JP5199074B2 - フライス加工インサートとフライス加工工具、並びにこのような工具用シムプレート - Google Patents

Description

第一の態様において、本発明は、その間に逃げ面が延在する向き合う上側面と下側面と、上側面と逃げ面との間の遷移領域に形成される二つの向き合う刃先とを包含するタイプのインデクサブル(indexable)フライス加工インサートに関し、刃先の各々のものが、逃げ面の直線区域に接続するほぼ直線部分と逃げ面の凸アーチ区域に接続する湾曲部分とを含み、フライス加工インサートが、一つ又はそれ以上の雄型形状の及び／又は雌型形状の係合部材を有する結合手段を包含する。

第二の態様において、本発明はまた、フライス加工工具に関する。この工具は、インサート座とフライス加工インサートを有する基本体部を包含し、固定要素によってインサート座に着脱可能に装着され、フライス加工インサートとインサート座とが、協働する結合手段を含み、結合手段の各々のものは、装着された状態でフライス加工インサートの固定を目的とする雄型形状の及び／又は雌型形状の係合部材を有する。

第三の態様において、本発明はまた、工具を対象とするシムプレート形状の付属部品に関する。

切削機械加工の分野において、切削工具に含まれる異なる構成要素の間のインターフェースとして、協働する雄型形状の及び雌型形状の係合部材によって形成されるタイプの結合手段を使用することが、どんどん一般的に成っている。特にしばしば、このような結合手段が、工具の基本体部と交換可能なフライス加工インサートとの間のインターフェースに見られる。

本発明は、特許文献１に例示されるタイプの倣いフライス加工用の工具に関する。この工具は、倣いフライス又はエンドミル用の、従来型のインデクサブルフライス加工インサートを包含する。このような従来型のフライス加工インサートは二つの刃先を持ち、それらの各々のものが、湾曲部分及び同様のものと接続するほぼ直線部分を包含する。フライス加工インサートは、平面で見て全体として楕円形である。フライス加工インサートの底面と支持側面とは平面であり、フライス加工インサートの固定は、主に固定ねじの締め付け力によって保証され、同様にフライス加工インサートの逃げ面とインサート座の支持面との間の協働が保証される。このタイプの工具に対し、特に小さな切削深さの機械加工において、刃先の湾曲部分のみが加工素材と係合する場合に、大きな軸方向の力成分が発生し、この成分はインサート座からフライス加工インサートを押し出そうとし、固定ねじが大きな力を受け、固定が不安定になる危険を冒すことになる。大きな切削深さの時に、直線部分もまた加工素材と係合する場合に、直線部分によって機械加工される加工素材の部分からの反作用の力があるから、この問題は同程度で発生しない。

特許文献２において、フライス加工工具とフライス加工インサートとが開示され、それらは、フライス加工インサートの下側面に凹所を配置することによって不安定な固定の課題を解決するようになっていて、その凹所はインサート座の底面の突起部と協働するようになっている。装着した状態で、一方において、フライス加工インサートの下側面とインサート座の底面との間で接触が確立され、他方において、フライス加工インサートの逃げ面の一部分とインサート座の複数の支持側面との間で、同様にフライス加工インサートの凹所とインサート座の突起部との間で接触が確立される。しかしながら、この解決策は、接合部が過剰重複となり、言い換えれば、基本体部に対する刃先の正確な位置決めが出来なくなり、最悪の場合に、フライス加工インサートがインサート座でぐらつく欠点を有する。

特許文献３において、フライス加工工具とフライス加工インサートが開示され、それらはフライス加工インサートの下側面に複数の凹所を配置することによって、不安定な固定と不正確な位置決めに関する課題を解決するようになっている。これらの凹所は、インサート座の底面の複数の突起部と協働するようになっている。装着する時に、フライス加工インサートは、複数の凹所が複数の突起部と整列するような方法でインサート座に挿入される。正しい位置において、ねじは穴を通して挿入され、ねじが切られた穴に固定され、その結果、フライス加工インサートの下側面は底面に押し付けられ、一方、逃げ面の部分はインサート座の中で支持側面と隣接する。突起部のフランク(flanks)は、フライス加工インサートがいくらか動く場合に、機械加工時のみ凹所と隣接する。この解決策は、隣接が過剰重複になることから免れるが、基本体部に関して刃先の正確な位置決めが出来なくなるような、フライス加工インサートの移動がインサート座内で許容されるに違いない。

