(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面（２）と、
前記上面（２）より小さい外周を有する下面（３）と、
前記上面（２）と前記下面（３）とを結合する側面（４）とを備え、
前記側面（４）と前記上面（２）との間の境界部に湾曲した切削コーナー（６）が形成され、前記切削コーナーが凸面状に湾曲された切削エッジ（５）を介して結合され、前記切削エッジがそれぞれ１つの切削コーナー（６）から隣接する切削コーナー（６）まで凸面状に湾曲して延びており、
前記側面（４）が全範囲において下面（３）の方向にそれぞれ内側に向かって傾斜しており、
前記切削エッジ（５）に境接する側面（４）がそれぞれ主逃げ面（４ａ）を有し、前記主逃げ面（４ａ）が各切削エッジ（５）に沿って１つの切削コーナー（６）から隣接する切削コーナー（６）まで一貫して凸面状に湾曲しており、
前記主逃げ面（４ａ）が前記下面（３）の方向に前記側面（４）の高さの一部のみに亘り延びており、内側に向かって引っ込んでいる第１及び第２の副面（４ｂ、４ｃ）に切削インサート（１）の中心に向かって引っ込んでいる段（９）の形で段をなして移行しており、前記第１の副面（４ｂ）が、平坦に形成され、前記第２の副面（４ｃ）が、凸面状に湾曲する形状を有する
平面フライス用刃先交換式切削インサート（１）。
【請求項２】
前記切削インサートが、前記上面（２）を上方から見て４つの切削コーナー（６）と前記切削コーナー（６）を結合する４つの切削エッジ（５）とを備えたほぼ正方形の基本形状を有する請求項１記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項３】
前記主逃げ面（４ａ）が、前記下面（３）の方向に前記側面（４）の高さの５０％以下に亘り延びている請求項１または２記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項４】
前記切削エッジ（５）が、楕円セグメント状のプロファイルを有する請求項１から３の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項５】
前記切削エッジ（５）および前記切削コーナー（６）に沿って前記上面（２）に傾斜部（８）が形成される請求項１から４の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項６】
前記傾斜部（８）が、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの幅を有する請求項５記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項７】
前記傾斜部（８）が、前記切削コーナー（６）の範囲では−１０°〜−２０°の範囲の第１の傾斜角で、前記切削エッジ（５）の中央範囲では０°〜−１０°のより大きい第２の傾斜角で前記下面（３）の主延在方向に延びている請求項５または６記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項８】
前記切削エッジ（５）の前記切削コーナー（６）に接する範囲が、前記傾斜部（８）の角度が第１の傾斜角から第２の傾斜角へ移行する過渡範囲（５ａ）として形成される請求項７記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項９】
前記側面（４）が、その全高に亘り切削インサート固有の逃げ角＞０°で形成される請求項１から８の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１０】
前記下面（３）が、平坦な支持面として形成される請求項１から９の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１１】
少なくとも前記副面（４ｂ、４ｃ）の一部が、少なくとも部分的に平坦な支持面として形成される請求項１から１０の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１２】
