JP2008506542A

JP2008506542A - 工具

Info

Publication number: JP2008506542A
Application number: JP2007521777A
Authority: JP
Inventors: グリムミヒャエル; ハインロートマルクス
Original assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Current assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2008-03-06
Also published as: DE102004035289A1; EP1768812A1; KR20070046071A; CA2573701A1; CN1988976A; WO2006010350A1; US20090080991A1

Abstract

本発明は、切削加工に用いられるディスク状のまたは条片状の工具、特に加工の間に回転運動させられるクランクシャフトのようなワークピースに異形部をカッティングするためのディスク状のまたは条片状の工具であって、接線方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップと、半径方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップとが設けられている形式のものに関する。本発明によれば、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）の少なくとも一部が、切欠き（３１）を有しており、該切欠き（３１）が、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）において、載着面（２７，２８）の一部と、半径方向に位置する端面（２３，２４）の一部とを破断しており、切欠き（３１）内に、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）の上側の後側の区分が突入しており、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）の上側の前側の区分（３２）が、半径方向で前記端面（２３）に対して突出している。

Description

本発明は、切削加工に用いられるディスク状のまたは条片状の工具、特に加工の間に回転運動させられるクランクシャフトのようなワークピースに異形部をカッティングするためのディスク状のまたは条片状の工具であって、接線方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップと、半径方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップとが設けられている形式のものに関する。

クランクシャフトの製作時には、このクランクシャフトが、規定された寸法を備えて鋳造され、これによって、後続の切削加工作業を十分な確実性を伴って実施することができる。公知先行技術に基づき、ターンブローチングまたはターニング・ターンブローチングするための工具が公知である。ターンブローチング時には、線形のターンブローチング工具が半径方向で、加工したい回転する工具に接近させられる。ターニング・ターンブローチングでは、ディスク状の工具支持体の部分円周面に、連続した複数のカッティングインサートが配置されている。これらのカッティングインサートは、徐々に連続的にディスク周面の第１の区分に沿って増加している。この工具は、原理的に欧州特許第０３１３６４４号明細書または欧州特許出願公開第０２８６７７１号明細書から知ることができるように、部分円弧に沿って半径方向で、回転運動させられる工具に向かって内向きに旋回させられる。そこで使用される工具には、幾何学的に互いに異なる２つのタイプのカッティングインサートがピン加工およびアンダカットの製造のために使用される。冒頭で述べた形式の工具は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００２７９４５号明細書に図示されていると同時に記載されている。切削加工時のより穏やかなカッティングを保証すると同時に可能な限り大きな数のカッティング工具を側フライスに配置することができるようにするために、接線方向に締め込まれたカッティングインサートが、１５゜〜３５゜の軸方向の傾角を成して配置されており、カッティングインサートの、フライス回転方向と逆方向で見て一番後方のカッティングコーナが、側フライスの回転方向に対して垂直な直線に位置していることが提案される。この直線は、接線方向に締め込まれたカッティングインサートに続く、半径方向に締め込まれたカッティングインサートの一番前方のカッティングエッジから最大５ｍｍ、有利には最大２ｍｍないし負の値までの間隔を有している。

クランクシャフトが、たとえばピンベアリングを製作するためにターニング・ターンブローチング法で加工され、切削加工作業が直接クランクシャフトの未加工の鋳物表面で開始されると、工具に配置されたスローアウェイチップが極めて強く酷使され、これによって、比較的高い摩耗が付与されている。使用される個々のスローアウェイチップの寿命のほかに、工具加工に対するコストは、工具１つあたりどれくらい多くのスローアウェイチップが使用されなければならないかにも著しく関連している。

本発明の課題は、工具を改良して、クランクシャフトのピンベアリングの廉価な前フライス削りが可能となり、これによって、ターニング・ターンブローチング法による後続の切削加工過程において、もはや最小限に抑えられた寸法が除去加工されさえすればよく、これによって、仕上げ加工のために使用されるターニング・ターンブローチング工具がより少なく負荷され、ひいては、このターニング・ターンブローチング工具の寿命が著しく改善されるようにすることである。さらに、新規の工具が、使用される最小の個数のスローアウェイチップで可能な限り多数の有効なカッティングエッジを有していることが望ましい。これらのスローアウェイチップはフレキシブルに使用可能である、すなわち、別の切削加工作業に対しても使用可能であることが望ましい。

