(57)【要約】【課題】切削インサートを改良する。【解決手段】  回転用切削インサート１００は、上側部１０２と、下側部１０３と、上側部と下側部とを連結するクリアランス面１０５と、上方カッティングエッジ１０６とを備える。上方カッティングエッジは、ノーズエッジ部分１１４によって連結される、第１エッジ部分１１２と第２エッジ部分１１３とを形成する。チップ生成部１１５が上側部において形成される。チップ生成部１１５は、ノーズエッジ部分の後方に形成されたノーズ底面１１６と、第１エッジ部分に沿って延びる第１主底面１１７と、ノーズ底面と第１主底面との間に形成された、連続する第１隆起底面１１８とを有する。第１隆起底面は、第１エッジ部分の高さよりも低いが、ノーズ底面と第１主底面の夫々の最下点よりは高い最下点を有する。【選択図】図４ａ
2015009355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート本体（１０１、２０１）であって、
上方延長面（Ｕ1）を形成する上側部（１０２、２０２）と、
前記上方延長面（Ｕ1）と平行な下方延長面（Ｌ1）を形成する下側部（１０３）であって、中心軸（Ｚ1）が前記上方延長面（Ｕ1）と下方延長面（Ｌ1）に垂直に延びるような下側部（１０３）と、
前記インサート本体（１０１，２０１）の外周周りに延びて前記上側部（１０２、２０２）と前記下側部（１０３）とを連結するクリアランス面（１０５）と、
前記クリアランス面（１０５）と前記上側部（１０２、２０２）との間に形成された上方カッティングエッジ（１０６、２０６）であって、前記上方カッティングエッジは前記上側部（１０２、２０２）の周りを延びて少なくとも第１エッジ部分（１１２、２１２）と第２エッジ部分（１１３、２１３）とを形成し、それらは前記第２エッジ部分（１１３、２１３）が前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に対して角度をなして形成されるようにノーズエッジ部分（１１４、２１４）によって連結されるような、上方カッティングエッジと、を有するインサート本体（１０１、２０１）と、
前記上側部に形成されるチップ生成部（１１５、２１５）であって、
前記第１エッジ部分（１１２、２１２）と前記第２エッジ部分（１１３、２１３）との間の２等分線（Ｙ1、Ｙ2）に沿って前記ノーズエッジ部分（１１４、２１４）の後方に形成されたノーズ底面（１１６、２１６）であって、前記ノーズエッジ部分（１１４、２１４）の高さよりも低い地点を有する前記ノーズ底面（１１６、２１６）と、
前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に沿って延びる第１主底面（１１７、２１７）であって、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さよりも低い地点を有する前記第１主底面（１１７、２１７）と、を有するようなチップ生成部（１１５、２１５）と、を有する、回転用切削インサート（１００、２００）において、
前記チップ生成部（１１５、２１５）は更に、前記ノーズ底面（１１６、２１６）と前記第１主底面（１１７、２１７）との間に形成された連続する第１隆起底面（１１８、２１８）を有し、前記第１隆起底面（１１８、２１８）は前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に沿って延び、前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さよりも低いが、前記ノーズ底面（１１６、２１６）と前記第１主底面（１１７、２１７）の夫々の最下点よりは高い最下点を有することを特徴とする回転用切削インサート。
【請求項２】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、平面、又は実質上平面であることを特徴とする請求項１に記載の回転用切削インサート。
【請求項３】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、稜線、溝、突起、穴などのチップ生成面構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転用切削インサート。
【請求項４】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、前記上方延長面（Ｕ1）に平行な主延長面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項５】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、前記上方延長面（Ｕ1）に対して傾斜した主延長面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項６】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に平行、又は実質上平行になるように方向付けられた少なくとも１本の境界線（１１８ａ、１１１８ｂ、２１８ａ、２１８ｂ）を有し、好ましくは前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に平行、又は実質上平行になるように方向付けられた２本の境界線（１１８ａ、１１１８ｂ、２１８ａ、２１８ｂ）を有す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回転用切削インサート。
【請求項７】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、２等分線（Ｙ1、Ｙ2）上に中心を置く扇形の外側の領域に位置し、前記扇形はその半径として前記ノーズエッジ部分（１１４、２１４）のノーズ半径ｒと中心角θとを有し、該中心角θは前記ノーズ底面（１１６、２１６）の少なくとも一部分が前記扇形内に位置するように選ばれ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回転用切削インサート。
