(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り屑除去加工の回転工具用の刃先交換可能な切削インサートであって、
上面（１２）と、
下面（１３）と、
上面（１２）及び下面（１３）の間を延びる中心軸（Ｃ２）と、
中心軸（Ｃ２）に対して垂直に延びる上方面（ＵＰ）に配置され、上面（１２）に含まれる前方すくい面と該前方すくい面から後方に延びる第１の逃げ面（１６）との間の移行部に形成された交換可能に使用し得る複数の第１の切れ刃（１７）と、
中間面（ＩＰ）に配置され、第１の逃げ面（１６）の後方に位置する第２のすくい面と後続する第２の逃げ面（２４）との間の移行部に形成された複数の第２の切れ刃（２２）と、を備えた切削インサートにおいて、
上方面（ＵＰ）内の直径方向に対向する第１の切れ刃（１７）間の距離（Ｗ１）が、中間面（ＩＰ）にある第２の切れ刃（２２）との間の距離よりも大きく、少なくとも第１の切れ刃（１７）の切れ刃角（α）が鋭角であることを特徴とする切削インサート。
【請求項２】
第１の切れ刃（１７）の切れ刃角（α）だけでなく、第２の切れ刃（２２）の切れ刃角（β）も鋭角であることを特徴とする請求項１に記載の切削インサート。
【請求項３】
切削インサートが多角形状を有し、第１の切れ刃（１７）が切り屑を除去する主切れ刃（１８）と互いに所定の角度を成す面を仕上げる副切れ刃（１９）とを含み、主切れ刃（１８）は前方の逃げ面（１６）に含まれる第１の逃げ部分面（１６ａ）に接続し、副切れ刃（１９）は第２の逃げ部分面（１６ｂ）に接続し、
第２の切れ刃（２２）が、主切れ刃（２５）又は副切れ刃（２６）、又は両方の形態で少なくとも一つの稜線部分を含み、第１の逃げ面（１６）の後端に沿って延びることを特徴とする請求項１又は２に記載の切削インサート。
【請求項４】
二つの第２の切れ刃（２２）が切削インサートの周囲を連続して延びる段部（２８）に含まれることを特徴とする請求項３に記載の切削インサート。
【請求項５】
第１及び第２の切れ刃（１７，２２）が、個々の切れ刃稜線の領域において異なる強度を有し、第１の切れ刃（１７）が第２の切れ刃（２２）より強度が高いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の切削インサート。
【請求項６】
第１の切れ刃（１７）が補強ベベル（１７）を含み、第２の切れ刃（２２）が補強ベベルを含まないことを特徴とする請求項５に記載の切削インサート。
【請求項７】
切れ刃稜線がすくい面と逃げ面（２３，２４）との間で丸く形成されることにより、第２の切れ刃（２２）がシャープエッジとなることを特徴とする請求項５又は６に記載の切削インサート。
【請求項８】
切り屑を除去するための回転可能な工具であって、
所定の方向（Ｒ）に回転可能である基体（１）と、
基体の材料より硬く、かつ、より耐摩耗性を有する材料で作られ、置換可能かつ刃先交換可能な切削インサート（２）と、を備え、
切削インサートが基体のインサート座（８）に装着され、
切削インサートが、
上面（１２）と、
下面（１３）と、
上面（１２）及び下面（１３）の間を延びる中心軸（Ｃ２）と、
中心軸（Ｃ２）に対して垂直に延びる上方面（ＵＰ）に配置され、上面（１２）に含まれる前方すくい面と該前方すくい面から後方に延びる第１の逃げ面（１６）との間の移行部に形成された交換可能に使用し得る複数の第１の切れ刃（１７）と、
中間面（ＩＰ）に配置され、第１の逃げ面（１６）の後方に位置する第２のすくい面と後続する第２の逃げ面（２４）との間の移行部に形成された複数の第２の切れ刃（２２）と、を備えた工具において、
上方面（ＵＰ）内の直径方向に対向する第１の切れ刃（１７）間の距離（Ｗ１）が、中間面（ＩＰ）にある第２の切れ刃（２２）との間の距離よりも大きく、少なくとも第１の切れ刃（１７）の切れ刃角（α）が鋭角であることを特徴とする工具。
【請求項９】
基体（１）内のインサート座（８）が、切削インサート（２）の下面（１３）が当接する底面（９）と、切削インサートの第１の逃げ面（１６）が位置する少なくとも一つの側方支持面（１０）と、該側方支持面（１０）と底面（９）との間で、切削インサートの第２の切れ刃（２２）が含まれる後方部分（２８）を収容するために形成されたキャビティ（３２）と、を備えたことを特徴とする請求項８に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一様態において、本発明は、切削加工用の回転工具であって、中心軸回りを所定の方向に回転可能な基体と、基体材料より硬く、また耐摩耗性に優れる材料で作られた置換可能であり刃先交換可能な切削インサートであって、基体のインサート座に取り付けられ、上面と、下面と、上面及び下面の間に延びている中心軸と、中心軸に対して垂直に延びる上面内に配置され、個々の切れ刃が上面を含む第１のすくい面とすくい面から後方に延びる第１の逃げ面との間の移行部に形成された複数の第１の切れ刃と、中間面に配置され、個々の切れ刃が第１の逃げ面の後ろ側の第２のすく面と後続する第２の逃げ面との間の移行部に形成された第２の切れ刃と、を含む切削インサートを備えた回転工具に関する。
他の態様において、本発明は、置換可能であり刃先交換可能な切削インサートに関する。
この種の工具は、鋼、鋳鉄、アルミニウム、チタン、金などの金属の切削加工に適する。また、工具は、複合材料の加工に使用される。
【背景技術】
【０００２】
転削カッタなどの回転工具は、２又は３の少数から多数の転削インサートを備えている。例えば、シャンクエンドミルは、しばしば二つの転削インサートを含み、正面フライスは数百又はそれ以上の転削インサートを含むことがある。この技術分野における一般的目的は、切削力を小さくするため、特に、転削インサートに作用する接線方向の切削力を小さくするために出来るだけ多くの作用切れ刃を備えて、出来るだけ小さい歯ピッチを有する転削工具を設計することである。しかしながら、転削カッタの物理的性質は、回転方向で見たときに転削インサートの前方領域において工具は切り屑スペース又は切り屑ポケットを必要とすると共に、転削インサートを支持すると共に接線方向の力を伝達するために転削インサートの後ろにかなり厚い部分を必要とするため、基体の外周に沿って装着される転削インサートが互いに接近することを制限する。更に、異なる転削インサートの作用切れ刃は、切れ刃稜線に沿うデザインに関しては通常は同一である。転削カッタが粗加工に適用される場合、切削力が大きくなるため、切れ刃には一つ以上の補強ベベルが面取り形成されることにより切れ刃が強化される。しかしながら、転削カッタが仕上げ加工に適用される場合、切削力が小さくなるため、切れ刃は鋭利に形成される。通常、転削インサートの切れ刃は、すくい面と逃げ面との間で、単に、ブラシ又は他の方法によりエッジが丸く面取りされる。転削カッタにおいて、粗加工用転削インサートは仕上用転削インサートと組み合わされ、例えば、全ての第２の転削インサートが第１のタイプとなり、他のインサートが第２のタイプとなる。
【０００３】
切削インサートの数及び基体のインサート座を増加することなく、作用切れ刃の数を増加するために、特許文献１は、請求項１及び８の前提部分に規定されているように、後方に配置された二つの切れ刃を有する個々の切削インサートを開示する。しかしながら、特許文献１には、個々の切削インサートの中心軸の後方に位置する第２の切れ刃の半径方向距離が前方に位置する第１の切れ刃の半径方向距離より大きくなる、という問題点がある。これは、単純な幾何学的な理由であり、切削インサートが転削カッタの基体にネガティブの角度で装着されなければならないことを意味する。