(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削用工具であって、
インサート受け座を含むインサート受け領域を有する工具ホルダと、
インサート受け領域内に固定自在の切削用インサートにして、上面と、底面と、上面と底面との間を伸延する少なくとも１つのフランク面とにより確定されるインサート胴部と、各フランク面と上面及び底面の一方とが交差して形成される少なくとも１つの切削縁部と、を有する切削用インサートと、
インサート胴部上に配置した第１の位置付けユニットにして、上面及び底面の少なくとも一方に配置され第１及び第２の各静止位置付け要素を含み、位置付けするべき切削縁部に近接して位置決めした第１の位置付けユニットと、
インサート受け領域内に配置され、第１及び第２の各位置付け要素を含み、第１及び第２の各位置付け要素の少なくとも一方が、第１及び第２の各静止位置付け要素の少なくとも一方と合致状態で係合するようになっている第２の位置付けユニットと、
第１及び第２の各静止位置付け要素及び第１及び第２の各位置付け要素が各支承面を有し、
第１及び第２の各位置付け要素の一方の支承面を付勢して、第１及び第２の各静止位置付け要素の支承面と衝突状態で接触させるための引張装置と、
を含む切削用工具。
【請求項２】
切削用インサートを保持するための工具ホルダであって、切削用インサートが、上面と、底面と、上面と底面との間を伸延するフランク面とを有するインサート胴部により確定され、フランク面の一部と上面とが交差することにより作用切削縁が形成され、第１及び第２の各インサート位置付け要素を有するインサート位置付けユニットが上面及び底面の少なくとも一方に配置され、
工具ホルダ胴部と、インサートの底面と接触するためのインサート受け座及びインサート位置付けユニットと合致状態で係合するための工具ホルダ位置付けユニットを含むインサート受け領域にして、前記インサート受け座が、使用中に作用切削縁部を支持するための遠方部分を有するインサート受け領域と、
工具ホルダ位置付けユニットにして、
ｉ）前記遠方端に配置され、第１のインサート位置付け要素の、作用切削縁部に近接する支承面と衝突状態で接触するための参照支承面を有する第１の位置付け要素と、
ｉｉ）第２のインサート位置付け要素と係合するための第２の位置付け要素にして、第２のインサート位置付け要素の支承面と接触するための第２の支承面を有する第２の位置付け要素と、
ｉｉｉ）第１及び第２の各位置付け要素の一方が、第１のインサート位置付け要素の支承面を第１の位置付け要素の支承面に押し当てるために工具ホルダ胴部に関して可動であり、
ｉｖ）第１及び第２の各位置付け要素の一方を移動させるための引張装置と、
を含む工具ホルダ位置付けユニットと、
から成る工具ホルダ。
【請求項３】
切削用インサートを保持するための工具ホルダにして、切削用インサートが、上面と、底面と、上面と底面との間を伸延するフランク面と、フランク面と上面との交差位置に形成される切削縁部と、を有し、
インサートの底面と接触するためのインサート受け座にして、切削縁部と被削材とが接触する間、インサートの切削縁部を支持するための遠方端を有するインサート受け座と、
インサートを、各フランク面と工具ホルダとが接触するのとは実質的に無関係にインサート受け座上に位置付けするための位置付けユニットにして、インサートの底面に位置決めした静止位置付け要素と合致状態で係合するための工具ホルダの静止位置付け要素と、
遠方端上に位置決めした工具ホルダの静止位置付け要素と、各工具ホルダの静止位置付け要素の支承面を相互に衝突する状態に持ち来すための可動位置付け要素と、該可動位置付け要素を作動させるための引張装置と、
よりなる工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切削用工具に関し、詳しくは、切削用インサート（以下、単にインサートとも称する）と、このインサートを改善された精度及び信頼性の下に、工具ホルダ上の選択された位置に位置付けするための工具ホルダと、そうしたインサートを位置付けするための方法に関する。更に詳しくは本発明は、作用切削縁部に近接した単一或いは複数の参照面を使用して且つインサートと工具ホルダの各フランク面との間の接触とは実質的に無関係にインサートを工具ホルダ内に位置付けするインサート及び工具ホルダが提供される。
【０００２】
【従来の技術】
切削用工具業界では、従来プラクティスにおいて、硬質の、耐摩耗性材料製の交換自在のインサートを釈放自在に固定した切削用工具ホルダ、例えば、ミル、ドリル、旋盤、リーマ、中ぐり装置、カッター、ブレードその他既知の切削用装置を使用する。工具ホルダは、インサートを単独で、若しくはインサート保持用のカートリッジと合わせて保持及び支持するための凹所或いはポケットを設けた形で製造される。一般に、インサートは複数の切削縁部或は切れ刃を有し、その内のただ１つ若しくは２つを同時に被削材と接触させる。工具ホルダ内で被削材と接触するように位置決めした単数或いは複数の切削縁部を作用切削縁部と称する。この場合、インサートの作用切削縁部がなまる、あるいはそうでない場合にはインサートが破損すると工具全体を交換或いは補修するよりはむしろ、この、さほど高価ではないインサートの未使用の切削縁部を割り出し、この未使用の切削縁部を“作用”縁部とするか若しくは破損したインサートの作用縁部に代替させる。
【０００３】
インサートを使用することにより、材料や労働力のコストが節約されるのみならず、工具ホルダのそれとは異なる材料でインサートを製造することができるようになった。しかしながら、交換自在のインサートの使用は、インサートを工具ホルダ内で選択方向、つまりインサートの位置付け方向に一様に、正確に且つ反復自在に位置決めする上での問題も生み出した。また、使用中のインサートの工具ホルダに関する運動を制限すると言う問題もある。インサートの位置は、維持され得る許容誤差、工具の信頼性、休止時間及び工具寿命、を含む工具の全体的な性能にとって臨界的なものである。
【０００４】
歴史的に、切削用工具と一体化させた切削縁部、例えばハンドソーの歯は工具インサート胴部に対して位置固定され、切削縁部の運動或いは移動は工具材料の特徴部分により制限される。インサートを工具ホルダと分離し、切削用工具とは独立した部材として使用すると、作用切削縁部の位置決め精度を低下させる新たな変数が生じる。工具ホルダ内の作用切削縁部の位置に影響する変数には、これに限定するものではないが、インサートどうしの寸法或いは形状の変数、同じインサートの特徴部分間の距離の変数、インサートの幾何学的形態上の変数、工具ホルダポケットの側壁及びこのポケットの位置の変数、等が含まれる。インサートを使用することで、使用中にインサート（従って切削縁部）が工具ホルダに関して移動する恐れも増大する。
【０００５】
インサートの位置付けには、工具ホルダ上の選択位置で３次元空間のｘ、ｙ、ｚの各軸に関してインサートを位置決めすることが含まれ、また、使用中はインサートはこれらの軸上で工具ホルダに関する並進及び回転の各運動は共に生じるべきではない。また更に、使用済みの切削縁部を未使用の切削縁部に交代させるに際しての切削プロセス上の精度を維持するには、未使用の切削縁部が工具ホルダ及び被削材に関して使用済みの切削縁部のそれとほぼ同一の平面内に位置付けられるようにユーザーが工具ホルダ内にインサートを位置決めすることができることが望ましい。工具ホルダに１つ以上インサートを保持させた場合は、各ポケット内での各インサートの相対位置も切削に影響することから、問題は複雑化する。業界では、ネジ及びクランプのような既知の様々な保持手段を工具ホルダ内でインサートを固定するために使用している。従来の保持手段は、工具ホルダ内のポケットの側壁と関連使用されることでインサートを位置付けする。