米国特許第６１４９３５５号明細書 米国特許第５９５１２１３号明細書 国際公開第０４／０８２８７７号パンフレット

本発明は、上述の欠点を回避し、改良されたフライス加工工具を提供することを目的とする。

従って、第一の態様において、本発明の目的は、倣いフライス加工用のフライス加工インサートを提供することであり、フライス加工インサートを安定して正確な方法で装着することが出来き、基本体部に関して刃先の位置に対する精度は、機械加工中でもまた維持される。

本発明において少なくともこの目的は、請求項１の特徴付ける条項で画定される特徴によって達成される。本発明の好適な実施形態は、さらに従属請求項で画定される。

第二の態様において、本発明はまた、一つ又はそれ以上のフライス加工インサートの安定し正確な固定に関して向上したフライス加工工具を提供することを目的とする。この工具の特徴は、請求項８に示される。

第三の態様において、本発明はさらに、フライス加工工具用に意図されたシムプレートを提供することを目的とし、シムプレートの特徴は、請求項９に示めされる。

図１から８において、切削工具が金属機械加工用の倣いフライス盤の形態で示され、切削工具は従来の方法において、基本体部１及び複数のフライス加工インサート２を含む。基本体部はシャフト３を包含し、シャフトは工具ホルダと前端部４とに固定される。前端部４において、二つのインサート座、即ち内部インサート座５と外部インサート座６とが形成され、その各々は、個別にフライス加工インサート２を支持し、好ましくは、焼結超硬合金から製作される。インサート座５、６の「内部」及び「外部」の呼称は、それぞれのインサート座の半径方向の位置に関している。ネジ７の形態の締め付け部材は、インサート座６のフライス加工インサート２を保持して示されている。インサート座５、６とそれぞれのフライス加工インサート２Ａ、２Ｂとは、内部インサート座５の内部フライス加工インサート２Ａが想像軸線Ｃ−Ｃの内側へ、好ましくは通過して延伸するように配置され、基本体部１は想像軸線を中心に回転でき、想像軸線は基本体部２の中心に配置される。このような配置は、工具が加工素材に穴を開けることが出来ることを意味する。外部インサート座６の外部フライス加工インサート２Ｂは、幾何学的な軸線Ｃ−Ｃから幾分か外れて配置される。使用中のフライス加工インサートの刃先は、回転中に完全な半球体を形成するように配置される。好ましくは、フライス加工インサート２Ａ、２Ｂは同一である。使用中のフライス加工インサート２Ａ、２Ｂの刃が、摩滅した又は切れ味が鈍った場合に、予備の使用していない刃が、使用する位置まで割出され、同時にフライス加工インサート２Ａ、２Ｂが、インサート座５、６の間で交換される。

それぞれのシムプレート８は、フライス加工インサート２Ａ、２Ｂとインサート座５、６とのそれぞれの間に配置される。シムプレート８は、二つのねじ９Ａ、９Ｂによってそれぞれのインサート座に固定され、ねじは穴１０Ａ、１０Ｂと協働する。シムプレートはまた、中央穴１１を包含する。

各インサート座５、６は底面１２を包含し、底面にねじが切られた穴１３が、フライス加工インサート２の貫通穴１４を介して延伸するねじ７を受容するために形成され、及び底面に二つのより小さなねじが切られた穴１５Ａ、１５Ｂが、ねじ９Ａ、９Ｂを受容するために形成される。さらに、各インサート座は、前支持側面１６、中間支持側面１７、及び後支持側面１８を有し、そこで位置指定が工具の軸方向と関連付けられる。

