(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料除去工具であって、
工具軸に沿って装着面と対向する作用面を有し、装着面は工具軸のまわりで回転するように工作機械のスピンドルに装着でき、作用面は周縁を有する工具本体と、
装着軸を有する作用面における装着孔によって、作用面に装着される複数の切削インサートであって、それぞれがインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する少なくとも２つの側面、各刃先交換可能な切れ刃上の少なくとも２つの切削歯、及びインサートの上面のある平面と下面のある平面の少なくとも一方から突出する複数の位置決め手段とを含む複数の切削インサートと、
作用面上の複数の切削位置であって、各切削位置は、装着孔のまわりに分布して、複数の位置決め手段が係合する複数の受容部を有する複数の切削位置と、を備え、
少なくとも２つの切削歯は前端の歯と後端の歯を含み、
装着孔と少なくともひとつの位置決め手段の両方を二等分する線から前端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離が装着孔と少なくとも一つの位置決め手段の両方を二等分する線から後端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離と異なり、
前記作用面の周縁で第１の切削インサートが第２の切削インサートに周方向で隣接しており、第１の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分が、第２の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分と、工具軸に対して、径方向に重なることを特徴とする材料除去工具。
【請求項２】
受容部は作用面における空洞であり、各切削位置の複数の受容部は幾何形状とサイズの少なくとも一つが異なる少なくとも２つの空洞を含むことを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項３】
切削インサートは装着軸のまわりで刃先交換可能であり、各位置決め手段は切削インサートが刃先交換されたときに複数の空洞の各々と係合することを特徴とする請求項２に記載の材料除去工具。
【請求項４】
個々の切削位置にある複数の受容部は３つの空洞であり、第１の空洞は円形で第１の半径を有し、第２の空洞は実質的に平行な側面と半円形の接合端を有するスロットであり、第３の空洞は円形で第２の半径を有し、第２の半径が第１の半径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項５】
位置決め手段は実質的に半球形の構造又は実質的に多面体形状の構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項６】
受容部は作用面における空洞であり、作用面は少なくとも２つの空洞を含み、個々の空洞は個々の切削位置にそれぞれ位置し、各位置決め手段は、個々の切削位置において、複数の空洞の異なるものと係合することを特徴とする請求項５に記載の材料除去工具。
【請求項７】
半球形の形態であって複数の位置決め手段の内の一つである第１の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の直径と実質的に同じ直径を有する円形の形態であって複数の空洞の内の一つである第１の空洞との係合が、作用面における装着孔の装着軸に中心がある直交座標系に関して、切削インサートのＸ軸方向の直線平行移動、及び切削インサートのＹ軸方向の直線平行移動を妨げることを特徴とする請求項６に記載の材料除去工具。
【請求項８】
半球形の形態であって複数の位置決め手段の内の一つである第２の位置決め手段と、半円形の断面を有する細長いスロットの形態であって複数の空洞の内の一つである第２の空洞との係合が、作用面における装着孔の装着軸に中心がある直交座標系に関して、切削インサートのＹ軸のまわりの回転、及び切削インサートのＺ軸のまわりの回転を妨げることを特徴とする請求項７に記載の材料除去工具。
【請求項９】
半球形の形態であって複数の位置決め手段の内の一つである第３の位置決め手段と、該第３の位置決め手段の直径より大きい直径を有する円形の形態であって複数の空洞の内の一つである第３の空洞との係合が、作用面における装着孔の装着軸に中心がある直交座標系に関して、切削インサートのＸ軸のまわりの回転を妨げることを特徴とする請求項８に記載の材料除去工具。
【請求項１０】
半球形の形態であって複数の位置決め手段の内の一つである第１の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の直径と実質的に同じ直径を有する円形の形態であって複数の空洞の内の一つである第１の空洞との係合が、切削インサートの３つの直線運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項６に記載の材料除去工具。
【請求項１１】
半球形の形態であって複数の位置決め手段の内の一つである第２の位置決め手段と、半円形の断面を有する細長いスロットの形態であって複数の空洞の内の一つである第２の空洞との係合が、切削インサートのＹ軸のまわりの回転、及び切削インサートのＺ軸のまわりの回転の自由度を拘束することを特徴とする請求項１０に記載の材料除去工具。
【請求項１２】
位置決め手段は少なくともひとつの実質的にレール形の構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項１３】
実質的にレール形の構造の断面形状は半円形、半多面体、半楕円形であることを特徴とする請求項１２に記載の材料除去工具。
【請求項１４】
受容部は作用面における溝であり、作用面は少なくとも２つの溝を含み、個々の溝は個々の切削位置にそれぞれ位置し、各位置決め手段は複数の溝のうちの異なるものと係合することを特徴とする請求項１２に記載の材料除去工具。
【請求項１５】
各溝は径方向で内側に位置する端と径方向で外側に位置する端とを有し、
径方向で内側に位置する各溝の端は切削インサートの装着孔の方に向き、径方向で外側に位置する各溝の端は切削インサートの周縁の方に向き、断面で見たときの各溝の半径は長手方向に沿って一様でないことを特徴とする請求項１４に記載の材料除去工具。
【請求項１６】
各溝は、径方向内側で第１の径方向深さを有する第１の部分と、径方向外側で第２の径方向深さを有する第２の部分と、第１の径方向深さと第２の径方向深さとの差によるステップ状の逃げとを有し、第１の径方向深さが第２の径方向深さより大きいことを特徴とする請求項１５に記載の材料除去工具。
【請求項１７】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第１の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第１の溝との係合が、装着軸に中心がある直交座標系に関して、Ｚ軸方向の切削インサートの直線平行移動、Ｘ軸のまわりの切削インサートの回転、Ｙ軸のまわりの切削インサートの回転、及びＺ軸のまわりの切削インサートの回転を妨げることを特徴とする請求項１４に記載の材料除去工具。
【請求項１８】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第２の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第２の溝との係合が、作用面における装着孔の装着軸に中心がある直交座標系に関して、Ｘ軸方向の切削インサートの直線平行移動、及びＹ軸方向の切削インサートの直線平行移動を妨げることを特徴とする請求項１７に記載の材料除去工具。
【請求項１９】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第１の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第１の溝との係合が、切削インサートのひとつの直線運動の自由度を拘束し、切削インサートの３つの回転運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項１４に記載の材料除去工具。
【請求項２０】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第２の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第２の溝との係合が、切削インサートの２つの直線運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項１９に記載の材料除去工具。
【請求項２１】
前端の歯の径方向切れ刃と後端の歯の径方向切れ刃が切削インサートの装着軸に対して異なる径方向距離にあることを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項２２】
各刃先交換可能な切れ刃上の前端の歯の径方向切れ刃と後端の歯の径方向切れ刃がどちらも一つの円の周上にあることを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項２３】
異なる刃先交換可能な切れ刃上の切削歯に関連する円が同じ直径を有し、異なる位置に中心点があり、中心点が切削インサートの装着軸から径方向にずれていることを特徴とする請求項２２に記載の材料除去工具。
【請求項２４】
作用面の周縁の方に向いている各刃先交換可能な切れ刃上の前端の歯の径方向切れ刃と後端の歯の径方向切れ刃がどちらもある共通の円周上にあることを特徴とする請求項１に記載の材料除去工具。
【請求項２５】
工具軸に沿って装着面と対向する作用面を有し、装着面は工具軸のまわりで回転するように工作機械のスピンドルに装着でき、作用面は周縁を有する工具本体と、
装着軸を有する作用面における装着孔によって、作用面に装着される刃先交換可能な複数の切削インサートであって、
下面に対向する上面と、上面を下面に接続する側面を含み、少なくとも２つの側面がそれぞれインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する本体と、
本体を上面から下面まで貫通して延びる装着孔と、
刃先交換可能な切れ刃上の少なくとも２つの切削歯と、
上面のある平面と下面のある平面の少なくとも一方における位置決め手段と、を備え、
少なくとも２つの切削歯の各々は径方向切れ刃で横逃げ面と出会い、正面切れ刃で正面側逃げ面と出会い、コーナー表面が横逃げ面と正面側逃げ面を接続し、
少なくとも２つの切削歯は前端の歯と後端の歯を含み、
装着孔と少なくともひとつの位置決め手段の両方を二等分する線から前端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離が装着孔と少なくとも一つの位置決め手段の両方を二等分する線から後端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離と異なる複数の切削インサートと、
作用面上の複数の切削位置であって、各切削位置は、装着孔のまわりに分布して、複数の位置決め手段が係合する複数の受容部を有する複数の切削位置と、
を備え、
作用面の周縁で第１の切削インサートが第２の切削インサートに周方向で隣接しており、第１の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分が、第２の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分と、工具軸に対して、径方向に重なることを特徴とする材料除去工具。
【請求項２６】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に半球形の構造を含むことを特徴とする材料除去工具。
【請求項２７】
請求項２６に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段の中心は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から共通の径方向距離にあることを特徴とする材料除去工具。
【請求項２８】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に多面体形状の構造を含むことを特徴とする材料除去工具。
【請求項２９】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は、少なくともひとつの実質的にレール形状の構造を含むことを特徴とする材料除去工具。
【請求項３０】
請求項２９に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、実質的にレール形状の構造の断面の形は半円形、半多面体、又は半楕円形であることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３１】