【０００６】
従来、工具ホルダ内に位置決めしたインサートは、ポケットの各壁と接触する底部やフランク面（側面）を有し、上面と各フランク面との交差位置に形成される少なくとも１つの切削縁部を有している。切削縁部の一部分が、工具ホルダを越えて伸延して被削材と接触する。工具ホルダの各ポケットはインサートのための位置付け用表面としてルーチン使用される。ユーザーは、工具ホルダポケット内に、ポケットの側壁に近い各フランク面がフランク面長さの少なくとも一部分に沿ってそれら側壁と接触するまでインサートを押し込む。次いで、インサートを、その各フランク面が工具ホルダポケットの側壁と接触する状態で、保持手段を使用して釈放自在に固定する。この従来の位置付け方法では、インサートの、ポケットの側壁に近いフランク面とポケットの側壁とが接触することで、インサートの各フランク面が工具ホルダに関するインサート位置を、従って、工具ホルダを越えて伸延するインサートの一部の作用切削縁部の位置を決定する。工具ホルダポケットの側壁はインサートを支持すると共に、インサートが被削材と接触して発生する力により選択位置からずれないようにするための設計形状とされる。つまり、従来方法ではインサートの各フランク面及びポケットの側壁はインサート位置付けのために使用される。
【０００７】
従来の位置付け手段の欠点は、インサートの作用切削縁部の被削材に関する位置が不正確なことである。米国特許第３，８１３３，７４６号では、切削縁部が工具ホルダに関して全く同じ位置に常には正確に位置付けられないことが、従来の切削用工具のインサート位置付けに関する実用上の問題として認識されている。この米国特許では、インサートのフランク面を錠止ピンを使用して工具ホルダポケットの側壁に楔止めし、ポケットの側壁を傾斜させてインサートの前後方向の移動量を減少させることで切削縁部の位置変動を制限することが試みられた。従来、以下に列挙するものを含む、インサートの位置変数を減少あるいは排除するためのその他の試みが実施されてきている。
【０００８】
米国特許第３，９１１，５４３号には、位置付け用ピンを備えた細長い切削用インサートが記載される。インサートは工具ホルダポケットの後壁、側壁、底壁と係合する。
米国特許第４，０２８，７８２号には、上面及び下面に工具ホルダポケット位置に相当する切り欠きを有するインサートが開示される。インサートのフランク面に位置決めした割り出し面が精密割り出しを実現する。
米国特許第４，２４４，６６６号には、傾倒してインサートを工具ホルダポケットの後壁と接触する状態に位置付けする錠止用ピンが記載される。
米国特許第４，４２０，２８０号には、インサートホルダの錠止用ピンがインサートの中央孔と係合し、クランプ用楔がインサートホルダを移動させる工具ホルダが記載される。クランプ用楔はインサートホルダと係合して錠止ピンとインサートとを移動させ、インサートのフランク面を工具ホルダのストッパと衝突させることでインサートを位置付けする。クランプを釈放するとバネ手段がストッパから離間する方向にインサートを押し出す。
米国特許第４，５２５，１１０号には、キャップ上の突起により作動してインサートを工具ホルダポケットの側壁を位置付けするボールノーズエンドミルインサートが記載される。
【０００９】
米国特許第５，０３５，５４４号、同第３，８３７，０５８号、同第５，５８６，８４４号には、インサートの中央孔と係合する錠止用ピンを備えた工具ホルダと、ネジを使用してこの工具ホルダに取り付けたクランプ用楔との多様な実例が記載される。クランプ用楔アセンブリの後端部は傾斜支持面と係合し、クランプ用楔アセンブリの前端部はインサートのフランク面と係合する。錠止用ピン上でのインサートの位置付けは、インサートのフランク面を参照する楔により行う。
米国特許第５，６８２，８０３号には、使用中のインサートが移動しないようにクランプがインサートを固定する状態で、平坦な工具ホルダポケットを割り出す設計形状とした突起配列を有するインサート或いはシムが記載される。インサートはシム内の凹所に嵌合する突起を有し得る。
上述の、インサートを固定することを意図した従来技術には、尚、インサートのフランク面や工具ホルダポケットを、作用切削縁部を位置付けするための参照面として使用し、それ故、切削縁部の位置付けが不正確化することに関する欠点がある。
【００１０】
従来のインサートを工具ホルダに従来通り位置付ける上での他の欠点は、切削縁部位置を維持することができず、従って、所定寸法のインサートに所望される許容誤差範囲内で被削材を仕上げることができない点である。業界では、インサート製造中に位置付け用表面と作用切削縁部との間の距離が増大するにつれ、この距離を選択された許容誤差範囲内に維持するのはますます困難になることが知られている。この現象は製造基準並びに精度等級上認識されている。例えば、ＤＩＮ基準７１６ＤＹ５には、物品の保持する許容誤差に基づく精度等級“ｈ７”に合致する様々な寸法形状の物品が分類される。しかしながら、エラーマージンは物品形状が大きくなるほど大きくなる。精度等級“ｈ７”に合致する２つの物品、即ち、長さ１００ｍｍ及び１０ｍｍの各物品を比較すると、要求許容誤差は同じではないことが示される。大きい方の物品の許容誤差は所望寸法形状の±１７．５ミクロンであるが、小さい方のそれは同じ精度等級“ｈ７”に合致するためにはもっと厳密な±７．５ミクロンを保持する必要がある。
【００１１】
上述及びその他の製造基準では、物品のある寸法形状において選択された“±Ｘ”の測定単位での許容誤差は、物品の寸法形状が増大するに従い、その維持はより困難化することが認識されている。この現象により、インサートの位置付け面と、位置付けらるべき切削縁部（作用切削縁部）との間のディメンション（距離）が大きくなるほど、切削縁部の位置を選択した許容誤差範囲内に維持するのはますます困難となる。これは、代表的には、位置付けするべき切削縁部から最遠のフランク面を使用してインサートを位置付けする従来技術の位置付け手段の主要な欠点である。インサートの作用切削縁部と、切削縁部から遠い側のフランク面との間の距離は、別の選択にはしばしば適さないインサートの寸法により決定される。本件出願人の発明は、この非正確性を、位置付けするべき切削縁部に接近してインサート位置付け用ユニットを配置することにより低減させるものであり、インサートの寸法とは無関係である。
【００１２】
切削用工具の使用中の工具ホルダに関する切削用インサートの運動が、不正確さの別の原因をもたらす。例えば、“インサートライズ”は、ポケット壁に関するインサートの運動であるが、この運動は、ポケット壁が被削材と接触する際にインサートに加えられる力により生じる。斯界では、切削作用中に工具ホルダ内のインサートに加わる力は、インサートをその６度の移動自由度の１度以上移動させるものであることが知られている。６度の移動自由度は、物体、例えばインサートに力を加えた場合に付与され得る６つの方向移動を表すが、これらの方向移動は、３次元空間を説明する従来のｘｙｚの各軸に関する並進或いは回転の各運動に相当するものである。従来、インサートを工具ホルダポケットの床部分及び１つ以上の側壁と接触させてインサートを位置付けし、次いで、クランプその他の保持手段を使用してインサートを固定することでインサートの運動の自由度を制限しようとする試みがなされたが、従来の切削用工具には作用切削縁部を位置決めする上での、また、使用中のインサートの運動における不正確さが尚残っている。