図３から８で個別に示されるフライス加工インサート２は、上述の通り、インサート座５、６の各々に適合する。フライス加工インサート２は、目のような又は葉のような基本的な形状を有し、それは概ね平面の向き合う互いに平行な上側面１９と下側面２０よって決定される。上側面１９と下側面２０との間に、円周縁面が延在し、それは図面で総体的な符号２１を与えられる逃げ面を形成する。これに関連して逃げ面２１の概念は、それが持つ最も広義に解釈されるべきである。従って、逃げ面２１をフライス加工インサートの上側面１９と下側面２０との間に延在する連続面として、代替としてフライス加工インサートの上側面１９と下側面２０との間に延在する表面を共に形成する複数の部分面として形成してもよい。上側面１９と逃げ面２１との間の遷移領域に、二つの向き合う刃先２２、２３が形成される。各刃先２２、２３は、逃げ面２１の直線区域２６、２７と接続するほぼ直線の刃部分２４、２５を含み、逃げ面２１の凸アーチ区域３０、３１と接続する湾曲の刃部分２８、２９を含む。湾曲の刃部分２８、２９は異なる長さから成り、図５と６で最も明確に分かる。直線部分２４、２５は平行でなく、適切には4度と20度の間で、好ましくは6度と15度の間で互いに角度をなす。直線の刃部分２４、２５は、第一端部でコーナー３２、３３と接続し、第二端部で湾曲の刃部分２８、２９と接続する。湾曲の刃部分２８、２９はいずれも、ほぼ同一の曲率半径で画定される。湾曲の刃部分２８、２９の各々は、それぞれの刃先２２、２３の全長の少なくとも40％になる。フライス加工インサートの逃げ面２１は、上側面１９に対し、例えば80から90度（示されていない）の範囲内で鋭角に方向付けられることがまた述べられる。

示された工具は、これまでに概ね述べられた限りにおいては、全ての本質的な要素において周知ものと同じである。

本発明によるインサートの新規性と特徴は、フライス加工インサート２が、少なくとも一つの第一の結合手段３４を包含することであり、結合手段はフライス加工インサート２の逃げ面２１に配置される。結合手段３４は、フライス加工インサートが装着された状態において、第二の結合手段３５と協働するようになっていて、第二の結合手段はインサート座５、６の後支持側面１８に形成される。結合手段３４、３５がフライス加工インサート２の装着に関連して共にプレスされることを保証するために、インサート座６のねじが切られた穴１３とフライス加工インサート２の穴１４とは、ねじ７の締め付けが確かな圧縮力を与える方法で適応される。示された好適な実施形態において、結合手段３４、３５の各々は、隆起部３６と溝３７の形状の係合部材を有する。隆起部３６の断面形状は既存のものであり、従って特に別途の図面で示していない。しかしながら、概ね個別の隆起部が、二つの向き合うフランク面又はフランクによって設定されると言ってもよく、フランク面又はフランクの間には、隆起部の最も高くに位置付けられる部分を形成する頂部がある。好ましくは、フランク面間の共通の角度は約60度である。しかしながら、他の角度もまた実現可能である。結合手段の一つの隆起部の頂部が、その他の結合手段の溝の底まで降りないことは、本質的なことである。隣接する隆起部の間で間隔を空けることは、結合手段が整合することを保証するために両結合手段に当てはまる、また本質的なことである。

係合部材の選択において、伝えられるべき力がインサート座の底面１２に平行な平面内で原則的に作用するから、隆起部と溝とは好適である。より正確には、フライス加工インサートが底面１２に沿って摺動することを防止することは好適である。力は複数の隆起部３６によって隆起部の力を伝達するフランクを介して伝えられ、隆起部の全表面は、長さとしてでない例えばノブ形状の部材のような別のタイプの部材と比べて相対的に大きくなり、複数の方向に力を伝えるために適している。対応する力を伝えるための別の係合部材が、高すぎる大きさを与えざるを得ず、その結果、フライス加工インサートの形状と特性に非常に不利に作用するから、溝と隆起部とは小さなインサートの寸法の故に特に有利である。