請求項２５〜３０の何れか一項に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は上面の平面及び下面の平面の両方から突出していることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３２】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記横逃げ面は一次ランドと二次ランドとを含むことを特徴とする材料除去工具。
【請求項３３】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃が装着孔の中心に位置する切削インサートの軸に対して異なる径方向距離にあることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３４】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、一つの刃先交換可能な切れ刃上にある前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃はどちらもある円周上にあることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３５】
請求項３３に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、異なる刃先交換可能な切れ刃上の切削歯の径方向切れ刃に関連する円は、同じ直径を有し、異なる位置に中心点があり、中心点は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から径方向にずれていることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３６】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、各正面切れ刃はゼロでないディッシュ角で傾斜し、各径方向切れ刃は９０゜より小さなリード角で傾いていることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３７】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、各切削歯の正面側逃げ面は上面の平面から上へ突出していることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３８】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、前記装着孔は刃先交換可能な切削インサートを材料除去工具に装着する装着コネクタを受容するようになっていることを特徴とする材料除去工具。
【請求項３９】
請求項２５に記載の材料除去工具の前記切削インサートにおいて、刃先交換可能な切削インサートはフライス削りインサート、中ぐりインサート、穴明けインサート、又は旋削インサートであることを特徴とする材料除去工具。
【請求項４０】
重なる切削歯はいずれも作用面の周縁の方に向いた切削インサートの刃先交換可能な切れ刃上にないことを特徴とする請求項２５〜３９の何れか一項に記載の材料除去工具。
【請求項４１】
第１の切削インサートの少なくとも一つの切削歯が後端の歯であり、第２の切削インサートの少なくとも一つの切削歯が前端の歯であることを特徴とする請求項２５〜３９の何れか一項に記載の材料除去工具。
【請求項４２】
後端の歯の切削平面が前端の歯の切削平面に向き合っていることを特徴とする請求項４１に記載の材料除去工具。
【請求項４３】
径方向で重なる部分が切削平面を含むことを特徴とする請求項４２に記載の材料除去工具。
【請求項４４】
ワークピースから材料を除去する方法であって、
工作機械のスピンドルに装着された材料除去工具を回転させるステップと、
材料除去工具の作用面に装着された切削インサートをワークピースに接触させてワークピースから材料を除去するステップと、
を含み、
刃先交換可能な前記切削インサートは、
下面に対向する上面と、上面を下面に接続する側面を含み、少なくとも２つの側面がそれぞれインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する本体と、
本体を上面から下面まで貫通して延びる装着孔と、
刃先交換可能な切れ刃上の少なくとも２つの切削歯と、
上面のある平面と下面のある平面の少なくとも一方における位置決め手段と、を備え、
少なくとも２つの切削歯の各々は径方向切れ刃で横逃げ面と出会い、正面切れ刃で正面側逃げ面と出会い、コーナー表面が横逃げ面と正面側逃げ面を接続し、
少なくとも２つの切削歯は前端の歯と後端の歯を含み、
装着孔と少なくともひとつの位置決め手段の両方を二等分する線から前端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離が装着孔と少なくとも一つの位置決め手段の両方を二等分する線から後端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離と異なり、
前記材料除去工具は工具軸に沿って装着面と対向する作用面を有する工具本体を含み、装着面は工具軸のまわりで回転するように工作機械のスピンドルに装着でき、作用面は周縁を有し、
複数の切削インサートは装着軸を有する装着孔によって作用面に装着され、
切削インサートは、それぞれがインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する少なくとも２つの側面、各刃先交換可能な切れ刃上の少なくとも２つの切削歯、及び切削インサートの上面のある平面とインサートの下面のある平面の少なくとも一方から突出する複数の位置決め手段を含み、かつ
作用面上の複数の切削位置には、それぞれ、装着孔のまわりに分布して複数の位置決め手段と係合する複数の受容部が設けられ、
作用面の周縁で第１の切削インサートが第２の切削インサートに周方向で隣接しており、第１の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分が、第２の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分と、工具軸に対して、径方向に重なることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に半球形の構造を含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段の中心は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から共通の径方向距離にあることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に多面体形状の構造を含むことを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は、少なくともひとつの実質的にレール形状の構造を含むことを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法の前記切削インサートにおいて、実質的にレール形状の構造の断面の形は半円形、半多面体、又は半楕円形であることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４４〜４９の何れか一項に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は上面の平面及び下面の平面の両方から突出していることを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記横逃げ面は一次ランドと二次ランドとを含むことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃が装着孔の中心に位置する切削インサートの軸に対して異なる径方向距離にあることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、一つの刃先交換可能な切れ刃上にある前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃はどちらもある円周上にあることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５２に記載の方法の前記切削インサートにおいて、異なる刃先交換可能な切れ刃上の切削歯の径方向切れ刃に関連する円は、同じ直径を有し、異なる位置に中心点があり、中心点は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から径方向にずれていることを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、各正面切れ刃はゼロでないディッシュ角で傾斜し、各径方向切れ刃は９０゜より小さなリード角で傾いていることを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、各切削歯の正面側逃げ面は上面の平面から上へ突出していることを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、前記装着孔は刃先交換可能な切削インサートを材料除去工具に装着する装着コネクタを受容するようになっていることを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項４４に記載の方法の前記切削インサートにおいて、刃先交換可能な切削インサートはフライス削りインサート、中ぐりインサート、穴明けインサート、又は旋削インサートであることを特徴とする方法。
【請求項５９】
受容部は作用面における空洞であり、各切削位置の複数の受容部は幾何形状とサイズの少なくともひとつが異なる少なくとも２つの空洞を含むことを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６０】
切削インサートは装着軸のまわりで刃先交換可能であり、各位置決め手段は切削インサートが刃先交換されたときに複数の受容部の各々と係合することを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６１】
受容部は作用面における空洞であり、３つの空洞があり、第１の空洞は円形で第１の半径を有し、第２の空洞は実質的に平行な側面と半円形の接合端を有するスロットであり、第３の空洞は円形で第２の半径を有し、第２の半径が第１の半径より大きいことを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６２】
第１の位置決め手段と第１の空洞の係合が、切削インサートの３つの直線運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６３】
第２の位置決め手段と第２の空洞の係合が、切削インサートの２つの回転運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
位置決め手段は少なくともひとつの実質的にレール形の構造を含み、受容部は作用面における溝であり、各切削位置は少なくとも２つの溝を含み、各位置決め手段は複数の溝の異なるものと係合することを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６５】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第１の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第１の溝との係合が、切削インサートのひとつの直線運動の自由度を拘束し、切削インサートの３つの回転運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
レール形構造の形態であって複数の位置決め手段の一つである第２の位置決め手段と、該第１の位置決め手段の形態に相補的に対応する形態であって、少なくとも２つの溝の内の一つである第２の溝との係合が、切削インサートの２つの直線運動の自由度を拘束することを特徴とする請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
少なくとも２つの切削歯は前端の歯と後端の歯を含むことを特徴とする請求項４４〜５８に記載の方法。
【請求項６８】
材料除去工具の本体の作用面に切削インサートを装着するための組み付けシステムであって、
刃先交換可能な前記切削インサートは、
下面に対向する上面と、上面を下面に接続する側面を含み、少なくとも２つの側面がそれぞれインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する本体と、
