ヘリカルフライス

专利摘要:
外面を有する切削工具であって、複数のインサートが、外面において、全体的に半径方向に延在する個別のポケットに接続されている。切削インサートは外面に沿って螺旋状配列で配置される。各切削インサートの少なくとも１つの切れ刃は、隣接する切削インサートのポケットから円周角方向に離間されている。インサートの間隔を、１つ以上の切れ刃の各々にある個別の点が、不均一な傾斜を有するレイアウトラインの一部を規定するように設定する。
公开号:JP2011513074A
申请号:JP2010547705
申请日:2009-02-17
公开日:2011-04-28
发明作者:ギャンブル、ケビン、エム．；クレイグ、カレン、エー．；ソウザ；フィーリョ、ルイ、フロータ デ；ワグル、ジェームズ、エム．
申请人:ケンナメタル インコーポレイテッドＫｅｎｎａｍｅｔａｌ Ｉｎｃ．；
IPC主号:B23C5-10

专利说明:

[0001] 本発明はヘリカルフライスに関し、より詳細には、切削工具に形成された座部に取り外し可能に取り付けられた切削インサートが螺旋状に配列されたヘリカルフライスに関する。]
背景技術

[0002] 金属切削、詳細には金属切削工具設計の分野では、切削作業中にヘリカルカッターに加わる切削負荷を最も均等に分布させる工具を開発することが望ましい。切削工具の切削負荷を最適にすることによって、工具がより迅速かつ効率的に作業を行うことが可能になる。さらに、切削工具が被加工物に対して移動するときに、不要に振動したりガタガタ音をたてたりすることを防止するために、切削負荷を最適にすることが望ましい。加えて、不要な振動は切削工具インサートや工具本体の破損の原因となることがあり、それにより、切削工具およびその構成部品の耐用期間を短くし、かつ被加工物を損ない得る。]
[0003] 切削負荷を改善するためのそのような一解決法が米国特許第５，０８３，８８７号明細書に記載されている。この解決法では、切削インサートは螺旋状配列で配置され、その配列において、各インサートの切れ刃は切削工具に対して、隣接するインサートの座部から周方向において離間しており、かつ隣接するインサートの切れ刃と軸方向において重なっており、および各インサートの半径方向に延在する刃先が、隣接するインサートの半径方向に延在する刃先と重なっており、いずれかの縦列部にある第２の列以降、全てのインサートの全ての切れ刃上にある同じ点が、螺旋状配列を規定する連続して中断のないレイアウトラインを含む。この発明で説明されている切削工具は、工具が回転する間の切削工具と被加工物との間の接触をより大きくする；しかしながら、不要な振動をなくし、かつ切削負荷を改善することは達成されていない。特に、産業界は、さらに良好な表面仕上げ、より滑らかな切削動作、振動の低減、ハンドリングの低減、あまり音をたてない、より経済的なカッター、より耐久性のあるカッター、より長持ちするカッター、ならびに簡単にかつ迅速に製造およびインサート交換するためのより単純な設計のための改良型の工具を望んでいる。]
先行技術

[0004] 米国特許第５，０８３，８８７号明細書]
課題を解決するための手段

[0005] 本発明は、外面を有する切削工具であって、複数のインサートが、この外面上を全体的に半径方向に延在する個別のポケットに接続されている、切削工具に関する。切削インサートは、各切削インサートの少なくとも１つの切れ刃が、隣接する切削インサートのポケットから円周角方向に離間するように、外面上に螺旋状配列で配置されている。インサートの間隔を、１つ以上の切れ刃の各々上にある個別の点が、不均一な傾斜を有するレイアウトラインの一部を規定するように、設定する。]
[0006] 本発明のさらなる特徴、ならびにそこから導き出される利点は、図面を参照してなされる以下の詳細な説明から明らかになる。]
図面の簡単な説明

[0007] 従来技術のヘリカル切削工具の切削インサートの投影図である。
本発明の特徴の一部を示す切削インサートの投影図である。
本発明の一実施形態による切削工具の側面斜視図である。
本発明の一実施形態による切削工具の端面図である。
本発明の一実施形態による単一の縦列部での切削工具インサート配置の端面図である。
本発明の一実施形態による単一の縦列部での切削工具インサート配置の側面図である。
切削インサートが取り外されたいくつかの切削工具ポケットの側面の拡大断面図である。]
実施例

