(57)【要約】  本発明は、セラミック切削インサートに係り、該セラミック切削インサートは、面研磨上部表面（１）と、エッジ（３）に隣接する周辺クリアランス表面（２）であって、周辺クリアランス表面（２）から、傾斜した補強面取り表面（４ａ）が内側に向けて延伸し、上部表面（１）と平行な基準面（Ｐ）と鋭角の第１角度を形成する、少なくとも１つの周辺クリアランス表面（２）と、を具備する。非研磨中間表面（７）が、上部表面（１）と面取り表面（４ａ）の間に形成され、中間表面は、面取り表面より狭く、その上部表面への移行において、第１角度よりも大きな第２角度（β）を上部表面に対して形成する。第２の形態において、本発明は、前述のセラミック切削インサートの製造方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック切削インサートであって、
面研磨上部表面（１）と、エッジ（３）に隣接する周辺クリアランス表面（２）であって、前記周辺クリアランス表面（２）から補強面取り表面（４ａ）が内側に向けて延伸し、前記上部表面（１）に平行な基準面（Ｐ）と鋭角の第１角度（□）を形成する、少なくとも１つの周辺クリアランス表面（２）と、を具備する、セラミック切削インサートにおいて、
全体的に凹形の非研磨中間表面（７）が、前記上部表面（１）と前記面取り表面（４ａ）の間に形成され、該中間表面は、その前記上部表面への移行において、前記第１角度（□）よりも大きな第２角度（□）を前記上部表面に対して形成し、前記面取り表面（４ａ）の幅（ＷＦ）は、前記中間表面（７）の幅（ＷＭ）よりも大きいことを特徴とするセラミック切削インサート。
【請求項２】
前記中間表面は、少なくとも１つ（９）が平面状で且つ他方の１つ（１０）は凹である２つの部分表面（９、１０）を具備することを特徴とする請求項１に記載のセラミック切削インサート。
【請求項３】
前記第２角度（□）は、前記第１角度（□）の少なくとも５倍の大きさであることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック切削インサート。
【請求項４】
前記第１角度（□）は、少なくとも２°、最大で５°になることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のセラミック切削インサート。
【請求項５】
前記エッジ（３）は、最大４０μｍの半径に角が丸められていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のセラミック切削インサート。
【請求項６】
平行な２つの面研磨表面であって、それらの面研磨表面のそれぞれが接続面取り表面（４ａ）と少なくとも１つの非研磨中間表面（７）とに移行する、２つの対向する面研磨表面を具備することにより回転可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のセラミック切削インサート。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のセラミック切削インサートの製造方法であって、
ａ）粉末状セラミック複合物をブランクに圧縮成形および硬化するステップであって、前記ブランクは、少なくとも１つの全体的に平面状の主要面と、周辺クリアランス表面と、チップ除去エッジに隣接する補強面取り表面と、前記面取り表面と前記主要面の間に位置する中間表面であって、前記面取り表面よりも、より急峻に傾斜し且つより狭い中間表面と、を具備するステップと、
ｂ）前記主要面を、完成された上部表面（１）を形成する間に研磨するステップであって、前記主要面は前記中間表面（７）を突き抜けており、前記中間表面（７）は、急峻な傾斜角（β）を有する、ステップと、
