結することで制作される。しかしながら、切削工具１２は射出成形によっても制作することができる。インサートホルダ１４は、機械加工（machined）された鋼その他の硬質材料によって形成することができる。図２に示されるインサートホルダ１４は、２つのインサートポケット１６を有し、一つのインサートポケット１６'は右回りの切削作業用であり、他方のインサートポケット１６''は左回りの切削作業用である。以下に記述されるが、切削インサート１２は、右回りまたは左回りの切削作業のために用いられることができ、このため、インサートポケット１６'、１６''のどちらにも保持されることができる。インサート軸Ａは、回転対称の軸であり、その周りで切削インサート１２は５つ折りの回転対称性（five-fold rotational symmetry）を有する。

インサートポケット１６は、ベース面１８、ベース面１８から概ね垂直に延びている下部支持壁２０、および同じくベース面１８から概ね垂直に延びている上部支持壁２２を含んでいる。上部支持壁２２および下部支持壁２０は、それらの間に鋭角αを形成している。特定の適用において、鋭角αは３６°を含んだ製造誤差内である。下部および上部の支持壁２０，２２は、ベース面１８と一体的に成形（integrally formed）されている。

さらに、図４を参照する。切削インサート１２は、対向する２つの同一な側面２４、およびそれらの間に延びる周縁面２６を含んでいる。側面２４が同一であるため、一つのみが記述され、他方の側面が同一の構造を有することが理解される。周縁面２６は、５つの突き当て部２８、および等間隔に配置された５つの切削部３２を有する。５つの突き当て部２８のそれぞれは、仮想的な正五角形３６（図３において点線で示されている）の辺面（side wall）３４上に位置し、且つ既定の切削部３２によって互いに分離されている。

切削インサート１２の各切削部３２は、三角形状に形成され、切削インサート１２の仮想的な正五角形３６から外側に延びている。各切削部３２の放射方向における最も外側の部分には、切削部３２の前方面４１上のすくい面４０と、切削部３２の後方面４３上の逃げ面（relief surface）４２との交差部分に、切削エッジ３８が形成されている。切削部３２の前方面４１および後方面４３は、放射状に方向付けられてはいない。図示のとおり、切削エッジ３８は、インサート軸Ａから放射方向に、突き当て部２８よりも遠く離れている。すくい面４０および逃げ面４２は、周縁面２６上に配置されている。使用中の切削部３２'は、工作物（不図示）を切削するために、インサートホルダ１４の終端面４４（図３において点線で示されている）から突き出ている。使用中の第一の突き当て部２８'は、下部支持壁２０に突き当たり、また使用中の第二の突き当て部２８''は、上部支持壁２２に突き当たる。明らかなように、使用中の第一および第二の突き当て部２８'、２８''は、それらの間に実質的に角度αに等しい角度を形成する。使用中の第一および第二の突き当て部２８'、２８''を除き、他の周縁面２６のどの部分も、インサートホルダ１４と接触しない。使用中の第一および第二の突き当て部２８'、２８''は、切削インサート１２を二つの部分に分ける。第一の部分は、使用中の切削部３２'、およびこの使用中の切削部３２'の両隣の二つの切削部３２を含んでいる。第二の部分は、隣り合う二つの切削部３２を含んでいる。

明らかなように、各側面２４は、平面５０を有する突出五角形部４６の形で、中央に配置され外側に突出する部分を有する。突出五角形部４６の平面５０は互いに平行である。突出五角形部４６の平面５０は、表面積において、仮想五角形３６よりも小さい。突出五角形部４６の平面５０は、インサートポケット１６のベース面１８に突き当たる。突出五角形部４６はまた、仮想五角形に関しインサート軸Ａの周りで角度においてオフセット（angularly offset）しており、これによって突出五角形部４６の側壁５２が、インサートホルダ１４の終端面４４と同一平面内に配置される。このオフセットによって、切削深さを減少させることなく、インサート１２とインサートホルダ１４との接触面積が最大にされる。