本体を上面から下面まで貫通して延びる装着孔と、
刃先交換可能な切れ刃上の少なくとも２つの切削歯と、
上面のある平面と下面のある平面の少なくとも一方における位置決め手段と、を備え、
少なくとも２つの切削歯の各々は径方向切れ刃で横逃げ面と出会い、正面切れ刃で正面側逃げ面と出会い、コーナー表面が横逃げ面と正面側逃げ面を接続し、
少なくとも２つの切削歯は前端の歯と後端の歯を含み、
装着孔と少なくともひとつの位置決め手段の両方を二等分する線から前端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離が装着孔と少なくとも一つの位置決め手段の両方を二等分する線から後端の歯の径方向切れ刃までの直角方向距離と異なっており、
少なくとも３対の協同する突起と空洞を含み、いずれか１対における協同する突起と空洞の一方は切削インサート上にあり、その１対における協同する突起と空洞の他方は材料除去工具の該本体上にあり、
切削インサートの少なくとも５つの自由度が２対の協同する突起と空洞によって拘束され、少なくとも２つの切削歯が有効に刃先交換された位置にあり、２つの切削歯は切削インサートの同じ側面にあり、
有効な刃先交換された位置にある少なくとも２つの切削歯は、材料除去工具の回転軸に中心がある共通の円縁周上に位置し、
作用面の周縁で第１の切削インサートが第２の切削インサートに周方向で隣接しており、第１の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分が、第２の切削インサートの一つの切削歯の少なくとも一部分と、工具軸に対して、径方向に重なることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項６９】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に半球形の構造を含むことを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７０】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段の中心は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から共通の径方向距離にあることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７１】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は少なくともひとつの実質的に多面体形状の構造を含むことを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７２】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は、少なくともひとつの実質的にレール形状の構造を含むことを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７３】
請求項７１に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、実質的にレール形状の構造の断面の形は半円形、半多面体、又は半楕円形であることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７４】
請求項６８〜７３の何れか一項に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記位置決め手段は上面の平面及び下面の平面の両方から突出していることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７５】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記横逃げ面は一次ランドと二次ランドとを含むことを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７６】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃が装着孔の中心に位置する切削インサートの軸に対して異なる径方向距離にあることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７７】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、一つの刃先交換可能な切れ刃上にある前記前端の歯の径方向切れ刃と前記後端の歯の径方向切れ刃はどちらもある円周上にあることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７８】
請求項７７に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、異なる刃先交換可能な切れ刃上の切削歯の径方向切れ刃に関連する円は、同じ直径を有し、異なる位置に中心点があり、中心点は装着孔の中心に位置する切削インサートの軸から径方向にずれていることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項７９】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、各正面切れ刃はゼロでないディッシュ角で傾斜し、各径方向切れ刃は９０゜より小さなリード角で傾いていることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項８０】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、各切削歯の正面側逃げ面は上面の平面から上へ突出していることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項８１】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、前記装着孔は刃先交換可能な切削インサートを材料除去工具に装着する装着コネクタを受容するようになっていることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項８２】
請求項６８に記載の組み付けシステムの前記切削インサートにおいて、刃先交換可能な切削インサートはフライス削りインサート、中ぐりインサート、穴明けインサート、又は旋削インサートであることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項８３】
切削インサートの少なくとも６つの自由度が２対の協同する突起と空洞によって拘束されることを特徴とする請求項６８に記載の組み付けシステム。
【請求項８４】
切削インサートは、それぞれ有効な刃先交換位置で刃先交換される３つの側面を有することを特徴とする請求項６８に記載の組み付けシステム。
【請求項８５】
切削インサートは、それぞれ有効な刃先交換位置で刃先交換される４つの側面を有することを特徴とする請求項６８に記載の組み付けシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料除去工具及びその種の工具で用いられる刃先交換可能なインサートに関する。詳しくは、本発明は、フライス削り、旋削、中ぐり、穴明け作業のための材料除去工具であって、工具本体上に高密度で配置された複数の刃先交換可能なインサートを組み込んだ工具、例えば協同する位置決め手段と受容部の間の着座構造及び／又は刃先交換可能なインサートの間の相互連動関係によって切削インサートの６つの自由度に関わる軸を制御する組み付け配置で組み込んだ工具、に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術に関する以下の議論では、いくつかの構造及び／又は方法に言及する。しかし、それらの言及を、その構造及び／又は方法が従来技術を構成していると認めているものと解釈してはならない。出願人はそれらの構造及び／又は方法が従来技術を構成するものではないと言明する権利を留保することを明記する。
【０００３】
一般に、金属除去速度は、送り速度と、切削工具に与えられた工具直径又は工具の利用できるスペース内に組み込むことができる歯の数の関数である。一般に、工具寿命の長さは材料除去プロセスに関与する切れ刃の数の関数である。工具の切れ刃の数が多いほど、工具寿命はそれに比例して長くなる。複数の切れ刃は、工具寿命を延ばし、材料除去速度を高める他に、切削中断時間を短くすることに寄与する。これによって、切削はよりなめらかになり、表面の質が良くなる。また、なめらかな切削は機械の摩耗を小さくする。
【０００４】
高密度の切れ刃配置を実現する方法は知られている。特許文献１は、固体研削方法で用いられる高密度の歯の配置を生成する従来型の工具を示している。その方法は単純である。しかし、工具を再研削することは高価であり、その結果カッターは元のサイズより小さくなる。また、炭化物、セラミック、ＰＣＤ及びＣＢＮなどの最新の切削材料とこの方法の相性は高コストのために悪くなる。
【０００５】
例えば、特許文献１などの従来の工具に関する問題は、特許文献２などに開示されたような、２つの切れ刃を有する刃先交換可能なインサートを用いることによって解決される。そのような切削インサートの一例を図１に示す。切削インサート２は２つの切れ刃４，６を有し、それらは切削インサート２の各刃先交換位置で動作する。このデザインの利点は、リサイクル可能なインサートと共に切れ刃の数が増加することである。これによってひとつのカッター本体を複数のインサートと共に使用できる。切削インサート２は（図示されない）カッター本体に壁８，１０と関連して位置決めされ、これらの壁が一般に位置決め表面として働く。
【０００６】
また、この種のカッター本体は製造コストが非常に高い。普通、２つの切れ刃４，６を正確に同じ切削直径上に位置決めさせるために、切削インサートのための工具本体のポケットはきわめて精密に加工する必要がある。ポケットのフライス加工は小さな径のソリッド・エンドミルによって行われるが、その長さと直径の比が好ましいものではないために、普通は曲がってしまう。したがって、図１の切削インサートを用いるフライス削りの精度を高めるために、インサート座ポケットはジグ研削加工され、そのためにコストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第No. 889,829号明細書
【特許文献２】米国特許第No. 5,209,611号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示される刃先交換可能な切削インサートと材料除去工具のある実施例は、刃先交換可能な切削インサートの堅固な取付けを含んでいる。例えば、固定手段に対して非対称な切れ刃の位置決めは、２つの隣接する刃先交換可能な切削インサートの間で、最小の直径に最大数の刃先交換可能な切削インサートを配置できるような取付けを可能にする。その結果、材料除去工具の周上に刃先交換可能な切削インサートをきわめてコンパクトに配置させることができる。これによって材料除去工具上の有効切れ刃の数を増やすことができ、その性能がさらに高められる。
【０００９】
開示される刃先交換可能な切削インサートと材料除去工具のある実施例は、材料除去工具に刃先交換可能な切削インサートを位置決めして切れ刃の径方向及び軸方向の高精度の位置決めを実現し、同時に適当な“ディッシュ角”も得られる。さらに、そのような特徴は切削インサートを繰り返し正確に交換し、刃先交換することを可能にする。
【００１０】
刃先交換可能な切削インサートのある実施例は、下面に対向する上面を含む本体と上面を下面に接続している側面を備え、少なくとも２つの側面がそれぞれインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定し、装着孔が本体を上面から下面に貫通して延び、刃先交換可能な各切れ刃に少なくとも２つの切削歯を有し、上面のある平面と下面のある平面の少なくとも一方に位置決め手段を有し、少なくとも２つの切削歯のそれぞれは、あるラジアル角で横逃げ面と出会い、正面切れ刃で正面側逃げ面と出会う切削平面を含み、横逃げ面と正面側逃げ面を接続するコーナー表面を含む。
【００１１】
材料除去工具のある実施例は、工具軸に沿って装着面に対向する装着面を有し、装着面は工作機械のスピンドルに工具軸のまわりで回転するように装着でき、装着面は周縁部を有する工具本体を備え、複数の切削インサートが装着軸を有する装着面の装着孔によって装着面に装着され、切削インサートは少なくとも２つの側面を含み、各側面がインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定し、各刃先交換可能な切れ刃に少なくとも２つの切削歯があり、切削インサートの上面のある平面とインサートの下面のある平面の少なくとも一方に複数の位置決め手段があり、装着面上に複数の切削位置があり、各切削位置は装着孔のまわりに分布し複数の位置決め手段が係合する複数の受容部を備えている。
