JP2012509200A - 両面型切削インサート及びこれを備える切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は両面型切削インサート及びこれを備える切削工具に関する。
【解決手段】本発明による切削工具は、工具本体と、工具本体に装着される１つ以上の両面型切削インサートとを備え、工具本体は、１つ以上の両面型切削インサートを収容するための１つ以上のインサートポケットを備える。１つ以上のインサートポケットは、下部壁と、下部壁の内側から上向き延在する側壁と、下部壁及び側壁から外向き延在する後方壁と、後方壁に形成される雄型結合部とを備える。１つ以上の両面型切削インサートは、楕円形の上部面及び下部面を有する両面型切削インサートであり、上部面及び下部面の両側端の間をそれぞれ連結する第１側面及び第２側面と、第１側面及び第２側面の両端をそれぞれ連結する一対のコーナー部と、上部面と第１側面との境界部及び下部面と第２側面との境界部にそれぞれ形成される曲線状の第１切削エッジ及び第２切削エッジとを備える。上部面と下部面は、楕円形の長軸を中心に１８０゜回転対称であり、一対のコーナー部のうちの１つにインサートポケットの雄型結合部と結合するための凹状の雌型結合部が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、両面型切削インサート及びこれを備える切削工具に関し、特に、両面型切削インサートを用いるボールノーズエンドミルに関するものである。

一般に、ボールノーズエンドミル（ｂａｌｌ ｎｏｓｅ ｅｎｄ ｍｉｌｌ）は曲面ミリング切削に用いられる切削工具であって、切削インサートの有無によって、エンドミル本体とボールノーズ部が一体に構成されるソリッドボールノーズエンドミルと、エンドミル本体に取替え可能な切削インサートを締結したインデクサブルボールノーズエンドミルとに分けられる。

インデクサブルボールノーズエンドミルの場合、切削インサートが安定的に切削機能を行うことができるように切削インサートをスクリュなどを通じて工具本体に堅固に結合する。この場合、スクリュは、インサートに垂直方向の締結力のみを作用させるため、切削力に伴う反力を十分に支持することができない。特に、ボールノーズエンドミルに用いられる切削インサートは、曲面切削のために円弧状のエッジを有するため、スクリュのみでインサートを固定するようになると、切削力に伴う反力によって、インサートがスクリュを中心に回転して工具本体に堅固に固定されないという問題がある。

図１には、そのような問題を解決するために切削インサートとインサートポケットの装着構造を変更した従来の技術の一例として、 大韓民国公開特許第１０−２００２−８３４２３号に開示されたボールノーズエンドミルが示されている。また、図２には、図１の切削インサートが概略的に示されている。

図１及び図２を参照すると、切削インサート２の下部面２２に凹に形成された凹部２３がインサートポケット３の下部壁３１から凸に形成された突起３３と結合する。切削インサート２は、スクリュによってインサートポケット３に対して垂直方向に固定され、また突起３３と凹部２３との間の結合によってインサートポケット３上で回転せず、堅固に固定される。

このような従来の技術では、切削インサートがその下部面に形成された凹部をどうしても必要とする。凹部がないと、切削作業中に切削インサートがスクリュを中心にインサートポケット上で回転するからである。よって、従来のボールノーズエンドミルでは、切削インサート２の一面にのみ切削エッジ２５、２６が形成された片面型切削インサートを用いている。

しかし、従来の片面型切削インサートの場合、第１切削エッジ２５が切削作業を行う間に、第２切削エッジ２６は、外部切削環境に必然的に露出される。切削作業中に第１切削エッジによって発生したチップは、露出された第２切削エッジにも接触して、これを摩耗させる。よって、従来のボールノーズエンドミル用切削インサートの第２切削エッジは、実際の切削作業に用いられる前に相当摩耗し、その寿命が実質的に短縮されるという問題がある。

本発明は、上述したような従来の技術の問題点を解決するためのものであり、切削インサートをインサートポケットに堅固に固定することができるとともに、切削インサートの使用寿命を向上させることができるミリング加工用切削工具及びこれに用いられる切削インサートを提供することにその目的がある。