この課題は、請求項１記載の工具によって解決される。

本発明によれば、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップの少なくとも一部が、切欠きを有しており、該切欠きが、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップにおいて、載着面の一部と、半径方向に位置する端面の一部とを破断しており、切欠き内に、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップの上側の後側の区分が突入しており、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップの上側の前側の区分が、半径方向で前記端面に対して突出している。この手段によって、工具において特に高い数の有効なカッティングエッジを実現することができる。公知先行技術によるカッティングインサート配置形式では、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップが、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップと交互に連続して配置されていたのに対して、本発明によれば、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップと、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップとの配置を「一直線」に行うことができる。この場合、両カッティングインサートがクランクシャフトのフライス削り時に同時にピンベアリングベースだけでなくピンベアリング側面も加工することができる。このことは、付加的な作業と、これに相応して、加工時間も節約する。

本発明の改良形は従属請求項に記載してある。

したがって、切欠きの幅が、端面の幅の最大１／３および／または接線方向に締め込まれたスローアウェイチップの高さの最大１／２に寸法設定されていると有利である。この手段によって、切欠きが、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップを弱化させてはならず、もう一方では、過度に僅かな容積の切欠きが、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップの後側の区分を収容するための比較的小さなスペースしか提供しない恐れがあり、したがって、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップが、アクティブなカッティングエッジの領域で過度に弱く設計されているという危険の恐れがあることが考えられる。相応して、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップの最大１／２の厚さの切欠きの幅も選択されている。

可能な限り大きな数のカッティングエッジを使用可能にするためには、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップが、正反対の側に各切欠きを有している。

接線方向に締め込まれたスローアウェイチップが、ほぼ互いに平行に位置する、１つの固定孔によって貫通された２つの大きい方の面と、両面に隣接した４つの側面、つまり、少なくともほぼ平行に互いに間隔を置いて位置する２つの端面および互いに反対の側に配置された２つの長手方向面とを有していると有利である。大きい方の面と長手方向面とによる切断線も、大きい方の面と端面とによる切断線も、丸み付けられて（凸状に）形成された、長手方向面から端面への移行領域もカッティングエッジを形成している。接線方向に締め込まれたスローアウェイチップが、使用可能な８つのカッティングコーナを、それぞれ端面から大きい方の面への丸み付けられた移行領域の縁側に有していると有利である。

本発明の別の構成によれば、大きい方の面が、互いに僅かに角度付けられた２つの部分面を有しており、有利には、両部分面の成す傾角が１７０゜よりも大きく、有利には１７５゜よりも大きく設定されており、さらに有利には、工具中心に向かって延びる部分面が、縁部に向かって延びる部分面よりも小さく形成されている。

この手段によって、ほぼピンベアリング中心で比較的穏やかなカッティングを実施することができる。なぜならば、そこでは、カッティングインサートが僅かに角度付けられているからである。

半径方向に締め込まれたスローアウェイチップに関して、有利には、請求項９または１０記載の構成が使用される。これによれば、半径方向に配置されたスローアウェイチップの少なくとも一部が、互いに平行にかつ１つの固定孔によって貫通された２つの大きい方の面を有しており、両面が、互いに反対の側で、少なくとも部分的に横断面で見て凸状の、有利には半円筒状に形成された端面によって橋渡しされるようになっており、該端面の側縁部が、カッティングエッジとして形成されている。端面の間に、１つの固定孔を備えた、中心に向かって拡幅されたベースボディが延びていると有利である。

接線方向に締め込まれたスローアウェイチップと、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップとが、ホルダ内に配置されていると有利である。これによって、位置決めに関するスローアウェイチップのフレキシビリティ（ピンベアリング幅の調整等）だけでなく、迅速な交換可能性、つまり、ホルダの交換による迅速な交換可能性も可能となる。

本発明の別の構成によれば、全てのスローアウェイチップが、硬質金属またはサーメットボディから製造されるようになっており、該硬質金属または該サーメットボディが、粉末冶金的な方法で圧縮および後続の焼結によって、両過程の間の後加工なしに製作されている。場合により、スローアウェイチップはコーティングされていてもよい。この場合、使用されるコーティング材料の組成は、公知先行技術により基本的に公知の形式で選択されてよい。

別の利点および構成を以下に図面につき説明する。

図１には、クランクシャフトの一部の横断面図が例示してある。この部分では、サイドウェブ１０をピンベアリング（もしくはクランクピン）１１およびアンダカット１２と同様にフライス削りすることができる。この図面には、一般的にターニング・ターンブローチングによって除去加工されなければならない寸法も例示的に記入してある。

