JPH11509484A - 金属切削用工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属切削機械加工のための工具が１つ又は数個の切削インサート座部（１）を具備し、各インサート座部が底部支持面（10）と相互に直角を形成する少なくとも２つの側面とを具備している。これら側面の１つは底部支持面（10）から異なる距離で位置する２つの側面（12，16）を具備し、２つの側面の一方が正方形の切削インサートのための支持面として意図され他方が特に形成された６角形のインサートのための支持面として意図されている。このようにして、１つの同一のインサートが正方形の切削インサート又は６角形の切削インサートのいずれかを収容することができ、著しく切削経済性を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】 金属切削用工具 本発明は請求項１の前文による金属切削機械加工のための工具に関する。さら に詳細には、本発明は異なった数の切削刃を有する割出し可能な複数の切削イン サートと同一のインサート座部との締結を可能にする工具に関する。 取外し可能で割出し可能な切削インサートの使用は今日では広く全くの金属切 削機械加工にとって、すなわち旋削、フライス削り、穴ぐり等にとって普通の方 法である。これらインサートは通常被覆された又は被覆されない焼結炭化物で作 られているが、ある種のセラミック材料もまた用いられる。これらの異なった割 出し可能なインサートは切削上の経済性と用途に依存して、非常に多くの幾何学 的基本形状を有している。その形状は例えば三角形、ひし形、正方形、矩形、円 、６角形及び８角形とすることができる。さらに、これらは切削刃が両側に又は 一側のみにあるかどうかに依存して両側型又は片側型とすることができる。 全ての可能な様々のインサートの形状にとって、これらの形状がインサートの 形状に適合する保持具自体にインサート座部を必要とすることが普通である。し たがって、正方形のインサートは通常インサート座部に２つの直角な支持又は当 接面を有するインサート座部を必要とし、丸いインサートは丸い支持面又はこの ような支持面の少なくとも扇形部分を必要とし、正６角形の形状を有するインサ ートは相互に120°の角度をなす２つの支持面（又は相互に60°の角度をなす一 定距離の２つの面）を必要とする。これはインサートの形状の変化がまた保持具 の変化を必要とすることを意味する。こ れは時間を要するものでありまた概して高価なものとなる。 例えば、正方形のインサートに比べて６角形のインサートの利点はもちろん、 ６角形のインサートがより多くの切削刃を有し、片側型インサートにとって精密 にさらに２つの切削刃を有することである。当然に、これは１つの同じインサー トにより１つが原則的には作業時間を50％延長するため、より良好な切削経済性 を伴うものとなる。しかし、６角形の切削インサートにともなうある種の欠点は 、例えば正方形のインサートが切削する（すなわち、中心点から作動切削隅部ま で同じ長さのインサート）のと同じ切削深さを得ることができず、また90°のフ ライス削り又は旋盤削りが不可能であることである。したがって、ある場合には 例えば正方形の切削インサートに取替え、それにより保持具もまた上記のように 取替えることが望ましく又は必要となる。 例えば、米国特許第4966500号には正方形、６角形及び８角形のような異なっ た基本形状のインサートが開示されている。正方形と８角形のインサートが、こ れらが相互に対し直角に位置する切削刃を有しているため同一のインサート座部 に取付けることのできることが容易に理解される。しかし、６角形のインサート はこの文献に見られるようなそれ自身の保持具を必要とする。 したがって、本発明の第１の目的は１つの同じ保持具における切削刃の数を最 も効果的に活用することにより切削経済性を向上させることである。 本発明の第２の目的は正方形のインサートと６角形のインサートとの両方に適 合できるインサート座部を提供することである。 本発明の他の目的は正方形のインサートのためのインサート座部に嵌めること のできる６角形のインサートを提供することである。 これらのまた他の目的は、請求項１と５に規定されている特徴を 有する切削インサート座部と切削インサートとをそれぞれ構成することにより、 当業者が驚くような方法で、達成された。 