(57)【要約】  本発明は、支持面（１１）およびそこから間隔が空けられた切削面と正の逃げ角によって位置決めされる少なくとも１つの逃げ面（１２）とを有し、それらが、周方向円形または多角形切削エッジを形成し、さらに、支持面（１１）が位置する平面から最大距離にある少なくとも１つの切削エッジ点（１３）と、前記平面から最小距離にある少なくとも１つの切削エッジ点（１６、１７）と、を有する、切削インサートに関する。本発明によれば、各切削エッジ点、ただし少なくとも最小距離にある切削エッジ点（１６、１７）およびそれに隣接する点の幾何学的位置が、垂直包絡面と支持面（１１）に対して平行な平面との間の交差部分であり、垂直包絡面が、支持面（１１）に対して垂直であり、かつ、支持面の平面から最大距離にある点（１３）が位置し理想的な理論的円形または多角形切削エッジ湾曲を形成する、支持面（１１）に対して平行な平面に位置する、複数の垂直線（１８、１９）によって形成される。
2009537335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面（１１）およびそこから間隔が空けられたすくい面と正の逃げ角で配置された少なくとも１つの逃げ面（１２）とを有し、前記すくい面および逃げ面（１２）が環状円形または多角形切削エッジを形成し、前記支持面（１１）が位置する平面から最大距離に少なくとも１つの切削エッジ点（１３）を有し、同じ平面から最小距離に少なくとも１つの切削エッジ点（１６、１７）を有する、切削インサートであって、各切削エッジ点、ただし少なくとも最小距離にある前記切削エッジ点（１６、１７）およびそれに隣接する点の幾何学的位置が、垂直包絡面と前記支持面（１１）に対して平行な平面との間の交差部分であり、前記垂直包絡面が、前記支持面（１１）に対して垂直に配置され、かつ複数の垂直線（１８、１９）によって形成され、前記複数の垂直線（１８、１９）が、互いに平行であり、かつ、前記支持面（１１）に対して平行でありかつ前記支持面の平面から最大距離にある前記点が位置する平面において、理想的な理論的円形または多角形切削エッジ湾曲プロファイルを形成することを特徴とする、切削インサート。
【請求項２】
理想的な円形、本質的に三角形、矩形または菱形の切削エッジ湾曲プロファイルを有す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】
本質的に円形形状と、前記支持面（１１）の前記平面から最大距離に少なくとも２つ、好ましくは３つの切削エッジ点（１３）と、を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の切削インサート。
【請求項４】
前記形状が回転対称設計であ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】
前記正の逃げ角が、２°と１５°との間であり、好ましくは１０°以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項６】
前記最小距離における点から前記最大距離における点の、前記支持面（１１）の方向で測定される前記垂直距離（ａ）が、少なくとも０．５ｍｍおよび／または多くとも３ｍｍであり、好ましくは多くとも２ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項７】
前記すくい角が、前記切削エッジプロファイル全体に亙って一定であり、好ましくは２°〜２５°であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項８】
前記すくい角が、前記切削エッジに沿って変化し、好ましくは、前記切削エッジから最も遠い環状すくい面領域が、前記支持面に対して平行な平面に位置することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項９】
第１逃げ面領域（２２）が前記切削エッジの下方に配置され、それより大きい逃げ角を有するさらなる逃げ面領域（２４）が、その下方に、前記支持面（１１）に隣接して配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の切削インサート。
【請求項１０】
支持面（１１）およびそこから間隔が空けられたすくい面と正の逃げ角で配置された少なくとも１つの逃げ面（１２）とを有し、前記すくい面および逃げ面（１２）が環状円形または多角形切削エッジを形成し、前記支持面（１１）が位置する平面から最大距離に少なくとも１つの切削エッジ点（１３）を有し、同じ平面から最小距離に少なくとも１つの切削エッジ点（１６、１７）を有する、切削インサートを、収容しかつ締結する少なくとも１つの凹部を備えた工具ホルダを含む工具であって、前記工具ホルダ内の前記切削インサートが、加工物の機械加工される面またはそれに対して正接の面に対し軸方向にかつ／または径方向に設定角度で傾斜している、工具であって、各切削エッジ点の幾何学的位置が、垂直包絡面と前記加工物の機械加工される前記面またはそれに対して正接の面に対する垂直平面に対して平行な平面との間の交差部分であり、前記垂直包絡面が、前記垂直平面に対して垂直に配置され、かつ複数の垂直線によって形成され、前記複数の垂直線が、互いに平行であり、かつ、前記垂直平面に対して平行でありかつ前記垂直平面から最大距離にある前記点が位置する平面において、理想的な理論的円形または多角形切削エッジ湾曲プロファイルを形成することを特徴とする、工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持面およびそこから間隔が空けられたすくい面と、正の逃げ角に配置される少なくとも１つの逃げ面と、を有する切削インサートであって、前記すくい面および逃げ面が、環状円形または多角形切削エッジを形成し、支持面が位置する面から最大距離に少なくとも１つの切削エッジ点を有し、同じ面から最小距離に少なくとも１つの切削エッジ点を有する、切削インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した切削インサートは、平面図において、円形、本質的に三角形、四辺形、特に正方形、菱形または矩形であり得る「ポジティブ切削インサート」を含む。切削エッジは、隣接するすくい面と１つまたは複数の逃げ面とによって形成される。もっとも単純な場合では、すくい面は平面設計であり、すなわちすくい角は０°である。従来技術によれば、傾斜側がすくい面の切削エッジに隣接し、それにより正のすくい角を形成する、切削インサートもまた知られている。従来技術はまた、波状設計の切削エッジも含み、それには、波状設計のすくい面部が隣接している。
【０００３】
最後に、切削エッジのチッピングを回避するために、切削エッジに丸みを付けるかもしくは正の角または負の角にベベルを配置することが知られている。
【０００４】
鉄道車輪の走行面を機械加工するために、高さが一定でありかつ正の逃げ角が一定である円形切削エッジを有する切削インサートが使用される。走行面を表面仕上げするために、裁頭円錐形切削インサートが使用される。何度も使用された切削エッジが摩耗した後、切削インサートを、元の切削深さに応じて、工具キャリア内で９０°または１２０°の回転角度で移動させる等のように配置することができ、その後、新たな未使用切削エッジ領域を利用することができる。
【０００５】
高さが一定の円形切削エッジを有する、上述したタイプの割出し可能（ｉｎｄｅｘａｂｌｅ）インサートは、不都合なことに、機械加工操作中に振動する（「びびる（ｃｈａｔｔｅｒ）」）傾向にある。機械加工中のこれら制御されない振動移動により、機械加工された加工物の表面に凹凸（びびり模様）が生成される。この機械加工された加工物の不十分な表面品質に加えて、かかる割出し可能インサートの耐用年数は比較的短いことがわかっている。
【０００６】
また、原則的に、切削エッジまたは切削エッジのうちの１つが最高部を有し、切削エッジが各々そこから両側に切削エッジ最低部まで傾斜する、冒頭で述べたタイプの割出し可能インサートが知られている。しかしながら、逃げ角が０°であるネガティブ切削インサートの場合とは異なり、切削エッジの高さをいくつかの領域で低減させることが、元の切削エッジ形状が変化するように既存の逃げ面に影響を与える。
【０００７】
従来技術によれば、上述したタイプの切削インサートを収容しかつ締結する少なくとも１つの凹部を有する工具ホルダを備える工具も知られている。選択される機械加工操作に応じて、工具ホルダ内の切削インサートの配置によって有効なすくい角を設定することも可能であり、特定の切削インサートを傾けることによって、すくい角を、軸方向および径方向における範囲内で変更することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、可能な限り摩耗率が低く、加工物の表面品質を向上させることができる、切削インサート、ならびに工具ホルダおよび切削インサートを含む工具と、を明示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１において請求されているような切削インサートにより、または請求項１０において請求されているような工具により達成される。下位請求項は、本発明による切削インサートの発展について述べている。
【００１０】
本発明によれば、各切削エッジ点、ただし少なくとも支持面から最小距離にある切削エッジ点または支持面から最小距離にある隣接する切削エッジ点の幾何学的位置が、垂直包絡面と支持面に対して平行な平面との間の交差部分にあり、垂直包絡面が、支持面に対して垂直に配置され、かつ複数の垂直線によって形成され、それら複数の垂直線が、互いに平行であり、かつ、支持面に対して平行でありかつ支持面の平面から最大距離にある点が位置する平面において、理想的な理論的円形または多角形切削エッジ湾曲プロファイルを形成する。
【００１１】