これは、切削インサートが切れ味の悪い切削を行うという、有害な結果をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１１６０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特許文献１の切削工具及び転削インサートの上述した不利益を取り除くことを目的とする。従って、本発明の第１の目的は、回転可能な切削工具を提供することである。転削インサートが、容易に切削を行うこと、より詳細には、少なくとも前方に位置する切れ刃と好ましくは後方に位置する切れ刃とがポジティブ（角度）の切削幾何学形状を有して、基体に対してポジティブの角度で転削インサートが位置するようにして、容易に切削を行うことを目的とする。更に、転削インサートに作用する切削力と、それによる摩耗を従来の転削インサートに比べて小さくする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、少なくとも第１の目的は、独立請求項１に規定された転削インサートによって解決される。転削インサートの好ましい実施形態は、従属請求項２〜７で規定されている。
【０００７】
他の態様において、本発明は、回転可能な切削工具、特に、本発明による転削インサートを備えた転削工具に関する。この切削工具の特徴は、独立請求項８に示されている。切削工具の好ましい実施形態は、従属請求項９で規定されている。
【０００８】
（専門用語）
本明細書及び特許請求の範囲において、「切れ刃」はすくい面と逃げ面との間の移行部に形成された切れ刃の一般的名称として使用されている。転削インサートが四角形などの多角形状を有している場合、切れ刃は、切り屑を除去する主切れ刃と、主切れ刃に一定の角度で接続し、面を仕上げる副切れ刃又はワイパー切れ刃から構成される。転削インサートが丸い形状をしている場合は、切れ刃は連続する円形をなす（例えば本質的に円形の１６コーナの切れ刃を有する転削インサートは、丸駒転削インサートのカテゴリーに属する）。
【０００９】
「逃げ面」は、一つ以上の切れ刃に接続する逃げ面全体を示すために使用される。転削インサートが円形である場合は、逃げ面は途切れることなく続く回転対称形状、例えば円錐形であり、インサートが複数のコーナを有する多角形である場合は、逃げ面は複数の平面部分を有する。
【００１０】
更に、インサートに関して使用される「前」と「後」はそれぞれ、工具の回転方向に関する位置であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】斜め上から見た転削カッタの形態である回転可能な切削工具を示す斜視図である。
【図２】斜め下から見た切削工具の斜視図である。
【図３】斜め前又は斜め上から見た切削工具に含まれる本発明による転削インサートを示す拡大した斜視図である。
【図４】後方又は下から見た転削インサートを示す斜視図である。
【図５】転削インサートを上から見た平面図である。
【図６】転削インサートの側面図である。
【図７】図５のVII −VII 線に沿う拡大した断面図である。
【図８】工具の基体の外周に取り付けられた転削インサートを示す拡大した部分斜視図である。
【図９】切れ刃の第１の形態を示す非常に大きく拡大した断面図である。
【図１０】他の切れ刃の形態を示す断面図である。
【図１１】丸い形状を有する他の転削インサートの斜視図である。
【図１２】図１１による転削インサートの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び２に示される工具は、基体１と複数の置換可能で刃先交換可能な転削インサート２を含むエンドミル又はフェースミルである。中心軸Ｃ１の回りを回転方向Ｒに回転可能である基体１は、回転対称の形状を有し、軸方向に間隔を開ける前端面及び後端面３，４と、基体の前方のディスク形状部分に含まれる第１の外周包絡面５とを有している。第２の包絡面６は、機械（図示しない）に装着される基体の後方部分に含まれる。包絡面５において、ポケット７が設けられ、ポケット７は転削インサート２の前方で（回転方向で見たとき）切り屑空間を形成する。個々のポケット７には、符号８で示されるインサート座が含まれ、インサート座は底面９と二つの側方支持面１０，１１によって区画形成され、側方支持面１０は半径方向の支持面を形成し、側方支持面１１は転削インサート２の軸方向の支持面を形成する。
