切削工具、及び切削工具のためのちょうど４つの刃部を有する切削インサート

発明の分野 本発明は、複数の刃部を備える割り出し可能切削インサートを有する、溝施削及び溝削り作業に使用するための金属切削工具に関する。

発明の背景 溝施削及び溝削り作業に使用される金属切削工具の分野内において、インサートホルダに着脱可能に固定可能な切削インサートは、切刃の近傍にて、適切な硬質材料、すなわち超硬合金による切削作業を実施する手法を長きにわたり提供してきた。より硬質でない材料から作製されたインサートホルダは、摩耗した又は破損した切削インサートの廃棄後再利用可能である。

この種の切削工具では切刃の数を増加した割り出し可能切削インサートを用いるように更に発展しており、切削インサート1つあたりの切削作業の数を増加することによる経済的な利点をもたらしている。この種の切削工具は、また、インサートホルダに割り出し可能インサートを固定するより効率的な手段を提供するように発展している。

米国特許出願公開第2012/0099935号は、2つの対向端面と、周辺側面と、4つの刃部と、を有する割り出し可能切削インサートを開示している。周辺側面は2対の対向側面を有し、第1の対は4つの刃部逃げ面を含み、第2の対は4つの刃部すくい面及び4つの当接領域を含む。第2の対の対向側面の間の最小長さ寸法は第1の面に一致し、第1の面の周りにおいて切削インサートは鏡面対称を呈する。インサートホルダ内の切削インサートの各割り出し位置においては、4つの当接領域のうちの3つがインサートホルダの側壁表面に位置する3つの反応領域にクランプ接触している。

米国特許出願公開第2014/0050542号は、2つの対向主表面と、周辺側面と、4つの刃部と、を有する割り出し可能切削インサートを開示している。周辺側面は2対の対向側面を有し、第1の短側面の対は4つの刃部逃げ面及び2つの位置決めノッチを含み、第2の長側面の対は4つの刃部すくい面及び4つの位置決め表面を含む。主表面の1つの平面図において、4つの切刃の任意の1つを含む径方向面は第2の長側面の対に交差しないことは明白である。インサートホルダ内の切削インサートの各割り出し位置においては、4つの位置決め表面の1つはホルダのインサートポケット内の停止面によって支持され、2つの位置決めノッチの1つはインサートポケット内の位置決めピンに係合する。

本発明の目的は、4つの刃部を有する改良された割り出し可能切削インサートを提供することである。

また、本発明の目的は、スペースを効率的に使用して切削インサートを相手本体に固定することを可能にすることである。

更に、本発明の目的は、切削インサートの4つの切刃の強固な支持を提供することである。

本発明の更なる目的は、内部溝施削作業を実施することができる改良された切削工具を提供することである。

本発明のまた更なる目的は、円滑なチップ形成を可能にする切削工具構成を提供することである。

発明の概要 本発明においては、周辺側面とその間に延びる中心軸線とを有する2つの対向端面と、ちょうど4つの刃部と、を含み、 4つの刃部のそれぞれが、すくい面と逃げ面との交差によって形成される主切刃を有し、 周辺側面が2対の対向側面を有し、第1の対の対向側面が4つの逃げ面を含み、第2の対の対向側面が4つのすくい面を含み、 端面図において、 4つの主切刃の4つの切削点が、第1の対の対向側面と第2の対の対向側面との間の移行部を画定し、 第2の対の対向側面の間の最小第1長さ寸法が4つの切削点のうちの2つの間の最小第2長さ寸法の10分の6未満である、 割り出し可能切削インサートが提供される。

また、本発明においては、インサートホルダと、インサートホルダ内に保持される、上に記載した種類の切削インサートと、を含む切削工具であって、 インサートホルダが長手方向の軸線に沿って延びる保持部を有し、保持部が長手方向の軸線を横断する着座面を有し、 切削インサートが別個の締結具により4つの割り出し位置のいずれか1つにおいてインサートホルダに着脱可能に固定可能であり、 ちょうど1つの刃部が動作し、 1つの端面が着座面とクランプ接触している、 切削工具が提供される。