上述した形状を、平面図において円形であるすくい面を有するポジティブ切削インサートに関連してもっとも簡単に説明する。まず、裁頭円錐形状と比較して、切削エッジの湾曲の設計を、切削エッジが少なくとも２つの最高部とその間の最低部とを通って、切削エッジプロファイルの最高点および最深点夫々が切削エッジの夫々の湾曲を確定するように、変更する。しかしながら、所望の最低部における切削エッジは、逃げ面に沿ってその高さが低減されるのではなく、支持面に対して垂直に低減され、それにより、この高さ低減領域におけるすくい面が、元のすくい面に比較して幅が広くなる。幅広の程度がすべて高くなるほど、切削点の高さ低減の程度が深くなる。したがって、同じことが、対応する中間位置になる他の切削エッジ点にも適用される。この方法により、すくい面における切削エッジプロファイルが、設計に関し、新たに作成された切削エッジの湾曲プロファイルに適応され、投影図において円形切削エッジのように正確に作用するリップが得られる。
【００１２】
切削エッジが単一平面に延びる割出し可能インサートと比較して、有効切削エッジが延長され、その結果、機械加工中により平滑な切削（びびりなし）が確実になる。したがって、作成される加工物面はより平滑になる。切削エッジプロファイルのランダムに選択されるすべての点が、チップ形成工程において状況的に同一位置である場合にのみ、切削インサートまたは工具の定期的な振動が発生する可能性がある。これは、切削エッジが、切削エッジプロファイルのすべての点において、同時に、チップ形成段階において定期的に負荷がかけられ、かつせん断段階において負荷が緩和されることを意味する。期間の頻度が工具の固有振動数と一致する場合、顕著な振動（上述したびびり）が発生する。しかしながら、切削エッジプロファイルにおけるランダムな点が、チップ形成工程において異なる状況におかれる場合、かかる振動は抑制される。それは、システムにおける力が重畳され、少なくとも部分的に互いに補償するためである。
【００１３】
切削インサートは、好ましくは、理想的な円形、本質的に三角形、矩形または菱形の切削エッジプロファイルを有することを特徴とする。すなわち、選択された設計原理を、すくい面平面における円形切削エッジだけでなく、直線状切削エッジにも適用することができる。
【００１４】
本発明による切削インサートは、少なくとも本質的に円形形状と、支持面の平面から最大距離にある少なくとも２つ、好ましくは３つの切削エッジ点と、を有することが好ましい。切削エッジ最低部は、切削エッジ最高部の間に位置する。さらに、切削インサートの形状（平面図で見るように）は、回転対称設計であることが好ましい。切削エッジ最高部が２つの場合は１８０°回転対称であり、３つの場合は１２０°回転対称である、等である。
【００１５】
正の逃げ角は、特に２°と１５°との間であり、好ましくは１０°以下であるように選択される。
【００１６】
最小距離における点から最大距離における点の、支持面の方向において測定された垂直距離は、少なくとも０．５ｍｍおよび／または多くとも３ｍｍであり、好ましくは多くとも２ｍｍである。
【００１７】
切削インサートのすくい角は、切削エッジプロファイル全体に亙って一定であってもよく、この場合、およそ２°〜２５°であることが望ましく、または切削エッジに沿って変化してもよい。本発明のさらなる構成によれば、切削エッジから最も遠い環状すくい面領域は、支持面に対して平行な平面に位置する。
【００１８】
最後に、単一逃げ面を、一定角度での錐台側面として設計してもよく、または個々の逃げ面領域を、切削エッジの下方の平面として設計してもよい。しかしながら、本発明の特別な実施形態によれば、逃げ面領域は２つのゾーンに分割され、そのうちの一方は切削エッジに隣接し、他方は支持面に隣接する。２つの逃げ面ゾーンは角度＜１８０°を包囲し、すなわち、切削エッジから遠い方の逃げ面ゾーンは、より大きい逃げ角で配置される。
【００１９】
本発明はまた、支持面およびそこから間隔が空けられたすくい面と正の逃げ角で配置された少なくとも１つの逃げ面とを有し、前記すくい面および逃げ面が環状円形または多角形切削エッジを形成し、支持面が位置する平面から最大距離に少なくとも１つの切削エッジ点を有し、同じ平面から最小距離に少なくとも１つの切削エッジ点を有する、切削インサートを、収容しかつ締結する少なくとも１つの凹部を備えた工具ホルダを含む工具であって、工具ホルダ内の切削インサートが、加工物の機械加工される面またはそれに対して正接の面に対し軸方向にかつ／または径方向に設定角度で傾斜している、工具に関する。本発明によれば、各切削エッジ点の幾何学的位置が、垂直包絡面と加工物の機械加工される面またはそれに対して正接の面に対する垂直平面に対して平行な平面との間の交差部分であり、垂直包絡面が、前記垂直平面に対して垂直に配置され、かつ複数の垂直線によって形成され、それら複数の垂直線が、互いに平行であり、かつ、垂直平面に対して平行でありかつ垂直平面から最大距離にある点が位置する平面において、理想的な理論的円形または多角形切削エッジ湾曲プロファイルを形成する。原則的に、上述した切削インサートに対して述べたものと同じものがこの工具にも適用されるが、ここでは、支持面に対する言及（この言及は、垂直に配置された切削インサートにのみ適用可能である）の代りに、加工物の機械加工平面かまたは加工面の機械加工点に対する正接面に対する対応する垂直面に言及している。言い換えれば、切削インサートの傾斜の程度を、切削エッジ補正に含めることができる。
【００２０】