[0008] ここで全体的に図２〜５を、より特定的には図３Ａを参照すると、切削工具１０が示されている。好ましい実施形態では、切削工具１０は、フライス盤やマシニングセンタにおいて使用するためのヘリカルフライスである。当該技術分野で周知のように、切削工具１０は本体１２を有し、本体１２は、全体的にシリンダー状であり、かつ切削工具１０の動作中に回転軸１６の周りで回転する外面１４を備える。外面１４には、複数の縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成されており、それぞれ、切削工具１０の外面１４に接続された複数の切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を有する。縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、回転軸１６に対して全体的に平行して延在している。縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、切削作業中に切り屑を除去するために使用される切り屑用の刃溝または溝を含む。しかしながら、切削工具１０にインサートの縦列部を形成するためには切り屑用刃溝または溝の有無はあまり関係なく、切削加工中に切り屑除去用の切り屑用刃溝または溝の恩恵を受けるまたはそれを必要とする本発明の特定の応用を理解されたい。切削工具の設計における別の要素は、使用される切削インサートの縦列部の数である。図２および図３Ａに示す切削工具１０は、４つの縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する。しかしながら、特定の切削工具設計、例えばインサートのサイズ、フライスの直径、インサートの向きなどでの必要性に依存して、それよりも多数または少数の縦列部を有することは本発明の範囲内である。本発明を、より多数または少数の縦列部を有するいずれの切削工具にも適用できることを理解されたい。] 図２ 図３Ａ 図３Ｂ 図４Ａ 図４Ｂ 図５
[0009] 切削インサートをまた、回転軸１６に対して全体的に垂直に延在しかつカッター本体１２の周囲の周りに延在させて列をなして配置する。切削インサート２２の第１の列は、工具本体１２の軸方向の切削端部１７に配置されている。本体１２の軸方向長さに沿って、切削インサート２４の第２の列、切削インサート２６の第３の列、切削インサート２８の第４の列、切削インサート３０の第５の列および切削インサート３２の第６の列などが全体的に互いに連続して隣接して配置されている。切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を螺旋状配列で配置し、かつそれぞれ、外面１４から全体的に半径方向に形成されかつ延在する個別（ｄｉｓｔｉｎｃｔ）の座部用ポケット１８に接続する。]
[0010] 図面に示すように、各列にあるインサートの数は、切削工具１０において使用された縦列部の数と等しい。しかしながら、より少数のインサートを使用して、全ての縦列部が各列にインサートを有しなくてもよいようにできる。切削工具１０の外面１４に切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を配置することは、切削工具１０の性能特性に影響を及ぼす。特に、縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに沿って切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２および／またはポケット１８を、円周角方向に配置することは、切削負荷、撓み、振動および切れ刃の摩耗または破断など（但し、これらに限定されるわけではない）の要素に影響を及ぼし得る。さらに、列内の隣接するポケット１８間および／または切削インサート間の、円周角方向の距離もまた、工具の撓み、切削負荷、振動および切れ刃摩耗または破断など（但し、これらに限定されるわけではない）の要素に影響を及ぼし得る。]
[0011] 図１に、従来技術の切削工具における切削インサート配置の概略的な平面図を示す。１００だけ異なる同様の参照符号を用いて、本発明の構造と類似する構造を示す。切削工具は４つの縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有し、その縦列部の各々が、図の紙面にわたって左から右へ全体的に互いに順番に隣接して配置されている切削インサート１２２の第１の列、切削インサート１２４の第２の列、切削インサート１２６の第３の列、切削インサート１２８の第４の列、切削インサート１３０の第５の列および切削インサート１３２の第６の列を有している。この４つの縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、切削工具への適用時において、カッター工具本体の軸長に沿う。隣接する縦列部上にある個別の点間の距離は、縦列部の寸法（ＣＭ）と称するものであり、縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間で等しいものとして示す。各縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、切削インサート１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２の各々に同じ個別の点１４６間に引かれた連続的で全体的に線形のラインとして規定されたレイアウトライン１４４を有する。レイアウトラインは、各インサート上の同じ点（例えば、各インサートの切れ刃上の同じ点）を相互に結ぶことによって、またはカッターの各ポケット１８上の同じ点を相互に結ぶことによって形成された想像線であることを理解されたい。図面に示すように、傾斜（例えば切削インサートの円周角方向の配置）は、第２、第３、第４、第５、および第６の切削インサート１２４、１２６、１２８、１３０、１３２から均一かつ線形である。しかしながら、第１の切削インサート１２２と第２の切削インサート１２４との間の傾斜は、縦列部において他のインサートとは異なっていてもよい。なぜなら、切削工具本体の軸方向の切削端部に第１の切削インサート１２２を配置するためである。傾斜は、列の寸法（ＲＭ）、または同じ縦列部にある列間の円周角方向の距離から導き出される。] 図１