【００１２】
ワークから材料を除去する方法のある実施例は、工作機械のスピンドルに装着された材料除去工具を回転させるステップと、材料除去工具の装着面に装着された複数の切削インサートをワークに接触させてワークから材料を除去するステップを含み、材料除去工具は工具軸に沿って装着面に対向する装着面を有する工具本体を含み、装着面は工具軸のまわりに回転するように工作機械のスピンドルに装着でき、装着面は周縁を有し、複数の切削インサートが装着軸を有する装着孔によって装着面に装着され、切削インサートは少なくとも２つの側面を有しそれぞれがインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定し、各刃先交換可能な切れ刃に少なくとも２つの切削歯があり、切削インサートの上面のある平面とインサートの下面のある平面の少なくとも一方に複数の位置決め手段があり、装着面の複数の切削位置はそれぞれ複数の受容部を有しそれが装着孔のまわりに分布し複数の位置決めと係合する。
【００１３】
切削インサートを材料除去工具の本体に装着する組み付けシステムのある実施例は、少なくとも３対の協同する突起と凹みを備え、いずれか一対の協同する突起と凹みの一方は切削インサート上にあり、その一対の協同する突起と凹みの他方は材料除去工具の本体上にあり、切削インサートの少なくとも５つの自由度が２対の協同する突起と凹みによって束縛され、少なくとも２つの切削歯は有効な刃先交換可能な位置にあり、その２つの切削歯は切削インサートの同じ側面にあり、この有効な刃先交換可能な位置にある少なくとも２つの切削歯のそれぞれの径方向切れ刃は材料除去工具の回転軸を中心とする円の共通する周上にある。
【００１４】
上記の一般的な記述も以下の詳細な記述も例示的な説明であって、特許を請求している本発明についての詳しい説明を意図したものであることは言うまでもない。
【００１５】
以下の詳細な説明は添付図面を参照して読むことができる。図面において同じ参照数字は同様の構成要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】各刃先交換位置で有効になる２つの切れ刃を有する従来技術における切削インサートを示す図である。
【図２】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃とを有し、各刃先交換可能な切れ刃に２つの切削歯を有する刃先交換可能な切削インサートの実施例を示す図である。
【図３Ａ】４つの側面と４つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図３Ｂ】４つの側面と４つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図３Ｃ】４つの側面と４つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図４Ａ】４つの側面と２つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図４Ｂ】４つの側面と２つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図４Ｃ】４つの側面と２つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図５Ａ】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図５Ｂ】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図５Ｃ】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図５Ｄ】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図５Ｅ】３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示す図である。
【図６Ａ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図６Ｂ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図６Ｃ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図６Ｄ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図６Ｅ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図６Ｆ】切削インサートの実施例を示す断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す図である。
【図７Ａ】位置決め手段としてレール形構造を有する実施例を示し、６つのレール形構造を示す図である。
【図７Ｂ】位置決め手段としてレール形構造を有する実施例を示し、６つのレール形構造を示す図である。
【図８Ａ】切削インサートの切削表面の詳細な形状を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ａの拡大図である。
【図９】刃先交換可能な側面の実施例における前端の歯と後端の歯の径方向位置の差異を示す図である。
【図１０】３つの側面を有する切削インサートの刃先交換可能な側面における、装着孔の軸心とそれぞれの刃先交換可能な側面から遠くに位置する位置決め手段の二等分線に対する前端の歯と後端の歯の位置を示す。図９も同様に切削インサートの別の実施形態におけるこの位置を示す図である。
【図１１】４つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例と刃先交換可能な切れ刃上の形状の径方向位置を示す図である。
【図１２】材料除去工具の装着面に装着された切削インサートの複数の実施例を示す図である。
【図１３】円周上に位置する刃先交換可能な切れ刃の前端の歯の径方向切れ刃を示す拡大図である。
【図１４】材料除去工具の第１の実施例の装着面に装着された切削インサートの複数の実施例を示す図である。
【図１５】切削位置の拡大図を示す図である。
【図１６】装着コネクタが位置している切削位置を示す図である。
【図１７】装着面の下の外れた場所から見た切削位置を示し、切削インサートと装着面の組み付けの細部を示すように半透明な工具を示す図である。
【図１８】切削位置に装着された切削インサートを示す切断図である。
【図１９】図１８の断面の拡大図である。
【図２０】切削位置に装着された切削インサートを示す第２の切断図である。
【図２１】図２０の切断部の拡大図である。
【図２２】材料除去工具の第２の実施例の装着面に装着された複数の切削インサートの実施例を示す図である。
【図２３】装着面の下の外れた位置から見た切削位置を示す図であり、工具本体を半透明にして切削インサートと装着面の組み付けの細部を示す図である。
【図２４】組み付けシステムの実施例を示す切削インサートの理想化された図である。
【図２５】材料除去工具の切削位置に位置決めされた切削インサートの実施例を示す拡大図である。
【図２６】周方向で隣接する切削インサートの間のひとつの重なり部分を示す拡大図である。
【図２７】切削インサートが４つの刃先交換可能な側面を有する場合の組み付けシステムの実施例を示す切削インサートの理想化された図である。
【図２８】レール形構造の形の位置決め手段を用いる切削インサートの場合の組み付けシステムの実施例のいくつかの特徴を示す図である。
【図２９】図２８からの切削位置の拡大図であって、隣接する切削位置が部分的に見られる図である。
【図３０】受容部の逃げの実施例を示す図であり、いくつかの切削位置と受容部断面の位置を示す図である。
【図３１】受容部のレリーフの実施例を示す図であり、図３０の線Ｆ−Ｆから見た受容部断面の拡大図である。
【図３２】受容部のレリーフの実施例を示す図であり、図３１に示された受容部断面の細部の詳しい拡大図である。
【図３３】切削インサートの実施例を示す側面図である。
【図３４】工具本体の装着面を示す斜視図であって、切削インサートの実施例が各切削位置に配置されている図である。
【図３５】別の工具本体の装着面を示す斜視図であって、切削インサートの実施例が各切削位置に配置されている図である。
【図３６】材料除去工具、特に内部冷却剤供給部を有する中ぐり棒の実施例を示す斜視図である。
【図３７】図３６の材料除去工具の領域の拡大図である。
【図３８】別の工具本体の装着面を示す斜視図であって、いくつかの切削位置に切削インサートの実施例が配置されている図である。
【図３９】図３８の工具本体を示す側面図である。
【図４０】ワークから材料を除去する典型的な方法における材料除去工具の動作の一例を示す図である。
【図４１Ａ】切削インサートの実施例を示す上方からの平面図であり、反時計まわりに回転する材料除去工具の切削位置で使用するように設計された切削インサートの図である。
【図４１Ｂ】切削インサートの実施例を示す上方からの平面図であり、時計まわりに回転する材料除去工具の切削位置で使用するように設計された切削インサートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
刃先交換可能な切削インサートの実施例は、一般に、装着孔が貫通している本体と、インサートの各刃先交換可能な切れ刃における少なくとも２つの切削歯と、本体の上面のある平面と本体の下面のある平面の少なくとも一方から突出する位置決め手段を備える。
【００１８】
図２は、刃先交換可能な切削インサート２０の実施例を示す。切削インサート２０の本体２２は下面２６に対向する上面２４を含む。側面２８が上面２４を下面２６に接続している。少なくとも２つの側面２８がそれぞれインサート２０の刃先交換可能なな切れ刃３０を画定している。図２に示された実施例には、３つの刃先交換可能な切れ刃３０，３０’，３０”がある。
【００１９】
刃先交換可能なインサート２０は、軸３４に沿って上面２４から下面２６へ貫通して延びる装着孔３２を備える。装着孔３２はその開口部に傾斜面３６又は他の有向表面を有して固定具などの装着手段（図示せず）の相関した形態の表面を収容するようになっていてもよい。
【００２０】
少なくとも２つの切削歯４０，４２が各刃先交換可能な切れ刃に位置している。工作機械に装着されたときの動作時の切削インサート２０の運動方向Ｍを基準にして、２つの切削歯４０，４２は前端の歯４０と後端の歯４２を含む。各切削歯は径方向切れ刃４８でサ横逃げ面４６と出会い、正面切れ刃５２で正面側逃げ面５０と出会う切削平面４４を含む。いくつかの実施例では、正面切れ刃５２はゼロでないディッシュ角（dish angle、軸３４に対して垂直な平面との成す角度、以下同様）で傾斜し、各径方向切れ刃４８は９０度より小さなリード角で傾斜している。コーナー表面５４が横逃げ面４６と正面側逃げ面５０とを接続させる。切削歯４０，４２は上面２４の平面より上方に持ち上げられている。各切削歯４０，４２の正面側逃げ面５０は上面２４の平面から突出している。正面側逃げ面５０の背後に（工作機械に装着された切削インサートの運動方向Ｍに対して）、第１の傾斜面５６が高さを減少させて切削歯の高くなった部分を上面２４に接続させる。同様に、少なくとも前端の歯４２に関して、横逃げ面４６の背後に（運動方向Ｍに対して）、第２の傾斜面５８が（装着孔３２の軸３４に対して）径方向内向きに傾斜して、後端の歯４２に対して切り屑除去溝６０を形成する。一般に、第３の傾斜面６２が（装着孔３２の軸３４に対して）径方向内向きに傾斜して、前端の歯４０に対して切り屑除去溝６４を設ける。
【００２１】
図２では、３つの刃先交換可能な切れ刃を有する３つの側面の切削インサートの形が示されているが、もっと多くの側面、例えば４つの側面、５つの側面、６つの側面、８つの側面、及びもっと多くの又は少ない刃先交換可能な切れ刃、例えば２つの刃先交換可能な切れ刃、４つの刃先交換可能な切れ刃、５つの刃先交換可能な切れ刃、６つの刃先交換可能な切れ刃、８つの刃先交換可能な切れ刃、を含む切削インサートがここで開示される特徴を備えることができる。図３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｃ及び５Ａ〜５Ｅは異なる数の側面と異なる数の刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサートの実施例を示している。
【００２２】
