(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの切削刃（３、６）と、この切削刃（３、６）並行して切削面（１）に設けられ、発生する切削屑の形を形成し、被加工物から分離されて進行する切削屑を案内するための少なくとも１つの切削キャビティとを備えた金属の被加工物の加工用切削刃インサート、特に使い捨てのチップにおいて、切削キャビティ（４）の表面が非対称楕円形に窪むよう形成された皿の表面と同様に、この皿表面の横断面の楕円弧が非対称に形成され、該横断面が切削キャビティの長軸（８）及び短軸（１０）の方向において、その刃先（２）及び切削刃（３、６）に向いた側で刃先（２）及び切削刃（３、６）に反対に向いた側より大きな曲率半径で湾曲していることを特徴とする切削刃インサート。
【請求項２】
非対称楕円弧状に窪むよう形成された切削キャビティ（４）の長軸（８）がほぼ切削刃（３、６）に並行して配置され、特に刃先（２）に向かって収斂する１〜２０°の鋭角（９、３９）で切削刃（３、６）又はこれらの間をつなぐカバー面（１）に交わることを特徴とする請求項１記載のインサート。
【請求項３】
非対称楕円形に窪むように形成された輪郭形状をもつ切削キャビティ（４）全体が、切削刃（３、６）の切削面（１）に掘り込まれていることを特徴とする請求項１又は２記載のインサート。
【請求項４】
切削キャビティ（４）の一部、特にその切削刃（３、６）に向いた側の長辺（７）の中間の部分が、切削刃（３、６）の自由面（５）に移行していることを特徴とする請求項１又は２記載のインサート。
【請求項５】
切削キャビティ（４）の切削刃（３）に向いた側の長辺（７）の全体が、切削刃（３、６）の自由面（５）に移行していることを特徴とする請求項１又は２記載のインサート。
【請求項６】
各切削刃（３、６）に沿って複数の非対称楕円形の切削キャビティ（４、１４、２４、３４）が、ほぼ楕円形の長軸（８）の方向に接するよう並べて配置されたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載のインサート。
【請求項７】
互いに並んで隣接する切削キャビティ（４）が、楕円形輪郭の狭側面（１５、１６）を除き、各１つの鈍角の接合部（１７）を形成して直接互いに入り込んでおり、隣接した切削キャビティ（４、１４、２４、３４）の楕円形輪郭の長辺（７、１３）が相互につながっていることを特徴とする請求項６記載のインサート。
【請求項８】
切削キャビティ（４、１４、２４、３４）がほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項６または７記載のインサート。
【請求項９】
切削キャビティ（４、１４、２４、３４）がこれにほぼ並行配置された切削刃（３、６）の長手方向に並べられたことを特徴とする請求項６から８の１つに記載のインサート。
【請求項１０】
互いに並行配置された切削キャビティ（４、１４、２４、３４）の大きさが、刃先（２）から離れるに伴い増大することを特徴とする請求項６、７及び９の１つに記載のインサート。
【請求項１１】
刃先（２）と、これに並行配置された切削刃（３、６）に最近接する切削キャビティ（４）との間の領域において、切削面（１）に中央キャビティ（２０）が設けられたことを特徴とする請求項１から１０の１つに記載のインサート。
【請求項１２】
両面のカバー面（１）が切削キャビティ（４、１４、２４、３４）の間にある内部領域に、各々カバー面（１）を越える支持部材（２３）を備えることを特徴とする請求項１から１１の１つに記載のインサート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、カバー面と、切削刃と、該切削刃に接して切削刃の切削面に設けられ、進行する切削屑の形を形成し、案内するための切削キャビティとを備えた金属の被加工物の加工用切削刃インサート、特に使い捨てのチップに関する。かかる切削刃インサートは工具ホルダーに交換可能に固定される。通常のこの種切削刃インサートの基本形状は、２つの対向する、互いに平行なカバー面と、これらの間に１つの多角形の周回壁を備えている。切削刃は、各インサート上に位置するカバー面と、周回壁の平らな部分との間の移行エッジにより形成される。ある角度で互いに突き合う２つの移行エッジは、その移行部に丸く形成した刃先を備える。切削刃インサートは、それ故、ほぼ三角形、四辺形、菱形又は他の多角形状の輪郭を持つ。これにより、切削刃インサートに、１つのホルダーに順次その使用位置にもたらされる複数の切削刃又は刃先が装着可能である。このような切削刃インサートは使い捨てチップと呼ばれる。これにより、切削刃インサートに必要な材料の有効活用が可能となり、コストを節約できる。
【０００２】
切削位置においてホルダーの上にあり、切削作業の際に切削屑と接触するカバー面は、これに接する切削刃の切削面を含むか、又は切削面そのものである。切削刃インサートの側面は、この面を使用位置において切削側面に向かって制限する切削刃の自由面を形成する。切削刃の自由面は、切削作業時、各々その表面が被加工物に向いている。被加工物の切削すべき表面は、各々切削係合位置にある切削具の刃先の主切削刃或いは副切削刃の自由面に沿って、切削刃から離れる側の方向に自由角を形成する角位置で進行する。