【００１３】
通常、基体１は、鋼、アルミニウム、他の相対的に延性を有する材料から作られ、一方、転削インサート２は、硬く、耐摩耗性を有する材料、例えば、超硬合金やサーメットやセラミックス又は同種の材料から作られる。
【００１４】
種々の転削インサート２は、同じ間隔で配置されることが好ましく、インサート座８は包絡面５に沿って同じ間隔で離れている。図１及び２による例において、工具は回転角３０゜の同じ間隔を有する１２個の転削インサート２を含む。
【００１５】
図３〜７には、本発明の転削インサート２が詳細に示されている。転削インサートは、多角形状を有し、符号１２で示される上面と下面１３とを有し、上面１２と下面１３との間で、締結ねじ１５の貫通孔１４が延びている。上面１２はすくい面として機能し、より詳細には、加工中に切り屑を生成する二つの部分面１２ａ，１２ｂを有する。符号１６で示される第１の逃げ面は、すくい面１２から後方に延び、この場合、転削インサートが多角形状を有するとき、複数の部分面を含み、その内、符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃで示される逃げ部分面が重要となる。すくい面１２と逃げ面１６の間で、切れ刃が形成される。すなわち、二つの切れ刃１７は、切り屑を除去する主切れ刃１８と、面を仕上げる副切れ刃又はワイパー切れ刃１９をそれぞれ有する。逃げ部分面１６ｃは、凸形状を有し、平坦な逃げ部分面１６ａ，１６ｂとの間の移行部を形成する。すくい面１２と部分面１６ｃとの間の移行部において、凸状のコーナ切れ刃２０は主切れ刃１８と副切れ刃１９との間に形成される。切れ刃１７は、周囲の連続する切れ刃構成に含まれ、上面１２が切れ刃構成によって規定される上方面ＵＰに配置される。この場合、上方面ＵＰは下方面ＬＰに平行であり、下方面ＬＰには下面１３が配置される。
【００１６】
転削インサートの上面において、突起又は肩部２１が形成され、その制限面がチップブレーカを形成する。ここで、転削インサートの上面１３は平面であり、この場合、下面１２に平行である。切れ刃に沿う逃げ部分面１６ａは、インサート座８の半径方向の側方支持面１０に対して押圧する。同様に、逃げ部分面１６ｂは軸方向の側方支持面１１を押圧する。
【００１７】
第２の切れ刃２２は、前方の第１の切れ刃１７の後ろに離れて形成されている。より詳細には、第２のすくい面２３と後方に延びる第２の逃げ面２４との間の移行部に形成されている。切れ刃１７のように、第２の切れ刃２２は、主切れ刃及び副切れ刃刃又はワイパー切れ刃を有する。部分の切れ刃は凸状コーナ切れ刃２７を介して互いに移行する。前方の逃げ面１６が第１の逃げ面を形成する一方、後方の逃げ面２４が第２の逃げ面を形成し、個々の切れ刃用に、複数の逃げ部分面、すなわち、逃げ部分面２４ａ、２４ｂ、２４ｃが含まれている。すくい面と逃げ面との間で個々の後方の切れ刃２２が規定され、切れ刃２２には段部状部分又は後方部分２８（図６）に含まれ、前方の切れ刃１７に隣接する第１の逃げ面が前方部分２９に含まれる。
【００１８】
実施例において、転削インサートはポジティブの幾何学形状を有し、個々の前方の切れ刃１７は鋭角な切れ刃角α（すくい面と逃げ面との間の角度）を有する。好ましくは、切れ刃角αは４５〜７５゜の範囲内である。同様に、後方の第２の切れ刃２３の切れ刃角βもまた鋭角である。実際に、βは４５〜７５゜の範囲内である。
【００１９】