本発明による切削工具は、工具本体と、工具本体に装着される１つ以上の両面型切削インサートとを備え、工具本体は、１つ以上の両面型切削インサートを収容するための１つ以上のインサートポケットを備える。１つ以上のインサートポケットは、下部壁と、下部壁の内側から上向き延在する側壁と、下部壁及び側壁から外向き延在する後方壁と、後方壁に形成される雄型結合部とを備える。１つ以上の両面型切削インサートは、楕円形の上部面及び下部面と、上部面と下部面との間を連結する一対の側面と、一対の側面のうち第１側面と上部面との間及び一対の側面のうち第２側面と下部面との間にそれぞれ形成される第１切削エッジ及び第２切削エッジと、上部面及び下部面の端部に形成される一対のコーナー部とを備える。上部面と下部面は楕円形の長軸を中心に１８０°回転対称であり、一対のコーナー部のうちの１つにインサートポケットの雄型結合部と結合するための雌型結合部が形成される。
本発明による切削工具は、ボールノーズエンドミルであることが望ましい。

本発明による切削工具の切削インサートは、上部面と第２側面との間及び下部面と第１側面との間に形成される一対の半径方向支持面をさらに備えることができる。また、インサートポケットは、一対の半径方向支持面のうちの１つと結合するように側壁に形成される支持壁をさらに備えることができる。
本発明による切削工具の切削インサートは、上部面と第１側面とがなす角度及び下部面と第２側面とがなす角度は６５°ないし９０°であることが望ましい。
本発明による切削工具の切削インサートの雌型結合部はＶ状であってもよく、特にＶ状の夾角は１００゜ないし１８０゜であることが望ましい。

本発明による切削インサートは、切削力に伴う反力によってインサートポケット上で切削インサートが回転することを防止して切削インサートを堅固にクランピングすることができるとともに、第１切削エッジが切削作業を行う間に切削作業を行わない第２切削エッジがチップによって摩耗することがなく、切削インサートの使用寿命を向上させることができるという効果を奏する。

従来の技術によるボールノーズエンドミルの斜視図である。 図１に示す片面型切削インサートの斜視図である。 本発明による両面型切削インサートの正面図である。 図３のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明による両面型切削インサートの正面斜視図である。 本発明による両面型切削インサートの側面斜視図である。 本発明によるボールノーズエンドミルのインサートポケットの斜視図である。 本発明によるボールノーズエンドミルの側面斜視図である。 本発明によるボールノーズエンドミルの正面斜視図である。 図８のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下、本明細書に添付した図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
図３は、本発明による切削インサートの正面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線における切削インサートの断面図である。切削インサート１０２は、楕円形の上部面１２１及び下部面１２２を有し、第１側面１２７及び第２側面１２８が上部面１２１と下部面１２２との間を連結する。上部面１２１と下部面１２２の端部には、一対のコーナー部１４２、１４３が形成される。上部面１２１と第１側面１２７との間の境界部には、曲線状の第１切削エッジ１２５が形成され、下部面１２２と第２側面１２８との間の境界部には、曲線状の第２切削エッジ１２６が形成される。

第１切削エッジ１２５及び第２切削エッジ１２６は、上部面１２１と第１側面１２７との間の境界部及び下部面１２２と第２側面１２８との間の境界部にのみそれぞれ形成され得る。上部面１２１と第１側面１２７との間に第１チップブレーカ１４０が形成され、下部面１２２と第２側面１２８との間に第２チップブレーカ１４１が形成され得、この場合、第１切削エッジ１２５は、第１チップブレーカ１４０と第１側面１２７との間の境界部に形成され、第２切削エッジ１２６は、第２チップブレーカ１４１と第２側面１２８との間の境界部に形成される。

切削インサート１０２は、上部面１２１と下部面１２２とが楕円形の長軸Ｍを中心に１８０゜回転対称である両面型切削インサートであり、一対のコーナー部１４２、１４３のうちの１つには、凹状の雌型結合部１４３が形成される。また、上部面１２１と第２側面１２８との間の境界部及び下部面１２２と第１側面１２７との間の境界部には、一対の半径方向支持面１４４、１４５（１４４は図示せず）がそれぞれ形成される。