図１に示した断面パターンを得るためには、図５に示した工具支持体のホルダ内に、前フライス削りのために、２種類もしくは３種類のスローアウェイチップが使用される。これらのスローアウェイチップに関して、以下に詳しく説明する。図２から、１つのスローアウェイチップ１３を知ることができる。このスローアウェイチップ１３は半径方向に締込み可能であり、互いに平行なかつ１つの固定孔１６によって貫通された２つの大きい方の面１４，１５を有している。両面１４，１５は、互いに反対の側で、半円筒状に形成された端面１７によって橋渡しされる。この端面１７の側縁部１８，１９はカッティングエッジとして形成されている。少なくともほぼ半円筒状の前述した端面１７は、ベースボディ２０の、互いに反対の側に位置している。このベースボディ２０は菱形に形成されていて、固定孔１６のための十分に大きなスペースを提供するために、中心に向かって拡幅されている。このカッティングボディの４つのカッティングエッジ１８，１９は、スローアウェイチップのその都度の反転後に順次使用することができる。

図３には、接線方向に締込み可能なスローアウェイチップ２１が示してある。このスローアウェイチップ２１は、ほぼ互いに平行に位置する、１つの固定孔２２によって貫通された２つの大きい方の面と、両面に隣接した４つの側面、つまり、少なくともほぼ互いに平行に間隔を置いて位置する２つの端面２３，２４および互いに反対の側に配置された２つの長手方向面２５，２６とを有している。大きい方の面は互いに僅かに角度付けられていて、部分面２７，２８を有している。この部分面２７，２８の成す傾角は約１７５゜である。部分面２７，２８と両長手方向面２５，２６との間の切断縁部も、端面２３，２４と長手方向面２５，２６との間の切断縁部と同様にカッティングエッジとして形成されている。この場合、このカッティングエッジの移行領域は丸み付けられており、これによって、そこにカッティングコーナ２９が形成される。このカッティングコーナ２９の、互いに隣接した線形のカッティングエッジは、ほぼ互いに９０゜の直角を成している。図３に示した構成では、丸み付けられた全部で４つのカッティングコーナ２９が設けられている。これらのカッティングコーナ２９は正反対の側に形成されている。尖ったコーナ３０が、同じく丸み付けられたカッティングエッジとして形成されると、使用可能な８つのカッティングコーナ２９さえ得られる。

本発明によれば、スローアウェイチップ２１が、正反対の側に切欠き３１を有している。この切欠き３１の幅は、各端面１７におけるスローアウェイチップ１３の幅よりも僅かに大きく寸法設定されており、これによって、スローアウェイチップ１３が、図４に示した位置をとることができる。この位置では、一方の端面がその後方の区分で切欠き３１内に図示のように係合している。露出したカッティングコーナ区分を備えた前側の部分３２は、クランクシャフトにおけるピンベアリングの側壁をフライス削りするために使用可能である。接線方向に締め込まれるカッティングインサートのカッティングエッジ３３（もしくは逆回転方向の場合には反対の側のカッティングエッジ３４）は、ピンベアリングベース１１を加工するために使用される。このために使用される工具は、図５に認めることができる。この工具では、付加的に半径方向にさらにカッティングインサート３５が締め込まれている。このカッティングインサート３５は、スローアウェイチップ２１がコーナ３０にも、丸み付けられたカッティングコーナを備えている事例において、図３に示したスローアウェイチップから成っていてもよい。図５に示した工具が前フライス削りのために使用される場合には、クランクシャフトの仕上げ加工のために、もはや最小限の寸法が除去加工されさえすればよく、これによって、著しく高価なターニング・ターンブローチング仕上げ加工工具が著しく少なく負荷され、ひいては、その寿命が延長される。図５に示した工具は、最小のスペースに大きな個数の有効なカッティングエッジを有している。この場合、図２および図３に示した使用されるスローアウェイチップはフレキシブルに使用可能である、すなわち、事情によっては、別の切削加工作業にも使用することができる。図５に示した工具における（反対の側に設けられた）スローアウェイチップ２１のオーバラップ領域の変更によって、製作可能なピンベアリング幅を変更することができる。

図２および図３に示したスローアウェイチップは、座金および位置調整片なしに組み付けることができる。有利には、全てのスローアウェイチップは、粉末冶金的に硬質金属またはサーメットから製作され、焼結後にもはや機械的に後加工されない。これによって、当然ながら、ＰＶＤまたはＣＶＤによるコーティングが排除されている。