図５において、Ｐ１は垂直面を示し、垂直面は転削インサートの二つの反対側にある平行な主切れ刃１８の間で真ん中に配置されている。中心軸Ｃ２は、平面Ｐ１と、二つの反対側にある副切れ刃１９の間で真ん中に配置されている横断する平面Ｐ２との交点に配置されている。中心軸Ｃ２は、貫通孔１４の中心軸でもある。図７に示すように、一方における逃げ部分面１６ａと他方における平面Ｐ１に平行な平面Ｐ３との間の逃げ角γは、９０゜より小さい。言い換えると、切れ刃角αだけでなく逃げ角γもまた鋭角である。個々の逃げ部分面２４ａにおける対応する逃げ角δもまた鋭角である。例えば、γ及びδが異なる大きさである（図では、γが２０゜、δが２５゜）。しかしながら、それらを同じ大きさにすることを妨げるものではない。切れ刃１７のように、切れ刃２２は周方向に連続する切れ刃構成を含み、上方面ＵＰ（及びこの場合は下方面ＬＰ）に平行である中間面ＩＰに配置されている。言い換えると、切れ刃１７，２２及び切れ刃の内側に配置されたすくい面１２，２３は互いに平行である。図７において、二つの前方の主切れ刃１８の間の幅Ｗ１は、後続する二つの主切れ刃２５の間の幅Ｗ２より大きい。同様に、前方の切れ刃構成（図５及び６参照）の対向する副切れ刃１９の間の長さＬ１は、後続する切れ刃構成の二つの副切れ刃２６の間の長さＬ２より大きい。図１〜７のインサートは、長方形であるため、Ｌ１はＷ１より大きく、Ｌ２はＷ２よりも大きい。第２のすくい面は相対的に小さい幅Ｗ３を有している。例えば、Ｗ３はＷ２の約１／１０である。実際、Ｗ３は変化するが、いかなる場合も、少なくともＷ２の１／２０、大きくてもＷ２の１／５である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１及び第２の切れ刃１７，２２は、それぞれの切れ刃稜線の領域内で異なる強度を有し、より詳細には、前方の第１の切れ刃１７が後続する第２の切れ刃２２より強い。これは図９及び１０に示されており、図９はすくい面１２と逃げ面１６との間の前方の切れ刃１７が、図１０に示す後方のシャープな切れ刃２５にはない補強ベベル３０を含むことを示す。後方の切れ刃２５の切れ刃稜線は、すくい面と逃げ面１６の間で、いわゆる丸い切れ刃の形態である。実際、このような丸い切れ刃は、例えば、切れ刃のブラッシングによって設けられ、二つの面１２，１６がかみそりのようなシャープな線に沿って互いに交差する。
【００２１】
図２は、インサート座８の底面９と二つの側方支持面１０，１１との間に、転削インサート２の後方部分２８を収容するキャビティ３２が形成されていることを示す。転削インサートが、インサート座に装着され、締結ねじ１５によって固定されると、切れ刃の逃げ部分面１６ａ，１６ｂが側方支持面１０，１１に押されると同時に、転削インサートの上面１３がインサート座の底面９に当接する。しかしながら、転削インサートの底面２８上で逃げ部分面２４ａ，２４ｂは、キャビティ３２を形成する面には接触しない。
【００２２】
図８は、転削インサートの切れ刃の二重セットが、被削材の生成面Ｓにおける仕上げ面あらさを改善するために使用されること、より詳細には、前方の副切れ刃１９が後方の副切れ刃２６によって後続されることによって、仕上げ面あらさを改善することを示す。基体内の転削インサートの適切なポジティブの軸方向における先端部の突き出し量を選択することによって、前方の副切れ刃１９が最初に相対的に粗い面を切削し、続いて、後続する副切れ刃２６が最後の仕上げ切削を行い、面Ｓを高品質に仕上げる。実際に、これらの効果は、加工面の品質を保持し、又は改善しつつ、工具のテーブル送り速度を増加するために利用される。送り速度を増加させることなく、単に、加工面を改善する効果を利用することは容易である。
【００２３】