図３Ａから３Ｃまでは、４つの側面と４つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサート１００の実施例を示す。図３Ａは上面１０２の平面図である。各刃先交換可能な切れ刃１０４は、図２の刃先交換可能な切削インサート２０に関連して開示されたものと実質的に同様の２つの切削歯１０６，１０８を含む。図３Ｂは上面１０２の斜視図である。図３Ｃは、下面１１０の斜視図であり、これは位置決め手段１１２を含む。この実施例では、位置決め手段は実質的にレール形構造という形態である。レール形構造については、以下でさらに詳しく説明する。図３Ｃでは、位置決め手段１１２は装着孔１１４の開口を超えて延び、下面１１０の周縁切れ刃１１６から外れて終端している。
【００２３】
図４Ａから４Ｃまでは、４つの側面と２つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサート１２０の実施例を示す。図４Ａは上面１２２の平面図である。各刃先交換可能な切れ刃１２４は、図２の刃先交換可能な切削インサート２０に関連して開示されたものと実質的に同様の２つの切削歯１２６，１２８を含む。図４Ｂは上面１２２の斜視図である。図４Ｃは、下面１３０の斜視図であり、これは位置決め手段１３２を含む。この実施例では、位置決め手段は実質的にレール形構造という形態である。レール形構造については、以下でさらに詳しく説明する。図４Ｃでは、位置決め手段１３２は装着孔１３４の開口を超えて延び、ある方向では下面１３０の周縁切れ刃１３６から外れた形で終端し、別の方向では周縁切れ刃１３６で終端している。
【００２４】
図５Ａから５Ｅまでは、３つの側面と３つの刃先交換可能な切れ刃を有する切削インサート１４０の実施例を示す。図５Ａは上面１４２の平面図である。各刃先交換可能な切れ刃１４４は、図２の刃先交換可能な切削インサート２０に関連して開示されたものと実質的に同様の２つの切削歯１４６，１４８を含む。図５Ｂは上面１４２の斜視図である。図５Ｃ、５Ｄ、５Ｅは、それぞれ下面１５０の斜視図であり、これは位置決め手段１５２を含む。図５Ｃに示された実施例では、位置決め手段は実質的に半球形構造という形態である。半球形構造については、以下でさらに詳しく説明するが、図５Ｄのレール形構造は一般に凸の側面１５４と広い切断されたトップ１５６を有し、図５Ｅのレール形構造は一般に（図５Ｄの凸状と異なるが）凸の側面１５８と狭い切断されたトップ１６０又は凸の側面１５８との交わりからの膨らみがある又はないトップを有する。
【００２５】
図３Ｃ、４Ｃ、及び５Ｃ〜５Ｄの実施例に見られるように、位置決め手段は切削インサートの下面の平面から突出している。別の実施例では、切削インサートはひっくり返す、例えば“裏返す”ことができ、その場合ここで下面について開示された位置決め手段は上面の平面に含めることができる。
【００２６】
図６Ａから６Ｆまでは、切削インサートの実施例の断面図であり、いろいろな位置決め手段の断面形状を示す。
【００２７】
図６Ａは、図３Ｃの実施例を線Ａ−Ａに沿って見た断面図である。この実施例では、位置決め手段１１２は実質的に半円形のレール形構造の形態である。あるいはまた、レール形構造は半楕円形であってもよい。さらに別の形態では、図６Ｅに示すように、レール形構造が２つ以上であっても、あるいはまた、一連の交差する平面の表面１１８であってもよい。レール形構造は断面が連続的に凸であっても、又は頭が、特に切削インサートの面の平面から最も突出している部分、すなわち上面又は下面で切断されていてもよい。図６Ｃは、図５Ｄの実施例を線Ｃ−Ｃに沿って見た断面図である。この実施例では、位置決め手段は実質的に凸の側面１５４と広く切断されたトップ１５６を有するレール形構造の形態である。あるいはまた、図５Ｅの実施例を線Ｄ−Ｄに沿って見た断面図である図６Ｄに示されるように，位置決め手段は実質的に凸の側面１５８（しかし図６Ｃのものとは異なる凸形状である）と狭く切断されたトップ１６０を有するレール形構造の形態である。
【００２８】
さらに別の形態で、図６Ｆに示されるように、レール形構造は半多面体であってもよく、半多面体の表面は個別側面の数、ｎによっては半円形又は他の凸構造に近づく。半多面体の場合、断面でレール形構造は、Ｎ面体のように配置されたｎ個の側面１６２を有し、Ｎは多面体の側面の数であり、２＜ｎ＜Ｎである。上の文脈で、接頭語semi（半）は形と配置が位置決め手段の周表面の一部分を記述していることを意味する。
【００２９】
レール形構造では、構造の中心軸に対して主径方向軸と副径方向軸を定義することができる。そうすると、図６Ａと６Ｃから６Ｆまでの断面図は、副径方向軸を平面図で示しており、主径方向軸は平面図に対して直角方向、すなわち紙面に入り出てゆく方向になる。
【００３０】
図６Ｂは、図５Ｃの実施例を線Ｂ−Ｂに沿って見た断面図である。この実施例では、位置決め手段１５２は実質的に半球形構造である。これは、半球形構造の中心軸からのすべての径方向距離が実質的に同じである点でレール形構造と異なる（これに対してレール形構造では主径方向軸と副径方向軸がある）。別の実施形態では、半球形構造は測地ドーム又は切断された多面体構造と同様な多面体構造であってもよい。
【００３１】
ここで開示される位置決め手段は、ここでさらに開示されるように工作機械に装着されたときに切削インサートの位置と動きを十分に制御できるかぎり、どれかひとつのインサート上で数が異なっていてもよい。例えば、あるインサートには３つの位置決め手段があり、別のインサートには４つの位置決め手段があっても、さらに別のインサートには３つより多くの位置決め手段があってもよい。図７Ａと７Ｂは、位置決め手段としてレール形構造を有する切削インサートの実施例を示しており、６つのレール形構造がある。図示の実施例では、レール形構造１７０が装着孔１７２の開口を超えて突出している。図７Ａは、面の周縁切れ刃１７４まで延びているレール形構造を示しており、図７Ｂは、面の周縁切れ刃１７４に対して引っ込んだ位置で終端するレール形構造を示している。
【００３２】
図８Ａとその拡大図である図８Ｂは、切削インサート２００のある実施例の別の特徴を示している。例えば、切削インサート２００は各刃先交換可能な切れ刃上に多数の切削歯を有する。切削歯２０２の一例が２０４に、図８Ｂの拡大図で示されている。図２の切削インサートの説明と同様に、実施例の切削歯２０２は切削面２１０を含み、それが径方向切れ刃で横逃げ面と出会う。拡大図には、横逃げ面の典型的な細部が一次ランド２１２と二次ランド２１４を含めて示されている。コーナー表面２１６が横逃げ面の一次ランド２１２と二次ランド２１４と正面側逃げ面２１８を結合している。正面側逃げ面２１８の背後に（工作機械に装着されたときに切削インサートが動く方向Ｍに対して）、第１の傾斜面２２０があって、高さを減少させて切削歯の高くなった部分をインサートの上面に結合する。例示された切削歯２０２は、インサートのそれぞれの刃先交換可能な切れ刃の前端の歯であり、横逃げ面の（インサート２００の運動方向Ｍに対して）背後には第２の傾斜面２２２があって、それは（インサート２００の装着孔２３２の軸２３０に対して）径方向内向きに傾斜がついて後端の歯に対して切り屑除去溝を設けている。一般に、第３の傾斜面２２４が（装着孔２３２の軸２３０に対して）径方向内向きに傾斜がつき、前端の歯すなわち切削歯２０２に対する切り屑除去溝２２６を設けている。
【００３３】
図８Ａの切削インサートの上面の凹み２３４のような基準マークを組み込んでユーザーが切削インサートの割り出しをモニターできるようにすることができる。凹み以外の他の適当な基準マーク、例えば、線、隆起、こぶ、マルチプル、又はそれらの組合せ、を用いることもできる。
【００３４】
図９から１２までは、切削インサートの刃先交換可能な側面の２つの切削歯の空間関係のいろいろな特徴を示す。
【００３５】
図９は、刃先交換可能な側面の前端の歯と後端の歯の径方向位置の差異を示す。例えば、図９は下側からの切削インサート３００の図である。切削インサート３００には３つの刃先交換可能切れ刃があり、それぞれ（インサート３００の運動方向Ｍに対して）前端の歯３０２と後端の歯３０４がある。刃先交換可能切れ刃、例えば刃先交換可能切れ刃３０６で、前端の歯３０２の径方向切れ刃３０８と後端の歯３０４の径方向切れ刃３１０は、装着孔３１４の中心に位置する切削インサート３００の軸３１２に対して径方向で異なる距離にある（それぞれｒ１とｒ２）。
【００３６】
図９と１０はまた、３つの側面がある切削インサートの刃先交換可能側面での、装着孔の軸心とそれぞれの刃先交換可能側面から遠くに位置する位置決め手段の二等分線を含むライン（又はそのラインを含む平面、すなわち図の平面に入って出てゆく平面内のライン）に対する前端の歯と後端の歯の位置を示している。例えば、図９と１０のような切削インサートの下側を見ると、ひとつの位置決め手段３２０’は刃先交換可能切れ刃３０６’から遠く、刃先交換可能切れ刃３０６’から装着孔３１４によって隔てられている。図９と１０の両方で、ライン３３０は遠い位置決め手段３２０’を二等分し切削インサートの軸３１２を切る。このライン３３０はまた、それぞれの刃先交換可能切れ刃３０６’を通って突出し、それによって（インサート３００の運動方向Ｍに対して）前端の歯３０２’と後端の歯３０４’を隔てる。前端の歯３０２’の径方向切れ刃３０８’と後端の歯３０４’の径方向切れ刃３１０’はライン３３０から異なる距離にある。これらの距離はライン３３０に対して直角の方向に測られる。前端の歯３０２’までの距離ＤLはライン３３０から、二等分線３３０と平行で前端の歯３０２’の径方向切れ刃３０８’と交わるライン３３２までの（ライン３３０に直角方向に測った）距離である。後端の歯３０４’までの距離ＤTはライン３３０から、二等分線３３０と平行で後端の歯３０４’の径方向切れ刃３１０’と交わるライン３３４までの（ライン３３０に直角方向に測った）距離である。実施例では、距離ＤLは距離ＤTよりも小さい。
【００３７】
別の実施形態では、前端の歯３０２’と後端の歯３０４’はライン３３０（又はこのラインを含む平面、すなわち図の平面に入って出てゆく平面内で）に対して異なる距離ＤL、ＤTに位置し、位置決め手段３２０，３２０”（遠くの位置決め手段３２０’以外）もライン３３０（又は平面）のどちらかの側に又はライン３３０に対して非対称に位置している。
【００３８】
寸法ＤLとＤTは、以下で例えば図２５〜２７及び３４〜３５に関連してさらに説明するようにインサートの連動と径方向の重なりを最適にするように変えることができ、互いに異なってもよい。
【００３９】
上述した関係はすべての奇数側面を有する切削インサートにあてはまる。偶数側面を有する切削インサートでは、平面は装着孔の軸心を含み、問題としている前端の歯と後端の歯がある刃先交換可能切れ刃から遠い２つの位置決め手段の間の角を二等分する。
【００４０】
図１１は、４つの刃先交換可能切れ刃３４０，３５０，３６０，３７０を有し刃先交換可能切れ刃に特徴が径方向に配置された切削インサートの実施例を示す。このような刃先交換可能切れ刃の例は、すでに例えば図３Ａに関連して図示して説明した。各刃先交換可能切れ刃には前端の歯と後端の歯がある。前端の歯と後端の歯はそれぞれ、例えば上の図２に関連して図示し説明したように、径方向切れ刃を有する。
【００４１】
図１１は、ひとつの刃先交換可能切れ刃における前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃の径方向位置を示している。例えば、第１の刃先交換可能切れ刃３４０の前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃は、どちらも第１の軸３４４を有する第１の円３４２の周上にある。同様に、第２の刃先交換可能切れ刃３５０の前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃は、どちらも第２の軸３５４を有する第２の円３５２の周上にある。第３の刃先交換可能切れ刃３６０の前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃は、どちらも第３の軸３６４を有する第３の円３６２の周上にある。そして、第４の刃先交換可能切れ刃３７０の前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃は、どちらも第４の軸３７４を有する第４の円３７２の周上にある。
【００４２】
図１１は、また、異なる刃先交換可能切れ刃の前端の歯と後端の歯の径方向切れ刃の径方向位置の間の関係も示している。例えば、異なる刃先交換可能切れ刃３４０，３５０，３６０，３７０の切削歯の径方向切れ刃に関連する円３４２，３５２，３６２，３７２は同じ直径を有し、異なる位置の中心点に、すなわち軸３４４，３５４，３６４，３７４に位置する。４つの軸３４４，３５４，３６４，３７４は、互いに異なる位置にあり、また、装着孔３８４の中心に位置する切削インサート３８２の軸３８０からも径方向に外れている。
【００４３】