図面の簡単な説明 より良く理解するために、本発明を、ここで、単に例として、鎖線が部材の部分図の切断境界を示す添付の図面を参照しながら記載する。

本発明のいくつかの実施形態による切削インサートの斜視図である。

図1に示される切削インサートの端面図である。

図2に示される切削工具の詳細図である。

図1に示される切削インサートの側面図である。

本発明のいくつかの実施形態による切削工具の分解斜視図である。

インサートホルダのシャンク部を取り外した、図5に示される切削工具の端面図である。

本発明のいくつかの実施形態によるインサートホルダの斜視図である。

図7に示されるインサートホルダの端面図である。

発明の詳細な説明 まず、割り出し可能切削インサート20を示す図1〜図4に注目されたい。割り出し可能切削インサート20は、炭化タングステンなどの超硬合金の型押及び焼結により製造してもよく、コーティングしてもコーティングしなくてもよい。

本発明によれば、切削インサート20は、周辺側面24とその間に延びる中心軸線Cとを有する2つの対向端面22と、ちょうど4つの刃部26と、を有する。

4つの刃部26のそれぞれは、すくい面30と逃げ面32との交差によって形成される主切刃28を有する。

周辺側面24は2対の対向側面34、36を有し、第1の対の対向側面34は4つの逃げ面32を含み、第2の対の対向側面36は4つのすくい面30を含む。

本発明のいくつかの実施形態では、2つの対向端面22は同一であってもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、4つの刃部26は同一であってもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、各主切刃28は1つの端面22からもう一方の端面22まで延びてもよい。

更に加えて、本発明のいくつかの実施形態では、各主切刃28は中心軸線Cに実質的に平行であってもよい。

図2に示すように、端面図において、切削インサート20は、第2の対の対向側面36の間に最小第1長さ寸法L1を有する。L1は想像上の第1のセグメントS1に沿って測定される。

また、図2に示されるように、切削インサート20の端面図において、4つの主切刃28の4つの切削点Ncは、第1の対の対向側面34と第2の対の対向側面36との間の移行部を画定し、切削インサート20は4つの切削点Ncのうちの2つの間に最小第2長さ寸法L2を有する。L2は想像上の第2のセグメントS2に沿って測定される。

本発明のいくつかの実施形態では、第2の対の対向側面36の間の最小第1長さ寸法L1は4つの切削点Ncのうちの2つの間の最小第2長さ寸法L2の10分の6未満であり、すなわち、L1

切削インサート20の端面図において、最小第1長さ寸法L1は第2の対の対向側面36の周縁点の間において測定され、周縁点は第1のセグメントS1によって結合されることを認識すべきである。

最小第1長さ寸法L1が最小第2長さ寸法L2の10分の6未満を有するように切削インサート20を構成することで、スペースを効率的に使用して切削インサート20を相手本体に固定することが有利に可能となる。

本発明のいくつかの実施形態では、最小第1長さ寸法L1は最小第2長さ寸法L2の半分未満、すなわち、L1

また、本発明のいくつかの実施形態では、第1のセグメントS1は第2のセグメントS2に平行であってもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、第1のセグメントS1は、中心軸線Cを含みかつ第2の対の対向側部36を通る垂直面P_Vに平行であってもよく、垂直面P_Vからずれていてもよい。

図2に示すように、4つの切削点Ncは第1の想像上の円C1を画定してもよい。第1の想像上の円C1は周辺側面24に外接し、第1の直径D1を有する。

図3に示すように、切削インサート20の詳細端面図において、各逃げ面32の第1の逃げ点N_P1は、同逃げ面32の第2の逃げ点N_P2に比べ各逃げ面32の各切削点Ncからより遠くに位置してもよく、第1の逃げ点N_P1は、第2の逃げ点N_P2に比べ第1の想像上の円C1のより近くに位置してもよい。

第1の逃げ点N_P1が第2の逃げ点N_P2に比べ第1の想像上の円C1のより近くに位置するように切削インサート20を構成することで、内部溝施削作業時に動作中の主切刃28の強固な支持を有利に提供する。

本発明のいくつかの実施形態では、4つの刃部26のそれぞれは、中心軸線C及びその各切削点Ncを含む径方向面P_Rを有してもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、各径方向面P_Rは、第2の対の対向側面36に交差してもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、各径方向面P_Rは別の径方向面P_Rと同一平面上にあってもよい。

更に加えて、本発明のいくつかの実施形態では、第1のセグメントS1は4つの径方向面P_Rのいずれにも交差しなくてもよい。

第1のセグメントS1が4つの径方向面P_Rのいずれにも交差しないように切削インサート20を構成することで、動作する刃部26の近傍に十分なスペースを有利に設け、円滑なチップ形成を可能にする。

図3に示すように、各径方向面P_Rは、その各切削点Ncに直に隣接する逃げ面32に一致する又は接する真直の想像上の逃げ線L_Rとともに鋭い逃げ角α1を形成してもよく、この鋭い逃げ角α1は、75度以上の値、すなわち、α1≧75°を有してもよい。