【０００３】
典型的なこの種切削刃インサートは、例えば米国特許第４８８０３３８号、第４３３５９８４号、第４９８８２４２号及び第４２１５９５７号明細書により公知である。
【０００４】
このような切削刃インサートの切削刃の配置形状は、切削作業に必要なエネルギーを最小にすべく決められる。このエネルギーは、生ずる切削屑によって定まり、その形状配置は切削刃インサート又はその切削刃の配置形状に関係する。その他に切削屑の形状には切削速度、送り及び切削深さが関係する。切削面はその切削刃に並行する範囲にしばしば窪みがつけられ、切削屑の進行を制御し、排出し、被加工物から離れる切削屑の形状に影響を与える。この発明は、切削刃に並行配置され、少なくともこのような切削刃インサートの切削面に設けられる切削キャビティの形状に関る。
【０００５】
この発明の目的は、切削刃から切離した切削屑をその進行方向に対し直角方向に非対称凹面として楕円弧状に湾曲させ、かつ切削屑をその長手方向、即ち切削屑の進行方向に、切削刃エッジから離れてある程度進行方向に互いに繋がった鱗或いは薄片状にしようとするものである。これにより切削屑の折壊を容易とし、更に切削刃インサートのこの発明による構成を目指そうとするものである。
【０００６】
この発明の課題は、最初に挙げた切削刃インサートを切削屑の搬出を改善するように構成することにある。この課題は請求項１により解決される。なお、「楕円」なる概念はラテン語の“ｏｖｕｍ＝卵”から派生したものであり、何処においても正の、通常４つの頂点を持つ曲率の閉鎖された平面上の曲線をいう。それ故、楕円は長円の一般的表現である（ブロックハウス・エンサイクロペディア、２９巻、１９９１年第１９版を参照）。
【０００７】
この発明による切削キャビティの構成及びその切削刃インサートの配置形状に対する関係は、切削屑が切削刃、特に主切削刃に対し主として直角でなく進行し、切削刃から、その角度の脚が刃先から離れる方向に発散する、鋭角で離れるように向けるべく働く。即ち刃先は切削時、被加工物に最も近い切削工具部分である。切削進行方向が切削屑の発生時点で既にできるだけ被加工物から離れるように影響を受けるので、被加工物の損傷を確実に防げる。通常直線又は対称的に曲がった切削刃端に当たる切削屑は、これに対し切削刃に対してほぼ直角に切削刃端から離れて進行するが、この発明ではこれを回避できる。その原因となる切削刃インサートの形状配置は、切削屑を排出する速度にも良好に影響する。刃先側に向いた、この発明のように狭い範囲での切削屑の進行は、刃先に反対側の範囲、即ち切削キャビティが広い部分よりも強く阻止される。
【０００８】
切削キャビティ表面の横断面形状が各々楕円形の長軸及び短軸の方向にその刃先及び切削刃側において反対側より曲率を小さくするか或いは曲率を大きくするかどうかは、主として被加工物に関係する。被加工物が硬い場合には曲率を小さく、被加工物が軟らかい場合には曲率を大きくするのが特に好適である。
【０００９】
この発明により構成された切削キャビティは、さらに、対応する切削刃に対して異なる間隔に配置することができる。このような異なる位置決めは、請求項３から５に記載してある。
【００１０】
基本的にこのように構成した切削キャビティを、複数個切削刃に沿って鎖の玉のように並べて配置してもよい。このような切削キャビティが請求項８のように同じ大きさでかつ切削刃端に平行に配置すると、波の形が非対称で、これにより刃先から離れるように進行させるべく働く波板状の横断面形状を持った切削屑が生ずる。切削キャビティが請求項１０のように刃先からの距離に伴い連れ増大するようにすると、切削屑の形状に働く上記作用が明らかに強化される。
【００１１】
請求項１１は、刃先範囲に付加的に中央キャビティを配置した改良例を表す。
【００１２】
図面に例示した切削刃インサートを参照して、この発明を詳しく説明する。
【００１３】
切削刃インサートは、両面に菱形状の輪郭を持つ各々１つのカバー面１を備える。各カバー面１は、各々主切削刃又は副切削刃として使用される切削刃３、６を備えた２つの刃先２を持っている。両側面に各々１つの同一形状のカバー面１が存在するにも係らず、各図に一面側のみカバー面１を詳しく図示し、符号を付けている。他の、図示しないカバー面も同様に形成し、各々平面で示すカバー面１に対し平行に配置している。切削刃インサートに貫通穴２５を穿ってあり、これに切削刃インサートをホルダーに固定するための締め付けボルトを挿入する。
【００１４】
この発明の要点である切削キャビティ４について、図９以下では、簡単化のため、左上部の刃先２及び左側の主切削刃３との関係についてのみ示す。切削刃３、６の１つが主切削刃であるか副切削刃あるかどうかは、切削時の工具の送り方向に関係する。その限りにおいて、逆に切削刃６が主切削刃であり、切削刃３が副切削刃であることもある。それ故、この明細書では、よりよく区別するため、切削刃３を主切削刃、切削刃６を副切削刃とする。