【請求項８】
前記中心軸（Ｚ1）に平行な方向で、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さから前記第１隆起底面（１１８、２１８）の最下点までの距離ｄ1は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さから前記ノーズ底面（１１６、２１６）の最下点までの距離ｄ2の０．２〜０．８倍であり、好ましくは０．３〜０．６倍、更に好ましくは０．４〜０．６倍であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項９】
前記中心軸（Ｚ1）に平行な方向で、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さから前記第１隆起底面（１１８、２１８）の最高点までの距離ｄ3は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）の高さから前記ノーズ底面（１１６、２１６）の最下点までの距離ｄ2の０．２〜０．８倍であり、好ましくは０．３〜０．６倍、更に好ましくは０．４〜０．６倍であ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回転用切削インサート。
【請求項１０】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に平行な方向に最大の延伸部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１１】
前記上方延長面（Ｕ1）に平行な平面内において、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）から前記第１隆起底面（１１８、２１８）までの最小距離は、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）から前記ノーズ底面（１１６、２１６）までの最小距離よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１２】
前記チップ生成部（１１５、２１５）は更に、前記第１エッジ部分（１１２、２１２）に沿って延びるチップ生成壁（１２２、２２２）を有し、前記第１隆起底面（１１８、２１８）は前記第１エッジ部分（１１２、２１２）と前記チップ生成壁（１２２、２２２）との間に位置することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１３】
前記第１隆起底面（１１８、２１８）と前記第１主底面（１１７、２１７）は、前記上方延長面（Ｕ1）に対して傾斜する平面内において前記第１隆起底面（１１８、２１８）と前記第１主底面（１１７、２１７）との間で延びる第１中間底面（１２０、２２０）によって連結されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１４】
前記第１隆起底面（１１８）は、ノーズ領域（１１９）の中から延び、該ノーズ領域は、前記２等分線（Ｙ1）上に中心があり円弧状の前記ノーズエッジ部分（１１４）を有する扇の形をしていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１５】
前記ノーズ底面（１１６、２１６）は少なくともその一部分が、前記２等分線（Ｙ1、Ｙ2）上に中心を置きかつその円弧としての前記ノーズエッジ部分（１１４、２１４）を備える扇形の形態なるノーズ域（１１９、２１９）の内に位置することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回転用切削インサート。
【請求項１６】
工具本体（２）と、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの回転用切削インサート（３）を有する回転工具（１）であって、前記少なくとも１つの切削インサート（３）の夫々は前記工具本体（２）のインサート座部に着脱可能に据え付けられることを特徴とする回転工具（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段による回転によって金属ワークをチップ除去機械加工するように構成された切削インサートに関する。本発明は又、工具本体に加えて、そのような切削インサートを少なくとも１つ有する回転工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある特許文献には、回転によって金属のワークピースを機械加工するように構成されたインデクサブル切削インサートを開示している（例えば、特許文献１参照。）。その切削インサートは、上方延長面を定める上側部と上方延長面に平行な下方延長面を定める下側部とを有するインサート本体を有し、中心軸は上方延長面と下方延長面を通って垂直に延びている。クリアランス面はインサート本体の外周周りに延び、上側部と下側部とを連結する。カッティングエッジはクリアランス面と上側部との間に形成され、上側部の周りを延びる。カッティングエッジは第１エッジ部分と第２エッジ部分を形成し、第２エッジ部分は第１エッジ部分に対して角度を成して形成されるようにノーズエッジ部分によって連結される。インサート本体の上側部は、第１エッジ部分と第２エッジ部分との間の２等分線に沿って、ノーズエッジ部分の後方に形成されるチップ生成面を伴ったチップ生成部を有する。ノーズ底面はノーズエッジ部分の高さよりも低い最下点を有する。チップ生成部は更に、第１エッジ部分に沿って延びかつ第１エッジ部分の高さよりも低い最下点を持った第１主底面を有する。
【０００３】