固定ボルトを収容するため前記切削インサート（１）を前記上面（２）から前記下面（３）へ貫通する貫通孔（７）を有する請求項１から１１の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１３】
前記切削インサート（１）が、粉末冶金製造工程で製造される請求項１から１２の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１４】
前記上面（２）が、少なくとも１つの切り屑ガイド段を備える請求項１から１３の１つに記載の刃先交換式切削インサート。
【請求項１５】
複数の切削インサート受け部（２１）を備えるホルダ（２０）と、
前記切削インサート受け部（２１）に固定される請求項１から１４の１つに記載の複数の刃先交換式切削インサート（１）と
を備える平面フライス用フライス工具（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな送り速度の平面フライス用刃先交換式切削インサートおよびこのような複数の刃先交換式切削インサートを備えた大きな送り速度の平面フライス用フライス工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に金属材料をフライス加工する際には、たとえば工具鋼により作ることのできる比較的耐久性のある保持体に比較的硬度があり耐摩耗性の強い材料、特に硬質金属（超硬合金）、サーメットまたは切削用セラミックから成る複数の切削インサートが取り付けられたフライス工具を使用するのが一般的である。切削インサートは、この場合被加工材に切り屑を出しながら係合する切削エッジを有する。特に切削インサートを、順次に使用できる複数の同一の切削エッジを有するいわゆる刃先交換式切削インサートとして形成することが知られている。この場合、個々の切削エッジの交換または「切り替え」は、一般に１つまたは複数の対称軸を中心とする各切削インサートの回転（たとえば９０°、１２０°、１８０°、２４０°、２７０°または別の角度）により行われる。
【０００３】
この場合、用途に応じて種々の形状のフライス工具および切削インサートが使用されている。１つの用途として大きな送り速度の平面フライスがあり、この場合のフライス工程は、切削深さは比較的小さいが送り速度は大きく、被加工材表面と平行方向に実施される。
【０００４】
送り速度が大きいために、この種のフライス作業では比較的長い切削エッジ部分が被加工材に係合するので、切削インサートの耐久性を高めるために切削力ができるだけ均衡のとれた分布を示すようにすることが重要である。
【０００５】
特許文献１には、複数の交換可能な切削インサートを備えた保持体を有するフライス工具が示されており、切削インサートはそれぞれ少なくとも部分的に凸面状に湾曲した切削エッジ部分を有している。
【０００６】
硬質金属（超硬合金）またはサーメットから成る刃先交換式切削インサートは一般に、原料粉末が所望の組成で混合され、マトリックス中で所望の形にプレスされ、続いて固形体に焼結される粉末冶金製造工程により作られる。プレスされたグリーンボディの焼結の際に収縮とともに材料の緻密化が生じるが、この収縮の均等化はグリーンボディの形状およびプレス時に生じた圧力分布に大きく影響される。粉末冶金法により作られる切削インサートの達成可能な耐久時間は粉末冶金製造工程のコントロールが成功するかどうかに著しく関係することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５２−１０３０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、確実なフライス工程と粉末冶金法で作られた切削インサートの長い耐久時間を可能にする大きな送り速度の平面フライス用の改良された刃先交換式切削インサートおよび大きな送り速度の平面フライス用の改良されたフライス工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は請求項１による大きな送り速度の平面フライス用刃先交換式切削インサートにより解決される。有利な発展形態は従属請求項に提示されている。
【００１０】
