JP5690417B2 - 直角加工用切削インサートおよびこれを備えるミリングカッター - Google Patents

Description

本発明はミリング加工に用いられる切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターに関し、より具体的には、直角加工に用いられる両面型切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターに関する。

一般に、ミリング加工とは、切削インサートが装着された回転する切削工具または切削カッターによって鋼や鋳鉄からなる工作物を所望の形状に加工することをいう。ミリング加工には側面加工、直角加工、穴加工、溝加工などがあるが、このうち直角加工は２つの面が９０゜の角度で互いに会うコーナー部を形成するミリング加工をいう。直角加工では前記２つの面を一度に加工するため、切削に寄与する切削刃の長さが相対的に長く、それにより、切削刃全体が受ける抵抗も大きくなる。従って、直角加工ではこのような抵抗を効率よく分散させて工具寿命を向上させることが要求される。

従来の直角加工用切削インサートの例として、上面と側面との間にのみ切削刃が備えられ、下面と側面との間には切削刃がない単面型または片面型切削インサートが知られている。しかし、このような単面型切削インサートは、使用可能な切削刃の数が少ないため耐久年限が短く非効率的である。

また、上面と側面との間だけでなく下面と側面との間にも切削刃が形成され両面使用が可能な直角加工用切削インサートが知られている。例えば、大韓民国公開特許公報第１０−２００８−００４１２６０号は、上面および下面が側面と９０゜の角度で会う切削インサートを開示している。この文献によると、工作物の加工時に逃げ角を確保するために、切削インサートの切削刃がミリングカッターの中心軸に対してなす角度（即ち、軸方向すくい角（ａｘｉａｌ ｒａｋｅ ａｎｇｌｅ））が負（ｎｅｇａｔｉｖｅ）となるように切削インサートが配置されなければならない。切削インサートが負のすくい角で配置されると、すくい角が正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の場合に比べて切削インサートが受ける抵抗が大きく、このような切削インサートは高速、高送り速度または高切込みの切削加工には適しない。このような問題に対処するために、従来の切削インサートは切削刃が上面または下面と平行にならずに傾くように配置してすくい角の負の程度を小さくするよう設計される。それにもかかわらず、従来の切削インサートは高速、高送り速度または高切込みの切削加工において効率よい切削加工を行うのに依然として困難がある。

本発明は前述した問題を解決するためのものであって、高速、高送り速度または高切込みの切削加工において安定した切削加工を行うことができる直角加工用両面型切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターを提供することをその目的とする。

また、本発明は直角加工時の直角度が向上した被切削面を提供できる切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターを提供することをその目的とする。

本発明による切削インサートは多角形状の直角加工用切削インサートである。切削インサートは、対向する上面および下面と、前記上面および下面の外周縁で前記上面および下面を連結する外側面と、前記上面および下面の外周縁に沿って交互に形成された少なくとも一つの主切削刃および少なくとも一つの副切削刃とを含む。互いに隣接する一対の主切削刃および副切削刃は実質的に直角を形成する。前記外側面は、前記上面の主切削刃に隣接する第１側面、前記下面の副切削刃に隣接する第２側面、前記上面の副切削刃に隣接する第３側面および前記下面の主切削刃に隣接する第４側面を含む。前記第１側面は前記上面に対して第１鈍角を形成する。前記第２側面は前記上面に対して前記第１鈍角より小さい第２鈍角を形成する。前記第３側面は前記上面に対して第１鋭角を形成する。前記第４側面は前記上面に対して前記第１鋭角より小さい第２鋭角を形成する。前記上面と前記下面は切削インサートの中心軸に垂直な軸を基準として回転対称である。

また、本発明による切削インサートにおいて、前記主切削刃は切削インサートを上下面方向から見たとき切削インサートの半径方向に凸状の曲線を含む。また、前記主切削刃は切削インサートを側方向から見たとき切削インサートの厚さ中心方向に凹状の曲線を含む。

また、切削インサートを上下面方向から見たとき前記第１側面および第４側面は主切削刃に沿って凸状の曲面を含み、前記第２側面および第３側面は平面を含む。前記第１側面および第４側面の幅は主切削刃から遠くなるほど小さくなり、前記第２側面および第３側面の幅は副切削刃に近づくほど小さくなる。