当該特許文献の切削インサートは加えて、コーナー領域に、２等分線に沿ってノーズ底面の後方に形成された段差の形の隆起面を含んだチップ幾何構造を有している。その隆起面は、第１エッジ部分の高さよりも低いけれどもノーズ底面や第１主底面の各最下点よりも高い最下点を有する。その隆起面は２等分線に対して対照になるように形成され、結果として隆起面の一部はノーズ底面と第１主底面との間の領域に位置すると共に、隆起面の一部はノーズ底面と、第２エッジ部分に沿って延びる第２主底面との間に位置する。２等分線に沿ってその隆起面の後方には、更なる隆起チップ幾何構造が形成される。従って、その切削インサートは、切削コーナーの領域にあって異なる高さにチップ幾何構造を与えている。
【０００４】
従って、当該特許文献の切削インサートは異なる送り速度に対するチップ制御を提供しており、そこでは様々なチップ幾何構造が送り速度に応じて使用されている。しかしながら、回転によってワークピースのチップ除去加工に使用された場合、その切削インサートは硬いチップ生成を与えることになり、即ち小さな曲率半径のチップが形成される。このことは、課せられた高い変形力により工具の寿命を減じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１９８９７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述した問題点を克服し、かつ穏やかなチップ生成を提供しつつ、それでも良好なチップ制御を提供する回転用切削インサートを提供することにある。別の目的は、様々な切削深さや送り速度に対しても容易に最適化する汎用的切削インサートを提供することにある。更なる目的としては、少なくとも幾つかの切削条件においてノッチ摩耗に対して影響を受けにくい切削インサートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、最初に定義される切削インサートであって、チップ生成部が更に、ノーズ底面と第１主底面との間に形成された連続する第１隆起底面を有し、前記第１隆起底面は第１エッジ部分に沿って延び、前記第１隆起底面は、前記第１エッジ部分の高さよりも低いが前記ノーズ底面と前記第１主底面の夫々の最下点よりは高い最下点を有することを特徴とする切削インサートによって達成される。
【０００８】
従って、チップ生成部は第１エッジ部分に沿って延びる第１隆起底面を備える。本明細書での“沿って”は、切削インサートを中心軸に平行な方向、即ち上方から見た状態として理解されるべきである。第１隆起底面は第１エッジ部分に垂直な方向の延伸部を有し、即ちそれは少なくとも２方向に延びる。第１エッジ部分に沿った領域にあって、ノーズ底面と第１底面との間の最下点は第１隆起底面上に位置する。換言すれば、第１隆起底面は、第１エッジ部分に沿った、第１隆起底面が位置するノーズ底面と第１底面との間の領域に、これ以上低くなるような（即ち、底の）面を配置しない連続した単一の底面を形成する。そのような切削インサートはチップに比較的大きな曲率半径、ひいては開いたチップ形状を付与し、ソフトチップ生成を提供する。これは大きな範囲の切削深さと送り速度に対して有効であり、特に切削インサートのノーズ半径より若干上の切削深さや、粗い回転に使用される比較的大きな送り速度に対しては特に有効である。達成されたソフトチップ生成はインサートにかかる変形力を減じるために工具自体の寿命は長くなる。本発明による切削インサートは又、ステンレス鋼や耐熱材料のような延性材料を加工する際に特に問題となるノッチ摩耗に対して影響を受けにくい。これらの材料にとってバリはチップ上にできる傾向にあり、仮にチップの曲率半径が小さい場合、バリが第１カッティングエッジに損傷、即ちノッチ摩耗させる可能性がある。これはノーズ半径を少し上回る切削深さの場合、一般的なことである。本発明による切削インサートは、チップの曲率半径を増加させる第１隆起底面があることでこれらの問題を減じるものである。ノーズ半径をはるかに超える切削深さの場合、ノッチ摩耗の問題は通常少ないが、他方これらの切削深さで生じるチップはワークピースに損傷を与える可能性がある。それらの切削深さにおいて隆起した底面はチップがワークピースから離反する方向付けを助け、それによりワークピースへの損傷を最小限に抑える。小さな切削深さ、即ちノーズ半径よりも小さな切削深さにおいてチップは、切削インサートの２等分線にほぼ沿った形で方向付けられる傾向にある。これらに切削深さに対し第１隆起底面は、より良いチップ制御を与えるチップ生成部となる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、前記第１隆起底面は、平面、又は実質上平面である。第１隆起底面は本実施形態では、上方延長面に平行な平面内で延びるが上方延長面に対して傾斜する平面内でも延びることができる。金属切削時、チップが第１隆起底面に接するため、本実施形態による切削インサートは通常、滑らかなチップ生成をもたらす。これにより切削インサートの工具としての寿命が増加する。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、前記第１隆起底面は、稜線、溝、突起、穴などのチップ生成面構造を備える。そのようなチップ生成面構造により、チップ生成を様々な作業条件に対して最適化させてもよい。チップ生成面構造は、小さな送り速度を以て増加したチップ制御を与えるためには、特に好都合なものである。例えば、表面構造は壊れ易く結果として短いチップとなってしまうような波型のチップを生むように設計することも可能である。チップ生成面構造は第１隆起底面の主延長面から中心軸に平行な方向に大きく逸脱するべきではない。好ましくは、チップ生成面構造は第１隆起底面の主延長面から上記方向に、第１エッジ部分の高さから第１隆起底面の主延長面の高さまでの距離の２５％を超えて逸脱せず、より好ましくは１０％を超えて逸脱しない。上方延長面に平行に主延長面内を延びる第１隆起底面に対しては、主延長面と第１エッジ部分の高さとの間で０．