JPH08505814A - 螺旋状に捩られた逃げ面とこれに接続した凹所を有する切削インサート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 切削インサートが上側或いはチップ面、底面及びこれら両面間に延在する側面を含んで成る。少なくとも１側面は第１の、可能な螺旋状に捩られた逃げ面と、この第１逃げ面の下に第２逃げ面とを具備している。両逃げ面間に凹所が配設されている。この凹所が存在することで、切刃に最寄りの個所の研削が回避される。更に、この凹所を配設することにより、第１逃げ面が螺旋状に捩られているときでさえ、フライスカッター本体にインサートを正確に位置付けることも可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】 螺旋状に捩られた逃げ面とこれに接続した凹所を有する切削インサート 本発明は切粉出し工作工具、具体的にはフライスカッターのための切削インサ ートに関する。このインサートは好ましくはインサート成形粉末の加圧成形と焼 結により製造される。インサートは上位のチップ面、工作工具の協動する底支持 面に当接状に配置されるべき下位の平坦な底面、及びこれらの面の間に延在する 少なくとも１つの側面を含んで成る。側面は工具の少なくとも１つの当接側面に 対し載置されるようになっており、上位チップ面に対し鋭角度で且つ底面に対し 鈍角度で概して傾斜している。切刃はチップ面と側面の間の遷移ラインに沿って 形成され、そしてこの切刃に隣接して逃げ面が配設されている。 このようなインサートは、セメンテッドカーバイドの成形粉末が目的に合せた 加圧工具内で所望形状に輪郭付けられ、次いで1000℃を越える温度でオーブン内 において焼結することにより最終強度が与えられる、斯ゝる直接加圧法によって 増々製造されるようになった。加圧操作は年を経て精巧になり、今日ではこの方 法が切刃、それに隣接するチップ成形面、採用可能な補強面取り部（チアンファ ）及び逃げ面を高精度に成形する高い可能性を与えるようにうまく出来ている。 更に、焼結中に生起する引けでさえも加工工具の寸法設計において計算に入れら れている。 今日の切削外形（ヂオメトリ）は増々正の切削外形の方へ、即ち切削インサー トチップ面と工作された面からの法平面の間の角度が増々大きくなる方へ指向し ている。インサート外形のこの方向への 進展の理由は、小さな切削力と低エネルギー消費、高寸法精度のためにうまく出 来た切刃並びに正の切削外形を維持しながら逃げ角を選定する際の大きな選定の 自由度等の利益をもたらすことにある。実際には、チップ面の正値の限界はセメ ンテッドカーバイドの強度によって決まる。それは、チップ面の正値が大きくな れば、それだけ切刃角が一層鋭くなり、それにより切刃が弱体化するからである 。 正のレーキ角は結果としてフライスカッター本体における切削インサートの軸 方向傾斜を出来るだけ正の値にすることになる。しかし、フライスカッター本体 における傾斜角度を増大させることにより生じる欠点は逃げ角が切込み深さの増 大に従って減少することである。例えば、１辺が1.5cmの正方基本形を有し、50c m径のフライス本体内において７゜の正の軸方向傾斜で以って搭載される割付け 可能インサートは切削インサートコーナで10゜の逃げ角を有し、他方最大切込み 深さにおける対応する逃げ角が７゜になる。これと同じインサートが同じフライ ス本体内で更に例えば17゜の正の軸方向角度に傾くならば、最大切込み深さにお ける逃げ角は0.7゜に過ぎない。この低減した角度は満足な値の逃げ角が少なく とも約７゜であるという事実と比較されなければならない。この不都合な事態は 小さなカッター本体径の場合に更に強調される。 当業者には、充分な逃げ（クリアランス）が全ての切削工作で決定的な役割を 演ずることが良く知られている。切刃の下に不充分な隙間しかない不充分な逃げ はインサートのフランク磨耗を加速度的に増大させ、且つ許容不可の振動をもた らす。それに加えて、インサートのチッピング、破損或いは破裂が発生する可能 性がある。フライスカッター本体におけるインサートの正の傾斜の状態において 充分な逃げを付与するためには、切刃の下に螺旋状に捩られた逃げ 面を押圧することが提案されている。