また、本発明による切削インサートにおいて、前記副切削刃は切削インサートを側方向および上下面から見たとき直線を含む。また、前記副切削刃は切削インサートを側方向から見たとき切削インサートの厚さ方向に凸状の曲線を含み、切削インサートを上下面から見たとき切削インサートの半径方向に凸状の曲線を含む。

また、本発明による切削インサートにおいて、切削インサートは上面に３つの主切削刃および３つの副切削刃を含み、下面に３つの主切削刃および３つの副切削刃を含む。前記切削インサートの上面または下面に内接する仮想円は前記主切削刃と３点で内接する。

本発明によるミリングカッターは複数のインサートポケットを有するカッター本体を備える。それぞれのインサートポケットは前記切削インサートを収容する。前記インサートポケットは前記切削インサートの上面または下面が接して支持される支持面を有し、前記インサートポケットの支持面は前記カッター本体の回転中心軸に対して正のすくい角をなし、前記切削インサートは正の軸方向すくい角でインサートポケットに装着される。

本発明はミリングカッターの軸方向に対して正のすくい角で配置される直角加工用両面型切削インサートを提供する。従って、両面型切削インサートを用いることによって、直角加工に関して、高速、高送り速度または高切込みの切削加工において安定した切削加工を行うことができる。

また、本発明は、切込み深さにおける変化に応じた加工誤差を減らして直角加工時の直角度が向上した被切削面を提供する切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターを提供することができる。

また、本発明は、側面と上面が互いに直角をなす同じサイズの他の切削インサートに比べて、より長い主切削刃の長さを確保する両面型切削インサートを提供することができる。

本発明によるミリングカッターの斜視図である。 本発明による直角加工用両面型切削インサートの斜視図である。 図２に示す切削インサートの平面図である。 図２に示す切削インサートの側面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿って取った切削インサートの断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿って取った切削インサートの断面図である。 切削インサートが備えられていない本発明によるミリングカッターの側面図である。 図１に示すミリングカッターの側面図である。 図１に示すミリングカッターの平面図である。 図１に示すミリングカッターの作用を示す。

添付の図面を参照して本発明による直角加工用両面型切削インサートおよびこれを備えるミリングカッターについて詳細に説明する。

図1、図７および図１０は本発明による直角加工用両面型切削インサートを備えるミリングカッターを示す。

図1、図７および図１０に示すように、本発明によるミリングカッター１０はカッター本体１２と、少なくとも一つの切削インサート２０を含む。それぞれの切削インサート２０は、ミリングカッター１０のカッター本体１２の外周縁に沿って所定の角度間隔で形成されるそれぞれのポケット１４（図７参照）に安着する。切削インサート２０はクランプねじ１６によりミリングカッター１０のカッター本体１２に固定される。切削加工時、ミリングカッター１０は回転中心軸Ｐ（図７参照）を基準に回転するようになり、ミリングカッター１０のカッター本体１２の外周縁から突出するように配置された切削インサート２０の切削刃を通じて工作物４０（図１０参照）を直角加工するようになる。本発明におけるミリングカッター１０によって行われる具体的な直角加工の過程は以下でより詳細に説明する。

図２〜図６を参照して本発明による切削インサート２０を詳細に説明する。

図２には６つの側面が備えられた六角形状の切削インサート２０が示されている。本発明による切削インサート２０は、上面２２および下面２４と、上面２２および下面２４の外周縁で上面２２および下面２４を連結する外側面と、隣接する側面と側面とを滑らかに連結する曲面形態のコーナー側面３４と、上面２２および下面２４を貫通して延びる円筒状の貫通ボア３８を備える。また、切削インサート２０は少なくとも一つの主切削刃３０と少なくとも一つの副切削刃３２を備える。主切削刃３０と副切削刃３２は上面２２および下面２４の外周縁に沿って交互に形成されている。互いに隣接する一対の主切削刃３０および副切削刃３２は実質的に直角である夾角を形成する。互いに隣接する一対の主切削刃３０および副切削刃３２の間にはコーナー切削刃３３が形成される。即ち、コーナー切削刃３３の周方向の一側には主切削刃３０が位置し、コーナー切削刃３３の周方向の他側には副切削刃３２が位置する。切削インサート２０は、上面２２と切削刃（主切削刃３０、副切削刃３２およびコーナー切削刃３３）との間に、また下面２４と前記切削刃との間に形成されるチップブレーカ３６を備える。