１０ｍｍの距離を隔てることで、チップ生成面構造は主延長面から最大±０．０２５ｍｍ逸脱するのが好ましく、より好ましくは最大±０．０１０ｍｍ逸脱する。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、前記第１隆起底面は、前記上方延長面に平行な主延長面を有する。そのような第１隆起底面は又、主延長面から逸脱したチップ生成面構造を備えても良い。主延長面を上方延長面に平行に保つことは、切削インサートの工具としての寿命を許容範囲内に収めつつ、適度に短い長さのチップを提供する。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、前記第１隆起底面は、前記上方延長面に対して傾斜した主延長面を有する。例えば、第１隆起底面がノーズ底面に一番近い最高点と第１主底面に一番近い最下点を有するように、主延長面が第１エッジ部分に対して傾斜しても良い。そのような設計により、チップはワークピースから外側へと方向付けられ、ワークピースが分離したチップによって傷付けられてしまうリスクが減る。これは大きな切削深さでの感度の高い材料にとっては特に好ましいものである。これに代わって、第１隆起底面がノーズ底面に一番近い最下点と第１主底面に一番近い最高点を有するように、主延長面が第１エッジ部分に対して傾斜した場合には、例えば耐熱合金からなるワークピースを機械加工する際のノッチ摩耗が減るかもしれない。別の実施形態では、第１隆起底面が第１エッジ部分に一番近い最下点と中心軸近くに最高点を有するように、主延長面を第１エッジ部分に対して傾斜させてもよい。この場合、チップはより短くなり、特定の用途に有利となりうる。これに代わって、第１隆起底面が第１エッジ部分に一番近い最高点と中心軸近くに最下点を有するように、主延長面を第１エッジ部分に平行な面において傾斜させてもよい。そのような形態はチップにより大きな曲率半径を与え、ひいては切削インサートの工具寿命を増加する。一実施形態において、主延長面は第１エッジ部分と第２エッジ部分の双方に対して傾斜する。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、第１隆起底面は、中心軸に平行な方向から見た場合、正方又は実質的に正方の形状を有する。そのような第１隆起底面は、例えば長方形であったり、或いは平行四辺形の形態をとることになるだろう。それはチップ生成面を均一にするため、結果として摩擦を少なくし、工具寿命をのばし、低い騒音レベルをもたらすことになる。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、前記第１隆起底面は、前記第１エッジ部分に平行、又は実質上平行になるように方向付けられた少なくとも１本の境界線を有する。本実施形態では、チップの形成は少なくとも、第１エッジ部分に平行か、実質上平行な境界線に亘って均一であるが他の境界線を使用しチップをねじることができる。好ましくは、第１隆起底面は第１エッジ部分に平行又は実質上平行な２本の境界線を有して均一なチップ生成を与える。そのような隆起底面は例えば長方形であったり、実質上長方形であったり、或いは平行四辺形の形であったりするが、それは又１本以上の湾曲した境界線や合計で４本以上の境界線を含むこともあり得る。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、前記第１隆起底面は、２等分線上に中心を置く扇形の外側の領域に位置し、前記扇形はその半径として前記ノーズエッジ部分のノーズ半径ｒと中心角θとを有し、該中心角θは前記ノーズ底面の少なくとも一部分が前記扇形内に位置するように選ばれる。このためノーズ底面後方の領域は第１隆起底面とは別個に形成することができる。従って、これに対応する第２隆起底面は第２のエッジ部分に沿って延び、第１隆起底面からは離れて形成させてもよい。本実施形態においては、チップ生成部は第１隆起底面の夫々の側、即ちノーズ領域と第１エッジ部分の領域の夫々で別個に最適化することができる。従って、切削インサートは、様々な切削深さ、材料及び送り速度に対して同じ個々のチップ生成部で最適化できるため、非常に汎用性がある。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、前記中心軸に平行な方向で、前記第１エッジ部分の高さから前記第１隆起底面の最下点までの距離ｄ1は、前記第１エッジ部分の高さから前記ノーズ底面の最下点までの距離ｄ2の０．２〜０．８倍であり、好ましくは０．３〜０．６倍、更に好ましくは０．４〜０．６倍である。これらの隔たりを以て第１隆起底面のチップ生成特性は最適化される。前記第１エッジ部分の高さから前記第１隆起底面の最下点までの距離ｄ1が、前記第１エッジ部分の高さから前記ノーズ底面の最下点までの距離ｄ2の０．２倍以上ある時、即ち第１隆起底面が第１エッジ部分の高さに非常に密接していない場合、チップ生成の際の摩擦の問題が低減する。第１エッジ部分の高さから第１隆起底面の最下点までの距離ｄ1が、第１エッジ部分の高さからノーズ底面の最下点までの距離ｄ2の０．８倍以下である時、即ち第１隆起底面がノーズ底面の高さに非常に密接していない場合、その第１隆起底面はより穏やかなチップ生成をもたらす。例えば切削インサートのサイズに応じて、第１エッジ部分の高さからノーズ底面の最下点までの距離ｄ2は０．１２〜０．２５ｍｍの範囲であっても良く、第１エッジ部分の高さから第１隆起底面の最下点までの距離ｄ1は０．０５〜０．１ｍｍの範囲であっても良い。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、前記中心軸に平行な方向で、前記第１エッジ部分の高さから前記第１隆起底面の最高点までの距離ｄ3は、前記第１エッジ部分の高さから前記ノーズ底面の最下点までの距離ｄ2の０．２〜０．８倍であり、好ましくは０．３〜０．６倍、更に好ましくは０．