本発明のさらなる利点および他の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による構成は、図１に関して最も明確に示されており、そこでは、裁頭円錐形切削インサートが母体として採用されており、それは、平面すくい面１０と、それに対して平行に配置される支持面１１と、錐台の側面として、全体的に同一逃げ角で円形に配置される逃げ面１２と、を有する。平面１０を画定する、かかる切削インサートの切削エッジプロファイルは、円形である。
【００２２】
切削エッジ最高部１３を維持しながら、ここでは、切削エッジ点１４および１５が、夫々点１６または１７まで高さが低減されており、点１６または１７は、夫々、支持面１１が配置されている平面に対する夫々垂線１８または１９に位置する。それに対応して、点１３と点１４との間または点１３と点１５との間の他方の切削エッジ点は、異なる方法で高さが低減されており、参照数字２０で示す切削平面を形成し、かつ、非平面切削エッジ輪郭にもかかわらず投影図において正確に円形切削エッジのように作用するリップをもたらす、湾曲切削エッジが得られる。
【００２３】
切削エッジプロファイルにおける最高部１３の数を、十分に長い有効切削エッジが保持されるという条件で、要求に応じて選択することができる。切削エッジの湾曲の正確な寸法は、切削エッジプロファイルの最高点１３および最低点１６または１７によって確定される設計関係からもたらされる。水平部が切削エッジ平面の最低点の真下に配置される場合、外側輪郭の凸状非円形プロファイルが得られる。それは、逃げ面が元の寸法で維持された場合にもたらされる逃げ面点２１が、点１６に向かって外側に変位しているためである。円形の割出し可能インサートが平面図において２つの最高部１３を有する、図示する場合では、外側輪郭の最狭位置が切削最高部１３に対応し、外側輪郭の最広位置は、切削エッジの最深位置（点１６）と一致し、このためそれは、この断面平面（支持面に対して平行）において理想的な円形形状から逸脱する。
【００２４】
上述した設計原則を、傾斜した切削エッジを有するいかなる割出し可能インサートにも、すなわち、正方形、矩形または菱形の割出し可能インサートの場合にも適用することができる。切削エッジの補正により、傾斜した切削エッジの場合であってもその適用において切削エッジの厳密に直線状の輪郭がもたらされることが確実になる。
【００２５】
図２〜図４は、平面図において円形であり、かつ３つの切削エッジ最高部１３およびそれらの間の切削エッジ最低部を有する、切削インサートを示す。切削エッジは、その空間において湾曲して延びており、一方では正の逃げ角で環状逃げ面２２によって、かつ他方では連続して傾斜するように設計されたすくい領域２３によって、画定されまたは形成されている。
【００２６】
支持面１１の上方に位置する下側逃げ面領域２４は、逃げ面領域２２より急勾配の逃げ角で傾斜している。切削インサートは、締付ねじを収容する中央締結穴２５を有する。切削エッジ点１６と切削エッジ点１３との間の距離を示す、図４における寸法ａは、高さが低減する程度を示す。切削エッジプロファイルの設計が、最高部１３と高さが低減した点１６に関して向けられる場合、ｂによって示す、理想的な円形形状からのずれの程度を、最小まで（μｍ範囲内で）低減することができる。
【００２７】
特に図２に関して明らかとなるように、切削エッジに沿ったすくい角経路は、図３に示すライン２６が（ライン２６は、傾斜するすくい面領域２３の端部を確定する）一平面にあるか（この場合、切削エッジの高さ低減に応じて切削エッジプロファイルに沿って異なるすくい角が得られる）、または湾曲２６の経路が、構成された切削エッジプロファイルの垂直経路に空間的に適合されるか（それにより、すくい角が切削エッジ全体に沿って一定のままである）、によって決まる。
【００２８】
本切削インサートは、特に、平坦面の長手方向回転に適している。切削インサートの切込み中、まず、最高部１３の周囲の切削エッジ領域が加工物と係合し、次いで、切削エッジプロファイルに沿って切削エッジの傾斜の角度に従って残りの領域が続いて係合する。したがって、切削インサートは、平面すくい面を有する厳密に裁頭円錐形の切削インサートの場合より緩やかに加工物と係合する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】設計原理を説明する概略図を示す。
【図２】本発明による切削インサートの斜視図を示す。
【図３】図２による切削インサートの側面図を示す。
【図４】図２による切削インサートのすくい面の平面図を示す。
【図１】
2009537335.tif 000003
【図２】
2009537335.tif 000004
【図３】
2009537335.tif 000005
【図４】
2009537335.tif 000006
【国際調査報告】
2009537335.tif 000007
2009537335.tif 000008
2009537335.tif 000009
2009537335.tif 000010
2009537335.tif 000011
2009537335.tif 000012