本発明による切削インサート２０の上面２２と下面２４は切削インサート２０の貫通ボア３８の中心軸に垂直な軸を基準として回転対称である。上面２２と下面２４は同一のサイズを有する。

図３を参照すると、本発明による切削インサート２０の主切削刃３０、副切削刃３２およびコーナー切削刃３３は切削インサートを上面から見たとき円筒状の貫通ボア３８の中心軸を基準として回転対称である。上面２２および下面２４は略六角形を有する。または、六角形以外にも他の多角形の形状を有する切削インサートが使用可能である。望ましくは、切削インサート２０は上面２２に３つの主切削刃３０および３つの副切削刃３２を有する。また、望ましくは、切削インサートの上面２２に内接する仮想円Ｅは前記３つの主切削刃と３点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で内接する。切削インサート２０が装着されたミリングカッター１０が切削加工を行うとき、上面２２または下面２４が選択的に用いられ、上面２２に形成された複数の主切削刃および副切削刃のうち一対の主切削刃および副切削刃が選択的に用いられる。

主切削刃３０は切削インサートを上下面方向から見たとき切削インサートの半径方向に凸状の曲率を有するように形成される。前記曲率は１００ｍｍ〜約４００ｍｍの曲率半径、望ましくは約１５０ｍｍ〜約３５０ｍｍの曲率半径を有する。従って、切削インサート２０が装着されたミリングカッター１０が工作物４０を加工するとき、それぞれの切削位置における切込み深さの変化に応じた加工誤差を減らすことにより直角加工の精度が大きく向上する。その結果、高精密の仕上げ加工用工具を追加で用いなくても、直角度が向上した精密な被切削面が得られ、生産性向上に大きく寄与することができる。

図４を参照すると、切削インサートを側方向から見たとき、主切削刃３０は切削インサートの厚さ中心に向かって凹状の曲率を有するように形成される。前記凹状の曲率は約３０ｍｍ〜約２５０ｍｍの曲率半径、望ましくは約５０ｍｍ〜約１７０ｍｍの曲率半径を有する。このような構成により、主切削刃３０が切削インサート２０の上面２２に対してなす正の角度λが主切削刃が直線状である場合に比べてより大きくなることができる。

図３および図４を参照すると、副切削刃３２は切削インサートを側方向および上下面方向から見たとき直線状に形成される。

または、本発明の他の実施形態において、副切削刃３２は、切削インサートを上下面方向から見たとき切削インサートの半径方向に凸状であり、かつ切削インサートを側方向から見たとき切削インサートの厚さ方向に凸状である曲線に形成されてもよい。

図２および図４に示すように、外側面は第１側面２６、第２側面２７、第３側面２８および第４側面２９から構成される。第１側面２６は上面２２の主切削刃３０に隣接する。第２側面２７は下面２４の副切削刃３２に隣接する。第３側面２８は上面２２の副切削刃３２に隣接する。第４側面２９は下面２４の主切削刃３０に隣接する。第１側面２６、第２側面２７、第３側面２８および第４側面２９のそれぞれは貫通ボア３８の中心軸を基準として回転対称である。第１側面２６および第４側面２９は切削インサートを上下面方向から見たとき凸状の曲線に形成された主切削刃３０に沿って曲面に形成される。第１側面２６および第４側面２９の幅は主切削刃３０から遠くなるほど小さくなる。第２側面２７および第３側面２８は平面に形成される。第２側面２７および第３側面２８の幅は副切削刃３２に近づくほど小さくなる。第２側面２７および第３側面２８は切削インサート２０がミリングカッター１０のポケット１４に装着されるときポケットの表面と接するようになる装着基準面としての役割をする。第２側面２７および第３側面２８は平面であるため、切削インサート２０が所望の位置により安定的にミリングカッター１０のポケット１４に装着されることができる。