すでに部分的に述べたように、スローアウェイチップ２１の切欠き内への押し込まれたスローアウェイチップ１３の原理によって、特に高い数の有効なカッティングエッジが生ぜしめられる。ホルダ内でのスローアウェイチップ２１の支承によって、実際に必要となる各ベアリング幅、すなわち、約１８〜２７ｍｍのベアリング幅を製作することができる。前フライス削り過程は比較的高い送りで実施可能であり、後続のターニング・ターンブローチングプロセスでは、もはや僅かな寸法が加工されさえすればよく、すでに前フライス削り時には、切削加工過程が部分的にまとめられているので、全切削加工過程において、ベアリング１つあたり４〜６秒の加工時間を節約することができる。付加的には、精密加工のために設けられたターニング・ターンブローチングプロセスがより迅速に実施可能であるので、工具１つあたり全体的に少ないホルダが作用する。このことは、仕上げ加工工具に対して寿命増加に影響を与える。

フライス削りされたピンベアリングの断面図である。半径方向に締込み可能なカッティングインサートの斜視図である。接線方向に締込み可能なスローアウェイチップの斜視図である。両スローアウェイチップの「係合」を図示するための図２および図３に示したスローアウェイチップの斜視図である。本発明による工具の部分斜視図である。

符号の説明

１０サイドウェブ、１１ピンベアリング、１２アンダカット、１３スローアウェイチップ、１４面、１５面、１６固定孔、１７端面、１８側縁部、１９側縁部、２０ベースボディ、２１スローアウェイチップ、２２固定孔、２３端面、２４端面、２５長手方向面、２６長手方向面、２７部分面、２８部分面、２９カッティングコーナ、３０コーナ、３１切欠き、３２部分、３３カッティングエッジ、３４カッティングエッジ、３５カッティングインサート

Claims

切削加工に用いられるディスク状のまたは条片状の工具、特に加工の間に回転運動させられるクランクシャフトのようなワークピースに異形部をカッティングするためのディスク状のまたは条片状の工具であって、接線方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップと、半径方向に締め込まれた複数のスローアウェイチップとが設けられている形式のものにおいて、
接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）の少なくとも一部が、切欠き（３１）を有しており、該切欠き（３１）が、接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）において、載着面（２７，２８）の一部と、半径方向に位置する端面（２３，２４）の一部とを破断しており、切欠き（３１）内に、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）の上側の後側の区分が突入しており、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）の上側の前側の区分（３２）が、半径方向で前記端面（２３）に対して突出していることを特徴とする、切削加工に用いられるディスク状のまたは条片状の工具。
切欠き（３１）の幅が、端面（２３，２４）の幅の最大１／３および／または接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）の高さの最大１／２および／または半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）の厚さの最大１／２に寸法設定されている、請求項１記載の工具。
接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）が、正反対の側に切欠き（３１）を有している、請求項１または２記載の工具。
接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）が、ほぼ互いに平行に位置する、１つの固定孔（２２）によって貫通された２つの大きい方の面と、両面に隣接した４つの側面、つまり、少なくともほぼ平行に互いに間隔を置いて位置する２つの端面（２３，２４）および互いに反対の側に配置された２つの長手方向面（２５，２６）とを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具。
大きい方の面の切断線が、長手方向面（２５，２６）ならびに端面（２３，２４）と共にカッティングエッジを形成している、請求項４記載の工具。
カッティングエッジが、長手方向面から端面（２３，２４）への移行領域に、丸み付けられたカッティングコーナを形成している、請求項５記載の工具。
接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）が、使用可能な８つのカッティングコーナ（２９）を有している、請求項６記載の工具。
大きい方の面が、互いに僅かに角度付けられた２つの部分面（２７，２８）を有しており、有利には、両部分面の成す傾角が１７０゜よりも大きく、特に１７５゜よりも大きく設定されており、さらに有利には、工具中心に向かって延びる部分面（２７）が、縁部に向かって延びる部分面（２８）よりも小さく形成されている、請求項４から７までのいずれか１項記載の工具。
半径方向に配置されたスローアウェイチップ（１３）の少なくとも一部が、互いに平行にかつ１つの固定孔（１６）によって貫通された２つの大きい方の面（１４，１５）を有しており、両面（１４，１５）が、互いに反対の側で、少なくとも部分的に横断面で見て凸状の、有利には半円筒状に形成された端面（１７）によって橋渡しされるようになっており、該端面（１７）の側縁部（１８，１９）が、カッティングエッジとして形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の工具。
端面（１７）の間に、１つの固定孔（１６）を備えた、中心に向かって拡幅されたベースボディ（２０）が延びている、請求項９記載の工具。
接線方向に締め込まれたスローアウェイチップ（２１）と、半径方向に締め込まれたスローアウェイチップ（１３）とが、ホルダ内に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の工具。
全てのスローアウェイチップが、硬質金属またはサーメットボディから成っており、該硬質金属または該サーメットボディが、粉末冶金的な方法で圧縮および後続の焼結によって、両過程の間の機械的な後加工なしに製作されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の工具。