図３と４において、コーナー３２に接続して位置する凸アーチ部分の隆起部３６の数が、7であること、及びコーナー３３に接続して位置する凸アーチ部分の隆起部３６の数が9であることが分かる。勿論、隆起部の数は変えてもよいが、少なくとも3の隆起部３６及び多くとも12の隆起部３６になることが好適である。溝３７の各々がその全長に沿って、逃げ面２１から開くこと、並びに隆起部３６の及び溝３７の長手方向軸線がそれぞれに、フライス加工インサートの下側面２０に対して角度を持って延在することもまた分かる。この角度は変えてもよいが、好ましくは約90度である。勿論、インサート座の隆起部３６Ａと溝３７Ａとはそれぞれに、インサート座の底面１２に対応して配置され、即ち好ましくは、それらは底面１２とほぼ直角を成す。例えばフライス加工インサート２のような一つの結合手段の中の隆起部と溝の数は、例えばインサート座のようなその他の結合手段の中の隆起部と溝の数に必ずしも一致する必要はない。

上に述べられたように、結合手段３４は、逃げ面２１の凸アーチ区域３０、３１に沿って位置付けされるが、直線区域２６、２７に沿って同様に配置することもまた実現可能である。しかしながら凸アーチ区域が、上に述べたように特に全てが小さな切削深さで、底面１２に沿う方向で後支持側面１８に沿って押し出される又は移動させられる、より大きな傾向を有するから、凸アーチ区域に沿う状況は好適である。結合手段は、逃げ面２１の周縁の全長の限定された、（又は別の方法において全長の伸びを表す、）部分のみを、好ましくは大きくとも15％のみを占めることがさらに好適であり、そうでないと、インサート座のフライス加工インサート２の位置が寄り過ぎになるから、不安定になるかもしれない。

図３と４において、それぞれの隆起部３６の遠位端部、即ちフライス加工インサートの下側面２０に対する遠位端部が、刃先２２、２３から間隔を空けられることもまた分かる。このように、間断なく連続する刃先２２、２３が得られ、ほとんどの場合に望ましい。最も長い隆起部３６の長さは当然変えてもよいが、フライス加工インサート２の高さの少なくとも25％にすべきであり、高さは、上側面１９から下側面２０までの距離として画定される。大雑把に、でこぼこした又は歯状突起のある刃先２２、２３を有する、フライス加工インサート２を使用することもまた実現可能であろうし、それぞれの隆起部３６の一つ又はそれ以上が、フライス加工インサート２の上側面１９の端部まで延伸するとしても結果として可能であろう。

図９において、フライス加工インサート２とインサート座６との略断面は、結合手段が合わされる前の状態を示す。ここで、刃先２２、２３から溝３７の分離は、それぞれの溝がフライス加工インサート２の上側面１９に向かう方向で連続的に減少する深さを有することによって達成されることが分かる。その結果として隆起部３６はまた、フライス加工インサート２の上側面１９に向かう方向で連続的に減少する高さを有する。それぞれの隆起部３６の最大高さ、即ちフライス加工インサート２の下側面２０に対する最大高さは、0.1mmに等しく、1mmより大きくならない。隆起部３６と溝３７をそれぞれに、目的に適合するフライス盤によって製作してもよい。

さらにインサート座６の、より正確には後支持側面１８の隆起部３６Ａを、フライス加工によって製作してもよい。しかしながらこの場合に、溝３７Ａの深さは一定である。この連結において、インサート座６の隆起部３６Ａの頂上部は、二点鎖線で分かるように、フライス加工インサート２の溝３７Ａの底部と平行であることがまた認められる。