限定されない例示のため、本発明のある好適な実施態様が添付図面を参照して 以下にさらに記載される。これらはここでは簡単に示されている。 図１は本発明のインサート座部の上方から見た分解斜面図を示す。 図２は本発明の若干変更したインサート座部の上方から見た分解斜面図を示す 。 図３は図１と同じインサート座部であるが正方形のインサートに代えて６角形 のインサートを有するインサート座部の分解斜面図を示す。 図４は図３に対応するインサートとインサート座部であるがシムを有していな い分解斜面図を示す。 図５は本発明の６角形のインサートの底側の上方から見た斜面図を示す。 図６は図２と同じインサート座部であるが正角形のインサートに代えて６角形 のインサートを有するインサート座部を示す。 図７はシムを有しない図６と同様のインサートとインサート座部を示す。 図８は本発明の６角形のインサートの他の実施態様の底側の上方から見た斜面 図である。 図９は本発明の切削インサート座部と取付けられた正方形及び６角形のインサ ートとを有するフライス本体を示す。 図10は図２の本発明のインサート座部と取付けられた正方形及び６角形のイン サートとを有するフライス本体を示す。 図１において本発明の切削インサート座部は全体が参照番号１で 示されている。図９に見られるように、このインサート座部はフライス本体２に 配設されているが、原則的にはまた例えば穴ぐりバー又はドリルチップに置かれ ることができる。基本的には、この切削インサート座部は底部支持面10と相互に 対し実質的に直角の２つの側面40と41とからなっている。このインサート座部に 割出し可能な切削インサート３が取付けられ、この切削インサート３は図１によ れば正方形の基本形状を有している。フライス本体を起り得るインサートの破壊 から保護するため、インサート３は通常は焼結炭化物（超硬合金）で作られるシ ム４の上に載る。このシムは内側と外側にねじが切られたシムねじ５によりイン サート座部１に締結され、シムねじ５は６角形の孔７の中に嵌まる６角形のキー によりインサート座部のねじ孔６に締めつけられる。これにより、シムの底面は インサート座部の底部支持面10に当接するようになる。さらに、シムは側部支持 面14に当接し、一方においてシムは通常インサート座部の他の下方の側面、この 場合は丸くされた表面13には達していない。典型的な実施態様によれば、側部支 持面14は平らな表面と扇形断面の穴の表面13とからなっている。シムの中心孔に はシムねじ５の頭部の下側面が当接する張出し肩部８が形成されている。ロック ねじ９がシムねじ５の内側ねじに螺合されまたそれによりロックねじがインサー ト３をロックし、インサートの底側がシムの頂面を押しつける。ロックねじ９の 頭部には締めつけ用の凹所、例えばいわゆるトークス穴37が設けられている。割 出し可能な切削インサート３がインサート座部１に締結された時、インサート３ は軸方向支持面又は当接面11と同一平面上に位置する半径方向支持面又は当接面 12Ａ及び12Ｂとに当接する。これらは全て、インサートの側面又は逃げ面52がイ ンサートの底面とでなす角度と実質的に同じ角度だけ底面10に対して角度をつけ ている。したがって、前記当接面と底部 支持面の垂線との間の角度は３°と30°との間である。内方に回転され作用しな い切削刃と当接面11，12の上方の表面との間には間隙があり、そのためこれらの 切削刃は損傷されない。これらの２つの間隙は図９に見られる。 図３には図１と同じインサート座部が示されているが、正方形のインサート３ の代わりに取付けられた６角形のインサート15を有している。したがって他の包 含される機械要素は同一である。このインサートがインサート座部に締結される と、インサートは一方において軸方向の当接面11に、したがって図１の正方形の インサートが当接するのと同じ表面に当接し、また他方において１つの同じ平面 上に位置する支持又は当接面16Ａと16Ｂに当接する。この平面は実質的に当接面 12Ａ，12Ｂの平面に平行な平面であり当接面12Ａ，12Ｂの平面よりも中心孔６の 軸線から若干離れて位置している。一方において当接面12Ａ，12Ｂと他方におい て当接面16Ａ，16Ｂとの間に変移肩部39がある。