JP2013517952A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1の上位概念に記載の、工作物、特に木材または木材状の材料、金属、プラスチックおよび/または複合材を切削加工するための加工工具に関するものである。
工作物の切削加工の場合、後加工の必要のない滑らかな表面を得る努力がなされるが、このためには加工工具の刃の幾何学的形状を最適化しなければならない。しかしながら、特に木材または木材状の工作物を加工する場合には、加工表面の品質を損なうような種々の不具合が見られる。木材を加工する場合、たとえばいわゆる前亀裂が発生する。繊維方向に切屑を取り除くとき、刃は前亀裂と呼ばれるクラックよりも先行する。このことは加工を容易にし、刃の寿命を長くさせるものの、表面は望ましくない粗いものになる。さらに、切断後に工作物の繊維が再び起立することがある。
このような不具合があるにもかかわらず、できるだけ滑らかな、後加工の必要のない表面を得るには、工具刃先は丸みが少なく、しかも小さな楔角を有していなければならない。しかし特に楔角には、種々の切削材料において特定の値を下回ってはならないという制限がある。楔角が小さすぎると、すでに加工開始時に刃先の丸み部が大きくなって刃先が鈍くなり、および/または、刃先が折れて必要な加工品質が達成されないことになる。
他の影響量は、加工対象である工作物である。たとえば、特に窓枠に使用される種類のメランチ材の場合、トウヒを切削する際の刃先の摩耗量に比べてほぼ50倍の刃先の摩耗が発生する。
このように摩耗上の理由から楔角を小さくしすぎないようにし、高品質の表面を得るという理由から楔角を大きすぎないようにするため、通常は30゜と45゜の間の楔角をもった高速度鋼および40゜と55゜の楔角をもった硬質金属が使用される。これよりも大きな楔角を持った、より硬質の刃材料は使用することができない。
切削結果に影響する他の影響量は傾き角である。この傾き角で刃先が回転軸線に対し相対配置され、或いは刃先の回転運動方向に対し相対配置される。この場合、技術水準によれば、刃の傾斜位置が回転運動方向に反作用力を発生させるばかりでなく、これに対し垂直な軸線方向においても反作用力を発生させることが問題と見なされる。この問題を解決するため、特許文献1には、フライス削り工程の際に種々の部分に発生するスラスト力を少なくとも近似的に互いに相殺させるように、硬質金属刃板が部分的に異なる傾き角を持って配向された平フライスが記載されている。しかしながら、これによって刃の摩耗の問題と表面品質の問題とは解消されず、その結果通常の楔角を持った刃は上述の制限範囲内で使用されねばならない。
本発明の課題は、表面結果が改善されているにもかかわらず、摩耗の発生が少なくなるように、この種の加工工具を改良することである。
この課題は、請求項1の構成を備えた加工工具によって解決される。
本発明によれば、傾き角が55゜を含む値から90゜以下(<90゜)の範囲内にあり、楔角が55゜以上(>55゜)、有利には55゜を含む値から80゜を含む値までの範囲内にあり、特にほぼ70゜であることが提案される。
本発明による配置構成により、刃先はその傾き角が大きいために工作物に対し垂直にぶつかるのではなく、シャーリングカット(schaelender Schnitt)で工作物にぶつかる。これにより従来の面取りは行われず、回転運動方向に対し主に垂直に方向成分を持つ皮むき(Abschaelen)が行われる。加工課題に対する通常の楔角に比べて楔角が非常に大きいにもかかわらず、前記のシャーリングカット面では、有効楔角、有効逃げ角、これら2つの角度から構成される有効切断角は、著しく小さくなる。これによって前亀裂は最小に低減される。切り離し後に工作物面取り部を再び起立させる必要はなく、その結果切削時には後加工の必要ない滑らかな表面が得られる。さらに、必要とする切断エネルギーが比較的小さいので、木材ではない工作物に対しても有利である。しかし、刃先の摩耗に対しては、回転運動方向に測った前記有効楔角は重要でなく、刃の横断面内で測った実際の楔角が重要である。この実際の楔角は適宜大きいので、刃先は継続的に鋭い状態を維持する。刃先が丸みを帯びることと、刃先が破損する傾向とは最小限に抑えられ、これによって切削工程の表面結果が改善されるとともに、加工工具の耐用期間が向上する。