切削インサート１２は、３つの幅寸法を有する。第一の幅寸法Ｄ１は、切削部３２の幅である。切削インサート１２の概ね中央に配置された領域は、二つの突出五角形部４６の平面５０の間に、第２の幅寸法Ｄ２を有する。第三の幅寸法Ｄ３は、第一および第二の幅寸法Ｄ１，Ｄ２に含まれていない切削インサート１２の他の全ての領域によって定義される。第二の幅寸法Ｄ２は第一の幅寸法Ｄ１より大きく、このことは、切削エッジ３８がインサートポケット１６のベース面１８に突き当たらないことを保証する。切削部３２が切削エッジ３８から内側にわずかにテーパーしていることを理解されたい。すなわち、第一の幅寸法Ｄ１はわずかに可変であり、切削エッジ３８のところで最大値をとり、インサート軸Ａに向け内側に行くに従って量的に減少する。この構成は、切削部３２の面２４が切削作業中に工作物から除去されることが保証される。

インサート通孔５６は、突出五角形部４６の平面５０の間に延びており、またインサート軸Ａと一致するボア軸を有する。インサート通孔５６は、両方の面で皿穴にされている。ネジ５４は、インサート通孔５６を通じて延びており、インサートポケット１６のベース面１８のネジ切りされた受容ボア５７とネジ結合する。

インサートホルダ１４の下部支持壁２０、上部支持壁２２、およびベース面１８と、ネジ５４とは、切削インサート１２をインサートポケット１６内に積極的にロックする。下部支持壁２０と上部支持壁２２の相対位置関係は、切削作業中に使用中の切削部３２'上に作用する切削力が、主として下部支持壁２０および上部支持壁２２に作用し、ネジ５４には最小限しか作用しないようにされている。このことにより、切削インサート１２を積極的にロックするためのクランプなどの追加的な構造の必要性が除去され、またネジ５４による障害の可能性が抑制される。

本発明をある程度の具体性をもって説明したが、クレームされた発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。例えば、切削インサートは５つの代わりに、４つまたは６つまたはそれ以上の切削部分を持つことも可能である。幅寸法Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３は、さまざまな適用に適合するために変更されうる。さらに、本発明がネジ切り作業にも適用されうることが理解されよう。角度αは、他の幾何学的構成に適合するために改変されうる。ネジに代えて、レバーやピンのメカニズムも使用されうる。

本発明に従った金属切削工具の斜視図である。 本発明に従ったインサートホルダの斜視図である。 図１に示される金属切削工具の側面図である。 図１に示される切削インサートの端面視図である。

Claims (14)

