JP2008537909A - 軌道エンドミル - Google Patents

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Abstract

本発明は、固体材料を機械加工するためのツールに関し、すなわち、窪みをフライス削りする際に軌道モードに使用されるのに特に適した改良されたエンドミルに関する。固体材料に開口を切削するための軌道フライス削りツールであって、開口は、通常の円筒形貫通穴、盲穴、窪みを含む穴、ねじ山を切った穴、テーパ状穴、および、二重テーパ状穴を含み、支援ツールは、切削部に隣接するシャンク部を有し、切削部の軸は、シャンクが保持される機械加工ツールのスピンドル軸から離間している。切削部は複数の荒削り切刃と、第1過渡部によって荒削り切刃から軸方向に離間した複数の中仕上げ刃と、第2過渡部によって中仕上げ刃から軸方向に離間した複数の仕上げ刃とを有する。中仕上げ刃の最大直径は、荒削り切刃より大きく、仕上げ刃より小さい。

Description

本発明は、固体材料を機械加工するためのツールに関する。より詳細には、本発明は、窪みをフライス削りをする際の軌道モードでの使用に特に適した改良されたエンドミルを提供する。
エンドミルは、その幅広い用途の範囲のためかつツールの手頃な原価のため、フライス削り操作に広く使用されている。エンドミルは、円筒形形状であることが多く、約80mmの直径まで利用可能である。多くのエンドミルは平らな端部を有する。しかし、他の形状、例えば、円錐形および丸コーナーを有する端部もまた使用される。エンドミルは、直径、サイズおよび荒削り用または仕上げ用に構成されているかに依存して、典型的に2〜10歯を有する。歯は、通常、螺旋形状であるが、軸に直線に平行であってもよい。構造物の材料は、高速度鋼、固体カーバイド、サーメットまたはセラミック、または、これらの組み合わせである。
下記の本文中において、「エンドミル」という単語は、カッターがハードコーティングでめっきされていてもいなくても、鋼または硬質セラミック材料またはこれらの組み合わせから作られたカッターを指す。また、本文中で使用される「フライス盤」という用語は、他の適切な機械ツール、例えば、旋盤、穿孔器および強力ボール盤を含むと解釈されるべきである。
通常フライス盤に保持されたエンドミルは、工作物内に送り込まれるときには、上記エンドミルの切歯の直径に対応する直径を有する穴または窪みを生成する。しかし、所望により、フライス盤スピンドルの軸およびエンドミルの軸が離間しかつ平行であるような方法で、エンドミルをツールホルダに装着することによって、エンドミルの直径よりも大きなサイズの穴を機械加工することが可能である。しかし、この固定された軌道円の使用は、制限されている。現代的なCNC(計算機数値制御)フライス盤を使用して、エンドミルを正常に装着することができ、必要に応じて、例えば、テーパ状穴を機械加工するために、可変軌道運動が利用可能である。この軌道配列は、盲穴の機械加工用に、および雌ねじ山の機械加工用に、特に有用であることが分かった。
既知のように、最大速度の金属除去を必要とする荒削り機械加工用のツール切削角度は、少量の金属が除去されるが良好な表面仕上げが必要な仕上げ機械加工用の最適な歯形状とは異なる。明らかに、荒削り機械加工の完了時にエンドミルを変え、再度エンドミルを交換して次の構成要素を機械加工するか、または、バッチを荒削り機械加工した後に仕上げ機械加工することは可能である。ツールを変えるのに、または、工作物の再クランプにかなりの時間がかかるため、どちらのオプションも望ましくない。この理由のため、二重目的ツールが開発され、エンドミルまたは他のツールが、荒削り機械加工用に少なくとも1つの歯と、仕上げ用の第2の歯とを担持する。
下記の最近の米国特許は、従来技術の評価を提供する。
米国特許第5,727,910号において、Leebは、内向きに方向づけられたV字形形状の複数の切刃を有するインサートを含む切削ツールを開示している。インサートは、丸コーナーを備えた内側および外側のフランク切刃を有する。切刃は、チゼルエッジによって、荒削りおよび仕上げ切削の部分に分割されている。
ねじ式インサートに関する2つの既知の問題は、過大寸法の穴を避けるために、インサートの位置決めの際に高精密度が必要であり、インサートを保持するねじは、使用の際にツールの振動のため緩む傾向があることである。2つのインサートを使用するツールに関するさらなる問題は、同一である必要がある2つのインサートの設定に高精密度が必須であることである。設定およびクランプを可能にするために十分に大きくなければならないインサートのサイズのため、小型および中型の穴を機械加工することはできない。
幾分類似したインサートが、Astromらによって、米国特許第6,193,446B1号に記載されている。側面では、クリアランス表面が突出部に形成され、このクリアランス表面は、ステップクリアランスを経由して、チップ角度が切削深さの増加につれて増大する二次螺旋状にねじれたクリアランス表面内に延出し、これの。インサートは、チップブレーカを含む。
Wardellは、米国特許第6,439,811B1号で、少なくとも1つのフルートが低角度切削表面を画定し一方第2のフルートが高角度切削表面を有するエンドミルを主張している。2つのフルートは交差し、複合切削表面を形成する。
Kurodaらは、米国特許第6,846,135B2号で、丸コーナーを備えた平底エンドミルを開示している。記載されたコーナーの構成は、エンドミルのチッピングおよび破砕への抵抗を改良すると主張している。
エンドミル用の多数の歯形態が既知であり、本発明者が先のイスラエル特許および米国特許に開示した歯形態を含む。どの形態が最良であるかを決定するために、文献の様々な開示にしたがって作られたカッターで、比較かつ広範な機械加工テストを行う必要がある。そのようなテストは、費用が高価なため行われていない。現在、大半の発明者らは、作業場で自分の選択した形態のテストを行うが、そのような場所で機械加工テスト結果が公表されたとしても、機械加工の状態(材料の硬度、カッターの直径および材料、歯の数、機械剛性、機械加工スピードおよび送り込み、冷却剤組成、表面仕上げ品質、エンドミルがニトリドコーティングされているか否か、およびさらなる要因)は標準化されず、比較することはできない。比較テスト結果がないため、従来技術の開示のメリットを評価することは可能ではない。
しかし、本明細書によるエンドミルは、広範にテストされ、実際の工作物に使用されたときには、そのような用途に以前使用された標準エンドミルと比較して、改良された機械加工結果を有することが分かった。