切削インサート１０２の上部面１２１と第１側面１２７とがなす角度α及び下部面１２２と第２側面１２８とがなす角度αは６５゜ないし９０゜である。また、切削インサート１０２の雌型結合部１４３はＶ状であり、その夾角Ｑは１００゜ないし１８０゜である。

図７は、本発明によるボールノーズエンドミルのインサートポケットの斜視図である。インサートポケット１０３は、工具本体１０１の前方部に位置し、両面型切削インサート１０２を収容する。インサートポケット１０３は、下部壁１３１と、下部壁１３１の内側から上向き延在する側壁１３２と、下部壁１３１及び側壁１３２から外向き延在する後方壁１３３と、後方壁１３３から前方に凸に形成される雄型結合部１３５とから構成される。

また、インサートポケット１０３の側壁１３２の上端には、支持壁１３６が凸に形成され、側壁１３２の下端と下部壁１３１との間の境界部には突出部１３７が形成される。
図８ないし図１０を参照して、本発明の切削インサート及びインサートポケットの結合構成を詳細に説明する。

図８は、本発明による切削インサートがインサートポケットに装着された状態のボールノーズエンドミルの正面斜視図であり、図９は、図８の側面斜視図である。図１０は、図８のＢ−Ｂ線における断面図である。まず、切削インサート１０２が工具本体１０１のインサートポケット１０３に装着されると、切削インサート１０２の下部面１２２がインサートポケット１０３の下部壁１３１に接触し、切削インサート１０２の第２側面１２８がインサートポケット１０３の側壁１３２に接触する。

スクリュ１０４は、切削インサート１０２の貫通ボア１２４を通じてインサートポケット１０３のスクリュボア１３４に締結され、切削インサート１０２を垂直方向に固定する。切削インサート１０２の雌型結合部１４３は、インサートポケット１０３の雄型結合部１３５と結合する。雄型結合部１３５と雌型結合部１４３との間の結合力は、切削力に伴う水平方向の反力を十分に支持することができるため、切削作業中にも切削インサート１０２がインサートポケット１０３上でスクリュ１０４を中心に回転することが防止される。

このように、本発明の切削インサートでは、従来の切削インサートのように切削インサート１０２の回転を防止するために下部面に溝または突起を形成する必要がないため、下部面１２２は、上部面１２１と同様に平らな表面状態を有することができる。

本発明の切削インサートは、従来の技術とは異なって、楕円形の長軸Ｍを中心に１８０゜回転対称である上部面１２１及び下部面１２２を有することができる。この場合、第１切削エッジ１２５が作業を行う間には、第２切削エッジ１２６がインサートポケット１０３の側壁１３２の下端付近に位置するようになるため、第１切削エッジ１２５によって生成されたチップが第２切削エッジ１２６と接触しない。よって、第１切削エッジ１２５が寿命となり、切削インサート１０２を反転して装着する場合に、第２切削エッジ１２６は、生産当初と同様の状態に維持されているため、従来に比べて極めて長い期間、切削作業に用いられる。

即ち、本発明による切削インサートは、切削力に伴う反力によってインサートポケット１０３上で切削インサート１０２が回転することを防止して切削インサートを堅固にクランピングすることができるとともに、第１切削エッジ１２５が切削作業を行う間、切削作業を行わない第２切削エッジ１２６がチップによって摩耗することがなく、切削インサートの使用寿命を向上させることができる効果を奏する。

本発明による切削インサート１０２は、他の構成要素によってもインサートポケット１０３上における回転が防止され得る。切削インサートの半径方向支持面１４４、１４５のうちの１つと、インサートポケット１０３の支持壁１３６との間の結合は、前記雄型結合部１３５と雌型結合部１４３との間の結合を補助することにより、切削インサートをインサートポケット内に、さらに堅固に固定させる。