当接面12Ａ，12Ｂと16Ａ，16Ｂ はそれぞれ実質的に真直ぐなフライス削りされた凹所17により相互に分離されて いる。この凹所はそれ自体当接面16と交差する必要はないがしかし固定して工合 良く区画形成された２点接触が半径方向に得られるようにするのが好ましい。 インサート座部に嵌合する正６角形の形状を有する切削インサートを作るため 、切削インサートは図５に示されるような特徴を具備するような形状にすべきで ある。このインサートの底側は12角形の形状を有し、正多角形とすることができ るが好ましくは若干短い縁19Ａと若干長い縁19Ｂとに変えることにより形成され る。 図５に示される実施態様によれば、底面18と頂面又はチップ面との間に延びる インサートの側面15が以下にさらに記載されるような形状に作られる。各部分縁 19Ａから表面部分20が生じ、表面部分20 はまず実質的に台形又は２等辺截頭三角形の形状に狭い腰部分21へと先細となる テーパー部分23を形成し、次にチップ面の方向に再び幅広となり、それにより当 接面16Ａ，16Ｂに当接する当接面22を形成するようになっている。当接面22とイ ンサートの頂面との間の交線は主切削刃30を形成する。主切削刃30に近接して位 置する当接面22の部分は適当な支持面16と接触しないようにしてインサート座部 の中で内方に向って割出された時前記切削刃を損傷しないようにすることが強調 されるべきである。したがって、図９に見られるように、６つの刃のインサート 15はインサート座部の上方区画線（すなわち、支持面16の上方区画線）から突出 している。適当に、表面部分20は図４の最も左側に見られる腰部分21で若干凸面 状にわん曲している。それにより主切削刃30は逃げ面側で真直ぐとなり大きな切 削力に耐えるようにする。これが必要と考えられなかったならば、腰部分のくび れ個所がなくなり、そのため全「へら形の」面20が１つの平面上にあるようにな る。小さな切削力にとって、腰部分の逆向きも可能であり、すなわち腰部分21が 以下に記載される半径25に対応して凹面の半径を示すようになる。 表面部分20の間に、切削インサートは、２つの対向する隅部の間の連結線に実 質的に沿ってわん曲した６角形の基本形状を有する中間部分24を有している。こ のわん曲部は凹面半径の表面25を形状する。部分縁19Ｂに隣接する中間部分24の この部分は軸方向の支持面11に当接するようにされる当接面26を構成する。しか し、適当に、全当接面26は支持面11に当接するようにされない。さらに詳細には 、縁19Ｂに近接配置された表面26の部分は前記支持面とは共働しないで半径表面 25により近く位置する部分と共働する。インサートの中心から突出する変移面27 はその幅が半径表面25からインサートのチップ面の方向に減少する自由の表面を 構成する。この変移面とチ ップ面との間に、その第２のランド切削刃29がそれ自体公知のように被加工物に 平滑な表面をつくり出す平行なランド28が存在する。付属当接面22と平行ランド 28との間の変移部分に好ましくは変移面31があり、この変移面31は平面であるか あるいは半径を有している。さらにこの変移面31は当接面22よりも底面の垂直に 対してさらに幾分か傾斜されており、このようにして平行なランドの切削刃の後 側に（軸方向に）十分な間隙が得られるようにする。 本発明の特徴とする結合した複合効果は一方においてインサート座部の１つの 支持面の凹所又はフライス削りされた凹所17の存在と、他方において６角形の切 削インサート15上の「へら形の」表面部分20の存在とによって、達成される。凹 所17を十分に広く形成し表面部分20を腰部分21で十分に狭く形成することにより 、前記腰部分は凹所17に嵌まりまた凹所17から自由となり、そのため支持面部分 12Ａ，12Ｂの間に皿穴が形成される。これにより本発明の特徴である異なる高さ の支持面が異なるインサートの形状のために用いることができるという構成が達 成される。 軸方向の支持面11の上方に、底部支持面10から支持面16Ａ，16Ｂと実質的に同 じ高さに位置する細長い中間表面36が設けられる。この中間表面36は取付けられ た切削インサートに接触することのない単なる自由表面と考えることができる。 図１と３（または図２と６にも）にシム４を具備する実施態様が示されている 。しかし、これは、このようなシムを有しない構造をも具備する本発明にとって 、本質的な特徴ではない。