図１２は、材料除去工具の作用面に装着されたときに、実施例の切削インサートの刃先交換可能切れ刃の前端の歯と後端の歯が載る共通の円周を示す。上記の円は材料除去工具の回転軸に中心がある。例えば、装着されたとき、割り出された位置にあるひとつの刃先交換可能切れ刃４１０上の前端の歯４０４の径方向切れ刃４０２と後端の歯４０８の径方向切れ刃４０６はどちらも円４１２の周上にある。さらに、刃先交換された（割り出された）位置にあるひとつの刃先交換可能切れ刃４１０’上の前端の歯４０４’の径方向切れ刃４０２’と後端の歯４０８’の径方向切れ刃４０６’はどちらも同じ円４１２の周上にある。別の実施形態では、装着されたすべての切削インサートに関して、割り出された位置にある各刃先交換可能切れ刃の前端の歯の径方向切れ刃と後端の歯の径方向切れ刃はどちらも同じ円の周上にある。
【００４４】
２つの切削歯の径方向切れ刃は、共通する何らかの直径の円の周上にあるようにできることを注意しておきたい。しかし、その切削インサートの第３の点も同じ共通な円周上になければならないと要求すると、実質的にただひとつの円の直径を定義することになる。すなわち、２つの箇所、例えば２つの切削歯の径方向切れ刃、だけを拘束することによって、本発明は、任意の数の円に普遍的に適用でき、拡張すると、任意の数の異なるサイズの直径を有する材料除去工具に適用できる。
【００４５】
図１３は、円４１２の周上に位置する刃先交換可能切れ刃の前端の歯の径方向切れ刃４０２を示す拡大図である。同様の図は、後端の歯の径方向切れ刃に関しても作成できる。図１３には、また、一次ランド４１４と二次ランド４１６も示されており、それぞれ関連する角度を有する。例えば、一次ランド４１４を含む平面４２０と円４１２に接し径方向切れ刃４０２を含む平面４２２の間の一次角４１８がある。一次角４１８の値の一例は約２゜である。また、例えば、二次ランド４１６を含む平面４２９と円４１２に接し径方向切れ刃４０２を含む平面４２２の間には二次角４２４がある。二次角４２４の値の一例は約１０゜である。二次角を含めることは、中ぐり工具の実施形態には好適であるが、フライス削り工具の実施形態では含めなくてもよいことに注意しておきたい。
【００４６】
切削インサートの実施例、例えばフライス削りインサート、中ぐりインサート、穴明けインサート、旋削インサートなどは、材料除去工具の作用面に装着することができる。
【００４７】
図１４は、材料除去工具５０６の第１の実施例の工具本体５０４の作用面５０２に装着された複数の切削インサート５００の実施例を示す。作用面５０２歯周縁５０８を有し、工具軸５１０に沿って外向きに装着面５１２に対向する。この装着面５１２はコネクタ５１４を介して工作機械（図示せず）のスピンドルに装着されて工具軸５１０のまわりに回転する。コネクタ５１４は、所望の工作機械への取付、例えば工作機械のスピンドルへの取り付けを可能にする適当などんな形態であってもよい。
【００４８】
切削インサート５００は、ここで説明され開示されたどの実施例であってもよく、少なくとも２つの側面を含み、それぞれがインサートの刃先交換可能切れ刃を画定し、各刃先交換可能切れ刃に少なくとも２つの切削歯があり、複数の位置決め手段が切削インサートの上面のある平面とインサートの下面のある平面の少なくとも一方から突出している。切削インサート５００は、装着コネクタ５１６を介して装着され、このコネクタは切削インサート５００の装着孔を貫通して又は通り抜けて作用面５０２の装着孔５１８と係合する。切削インサート５００の装着孔（その一例は、図２〜５Ｅに、関連する装着軸と合わせて、例えば図２の軸３４と合わせて見られる）は、装着コネクタ５１６を好適に受容するようになっている。例えば、切削インサートの装着孔にねじ溝を設けてねじ溝つきコネクタを受容するようにしたり、凹み又は傾斜を設けてコネクタのヘッド又はショルダ形状に合わせたり、固定コネクタによって固定したり、又は２つ以上のそれらの特徴を組み合わせたりする。図１４の実施例では、装着コネクタ５１６は、ねじ溝つき本体と傾斜ヘッドを有して切削インサート５００の中に引っ込めることができる押さえねじである。同様に、作用面５０２の装着孔５１８は装着軸５２０を有し、装着コネクタ５１６を好適に受容するようになっている。例えば、作用面の装着孔にねじ溝を設けてねじ溝つきコネクタを受容するようにしたり、凹み又は傾斜を設けてコネクタのヘッド又はショルダ形状に合わせたり、固定コネクタによって固定したり、又は２つ以上のそれらの特徴を組み合わせたりする。
【００４９】
作用面５０２は複数の切削位置５２２を含む。各切削位置５２２は、作用面５０２の装着孔５１８のまわりに分布する複数の受容部５２４を含む。図１５は、切削位置５２２の拡大図を示す。受容部５２４の形状と形態は一般にインサート５００の平面から突出する位置決め手段の形状と形態と相関している。図１６は、装着コネクタ５１６が位置する切削位置５２２を示す。図１６の切削位置５２２に基準直交座標軸が重なっている。
【００５０】
図１７は、作用面５０２の下の外れた場所から見た切削位置５２２を示し、切削インサート５００と作用面５０２の組み付けの詳細が見られるように工具本体５０４が半透明になっている。この実施例ではインサート５００の下面の平面から突出している複数の位置決め手段５３０は、それぞれ作用面５０２の装着孔５１８のまわりに分布した複数の受容部５２４のひとつに位置している。この実施例では、位置決め手段５３０は半球形構造の形態である。図１７には、また、装着コネクタ５１６が見られ、それは切削インサート５００の装着孔を貫通して作用面５０２の装着孔５１８に位置する。
【００５１】
図１８は、切削位置に装着された切削インサートを示す切断図である。この切断図は、それぞれの受容部５２４に位置する２つの位置決め手段５３０を含む工具本体のアーチに沿っている。図１９は図１８の切断部分の拡大図である。図１９に見られるように、位置決め手段５３０と受容部５２４の協同する表面によってインサート５００の底面と作用面５０２の間にスペース５３２が生ずる。スペース５３２はインサート５００の底面が作用面５０２と接触することを防ぐ。このスペースの適当なサイズ、例えばインサート５００の底面と作用面５０２の間の間隔は、約０．５から３ｍｍである。図２０は、切削位置に装着された切削インサートの第２の切断図である。この切断図は、受容部５２４に位置したひとつの位置決め手段５３０と装着コネクタ５１６を含む工具本体５０４の半径に沿ったものである。図２１は図２０に示された切断部分の拡大図である。全体として、図１８〜２１は、切削位置の受容部に位置した切削インサートの位置決め手段の間の組み付けの例を示し、装着コネクタの例を示している。
【００５２】
図２２は、材料除去工具６０６の第２の実施例の工具本体６０４の作用面６０２に装着された複数の切削インサート６００の実施例を示す。作用面６０２は周縁６０８を有し工具軸６１０に沿って外向きに装着面６１２に対向しており、装着面６１２はコネクタ６１４を介して工作機械（図示せず）のスピンドルに装着して工具軸６１０のまわりで回転するようにできる。コネクタ６１４は、所望の工作機械への取付け、例えば工作機械のスピンドルへの取付けを可能にするのに適したどんな形態も取ることができる。
【００５３】
切削インサート６００は、ここで説明され開示されたどの実施例のようなものであってもよく、各々がインサートの刃先交換可能な切れ刃を画定する少なくとも２つの側面と、各刃先交換可能な切れ刃における少なくとも２つの切削歯と、切削インサートの上面のある平面とインサートの下面のある平面の少なくとも一方から突出する複数の位置決め手段と、を含むことができる。切削インサート６００は、切削インサート６００の装着孔を貫通し又は通り抜けて作用面６０２の装着孔６１８と係合する装着コネクタ６１６によって装着される。切削インサート６００の装着孔（その一例は、図２〜５Ｅに、関連する装着軸と合わせて、例えば図２の軸３４と合わせて見られる）は、装着コネクタ６１６を好適に受容するようになっている。例えば、切削インサートの装着孔にねじ溝を設けてねじ溝つきコネクタを受容するようにしたり、凹み又は傾斜を設けてコネクタのヘッド又はショルダ形状に合わせたり、固定コネクタによって固定したり、又は２つ以上のそれらの特徴を組み合わせたりする。図２２の実施例では、装着コネクタ６１６は、ねじ溝つき本体と傾斜ヘッドを有して切削インサート６００の中に引っ込めることができる押さえねじである。同様に、作用面６０２の装着孔６１８は装着軸６２０を有し、装着コネクタ６１６を好適に受容するようになっている。例えば、作用面の装着孔にねじ溝を設けてねじ溝つきコネクタを受容するようにしたり、凹み又は傾斜を設けてコネクタのヘッド又はショルダ形状に合わせたり、固定コネクタによって固定したり、又は２つ以上のそれらの特徴を組み合わせたりする。
【００５４】
作用面６０２は複数の切削位置６２２を含む。各切削位置６２２は、作用面６０２の装着孔６１８のまわりに分布する複数の受容部６２４を含む。受容部６２４の形状と形態は一般にインサート６００の平面から突出する位置決め手段の形状と形態と相関している。
【００５５】
図２３は、作用面６０２の下の外れた場所から見た切削位置６２２を示し、切削インサート６００と作用面６０２の組み付けの詳細が見られるように半透明の工具本体６０４が示されている。この実施例ではインサート６００の下面の平面から突出している複数の位置決め手段６３０は、それぞれ作用面６０２の装着孔６１８のまわりに分布した複数の受容部６２４のひとつに位置している。この実施例では、位置決め手段６３０はレール形構造の形態である。図２３には、また、装着コネクタ６１６が見られ、それは切削インサート６００の装着孔を貫通して作用面６０２の装着孔６１８に位置する。
【００５６】
運動学の理論から、すべての剛体は６つの自由度を有することが知られている、すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３つの直線運動と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のまわりの３つの回転がある。剛体の位置を正確に定めるためには、６つの自由度をすべて制御しなければならない。ここで開示された切削インサートと材料除去工具は、６つの自由度をすべて制御する特徴と組み付けシステムを組み込んでいる。以下の説明と参照図面を用いて、開示された位置決め手段と受容部が協同動作して切削インサートに与えられた自由度を制御する仕方を説明する。
【００５７】
図２４は、切削インサートを理想化した図であり、組み付けシステムを示している。図２４で、切削インサート７００は工具本体７０２の切削位置にある。切削インサート７００は、この実施例ではインサート７００の下面のある平面から突出している位置決め手段７０４と作用面７０８の装着孔のまわりに分布した複数の受容部７０６の両方が見えるように半透明になっている。図２４で、装着コネクタ７１０のヘッドが装着孔に見られる。
【００５８】
議論のために、図示された３つの位置決め手段７０４を７０４a、７０４ｂ、７０４ｃと付して参照する。同様に、図示された３つの受容部７０６（図２４で破線で示されている）を７０６a、７０６ｂ、７０６ｃと付して参照する。受容部７０６と協同し組み合わされる位置決め手段７０４は同じアルファベットの添字を有する。もちろん、切削インサートは刃先交換可能であり、割り出し後、どのひとつの位置決め手段７０４のアルファベット呼称も割り出しに対応する仕方で変化する。やはり議論のために、直交軸の組が示されている（ここでＺ軸は紙面から外へ出る）。以下で言及するように、直交軸の組は装着コネクタ７１０のための作用面の装着孔の装着軸に中心がある。
【００５９】
図２４に示されるように、３つの位置決め手段７０４は一様な形であり（この実施例では、半球形構造の形態）、３つの受容部７０６は一様な形でない。相関する位置決め手段７０４と受容部７０６の形状とサイズの関係によっていろいろな自由度が固定される。
【００６０】
例えば、第１の受容部７０６aは空洞で、この実施例では、実質的に円形であり、第１位置決め手段７０４aを第１の受容部７０６aに所望の貫通深さで受容したときの第１の位置決め手段７０４aの半球形構造の直径と実質的に同じ直径、すなわち半球形構造が第１の受容部の周縁と接触したときに決まる円の直径、を有する。第１の位置決め手段７０４aが第１受容部に位置決めされると、いくつかの自由度がそれによって固定される。Ｘ軸及びＹ軸方向のインサート７００の直線平行運動は妨げられる。また、インサート７００のＺ軸方向の（Ｘ−Ｙ平面と直交する）直線平行運動は（インサートを切削位置から出す以外は）妨げられる。
【００６１】
また、例えば、第２の受容部７０６ｂは空洞で、それは、実施例では、実質的に平行な側面と半円形に接合する端を有する。平行な側面の間の間隔と、半円形の端部の直径のサイズは、実施例では、第２の位置決め手段７０４ｂの第２の受容部７０６ｂへの所望の貫通深さでの第２の位置決め手段７０４ｂの半球形構造の直径と実質的に同じである。さらに、第２の受容部７０６ｂの空洞は半円形断面の細長いスロットのように見られる。第２の受容部７０６ｂの形状と方向は第２の位置決め手段７０４ｂの自動位置決めを可能にし、インサート７００上の第２の位置決め手段の位置における製造時の許容誤差を収容する。第２の受容部７０６ｂに第２の位置決め手段７０４ｂが位置決めされると（上記の第１の位置決め手段７０４aの位置決めを考慮して）、さらに２つの自由度がそれによって固定される、すなわちＹ軸のまわりとＺ軸のまわりでのインサート７００の回転が妨げられる。