【００１３】
従来技術の他の欠点は、工具ホルダポケットを精密加工する必要があることである。インサートは通常は２つの側壁と床とを使用して位置付けされるために、これら３つの表面全てを精密加工し、インサートの使用中或いは新しいインサートと交換するに際し、被削材に関するインサートの位置を変化させる恐れのある不正角度関係、不正ポケット寸法、表面凹凸といった異常の発生を回避する必要がある。工具ホルダに要求される制度は工具ホルダの設計及び製造コストを増大させる。特に、ポケット幾何学が複雑或いは加工困難なものである場合には側壁のある単数の或いは一連のポケットを相互に且つ工具インサート胴部に関する精密な関係下に製造するのは費用を要し且つ時間浪費的でもある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
優れた位置決め精度及び製造の簡易性を提供する新規な切削用インサート及び工具ホルダ幾何学を提供することであり、また、従来技術の欠点を克服する新規な幾何学を用いる工具ホルダ内に切削用インサートを位置付けするための方法を提供することである。
【００１５】
従来の位置付け装置の上述の欠点は業界でも認識されてきている。従来の、ポケットの側壁ではない位置付け用手段を用いる試みでは、インサートのフランク面と接触する部品をインサートの周囲の外側に追加する必要があり、それ故にインサートの変数に基づく不正確さは永続する。米国特許第４，６３２，６０６号には、切削用インサートの２つのセンタリング表面上の孔と接触する位置付け用ピンが記載される。インサートのフランク面は工具ホルダに取り付けた平面状の支持表面と衝突し、位置付け用ピンがインサートの孔内に係入するまでこれらの支持表面に沿って摺動し、かくして、インサートのフランク面を参照して位置付けられる。米国特許第４，７１４，３８４号には、インサートの孔と係合する錠止用ピンと、工具ホルダに取り付けた２部材型のクランプ用アセンブリとが記載される。
【００１６】
２部材型のクランプ用アセンブリは、インサートのフランク面と係合してインサートを錠止用ピンの上方に押しやる。こうした設計形状では、インサートのフランク面が参照面として使用されることから工具が大型化し且つ重くなる欠点がある。切削用工具の寸法が大型化すると特定の切削作業に干渉を生じる恐れがある。しかも、工具は重くなると工具移動の際にインサートに加わる力が大きくなる他に、切削縁部位置の動的な不正確さも大きくなる。従来の試みでは、インサートの周囲の外側の数多くの可動部材によって精度はしばしば低下し、工具の不安定化も生じた。従来の位置付け用装置の幾つかにおける他の欠点は、切削用工具に発生する強い力に対する耐性が限られることである。工具の毎分あたりの回転数が高くなって速度及び送り量が増大するに従い、重い工具や可動部材を数多く持った工具は望ましからざるものとなる。
本発明によれば、優れた位置決め精度及び製造上の簡易性を提供する新規な切削用インサート及び工具ホルダ幾何学、並びに、従前の欠点を克服する新規な幾何学を用いる工具ホルダ内に切削用インサートを位置付けするための方法が提供される。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、従来技術の欠点を克服する、インサート、工具ホルダ、切削用工具並びに、インサートを位置付けするための方法が提供される。本発明のインサート及び工具ホルダの設計形状は、インサートを工具インサート胴部或いは工具ホルダに位置付けする上での優れた精度及び信頼性を提供する。詳しく言うと、本発明によれば、工具インサート胴部或いは工具ホルダ内に選択した方向でインサートを、反復的に、しかも正確且つ一様に位置付けするための方法が提供される。
【００１８】
本発明によれば、工具ホルダ内にインサートを正確且つ反復的に位置付けし、また、インサート使用中の運動の自由度を制限する新規な方法及び特徴が提供される。本発明によれば、３６０度に渡り伸延する単数或いは複数の支承面を有する位置付け用ユニットの合致状態での係合が更に提供される。
本発明によれば、工具ホルダポケットの側壁とインサートのフランク面との間における接触とは実質的に無関係に工具ホルダ内で位置付けされる、単数或いは複数のインサートを有する改良された切削用工具が提供される。
【００１９】
本発明によれば、位置付け用ユニットを備え、このユニットの可動部品が、工具ホルダ胴部及びインサート胴部の各内側に設けられる改良された切削用工具が提供される。本発明によれば、インサート位置付け用ユニットが設けられ、このユニットの位置付け要素及び支承面が、位置付けるべきインサートの周囲のフランク面及び上面に対して内側に設けられる。
本発明によれば、製造中に１つ以上の支承面により位置付けされ、同じ支承面により使用環境内に位置付けられるインサートが提供される。
【００２０】
本発明によれば、単数或いは複数の支承面のような位置付け用表面と、位置付けするべき作用切削縁部との間の距離を減少させることでインサートの位置付け精度が向上され、かくして、適合許容誤差が改善される。本発明によれば、反対側のフランク面を参照すること無く位置付けすることにより、インサートの寸法増大による適合許容誤差への影響が排除され、かくして大型のインサートの作用切削縁部の位置付け精度が増大される。
【００２１】
本発明によれば、工具ホルダ内に切削用インサートを位置付けるための方法であって、第１の位置付けユニットを、この第１の位置付けユニットと合致するようにした第２の位置付けユニットを有する工具ホルダと整列関係に位置決めし、第１の位置付けユニットが少なくとも１つの静止位置付け要素を含み、第２の位置付けユニットが少なくとも１つの工具ホルダの静止位置付け要素を含み、１つの静止位置付け要素が１つの工具ホルダの静止位置付け要素と合致状態で係合され、かくして、第１の位置付けユニットと第２の位置付けユニットとを合致状態で係合させ、一方の位置付けユニットに力を行使し、工具ホルダにおけるインサートの位置が、インサートのフランク面の位置とは実質的に無関係に第１の位置付けユニット及び第２の位置付けユニットの単数或いは複数の、選択した支承面とが衝突することにより決定されるようにした、工具ホルダ内に切削用インサートを位置付けするための方法が提供される。
【００２２】
本発明によれば、インサート受け座を有するインサート受け領域を備えた工具ホルダと、インサート受け領域内に固定自在の切削用インサートにして、インサート胴部上に第１の位置付けユニットを配置した切削用インサートと、前記第１の位置付けユニットが、少なくとも１つの表面上に第１の静止位置付け要素及び第２の静止位置付け要素を配置し、第１の静止位置付け要素が、位置付けするべき切削縁部に接近して位置決めされ、第２の位置付けユニットがインサート受け領域内に配置され、第２の位置付けユニットが、第１の及び第２の各位置付け要素を含み、これら第１及び第２の各位置付け要素の少なくとも一方が、第１及び第２の各静止位置付け要素の少なくとも一方と合致状態で係合するようになっており、各位置付け要素が支承面を含む切削用工具が提供される。
【００２３】
本発明の他の様相に従えば、工具であって、インサート受け座を有するインサート受け領域と、インサート受け座内に配置した工具ホルダ位置付けユニットとを含む工具ホルダ胴部を有する工具ホルダと、インサートにして、表面、即ち、上面、底面、及び少なくとも１つのフランク面とにより確定されるインサート胴部と、フランク面の１つ及び単一或いは複数の前記表面の１つとの交差位置に形成される少なくとも１つの切削縁部と、を有するインサートと、単数或いは複数の前記表面の１つに配置され、工具ホルダ位置付けユニットと合致状態で係合するようになっているインサート位置付けユニットと、工具周囲部分、即ち、インサート受け領域及びインサートの各輪郭を組み合わせることにより形成される、工具の１つの輪郭或いはプロファイルと、工具ホルダ位置付けユニットとを含み、インサート位置付けユニットが工具周囲部分により包囲され、かくして、インサート及び工具の各位置付けユニットがインサート胴部の内側に配置される工具が提供される。