これによれば、インサートがフライス本体 内で傾いているにも拘わらず、工作物に対する本質的に一定量の逃げが維持され る。 しかし、捩られた逃げの隙間の欠点は、切刃の隣りの捩れ逃げ面とこの逃げ面 の下の平坦な二次（副）逃げ面の組合せにより、両逃げ面間の遷移線、即ち破断 線が真直ではなく、切刃に平行に湾曲させられる結果となる。この湾曲破断線（ ライン）の結果として、捩れ逃げ面の幅は切込み量が増大する方へ増大する（図 １参照）。 両逃げ面間のこの破断線は、フライスカッター本体の切削インサートポケット 内の当接点、或いは当接面がインサートの軸方向と半径方向の位置決めのために 何処に配置されるべきかを決めるときに、問題を起こす。 更に、特定タイプの工作、例えば正面フライスの特定工作モードでは、形状と 寸法の精度に対する要件が近年増々厳しいものになってきた。特に、正の切削切 刃は小量の工具送りにおいて満足な機能を保証するために非常に高度な寸法精度 を要求する。これまで、精度に関するこれらの要求は所謂輪郭研削によって達成 されている。この輪郭研削とは個々の切刃に接続する各面が焼結後の工程で後研 削されることを意味している。しかし、この種の輪郭研削の深刻な欠点はこの研 削が切削インサートのミクロヂオメトリ、即ち表面処理後の切削インサートの切 刃形成部分の表面組織、の変化の原因となることである。この表面処理とは、ブ ラスト処理、面取り或いは表面硬化層の蒸着等であり、通常は焼結が完了するや 出来るだけ早く実行される。このようにすると、生じる負の補強チアンファの幅 と、切刃からチップ成形面並びに逃げ面までの距離を変えることができる。例え ば、初めから加工成形により螺旋状に捩られた形状になっている逃げ面は全体的 に或いは部分的に研削除させられる。実 際には、これらの変化はインサートのチップ成形能力とチップ成形機能を低下せ しめ、そしてインサートの強度と工具寿命を低減させてしまう。 従って、本発明の目的は、切刃の最寄りの個所における如何なる形式の研削も その他の処理も回避することにある。 本発明の別の目的は、逃げ面は研削されないにも拘わらず、インサートポケッ ト内における切削インサートの軸方向と半径方向の当接点の正確な位置決めを可 能にすることにある。 好適例における本発明の別の目的は螺旋状に捩られた逃げ面を有する部分でさ え、インサートポケット内における切削インサートの軸方向と半径方向の当接点 の正確な位置決めを可能にすることにある。 本発明によれば、これらの目的とその他の目的が実現される。本発明によれば 、如何なる形式の研削、その他の処理も切刃の最寄りの個所において回避される 。具体的には、側面に凹所を配設することにより、逃げ面の幅はこの逃げ面が螺 旋状に捩られている場合でさえも、本質的に一定になる。更に、逃げ面は、とに かく、下側に配位している平坦な側面の研削によって影響を受けない。従って、 この側面は切削インサートの軸方向と半径方向の位置決めを高度の寸法精度で可 能にするために所望の形状に成形することが出来る。 本発明の追加の利点は、平坦側面上で異なるクリアランスを選択するときに、 当接高さに影響をおよぼさずに、大きな選択の自由度が得られることにある。ま た、更に別の利益として、非実動切刃とそれに隣接する逃げ面がインサートポケ ット内の側支持面を押圧しないことである。それ故に、非実動位置にあるこれら の面が損傷する危険は存在しない。 本発明によれば、切刃に接続する逃げ面、所謂第１逃げ面は好ま しくは螺旋状に捩られる。この捩れはフライスカッター本体において切削インサ ートが軸方向の正の傾斜状態にあるにも拘わらず、逃げ角を実質的に一定にする ことが出来るとう利点をもたらす。しかし、第１逃げ面は全体的に平坦にするこ とも出来、そして例えば５°−25°、好ましくは５゜−15゜の逃げ角を有するこ とが出来る。 図面の簡単な説明 本発明は、非限定目的で説明するために、好適例を示す添付の図面と関連させ て詳細に記述される。図において、同類の部材には同類の参照番号が付されてい る。 図１は側面に凹所の存在しない場合の、螺旋状に捩られた逃げ面を有するイン サートの図である。 