ｃ）少なくとも前記中間表面（７）を非研磨のままにしておくステップと、を具備することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記中間表面（７）と共に前記面取り表面（４ａ）は、前記エッジに丸い形状を与えると共に前記表面の滑らかさを改善するために、ブラッシングにより仕上げ加工されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１形態においては、本発明は、面研磨上方表面と、エッジ（角部）に隣接し、そこから補強面取り表面が内側に向けて延伸し、上部表面と平行な基準面と鋭角を形成する少なくとも１つの周辺クリアランス表面と、を具備するタイプのセラミック切削（cutting）インサート（挿入体）に関する。
【０００２】
第２形態においては、本発明はまたそのようなセラミック切削インサートの製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
チップ（切り屑）除去加工の現代技術においては、切削インサートの形状の置換可能磨耗部品を有するツールが多くの場合に使用され、これらの部品は、例えば、フライス削り（milling）、穴あけ、および旋削（turning）それぞれに対して適切な異なる基本体における形状適合台座またはインサートシートに搭載される。一般的には、切削インサートは、鋼鉄、アルミニウムなどのような、基本体の材料よりも相当に、より硬く且つより耐磨耗性のある材料から製造される。何年もかけて、ほとんどの多様な材料の多数の詳細を効率よく加工するために開発されてきた用途と加工方法に対して、特別な金属材料において、種々の用途に対して個々に利点と欠点を有する、範囲の異なる材料の範囲の切削インサートが提供されてきた。切削インサートの主流となる材料は、超硬合金であり、それは、バインダ金属（普通はコバルト）において、多数の硬質カーバイド（ウォルフラムカーバイド、チタニウムカーバイド、タンタルカーバイド、ニオビウムカーバイド）から構築されるそのような粉末状金属製品の全体的な称号である。超硬合金の切削インサートは、ある靭性（バインダ金属により与えられる）との組合せにおける硬度に関して一般的には良好な特性を有し、それはとりわけ、切削インサートを、多様な幾何学形状でかなり自由に構築できることを意味している。
【０００４】
しかし、ある用途に対しては、超硬合金インサートは、例えば、超硬合金の制限された高温硬度、つまり、高温においてその硬度を保持する機能が制限されている結果として適切でない場合がある。金属のあるタイプの加工の間、およびある外部条件のもとでは、チップ除去の際に膨大な量の熱が生成され、そのため、超硬合金インサートを、その目的のためにはより適切ではないものにしてしまう傾向がある。しかし、そのような場合、セラミック切削インサートは、しばしば首尾よく使用できる。セラミック材料と超硬合金は、それら自身、ある共通の特性を有するが、しかし、いくつかの重要な点においてお互いに異なってもいる。その結果、超硬合金インサートと比較すると、セラミック切削インサートは、相当に、より大きな硬度と、より良好な高温硬度を有している。従って、セラミック切削インサートは通常、長い稼動寿命を有しており、異常な高温においても作動でき、同時に、非常に高い切削機能も有している。しかし、セラミック切削インサートはわりと脆く、圧縮強度は引張り強度よりもかなり大きい。更に、セラミック切削インサートは、研磨が難しく、特に、不規則または複雑な形状を有する表面の研磨は難しい。これは、ツールの設計者が、切削インサートの幾何学形状を決定する許容範囲を制限する。従って、セラミック切削インサートは例外なく、わりと単純な基本形状を有しており、そのほとんどが、平面状および／または回転対称表面を有している。
【０００５】
セラミック切削インサートのチップ除去エッジの幾何学形状に関しては、２つの主要なグループに区別できる。つまり、面取り補強エッジと、角を丸められた、いわゆるＥＲエッジ（ＥＲは、「エッジ半径」のこと）があり、それぞれ、利点と欠点がある。ＥＲタイプの角を丸められたエッジは、エッジが、単に、研磨上部表面と、研磨上部表面に対してある角度にある研磨クリアランス表面の間の移行により形成され、エッジは、ブラッシングのような単純な仕上げ加工により、角を丸められた形状にされている切削インサートにおいて見られる。そのような切削インサートは、一方では、比較的に切削が容易であるという、つまり、ある程度の切削力にしか晒されないという利点を有するが、他方、機械的に弱く、そのため、損傷を受け、または破壊され易いという欠点を有する（従って、予測できない稼動寿命を有する）。