同様に、主切れ刃１８，２５の二重セットが切り屑切削プロセスに影響を与えるために利用される。転削インサートの半径方向における先端部の突き出し量を選択することによって、前方の主切れ刃１８が、後続する主切れ刃２５によって切削される切り屑よりも厚い切り屑を出すことができる。言い換えると、転削インサートによって削り出された一つの切り屑は、厚みが減少した（例えば、半分）二つの部分切り屑に分けられる。この効果は、送り速度を増加するために用いられる。そして、この効果が、二つの副切れ刃による面を改善する効果と組み合わされるならば、高い送り速度と高品質の仕上げ面あらさが一つの同じ切削プロセスによって得ることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、転削インサートの数を増やすことなく作用切れ刃の数が二倍になるという効果（特許文献１の転削カッタと共通する）がある。仮に、工具が１０個の転削インサートと１０個のインサート座を含んでいるとすると、切れ刃の数が２０に増加する。この方法では、基体内の転削インサートを正しく位置決めすることに影響する間違いの原因は、二倍にならない。基体が異なるインサート座に装着される粗削り用転削インサートと仕上げ削り用転削インサートを含む転削カッタとの比較において、本発明は、互いに対する切れ刃の正しくない位置決めのリスクを半分に減少させることができる。
【００２５】
図１及び２に示されている工具において、転削インサートは半径方向で刃先交換可能に装着され、切れ刃の二つのセットが交互に利用され得る。
【００２６】
図１１及び１２において、丸駒形状を有する転削インサート２に円形状を有する二つの切れ刃１７，２２が設けられた本発明が示されている。個々の切れ刃の後方にある二つの逃げ面１６，２４は、回転対称形状であり、この場合円錐形状であり、二つの切れ刃１７，２２はポジティブの幾何学形状を示している。より詳細には、逃げ面１６，２４の円錐形状は、切れ刃１７，２２が鋭角の切れ刃角α及びβを有するようにする。通常の丸駒転削インサートのように、図１１及び１２に示すインサートは、被削材と切れ刃の異なる部分が係合するように基体のインサート座において異なる位置にインサートを回転することにより、刃先交換可能である。図１１において、二組のこのような部分１７ａ，１７ｂ及び２２ａ，２２ｂが直径方向に対向して例示されている。図１２に示されるように、切れ刃１７の直径Ｗ１（部分１７ａと１７ｂとの間の間隔）は、切れ刃２２の直径Ｗ２（部分２２ａと２２ｂとの間の間隔）より大きい。
【００２７】
（本発明の実施可能な変更）
本発明は、上述し、図面に示された実施形態に制限されるものではない。したがって、前方及び後方の切れ刃は、一つの同じ幾何学形状を有する必要はない。さらに、二つの切れ刃の軸方向の間隔を変えることもできる。また、前方の切れ刃の後ろ側に一つ以上の切れ刃を形成することもできる。転削インサートが多角形状を有し、前方の切れ刃が主切れ刃と副切れ刃とを含み、後続する第２の切れ刃が、主切れ刃を有することなく一つの副切れ刃のみを備えること、又は、副切れ刃を有することなく主切れ刃のみを備えることができる。また、他のパラメータは従属請求項の範囲内において変更することができる。したがって、第１及び第２の切れ刃は、異なる強度を有する代わりに、同じ強度を有することもできる。さらに、個々の逃げ面は、二つ以上の部分面を含むこともできる。例えば、転削インサートの前方の逃げ面は、後方の切れ刃のすくい面まで完全に延びる必要はないが、異なる形状を有する介在する部分面を介して後方の切れ刃から間隔を開ける。転削インサートは、前方部分の代わりに、インサート座の側方支持面に対して後方部分で支持されることもできる。
【００２８】
本発明は、転削カッタ以外の他の回転工具、例えば、ドリルに適用することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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