図５は図３のＶ−Ｖ線に沿って取った切削インサート２０の断面図である。第１側面２６は上面２２に対して第１鈍角αを形成する。望ましくは、前記第１鈍角αは約９５゜〜約１０５゜の夾角を有する。第２側面２７は上面２２に対して第２鈍角βを形成する。第２鈍角βは、第１鈍角αより小さい。望ましくは、第２鈍角βは約９３゜〜約１０３゜の夾角を有する。前述した構成により、本発明による切削インサート２０は切削インサートの外側面が単一の平面からなる場合に比べてより大きい逃げ角の確保が可能になる。

図６は図３のＶＩ−ＶＩ線に沿って取った切削インサート２０の断面図である。第３側面２８は上面２２に対して第１鋭角γを形成する。望ましくは、第１鋭角γは約７７゜〜約８７゜の夾角を有する。また、第１鋭角γは前記第２鈍角βとの合計が１８０゜となる。第４側面２９は上面２２に対して第２鋭角δを形成する。第２鋭角δは、第１鋭角γより小さい。望ましくは、第２鋭角δは約７５゜〜約８５゜の夾角を有する。また、第２鋭角δは前記第１鈍角αとの合計が１８０゜となる。前述した構成により、本発明による切削インサート２０は、側面が上面と直角をなす直角加工用切削インサートと比較して、同じ切削インサートのサイズにおけるより大きい主切削刃の長さを確保できるようになる。

図７〜図１０を参照して、本発明による切削インサート２０が装着されたミリングカッター１０および直角加工時の作用について説明する。

図７は本発明によるミリングカッター１０を示しており、切削インサート２０はミリングカッターに装着されていない。ミリングカッター１０のカッター本体１２の外周縁に少なくとも一つのポケット１４が形成されている。ポケット１４はボアが形成された第１支持面１４ａと、側部に形成された少なくとも一つの第２支持面１４ｂとを備える。ポケット１４の第１支持面１４ａはミリングカッター１０の回転中心軸Ｐに対して正のすくい角εを有する。前記すくい角εは約０゜〜約１０゜であり、望ましくは約２゜〜約５゜である。それぞれのポケット１４には切削インサート２０が結合する。このとき、切削インサート２０の下面２４（または上面２２）はポケット１４の第１支持面１４ａに安着し、切削インサートの第２側面２８はポケット１４の第２支持面１４ｂに安着する。その後、切削インサート２０の円筒状の貫通ボア３８およびポケット１４のボアにクランプねじ１６を挿入して、切削インサート２０がミリングカッター１０に固定される。

図８および図９は本発明による切削インサート２０が装着されたミリングカッター１０を示す。切削インサート２０の上面２２はミリングカッター１０の回転中心軸Ｐに対して正の軸方向すくい角φを有する。前記切削インサートの軸方向すくい角φはポケット１４の第１支持面１４ａが有するすくい角ε（図７参照）より大きい。前記切削インサートの軸方向すくい角φは約５゜〜約２０゜であり、望ましくは約５゜〜約１５゜である。

図９を参照すると、切削インサート２０の上面２２はミリングカッター１０の半径方向に対して負のすくい角θを有する。前記半径方向すくい角θは約１０゜〜約３０゜であり、望ましくは約１５゜〜約２５゜である。主切削刃３０は被切削面に対して逃げ角σを有する。望ましくは、前記逃げ角σは約５゜〜約１５゜である。

図１０は本発明による切削インサート２０が装着されたミリングカッター１０の作用を示す。ミリングカッター１０のカッター本体１２が回転中心軸Ｐを中心に回転するに伴って、複数の切削インサート２０が回転して工作物４０を加工する。この時、切削インサート２０の主切削刃３０は工作物４０の垂直面を加工し、副切削刃３２は工作物４０の底面を加工する。

本発明によれば、切削インサート２０がミリングカッター１０の回転中心軸Ｐに対して正の軸方向すくい角で配置された状態で、切削インサート２０の副切削刃３２が工作物４０の底面を切削するようになる。従って、主切削刃および副切削刃がいずれも負に配置された場合に比べて、高速、高送り速度および高切込みの切削加工でより安定した切削加工を行うことができる。