面取り補強切削インサートのエッジは、上部表面とクリアランス表面の間の移行部の、細い面取り表面を研磨することにより形成され、その面取り表面は、クリアランス表面と共に上部表面と角度を形成する。研磨技術の理由のため、この角度（面取り表面と、上部表面の延長部における仮想面の間の角度として定義される）は、従来は、１５〜３０°に範囲である。ほとんどの場合は、角度は２０°である。そのようにして、機械的に比較的強いエッジが提供され、面取り表面に対して作用する切削力の合力は、切削インサート内において、内側／下側に向けられる。一般的には、エッジは、上記の角度が小さいほど、切削がより容易になる。しかし、面取り補強切削インサートの欠点は、切削力が大きくなること、つまり、切削インサートが切れ味の悪い切削になるということである。
【０００６】
２つのエッジのタイプは、上記の点において非常に異なる特性を有しているという事実により、ユーザーに対して、所与の機械加工操作に対して最適な結果をもたらすためには、どのタイプの切削インサートを選択すべきかを予め決定することが難しいという問題を引き起こす。従って、強度とロバスト性（構造安定性）はＥＲインサートよりも良好で、同時にその切削性能は面取り補強切削インサートよりも良好である、セラミック切削インサートに対する要求がある。
【発明の開示】
【０００７】
発明の目的と特徴
本発明は、上記の要求を満たし、以前から知られているセラミック切削インサートと比べより普遍的に有用なセラミック切削インサートを提供することを目的とする。従って、本発明の主要な目的は、ＥＲインサートの利点と、面取り補強切削インサートの利点を組み合わせ、そのために、それらの欠点を抑制したセラミック切削インサートを提供することである。言い換えると、切削インサートのエッジは、ある程度強度があり、ある程度切削が容易であることの両者が必要である。追加的な目的は、以前から知られているセラミック切削インサートよりも、更に複雑な幾何学形状を有して製造されるセラミック切削インサートを提供することである。別の目的は、たとえ幾何学的に不規則な表面を有して製造されたとしても、再供給（同じものを製造）可能な外形を有するセラミック切削インサートを提供することであり、オペレータに安心できる印象を与えるために、製造のバラツキに関係なく、切削インサートの異なる表面の間の境界線は常に同じように見え且つ同じ場所に位置するようにすることである。
【０００８】
本発明によれば、少なくとも主要な目的は、請求項１の特徴付けの節において定義される特徴により達成される。本発明によるセラミック切削インサートの好適な実施の形態は、従属請求項２から６において更に定義される。
【０００９】
本発明は、セラミック切削インサートの製造方法にも更に関する。この方法は、請求項７と８において定義される。
【００１０】
従来技術の更なる説明
米国特許第４，９６３，０６１号は、面取り表面と、切削インサートの平坦上方側面を拡張する沈下（subsiding）チップ破壊表面と共にクリアランス表面に隣接する面取り表面を伴って形成されるセラミック切削インサートを開示している。しかし、この場合、面取り表面は、チップ破壊表面の幅の一部にしか満たない幅を有しており、面取り表面は、従来のチップ破壊装置の近傍で強固になる狭いエッジとしてのみ機能するにすぎない。
【００１１】
更に、米国特許第４，９６３，０６１号は、切削インサートの研磨との関連において、面取り表面と上側表面との間の区別できる境界線を提供し、それにより、個々の切削インサートの再供給可能な形状を提供する技術的な問題を扱っていない。
【００１２】
本発明をより詳細に説明する前に、ＥＲエッジを有する既知のセラミック切削インサートと面取り補強セラミック切削インサートの設計をそれぞれ模式的に示している図１と図２を参照する。
【００１３】