有利な実施態様では、刃は回転運動方向に円運動を実施する周刃として形成され、その傾き角は、回転運動方向と回転軸線に対し平行な軸線方向とによって張られる面内で測ったものであり、傾き角は刃先と記軸線方向との間に形成されている。このように配置構成された周刃の場合、丸のこ工具、正面フライス、倣いフライスおよび輪郭フライス或いはシャフト工具、平削り工具を形成することができる。
有利な他の構成では、周刃として形成されている刃は、グループを成して、符号が逆で特に角度値が同じ傾き角で互いに反対方向に配置されている。切削の際に個々の刃に発生するスラスト力成分は、このようにして少なくともほぼ相殺される。これにより工具における反作用力および工作物における反作用力も最小限になり、或いは低減される。
特に、周刃として形成されている刃は対を成して互いに反対方向に配置されている。すなわち、板状の工作物を加工する場合、傾き角を持った工具は板を軸線方向に刺激するので、傾き角を持っていない工具よりもかなり騒音を発するが、前記の本発明による構成では、互いにダイレクトに対向しあっている鏡対称な刃に発生する切断力は非常に狭い空間で相殺され、これによって加工工具が発する音は少なくなる。
傾き角が大きいと、工作物の加工の際に、刃が工作物のエッジにおいて常時工作物のほうへ向けられて誘導されていることに留意しなければならない。すなわち、刃が工作物から離間する方向に向けられていれば、工作物のエッジに亀裂が発生する危険が著しく上昇する。工作物の幅どのようなものであっても、工作物の2つのエッジで刃が工作物のほうへ傾斜して配置されている加工工具領域を簡単に発見できるようにするため、本発明の他の有利な構成では、刃とこれとは反対方向の刃の個々のグループはそれぞれ異なるカラーマーキングを有している。これにより加工工具と工作物との間の相対位置決めが容易になり、工作物の2つのエッジにおいてそれぞれ工作物のほうへ傾斜している刃が使用できる。
本発明の有利な変形実施態様では、周刃として形成されている刃は互いに同じ方向にまたは主に同じ方向に、符号が同じで特に角度値が同じ傾き角で配置されている。これは、たとえば、軸線方向の反作用力のために、土台に対する工作物の押圧が望ましくなる場合に合目的である。たとえば両側をコーティングした木材の工作物の場合、刃を両側に配置することはコーティング材に対し有利である。種々の板厚の工作物を加工できるようにするため、この種の工具は通常、機械内の参照面から出ている少量の刃でもって1つの方向へ誘導され、工具の残りの刃は他の方向へ誘導される。この場合、加工される板厚に応じて、係合する前記残りの刃の数量が増減され、所望の軸線方向押圧力を達成させる。
周刃の場合、所望の加工輪郭に比べて刃先の傾き角が大きいことによって生じる輪郭ひずみを、刃先の輪郭を適宜適合させることによって修正しなければならない。それ故、周刃として形成されている刃の刃先は、その全長に沿って1つの共通の切削円プロファイル上に延在するように、特に1つの共通の切削円筒上に延在するように、凸状に異形化または研削されているのが有利である。なお、切削円プロファイルは所望のフライスプロファイルに相当している。これにより正確な筒状または円錐状または他の形状の所望のフライス輪郭或いは対応的に望ましいフライスプロファイルが生じる。筒状または円錐状とは異なる輪郭の場合には、周刃の延在態様を対応的に修正する必要がある。