【００６２】
別の例で、第３の受容部７０６ｃは空洞であり、実施例では、それは実質的に円形（又はわずかに楕円形）であり、直径は（又は長軸と短軸の両方の長さは）、第３の位置決め手段７０４ｃの第３の受容部７０６ｃへの所望の貫通深さでの第３の位置決め手段７０４ｃの半球形構造の直径より大きい。第３の位置決め手段７０４ｃは第３の受容部７０６ｃの周縁又は口と接触せず、第３の位置決め手段７０４ｃは第３の受容部７０６ｃの中へ、第３の受容部７０６ｃの底の部分に接触するまで突出する、と考えられる。第３の位置決め手段７０４ｃが第３の受容部７０６ｃの中に位置すると（上記のような第１の位置決め手段７０４aと第２の位置決め手段７０４ｂの位置決めを考慮して）、それによってさらに自由度が固定され、Ｘ軸のまわりのインサート７００の回転が妨げられる。
【００６３】
インサート７００を位置決めさせるのに異なる形状の受容部が（位置決め手段と協同で）果たす役割に基づいて、それらはまた、（i）位置決め受容部（７０６a）、（ii）整列受容部（７０６ｂ）、及び（iii）支持受容部（７０６ｃ）と呼ぶこともできる。
【００６４】
図２５は、材料除去工具の切削位置に位置決めされた切削インサートの実施例を示す拡大図である。切削インサートは、図２４における切削インサート７００に関して図示し説明したようなものである。さらに図２５には、切削インサート８００の隣接する切削インサート、先行する切削インサート８００’又は後続の切削インサート８００”（工作機械に装着したときの切削インサートの運動方向Ｍに対して）、との空間関係が示されている。すなわち、第１の切削インサート８００は作用面８０４の周縁８０２上の第２の切削インサート８００’又は８００”と周方向で隣接している、又は２つの切削インサート８００’と８００”と周方向で隣接する。これらの位置で、切削インサート８００の部分で、先行する切削インサート８００’の一部分及び後続の切削インサート８００”の一部分と径方向で重なる部分がある。実施例では、重なる部分は、切削インサートの割り出された位置すなわち有効位置にない部分、すなわち非有効部分である。
【００６５】
例えば、図２５に示されるように、重なりは領域８１０で起こる。領域８１０では、第１の切削インサート８００のひとつの切削歯８１４の少なくとも一部分８１２は、工具軸（図示せず）に対して径方向で第２の切削インサート８００’又は８００”のひとつの切削歯８１８の少なくとも一部分８１６と重なる。しかし、図２５に示されるように、重なる切削歯８１４，８１８はいずれも作用面８０４の周縁８０２の方に向いた切削インサート８００の刃先交換可能切れ刃８２０にはなく、いずれも有効な刃先交換位置にはない。
【００６６】
重なる部分は、切削インサートの適当な非有効部分にすることができる。実施例では、第１の切削インサートのこの少なくともひとつの切削歯は後端の歯であり、第２の切削インサートのこの少なくともひとつの切削歯は前端の歯である。すなわち、図２５を参照して、第１の切削インサート８００のこのひとつの切削歯８１４は非有効な刃先交換可能切れ刃の後端の歯であり、第２の切削インサート８００’又は８００”のこのひとつの切削歯８１８は非有効な刃先交換可能切れ刃の前端の歯であることが認められる。実施例では、径方向に重なる部分は切削平面を含む。
【００６７】
図２５で見られる切削インサート８００の別の空間関係は、割り出された刃先交換可能切れ刃８２０の切削歯の各径方向切れ刃の切削インサート８００の装着軸８３０からの距離である。図２５で、前端の切削歯８３４の径方向切れ刃８３２は径方向距離ＲLにあり、後端の切削歯８３８の径方向切れ刃８３６は径方向距離ＲTにあることが見られる。径方向距離ＲLは径方向距離ＲTと等しくない。
【００６８】
図２６は、周方向に隣接する切削インサート８００，８００’の間の重なる領域８１０を示す別の拡大図である。ここには、第１の切削インサート８００の実質的にひとつの切削歯８１４の全体が、先行する切削インサート８００’の実質的にひとつの切削歯８１８の全体と、工具軸（図示せず）に対して径方向で重なる実施例が示されている。ここで実質的な重なりは少なくともそれぞれの切削歯の切削平面を含む。同じことは、切削インサート８００と後続する切削インサート８００”の重なりについても言える。
【００６９】
図２７は、切削インサートが４つの刃先交換可能な側面を有する場合の組み付けシステムを示す切削インサートの理想化された図である。図２７では、切削インサート８５０は工具本体８５２上の切削位置にある。この実施例では、切削インサート８５０の下面の平面から突出している位置決め手段８５４と作用面８５８の装着孔のまわりに分布する複数の受容部８５６がどちらも見えるように、切削インサート８５０は半透明になっている。図２７の実施例は、協同する位置決め手段８５４と受容部８５６の組が４セットある。図２６では、装着コネクタ８６０のヘッドが装着孔に見える。
【００７０】
議論のために、図示された４つの位置決め手段は８５４a，８５４b，８５４c，８５４dと付して参照する。同様に、図示された３つの受容部８５６は（図２７で破線によって示されている）８５６a，８５６b，８５６c，８５６dと付して参照する。受容部８５６と協同して組み付けられる位置決め手段８５４は同じアルファベットの添字を有する。もちろん、切削インサート８５０は刃先交換可能であり、割り出し後、どのひとつの位置決め手段８５４のアルファベット呼称も割り出しに対応する仕方で変化する。やはり議論のために、直交軸の組が示されている（ここでＺ軸は紙面から外へ出る）。以下で言及するように、直交軸の組は装着コネクタ８６０のための作用面８５８の装着孔の装着軸に中心がある。
【００７１】
図２７に見られるように、位置決め手段８５４は一様な形であり（この実施例では、半球形構造の形態）、受容部８５６は一様な形でない。相関する位置決め手段８５０４と受容部８５６の形状とサイズの関係によっていろいろな自由度が固定される。
【００７２】
例えば、第１の受容部８５６aは空洞で、この実施例では、それは実質的に円形であり、第１位置決め手段８５４aを第１受容部８５６aに所望の貫通深さで受容したときの第１位置決め手段８５４aの半球形構造の直径と実質的に同じ直径、すなわち半球形構造が第１の受容部の周縁と接触したときに決まる円の直径、を有する。第１位置決め手段８５４aが第１受容部８５６aに位置決めされると、いくつかの自由度がそれによって固定される。Ｘ軸及びＹ軸方向のインサート８５０の直線平行運動は妨げられる。また、インサート８５０のＺ軸方向の（Ｘ−Ｙ平面と直交する）直線平行運動は（インサートを切削位置から出す以外は）妨げられる。
【００７３】
また、例えば、第２の受容部８５６ｂは空洞で、それは、実施例では、実質的に平行な側面と半円形の接合する端を有する。平行な側面の間の間隔と、半円形の端部の直径のサイズは、実施例では、第２の位置決め手段８５４ｂの第２の受容部８５６ｂへの所望の貫通深さでの第２の位置決め手段８５４ｂの半球形構造の直径と実質的に同じである。さらに、第２の受容部８５６ｂの空洞は半円形断面の細長いスロットのように見られる。第２の受容部８５６ｂの形状と方向は第２の位置決め手段８５４ｂの自動位置決めを可能にし、インサート８５０上の第２の位置決め手段の位置の製造時の許容誤差を収容する。第２の受容部８５６ｂに第２の位置決め手段８５４ｂが位置決めされると（上記の第１の位置決め手段８５４aの位置決めを考慮して）、さらに２つの自由度がそれによって固定される、すなわちＹ軸のまわりとＺ軸のまわりでのインサート８５０の回転が妨げられる。
【００７４】
別の例で、第３の受容部８５６ｃは空洞であり、実施例では、それは実質的に円形（又はわずかに楕円形）であり、直径は（又は長軸（主軸）と短軸（副軸）の両方の長さは）、第３の位置決め手段８５４ｃの第３の受容部８５６ｃへの所望の貫通深さでの第３の位置決め手段８５４ｃの半球形構造の直径より大きい。第３の位置決め手段８５４ｃは第３の受容部８５６ｃの周縁又は口と接触せず、第３の位置決め手段８５４ｃは第３の受容部８５６ｃの中へ、第３の受容部８５６ｃの底の部分に接触するまで突出する、と考えられる。第３の位置決め手段８５４ｃが第３の受容部８５６ｃの中に位置すると（上記のような第１の位置決め手段８５４aと第２の位置決め手段８５４ｂの位置決めを考慮して）、それによってさらに自由度が固定され、Ｘ軸のまわりのインサート８５０の回転が妨げられる。
【００７５】
別の例で、第４の受容部８５６ｄは空洞であり、実施例では、それは実質的に円形（又はわずかに楕円形）であり、その直径は（又は長軸と短軸の両方の長さは）、第４の位置決め手段８５４ｄの第４の受容部８５６ｄへの所望の貫通深さでの第４の位置決め手段８５４ｄの半球形構造の直径より大きい。第４の位置決め手段８５４ｄは第４の受容部８５６ｄの周縁又は口と接触せず、第４の位置決め手段８５４ｄは第４の受容部８５６ｄの中へ第４の受容部８５６ｄの底の部分に接触するまで突出する、と考えられる。第四の受容部８５６ｄは、自由度を固定することに関しては無駄であるが、インサート８５０の割り出しを可能にするために設けられる。
【００７６】
インサート８５０を位置決めさせるのに異なる形状の受容部が（位置決め手段と協同で）果たす役割に基づいて、それらはまた、（i）位置決め受容部（８５６a）、（ii）整列受容部（８５６ｂ）、及び（iii）支持受容部（８５６ｃ）と呼ぶこともできる。
【００７７】
また、個々の位置決め手段８５４の軸、例えば図２７におけるＺ方向の軸、はＸ−Ｙ平面で多角形を描くように接合できる。この多角形はインサート８５０と同数の辺を有する正多角形である。例えば、図２７の実施例では、どちらも４つの辺を有する。この多角形は、Ｘ−Ｙ平面で、装着コネクタ８６０のための作用面８５８の装着孔の装着軸を中心とする直交軸（Ｚ軸は紙面から外へ出ている）の周りでわずかに回転している。
【００７８】
さらに図２７には、切削インサート８５０の隣接する切削インサート、先行する切削インサート８５０’又は後続の切削インサート８５０”（工作機械に装着したときの切削インサートの運動方向Ｍに対して）、との空間関係が示されている。すなわち、第１の切削インサート８５０は作用面８５８の周縁８６２上の第２の切削インサート８５０’又は８５０”と周方向で隣接している、又は２つの切削インサート８５０’と８５０”と周方向で隣接する。これらの位置で、切削インサート８５０の部分で、先行する切削インサート８５０’の一部分及び後続の切削インサート８５０”の一部分と径方向で重なる部分がある。実施例では、重なる部分は、切削インサートの割り出された位置すなわち有効位置にない部分、すなわち非有効部分である。
【００７９】
例えば、図２７に示されるように、重なりは領域８７０で起こる。領域８７０では、第１の切削インサート８５０のひとつの切削歯８７２の少なくとも一部分は、工具軸（図示せず）に対して径方向で第２の切削インサート８５０’又は８５０”のひとつの切削歯８７４の少なくとも一部分と重なる。しかし、図２７に示されるように、重なる切削歯８７２，８７４は、いずれも作用面８５８の周縁８６２の方に向いた切削インサート８５０の刃先交換可能切れ刃８８０にはなく、いずれも有効な刃先交換位置にはない。
【００８０】
重なる部分は、切削インサートの適当な非有効部分にすることができる。実施例では、第１の切削インサートのこの少なくともひとつの切削歯は後端の歯であり、第２の切削インサートのこの少なくともひとつの切削歯は前端の歯である。すなわち、図２５を参照して、第１の切削インサート８００のこのひとつの切削歯８１４は非有効な刃先交換可能切れ刃の後端の歯であり、第２の切削インサート８００’又は８００”のこのひとつの切削歯８１８は非有効な刃先交換可能切れ刃の前端の歯であることが認められる。実施例では、径方向に重なる部分は切削平面を含む。
【００８１】
図２７で見られる切削インサート８５０の別の空間関係は、割り出された刃先交換可能切れ刃８８０の切削歯の各径方向切れ刃の、切削インサート８５０の装着軸８８２からの距離である。図２７で、前端の切削歯８８６の径方向切れ刃８８４は径方向距離ＲLにあり、後端の切削歯８９０の径方向切れ刃８８８は径方向距離ＲTにあることが見られる。径方向距離ＲLは径方向距離ＲTとほぼ等しい。
【００８２】
レール形構造の形態の位置決め手段を用いる切削インサートに関する組み付けシステムの説明のために図２８を参照する。図２８で、切削インサート９００は工具本体９０４の切削位置９０２にある。実施例の切削インサート９００は、実質的に図１０で示して説明したようなレール形構造の形態の位置決め手段を有するが、作用面の受容部が適当な相補的な形状、数及び位置を有するかぎり、ここで開示されたどんなレール形構造でも用いることができる。位置決め手段は、この実施例では、インサート９００の下面の平面から突出している。実施例では、各切削位置９０２は作用面９１０の装着孔９０８のまわりに分布した複数の受容部９０６を含む。図２８で、装着コネクタ９１２の一例が装着孔９０８に見られる。装着孔９０８は装着軸９１４を有する。