[0012] 図２に、本発明の一実施形態による切削工具１０の切削インサートの配置の概略的な平面図を示す。隣接する縦列部上にある個別の点間の距離は縦列部の寸法（ＣＭ）と称するものであり、それは、縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間で等しいものとして示す。各縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２の各々の切れ刃上の同じ個別の点４６間に引かれた全体的に連続的なラインとして規定されたレイアウトライン４４を有する。図５に示すように、レイアウトライン２４４も、工具本体１２に形成された同じ縦列部内のポケット１８上の同じ個別の点２４６によって規定することができる。均一なサイズの切削インサートを使用する場合には、ポケット１８上の点によって規定されたレイアウトライン２４４は、縦列部にある切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２の各々の切れ刃上の個別の点４６によって規定されたレイアウトライン４４と全体的に同じである。あるいは、不均一なサイズの切削インサートを使用する場合には、レイアウトラインは、ポケット１８上の個別の点２４６を使用して形成されたレイアウトライン２４４とは異なるように形成される。上述の変形例の全てが本発明の範囲内にある。] 図２ 図５
[0013] 再び図２に戻ると、レイアウトライン４４の傾斜は、列の寸法（ＲＭ）または同じ縦列部の列間の円周角方向の距離から導き出される。図２に、各列２２、２４、２６、２８、３０、３２のインサートの個別の点４６間のＲＭ寸法を示す。従来技術のレイアウトライン１４４と比較して本発明のレイアウトライン４４の傾斜（例えば、切削インサートの円周角方向の配置）は、不均一であり、同じ縦列部内の少なくとも２つの隣接するインサート間で変わる。レイアウトライン４４の変化は、振動、工具撓み、切削負荷、切れ刃摩耗および／または破断などの１つ以上を最小限にするように全ての縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を被加工物に接触させることによって、切削工具の動作を最大にする。これは、切削作業中のカッター回転時の最小切削力と最大切削力との間の差を最小限にすることによってなされる。さらに、切削インサートの負荷効率を改善し、耐用期間が長くなり、かつ工具本体および切削インサートの破断の例が低減される。図３Ｂおよび図４Ａに、単一の縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２間のＲＭ値を示す。図４Ｂは、ＲＭ値を３次元的に示す図４Ａの切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２の端面図である。列にある隣接するインサート間のＲＭ値は、同じ縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの２つの隣接する列のインサート間の円周角方向の距離を示す。] 図２ 図３Ｂ 図４Ａ 図４Ｂ
[0014] 上述の通り、均一なサイズのインサートを使用するとき、レイアウトライン４４の傾斜は、縦列部に沿った各ポケット１８の支持面３４を、円周角方向に配置することに依存する。これにより、レイアウトライン２４４と同じレイアウトライン４４がもたらされる。図５（同じ縦列部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにある３つのポケット１８の拡大平面図である）に示すように、支持面３４の位置を、高さ４２または同じ縦列部内の隣接する列の支持面３４間の距離を変更することによって制御できる。各ポケット１８は、その個々の切削インサートが取り外されているが、切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２がある場合には、当該技術分野で周知のように、それらを、好適な締結具を使用してポケット１８の支持面３４に取り外し可能に接続する。図３Ａを手短に参照すると、ポケット１８’の１つはインサートが取り外されており、支持面３４が受入口３６を有することが分かる。受入口３６を、締結具３８を受け入れるように構成し、締結具３８は、切削インサートを支持面３４に取り外し可能に接続するために切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を通って延在している。各ポケット１８はまた、半径方向の壁４０および軸方向の壁１９を有する。高さ４２の寸法を示し、かつ同じ縦列部における隣接する支持面３４間の円周角方向の距離によって規定する。図５は、高さ４２を２次元的に示すが、実際には３次元的な寸法である。なぜなら、適用時には、ポケット１８が切削工具本体１２の外面１４の周りに配置されており、切削工具本体１２が３次元的なものであるためである。] 図３Ａ 図５
[0015] 同じ縦列部などにおける隣接するインサート間において切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２を、円周角方向の配置を、隣接するポケット１８間の高さ４２を変更することによって調整して、隣接する列間が異なるＲＭ寸法値となるように、切削インサート２２、２４、２６、２８、３０、３２間の円周角方向の距離を変更するようにできる。これは、図１に示すような従来技術の工具におけるレイアウトライン１４４と比較して多様な傾斜を有するレイアウトライン４４またはレイアウトライン２４４（均一なサイズの切削インサートを使用するとき）を作成する効果を有する。] 図１
[0016] 当業者は、今や上述の説明から、本発明の広範な教示を様々な形態で実施できることを理解できるであろう。それゆえ、本発明を特定の例に関して説明したが、図面、明細書および以下の特許請求の範囲を検討することで当業者には他の修正例が明らかであるため、本発明の真の範囲を限定するべきではない。]
[0017] 本発明を、特定の具体的な実施形態に関連して特に説明したが、これは例示に過ぎず、限定ではないこと、および添付の特許請求の範囲は、従来技術に許されるものと同程度に広範に解釈されるべきであることを理解されたい。]