【００２４】
本発明によれば、切削用インサートを保持するための工具ホルダであって、工具ホルダ胴部と、インサート受け領域にして、底面と接触するインサート受け座と、インサート位置付けユニットと合致状態で係合するための工具ホルダ位置付けユニットとを含むインサート受け領域とを有し、インサート受け座と、使用中に作用切削縁部を支持するための遠方部分を有し、工具ホルダ位置付けユニットが、前記遠方部分上に配置された第１の位置付け要素にして、第１のインサート位置付け要素の、作用切削縁部に近接する単一或いは複数の支承面と接触するための単一或いは複数の参照支承面を有する第１の位置付け要素と、第２のインサート位置付け要素と係合するための第２の位置付け要素にして、単数或いは複数の第２のインサート位置付け要素の支承面と接触するための単数或いは複数の第２の支承面を有する第２の位置付け要素、を含み、第１及び第２の各位置付け要素の一方が、工具ホルダ胴部と関連して、単数或いは複数の前記第１のインサート位置付け要素の支承面を単数或いは複数の第１の位置付け要素の支承面に接触させた状態で付勢するために可動であり、第１及び第２の位置付け要素の１つを移動させるための張力装置と、から成る工具ホルダが提供される。
【００２５】
本発明の他の様相に従えば、切削用インサートを保持するための工具ホルダであって、インサートの底面と接触すると共に、切削縁部と被削材とが接触する間インサートの切削縁部を支持する遠方端を有するインサート受け座と、インサートの各フランク面と工具ホルダとが接触するのとは実質的に無関係にインサート受け座上にインサートを位置付けするための位置付けユニットにして、インサートの底面上に位置決めされた静止位置付け要素と合致状態で係合するための工具ホルダの静止位置付け要素を含む位置付けユニットと、前記工具ホルダの静止位置付け要素が遠方端に位置決めされ、工具ホルダの静止位置付け要素上の前記遠方端に位置決めされた単数或いは複数の支承面を相互接触状態に持ち来すための可動位置付け要素と、この可動位置付け要素を作動させるための伸張装置と、を含む工具ホルダが提供される。
【００２６】
本発明によれば、硬質の、耐摩耗性材料製の、工具ホルダ内に釈放自在に固定自在の切削用インサートであって、単数或いは複数の上面及び底面と、これら上面及び底面間を伸延する少なくとも１つのフランク面と、少なくとも１つのフランク面と上面との交差位置に形成される切削縁部と、切削縁部の、使用中に作用切削縁部となる少なくとも一部分と、工具ホルダ上に配置した工具ホルダ位置付けユニットと係合するためのインサート位置付けユニットにして、前記単一或いは複数の表面上で且つ少なくとも１つのフランク面に対して内側に配置された複数の位置付け要素と、作用切削縁部に近接して位置決めされ且つ工具ホルダのインサート受け領域内に位置決めした位置付け要素と合致状態で係合するようになっている少なくとも１つの位置付け要素と、工具ホルダの伸張装置により加えられる力に応答して、合致状態での係合中に工具ホルダ位置付けユニットの単数或いは複数の、隣接する支承面と接触する、位置付け要素上の単数或いは複数の支承面とを含み、かくして、作用切削縁部が少なくとも１つのフランク面及び工具ホルダ間で接触するのとは実質的に無関係に作用切削縁部が位置付けられる切削用インサートが提供される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明は、インサートを工具ホルダ内に位置付けするための新規な方法及び装置の使用を通して、より正確で且つ信頼性のある切削作業を提供する切削工具に関する。詳しくは、本発明によれば、インサートと、工具ホルダと、インサートを工具ホルダ内に選択方向で正確に位置付けするための方法にして、作用切削縁部が、切削縁部或はインサートの交換時に一様且つ反復自在に工具ホルダ及び被削材に関して位置決めされる方法に関する。本発明によれば、インサートの作用切削縁部を、この作用切削縁部に近接する、インサート及び工具ホルダの単数或いは複数の支承面を参照して位置付けすることによる、前述の及びその他の利益が提供される。これらの支承面はインサートの周囲のフランク面に対して内側に配置される。工具ホルダ内でのインサートの位置は、工具ホルダポケットの側壁やインサートの周囲のフランク面との間の関係とは実質的に無関係であり、それ故、従来の位置付け方法及び位置付け装置における不利益は排除される。製造中、本発明のインサートの各フランク面は、これらの支承面をインサートを固定するに際しての参照点として使用して座着され得る。かくして、切削縁製造中の参照点として作用すると同じ表面が、使用中に切削縁を位置付けするための参照点として作用する。本発明の、フランク面に対して内側の、単数或いは複数の支承面を製造中の参照点として使用することで、従来のインサートに固有の誤差、即ち、製造中にそれ自身が座着して参照点を消滅させるフランク面を参照して座着されることで生じる誤差が排除される。本発明の工具ホルダの製造は、精密に作成したポケットの側壁の必要性が排除されることにより簡略化される。かくして穿孔は簡略化及び容易化され、心振れは排除される。
【００２８】
インサート及び工具ホルダには、インサートを工具ホルダ内に配置した場合に相互に合致状態で係合するようになっている位置付けユニットが配置されている。各位置付けユニットは単数或いは複数の支承面を有する１つ以上の位置付け要素を含む。単数或いは複数の支承面は、合致状態で係合する位置付けユニット間に、接触点、接触線、或いは接触平面、若しくはそれらの組み合わせを含む。使用中、インサート位置付け要素及び位置付け要素の両方における各支承面はインサート胴部の内側或いは工具ホルダ胴部の内側に位置決めされ、かくして外側の移動部品は排除される。作用切削縁部に近接する単数或いは複数の支承面は作用切削縁部の位置に対する単数或いは複数の参照面として作用する。インサート及び工具ホルダの各位置付け要素の少なくとも一方が、３６０度に渡り伸延して工具ホルダのインサート受け座の平面内でのインサートの運動を制限する単数或いは複数の支承面を有する。好ましい実施例ではインサートの、工具ホルダに関する６度の運動の自由度が制限される。つまり、インサート及び工具ホルダにおける各支承面間の接触が、ｘｙｚの各軸に関するインサートの並進運動及び回転運動を制限する。接触点、接触線或いは接触平面或いはその組み合わせの、インサート及び工具ホルダにおける支承面間での位置は、作用切削縁部に加えられる力に依存して使用中に変化され得る。
【００２９】
インサート上に配置された、今後インサート位置付けユニットと称する位置付けユニットが、位置付けするべき相当する切削縁部に近接する少なくとも１つの静止位置付け要素を含んでいる。好ましい実施例ではインサート位置付けユニットは複数の静止位置付け要素を含む。少なくとも２つの静止位置付け要素をインサート上で各切削縁部に近接して配置するのが好ましい。切削縁部の特定位置のための参照として作用する位置付け要素をこの切削縁部に近接して位置決めすることで、インサートを位置付けるに際しての適合許容誤差が著しく改善される。好ましい実施例では、インサートの上面と交差して作用切削縁部を形成するフランク面に近接してインサートの底部に静止位置付け要素が位置決めされる。かくして、位置付け要素は切削工具の周囲に対して内側に位置決めされるので従来技術の欠点は回避される。