合目的な変形実施態様では、刃先備えた刃が回転運動方向に円運動を実施する正面刃として形成され、その傾き角は、回転運動方向と回転軸線に対し垂直な半径方向とによって張られる面内で測定したものであり、且つ傾き角は刃先と半径方向との間に形成されたものである。これにより穿孔工具およびシャフト工具を形成でき、該穿孔工具またはシャフト工具の端面で切削を本発明の態様で行うことができる。
有利な実施態様では、刃は平坦なすくい面を有している。これにより刃と特に硬質の刃板とを簡単に製造でき、しかもより鋭くなる。これとは択一的に、刃が、異形化された、特に凹状に湾曲したすくい面を有しているのが合目的である。異形化部は、付属の刃先も異形化部に巻き込まれ、よって直線状に延在しないような範囲ですくい面にわたって延在している。傾き角は刃先全体にわたって一定ではなく、本発明の範囲内で大きな平均傾き角が維持されるにもかかわらず、変化している。傾き角が局部的に変化していることにより、切削挙動に好影響を与えることができる。
有利な実施態様では、刃は回転運動方向に対し横方向に位置する端面を有し、該端面は刃先を起点として半径方向において内側へ延在するように異形化されている。これにより、本発明によれば傾き角が大きいために刃が回転運動方向において前方にある端面でもって工作物にぶつかることが考慮される。これにより、逃げ角が正であることとともに、下流側にある刃コーナー部の荷重が大きくなる。本発明による異形化部により、この荷重が軽減されて刃の破損を阻止することができる。
合目的な他の構成では、前記端面は、90゜よりも小さなエッジ角ですくい面に境を接するように異形化され、特に凹状に湾曲している。これにより、前部端面が工作物に鈍くぶつかる割合が少なくなる。エッジ角が鋭いので、刃は端面の領域で加工対象である材料に侵入しやすくなり、よって切削力が小さくなり、切削力が小さくなることで切削材料または刃板材料と付属の刃コーナー部との荷重が軽減される。後部端面も異形化されていてよく、これにより対応する刃コーナー部も荷重が軽減される。
合目的な変形実施態様では、端面は、凸状の丸み部によりすくい面に境を接するように異形化されている。これにより、工作物にぶつかる領域での刃の内側の角度が鈍くなり、よって切削材料が破損する傾向が少なくなる。さらに、これにより、逃げ角が正であることと関連して、境を接している刃コーナー部が丸くなり、または、半径方向内側へずれて、荷重が軽減される。
本発明による幾何学的形態を備える刃を加工工具に一体に形成するのが合目的である。有利な他の構成では、加工工具は、本体と、該本体とは別個に刃板として形成される刃を含み、該刃は高硬質の切削材、特に硬質金属、セラミック切削材、単結晶ダイヤモンド、PKD(多結晶ダイヤモンド)またはCVD(化学蒸着物、特にダイヤモンドコーティング用の化学ガス相蒸着物)から成っている。これらの材料は平坦な形状でのみ製造可能である。これにより、これら切削材料の楔角が大きいことと関連して、加工工具の耐用期間をさらに長くさせることができ、それにもかかわらず、有効楔角または切削角が小さいために、第1級の表面結果が得られる。
有利には、加工工具は、少なくとも1つの、有利には複数個の、軸に取り付けられる単独工具から組み立てられている。これにより、必要に応じて組み立てキット状に種々のフライス全体輪郭を生じさせることができる。なお、軸線方向の反作用力を調整または低減させ、或いは、局部的に特定の切削結果を得るために、単独工具も異なる傾き角と組み合わせてよい。
次に、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
同じ方向に配向された周刃と端面刃とを備え、本発明に従って傾き角を選定した本発明による加工工具の第1実施形態の斜視図である。
周刃の傾き角配向の詳細を示す図1の配置構成の周面図である。
図4および図5の横断面図との関連で示す、図1および図2の周刃の平面図である。
図3の線IV−IVに沿って刃の長手軸線に対し垂直に切断した横断面で示す図3の刃の横断面図である。
図3の切断線V−Vに沿って回転運動方向に対し平行に切断した横断面で示す図3の刃の横断面図である。