大きな送り速度の平面フライス用刃先交換式切削インサートは、上面と、この上面より小さい外周を有する下面と、これらの上面と下面とを結合する側面とを有する。側面と上面との間の境界部には湾曲した切削コーナーが形成されており、これらのコーナーは凸面状に湾曲された切削エッジを介して互いに結合されており、これらのエッジはそれぞれ１つの切削コーナーから隣接する切削コーナーまで凸面状に湾曲して延びている。側面は切削エッジに接してそれぞれ主逃げ面を有しており、これらの主逃げ面は各切削エッジに沿って１つの切削コーナーから隣接する切削コーナーまで一貫して凸面状に湾曲して延びている。主逃げ面は下面の方向に側面の高さの一部のみに亘り、段を成して内側に引っ込んでいる副面に移行している。
【００１１】
切削エッジの連続的に凸面状に湾曲する形状により大きな送り速度でフライス加工する際に切削力の特に均衡の取れた分布が得られる。側面の高さの一部にのみ延び１つの段を介して内側に引っ込んでいる副面に移行する主逃げ面との組み合わせにより、粉末冶金製造工程中のプレス時の特に均一な圧力分布が可能となる。均一の圧力分布は焼結工程時に極めて均一なひずみ特性を生じるので、製造工程終了後の刃先交換式切削インサートは大きな送り速度の平面フライス時に高い耐久時間を得られる。
【００１２】
別の実施態様によれば、切削インサートは４つの切削コーナーとこれらの切削コーナーを結合する４つの切削エッジを備えた上面を上方から見てほぼ正方形の基本形を有する。この場合切削インサートの頑強な形状と同時に比較的多数の個々に使用可能な切削エッジが得られる。
【００１３】
別の実施態様によれば、主逃げ面は下面方向に向かって側面の高さの５０％以下、有利には側面の高さの４０％以下に亘り延びている。この場合プレス時の圧力分布および焼結ひずみは極めて正確にコントロールできるので、高い耐久時間が得られる。さらにこの場合逃げ面の摩耗が少なくなる。
【００１４】
別の実施態様によれば、切削エッジはほぼ楕円状のプロファイルを有する。この場合は切削エッジ上に特に均衡の取れた切削力分布が達成される。
【００１５】
切削エッジおよび切削コーナーに沿って上面に傾斜部が形成されると有利である。この場合には切削エッジの安定性が傾斜部により付加的に高められる。この傾斜部は、有利には０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの幅を有する。
【００１６】
別の実施態様によれば、傾斜部は切削コーナーの範囲では下面の主延在方向に−１０°〜−２０°の範囲の第１の傾斜角で、切削エッジの中央範囲では０°〜−１０°のより平坦な第２の傾斜角で延びている。この場合提示された傾斜角は傾斜部と下面の主延在方向との間に規定され、傾斜角の正の値は切削インサートの中心に向かって降下する傾斜部に相応し、負の値は外側に向かって降下する傾斜部に相応する。傾斜部の特別に提示されたプロファイルにより種々の切削パラメータにおける切削エッジの特に高い安定性が得られる。傾斜部は従って切削コーナーの範囲では比較的厚く外側に向かって降下し、それによって切削コーナーは特別な補強がされ、切削エッジの中心に向かって傾斜部は外側に向かって弱く降下するかむしろ中間的な傾向を取る。このようにして切削力の特に有利な分布と切削インサートの高い安定性が可能となる。別の実施態様によれば、切削コーナーに接する切削エッジの範囲は、傾斜部の角度が第１の傾斜角から第２の傾斜角に移行する過渡範囲として形成される。
【００１７】
別の実施態様によれば、側面はその全長に亘り切削インサート固有の逃げ角≧０°に形成される。この場合「切削インサート固有の逃げ角」とは、切削インサートの形状自体から規定される逃げ角を意味する。注意すべきことは、切削時に生じる有効な逃げ角は付加的にフライス工具の切削インサート受け部における切削インサートの組み込み長さによっても規定されることである。切削インサート固有の逃げ角が切削インサートの全高に亘り０°以下であれば、粉末冶金製造工程での切削インサートの特に簡単で確実な製造が可能となり、プレス時の均一な圧力分布が達成される。
【００１８】
１つの実施形態によれば、下面は平坦な支持面として形成される。この場合には作業中の切削インサートの特に確実な支持と正確な方向付けが可能となる。