このようなものは図４に示されている。この図１と３ の間の相違は底部支持面10がシムの厚さに対応する高さの差だけ突出するにすぎ ないことである。これはそれ自体、インサート担持突起32の材料の厚さが厚くそ のためより強いという利点をもたらす。 図１に最も良く見られるように、支持面11，12及び16の１つ又はいくつかは予 備の表面33，34及び35をそれぞれ設けることができる。これらは、側部の縁がイ ンサート座部に突入しそれにより長期にわたってインサート座部に損傷を与える ことがないように配置されている。 図９は図１と３の実施態様と同じ形状の６個の切削インサート座部を有するフ ライス本体を示す。図において、これらインサート座部の２つは一方が正方形の 基本形状の割出し可能切削インサートを有し他方が６角形の基本形状の割出し可 能切削インサートを有している。しかし、これは実際の機械加工工程のために用 いられる組合せではなく本発明の基本概念の単なる例示と見るべきものである。 図示の実施態様によれば、この２つのインサート型式にとっては普通である支 持面11が軸方向の支持面である。しかし、側面の位置が逆にされそれにより支持 面11が半径方向の支持面となりまた支持面12と16が軸方向の支持面となるように することが理解される。 図２と付属図６，７，８及び10とは図１に対して若干変更を加えた本発明の実 施態様を示す。対応する細部が対応の図１，３，４，５及び９と同一の参照番号 で示されている。図９と10との間の１つの相違点は図10においてはインサートの 内方に向けられている不作用の切削刃の１つと当接面12の上方の表面との間に位 置するただ１つの切削刃保護間隙が存在することである。 図６には図２と同じインサート座部であるが正方形のインサート３に代えて取 付けられた６角形の切削インサート15′を有するインサート座部が示されている 。したがって、他の包含される機械要素は同一である。この切削インサートがイ ンサート座部に締結されると、一方において軸方向の当接面43に当接し、他方に おいて支持又は当接面16に当接する。当接面16の平面は実質的に当接面12Ａ，12 Ｂの平面に平行な平面でありまた当接面の平面よりも中心孔６の軸線から若干離 れて位置している。底面16の垂線に対する当接面16の平面の角度はインサートの 対応の当接面22の角度より若干小さくすることができ、原則的には切削インサー トと当接面16の上方区画線との間に直線状の張出し部が得られるようにする。前 記区画線の高さはフライス削りされた自由面49の構造によって決定される。 このインサート座部に嵌まる正６角形の形状の切削インサートを形成するため 、切削インサートは図５と８に示される特徴を備えるように形成される。図５の 切削インサートはすでに記載されてきた。しかし、図２の若干変更されたインサ ート座部によって切削インサートは以下に記載されるように若干異なった方法で 位置する。 図２との組合せにおいて、当接面22は、一方において相互に実質的に120°の 角度をなす当接面16に（又はその上方区画線に）、他方において当接面43に、当 接する。上記のように、主切削刃30に近接して位置する当接面22の部分は支持面 16には接触するに至らず、インサート座部の中で内方に割出された時前記切削刃 を損傷しないようにする。同じ理由で、好ましくは当接面43の上方に自由な表面 44が存在する。しかし、自由な表面44は必らずしも必要ではない。 図７を参照。 図１によれば部分縁19Ｂに隣接する中間部分24のこの部分は正方形の切削イン サートと同じ軸方向当接面に当接するようにされる当接面26を構成する。明らか に、これは、当接面が通常研摩されなければならないためインサートが十分に研 摩されなければならないという不便さをもたらす。図２によれば、周囲の切削刃 隣接面22だけがインサートをさらに容易に十分研摩されるようにする当接面とし て作用をする。 その底面が丸くされた隅部を備えた実質的に正６角形の形状を有 する図８の切削インサートが以下に記載される。 図８によれば、へら形の表面20が、当接面22′と、インサートの中心に向って 内側に角度をつけられた変移面又は自由表面50と、自由表面50とインサートの底 面との間に延びる自由表面23′とによって、置換えられている。底面18′は丸く された隅部を有する正６角形の形状を有している。