対を成して互いに反対方向に配置された刃を備える図1および図2の加工工具の変形実施形態を示す図である。
オプションでカラーマーキングされる刃のグループを備えた平削り工具の形態の本発明の他の実施形態を示す図である。
単独工具から組み立てた工具全体を示す本発明の他の実施形態を示す図である。
周刃を異形化した本発明による他の加工工具の周面図である。
異形化部の詳細を示す、図9の加工工具の個々の周刃の拡大図である。
異形化した端面を丸くした刃の斜視図である。
面取り部で異形化した反対側の端面を備える図11の刃を回転させた図である。
異形化したために半径方向内側へずれた刃コーナー部の詳細を示す、図11および図12の刃の前面図である。
刃のすぐ近くにだけ異形化部を形成した、図11ないし図13の刃の変形実施形態の斜視図である。
図1は、工作物(特に木材、或いは、コーティングしたチップボードまたはコーティングしていないチップボード、ハードボード等の木材状材料)を切削加工するために本発明に従って実施された加工工具14の第1実施形態を斜視図で示したものある。加工工具14は繊維複合材、金属等の他の材料に対しても合目的である。加工工具14は側フライスとして構成され、図示していない工具軸に取り付けるために設けられている。作動中加工工具14はディスク面に対し垂直な回転軸線1のまわりに回転駆動される。
加工工具14は刃2,2”を備えたディスク状の本体10を含み、刃2,2”はそれぞれ刃先3,3”を有している。刃2,2”は本体10と一体に形成されていてよいが、図示した実施形態では、本体10とは別個に形成される刃板11として実施されている。本体は工具鋼から成り、他方刃板11は硬質金属、セラミック切削材、単結晶ダイヤモンド、PKDまたはCVDのような高硬質の切削材から成っている。刃板11はたとえば蝋付け、接着、溶接等によって本体10にしっかり固定されていてよい。これとは択一的に取り外し可能な固定も合目的であり、たとえば刃板11を担持体に固定し、その際に本体10とねじ止めし、または締め付け固定し、或いは形状拘束的に保持する。刃2,2”はその空間的配向に関し予め設定されて本体10に固定されている。しかし、刃2,2”の空間的配向を本体10に対し相対的に調整可能であるように構成するのも合目的である。
本体10は実質的に筒状に実施されており、その筒状周面に、刃先3を備えた多数の刃2が配置され、刃2は周刃として形成されている。刃2は少なくとも1列で、有利には少なくとも2列で、本実施形態では周方向に配置される7列17,18(図2)で配置されている。これら個々の列17,18またはグループは軸線方向5(図2)において互いにオーバーラップし、従って均一な切削結果が得られる。さらに、本体10の端面領域には、刃先3”を備えた1列19(図2)の刃2”が配置され、これらの刃2”は正面刃として形成されている。正面刃として形成された個々の刃2”は回転軸線1に関し半径方向7にある。加工工具14が回転軸線1のまわりに回転運動するため、個々の刃2”は回転運動方向6において半径方向7および回転軸線1に対し垂直な円形運動を実施する。回転運動方向6と半径方向7とは、回転軸線1に対し垂直な面を張っている。正面刃として形成された刃2”の刃先3”はこの面内にあり、この面内で測った、半径方向7に対する傾き角λ2で配置されている。
図2は図1の配置構成を周方向に見た図であり、その幾何学的構成をさらに詳細に示したものである。周刃として形成された刃2は、回転軸線1のまわりでの回転運動の結果、回転運動方向4に円運動を実施する。さらに、周刃として形成された刃2を貫通するように、回転軸線1に対し平行な軸線方向5が延びている。回転運動方向4と軸線方向5とによって1つの面が張られ、この面内で測って、周刃として形成された刃2の刃先3は軸線方向5に対し傾き角λ1で位置している。