４〜０．６倍である。このようにして、全ての隆起底面が第１エッジ部分の高さよりも下方に位置する。前記隔たりの範囲内において、第１隆起底面のチップ生成特性が最適化する。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、前記第１隆起底面は前記第１エッジ部分に平行な方向に最も大きな延伸部を有する。このため、第１隆起底面は様々な切削深さに適している。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、前記上方延長面に平行な平面内において、前記第１エッジ部分から前記第１隆起底面までの最小距離は、前記第１エッジ部分から前記ノーズ底面までの最小距離よりも小さい。これは、低い送り速度と小さな切削深さを伴う仕上げ時よりも大幅に第１エッジ部分が使用される際、大きな切削力を伴う粗旋回時において特に有効となる。
【００２０】
本発明の一実施形態によれば、前記チップ生成部は更に、前記第１エッジ部分に沿って延びるチップ生成壁を有し、前記第１隆起底面は前記第１エッジ部分と前記チップ生成壁との間に位置する。これは両面型切削インサート、即ち上側部及び下側部が完全に同じように設計されて、双方共に機械加工に使用されるようなインサートにとって特に関連性のあるものである。この場合、上側部は、回転工具に挿入時において切削インサートを支持する隆起支持面を有することができる。これにより第１隆起底面は第１エッジ部分からチップ生成壁への変化を和らげ、穏やかなチップ生成を提供する。好ましくは、ノーズ底面と第１主底面は上方カッティングエッジとチップ生成壁との間の領域に位置する。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、第１隆起底面と第１主底面は、前記上方延長面に対して傾斜する平面内において第１隆起底面と第１主底面との間で延びる第１中間底面によって連結される。従って、第１中間底面は、第１隆起底面の高さから第１主底面へと落下する傾斜面である。このようにして第１中間底面は第１隆起底面と第１エッジ部分との間に穏やかな移行部を形成する。その穏やかな移行部は製造の観点から好ましい切削インサートを作る。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、第１中間底面は第１エッジ部分に垂直な方向の幅を有し、その幅は第１主底面に向かう方向において減少する。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、第１隆起底面はノーズ領域の中から延び、そのノーズ領域は、前記２等分線上に中心があり円弧状のノーズエッジ部分を有する扇の形をしている。従って、第１隆起底面は部分的に、比較的ノーズ底面に近くノーズ領域内に位置する。この構造を以て切削インサートは非常に多用途となる。それは小さな切削深さと低い送り速度に対しては良好なチップ制御をもたらしながらも、大きな切削深さやより高い送り速度に対しても適合可能である。
【００２４】
本発明の別実施形態によれば、第１隆起底面は前記２等分線上に中心があり円弧状のノーズエッジ部分を有する扇の形のノーズ領域の外側に位置する。この実施形態では、高い送り速度と大きな切削深さに対し切削インサートが最適化される。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、ノーズ底面は少なくともその一部分が、前記２等分線上に中心を置きかつその円弧としてのノーズエッジ部分を備える扇形の形態なるノーズ領域内に位置する。更なる実施形態によれば、ノーズ底面はその全体が前記２等分線上に中心を置きかつその円弧としてのノーズエッジ部分を備える扇形の形態なるノーズ領域内に位置する。このノーズ底面の位置は、特に小さな切削深さに対して良好なチップ制御をもたらす。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、上方延長面に平行な方向で、ノーズ底面とノーズエッジ部分との間の最短距離はノーズエッジ部分のノーズ半径ｒよりも小さい。ノーズ底面とノーズエッジ領域との間のそのような距離は、ノーズエッジ部分からノーズ底面へと急傾斜面を形成するのを可能にする。これは結果としてチップをより短くすることになる。
【００２７】
本発明の別の特徴によれば、上述した目的は、工具本体と、少なくとも１つの上記切削インサートとを有する回転工具であって、少なくとも１つの金属製切削インサートの夫々が工具本体のインサート座部に着脱可能に据え付けられるような回転工具によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態による切削インサートの斜視図である。
【図２】図１の切削インサートの上面図である。
【図３ａ】図１の切削インサートの側面図である。
【図３ｂ】図１の切削インサートの断面図である。
【図４ａ】図１の切削インサートのコーナー域の斜視図である。
【図４ｂ】図４ａのコーナー域の上面図である。
【図５ａ】図４ｂの線Ｖａに沿った概略的断面図である。
【図５ｂ】図４ｂの線Ｖｂに沿った概略的断面図である。
【図５ｃ】図４ｂの線Ｖｃに沿った概略的断面図である。
【図５ｄ】図４ｂの線Ｖｄに沿った概略的断面図である。
【図５ｅ】図４ｂの線Ｖｅに沿った概略的断面図である。
【図６ａ】本発明の第２実施形態による切削インサートのコーナー域の斜視図である。
【図６ｂ】図６ａのコーナー域の上面図である。
【図７ａ】図６ｂの線VIIａに沿った概略的断面図である。
【図７ｂ】図６ｂの線VIIｂに沿った概略的断面図である。
【図７ｃ】図６ｂの線VIIｃに沿った概略的断面図である。
【図７ｄ】図６ｂの線VIIｄに沿った概略的断面図である。
【図７ｅ】図６ｂの線VIIｅに沿った概略的断面図である。
【図８】本発明による回転工具とワークピースの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１〜図３は本発明の第１実施形態による切削インサート１００を示している。