したがって、本発明の目的の1つは、軌道フライス削りに特に適した新しいエンドミル構成を提供することである。
本発明のさらなる目的は、少なくとも1つの中仕上げ切削部を提供することによって機械加工された円形断面窪みの表面仕上げを改良することである。
本発明のさらなる目的は、3〜5mmおよびより大きな直径の穴を軌道機械加工することができるエンドミルを提供することである。
本発明は、固体材料に開口を切削するための軌道フライス削りツールを提供することによって上記の目的を達成し、上記開口は、通常の円筒形貫通穴、盲穴、窪みを含む穴、ねじ山穴、テーパ状穴、および、二重テーパ状穴を含み、支援ツールは、切削部に隣接するシャンク部を有し、上記切削部の軸は、上記シャンクが保持される機械加工ツールのスピンドル軸から離間し、上記切削部は複数の荒削り切刃と第1過渡部によって上記荒削り切刃から軸方向に離間した複数の中仕上げ切刃と第2過渡部によって上記中仕上げ切刃から軸方向に離間した複数の仕上げ刃とを有し、上記中仕上げ刃の最大直径は上記荒削り切刃より大きく、上記仕上げ刃より小さい。
本発明の好ましい実施形態において、上記第1及び第2過渡部が直線状であるツールが設けられている。
本発明のさらに好ましい実施形態において、上記第1及び第2過渡部が湾曲しているツールが設けられている。
本発明の最も好ましい実施形態において、上記第2過渡部の長さがゼロであるツールが設けられている。
本発明のエンドミルの新規形状は、CNCフライス盤を使用して複雑な窪みを機械加工するのを可能にするように作用することが認識される。さらに、機械加工圧力は、延長線に沿って分割されるため、良好な金属除去率とともに、良好な表面仕上げが達成される。
本発明においてインサートが回避されるため、3〜5mmほどの小さい開口を機械加工することができるが、これは、ねじ式インサートを使用したときには可能ではない。
本発明は、次に、添付の図面を参照してさらに説明されるが、図面は、例として本発明の好ましい実施形態を表す。構造的な詳細は、その基本的な理解に必要である限り、示される。記載された例と図面により、本発明のさらなる形態がどのように実現できるかは当業者には明白である。
図1には、金属、木材およびプラスチック等の固体材料14またはそれらから作られた構成要素等における円形断面開口12の側部を機械加工するための軌道フライス削りツール10が示されている。図面に示された開口12は、通常の円筒形貫通穴であり、ツール10によって機械加工されている。図面に明らかであるように、穴のより深い部分が実質的にテーパ状の端部を有することができる場合には、盲穴を作ることもできる。
ツール10は、切削部18に隣接しているシャンク部16を有する。切削部18の軸AAは、シャンク16が把持される図示されていない機械加工ツールのスピンドル軸BBから離間している。平行側面開口12を機械加工するために、AAとBBとの間の距離を設定しロックすることができる。機械加工ツールが、ツールを下方に送り込みながら、軸BBを中心に円形軌道でツールを駆動するときに、機械加工が行われる。
切削部18のプロファイルは、2つ以上の荒削り切刃20、22、互いから1800離間し、湾曲した第1過渡部32によって仕上げ刃28、30から離間されている2つ以上の中仕上げ刃24、26を表示する。
第2の湾曲した過渡部34が、仕上げ刃28、30を中仕上げ切刃24、26に結合する。
各部分20〜30は、その作業用に最適の歯形状を有する。
図面から明らかであるように、中仕上げ刃の最大直径は、荒削り切刃より大きく、仕上げ刃より小さい。
仕上げ部28、30の曲率半径の中心36は、エンドミルプロファイルの外部にある。
しかし、中仕上げ部24、26用の曲率半径の中心38は、エンドミルプロファイル内部に位置する。
本実施形態において、過渡部32、34は、湾曲している。
銅、軟鋼およびアルミニウム等の延性材料の機械加工中に有用なチップブレーカ(図示せず)は、任意に設けられることができる。
残った図面を参照すると、類似の参照符号は、類似の部品を識別するのに使用されている。
次に、図2を参照すると、図1に示されたツール10にほぼ類似したエンドミルツール40が示されている。ツール40は、直線状である過渡部42、44を有する。
ツール40はテーパ状穴46を機械加工していることが示されている。機械加工されているテーパ状穴46の狭い端部における最小可能直径は、ツール40の仕上げ部48の最大直径に対応する。
図面に示された機械加工操作中に、CNCフライス盤(図示せず)は、ツールホルダ(図示せず)を徐々に駆動し、ツール40の軸AAを図1に示されたツール10よりも、機械加工スピンドル軸BBにより近くにもたらすようにする。ツール50は頂部テーパ52および底部テーパ54の両方を有する窪みを切削するように使用されることが示されている。
本実施形態において、第2過渡部42の長さはゼロである。これは、半径中心36、38をわずかに調節することによって達成される。
図4に示されているのは、ねじフライス削り用に構成された特殊用途エンドミルツール56である。ツール56の下部60は、図1に示されたものに類似している。V字形歯62は、切削部の上部66から突出し、窪み58がツールの荒削り歯72、74および中仕上げ部64によって機械加工されているのと同時に、雌ねじ山68を切削する。
ねじ山68の溝が螺旋経路に従うため、CNCフライス盤の頭部は工作物70に対して傾斜している。傾斜の方向がZ軸にあるため、図面にはこの傾斜が見られない。
記載された本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲の要旨内のすべての実施形態を含むと意図される。前述の例は、本発明の有用な形態を例示するが、その範囲を限定するとみなされるべきではなく、当業者は、下記の特許請求の範囲の要旨から逸脱せずに本発明のさらなる変形例および変更例を容易に形成できることを認識するだろう。
本発明によるエンドミルツールの第1の好ましい実施形態の一部断面立面図であり、円筒形窪みをフライス削りしていることを示す。 エンドミルツールの第2の好ましい実施形態の一部断面立面図であり、円形断面テーパをフライス削りしていることを示す。 エンドミルツールの第3の好ましい実施形態の一部断面立面図であり、円形断面二重テーパ窪みをフライス削りしていることを示す。 エンドミルツールの実施形態の一部断面立面図であり、窪みをフライス削りすると同時に中に雌ねじ山を切削していることを示す。