図1および図2の傾き角λ1、λ2は、55゜を含む値から90゜以下の範囲内にあり、好ましくは60゜を含む値から80゜以下の範囲内にあり、図示した実施形態ではそれぞれほぼ70゜である。周刃として形成された刃2はすべて同じ符号及び同じ値の傾き角λ1で配置されている。特定の加工課題に対しては、傾き角λ1の符号はたとえば繊維複合材のような不均質素材の場合と同じでも、その値は異なっているのも合目的である。
図示した加工工具14は筒状フライスプロファイル用倣いフライスとして構成されている。周刃として形成された刃2の刃先3の傾き角λ 1 が大きいために該刃2が周部分の広範囲にわたって延在しているので、該刃2は、その全長に沿って1つの共通の切削円筒上に延在するように凸状に実施されている。この凸状の実施は、図2の図示に対応して上部の刃先3において認められる。
図示した筒状輪郭の代わりに、これとは異なる輪郭、たとえばカーブした輪郭または円錐状輪郭も合目的であり、この場合には刃先3の延在態様を対応的に選択する必要がある。この場合の傾き角λ1も同様に特定される。
図3は、周刃として形成された、回転運動方向4を持つ図1および図2の刃2の平面図である。刃2を通る2つの切断線が図示され、すなわち刃2の長手軸線に対し垂直な切断線IV−IVと、回転運動方向4に対し平行な切断線V−Vとが図示されている。
図4は図3に示した切断線IV−IVによる刃2の横断面図である。これによれば、刃2はたとえば台形状の横断面を有し、刃先3には楔角βが形成されている。楔角βは、刃2のすくい面12と逃げ面13とによって閉じられる角度である。楔角βは、逃げ角αとすくい角γとによって補完されて全体で90゜を成している。本発明によれば、楔角βは55゜以下であり、特に55゜含む値から80゜を含む値までの範囲内にあり、有利には60゜を含む値から75゜を含む値までの範囲内にあり、たとえば70゜であり、他方逃げ角α及びすくい角γに対してはたとえばそれぞれ10゜が設定されている。
刃2は図1ないし図3に図示したようにその回転運動およびその傾き角λ 1 のためにその刃先3は該刃先に対し垂直に工作物にぶつかるのではなく、すなわち図3の切断線IV−IVに沿って工作物にぶつかるのではなく、回転運動方向4において工作物に対し相対運動するので、刃先3における切断状況に対しては、切断線V−Vに沿った幾何学的状況を考慮する必要がある。この点を図5の横断面図に示した。刃先3が軸線方向5(図2)に対し傾き角λ1で位置しているのと同様に、切断線V−Vも切断線IV−IVに対してこの傾き角λ1で位置している。この図5の図示から明らかなように、図4の横断面図に比べると、有効楔角または実効楔角β実効は小さくなっており、同様に有効逃げ角または実効逃げ角α実効も小さくなっている。有効楔角または実効楔角β実効と有効逃げ角または実効逃げ角α実効とを加算すると、図4の横断面図に比べて切断角は小さくなる。同時に、有効すくい角または実効すくい角γ実効は図4の横断面図に比べて大きくなる。このように、図4の実際の楔角βと図2および図3の傾き角λ1とを相互に整合させることにより、優れた切断結果を得るための実効楔角β実効はたとえば20゜小さくなり、或いは、従来の技術によれば必要と見なされる30゜ないし55゜の量に減少する。
しかしながら、刃先3の耐摩耗性に対しては、図5の実効楔角β実効ではなく、図4の実際の楔角βが有効である。前述した寸法を持つこの実際の楔角βは従来の技術に比べて非常に大きいので、刃先3の破損および刃先の丸み化或いは他の摩耗現象を確実に避けることができ、これにより、長期の耐用期間にわたって滑らかな表面を備えた第1級の切削結果を得ることができる。
同様のことは、図6との関連で以下に説明する、刃先3’と傾き角λ1’とを備えた刃2’に対しても言えることであり、且つ正面刃として形成され、刃先3”と傾き角λ2とを備えた図1および図2に記載の刃2”に対しても言えることである。