权利要求:

請求項1
外面と、前記外面に沿って螺旋状配列で形成かつ配置され、隣接するポケットから円周角方向に離隔される複数のポケットと、前記ポケットの各々の同じ点である個別の点によって規定されたレイアウトラインであって、第１の列より先の列では不均一な傾斜を有するレイアウトラインと、を含むヘリカルフライス。
請求項2
前記複数のポケットの各々は、支持面と、隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によってそれぞれ規定される２つ以上の高さであって、前記高さが不均等である、２つ以上の高さと、をさらに含む、請求項１に記載のヘリカルフライス。
請求項3
前記複数のポケットの各々は、支持面と、複数の切削インサートであって、前記切削インサートを通って延在し、かつ前記ポケットの支持面に形成された受入口に固定する締結具を使用して、前記複数のポケットの個別の１つに取り外し可能に接続される、複数の切削インサートと、をさらに含む、請求項１に記載のヘリカルフライス。
請求項4
ヘリカルフライスの外面と、少なくとも１つの切れ刃を有する複数の切削インサートと、を含み、前記複数の切削インサートの各々が、前記外面に全体的に半径方向に延在する個別のポケットに接続されており、前記切削インサートが、前記外面に沿って螺旋状配列で配置され、前記外面において前記複数の切削インサートの各々の前記少なくとも１つの切れ刃が、前記隣接する切削インサートの前記ポケットから円周角方向に離隔して、第１の列より先の列の前記１つ以上の切れ刃の少なくとも２つの個別の点が、不均一な傾斜を有するレイアウトラインの一部を規定する、ヘリカルフライス。
請求項5
前記ポケットの各々は、前記複数の切削インサートのうちの１つが接続される支持面と、隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によってそれぞれ規定される２つ以上の高さであって、前記高さが不均等である、２つ以上の高さと、をさらに含む、請求項４に記載のヘリカルフライス。
請求項6
前記複数の切削インサートの各々が、前記切削インサートを通って延在し、かつ前記ポケットの支持面に形成された受入口に固定される締結具を使用して、前記ポケットに取り外し可能に接続される、請求項４に記載のヘリカルフライス。
請求項7
前記外面に沿って延在する１つ以上の螺旋状の縦列部をさらに含み、前記複数の切削インサートの各ポケットが、前記１つ以上の螺旋状の縦列部のうちの少なくとも１つに沿って位置決めされる、請求項４に記載のヘリカルフライス。
請求項8
シリンダー状構成の外面と、前記外面の回転の中心となる回転軸と、前記回転軸の周りで全体的に垂直かつ周方向に、前記外面に配置される２つ以上の列と、を含み、前記２つ以上の列の各々が、不均一な傾斜を有する１つ以上のレイアウトラインの一部を規定する少なくとも１つの切れ刃をそれぞれ有する３つ以上の切削インサートを有する、ヘリカルフライス。
請求項9
前記２つ以上の列の前記３つ以上の切削インサートが、同じ列にある他の切削インサートから円周角方向に不均等に離間している、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項11
前記２つ以上の列の前記３つ以上の切削インサートが、同じ列にある他の切削インサートから円周角方向に均等に離間している、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項12
前記２つ以上の列の前記３つ以上の切削インサートが、前記隣接する列の前記切削インサートから円周角方向に不均等に離間している、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項13
前記２つ以上の列の前記３つ以上の切削インサートが、前記隣接する列の前記切削インサートから円周角方向に均等に離間している、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項14
前記３つ以上の切削インサートの数と等しい複数のポケットであって、前記複数のポケットは３つ以上の切削インサートの個別の１つを前記ヘリカルフライスに接続し、前記ポケットの各々が、前記３つ以上の切削インサートの内の選択された１つが接続されている支持面を有する、複数のポケットと、同じ列の隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によってそれぞれ規定されている２つ以上の高さであって、前記高さが不均等である２つ以上の高さと、をさらに含む、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項15