２つの隣接自由表面23′の間 に、原則として図５の中間部分にとって代わる丸くされた半径表面51が設けられ ている。平行なランド28′と変移面31′は図５の細部28と31にそれぞれ対応する 。この実施態様によれば、変移面50はインサートの中心に向って大きな角度を形 成しそれにより変移面とまた自由表面23′がインサート座部の対向面、まず面12 と14にまた面11，15及び46にそれぞれ接触することがないようにする。さらにこ の実施態様はインサートの全ての側部当接面（すなわち、面22′）が切削刃に沿 って頂部に位置し、切削刃を容易に研摩する意図された特徴を有している。 正方形のインサートのための軸方向の支持面11と丸い表面13との間に自由表面 45がある。支持面11の対向側に実質的に底部支持面10に平行な平面である変移面 46が配設されている。この一方と６角形のインサートのための支持面43との間に 両方の面43と46に対し鈍角を形成するもう１つの変移面47が延びている。面43， 44に近接し底部支持面10からの距離と同じ距離に、自由表面48がある。容易に理 解されるように、図８の６角形のインサートとインサート座部が相互に、インサ ートが支持面43の下側の全ての表面、すなわち面13，45，11，46及び47から自由 となりもちろんまた横方向に配設された面48からも自由となるような形状に形成 される。 さらにまた、図示の実施態様によれば割出し可能な切削インサートにはロック ねじにより締結するための中央貫通孔38が設けられて いる。しかし、これはインサート座部の支持面の工夫した位置とは関係がなく、 そのためまた中心ピンもしくはレバーピンやインサートに中心孔を必要としない 構造、例えばくさびもしくは押圧締め具のような、他の締めつけ固定装置が実施 可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＰＬ，ＲＵ，ＵＳ (72)発明者 ケンパー，エルビン ドイツ連邦共和国，デー−45475 ミュル ハイム−ルーア，タルシュトラーセ 143 (72)発明者 シェルバルト，シュテファン ドイツ連邦共和国，デー−41462 ノイス, ベンレールシュトラーセ 40／42

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．割出し可能な切削インサートを収容する１つ又は数個の切削インサート座 部（１）を具備する金属切削機械加工用の工具であって、各インサート座部が、 底部支持面（10）と、相互に実質的に直角を形成し共にインサート座部に取付け られたインサートに当接するような支持面（11，12，16）を具備する少なくとも ２つの側面とを具備している工具において、前記側面の１つが底部支持面（10） の平面から異なった距離に位置する少なくとも２つの支持面（12，16）を具備し 、該２つの支持面の一方（12）が実質的に正方形の基本形状（３）の切削インサ ートのための支持面として意図され該２つの支持面の他方（16）が実質的に６角 形の基本形状の切削インサートのための支持面として意図されていることを特徴 とする金属切削機械加工用の工具。 ２．他方の側面が実質的に正方形の基本形状の切削インサートと実質的に６角 形の基本形状の切削インサートとのための支持面として意図されている少なくと も１つの支持面（11）を有していることを特徴とする請求項１に記載の工具。 ３．割出し可能な切削インサートを収容する１つ又は数個の切削インサート座 部（１）を具備する金属切削機械加工用の工具であって、各インサート座部が、 底部支持面（10）と、相互に実質的に直角を形成し共にインサート座部に取付け られたインサートに当接するようにされた支持面（11，12，16，43）を具備する 少なくとも２つの側面とを具備している工具において、両方の側面（40，41）が 底部支持面（10）の平面から異なった距離に位置する少なくとも２つの側面（12 ，16；11，43）を具備し、前記２つの支持面の一方（11，12）が実質的に正方形 の基本形状の切削インサートのための支 持面として意図され前記支持面の他方（16，43）が実質的に６角形の基本形状の インサートのための支持面として意図されていることを特徴とする金属切削機械 加工用の工具。 ４．