図1および図2の実施形態では、周刃として形成されている刃2はそれぞれ同じ方向に向いている傾き角λ1を有し、これによって加工工具14および工作物にも軸線方向5(図2)に作用する軸線方向の反作用力が発生する。これはたとえば工作物をストッパーに対して押圧させるうえで望ましく、或いは合目的である。このようなスラスト力が望ましくない場合、或いは、少なくとも低減させる必要がある場合には、たとえば図6の斜視図で示したような本発明の実施形態を使用することができる。この場合、周刃として形成された刃2,2’はグループまたは列17,18を成して互いに逆方向に向いて、符号が反対の等しい傾き角λ1、λ1’で配置されている。全体的に、正の傾き角λ1を備えた刃2と負の傾き角λ1’を備えた刃2’が同数設けられており、その結果切削工程において発生するスラスト力は少なくとも近似的に互いに打ち消し合い、または相殺する。しかし、必要な場合には、符号が異なっている傾き角λ1、λ1’の角度値が互いに異なっており、場合によっては同じ符号の傾き角をもった1つのグループ内でも角度値が変化しているような配置構成も合目的である。このような傾き角の角度値のバリエーションは、刃2のグループの平均スラスト力と刃2’のグループの平均スラスト力とが互いに打ち消し合うように構成されていてよい。同じことは、刃2とこれに対して逆方向に配置される刃2’との数量が異なっている配置構成に対しても言える。しかしながら、もちろん、スラスト力が全く発生せず、または、部分的にしか発生せず、その結果必要に応じて角度値と方向とに関して異なるスラスト力が作動中に発生するような構成も合目的である。
反対方向の傾き角λ1、λ1’を備えた刃2,2’のグループを、次のように設けるのが合目的であり、すなわち傾き角λ1を備えた1個または複数個の刃2と、反対方向の傾き角λ1’を備えた1個または複数個の刃2’とが、互いに横に並ぶようにまとめられてグループを形成するように設けるのが合目的である。しかしながら、図6の実施形態では、周刃として形成された刃2,2’はすべて対を成して互いに反対方向に配置されており、その結果軸線方向5に関して、正の傾き角λ1を備えた各刃2の横に直接境を接して、反対方向または負の傾き角λ1’を備えた1つの刃2’が配置されている。この場合の配置構成は、このように対を成している刃2,2’の刃先3,3’が回転運動方向4にV字状に開いているように選定されている。しかし逆の配置構成も合目的であり、すなわち刃先3,3’が回転運動方向4において互いに矢印状に向き合っているのも合目的である。
図1、図2、図6に図示した、底フライスとして形成されているディスク状の加工工具14は、単独工具15として作動することができ、或いは、1つの共通の工具シャンクまたは1つの共通の原動機軸、心棒、主軸または軸16に任意の数量で挿通させて統合することによって1つの全体工具を形成することができる。これを図8に例示した。この場合、所望の特定のフライス輪郭を生じさせるため、同じフライス輪郭または異なるフライス輪郭を備えた複数個の単独工具15を使用するのが合目的である。これらの単独工具15は統合されて1つの全体輪郭を形成することができ、これから本発明による加工工具14全体が形成されるとともに、所望のフライス輪郭全体が生じる。なお、傾き角λ1、λ1’(図1、図2)が異なる単独工具15を組み合わせて、軸線方向の反力を調整または低減させ、或いは、局部的に特定の切削結果を得るようにしてもよい。総じて、本発明によれば、任意の加工工具14をたとえば丸のこ工具の形態に、溝削り工具の形態に、または倣いフライスの形態に形成することができ、或いは、図1の正面刃として形成されている刃2”との関連で正面フライスまたは穿孔工具として形成することができる。