【００１９】
有利な実施態様によれば、副面の少なくとも一部は少なくとも部分的に平坦な支持面として形成される。この場合には、切削インサートの特に安定した確実な位置決めが可能となる。
【００２０】
有利な実施態様によれば、切削インサートは固定ボルトを収容するため切削インサートを上面から下面に貫通する貫通孔を有する。
【００２１】
特に粉末冶金製造工程で製造される切削インサートでは、本発明の特徴事項が達成可能な寿命に極めて良好に作用する。
【００２２】
別の実施態様によれば、上面には少なくとも１つの切り屑ガイド段が設けられる。この場合たとえば切削エッジのほぼ全長に亘り切り屑ガイド段を設けるか、またはたとえば上面の種々の範囲にもそれぞれ切り屑ガイド段を設けることができる。切り屑ガイド段はこの場合それぞれ、
切削時に形成される切り屑を案内、変形および／または破断する１つまたは複数の凹部および／または１つまたは複数の突起部を有することができる。
【００２３】
課題は、さらに請求項１５による大きな送り速度の平面フライス用フライス工具によっても解決される。
【００２４】
フライス工具は複数の切削インサート受け部を備えたホルダと、これらの切削インサート受け部に取り付けられる上記の種類の複数の切削インサートとを有する。
【００２５】
さらなる利点および発展形態は以下添付の図面を参照した一実施例の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は一実施形態による刃先交換式切削インサートの斜視図である。
【図２】図２はこの実施形態による刃先交換式切削インサートの側面図である。
【図３】図３はこの実施形態による刃先交換式切削インサートの平面図である。
【図４】図４は図３のB-B線による切断図である。
【図５】図５はこの実施形態による刃先交換式切削インサートの別の面から見た斜視図である。
【図６】図６は図５の上側右範囲の拡大図である。
【図７】図７は切削エッジ範囲の刃先交換式切削インサートの一部拡大図である。
【図８】図８は図７をさらに拡大して示した詳細図である。
【図９】図９はこの実施形態による大きな送り速度の平面フライス用フライス工具の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
一実施形態を以下に図面を参照して詳細に説明する。まず図１から図８を参照して刃先交換式切削インサート１を詳細に説明する。
【００２８】
刃先交換式切削インサート１は大きな送り速度の平面フライス用に形成され、相応する原料粉末から粉末冶金製造工程で製造される。切削インサート１はこの場合特に硬質金属（超硬合金）またはサーメットから作られ、有利には硬質金属から成る。硬質金属およびサーメットは延性材料から成る結合材マトリックスに硬質粒子が埋め込まれる材料である。硬質金属の場合には結合材マトリックスはこの場合特に主としてコバルト（Ｃｏ）を有するかまたはコバルトから形成され、硬質粒子は特に炭化タングステン（ＷＣ）を有することができ、場合によってはたとえば元素周期表のグループ４、５、６の立方晶炭化物を少量有することができる。しかし、他の結合材成分および／または硬質粒子も可能である。
【００２９】
この実施形態による刃先交換式切削インサート１は、上面２、支持面として形成されたほぼ平坦な下面３、および上面２と下面３との間にある複数の側面４を有する。切削インサート１は、特に図３に示すように、上面２を上方から見て湾曲したコーナー部と凸面状に湾曲された側部とを有するほぼ正方形の基本形状を有する。この実施形態による切削インサート１はいわゆるシングルサイド切削インサートとして形成され、側面４と上面２の間の境界部にのみ切削エッジ５と切削コーナー６が形成されている。切削インサート１の下面３はさらに上面２より小さい外周を有するので、切削インサート１はいわゆる「正（positiv）」の形状を有し、この場合の「正」という用語は実現された切削インサートに固有の逃げ角に由来するものである。
【００３０】