【００３０】
本発明で使用するために好適な工具ホルダには、インサート受け領域を有する、ポケット、カートリッジその他のような装置が含まれる。従来、インサート受け領域には床と、側壁とが含まれ、この側壁にインサートを押し当てて位置付け及び固定していた。本発明の工具ホルダは遠方端位置にインサート受け座を備えたインサート受け領域と、随意的な側壁とを有する。しかしながら、インサートの位置付けはインサート受け領域の側壁とは実質的に無関係に実施される。好ましい実施例ではインサートは工具ホルダポケットの側壁とは全く無関係に位置付けされる。
【００３１】
本発明の工具ホルダは工具ホルダのインサート受け領域内に配置した、今後は工具ホルダ位置付けユニットとして参照するインサート位置付けユニットと合致状態で係合する位置付けユニットを使用して位置付けされる。この工具ホルダ位置付けユニットは１つ以上の位置付け要素を含む。第１の位置付け要素はインサート受け領域の、使用中におけるインサートの作用切削縁部の位置に近接するインサート受け座の遠方端に近い部分に配置される。この、第１の位置付け要素はインサートを位置付けするための参照面を含む単数或いは複数の支承面を有する。好ましい実施例では、工具ホルダ位置付けユニットは静止位置付け要素と可動位置付け要素とを含む。インサート受け座の遠方端に近接する位置付け要素が静止位置付け要素であるのが好ましい。各位置付け要素は、使用に際してインサートを工具ホルダ内に配置した場合に、インサート受け座の遠方端に最も近接する少なくとも１つの位置付け要素が、作用切削縁部に近接するインサート位置付け要素と合致状態で係合され得るように工具ホルダ内に配置される。
【００３２】
この、工具ホルダの静止位置付け要素とインサート位置付け要素とが合致状態で係合することで、ｘｙｚ軸に沿っての並進運動が制限される。工具ホルダは引張装置を有する。工具ホルダの引張装置は工具ホルダと一体化され得、或いは、実施例に基づいて工具ホルダ胴部上に或いはその内部に位置決めした別個の単数或いは複数の部品から構成され得る。この引張装置はインサートと工具ホルダとに力を加え、合致状態で係合するそれらの各位置付け要素を夫々の支承面位置で衝突せしめる。引張装置は、バネ、カム、ネジその他類似の既知の装置とすることができる。引張装置により加えられる力或いは力のベクトルがインサートを工具ホルダポケット内部に引き込むことが好ましい。引張装置は、可動位置付け要素に選択された並進力を行使する任意の好適な装置として良く、また、位置付け要素と一体のものとすることもできる。
【００３３】
引張装置により加えられる引長力が可動位置付け要素を移動せしめ、インサート及び工具ホルダの各支承面をして接触状態に持ち来し、かくしてインサートを工具ホルダに関して位置付けする。並進力は、各支承面をして衝突せしめるに少なくとも充分な大きさであるが、しかし、工具ホルダの破壊或いはインサートの欠けを生じ得るよりは小さくなるように選択される。可動位置付け要素に作用する場合の並進力の方向は、インサート及び工具ホルダの各支承面が衝突状態に持ち来たされるように選択される。好ましい実施例では引張装置はコイルバネであるが、斯界に既知のその他の装置、例えば、ピン、カム、ワッシャ形式のバネの可撓性の長孔その他を使用しても良い。好ましい実施例では可動位置付け要素は引張装置を含んでいる。
【００３４】
多くの用途のためには、位置付け要素及びそれらの支承面を接触状態に保持する力は、切削作動中のインサートに加えられる主要な力と同じベクトル方向を有している。これにより、実質的に非弾性のインサートに加えられる力のベクトル間に、インサート位置付け要素と位置付け要素とを接触させてインサートを固定状態で位置付けするという追加的効果が生まれる。切削力が、引長力とは異なるベクトルに沿ったものである場合、各位置付けユニット間の合致状態での係合が、インサートの６度の運動の自由度を制限し、かくしてインサート位置付け上の信頼度が改善される。本発明によれば、位置付けするべき作用切削縁部と位置付け用表面との間の距離を減少させて許容誤差に関する寸法上の影響を低減させることで、インサートの位置付け精度が改善される。以下に、本発明の実施例を説明するが、これらの実施例は例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
図１には本発明の好ましい実施例が示されている。割り出し自在の切削用インサート１０（以下、単にインサート１０とも称する）が、硬質の耐摩耗性材料からなるインサート胴部１２を有し、このインサート胴部１２が、上面１４と、底面１６とを有し、上面及び底面はこれら各面間を伸延する周囲壁１８により結合されている。インサート胴部は、実質的に円筒状の切削縁部１１及び１３を含み、これらの切削縁部はその間部分に介挿した中心部分１５により結合されている。随意的には、インサート胴部は単一の切削縁部１１を有し得る。図１の切削縁部は、上面１４と交差して切削縁部２４及び２６を夫々形成するフランク面２０及び２２を含む。図１では、切削縁部１１及び１３は実質的に円筒状であり、平坦な各フランク面が周囲壁１８と実質的に平行状態に伸延されている。その他の切削縁部幾何学、例えば多角形断面の切削縁部を使用することが可能であり、のみならず、多数の補助フランク面部分その他の、位置付けユニットの機能と干渉を生じない、当業者に既知の範囲内の幾何学を有する切削縁部を使用することができる。
【００３６】
図２は図１のインサートを底面方向から見た斜視図であり、本発明の重要な特徴が示されている。インサートの底面１６は実質的に平坦である。この平坦な特徴は製造を容易化するが、本発明に従う位置付けと干渉しない条件下に、随意的にもっと複雑な幾何学、例えば多重平面或いは平坦ではない底面とすることもできる。インサート位置付けユニット２８が底面１６に配置される。インサート位置付けユニット２８は少なくとも１つの静止位置付け要素を含み、本発明の、以下に説明する工具ホルダ位置付けユニットと合致状態で係合するようになっている。本実施例では、静止位置付け要素３０及び３２はインサートのインサート胴部１２と一体化される。各静止位置付け要素３０及び３２は、上面１４と交差して切削縁部２４及び２６を夫々形成する、相当するフランク面２０及び２２に近接して配置される。別の実施例では、フランク面２０及び２２が底面１６と交差して追加の切削縁部が形成され得る。この別の実施例では、追加の切削縁部を位置付けるための第２の組のインサート位置付け要素が上面１４に配置され、或いは、静止位置付け要素３０及び３２を伸延させて上面１４と交差させることで貫通孔を形成させ得る。
【００３７】
静止位置付け要素３０は、切削縁部２４とこの静止位置付け要素３０との間の距離を最小化し、一方、この距離の間で、切削縁部を支持すると共に静止位置付け要素領域内でインサートが折損する恐れを低下させるために充分な材料が維持されるように選択した距離“ｄ”、フランク面２０から離間する位置で底面１６上に配置される。フランク面２０と、このフランク面に最も近い静止位置付け要素３０との間に維持する材料に要求される厚さは使用する材料の関数であり、一般的には硬質の耐摩耗性の窒化物、炭化物或いはセラミックである。材料の量、従って、切削縁部２４と静止位置付け要素３０との間の最小距離は、インサート材料の強度及び応力条件に基づいて決定される。切削縁部と静止位置付け要素との間の材料の、切削力に耐え、しかも尚、本発明の所望の利益を提供するに十分な最小量の決定は当業者に既知のところのものである。