図１においては、ＥＲエッジが断面で示されており、そして同時に、セラミック切削インサートの角部に隣接して示されている。切削インサートは、平面状の研磨上部表面１と、それと類似する研磨クリアランス表面２を有しており、この場合、研磨クリアランス表面２は平面状で、上部表面に対して９０°の角度の方位を向いている。表面１と２の間には、エッジ３が、半径ｒの角を丸められた形状で提供されている。実際には、半径ｒは、４０−６０□ｍの範囲であってよく、問題の表面は、例えば、表面１、２の研磨後に、切削インサートをブラッシングすることにより提供される。
【００１４】
図２には、面取り補強切削インサートが示されている。この場合もまた、上部表面１とクリアランス表面２は面研磨されており、一般的には、お互いに対して９０°の角度の方位を向いている。エッジ線３に隣接して、面取り表面４が研磨により形成され、その表面４は境界線５を介して上部表面１に移行する。上部表面１の延長部における仮想面はＰと指定されている。上記に指摘したように、面取り表面４と面Ｐの間の角度□は、通常は１５〜３０°である。この例においては、この角度は□＝２０°である。面取り表面の幅Ｗは、通常は０．２５ｍｍである。面取り表面４の形成は、表面１、２が研磨された後に実行される研磨操作により行われる。
【００１５】
ここでは、問題の種類のセラミック切削インサートは、粉末状のセラミック複合物をプレス加工および硬化し、それにより、実際の寸法が切削インサートの所望の見かけ寸法よりも若干大きいブランクを形成することにより製造されることを指摘しておく。言い換えれば、ブランクはすべての側面からある研磨許容誤差を有して形成される（実際は、約０．１ｍｍ）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図３〜７においては、本発明に従って製造されたセラミック切削インサートが示されており、研磨表面１、２を含む。表面１を、レベルの観点から切削インサートの他の表面と区別するために、今後は「上部表面」と称する。示されている例においては、切削インサートは、回転（又は、裏返し）可能または両面を有するようにされており、従って、切削インサートの上側だけでなく下側も研磨表面の形状で形成され、それは交互に切削インサートの支持表面として機能できる。表面２は周辺にあり、チップ除去エッジ３に隣接するクリアランス表面を形成する。この場合、切削インサートは、４つの切削エッジ３を含み、その結果、４つのクリアランス表面２を含む。最後に述べたクリアランス表面２の間には、多くのファセット（ｆａｃｅｔ：小面）表面と移行表面もまた存在するが、それらは、本発明に対しては重要ではなく、それゆえ、参照名称を与えていない。クリアランス表面２のように、切削インサートのすべての他の周辺表面は研磨できる。問題のセラミック切削インサートは、締め付けネジ用の中央孔６を有して形成しても良いが、必要であるわけではない。
【００１７】
この例においては、切削インサートは負の基本幾何学形状を有しており、上部表面と個々のクリアランス表面との間の角度は９０°となる。しかし、切削インサートはまた、正の幾何学形状を有することもでき、問題の角度は鋭角となる。
【００１８】
ここで図５〜７に注意を向けると、個々の切削エッジ３に隣接する切削インサートの固有の形状が拡大されて示されている。エッジ３から、補強面取り表面４ａが、切削インサートの中心に向かって内側方向に延伸しており、内側に向かう面取り表面は、境界線５ａにより区切られている。例においては、この面取り表面は、図６と７に示されているように平面状である。しかし、図２に示されている従来の面取り表面４とは対照的に、面取り表面４ａと、上部表面１に平行な基準面Ｐは、わずか３°の角度□しか形成しない。言い換えると、面取り表面４ａは、図２による従来の面取り表面４よりもかなり平坦にまたは小さい角度で傾斜している。
【００１９】