前記３つ以上の切削インサートの数と等しい複数のポケットであって、前記複数のポケットは３つ以上の切削インサートの個別の１つを前記ヘリカルフライスに接続し、前記ポケットの各々が、前記３つ以上の切削インサートの内の選択された１つが接続されている支持面を有する、複数のポケットと、２つ以上の列の隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によってそれぞれ規定されている２つ以上の高さであって、前記高さが不均等である２つ以上の高さと、をさらに含む、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項16
前記外面に沿って延在する１つ以上の螺旋状の縦列部をさらに含み、前記３つ以上の切削インサートの各々が、前記１つ以上の螺旋状の縦列部のうちの少なくとも１つに沿って位置決めされる、請求項８に記載のヘリカルフライス。
請求項17
外面と、前記外面の回転の中心である回転軸と、１つ以上のインサートを有する第１の列と、１つ以上のインサートを有し、前記第１の列に隣接する第２の列と、１つ以上のインサートを有し、前記第２の列に隣接する第３の列と、を含み、前記第１、第２、および第３の列が、前記回転軸の周りで全体的に垂直かつ周方向に、前記外面に配置されており、前記第１、第２、および第３の列の前記１つ以上のインサートが、不均一な傾斜を有する非連続的なレイアウトラインを規定する１つ以上の切れ刃を前記回転軸に沿って形成する、ヘリカルフライス。
請求項18
前記外面に形成され、かつ前記第１、第２、および第３の列にわたって延在する１つ以上の縦列部であって、前記回転軸の少なくとも一部分に沿って螺旋状にかつ前記回転軸に対して平行に延在し、１つ以上の縦列部の数が、前記第１、第２、および第３の列のうちの１つに配置された切削インサートの最大数と等しい、１つ以上の縦列部と、前記１つ以上の縦列部の個別の１つに形成された３つの半径方向に延在するポケットであって、前記第１、第２、および第３の列にある前記１つ以上の切削インサートの個別の１つのための接続点を規定する、３つの半径方向に延在するポケットと、をさらに含む、請求項１７に記載のヘリカルフライス。
請求項19
前記ポケットの各々が、前記１つ以上の切削インサートの個別の１つが接続される支持面を有し、前記ポケットの各々が、前記１つ以上の縦列部において前記隣接する列にある隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によって規定される高さを有し、前記高さが不均等である、請求項１８に記載のヘリカルフライス。
請求項20
前記外面に形成され、かつ前記第１、第２、および第３の列にわたって延在する３つ以上の縦列部であって、前記回転軸の少なくとも一部分に沿って螺旋状にかつ前記回転軸に対して平行に延在し、前記外面において離間しており、３つ以上の縦列部の数が、前記第１、第２、および第３の列のうちの１つに配置された切削インサートの最大数と等しい、３つ以上の縦列部と、前記３つ以上の縦列部の各々に形成された３つの半径方向に延在するポケットであって、前記第１、第２、および第３の列にある前記１つ以上の切削インサートの個別の１つのための接続点を規定する、３つの半径方向に延在するポケットと、をさらに含む、請求項１７に記載のヘリカルフライス。
請求項21
前記第１、第２、および第３の列の前記１つ以上の切削インサートが、同じ列にある他の切削インサートから円周角方向に不均等に離間している、請求項２０に記載のヘリカルフライス。
請求項22
前記第１、第２、および第３の列の前記１つ以上の切削インサートが、同じ列にある他の切削インサートから円周角方向に均等に離間している、請求項２０に記載のヘリカルフライス。
請求項23
前記第１、第２、および第３の列の前記１つ以上の切削インサートが、前記隣接する列の前記切削インサートから円周角方向に不均等に離間している、請求項２０に記載のヘリカルフライス。
請求項24
前記第１、第２、および第３の列の前記１つ以上の切削インサートが、前記隣接する列の前記切削インサートから円周角方向に均等に離間している、請求項２０に記載のヘリカルフライス。
請求項25
前記ポケットの各々が、前記１つ以上の切削インサートの個別の１つが接続されている支持面を有し、前記ポケットの各々が、１つ以上の縦列部において隣接する列にある隣接する支持面間の前記円周角方向の距離によって規定される高さを有し、前記高さが不均等である、請求項２０に記載のヘリカルフライス。