【００３８】
フランク面２０及び２２と、静止位置付け要素３０及び３２の中心との間の夫々の距離は、切削縁部１１及び１３の半径に概略等しい。静止位置付け要素は、静止位置付け要素を参照部分として使用して、インサートの長さの最大４０％分、更に好ましくは３０％或いはそれ未満の距離分、位置付けするべき単数或いは複数の切削縁部から、或いは、位置付けするべき単数或いは複数の切削縁部に最も近接する単数或いは複数のフランク面から離間させるのが好ましい。位置付けするべき切削縁部に最も近いフランク面に近接する、参照となる静止位置付け要素を位置決めすることで、位置付けに際して参照面として使用する支承面と切削縁部との間の距離が減少される。これにより、製造業者はより精密な許容誤差を保持することが可能となり、かくして、インサートの位置付け精度が改善される。図２では静止位置付け要素３０及び３２は底面１６に形成した凹所であり、インサート胴部１２内に伸延して床３４の位置で終端する支承面３６を有している。各静止位置付け要素は、例えば、プレス成型、研削、成型、印刷、穿孔その他の既知の製造方法を使用して製造することができる。
【００３９】
図３には、インサートを内部に位置付けた、本発明に従う工具ホルダの好ましい実施例の斜視図が示される。工具ホルダ４０は工具ホルダ胴部４２と、インサート受け領域４４とを含んでいる。ネジ５６及びクランプ５８が保持手段を含んでいるが、本発明に従うインサート位置付けと干渉しない、例えば、シム、カム、楔その他のような既知の従来の保持装置を使用してインサートを固定することができる。図４は図３の拡大図であり、工具ホルダ４０及び切削用インサート１０の様々な特徴部分間の関係が示されている。インサート受け領域４４は、インサート受け座４６と、随意的には側壁４８とを含む。穿孔５０がインサート受け座４６に形成され、工具ホルダ内に伸延される。工具ホルダ位置付けユニットは、本実施例では、今後説明する穿孔５０内に位置決めされた位置付け要素を含んでいる。この位置付け要素は、インサート受け座４６から外側に伸延して、インサートの底面１６上の、図２に示す位置付け要素と合致状態で係合する。図５は図３の工具ホルダ及び切削用インサートの断面図であり、インサート位置付けユニット２８と、工具ホルダ位置付けユニット６０とが合致状態で係合する状態が示されている。底面１６はインサート受け座４６と接触している。
【００４０】
穿孔５０はインサート受け座４６を貫いて工具ホルダ内に伸延される。図５では穿孔はインサート受け座に対してα及びβの角度で伸延し、且つまた、インサート受け座４６の長手方向軸線及び横断方向軸線の両方と直交している。しかしながら前記角度が前述の合致状態での係合と干渉しない条件下に、これらの軸線の一方或いは両方と直交しない状態で、また相互に異なる角度で配置する状態で穿孔を設けることも本発明の範囲に含まれる。穿孔の、長手方向及び横断方向の各軸線に対する角度は３０°〜９０°の間であるのが好ましい。静止位置付け要素が、穿孔内にある角度で位置決めされ且つ配置され得るところの工具ホルダの静止位置付け要素との合致状態での係合を容易化するある角度で配置される。インサートの静止位置付け要素は、相当する穿孔のそれと実質的に同じ、最も好ましくは全く同じ角度で配置されるのが好ましい。本実施例では、穿孔５０内に位置決めされる工具ホルダの位置付け要素は、静止位置付け要素６４と、可動位置付け要素６６とである。これら各要素６４及び６６は、インサートの静止位置付け要素３０及び３２と夫々合致状態で係合する。こうした合致状態での係合により、切削作業中のインサートの運動の抑制の度合いが改善される。
【００４１】
図３〜図５に示される実施例の静止位置付け要素及び可動位置付け要素は、夫々、インサートの底面１６上に配置した凹所と、穿孔５０内に位置決めしたピンとである。ピン及び凹所は合致状態で係合する形状を有し、また、これに限定するものではないが、本発明の機能上の干渉を生じない、例えば、丸、多角形、楕円、或いはその組み合わせ、といった様々な断面形状のみならず、様々な三次元形状、例えば、切頭円錐、円錐、角錐その他のものとすることができる。好ましい静止位置付け要素は、締まり嵌めのような既知の手段を使用して穿孔内部に固定される。随意的には工具ホルダの静止位置付け要素は工具ホルダと一体化され得る。
【００４２】
工具ホルダの材料は、工具ホルダのために使用される従来既知の鋼その他の材料とすることができる。本発明のインサートは、切削工業上一般に使用される硬質の耐摩耗性材料、例えば、超硬合金、セラミック、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、及びそれらの組み合わせ材料から作製される。インサートは、業界で既知の如く、セラミック、ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ、４群要素の炭化物、窒化物、浸炭窒化物、のみならずその組み合わせのようなコーティング材料を使用して被覆することもできる。インサート位置付け要素はインサートと同じ材料或いは異なる材料で作成し得る。例えば、別の物質からなるライニングを被着して、合致状態での係合を助成する潤滑性を追加することができる。ピンは工具ホルダ或いはインサートと同じ材料で、或いはそれらの何れとも異なる材料で作成することができる。
【００４３】
可動位置付け要素６６は、この可動位置付け要素６６と直交する方向への運動量を最小とする状態下に、相当する穿孔内で長手方向軸線と平行な方向に偏倚自在である。引張装置６８が可動位置付け要素６６を上方に偏倚させ、この要素６６の支承面８０をインサートの静止位置付け要素３２の支承面３６と係合する状態に持ち来す。本実施例では、支承面８０は可動位置付け要素の頂部位置の楔状部分を含む。支承面８０は、可動位置付け要素６６に作用するところの引張装置の力をインサートに付与し、水平及び垂直の各ベクトル成分を創出し、かくしてインサートを後方に、つまりポケットに引き込む。インサート胴部が後方に移動すると、作用切削縁部２４に最も近い静止位置付け要素３０の支承面３６に静止位置付け要素６４が衝突し且つ接触する状態に持ち来たされる。インサート材料が非弾性であること及び、静止位置付け要素６４が位置固定されることにより、静止位置付け要素６４及び３０の界面が安定化され、かくして、インサートの一様且つ反復自在の位置決めが提供される。静止位置付け要素６４及び３０が作用切削縁部２４に近接されることで作用切削縁２４の位置付けの全体的な精度もまた改善される。従来よりインサート位置付けに際して使用されるインサートのフランク面２２は、インサートの静止位置付け要素３０よりも約６倍、作用切削縁部２４の遠方に位置付けられ、かくしてこの距離が短縮されることで適合許容誤差が改善される。
【００４４】
図１〜図５に示される実施例を使用するに際し、インサート胴部１２は、インサート位置付け要素が工具ホルダの位置付け要素と整列するようにインサート受け領域内で位置決めされる。次いで、インサートの底面１６がインサート受け座４６と接触状態に持ち来され、工具ホルダの静止位置付け要素６４と可動位置付け要素６６とをインサートの各位置付け要素と係合せしめる。引張装置６８が、各位置付け要素が合致状態で係合され得るに充分、圧縮される。引張装置６８は、釈放されると可動位置付け要素６６を上昇せしめてインサートの静止位置付け要素３２の支承面３６を支承面８０に係合させる。支承面８０の楔部分がインサートをポケットに引き込み、支承面３６と８２とを接触せしめる。本発明のインサート位置付け方法では、引張装置を非作用状態とし、工具ホルダ及びインサートの各位置付け要素と合致状態で係合させ、次いで引張装置を再度作用させる必要がある。