本発明の特徴は更に、上部表面１と、面取り表面４ａの境界線５ａの間に、その全体を７で指定される中間表面が形成され、その中間表面は、上記の第１境界線５ａよりも高いレベルに位置する第２内部境界線８を介して、上部表面１に移行する。示されている好適な実施の形態においては、中間表面７は、２つの部分表面、つまり、平面状部分表面９と、同時に、第３境界線１１により平面状部分表面９から分離されている、いわゆる半径移行の形状の凹形にアーチを描く部分表面１０を含む。最後に記述した部分表面９は、上部表面１の延長部において延伸する基準面Ｐ１と鋭角□を形成する。中間表面は、その全体は７として指定され、部分表面９、１０を含むが、全体的には凹形であり、表面は、その全体が、境界線５ａと８の間に延伸する任意の仮想直線の内側／下側に位置している。ここで、中間表面７は、凹形であることを条件に種々の形状にできることを指摘しておく。例えば、表面は、単一な、凹形のアーチを描く表面、つまり、平面状部分表面がない形状で提供することができる。肝心なことは、問題の表面は、示されている平面状部分表面９と同様に、角度□よりもかなり大きな角度□を形成するということである。この例においては、角度βは４０°、つまり、比較的急峻な角度となる。実際、角度βは、少なくとも角度□の５倍でなければならず、少なくとも１５°、最大で８５°となる。角度βが少なくとも２５°、最大で６５°であると有利である。
【００２０】
角度□はまた、例としての値３°から逸脱してもよい。しかし、角度□は、一方では、２°未満であってはならず、他方、５°を越えてもいけない。このようにして、エッジ部分の改善された強度の要望は、エッジ部分の切削が容易であるという要望と共に満たされる（強度は、□が増大すると共に増加し、一方、切削力は、□が減少すると減少する）。
【００２１】
上部表面１と、適切にはクリアランス表面２もまた、標準製造方法に従って研磨されているが、少なくとも中間表面７と、好ましくは面取り表面４ａは、研磨されていない。言い換えると、表面４ａ、７が光沢表面構造を与える目的でブラッシング処理され、同時に、エッジ線３に沿ってＥＲタイプのエッジの角の丸みを提供する処理の後でも、表面４ａ、７は重要部分すべてにおいてその元々の形状を保持している。その結果、ブラッシングにより、クリアランス表面２の研磨の後に残る可能性のあるチップは除去され、使用されるブラシは十分に強固で、エッジ線に沿ってある半径を具備する。この半径は、２０μｍ程度と適度であってよく、４０μｍを超えてはならない。しかし、研磨とは対照的に、ブラッシングは、エッジ線の近傍以外では、切削インサートの表面層において物質の除去は行わない。
【００２２】
図６と７において、ＷＦは面取り表面４ａの幅を示し、ＷＭは、中間表面７の幅を示している（投影において）。中間表面の幅ＷＭは、面取り表面４ａの幅ＷＦよりも小さい。１５ｍｍの切削インサート（ＩＣ＝１５ｍｍ）に対して、面取り表面の幅ＷＦは１．５ｍｍであってよく、中間表面の幅ＷＭは０．８ｍｍである。それにより、深さＴ（エッジ３と基準面Ｐ１の間の垂直距離として定義される）は、約０．７ｍｍになる。表面４ａ、７の幅は、断面Ａ−Ａから断面Ｂ−Ｂに連続的に減少し、そのため、幅の大きさＷＦとＷＭの関係は、急激に変化することはないということに留意されたい。他方、部分表面１０の幅に対する部分表面９の幅は減少し、つまり、面取り表面の幅ＷＦは、表面の長さの延長部に沿う任意の断面（それぞれＡ−ＡとＢ−Ｂ）において、中間表面の幅ＷＭよりも大きい。
【００２３】
切削インサートの製造
本発明によるセラミック切削インサートの製造は、下記のように行われる。第１ステップにおいて、粉末状のセラミック複合物が圧縮成形且つ硬化（焼結）されてブランクが生成される。鋳型においてプレス加工が行われ、２つの全体的に平面状で平行な主要面が生成され、それは後で、切削インサートの表面１を形成する。更に、周囲のクリアランス表面と、各切削エッジに隣接する補強面取り表面をブランクに形成しなければならない。更に、上述したタイプの中間表面７も形成しなければならない。ブランクが所望の硬度になると、側表面だけでなく、各主要面も、完全な平面状の表面１を形成する間に研磨される。研磨において、研磨ディスクは、境界線８を形成する間に表面９を突き破る。表面９は比較的急峻な傾斜角度□を有しているので、表面９が、小さなでこぼこ、例えば、境界線８まで延伸する長く狭い窪みの筋を含んでいるとしても、前記境界線８は明確になり（投影において上方から見られるように）、所定の場所に位置する。このようにして、補強面取り表面４ａと共に中間表面７は、研磨されないままであってよく、切削インサートの外部が、美的な観点において損傷を受けることはない。