Claims (8)

  1. 固体材料に開口を切削するための軌道フライス削りツールであって、前記開口は、通常の円筒形貫通穴、盲穴、窪みを含む穴、ねじ山を切った穴、およびテーパ状穴を含み、前記ツールは切削部に隣接するシャンク部を有し、前記切削部の軸は、前記シャンクが保持される機械加工ツールのスピンドル軸から離間し、前記切削部は少なくとも1つの荒削り切刃と、第1過渡部によって前記荒削り切刃から軸方向に離間した複数の中仕上げ刃と、第2過渡部によって前記中仕上げ切刃から軸方向に離間した複数の仕上げ刃と、を有し、前記中仕上げ刃の最大直径は前記荒削り切刃より大きく、前記仕上げ刃より小さい、
    軌道フライス削りツール。
  2. 前記第1及び第2過渡部は直線状である、請求項1に記載のツール。
  3. 前記第1及び第2過渡部は湾曲している、請求項1に記載のツール。
  4. 前記第2過渡部の長さはゼロである、請求項1に記載のツール。
  5. チップブレーカを含む、請求項1に記載のツール。
  6. 前記切削部は、単一のフルートを有する、請求項1に記載のツール。
  7. 前記切削部は、複数のフルートを有する、請求項1に記載のツール。
  8. 実質的に請求項1〜7のいずれか一項に記載され、添付の図面を参照する軌道フライス削りツール。
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