図２は本発明に係るインサートの斜視図である。 図３は本発明に係るインサートの頂面図である。 図４は図３における線Ｉ−Ｉに沿った切断面図である。 図５は本発明に係る透明インサートを入れた切削インサートポケットの図であ る。 好適態様の詳細な説明 図１において、標準インサート１′は切込み量（深さ）の増大する方向に進む に従って隙間（クリアランス）が増大するように螺旋状に捩られている非標準逃 げ面３′を具備している。逃げ面３′は平坦な副逃げ面２′に隣接している。面 ３′が捩り形態であるために、湾曲破断線４′が２種の逃げ面２′，３′の間に 形成される。破断線４′の曲率は研削と面２′の逃げ角とで著しく変化する。曲 率の変化はフライス工作機（図示省略）のインサートポケットにおける軸方向と 半径方向の当接点が何処に配位するかを決定する際の 上述の困難な問題の原因になるか、それを強める。 図２−４は本発明に係る正方基本形の割付け可能（インデキシャブル）切削イ ンサート１を示している。その他の全体形状も本発明の範囲内のものとして意図 されている。 このインサートは上面、即ち、チップ面10と平坦な下側面、即ち底面12を含み 、底面はチップ面10と実質的に面平行である。正方基本形において、同類の四側 面はチップ面10と底面12の間で延在している。本発明によれば、側面は第１逃げ 面３を含み、この逃げ面は好ましくは逃げの隙間（クリアランス）が切込み深さ の増大に従って増大する形態に螺旋状に捩られている。例えば、実動切削コーナ の最寄りの個所における逃げ角は、０゜と30゜の間、好ましくは０゜と10゜の間 の値であり得るし、最大切込み深さにおいてこの逃げ角は10゜と40゜の間、好ま しくは10゜と20゜の間の値である。フライス工作機においてインサートが負の軸 方向傾斜の状態にあるときは、逃げ面３は捩れ度が上述の度合と同じオーダの状 態で逆方向に捩られ得る。 側面は更に副逃げ面２と主、副２種の逃げ面の間に配位する凹所13（図４）と を含む。この凹所は面４と面14とによって規定されており、１方の面４は好適例 ではインサートの上、底面10，12に対し実質的に直角であり、他の面14は好適例 では上、下面と実質的に平行である。 逃げ面３の高さ（図４）はその適当な値としては切削インサートの全厚の８％ 〜20％である。実際には、逃げ面３の最小高さはインサート成形に使用されるセ メンテッドカーバイドの強度によって決められる。平坦面４の高さ（図４のＣ） はその適当な値としては切削インサートの全厚の30％〜50％の間の値である。面 ４の高さと副（第２）逃げ面２の逃げ角を決定する判断基準は両者が併せて逃げ 面３に浸食することなく面２に特定の研削許容誤差Ａを与えることにある。 面３，10，14によって規定される突出部分を補強するためには、凹所13が面４ と面14の間の破断線に沿って適度に丸み付けられる、即ち隅肉を具備することが 可能である。 当然に、研削作業は時間とエネルギーの両方を要求する要因である。時間とエ ネルギーの消費量を最小限度に抑えるためには、インサート側面は加圧成形作業 と関連して好ましい中央凹所（図２）を有するように形成され得る。この凹所５ はインサートの各側面で研削された面２を２個の局面に分断する。実際には、側 面に沿った凹所５の長さは研削された底面12の全長の25−35％の値であることが 許容される。 凹所13は側面２の研削で当接面を成形させることを可能にする。この場合、主 切刃６と副切刃７に隣接した面３，８は加圧成形と焼結の後に両面の存在する条 件のままに維持される。この手順は確実に非常に高度の寸法精度を達成させる。 従って、インサートポケットの当接と直径方向上の反対側にある切刃との間の距 離尺度の許容誤差は１−20、適切には１−10μｍの範囲内にあり得る。これらの 結果は図５に一番良く表されており、図において１方の支持面の２種の当接点或 いは当接面16，17と他方の側支持面の当接面18が示されている。フライス工作機 のフライス切削本体の底支持面は参照番号15を有している。図１の湾曲破断線４ ′が立上っていない事実により、支持面16，17，18は全面的に切削インサート側 面２の対応する平坦な面部に当接させることに利用出来る。 