【００２４】
これに関連して、研磨を、この例ではわずか３°の傾斜角□しか有していない、平坦な傾斜面取り表面４ａに直接関連して行うという代替の考えに注意が向けられる。研磨ディスクがそのような面取り表面を直接突き破ることが容認される場合は、エッジ線３との関連における境界線の場所は、異なる製造結果間の厚さのバラツキにより、異なる切削インサート間で変化する。
【００２５】
表面１、２が研磨されると、適切には切削インサートは、ＥＲの角を丸められたエッジ線３を形成する間に、前記面取りおよび中間表面４ａ、７をブラッシングすることにより完成される。
【００２６】
本発明の利点
本発明によるセラミック切削インサートの利点の１つは、切削インサートが、種々の用途に対して、より普遍的に有用になるということである。ＥＲの角を丸められた切削インサートと面取り補強切削インサートの間で、それぞれ連続的に変化する必要がある代わりに、多数の用途において、ユーザーは１つの且つ同じタイプの切削インサートが装備された自分のツールを使用できる。別の利点は、切削エッジに隣接する必要な面取り表面を、直接プレス加工により、つまり、研磨なしで実現できるということである。これは、ツール設計者が、切削エッジに隣接する複雑な形状を有する表面を形成するときに、より大きな許容範囲を与える。追加的な利点は、切削インサートを、面研磨上部表面と個々の研磨クリアランス表面の間の面が研磨されることなく製造されるにも拘わらず、美的に魅力的且つ安心できる方法で製造できるということである。その結果、中間表面の急峻な傾斜のため、エッジから上部表面に延伸する表面の１つの且つ同じ幅が、表面にでこぼこがあったとしても、信頼できる再現性をもって得られる。結論として、本発明に従って形成された中間表面は、チップ破壊装置として機能するように意図されていないということを強調すべきであろう。そのため、セラミック切削インサートが適切な用途においては、チップは、エッジ線に最も近くに位置している面取り表面に対して主に破壊される。
【００２７】
本発明の実現可能な変形例
本発明は、上述され、図に示された実施の形態にのみ制限されるわけではない。そのため、エッジに最も近く位置する面取り表面と、上部表面に最も近く位置する中間表面を、部分表面間の目立つ折り返し線または境界線がない、単一、連続、そして凹形にアーチを描く表面の部分の形状として実現することが可能である。例えば、そのような表面は、断面方向において、アーチを描く線により定義することができ、その曲率半径は、エッジに最も近いところで比較的大きく、そして上部表面に向けて連続的に減少する。一般的に、エッジ線と、上部表面への境界線の間の研磨されていない表面の形状は、表面が全体的に凹形、つまり、エッジ線と前記境界線の間の仮想面の下に位置し、同時に、上部表面に最も近く位置する部分表面（中間表面）が、エッジ線に最も近く位置する部分表面（面取り表面）よりも比較的大きな角度で傾斜していればあまり重要でないということができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、極端に拡大したスケールでの、セラミック切削インサート（従来技術）のＥＲエッジの模式図である。
【図２】図２は、セラミック切削インサート（従来技術）の面取り補強エッジの類似の図である。
【図３】図３は、本発明によるセラミック切削インサートの透視図である。
【図４】図４は、上記のセラミック切削インサートの側面図である。
【図５】図５は、セラミック切削インサートの上から見たときの平面図である。
【図６】図６は、図５における拡大詳細断面Ａ−Ａである。
【図７】図７は、図５における拡大詳細断面Ｂ−Ｂである。
【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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【国際調査報告】
2009521336.tif 000010
2009521336.tif 000011
2009521336.tif 000012
2009521336.tif 000013