75度以上の逃げ角α1を有するように切削インサート20を構成することで、内部溝施削作業時に動作中の主切刃28の強固な支持を有利に提供する。

本発明のいくつかの実施形態では、鋭い逃げ角α1は、80度以上の値、すなわち、α1≧80°を有してもよい。

図2に示すように、4つの径方向面P_Rは4つの想像上のインサート領域R1、R2、R3、R4を画定してもよく、4つの逃げ面32は隣接していない第1及び第3の想像上のインサート領域R1、R3内に全体が位置してもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、第1の想像上のインサート領域R1と第3の想像上のインサート領域R3は垂直面P_Vによって分割されてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、第1の想像上のインサート領域R1を画定する2つの径方向面P_Rは鋭い第1領域の角度β1を形成してもよく、第3の想像上のインサート領域R3を画定する2つの径方向面P_Rは鋭い第3領域の角度β3を形成してもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、第1及び第3領域の角度β1、β3は60度以上の同じ値、すなわち、β1=β3≧60°を有してもよい。

更に加えて、本発明のいくつかの実施形態では、第2の対の対向側面36は、ちょうど4つの離間した当接領域38を有してもよい。

なお更に加えて、本発明のいくつかの実施形態では、各当接領域38は第1又は第3の想像上のインサート領域R1、R3内に全体が位置してもよい。

図2に示すように、切削インサート20の端面図において、4つの当接領域38のそれぞれは、4つの当接領域38のうちの隣接する1つとともにV字形を形成してもよい。

図4に示すように、4つの当接領域38のそれぞれは、中心軸線Cに平行な真直の想像上の当接線L_Aを含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、4つの当接領域38のそれぞれは、4つのすくい面30の1つに隣接して位置してもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、4つの当接領域38のそれぞれは、第1のセグメントS1に比べ全体が垂直面P_Vからより遠くに位置してもよい。

更に加えて、本発明のいくつかの実施形態では、4つの当接領域38のぞれぞれは平坦であってもよい。

図2に示すように、4つの当接領域38のそれぞれは、4つの当接領域38の別の1つとともに180度未満の外部当接角度δ1、すなわち、δ1<180°を形成してもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、外部当接角度δ1は、60度〜120度の値、すなわち、60°<δ1<120°を有してもよい。

本明細書全体及び特許請求の範囲における用語「外部角度」の使用は、2つの平坦及び/又は線形の構成要素が形成された部材の外側で測定された、2つの平坦及び/又は線形の構成要素間の角度を意味することを理解すべきである。

図4に示すように、各刃部26は、2つの副切刃40を有してもよく、各副切刃40はその対応する主切刃28から遠ざかり、中心軸線Cに垂直な中間面Mに向かう方向に延びてもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、2つの対向端面22の少なくとも1つは、そこから突出した中心ボス42を含んでもよく、各中心ボス42は、中間面Mの同じ側に位置する4つの刃部26の任意の箇所に比べ、中間面Mから軸方向により遠くに離れて位置する上昇支持面44を有してもよい。

上昇支持面44を備える切削インサート20を構成することで、4つの刃部26の変更態様が、支持面44を変更することなく複数の製品種類を実現することを有利に可能とする。

また、本発明のいくつかの実施形態では、各支持面44は実質的に平坦かつ中心軸線Cに垂直であってもよい。

各支持面44を平坦かつ中心軸線Cに垂直となるように構成することで、切削インサート20の正確かつ繰り返し可能な割り出しを有利に容易にする。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、切削インサート20は中間面Mの周りにおいて鏡面対称を呈してもよい。

図2に示すように、切削インサート20は、垂直面P_Vの周りにおいて鏡面対称を呈してもよい。

切削インサート20が垂直面P_Vの周りにおいて鏡面対称を呈する本発明の実施形態においては、切削インサート20は、第2の対の対向側面36の間の最小第1長さ寸法L1の2つの例を有してもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、垂直面P_Vに垂直であり、かつ中心軸線Cを含む水平面P_Hは、第1の対の対向側部34を通ってもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、切削インサート20は水平面P_Hの周りにおいて鏡面対称を呈してもよい。

切削インサート20が垂直面P_V及び水平面P_Hの周りにおいて鏡面対称を呈する本発明の実施形態においては、切削インサート20は、中心軸線Cの周りにおける180°の回転、垂直面P_V内にあり、かつ中心軸線Cに垂直な第1の軸線A1の周りにおける180°の回転、又は水平面P_H内にあり、かつ中心軸線Cに垂直な第2の軸線A2の周りにおける180°の回転を実施することによって割り出されてもよい。