【００４５】
引張装置の作用化及び非作用化は、この引張装置に行使されて引張装置の生じる引長力を一時的に弱める、圧縮、引張その他の力により達成することができる。例えば、コイルバネ６８を使用する図３〜図５に示す実施例では、このコイルバネを圧縮し、次いで圧縮力を釈放すると引張装置は位置付けするべき切削縁部に近接する静止位置付け要素３０の支承面３６を工具ホルダの静止位置付け要素の支承面８２と接触する状態に持ち来す。好ましい実施例では、装置オペレータは、インサート受け座４６内の然るべき位置にインサートを単に“弾発“係入させるのみで、ずっと簡単且つ素早くインサート交換を行えるようになり、休止時間は減少される。
【００４６】
図６は図３に示す実施例と実質的に同じ外観を有するが、本発明の異なる特徴部分を有する第２実施例の断面図である。静止位置付け要素６４は作用切削縁部に近接して位置決めされ、工具ホルダ胴部４２と一体化されている。可動位置付け要素と引張装置とは弾性バネピン６８として一体化される。バネピンヘッド６７は、バネピンシャンク６９を撓ませることでピンの長手方向軸線を実質的に横断する方向に可動である。バネピンヘッド６７が移動すると、工具ホルダの静止位置付け要素６４と弾性バネピン６８との間の距離“Ｌ”が一時的に減少し、インサートと工具ホルダの各位置付け要素が合致状態で係合する。バネピンの撓みを釈放するとバネピンヘッド６７の支承面８０がインサートの静止位置付け要素３２の支承面３６と係合し、インサートを工具ホルダポケットに引き込む。この結果、インサートの静止位置付け要素３０の、作用切削縁部に近接する支承面３６が、工具ホルダの静止位置付け要素６３の支承面８２と接触する状態に持ち来され、インサートは、切削縁部に近接するこの静止した参照位置に関して位置付けされる。
【００４７】
図７は本発明の好ましい他の実施例を例示する。本実施例では工具ホルダ４０はフライス盤であり、インサート胴部１２は多角形形状を有している。インサート胴部１２は上面１４及び底面１６を有し、これら上面及び底面は相互に実質的に平行であり且つ、これら各面間を伸延する周囲壁１８により結合されている。随意的には上面及び底面は非平行であり得る。図７Ａにもっと明瞭に示されるように、周囲壁１８はフランク面２０、２１、２２、２３を含んでいる。各一対のフランク面の交差位置には角部３３、３５、３７、３９が形成される。各フランク面と上面１４とが交差する位置に切削縁部２４、２５、２６、２７が形成される。図では角部３５とその各切削縁部２４及び２５とが“作用切削縁部”を構成するが、その他の角部を、結局、工具ホルダに関する作用位置に配置し且つ位置付けすることが可能である。本実施例ではインサート位置付けユニットは、インサート胴部１２内の凹所として形成した静止位置付け要素２９、３０、３１、３２を含む。
【００４８】
随意的にはこれらの凹所を貫通孔に改変し、インサートの底部で追加の切削縁部を使用可能な状態とすることができる。インサートの各静止位置付け要素は、相当する角部及びこの角部と交差する切削縁部に近接して配置される。本実施例では少なくとも２つの静止位置付け要素が、使用中に工具ホルダの静止位置付け要素と合致状態で係合する。図８にもっと明瞭に示されるように、インサートの、作用切削縁部２４及び２５に近接する静止位置付け要素３０は、インサートを工具ホルダポケットに引き込んだ場合にこのインサートの支承面３６と、工具ホルダの静止位置付け要素６４の支承面８２とを接触させることでインサートを位置付けする。インサートは、工具ホルダの可動位置付け要素と、本実施例ではバネピン６８として示される一体形成された引張装置とにより工具ホルダ内に引き込まれる。バネピンシャンク６９を押し込んで撓ませると、工具ホルダの静止位置付け要素どうしの間の距離“Ｌ”が減少し、これらの工具ホルダの静止位置付け要素とインサート位置付け要素とが合致状態で係合することが可能となる。押し込み力を釈放するとバネピンは真っ直ぐになり、先に説明したように支承面３６と８０とが接触することを通してインサートに後方向きの力を加える。インサートが後方に移動すると支承面３６と８２とが衝突して接触し、かくしてインサートが位置付けされる。本実施例の追加的な特徴は、バネピンによりインサート受け座４６と直交する方向に力が発生することで追加的な保持手段が不要化され得ることである。
【００４９】
インサートの支承面３６の、底面１６に近い部分はこの底面と実質的に直交され、インサートの静止位置付け要素３０及び３２におけるカラム部分を形成する。インサートの底面１６から選択された距離の位置で、支承面３６は静止位置付け要素３０及び３２の長手方向軸線からある角度で離間され、床３４の位置で終端する切頭円錐形状部分３８を形成する。工具ホルダの静止位置付け要素の支承面８０及び８２には、インサートの静止位置付け要素３０及び３２と合致状態で係合するようになっている類似の切頭円錐形状部分が形成される。インサートの静止位置付け要素３０及び３２の支承面３６は、引張装置からの力を、インサートを工具ホルダポケットに引き込み且つインサート受け座４６に押し当てるための垂直及び水平の各ベクトルを持つ成分に変換する楔状部分を形成するように改変される。
【００５０】
図９及び図１０には、改変されたインサート位置付けユニット及び改変された工具ホルダ位置付けユニットを有する本発明の他の実施例が示される。多角形のインサート１０が、角部３５を被削材を切削するように位置付けた状態で工具ホルダ４０のインサート受け領域４４内に位置決めされている。切削縁部２４及び２５が作用切削縁部として機能するように位置決めされる。インサートの静止位置付け要素３０は、第１実施例におけると同様に、工具ホルダの静止位置付け要素６４と合致状態で係合するこの静止位置付け要素３０と、“作用”位置の切削縁部２４及び２５との間の距離を減少させるように底面１６に配置される。インサートの静止位置付け要素３２は上面１４に配置される。静止位置付け要素３２はインサート胴部１２内に伸延され、湾曲した支承面３６を有する。別の実施例では静止位置付け要素３２は平坦な支承面を有し、インサート胴部１２内の床部分で終端され得る。工具ホルダの静止位置付け要素６４は、位置付けするべき切削縁部２４及び２５に近接する、遠方端上に位置決めした穿孔５０内に配置される。
【００５１】
静止位置付け要素６４は、インサートを、従って切削縁部を押し当てて位置付けするための支承面８２を有する。本実施例ではクランプ５８及びネジ５６が工具ホルダの可動位置付け要素及び引張装置として機能し、インサート１０を静止位置付け要素６４に押し当てて位置決めするように作用する。クランプ５８は、ネジ５６を作用させた場合にインサートの静止位置付け要素３２の支承面３６と接触する支承面８０を有する。ネジ５６を作用させることにより生じる下向きの力がクランプ５８を介して支承面８０に伝達される。支承面３６と支承面８０とが接触することにより、前記下向きの力は斯界に既知の様式下に下向き及び後方へのベクトル成分に変換される。この場合の“後方”とは、インサートをインサート受け座の平面内で且つ工具ホルダ胴部に向けて移動する方向を意味する。こうしたした向き及び後方への各ベクトル成分がインサートに作用すると、支承面８２と、インサートの静止位置付け要素３０の、切削縁部２４及び２５に近接する部分のインサートの支承面３６とが衝突せしめられる。インサートを別の切削縁部を作用位置に持ち来すことで割り出し、次いで、これらの切削縁部に近接するインサートの静止位置付け要素を使用してインサートを先に説明したように位置付けすることができる。