【００１５】
切削キャビティ４の表面もまた輪郭形状も、非対称楕円に掘られた皿の表面及び輪郭と同様に形成してある。図４（右下の刃先２）、１１〜１４、１７〜２０及び２３〜２６の実施例の場合、切削キャビティ４の、切削刃３、６に反対側の側面に関してのみ１つの完全楕円に窪むように形成した皿が存在する。そこでは、切削キャビティ４が切削刃３又は６のごく近傍に位置しているので、切削刃３又は６側に向いた、ほぼ切削キャビティ４の長軸８の方向に延びる、切削刃側の長辺７が少なくとも中間部分で（図１１、１２、１７、１８、２３、２４）或いは完全に（図４、１３、１４、１９、２０及び２５、２６）切削刃３、６又は切削刃３、６の下側にある自由面５に移行又は終わっている。
【００１６】
切削キャビティ４、１４、２４、３４の形状の説明に、殆ど「楕円」という概念を使用する。ブロックハウス・エンサイクロペディア、第１９版によれば、楕円は、何処においても正の、４或いはそれ以上の頂点を持つ曲率の閉鎖された平面上の曲線である。楕円は、それ故、長円の一般的表現である。
【００１７】
切削キャビティ４の楕円形輪郭形状の長軸８は、切削刃３、６の１つに対しほぼ平行に延びている。ここで、「ほぼ」とは厳密な平行性を意味していない。寧ろ、切削キャビティ４の輪郭形状の、楕円長軸８の方向は切削刃３、６と凡そ２０°迄の鋭角９を含むことができる。楕円形の長軸８並びに短軸１０の方向における切削キャビティ４の表面の横断面形状は、刃先２又は切削刃３、６に向いた側の面１１において、刃先２及び切削刃３、６に反対側に向いた他方側の面１２におけるより大きい曲率を持っている（図５、６）。
【００１８】
楕円弧形状は非対称であり、その結果、カバー面と同一の切削面に形成した切削キャビティ４の輪郭形状も非対称である。即ち、隣接する切削刃３、６側に向いた、即ち楕円形の切削刃側の長辺７が、両側面の切削刃３、６に反対側に向いた、即ち切削刃から遠く離れた長辺１３より曲率半径が大きい。図１〜３、４（左上の刃先２）、７〜１０、１５〜１６、２１及び２２に示す実施例において、その非対称の楕円形輪郭を持つ切削キャビティ４は、全体が切削刃３、６の切削面１に掘り下げられている。図１１、１２、１７、１８及び２３、２４の実施例では切削キャビティ４はその切削刃側の長辺７の中間部分が切削刃３、６の自由面５に移行している。図４（右下の刃先２）、１３、１４、１９、２０及び２５、２６の実施例において、切削キャビティ４はその切削刃３側の長辺全体が切削刃３、６の自由面５に移行している。このことは、切削キャビティ４を、この実施例では自由面５の特に近傍に位置決めしていることによる。
【００１９】
図４及び１５〜２６の実施例では、各切削刃３、６に沿って複数の非対称楕円の切削キャビティ４、１４、２４、３４をほぼその楕円形の長軸８の方向に接して並べている。この並びにおいて隣接している切削キャビティ４は、隣接する切削キャビティ４、１４、２４、３４の長辺７、１３がその楕円輪郭形状（図４）の狭側面１５、１６を省略し、これにより鈍角の接合部を形成して直接接合するか又は入り込むように互いに移行している。
【００２０】
図１５〜２０による実施例において、切削キャビティ４、１４、２４、３４は同じ大きさである。これらは、これらにほぼ並行配置した切削刃３、６の長手方向に接して並べてある。図４（左上の刃先２）並びに図２１〜２６の実施例で、互いに並行配置した切削キャビティ４、１４、２４、３４の大きさは対応する刃先から離れるに連れ増大している。
【００２１】
切削キャビティ４、１４、２４に形成した切削屑形状１７、１８を、各々図７及び８に図示してある。
【００２２】
各刃先２と、その両切削刃３、６に並行配置した切削キャビティ４との間の中間領域に、非対称の楕円弧状の輪郭形状をもつ楕円皿状の中央キャビティ２０を切削面１上に設けてある。その場合、この楕円形の短軸２１（図１）は両方の刃３、６により形成される角度の角２等分線を形成している。
【００２３】
切削刃インサートの両側カバー面１は、その切削キャビティ４、１４、２４、３４間にある内部領域に、その平らなカバー面が切削刃インサートのカバー面１に対し平行に延び、このカバー面１の高さレベルを越えている支持部材２３を設けることができる。また一面側の切削刃インサートも可能である。
【００２４】
図１〜４の実施例では、中央キャビティ２０を、切削キャビティ４から個別に独立したものとして形成する。例えば図９〜２６の実施例の場合も同様である。図７、８に示す実施例では、これに対し中央キャビティ２０が隣接した切削キャビティ４に多少曖昧に移行している。図２７〜３８の実施例でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明により構成した切削刃インサートのカバー又は切削面を示す。
【図２】  図１と同様な切削刃インサートの透視図を示す。
【図３】  図１と類似の平面を、切削キャビティに等高線を入れて示す。
【図４】  切削刃インサートの異なる実施例の透視図を示す。
【図５】  図４におけるV−V線断面を示す。
【図６】  図４におけるVI-VI線断面を示す。