切削コーナー６は湾曲状に形成され、上面２の上方から見て所定の半径を有する円形セグメント状の形状を有する。切削エッジ５はそれぞれ１つの切削コーナー６から隣接する切削コーナー６まで切削コーナー６の間に延在している。切削エッジ５は上面２を上方から見てそれぞれその全長にわたり、直線部分とは異なる凸状に湾曲したプロファイルを有する。特別な実施形態では切削エッジ５は特に有利には楕円セグメント状のプロファイルを有し、各切削エッジ５は楕円セグメントの輪郭に沿って延在している。しかし、このような特殊な形状とは異なる形状も可能である。
【００３１】
この実施形態による刃先交換式切削インサート１は、従って４つの同一形状に形成された切削エッジ５と４つの同一形状に形成された切削コーナー６を有する。貫通孔７は、切削インサート１を上面２から下面３まで貫通し、対称軸Zと同軸である。貫通孔７は固定ボルトを収容するように形成され、このボルトにより切削インサート１はフライス工具１００のホルダ２０の切削インサート受け部２１に以下に詳述するように固定される。切削インサート１は対称軸Zに対し４回回転対称を有するので、切削インサート１は対称軸Zを中心に９０°、１８０°、２７０°、３６０°の回転によって同じ形に移行できるようにされる。従って、第１の切削エッジ５の摩耗後切削インサート１の刃先交換のために、次の切削エッジ５が対称軸Zを中心とする切削インサート１の回転により、実際の切削位置に移動させることができる。
【００３２】
切削インサート１の上面２は少なくとも切削エッジ５と切削コーナー６に接する範囲がすくい面として形成され、この面からフライス加工の際に形成される被加工材の切り屑が搬出される。図面にはほぼ平坦状の上面２の形状が示されているが、上面２は有利にはそれ自体は公知のように切り屑ガイド段を設けることができ、すなわち切り屑ガイドや切り屑形成および／または切り屑破断作用を有する凹凸面を設けることができる。被加工材に応じて、以下には詳述しないが種々の形状が可能である。上面２はこの場合特に、切削エッジ５もしくは切削コーナー６の傾斜部８に直接接する範囲では切削エッジ５もしくは切削コーナー６から離れるにつれてまずは下面３に向かって降下し、すくい基底の通過後は対称軸Zの方向に再びすくい背面を形成しながら上昇する。
【００３３】
切削エッジ５および切削コーナー６に沿って切削インサート１は切削エッジ５および切削コーナー６を補強する周回状の傾斜部８を有する。傾斜部８は、この場合有利には切削エッジ５もしくは切削コーナー６と垂直方向に0.1ｍｍ〜0.4ｍｍの幅を有する。特に図６に示すように、傾斜部８はこの場合切削コーナー６の範囲では外側に向かって（すなわち切削インサート１の中心から離れるにつれて）下降するように形成される。傾斜部８はこの場合切削コーナー６の範囲で−１０°〜−２０°、たとえば−１５°のほぼ一定の第１の傾斜角を有する。図６および図２に示すように、傾斜部は切削エッジ５の範囲でより平坦な第２の傾斜角、この実施形態では０°〜−１０°、たとえば０°の傾斜角を有する。図６に示すように、切削コーナー６に直接接する過渡部分５aでは傾斜部８の角度は第１の傾斜角から第２の平坦な傾斜角に連続的に移行する。過渡部分５aはこの場合比較的短く、有利には切削コーナー６の曲率半径の１．０倍から１．８倍の範囲に相当する長さを有する。切削エッジ５の残りの範囲では傾斜部８は有利にはほぼ一定で第２の平坦な傾斜角を有する。
【００３４】
側面４は直接切削エッジ５に接する範囲では主逃げ面４aとして形成され、凸面状に湾曲して１つの切削コーナー６からそれぞれ切削エッジ５に沿って隣接する切削コーナー６まで一貫して延在している。主逃げ面４aは、この場合下面３の方向に側面４の全高に亘り延びているのではなく、側面４の高さの一部のみに亘り、有利には側面４の高さの５０％以下、さらに有利には側面４の高さの４０％以下に亘っている。
【００３５】
下面３の方向には主逃げ面４aは切削インサート１の中心に向かって引っ込んでいる段９の形で段付けられて内側に向かって引っ込んでいる副面４ｂ、４ｃに移行している。切削インサート１の側面４はこの場合副面４ｂ、４ｃの全高に亘り主逃げ面４aの範囲におけるよりも小さい外周を有する。側面４はこの場合有利には、側面４全体が、すなわちその全ての高さおよび長さに亘り切削インサート固有の逃げ角α（α≧０）を有するように形成される。換言すれば、側面４は全範囲において下面３の方向にそれぞれ内側に向かって傾斜しもしくは高々部分的に対称軸Zと平行するので、側面４はアンダーカットがないように形成されている。それゆえ、引っ込んでいる段９の範囲でもアンダーカットは全く形成されない。