【００３０】
切削インサートは、上方延長面Ｕ1を形成する上側部１０２と、上方延長面Ｕ1に平行な下方延長面Ｌ1を形成する下側部１０３とを備えるインサート本体１０１を有する。中心軸Ｚ1は、下方延長面Ｌ1から上方延長面Ｕ1へと向かう方向を正方向と定義しつつ、上方延長面Ｕ1と下方延長面Ｌ1を通って垂直方向に延びる。本明細書での用語“高い”と“低い”は、その中心軸Ｚ1に沿って、上方延長面Ｕ1に関連して使用される。中央孔１０４は中心軸Ｚ1に対し平行かつ同心状に上側部１０２と下側部１０３を通って延びる。その切削インサート１００は両面型であり様々なインデックス位置に対してインデックス可能であるため、上側部１０２と下側部１０３は完全に同じように形成される。１つのインデックス位置において、上方カッティングエッジ１０６は切削状態にあり、上側部１０２はチップ面１２６を形成する。また別のインデックス位置では、下側部１０３の周りに形成された下方カッティングエッジ１２７が切削状態にあり、下側部１０３はチップ面を形成する。上側部１０２は、コーナー支持面１３０と、座部の支持面上に載置するように構成されるエッジ支持面１３１とを備える。これら支持面１３０、１３１は上方延長面Ｕ1内を延びる。上側部１０２と下側部１０３は完全に同じように形成されることで、下側部１０３も又、下方延長面Ｌ1内で延びる対応支持面を伴って形成される。このため以下では上側部１０２だけを詳細に説明することになるが、下側部１０３も又、上側部１０２の全ての特徴を有していることを理解されたい。
【００３１】
クリアランス面１０５はインサート本体１０１の周りを延びて、上側部１０２と下側部１０３を連結する。クリアランス面１０５と上側部１０２との間に上方カッティングエッジ１０６が形成され上側部１０２の周りを延びる。上方カッティングエッジ１０２に沿って延びる上側部１０２には上方面取りの形態なるランド１０７が形成される。切削インサート１００は、図２のように上面図、即ち、例えば中心軸Ｚ1に沿った方向で見た場合、全体の形が、湾曲した４つのコーナー１０８、１０９、１１０、１１１を持った菱形となっている。各コーナーは、回転することでワークピースを機械加工する切削コーナーとして設計される。切削インサートは中心軸Ｚ1に平行でかつこれと２つの対向するコーナー１０８、１１０を含む面に対し対照に形成される。対向する２つのコーナー１０８、１１０は鋭いノーズ角で形成されるのに対し、対向する２つのコーナー１０９、１１１は鈍いノーズ角で形成される。ノーズ角は別として全てのコーナーが同じ設計を有するため、以下、唯１個のコーナー１０８だけを詳細に説明する。
【００３２】
コーナー１０８をより詳細に示した図４ａ、４ｂと、図４ｂに示した各ラインに沿った各断面を示した図５ａ〜５ｅを参照する。コーナー１０８の領域では、上方カッティングエッジ１０６が第１エッジ部分１１２と、その第１エッジ部分１１２に対して角度を成して形成される第２エッジ部分１１３とを形成する。第１エッジ部分１１２と第２エッジ部分１１３とはノーズ半径ｒ、即ち曲率半径を伴ったノーズエッジ部分１１４によって連結される。中心軸Ｚ1を交差する２等分線Ｙ1によってノーズエッジ部分１１４は２つの対照部分に分割される。コーナー１０８は上側部１０２に、ノーズ底面１１６を有するチップ生成部１１５、第１主底面１１７、及び第２主底面１２９を備える。ノーズ底面１１６は、図５ｂから明らかなようにノーズエッジ部分１１４の高さよりも低い最下点を伴った連続面として形成される。それは、２等分線Ｙ1に沿ってノーズエッジ部分１１４とランド１０７の後方にある領域内に形成される。第１主底面１１７は第１エッジ部分１１２に沿ってランド１０７の内側で延びる。それは、図５ｅに示すように第１エッジ部分１１２の高さよりも低い最低高さを伴った溝として、ノーズ底面１１６とほぼ同じ高さに形成される。ノーズ底面１１６と第１主底面１１７との間にある領域には、２等分線Ｙ1からは切り離された形で第１エッジ部分１１２に沿ってランド１０７の内側を延びる第１隆起底面１１８が形成される。その第１隆起底面１１８の最も低い高さは、図５ａ及び図５ｃに示すように、第１エッジ部分１１２やノーズエッジ部分１１４よりも低いがノーズ底面１１６や第１底面１１７の各最下点よりも高い。
【００３３】
第１実施形態においては、第１隆起底面１１８は上方延長面Ｕ1に平行な主延長面内で延びる実質上平坦な面の形をとる。それは第１エッジ部分１１２に本質的に平行な２本の境界線１１８ａ、１１８ｂを有する。従って、第１隆起底面１１８は第１エッジ部分１１２に垂直な方向に延伸部を有している。第１隆起底面１１８は切削インサートのノーズ領域１１９の内部から延びており、またノーズ領域１１９は２等分線Ｙ1上に中心を置くノーズ領域中心角φと円弧状のノーズエッジ部分１１４を伴う扇形として定められる。従って、ノーズエッジ部分１１４のノーズ半径ｒはノーズ領域１１９を定める扇形の半径と同一である。第１隆起底面１１８は第１エッジ部分１１２に沿ってノーズ領域１１９の内部からノーズ領域１１９の外側にある領域へと延びる。第１隆起底面１１８の延伸部は、第１エッジ部分１１２に平行な方向のそれが第１エッジ部分１１２に垂直な方向の延伸部よりも大きい。第１隆起底面１１８と第１主底面１１７を接続するのが第１中間底面１２０である。第１中間底面１２０は、第１エッジ部分１１２に垂直な方向に、第１主底面１１７に向かうにつれて減少する幅を持ったテーパー面として形成される。第１中間底面１２０は第１隆起底面１１８から第１主底面１１７へと延びる傾斜面内で延びる。ノーズ底面１１６と第１隆起底面１１８とを接続するのが第１連結面１２１である。第１連結面１２１は本実施形態では湾曲した面の形態をとる。チップ生成部１１５は更に、前出の各底面１１６、１１７、１１８、１２０、１２１と、上方延長面Ｕ1よりも僅かに下方の高さに形成されたチップ面１２６との間にある領域に延びるチップ生成壁１２２を備える。本実施形態においては上方カッティングエッジ１０６はチップ面１２６の高さにあり、チップ生成面１２２は傾斜面の形態をとる。従って、チップ生成面１２２は図５ｂ‐ｅからわかるように上方カッティングエッジ１０６上にそびえるものではない。