【図７】  図２と同様な切削刃インサートの刃先を切削屑と共に示す。
【図８】  図４による切削刃インサートの変更した実施例を図７と同様な状態で示す。
【図９】  この発明により構成された切削刃インサートの平面を示す。
【図１０】  図９を矢方向Ｘから見た側面を示す。
【図１１】  図９の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図１２】  図１１の切削刃インサートを矢方向XIIから見た側面を示す。
【図１３】  図９又は図１１の構成変更した実施例の平面を示す。
【図１４】  図１３の切削刃インサートを矢方向XIVから見た側面を示す。
【図１５】  図９の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図１６】  図１５における矢XVIの方向に見た切削刃インサートの側面を示す。
【図１７】  図１５の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図１８】  図１７の矢XVIIIに相当する切削面の平面を示す。
【図１９】  図１５及び１７の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図２０】  図１９における矢XXの方向に見た切削刃インサートの側面を示す。
【図２１】  図１５の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図２２】  図２１においてXXII方向に見た切削面の側面を示す。
【図２３】  図２１の構成を変更した実施例の平面を示す。
【図２４】  図２３における矢XXIVの方向に見た自由面の側面を示す。
【図２５】  図２１及び２３の構成を、さらに変更した実施例の平面を示す。
【図２６】  図２５の矢XXVIの方向に見た切削面の側面を示す。
【図２７】  図１３と同様な切削刃インサート透視図を示す。
【図２８】  図２７におけるXXVIII部分の拡大図を示す。
【図２９】  図２７による切削刃インサートの平面を示す。
【図３０】  ２つの切削キャビティを備えた切削刃インサートの透視図を示す。
【図３１】  図３０における部分XXXIの拡大図を示す。
【図３２】  図３０による切削刃インサートの平面を示す。
【図３３】  図１５と同様な切削刃インサートの透視図を示す。
【図３４】  図３３の範囲XXXIVの拡大詳細図を示す。
【図３５】  図３３による切削刃インサートの平面を示す。
【図３６】  図１９と同様な切削刃インサートの透視図を示す。
【図３７】  図３６における範囲XXXVIIの拡大詳細を示す。
【図３８】  図３６による切削刃インサートの平面を示す。
【符号の説明】
１              カバー面（切削面）
２              刃先
３              主切削刃
４、２４、３４  切削キャビティ
５              自由面
６              副切削刃
７              切削キャビティの切削刃側の長辺
８              切削キャビティの長軸
９、３９        鋭角
１０              切削キャビティの短軸
１１              切削キャビティの切削刃側の面
１２              切削キャビティの反切削刃側の面
１３              切削キャビティの反切削刃側の長辺
１５、１６        狭側面
１７、１８        切削屑
２０              中央キャビティ
２１              中央キャビティの短軸
２２              刃先角
２３              支持部材
２５              貫通穴
【図１】
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【図２】
0004602564.tif 000003
【図３】
0004602564.tif 000004
【図４】
0004602564.tif 000005
【図５】
0004602564.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004602564.tif 000008
【図８】
0004602564.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004602564.tif 000011
【図１１】
0004602564.tif 000012
【図１２】
0004602564.tif 000013
【図１３】
0004602564.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004602564.tif 000016
【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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