実質的に正方形の基本形状のインサートのための少なくとも支持面（12） が、実質的に６角形の基本形状のインサートのための支持面（16）を２つの部分 支持面（16Ａ，16Ｂ）に分割することのできる凹所又はフライス削りされた凹所 （17）によって、２つの部分支持面（12Ａ，12Ｂ）に分割されていることを特徴 とする請求項１，２又は３に記載の工具。 ５．側面の１つにおける支持面（12，16）が大体において平行な平面であり、 実質的に６角形の基本形状のインサートのための１つ又は複数の支持面（16，16 Ａ，16Ｂ）が、実質的に正方形の基本形状のインサートのための１つ又は複数の 支持面（12Ａ，12Ｂ）よりも底部支持面の中央個所から若干大きな距離で位置し ていることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれかに記載の工具。 ６．底面と頂面又はチップ面とその間に延びる側面の構造とを具備する金属切 削機械加工のための実質的に６角形の基本形状の割出し可能な切削インサートに おいて、側面の構造が少なくとも６個の第１の当接面（22）と少なくとも６個の 第２の当接面（26）とを具備し、第１の当接面（22）の各１つが付属する主切削 刃（30）に接近し又はその近くに位置し、第２の当接面（26）が側面の構造と底 面との交線に接近し又はその近くに位置していることを特徴とする割出し可能な 切削インサート。 ７．少なくとも６個の第１の当接面（22）の各１つが対応の第１の表面部分（ 20）の一部を構成し、また第２の当接面（26）の各１つが対応の第２の中間表面 部分（24）の一部を構成し、各中間表面部分（24）が２つの第１の表面部分（20 ）の間に位置していること を特徴とする請求項６に記載の割出し可能な切削インサート。 ８．２つの第１の当接面（22）と中間表面部分（24）との間に平行なランド（ 28）が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の割出し可能な切 削インサート。 ９．底面と頂面又はチップ面とその間に延びる側面の構造とを具備する金属切 削機械加工のための実質的に６角形の基本形状の割出し可能な切削インサートに おいて、側面の構造が、各１つが付属する主切削刃（30，30′）に接近して又は その近くに位置する少なくとも６個の当接面（22，22′）と、研摩されずかつ側 面の構造と底面との交線に接近して又はその近くに位置する少なくとも６個の第 ２の表面（23，23′，26）とを具備していることを特徴とする割出し可能な切削 インサート。 10．各当接面（22′）の下側に変移面（50）が位置し、該変移面がインサート の中心に向って下方内側に角度がつけられ、前記変移面の下方に切削インサート の底面（18′）まで延びる自由表面（23′）が位置していることを特徴とする請 求項９に記載の割出し可能の切削インサート。 11．少なくとも６個の当接面（22）の各１つが付属する第１の表面部分（20） の一部を構成し、また第２の表面（26）の各１つが付属する第２の中間表面部分 （24）の一部を構成し、各中間表面部分（24）が２つの第１の表面部分（20）の 間に位置していることを特徴とする請求項９に記載の割出し可能な切削インサー ト。 12．底面（18′）と側面の構造との間の交線が丸くされた隅部を有する実質的 な正６角形を描くことを特徴とする請求項９又は10に記載の割出し可能な切削イ ンサート。 13．２つの当接面（22）の間に平行なランド（28，28′）が設けられているこ とを特徴とする請求項９から12のうちのいずれかに記 載の割出し可能な切削インサート。 14．底面と側面の構造との間の交線（19Ａ，19Ｂ）が正12角形又は不等辺12角 形を描くことを特徴とする請求項６，７，９又は11に記載の割出し可能な切削イ ンサート。 15．第１の表面部分（20）が好ましくは凸面半径を有する腰部分（21）を具備 し、中間表面部分（24）が凹面半径（25）を有していることを特徴とする請求項 ６から９，11，13及び14のうちのいずれかに記載の割出し可能な切削インサート 。 16．中間表面部分（24）が実質的に６角形の基本形状を有し、前記凹面半径（ 25）が前記６角形の基本形状の２つの対向する隅部の間に延びていることを特徴 とする請求項９，11，13，14又は15に記載の割出し可能な切削インサート。