さらに、図１０に示すように、切削インサート１０２の上部面１２１と第１側面１２７とがなす角度α及び下部面１２２と第２側面１２８とがなす角度αは６５゜ないし９０゜であり、インサートポケット１０３の側壁１３２もこれに対応する傾斜角を有するため、切削インサートの半径方向支持面１４４、１４５とインサートポケット１０３の支持壁１３６との間のさらに確実なダブテイル（ｄｏｖｅ ｔａｉｌ）結合が可能である。

一方、切削インサート１０２の第１チップブレーカ１４０または第２チップブレーカ１４１とインサートポケット１０３の突出部１３７との間の間隙は、最小限に維持され、半径方向支持面１４４、１４５と支持壁１３６は互いに密着して結合するため、第１切削エッジ１２５によって発生したチップが切削インサート１０２とインサートポケット１０３との間に侵入することが確実に防止され得る。即ち、このような構成により、第２切削エッジ１２６は、切削工程中に発生したチップからさらに確実に保護され得る。

本発明を実施形態を通じて上述したが、本発明はこの他にも様々な形態で実施され得る。例えば、図９のように、本発明の切削工具は、１つ以上の切削インサートを備えることができ、それぞれの切削インサート１０２Ａ、１０２Ｂは互いに異なる形状の切削エッジ、一部のみ異なる形状の切削エッジまたは全て同じ形状の切削エッジを有することができ、また本発明の切削インサートは、ボールノーズエンドミルだけでなく、他の切削工具にも用いられる。このような変形は、この技術分野における専門家には自明であって、本発明の範囲に当然含まれるものである。

Claims (7)

1. 工具本体と、前記工具本体に装着される１つ以上の両面型切削インサートとを備えるミリング加工用切削工具であって、
   前記工具本体は、前記１つ以上の両面型切削インサートを収容するための１つ以上のインサートポケットを備え、
   前記１つ以上のインサートポケットは、下部壁と、前記下部壁の内側から上向き延在する側壁と、前記下部壁及び側壁から外向き延在する後方壁と、前記後方壁に形成される雄型結合部とを備え、
   前記１つ以上の両面型切削インサートは、楕円形の上部面及び下部面と、前記上部面と下部面との間を連結する一対の側面と、前記一対の側面のうち第１側面と上部面との間及び前記一対の側面のうち第２側面と下部面との間にそれぞれ形成される第１切削エッジ及び第２切削エッジと、前記上部面及び下部面の端部に形成される一対のコーナー部とを備え、
   前記上部面と下部面は、楕円形の長軸を中心に１８０゜回転対称であり、
   前記一対のコーナー部のうちの１つにインサートポケットの雄型結合部と結合するための雌型結合部が形成される、
   切削工具。
2. 前記切削工具はボールノーズエンドミルである、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記両面型切削インサートは、前記上部面と第２側面との間及び前記下部面と第１側面との間に形成される一対の半径方向支持面をさらに備え、
   前記インサートポケットは、前記一対の半径方向支持面のうちの１つと結合するように前記側壁に形成される支持壁をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
4. 前記上部面と第１側面とがなす角度及び前記下部面と第２側面とがなす角度は６５゜ないし９０゜である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
5. 前記雌型結合部はＶ状であり、前記Ｖ状の夾角は１００゜ないし１８０゜である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
6. 楕円形の上部面及び下部面と、
   前記上部面と下部面との間を連結する一対の側面と、
   前記一対の側面のうち第１側面と上部面との間及び前記一対の側面のうち第２側面と下部面との間にそれぞれ形成される第１切削エッジ及び第２切削エッジと、
   前記上部面及び下部面の端部に形成される一対のコーナー部と、
   を備え、
   前記上部面と下部面は、楕円形の長軸を中心に１８０゜回転対称であり、
   前記一対のコーナー部のうちの１つにインサートポケットの雄型結合部と結合するための雌型結合部が形成される、
   両面型切削インサート。
7. 前記両面型切削インサートは、前記上部面と第２側面との間及び前記下部面と第１側面との間に形成される一対の半径方向支持面をさらに備える、請求項６に記載の両面型切削インサート。

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