図2に示すように、端面図において、切削インサート20は、垂直面P_Vに沿って延びる、第2の対の対向側部36の間の第3の長さ寸法L3を有し、L3は、想像上の第3のセグメントS3に沿って測定される。加えて、切削インサート20は、水平面P_Hに沿って延びる、第1の対の対向側部34の間の第4の長さ寸法L4を有し、L4は、想像上の第4のセグメントS4に沿って測定される。

本発明のいくつかの実施形態では、第2の対の対向側部36の間の最小第1長さ寸法L1は、垂直面P_Vに沿う、第2の対の対向側部36の間の第3の長さ寸法L3よりも短く、第3の長さ寸法L3は、更には、4つの切削点Ncのうちの2つの間の最小第2長さ寸法L2よりも短く、最小第2長さ寸法L2は、更には、水平面P_Hに沿う、第1の対の対向側部34の間の第4の長さ寸法L4よりも短い。

ここで、インサートホルダ48と、その中に保持された切削インサート20と、を含む、本発明による切削工具46を示す図5〜図6に注目されたい。

切削インサート20は、別個の締結具50により4つの割り出し位置のいずれか1つにおいてインサートホルダ48に着脱可能に固定可能であり、各割り出し位置においてちょうど1つの刃部26が動作する。

インサートホルダ48は、長手方向の軸線Lに沿って延びる保持部52を有する。

保持部52は長手方向の軸線Lを横断する着座面54を有し、切削インサート20の1つの端面22は着座面54とクランプ接触している。

本発明のいくつかの実施形態では、着座面54は実質的に平坦であってもよく、かつ長手方向の軸線Lに対し垂直であってもよい。

図7に示すように、保持部52は長尺状であってもよく、シャンク部56から離れる方に長手方向に延びてもよい。

図6に示すように、切削工具46の端面図において、第2の直径D2を有する第2の想像上の円C2は、切削インサート20及び保持部52全体を含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、動作する刃部26は、長手方向の軸線Lに垂直な挿入深さD_Iを有してもよく、挿入深さD_Iは、第2の直径D2の10分の1以上、すなわち、D_I≧D2/10であってもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、第1の想像上の円の第1の直径D1は、第2の想像上の円の第2の直径D2の4分の3以上の値、すなわちD1≧D2*3/4を有してもよい。

挿入深さD_Iは、内部溝施削作業時における切削工具の最大切削深さを示すと理解すべきである。

挿入深さD_Iが第2の直径D2の10分の1以上となるように切削工具46を構成することで、保持部52が内部に延びる工作物の孔の直径の10分の1以上の切削深さにて切削工具46が内部溝施削作業を行うことが有利に可能になる。

本発明のいくつかの実施形態では、保持部52は着座面54に隣接する3つの反応面60、62、64を有してもよく、各割り出し位置において、切削インサートの4つの当接領域38のうちの3つが3つの反応面60、62、64とクランプ接触してもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、3つの反応面60、62、64はそれぞれ、着座面54を横断する方向に延びてもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、3つの反応面60、62、64とクランプ接触していない1つの当接領域38は動作する刃部26のすくい面30に隣接して配置してもよい。

動作していない当接領域38を動作する刃部26のすくい面30に隣接させた状態で切削工具46を構成することで、動作する刃部26の近傍に十分なスペースを有利に設け、円滑なチップ形成を可能にする。

図7及び図8に示すように、2つの離間した隆起58a、58bが着座面54から突出してもよく、3つの反応面のうちの2つ60、62は第1の隆起58a上に配置してもよく、第3の反応面64は第2の隆起58b上に配置してもよい。

2つの離間した隆起58a、58bを有するインサートホルダ48を構成することで、スペースを効率的に使用して1つの切削インサート20をインサートホルダ48に固定することが有利に可能になる。

本発明のいくつかの実施形態では、中心軸線Cと同軸の中心孔66が切削インサート20の2つの対向端面22間に延びてもよく、かつ切削インサート20の2つの対向端面22へと通じてもよい。

また、本発明のいくつかの実施形態では、締結具50は、切削インサートの中心孔66内に延び、保持部52の着座面54のねじ穴68に係合する締め付けねじの形態であってもよい。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、ねじ穴68は中心孔66に対して偏心してもよい。

本発明をある程度の詳細さで記載してきたが、以下に請求する発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正を行うことができることは理解すべきである。