本発明に係るインサートは好ましくはネジ、ロックピン等々のような適宜のク ランプ手段の挿入用の中央配位貫通孔11を具備している。 勿論、本発明は図示と記述の実施例に限定されるものではない。従って、本発 明は具体的に開示した正方形以外の他の多角形、例えば三角形のインサートにも 適用することが出来る。円形凹所を有する円形インサートでさえ作ることが出来 る。更に、チップ面は大いに変更させることが出来る。例えば、チップ面を正の チップ面、チップブレーカ、ディンプル、リッジ、バンプ等々のような既知の外 形を有するようにすることが出来る。 実施例によれば、主切刃は完全に真直である。しかし、この主切刃は正の軸方 向傾斜を償うためとフライス工作された面の完全平坦度を保証するために、わず かに外方へ湾曲させることが出来る。 本発明の原理、好適例、及び作用は以上の明細文に記述された。しかし、保護 すべき本発明はこの開示例に限定されない。変更は添附の請求の範囲とその精神 を逸脱することなく可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年４月１９日 【補正内容】 請求の範囲（請求の範囲翻訳文第９頁〜第11頁） 請求の範囲 １．切粉出し工作工具、具体的にはフライスカッター、のための切削インサー トであって、上位チップ面（10）、工作工具の協動支持面に当接状に配置される ようにした平坦底面（12）、上、下位面間に延在する少なくとも１つの側面を含 み、該１つの側面の少なくとも１部分が工作工具の少なくとも１つの協動側支持 面と当接状に配置されるようになっており、該少なくとも１つの側面がチップ面 （10）に対し鋭角度で且つ底面（12）に対し鈍角度で傾斜しており、少なくとも １つの切刃（６）が上位チップ面と該少なくとも１つの側面の間の遷移線に沿っ て形成されており、第１逃げ面（３）が切刃（６）に隣接した個所で該少なくと も１つの側面に配設されており、第２逃げ面（２）は当該第１逃げ面（３）の下 に配設され、そして凹所（13）が該少なくとも１つの側面の１つの切削コーナか ら次の切削コーナまでの全側面長に沿って第１、第２逃げ面間で延在している斯 ゝる構成において、第２逃げ面の平面が切削インサートの側面の実質的中間点か ら見たときに、切刃と第１逃げ面の平面の両者の外側に配位している、切粉出し 工作工具用の切削インサート。 ２．第２逃げ面が実質的に平坦である、請求項１に記載の切削インサート。 ３．第２逃げ面が研削成形されている、請求項１に記載の切削インサート。 ４．凹所がインサート成形後に研削成形されている、請求項１に記載の切削イ ンサート。 ５．凹所が切刃を規定する側面の実質的全長に亘って延在している、請求項１ に記載の切削インサート。 ６．凹所が第２逃げ面の平面の内側に配置されている、請求項１に記載の切削 インサート。 ７．インサートが三角形、菱形、正方形、多角形或いは円形の１つから選択さ れた形状を有している、請求項１に記載の切削インサート。 ８．更に該第２逃げ面に形成された第２の凹所を含む、請求項１に記載の切削 インサート。 ９．第１逃げ面が螺旋状に捩られている、請求項１に記載の切削インサート。 10．凹所が底面に実質的に平行で、且つ第１逃げ面に隣接している第１面と、 当該第１面と第２逃げ面の間に配位する第２面とを含み、当該第２面が底面に実 質的に直角である、請求項１に記載の切削インサート。 11．第２凹所が第１の凹所から底面へ延在している、請求項９に記載の切削イ ンサート。 12．第２凹所が底面の長さの25％−35％に亘って延在している、請求項９に記 載の切削インサート。 13．逃げの隙間が切込み深さの増大に従って増大するように、第１逃げ面が螺 旋状に捩られている、請求項１に記載の切削インサート。 14．上面と底面の平面が平行であり、凹所が上面と底面に概して直角である第 １面を含む、請求項１に記載の切削インサート。 15．凹所が上面と底面の平面に実質的に平行な面の第２面を含む、請求項15に 記載の切削インサート。 16．インサートがインサート製造粉末の加圧成形と焼結により製 造されている、請求項１に記載の切削インサート。 17．第１逃げ面がインサート厚みの８−20％に亘って延在している、請求項１ に記載の切削インサート。 