1. ２つの対向する同一な側面（２４）、およびそれらの間に延びる周縁面（２６）を備え、且つ前記側面（２４）を通る回転対称のインサート軸（Ａ）を有する回転可能な切削インサート（１２）であって、前記周縁面（２６）は、複数の突き当て部（２８、２８'、２８''）であって複数の辺面（３４）を有する仮想的な多角形（３６）の辺面（３４）の一部にその夫々が位置する突き当て部（２８、２８'、２８''）と、前記仮想的な多角形（３６）から外側に延びる複数の切削部（３２）であって数において前記仮想的な多角形（３６）の前記辺面（３４）の数と等しく、各切削部（３２）が、切削エッジ（３８）を有し、前記切削エッジ（３８）が、すくい面（４０）と逃げ面（４２）の交差部分に形成されており、そして、前記すくい面および逃げ面（４０、４２）が、前記周縁面（２６）に配置されている、複数の切削部（３２）と、を有し、各突き当て部（２８、２８'、２８''）が二つの切削部（３２）の間に配置されており、第一および第二の突き当て部（２８'、２８''）が前記切削インサート（１２）を二つの部分に分けており、第一の部分が、使用中の切削部（３２'）および当該使用中の切削部（３２'）の両隣の二つの切削部（３２）を含み、第二の部分が二つの隣り合う切削部（３２）を含んでいる切削インサート（１２）と、
   前記切削インサート（１２）が二つの突き当て部（２８'、２８''）のみに突き当てられる周縁面（２６）をもって中で保持されるインサートポケット（１６、１６'、１６''）を備えたインサートホルダ（１４）であって、前記インサートポケット（１６、１６'、１６''）が、前記第一の突き当て部（２８'）に突き当たる下部支持壁（２０）、および前記第二の突き当て部（２８''）に突き当たる上部支持壁（２２）を備えており、前記下部支持壁（２０）および前記上部支持壁（２２）がそれぞれ前記インサートホルダ（１４）に対して固定且つ一体の部分であり、前記上部支持壁（２２）および前記下部支持壁（２０）がそれらの間に鋭角（α）を定義するインサートホルダ（１４）と、
   を備えたことを特徴とする金属切削工具（１０）。
2. 請求項１に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記鋭角（α）が３６°であることを特徴とする金属切削工具（１０）。
3. 請求項１に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記切削部（３２）が側面視において概ね三角形であることを特徴とする金属切削工具（１０）。
4. 請求項１に記載の金属切削工具（１０）であって、
   溝切り用、分離用および旋盤用であることを特徴とする金属切削工具（１０）。
5. 請求項１に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記切削インサート（１２）が、前記インサート軸（Ａ）と平行な方向において、変化する幅寸法（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を有することを特徴とする金属切削工具（１０）。
6. 請求項５に記載の金属切削工具（１０）であって、
   切削インサート（１２）が、切削部（３２）における第一の幅寸法（Ｄ１）、切削インサート（１２）の概ね中央に配置された領域における第二の幅寸法（Ｄ２）、および切削インサート（１２）の他の全ての領域における第三の幅寸法（Ｄ３）、の３種の幅寸法を有することを特徴とする金属切削工具（１０）。
7. 請求項６に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記第二の幅寸法（Ｄ２）が前記第一の幅寸法（Ｄ１）より大であり、前記第一の幅寸法（Ｄ１）が前記第三の幅寸法（Ｄ３）より大であることを特徴とする金属切削工具（１０）。
8. 請求項７に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記第二の幅寸法を有する前記切削インサート（１２）の概ね中央に配置された領域が、前記切削インサート（１２）の側面からみた形状において多角形であり、これによって、側面（２４）から突出した多角形部（４６）を形成していることを特徴とする金属切削工具（１０）。
9. 請求項８に記載の金属切削工具（１０）であって、
   前記仮想的な多角形（３６）が、前記インサート軸（Ａ）と一致する多角形軸を有することを特徴とする金属切削工具（１０）。
10. 請求項９に記載の金属切削工具（１０）であって、
    前記突出した多角形部（４６）が、仮想的な多角形（３６）から、インサート軸（Ａ）の周りで角度においてオフセットしていることを特徴とする金属切削工具（１０）。
11. 請求項１０に記載の金属切削工具（１０）であって、前記仮想的な正多角形（３６）が仮想的な正五角形（３６）であり、
    切削インサート（１２）が５つの突き当て部（２８、２８'、２８''）を有し、各突き当て部（２８、２８'、２８''）が仮想的な多角形（３６）の辺面（３４）に位置し、５つの切削部（３２）が互いに等間隔に配置され、且つ突出した多角形部（４６）が突出五角形部（４６）であり、各突出五角形部（４６）が前記仮想的な五角形（３６）の表面積よりも小さい面積を有し、また各突出五角形部（４６）が、仮想的な五角形（３６）から角度においてオフセットしていることを特徴とする金属切削工具（１０）。
12. 請求項８に記載の金属切削工具（１０）であって、
    前記インサートポケット（１６、１６'、１６''）がベース面（１８）を含み、該ベース面（１８）から上部および下部支持壁（２０，２２）が概ね垂直に延び、前記ベース面に、前記切削インサート（１２）の与えられた突出五角形部（４６）が突き当てられることを特徴とする金属切削工具（１０）。
13. 請求項１２に記載の金属切削工具（１０）であって、
    前記切削インサート（１２）を前記インサートポケット（１６、１６'、１６''）内に固定するためのネジ（５４）を更に含み、前記ネジ（５４）がインサート通孔（５６）を通じて伸び且つベース面（１８）のネジ切りされた受容ボア（５７）にネジ結合し、前記インサート通孔（５６）が前記二つの対向する側面（２４）の間に延びていることを特徴とする金属切削工具（１０）。
14. 請求項１３に記載の金属切削工具（１０）であって、
    前記インサート通孔（５６）が前記突出五角形部（４６）の間に延びていることを特徴とする金属切削工具（１０）。

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