【００３６】
引っ込みとして形成された段９を備えた側面４の上述の形状によりこの実施形態による刃先交換式切削インサート１の粉末冶金による製造の際にプレス工程における均一な圧力分布が得られる。その結果、同様にプレスされたグリーンボディの続いての焼結の際に良好にコントロール可能な収縮特性が得られるので、切削エッジ５および主逃げ面４aの特に良好な安定性が得られる。
【００３７】
側面４はこの実施形態ではそれぞれ第１の副面４ｂを有し、この面はフライス工具の切削インサート受け部に切削インサート１を位置決めするための支持面として形成されている。第１の副面４ｂは、この場合少なくともほぼ平坦に形成される。側面４は、さらに凸面状に湾曲する形状を有する別の副面４ｃを有する。切削コーナー６の範囲では、側面４はそれぞれ湾曲して側面４と下面３の間の境界部まで延在している。
【００３８】
図９には、上述の刃先交換式切削インサート１を複数備えたフライス工具１００が示されている。図９にはこのような刃先交換式切削インサート１を全部で５個備えたフライス工具１００が示されているが、フライス工具がもっと少ない切削インサート１またはより多くの切削インサート１を有する実施例も可能である。
【００３９】
フライス工具１００は大きな送り速度を有する平面フライス用に形成され、ホルダ２０を有し、その一端２０aはフライス機械の駆動軸に接続するために形成されている。フライス工具１００は、回転軸を中心に回転運動を行うために駆動されるように形成されている。ホルダ２０の自由端２０ｂには、複数の切削インサート受け部２１が上述の刃先交換式切削インサート１をそれぞれ収容するために形成されている。切削インサート受け部２１は、それぞれ切削インサート１の下面３を支持するための主支持面並びに切削インサート１の支持面として用いられる第１の副面４ｂを支持するための少なくとも１つの側方支持面、有利には２つの側方支持面を有する。主支持面には、この場合切削インサート１の貫通孔７を貫通する固定ボルトのねじ部分を収容するためのねじ穴が形成される。
【００４０】
切削インサート受け部２１はこの場合、この受け部に固定される切削インサート１が軸方向にも半径方向にもホルダ２０から突出するように形成されている。切削インサート受け部２１の主支持面および側方支持面の方向付けはフライス工程における有効なすくい角および逃げ角を規定する。図示の実施形態では切削インサート受け部２１はホルダ２０の外周上に均等に分布配置され、それぞれ主支持面および側方支持面の一致した方向付けを有する。
【００４１】
各切削インサート受け部２１はこの場合、この受け部に固定された刃先交換式切削インサート１が能動的切削エッジと呼ぶことのできる切削エッジ５で軸方向にホルダ２０を突出するように形成されている。この能動的切削エッジ５はこの場合、切削エッジ５とフライス工具１００の回転軸に垂直な面との間の角度が切削エッジ５に沿って半径方向に外側に向かって増大するように方向付けられている。切削エッジ５の半径方向内側の範囲はこの場合フライス工具１００の回転軸にほぼ垂直に方向付けられている。
【符号の説明】
【００４２】
１      切削インサート
２      上面
３      下面
４      側面
５      切削エッジ
６      切削コーナー
７      対称軸
８      傾斜部
９      段
２０    ホルダ
２１    切削インサート受け部
１００  フライス工具
【図１】
0006457544.tif 000002
【図２】
0006457544.tif 000003
【図３】
0006457544.tif 000004
【図４】
0006457544.tif 000005
【図５】
0006457544.tif 000006
【図６】
0006457544.tif 000007
【図７】
0006457544.tif 000008
【図８】
0006457544.tif 000009
【図９】
0006457544.tif 000010