【００５２】
図９及び図１０には本発明の別の利益、即ち、汎用性のある工具ホルダポケット形状が示される。側壁４８の位置に示されるように、工具ホルダは特定のインサート形状に限られたものではなく、寸法の異なる多数のインサートを使用することができる。本発明に従う様々な寸法形状のインサートを、工具ホルダの静止位置付け要素に相当する静止位置付け要素を配置する状態で製造することができる。しかも、本実施例では、寸法の異なるクランプを用い、このクランプを工具ホルダ可動位置付け要素として機能させることで、異なるインサートを収受するようにすることもできる。
【００５３】
図１１及び図１２には、インサートの静止位置付け要素３０及び３２を底面１６から突出させ、工具ホルダの位置付けユニットがこれらの突出する静止位置付け要素（以下、インサート突起とも称する）と合致状態で係合するように改変された実施例が示される。本実施例は、非弾性のインサート突起が位置付けの信頼性を改善する、小型のインサート及び工具ホルダと共に使用するのが好ましい。インサート受け領域４４はインサート受け座４６と、一体の引張装置７０とを有する。穿孔形態を有し、夫々支承面８２及び８０を備えた、工具ホルダの静止位置付け要素６４及び可動位置付け要素６８がインサート受け座４６に形成されている。工具ホルダの各位置付け要素はインサート受け座４６と実質的に直交する状態で伸延されるが、随意的には、先に説明したようにその他の角度で配置しても良い。インサートの静止位置付け要素３０及び３２は、底面１６から、この底面と実質的に直交する方向で伸延されるが、工具ホルダの穿孔の角度α及びβに相当する角度で伸延させても良い。
【００５４】
引張装置７０が、この引張装置に作用停止力が加えられるのに応じてインサート受け領域４４を若干非永久変形させる。引張装置７０は可撓性の長孔或いは類似の斯界に既知の装置とすることができる。引張装置に加える作用停止力は、工具ホルダの静止位置付け要素どうしの間の距離“Ｌ“を一時的に変化させてインサートの静止位置付け要素３２及び３０を工具ホルダの静止位置付け要素６４及び可動位置付け要素６６と夫々合致状態で係合させるために充分で有ればよい。本実施例では、この作用停止力が可動位置付け要素６６を静止位置付け要素６４から若干遠ざける。作用停止力を釈放すると、引張装置７０が作用して可動位置付け要素６６が静止位置付け要素６４に接近し、可動位置付け要素６６の支承面３６が静止位置付け要素の支承面８０と衝突し、かくしてインサートが位置付けされる。
【００５５】
（例１）
本発明の第２実施例に従う、商業等級の超硬合金性の旋回用インサートと、鋼製の工具ホルダとを、毎分表面長さ４５０ｍ（１５００ＳＦＭ）、回転送り量３〜９ｍｍ（０．０１ないし０．０３０ＦＰＲ）切削深さ０．２５〜５．０８ｍｍ（０．０１〜０．２インチ）として３５６アルミニュームを加工して試験した。インサートは図１及び図２に示すような旋回用インサートであり、インサートの凹所の直径は４．２９２ｍｍ（０．１７１インチ）、工具ホルダはこの凹所と合致状態で係合するための２つの鋼製のピンを有し、後方のピンはバネピンとした。インサートのフランク面と凹所との間の距離“ｄ”は１．９８１ｍｍ（０．０７８インチ）であった。工具ホルダのピンを凹所と合致状態で係合するバネピンを作用停止させ、このバネピンを作用させることでインサートが工具ホルダに位置付けられた。次いで、バネピンヘッドを後方に移動させ、インサートの凹所の支承面を工具ホルダの各ピンと係合させた。先ず、クランプ及びネジからなる保持装置を使用してインサートを固定した。インサートを使用中に観察したが何らの偏倚も生じなかった。次いで、背面切削及び溝削りを実施してインサートの６度の運動の自由度の限界を試験した。驚くべきことに、保持装置を然るべく位置付けないのにも拘わらず、インサートは工具ホルダ上での位置を維持し、受け入れ得る部品仕上げをもたらした。凹所には損傷或いはチッピングは見られなかった。
【００５６】
（例２）
本発明に従う切削用インサート及び工具ホルダの割り出し許容誤差を従来の位置付け手段と比較した。図１及び図２に示すような市販入手され得る等級の超硬合金製のインサートの幾何学は、比較試験する従来のインサートと同じ幾何学を選択した。従来のインサートを従来手段を使用して位置付けし、インサートの、切削縁部とは反対側の端部のフランク面を工具ホルダポケットの側壁と衝突させた。本発明のインサート第２実施例に従い位置付けした。従来のインサートの作用切削縁部は±０．０２５４ｍｍ（±０．００１インチ）の許容誤差範囲内で位置決めされた。本発明のインサートは、従来手段と比較して３００％の改善となる±０．００６３５ｍｍ（±０．０００２５インチ）の許容誤差範囲内で位置付けされた。試験結果には、本発明のインサートが、同じ幾何学の従来のインサートと比較して改良されたことが示された。
【００５７】
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【００５８】
【発明の効果】
優れた位置決め精度及び製造の簡易性を提供する新規な切削用インサート及び工具ホルダ幾何学が提供され、また、従来技術の欠点を克服する新規な幾何学を用いる工具ホルダ内に切削用インサートを位置付けするための方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う切削用インサートの１実施例の斜視図である。
【図２】図１の底面側からの斜視図である。
【図３】本発明の工具ホルダとの関連を示す、図１の切削用インサートの斜視図である。
【図４】図３の拡大図である。
【図５】図３を線５−５に沿って切断した断面図である。
【図６】図３の実施例と実質的に同一の第２実施例の断面図である。
【図７】本発明の第３実施例に従う切削用インサート及びミルカッターの断面図である。
【図７Ａ】図７のインサート部分の詳細を示す部分拡大図である。
【図８】図７を線８−８で切断した断面図である。
【図９】本発明の切削用インサート及び工具ホルダの第４実施例の平面図である。
【図１０】図９を線１０−１０で切断した断面図である。
【図１１】本発明の切削用インサート及び工具ホルダの第５実施例の斜視図である。
【図１２】図１１を線１２−１２で切断した断面図である。
【符号の説明】
１０  割り出し自在の切削用インサート
１１、１３、２４、２５、２６、２７  切削縁部
１２  インサート胴部
１４  上面
１５  中心部分
１６  底面
１８  周囲壁
２０、２２  フランク面
２８  インサート位置付けユニット
３０、３２  静止位置付け要素
３３、３５、３７、３９  角部
３４  床
３６、８０、８２  支承面
３８  切頭円錐形状部分
４０  工具ホルダ
４２  工具ホルダ胴部
４４  インサート受け領域
４６  インサート受け座
４８  側壁
５０  穿孔
５６  ネジ
５８  クランプ
６０  工具ホルダ位置付けユニット
６４  静止位置付け要素
６６  可動位置付け要素
６７  バネピンヘッド
６８、７０  引張装置
６９  バネピンシャンク
【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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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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