18．凹所の研削成形により切刃や第１逃げ面が害されないように、該凹所が該 切刃から離間している、請求項４に記載の切削インサート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．切粉出し工作工具、具体的にはフライスカッターのための切削インサート であって、上位チップ面、工作工具の協動支持面に当接状に配置されるようにし た平坦底面、上、下位面間に延在する少なくとも１つの側面を含み、当該１つの 側面の少なくとも１部分が工作工具の少なくとも１つの協動側支持面と当接状に 配置されるようになっており、当該少なくとも１つの側面が底面に対し鈍角度で 且つチップ面に対し鋭角度で傾斜しており、少なくとも１つの切刃が上位チップ 面と該少なくとも１つの側面との間の遷移線に沿って形成されており、第１逃げ 面が切刃に隣接した個所で該少なくとも１つの側面に配設されており、第２逃げ 面は該第１逃げ面の下に配設され、そして凹所が第１、第２逃げ面間で該少なく とも１つの側面の全長の少なくとも１部分に沿って延在している、斯ゝる構成の 切粉出し工作工具用の切削インサート。 ２．第２逃げ面が実質的に平坦である、請求項１に記載の切削インサート。 ３．第２逃げ面が研削成形されている、請求項１に記載の切削インサート。 ４．凹所がインサート成形後に研削成形されている、請求項１に記載の切削イ ンサート。 ５．切削インサートの側面の実質的に中間点から見たときに、第２逃げ面の平 面が切刃と第１逃げ面の平面の両者の外側に配位している、請求項２に記載の切 削インサート。 ６．凹所が切刃を規定する側面の実質的全長に亘って延在している、請求項１ に記載の切削インサート。 ７．凹所が第２逃げ面の平面の内側に配置されている、請求項１ に記載の切削インサート。 ８．インサートが三角形、菱形、正方形、多角形或いは円形の１つから選択さ れた形状を有している、請求項１に記載の切削インサート。 ９．更に該第２逃げ面に形成された第２の凹所を含む、請求項１に記載の切削 インサート。 10．第１逃げ面が螺旋状に捩られている、請求項１に記載の切削インサート。 11．凹所が底面に実質的に平行で、且つ第１逃げ面に隣接している第１面と、 当該第１面と第２逃げ面の間に配位する第２面とを含み、当該第２面が底面に実 質的に直角である、請求項１に記載の切削インサート。 12．第２凹所が第１の凹所から底面へ延在している、請求項９に記載の切削イ ンサート。 13．第２凹所が底面の長さの25％−35％に亘って延在している、請求項９に記 載の切削インサート。 14．逃げの隙間が切込み深さの増大に従って増大するように、第１逃げ面が螺 旋状に捩られている、請求項１に記載の切削インサート。 15．上面と底面の平面が平行であり、凹所が上面と底面に概して直角である第 １面を含む、請求項１に記載の切削インサート。 16．凹所が上面と底面の平面に実質的に平行な面の第２面を含む、請求項15に 記載の切削インサート。 17．インサートがインサート製造粉末の加圧成形と焼結により製造されている 、請求項１に記載の切削インサート。 18．第１逃げ面がインサート厚みの８−20％に亘って延在している、請求項１ に記載の切削インサート。 19．凹所の研削成形により切刃や第１逃げ面が害されないように、該凹所が該 切刃から離間している、請求項４に記載の切削インサート。 20．少なくとも１個のインサートを含むフライス工作本体であって、インサー トは上位チップ面、工作工具の協動支持面に当接状に配置されるようにした平坦 底面、上、下面間に延在する少なくとも１つの側面を含み、当該１つの側面の少 なくとも１部分が工作工具の少なくとも１つの協動側支持面に当接状に配置され るようになっており、該少なくとも１つの側面がチップ面に対し鋭角度で且つ底 面に対し鈍角度で傾斜しており、少なくとも１つの切刃が上位チップ面と該少な くとも１つの側面の間で遷移線に沿って形成されており、第１逃げ面が切刃に隣 接した個所で該１つの側面に沿って配設されており、第２逃げ面が該第１逃げ面 の下に配設されていて、第１、第２逃げ面の間には延在する凹所が配設されてい る、斯ゝる構成のインサートを含むフライス工作本体。