【００８３】
議論のために、切削インサート９００の３つの位置決め手段を、第１の位置決め手段、第２の位置決め手段、及び第３の位置決め手段と呼ぶ。やはり議論のために、３つの受容部は、第１の受容部９０６a、第２の受容部９０６ｂ、及び第３の受容部９０６ｃと呼ぶ。受容部９０６と協同し組み付けられる位置決め手段は同じ数字で、第１、第２、又は第３と呼ばれる。もちろん、切削インサート９００は刃先交換可能であり、割り出し後、位置決め手段の数字呼称は割り出しに対応する仕方で変化する。切削インサートでのこれらの位置決め手段の実際の呼称は重要でない。切削インサートの割り出しで、これらの位置決め手段のそれぞれは、切削インサート９００のいろいろな刃先交換可能切れ刃が刃先交換位置（割出し位置）で順次交換されるにつれて、図示された３つの受容部９０６a、９０６ｂ、９０６ｃのひとつにいずれは組み付けられるからである。やはり議論のために、直交軸の組が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸によって示されている。直交軸の組は装着コネクタ８６０のための作用面９１０の装着孔９０８の装着軸９１４に中心がある。
【００８４】
図２９は、図２８からの切削位置の拡大図であり、隣接する切削位置が一部分見えている。図２９は、直交軸の組から分かるようにＸ−Ｙ平面における平面図である（Ｚ軸が紙面から出ている）。
【００８５】
図２９では、３つの位置決め手段は一様な形であり（この実施例では、レール形構造の形態）、３つの受容部９０６も一様な形である。相関する位置決め手段と受容部９０６の形状とサイズの関係によっていろいろな自由度が拘束される。
【００８６】
例えば、第１の受容部９０６aは空洞で、この実施例では、断面が（すなわち、Ｙ平面で）実質的に半円形であり、長手方向に（すなわち、Ｘへ井面で）実質的に半円筒形である。半円形の断面の直径は、第１の受容部９０６aへの所望の貫通深さでの第１の位置決め手段のレール形構造の幅と実質的に同じである、すなわち、第１の受容部の空洞の周縁に位置決め手段のレール形構造が接触するところでのレール形構造の対向する側の間の間隔と実質的に同じである。第１の位置決め手段が第１の受容部９０６aの中に位置したとき、それによっていくつかの自由度が固定される。インサート９００のＺ軸方向（インサートを切削位置から出すとき以外）とＹ軸方向の直線平行運動が妨げられる。また、Ｚ軸とＹ軸のまわりのインサート９００の回転も妨げられる。
【００８７】
また、例えば、第２の受容部９０６ｂは空洞で、この実施例では、断面が実質的に半円形であり、長手方向に実質的に半円筒形であり、第１の受容部９０６aと同様である（しかし、Ｘ−Ｙ平面で異なる方向に向いている）。半円形の断面の直径は、第２の受容部９０６ｂへの所望の貫通深さにおける第２の位置決め手段のレール形構造の幅と実質的に同じである、すなわち、第２の受容部の空洞の周縁に位置決め手段のレール形構造が接触するところでのレール形構造の対向する側の間の間隔と実質的に同じである。第２の位置決め手段が第２の受容部９０６ｂの中に位置したとき（そして、上記の第１の位置決め手段の位置を考慮して）、さらに２つの自由度が固定される−インサート９００のＸ軸方向の直線平行運動とインサート９００のＸ軸のまわりの回転も妨げられる。
【００８８】
別の例で、第３の受容部９０６ｃは空洞で、この実施例では、断面が実質的に半円形であり、長手方向に実質的に半円筒形であり、第１の受容部９０６aと同様である（しかし、Ｘ−Ｙ平面で異なる方向に向いている）。第３の受容部９０６ｃは自由度を固定することに関しては無駄であるが、インサート９００の割り出しを可能にするために設けられている。
【００８９】
さらに、レール形構造の形態で一様な形であって空洞の形態で形成された受容部と協同する３つの位置決め手段をもつ実施例で自由度を制限することに関して議論した機能は、半球形構造の形態で一様な形であって非一様な形の受容部と協同する３つの位置決め手段をもつ実施例で議論した、リブ形構造の長手軸を短くしたときの機能に帰着する。すなわち、切削インサートの自由度を制限する組み付けシステムの様態に関するかぎり、レール形構造の形態で形成された位置決め手段を組み込んだ組み付けシステムは、半球形構造の形態で一様に形成された位置決め手段を組み込んだもっと一般的な組み付けシステムの特別なケースである。
【００９０】
３つの受容部９０６の冗長性は、インサート９００の製造における、プレスや焼結での人為的なものである不完全性や誤差によってインサート９００の位置決めにマイナスの役割を演ずるかもしれない。これらのマイナスの効果をできるだけ小さくするために、受容部９０６は、それぞれレリーフ９１６を有する。図３０〜３２は、受容部９０６におけるレリーフ９１６の実施例を示す。これに関して、図３０は、インサート切削位置９０２と受容部９０６の断面Ｆ−Ｆの場所を示す。図３１は、線Ｆ−Ｆに沿って見た受容部９０６の断面の拡大図である。図３２は、図３１に示される受容部９０６の断面における細部９１８の拡大図である。図３２に見られるように、受容部９０６の半径は、長手方向で長さに沿って一様でない。第１セクション９２０と第２セクション９２２があって、半径が異なっている（又は、同じ半径であるが、例えば回転中心をずらして段つきで製造される）、それによって、差（Δ）のために逃げ９１６にステップ状の特徴が生ずる。第１のセクションの方が第２のセクションより作用面９１０の装着孔に近い。半径の変化は、例えば、反ったレール様構造など、非一様な位置決め手段で受容部９０６との接触面積を最小にする逃げを与える。ここではひとつの受容部について説明し図示しているが、実施例の逃げをひとつ以上の、あるいは全部の受容部９０６に設けることができる。
【００９１】
一般に、切削インサートの実施例における前端の切削歯と後端の切削歯のいろいろな対応する表面は、向きに関して実質的に同じである。しかし、切削インサートの他の実施例では、前端の切削歯と後端の切削歯のいろいろな対応する表面は異なることがあり得る。図３３は、切削インサート９３０のある実施例の縁視図を示す。図３３では、前端の切削歯９３２の表面のいくつかが見られ、後端の切削歯９３４の表面のいくつかが見られる。前端の切削歯９３２の切削平面９３６は正のアキシャルレーキ角（＋α）を有する。後端の切削歯９３４の切削平面９３８は負のアキシャルレーキ角（-α）を有する。あるいはまた、前端の切削歯９３２の切削平面９３６は負のアキシャルレーキ角（-α）を有し,後端の切削歯９３４の切削平面９３８は正のアキシャルレーキ角（+α）を有することもあり得る。同じ刃先交換可能切れ刃での混在するアキシャルレーキ角は、切削インサートの使用時に発生する軸方向の力を補償する。さらに、混在するアキシャルレーキ角は、切削インサートの使用時にホワイトノイズの生成とびびり振動の減少に寄与する可能性がある。
【００９２】
図３４は、工具本体の作用面の斜視図を示し、そこに切削インサートの実施例が角切削位置で配置されている。切削インサート９４０は、それぞれ有効位置にある２つの切削歯９４２a、９４２ｂを有する。さらに、非有効の刃先交換可能切れ刃上の切削歯は隣接する切削インサートの非有効の刃先交換可能切れ刃上の切削歯と領域９４４で重なっている。この配置は、作用面の周の単位長さあたりの有効位置にある切削歯の密度を増加させる。図３４では、見やすくするために、すべての切削インサート９４０，切削歯９４２a、９４２ｂ、及び領域９４４が付されてはいない。
【００９３】
図３５は、別の工具本体９５０の作用面を示す斜視図であり、そこに切削インサートの実施例が切削位置で配置されている。切削インサート９５２は、それぞれ有効位置にある２つの切削歯９５４a、９５４ｂを有する。さらに、非有効の刃先交換可能切れ刃上の切削歯は隣接する切削インサートの非有効の刃先交換可能切れ刃上の切削歯と領域９５６で重なっている。この配置は、作用面の周の単位長さあたりの有効位置にある切削歯の密度を増加させる。図３５では、見やすくするために、すべての切削インサート９５２，切削歯９５４a、９５４ｂ、及び領域９５６がラベルされてはいない。
【００９４】
図３６は、材料除去工具９６０のある実施例を示す斜視図である。工具軸９６２に沿って作用面９６４が第１の端に配置されている。作用面の各切削位置に切削インサート９６６の実施例が配置されている。工具軸９６２の作用面９６４と反対の端には作用面又は他の装着デバイス９６８があり、工作機械のスピンドルに取り付けて工具軸９６２のまわりに回転させるようになっている。図３７は、図３６の領域９７０の拡大図である。
【００９５】
図３８は、別の工具本体９８０の作用面を示す斜視図であり、そこに切削インサート９８４の実施例がいくつかの切削位置で配置されている。図３８には、組み付けシステムで切削インサートの位置決め手段を受け入れる受容部９８６も占められていない切削位置に見られる。作用面９８８は工具軸９９０に直交する平面（Ｐ）に対するピッチを有する。図３９は、図３８の工具本体９８０の側面図である。図３８に見られるように、このピッチは切削インサート９８４の方位に反映し、切削インサート９８４の有効な、刃先交換可能な切れ刃を対応するピッチに配置する。これがディッシュアングル（β）と呼ばれるものである。適当なディッシュアングル（β）の範囲は約２０度から約７０度まで、あるいはまた、約３０度から約４５度までである。図３８と３９で、ディッシュアングル（β）は作用面９８８の受容部９８６である。例えば、位置決め手段がレール形構造である場合、リブのための空洞は、レール形の位置決め手段の軸に整列する２つの軸によって作り出される仮想的な平面が作用面に対してある角度を生ずるような仕方で加工される。ディッシュアングルは、スペアの切れ刃、例えば切削インサートの有効でない刃先交換可能切れ刃が有効切れ刃によって形成される加工された表面に接触することを防ぐ。
【００９６】
開示された切削インサート及び開示された材料除去工具の実施形態を用いて、ワークピースから材料を除去できる。ある典型的な方法での材料除去工具の動作の一例が図４０に示されている。ワークピース１０００から材料を除去する典型的な方法は、工作機械のスピンドルに装着された材料除去工具１００２を軸１００４のまわりで回転させるステップを含む。図４０では、回転方向がＲで示されている。ここで開示されたような切削インサート１００６が材料除去工具１００２の作用面に装着されている。次に、材料除去工具１０００は所望の速さで方向Ｆに送られ、複数の切削インサート１００６をワークピース１０００に接触させる。実際にワークピース１０００に接触する切削インサートの辺（side）の量は切削深さ（ＤＯＣ）によって制御される。送り方向Ｆに一回パスを行った後、材料除去１０００は軸方向（Ａ）に平行移動され、ワークピース１０００に次のパスを行ってさらに材料を除去する。
【００９７】
反時計まわりに回転する材料除去工具の切削位置で用いるように設計された切削インサートの実施例が、図４１Ａのような上からの平面図で見られるように、図示されている。しかし、ここで開示された構造、方法、及び原理は、反時計まわりに回転する材料除去工具の切削位置で用いるように設計された切削インサートでも利用できる。反時計まわりに回転する材料除去工具の切削位置で用いるように設計された切削インサートの一例が図４１Ｂに示されている。
【００９８】
ここに開示された実施例は、従来の切削インサート、材料除去工具、組み付けシステム及び機械加工の方法に比べていくつかの利点がある。例えばインサートの刃先交換数を増やすことで刃先あたりのコストを下げることができる。インサートの非対称デザインは、作用面の周に切削インサートをより高い密度で配置することを可能にする。組み付けシステムは切削インサートのより正確な位置合わせを可能にし、カッター本体の重量を減らし、カッター本体のコストを減らし、カッターの搬送時間を短縮する。最後に、切削インサートの片側又は両側に位置決め手段を設けることで垂直又は角張った側壁の必要がなくなる。
【００９９】
ここでは、位置決め手段が切削インサートから外側へ突出し、受容部が空洞又は内側に突出するように図示し説明したが、ここで開示された原理と実施形態は、切削インサート上の位置決め手段が内側へ突出し工具本体の作用面上の受容部が外側へ突出する組み付けシステムとして実施することもできる。
【０１００】
本発明の好ましい実施形態に関して説明したが、添付のクレイムによって明確にされる本発明の精神と範囲から逸脱することなく、具体的には述べなかった追加、省略、変更、及び代用が可能であることは当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
0005647255.tif 000015
【図６Ｂ】
0005647255.tif 000016
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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