図１０において、本発明によるシムプレート８Ａの実施形態が図示される。シムプレート８Ａは概ね、目のような又は葉のような基本形状を有し、概ね平面で互いに平行な向き合う上側面３８と下側面３９とによって決定される。上側面３８と下側面３９との間に、図面で総括的な符号４０が与えられた円周縁面が延在する。上側面３８と周縁面４０との間の遷移領域において、二つの向き合う縁部４１、４２が形成される。縁部４１、４２の各々は、周縁面４０の直線区域４４と接続するほぼ直線部分４３と、周縁面４０の凸アーチ区域４６と接続する湾曲部分４５とを含む。本発明によるシムプレートの新規性と特徴は、シムプレート８Ａが、結合手段４７を包含することであり、結合手段は前記周縁面４０に沿って配置される。この結合手段４７は、インサート座５、６の支持側面で対応する結合手段と協働する。フライス加工インサートを安定して固定するために、シムプレート８Ａはその上側面３８に、フライス加工インサートの下側面の係合部材（示されていない）と協働するようになっている（例えば円筒形の凹所のような)係合部材４８を備える。従ってこの実施形態によって、フライス加工インサートの逃げ面に結合手段を有する必要がない。結合手段４７は、隆起部と溝の形状の係合部材を有するが、しかしながら、その他のタイプの係合部材もまた実現可能であることが指摘されるだろう。その他の点では、隆起部の数が変わってもよいが、それらは少なくとも3に、多くとも12に等しいことが好適であり、隆起部と溝とがそれぞれに、シムプレートの下側面３９と好ましくは直角で延在し、結合手段４７が周縁面４０の凸アーチ区域４６に位置を定めてもよく、及び結合手段４７が周縁面４０の全長の限定された部分のみを、好ましくは多くとも15%を占めることが、シムプレート８Ａに対してまた適用される。さらに、結合手段４７の溝の深さは、溝の長手方向に沿って有利に一定であり、溝はシムプレート８Ａの上側面３８と下側面３９との間に延在する。さらにシムプレート８Ａは、フライス加工インサート２と同様に、有利に割出しが可能であり、それ故に、周縁面４０の示されていない部分に結合手段を包含する。

本発明は、上述の及び図面に示された実施形態のみに限定されない。それどころか、複数の代替の実施形態が、請求項の範囲内で実現可能である。例えば、フライス加工インサートの隆起部と溝はそれぞれに、直接にプレスすることによって製作してもよい。この場合に、一定の深さを備えるフライス加工インサートの溝と隆起部もまたそれぞれに形成することが可能であり、さらにこの場合に、刃先に最も接近した溝の端部は、刃先から間隔を空けられる。この場合に、刃先に最も接近した端部の隆起部と溝とはそれぞれに、険しい終端を有してもよい。

複数の細長い突起部（及び中間の溝）に代わって、一つの表面の単一の雄型形状の突起部のみを別の表面の雌型形状の座と連結するために使用することもまた実現可能であり、突起部と座とは、例えば、円形、楕円形、四角形、その他の任意の形状を有してもよい。

本発明によるフライス加工工具を示す斜視図である。 図１によるフライス加工工具を示す組立分解斜視図であり、フライス加工インサートが工具のホルダ又は基本体部のインサート座から離れて示され、同様に基本体部とフライス加工インサートとの間のシムプレートも挿入座から離れて示される。 図２によるフライス加工インサートの斜め下方からの斜視図である。 図３による位置に対して、180度回転したフライス加工インサートを示す類似の斜視図である。 同じフライス加工インサートの上方からの平面図である。 フライス加工インサートの下方からの平面図である。 フライス加工インサートの側面図である。 フライス加工インサートの反対側の側面図である。 結合手段が接合される前の、フライス加工インサートとインサート座との概略の拡大断面図である。 本発明によるシムプレートの斜視図である。

Claims (9)