このように、ミリングカッター１０が工作物４０を直角加工することで、工作物４０の垂直面と底面は互いに直角を形成するようになる。

本発明を添付の図面に示す実施形態を参照して説明したが、前述した実施形態は本発明の例示のためのものであり、本発明がこれに限定されるわけではない。本発明の範囲を逸脱することなく、様々な代替、交換および変更が行われ得ることは当該分野の通常の知識を有する者にとって明白である。

Claims (11)

1. 多角形状の直角加工用切削インサートであって、
   対向する上面および下面と、
   前記上面および下面の外周縁で前記上面および下面を連結する外側面と、
   前記上面および下面の外周縁に沿って交互に形成された少なくとも１つの主切削刃および少なくとも１つの副切削刃と、
   を含み、
   互いに隣接する一対の主切削刃および副切削刃は実質的に直角を形成し、
   前記外側面は、前記上面の主切削刃に隣接する第１側面、前記下面の副切削刃に隣接する第２側面、前記上面の副切削刃に隣接する第３側面および前記下面の主切削刃に隣接する第４側面を含み、
   前記第１側面は前記上面に対して第１鈍角を形成し、前記第２側面は前記上面に対して前記第１鈍角より小さい第２鈍角を形成し、前記第３側面は前記上面に対して第１鋭角を形成し、前記第４側面は前記上面に対して前記第１鋭角より小さい第２鋭角を形成し、
   前記上面と前記下面は切削インサートの中心軸に垂直な軸を基準として回転対称であり、
   前記第１鋭角の角度と前記第２鈍角の角度の合計は１８０°であり、前記第２鋭角の角度と前記第１鈍角の角度の合計は１８０°であり、
   前記主切削刃は切削インサートを側方向から見たとき切削インサートの厚さ中心に向かって凹状の曲線を含む、
   切削インサート。
2. 前記主切削刃は切削インサートを上下面方向から見たとき切削インサートの半径方向に凸状の曲線を含む、請求項１に記載の切削インサート。
3. 切削インサートを上下面方向から見たとき、前記第１側面および第４側面は主切削刃に沿って凸状の曲面を含み、前記第２側面および第３側面は平面を含む、請求項２に記載の切削インサート。
4. 前記第１側面および第４側面の幅は前記主切削刃から遠くなるほど小さくなり、前記第２側面および第３側面の幅は前記副切削刃に近づくほど小さくなる、請求項３に記載の切削インサート。
5. 前記副切削刃は切削インサートを側方向および上下面方向から見たとき直線を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削インサート。
6. 前記副切削刃は切削インサートを側方向から見たとき切削インサートの厚さ方向に凸状の曲線を含み、切削インサートを上下面方向から見たとき切削インサートの半径方向に凸状の曲線を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の切削インサート。
7. 前記切削インサートは前記上面に３つの主切削刃および３つの副切削刃を含み、前記下面に３つの主切削刃および３つの副切削刃を含み、前記切削インサートの上面または下面に内接する仮想円は前記主切削刃と３点で内接する請求項１〜６のいずれか１項に記載の切削インサート。
8. 前記第１側面と前記第２側面の間の境界は前記上面側に膨らんだ曲線状であり、前記第３側面と前記第４側面の間の境界は前記下面側に膨らんだ曲線状である請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削インサート。
9. 前記第１鈍角の角度は９５°〜１０５°であり、前記第２鈍角の角度は９３°〜１０３°であり、前記第１鋭角の角度は７７°〜８７°であり、前記第２鋭角の角度は７５°〜８５°である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削インサート。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の切削インサートと、
    それぞれが切削インサートを受容する複数のインサートポケットを有するカッター本体と、
    を含み、
    前記インサートポケットは前記切削インサートの上面または下面に接して支持する支持面を有し、前記支持面は前記カッター本体の回転中心軸に対して正のすくい角をなし、
    前記切削インサートは正の軸方向すくい角で前記インサートポケットに装着される、
    ミリングカッター。
11. 前記切削インサートの軸方向すくい角は前記インサートポケットの支持面のすくい角より大きい、請求項１０に記載のミリングカッター。
    
    
    

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