【００３４】
チップ生成部１１５は２等分線Ｙ1に対して対照形となっている。従って、同生成部には第２主底面１２９が形成され、更に第１隆起底面１１８、第１中間底面１２０及び第１連結面１２１と同じように構成された第２隆起底面１２３、第２中間底面１２４及び第２連結面１２５が形成される。
【００３５】
本発明の第２実施形態による切削インサート２００のコーナー２０８を図６ａ〜６ｂ及び図７ａ〜７ｅに示す。この第２実施形態による切削インサート２００は、先のチップ生成部１１５とは異なる設計のチップ生成部２１５を設けたという点で、第１実施形態による切削インサート１００と異なる。切削インサート２００は、上方カッティングエッジ２０６と、クリアランス面２０５と、上側部２０２上を延びるランド２０７とを備えたインサート本体２０１を伴って形成される。切削インサート２００の上方延長面は、切削インサートの支持面２３０が延びる平面として定められる。
【００３６】
コーナー２０８の領域では上方カッティングエッジ２０６は、第１エッジ部分２１２と、その第１エッジ部分２１２に対して角度を成して形成される第２エッジ部分２１３とを形成する。第１エッジ部分２１２と第２エッジ部分２１３とは曲率半径ｒのノーズエッジ部分２１４によって連結される。切削インサート２００の中心軸と交差する２等分線Ｙ2はノーズエッジ部分２１４を２つの対照部分に分ける。コーナー２０８は上側部２０２に、ノーズ底面２１６を有するチップ生成部２１５、第１主底面２１７、及び第２主底面２２９を備える。ノーズ底面２１６は、図７ｂから明らかなようにノーズエッジ部分２１４の高さよりも低い最下点を伴った連続面として形成される。それは、２等分線Ｙ2に沿ってノーズエッジ部分２１４とランド２０７の後方にある領域内に形成される。第１主底面２１７は第１エッジ部分２１２に沿ってランド２０７の内側で延びる。それは、図７ｅに示すように第１エッジ部分２１２の高さよりも低い最低高さを伴った溝として、ノーズ底面２１６とほぼ同じ高さに形成される。ノーズ底面２１６と第１主底面２１７との間にある領域には、２等分線Ｙ2からは切り離された形で第１エッジ部分２１２に沿ってランド２０７の内側を延びる第１隆起底面２１８が形成される。その第１隆起底面２１８の最も低い高さは、図７ａ及び図７ｃに示すように、第１エッジ部分２１２やノーズエッジ部分２１４よりも低くなるが、ノーズ底面２１６や第１底面２１７の各最下点よりは高くなる。
【００３７】
チップ生成部２１５は２等分線Ｙ2に対して対照になっている。従って、それには第２主底面２２９と第２隆起底面２２３だけでなく、第２中間底面２２４と第２連結面２２５も形成される。
【００３８】
本実施形態においては、第１隆起底面２１８は上方延長面に平行な主延長面内で延びる実質上平坦な面の形をとる。それは第１エッジ部分２１２に本質的に平行な２本の境界線２１８ａ、２１８ｂを有する。従って、第１隆起底面２１８は第１エッジ部分２１２に垂直な方向に延伸部を有している。第１隆起底面２１８はその全体が切削インサートのノーズ領域２１９の外側に位置しており、またノーズ領域２１９は前述したノーズ領域１１９と同様に形成される。第１隆起底面２１８の延伸部は、第１エッジ部分２１２に平行な方向のそれが第１エッジ部分２１２に垂直な方向のそれよりも大きい。第１隆起底面２１８と第１主底面２１７を接続するのが、第１実施形態における第１中間底面１２０と同様に形成される第１中間底面２２０である。ノーズ底面２１６と第１隆起底面２１８とを接続するのが湾曲面の形態なる第１連結面２２１である。更にチップ生成部２１５は、一方では第１隆起底面２１８と第１主底面２１７との間にある領域に延びるチップ生成壁２２２を備え、他方では上方延長面よりも僅かに下の高さにチップ面２２６を備える。本実施形態においては上方カッティングエッジ２０６はチップ面２２６の高さにあり、チップ生成面２２２は傾斜面の形態をとる。従って、チップ生成面２２２は図７ｃ〜ｅからわかるように上方カッティングエッジ２０６上にそびえるものではない。しかしながら、２等分線Ｙ2に沿う形でノーズ底面２１６の後方にある領域には、小さい切削深さでのチップ生成のために突起２２８が形成される。突起２２８はチップ面２２６の上に延びている。
【００３９】
図示した実施形態の双方において、ノーズエッジ部分１１４、２１４は上方延長面に対し、第１エッジ部分１１２、２１２と第２エッジ部分１１３、２１３と同じ高さに位置している。更に、ノーズ底面１１６、２１６と第１主底面１１７、２１７はほぼ同じ高さに位置している。又当然ながら、例えばノーズエッジ部分が第１エッジ部分よりも高く位置するように切削インサートを設計することも可能である。図示実施形態では、第１隆起底面１１８、２１８は、ノーズエッジ部分１１４、２１４の高さとノーズ底面１１６、２１６及び第１主底面１１７、２１７の高さとの間の距離の約半分に位置する。両方の図示実施形態では、中心軸に平行な方向において隆起底面１１８、２１８の最下点から第１エッジ部分１１２、２１２の高さまでの測定距離ｄ1は、隆起底面１１８、２１８の最高点から第１エッジ部分１１２、２１２の高さまでの距離ｄ3と一致する。中心軸に平行な方向においてノーズ底面１１６、２１６の最下点から第１エッジ部分１１２、２１２の高さまでの測定距離ｄ2は距離ｄ1、ｄ3の約２倍である。
【００４０】