1. インデクサブルフライス加工インサート（２）であって、
   その間に逃げ面（２１）が延在する向き合う上側面と下側面（１９、２０）と、
   前記上側面（１９）と前記逃げ面（２１）との間の遷移領域に形成される二つの向き合う刃先（２２、２３）とを具備し、
   前記刃先（２２、２３）の各々のものが、前記逃げ面（２１）の直線区域（２６、２７）と接続するほぼ直線部分（２４、２５）と、前記逃げ面の凸アーチ区域（３０、３１）と接続する湾曲部分（２８、２９）とを含み、前記フライス加工インサート（２）が、複数の雄型形状の及び／又は雌型形状の係合部材を有する結合手段（３４）を包含する、インデクサブルフライス加工インサート（２）において、
   前記結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）に沿って配置されており、
   前記結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）の凸アーチ区域（３０、３１）に沿って配置されており、
   前記結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）の周縁長さの多くとも１５％を占有しており、
   前記係合部材が、溝（３７）によって分離される複数の隆起部（３６）を包含する、
   ことを特徴とするインデクサブルフライス加工インサート（２）。
2. 前記フライス加工インサートの下側面に対する、前記結合手段（３４）の遠位端部が、前記刃先（２２、２３）から間隔を空けられることを特徴とする、請求項１に記載のフライス加工インサート。
3. 前記隆起部（３６）の数が、少なくとも3で多くとも12に等しいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のフライス加工インサート。
4. 前記隆起部（３６）と溝（３７）とがそれぞれに、前記フライス加工インサート（２）の下側面（２０）に対し、角度を持って延在することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のフライス加工インサート。
5. 各個別の溝（３７）が、前記フライス加工インサートの上側面（１９）に向かう方向に連続的に減少する深さを有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のフライス加工インサート。
6. 前記隆起部（３６）が、少なくとも0.1mmの最大高さを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のフライス加工インサート。
7. 前記隆起部（３６）が、多くとも1mmの最大高さを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のフライス加工インサート。
8. フライス加工工具であって、
   底面（１２）及び少なくとも一つの支持側面（１６、１７、１８）を有する、インサート座（５、６）を含む基本体部（１）と、前記インサート座（５、６）に着脱可能に装着され、その間に逃げ面（２１）が延在する向き合う上側面と下側面（１９、２０）を包含するフライス加工インサート（２）とを具備し、
   前記フライス加工インサート（２）が、前記上側面（１９）と前記逃げ面（２１）との間の遷移領域に形成される二つの向き合う刃先（２２、２３）を包含し、前記刃先（２２、２３）の各々のものが、前記逃げ面（２１）の直線区域（２６、２７）と接続するほぼ直線部分（２４、２５）と前記逃げ面（２１）の凸アーチ区域（３０、３１）と接続する湾曲部分（２８、２９）とを含み、前記フライス加工インサート（２）と前記インサート座（５、６）とが、装着した状態で前記フライス加工インサートの固定を目的とする、複数の雄型形状の及び／又は雌型形状の係合部材を個別に有する協働する結合手段（３４、３５）を含む、フライス加工工具において、
   前記フライス加工インサート（２）の結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）に沿って配置され、前記インサート座（５、６）の結合手段（３５）が、前記支持側面（１６、１７、１８）に沿って配置されており、
   前記結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）の凸アーチ区域（３０、３１）に沿って配置されており、
   前記結合手段（３４）が、前記逃げ面（２１）の周縁長さの多くとも１５％を占有しており、
   前記係合部材が、溝（３７）によって分離される複数の隆起部（３６）を包含する、
   ことを特徴とするフライス加工工具。
9. フライス加工工具用のシムプレート（８Ａ）であって、
   その間に周縁面（４０）が延在する向き合う上側面と下側面（３８、３９）と、
   前記上側面（３８）と前記周縁面（４０）との間の遷移領域に形成される二つの向き合う縁部（４１、４２）とを具備し、
   前記縁部（４１、４２）の各々のものが、前記周縁面（４０）の直線区域（４４）と接続するほぼ直線部分（４３）及び前記周縁面（４０）の凸アーチ区域（４６）と接続する湾曲部分（４５）とを含み、前記シムプレート（８Ａ）が、複数の雄型形状の及び／又は雌型形状の係合部材を有する結合手段（４７）を包含する、シムプレート（８Ａ）において、
   前記結合手段（４７）が、前記周縁面（４０）に沿って配置されており、
   前記結合手段（４７）は、前記周縁面（４０）の凸アーチ区域（４６）に沿って配置されており、
   前記結合手段（３４）が、前記周縁面（４０）の周縁長さの多くとも１５％を占有しており、
   前記係合部材は、溝によって分離される複数の隆起部を包含する、
   ことを特徴とするシムプレート（８Ａ）。

Images