図示された双方の実施形態において、上方延長面に平行な平面内には、２等分線Ｙ1、Ｙ2上に中心を置きかつその半径としてノーズエッジ部分１１４、２１４のノーズ半径ｒと中心角θを有する扇形を定めることができる。図４ｂ及び図６ｂのような上方視で見た場合、ノーズ底面１１６、２１６の少なくとも一部分がその扇形の中に位置するように中心角θが選択される。双方の図示実施形態において、第１隆起底面１１８、２１８はこの扇形の外側領域に位置する。従って、２等分線Ｙ1、Ｙ2は第１隆起底面１１８、２１８を切断せず、第２隆起底面１２３、２２３は第１隆起底面１１８、２１８からは分離する。第１実施形態では、ノーズ底面１１６は、ノーズエッジ部分１１４からノーズ半径ｒ以下の距離に位置するため、底面全体が扇形の中に位置する。第２実施形態では、ノーズ底面２１６はその一部分だけが扇形内に位置することになる。
【００４１】
本発明による切削インサートは、例えば図８に示すように回転工具１に装着した状態で回転することにより金属のワークピース４をチップ除去加工するように構成される。回転工具はバー状の工具本体２と工具のインサート座部に取り付けられた本発明による交換可能切削インサート３とを備える。ワークピース４は軸線Ｃの周りで回転可能であり回転方向Ｒに回転するように示されている。ワークピースの機械加工された円筒面５がかなり誇張された波形を伴って概略的に示されている。その波形の頂点間距離は切削インサート３の送りｆに相当する。切削深さａpは切削深さ、即ち工具の送り方向Ａに垂直に測定した状態で加工面５と未加工面６との半径差である。角度ｋ°は所謂“取り付け角”であって、それは切削インサートの第１エッジ部分と送り方向Ａとの間の角度である。
【００４２】
切削インサート１００、２００は例えばハードメタル、超硬合金、セラミックス等、工具本体よりも硬い材料から製造される。工具本体は、例えば鋼から製造される場合もある。
【００４３】
本発明は開示された各実施形態に限定されず、以下の請求の範囲内で変更・改良することが可能である。例えば、切削インサートは上ではインデクサブル切削インサートとして記載されているが、片面型切削インサートであっても良い。更に、切削インサートは例えば三角形、四角形等、任意の適合ノーズ半径を持った如何なる適合形状を有するものでも良い。切削インサートはポジティブな(positive)又はネガティブな(negative)基本形状を有しても良い。加えて、インサートは、そのノーズエッジ部分が単一の円弧によって描かれず、むしろ円弧同士を組み合わせたもので描かれるように、ノーズ半径の組み合わせを持つタイプのものであっても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１    工具
２    工具本体
３    切削インサート
４    ワークピース
５    加工面
６    未加工面
１００    切削インサート
１０１    インサート本体
１０２    上側部
１０３    下側部
１０４    中央孔
１０５    クリアランス面
１０６    上方カッティングエッジ
１０７    ランド
１０８    コーナー
１０９    コーナー
１１０    コーナー
１１１    コーナー
１１２    第１エッジ部分
１１３    第２エッジ部分
１１４    ノーズエッジ部分
１１５    チップ生成部
１１６    ノーズ底面
１１７    第１主底面
１１８    第１隆起底面
１１８ａ    境界線
１１８ｂ    境界線
１１９    ノーズ領域
１２０    第１中間底面
１２１    第１連結面
１２２    チップ生成壁
１２３    第２隆起底面
１２４    第２中間底面
１２５    第２連結面
１２６    チップ面
１２７    下方カッティングエッジ
１２９    第２主底面
１３０    コーナー支持面
１３１    エッジ支持面
２００    切削インサート
２０１    インサート本体
２０２    上側部
２０６    上方カッティングエッジ
２０７    ランド
２０８    コーナー
２１２    第１エッジ部分
２１３    第２エッジ部分
２１４    ノーズエッジ部分
２１５    チップ生成部
２１６    ノーズ底面
２１７    第１主底面
２１８    第１隆起底面
２１８ａ    境界線
２１８ｂ    境界線
２１９    ノーズ領域
２２０    第１中間底面
２２１    第１連結面
２２２    チップ生成壁
２２３    第２隆起底面
２２４    第２中間底面
２２５    第２連結面
２２６    チップ面
２２８    突起
２２９    第２主底面
２３０    コーナー支持面
Ａ    送り方向
ａp    切削深さ
Ｃ    回転軸
ｄ1    距離
ｄ2    距離
ｄ3    距離
ｆ    送り
ｋ°    取り付け角
Ｌ1    下方延長面
Ｒ    回転方向
ｒ    ノーズ半径
Ｕ1    上方延長面
Ｙ1    ２等分線
Ｙ2    ２等分線
Ｚ1    中心軸
θ    中心角
φ    ノーズ領域中心角
【図１】
2015009355.tif 000003
【図２】
2015009355.tif 000004
【図３ａ】
2015009355.tif 000005
【図３ｂ】
2015009355.tif 000006
【図４ａ】
2015009355.tif 000007
【図４ｂ】
2015009355.tif 000008
【図５ａ】
2015009355.tif 000009
【図５ｂ】
2015009355.tif 000010
【図５ｃ】
2015009355.tif 000011
【図５ｄ】
2015009355.tif 000012
【図５ｅ】
2015009355.tif 000013
【図６ａ】
2015009355.tif 000014
【図６ｂ】
2015009355.tif 000015
【図７ａ】
2015009355.tif 000016
【図７ｂ】
2015009355.tif 000017
【図７ｃ】
2015009355.tif 000018
【図７ｄ】
2015009355.tif 000019
【図７ｅ】
2015009355.tif 000020
【図８】
2015009355.tif 000021
【外国語明細書】
2015009355000001.pdf