図7は図6の配置構成の変形実施形態であり、この変形実施形態では、加工工具14は平削り工具として構成され、図6の配置構成を軸線方向に延長することによって形成されている。刃2,2’の配置は図6の加工工具14の配置と同一であるが、軸線方向5に測った加工工具14の長さがより長いためにこの方向でのみ刃2,2’の数量が多くなっている。この種の加工工具14では、加工工程の際に互いに向き合っている刃2,2’または工作物のほうへ向いている刃2,2’が工作物のエッジにぶつかるように工作物に対し相対的に正確に位置決めすることで、磨滅を回避することが重要である。作業者にとって前記軸線方向の相対配向が容易になるようにするため、刃2の個々のグループと反対方向の刃2,2’のグループとは、オプションでそれぞれ異なるカラーマーキング8,9を有し、該カラーマーキング8,9は加工工具14の停止時ばかりでなく、回転作動時にも見える。カラーマーキング8,9は回転作動時に視認できる色付き周円を生じさせ、この色付き周円に基づいて加工工具14と工作物との軸線方向での相対配向を行うことができる。
以上説明した実施形態ではすべて、刃2または刃板11のすくい面12は平坦に形成されている。その結果、周刃の刃先3は、図2の正面図で見て加工工具14の周輪郭に対応するように凸状に研削されているにもかかわらず、すくい面12に対し平行に半径方向に見て直線状に延在している。正面刃として形成されている図1の刃2”も同様に平坦なすくい面13を有し、よって直線状の刃先3”を有している。
しかし、本発明の範囲内では、以下に詳細に説明するように、刃2がプロファイルされた(異形化された)すくい面12、有利には湾曲したすくい面12、特に凹状に湾曲したすくい面12を有するのも合目的である。
図9は、本発明による加工工具14の他の実施形態の周面図である。この図示した実施形態では、加工工具14は、刃2を周面上に配置した筒状フライスとして実施されている。刃2の刃先3は回転軸線1に対し傾き角λ1で、または、回転運動方向6に対して90゜−λ1で位置している。傾き角λ1は、図示した実施形態ではほぼ70゜であるが、前述した角度範囲でもよい。さらに、刃2は傾き角λ1の角度値は同じであるが、符号が異なるグループに配置されている。
図10は図9の加工工具14の1つの刃2の拡大図であり、刃板11はこれに形成されている刃先3とともに本体10の背面に固定され、これとは反対側の前部側のすくい面12でもって屑室30に向き合っている。刃先30は、回転運動方向6に関して前方の刃コーナー部25から後方の刃コーナー部26へ延在し、前方の刃コーナー部25から後方の刃コーナー部26にわたって、前述の角度値または前述の角度範囲をもった平均傾き角λ1を有している。
しかしながら、この延在態様は、図1ないし図8の実施形態とは異なり、直線だけではない。むしろ、刃2は異形化されたすくい面12を有している。加えて、すくい面12はたとえば筒状の輪郭部28に沿って凹状に湾曲した凹部を備え、この凹部は、図示した実施形態では、2つの刃コーナー部25と26の間の中央領域に配置され、刃先3の方向に測ったすくい面12の全長にわたって延在していない。凹状の異形化部の外側にして2つの刃コーナー部25,26に境を接している領域においてすくい面12は平坦であり、その結果この領域では、刃先3は、図示した半径方向の平面図で、すくい面12に対し平行に直線状に延在している。その間で、刃先3は、同じ図で見て、凹状の筒状の輪郭部28のために、縁部分の形態の湾曲した延在態様を有している。その結果、図10の図示に対応して、刃先3上の任意の点29は回転軸線1に対し傾き角λ1”で輪郭部28の内側にあり、傾き角λ1”はその角度値の点で平均傾き角λ1とはわずかに異なっており、それにもかかわらず上述した境界の内側にある。このように刃先3は、異形化された輪郭部28の内側においては、どの任意の点29においても他の点に対して異なる傾き角λ1”を有している。図示した筒状の輪郭部28の代わりに、凸状または他の任意の幾何学的形状を選定してもよい。さらに、種々の性質をもつすくい面12の輪郭部28は刃先3の全長にわたって延在していてよい。
さらに、刃2はその刃コーナー部25,26の領域でも異形化されている。図10の平面図からわかるように、刃2はすくい面12に対しほぼ垂直に位置する端面20,21を有し、該端面20,21は、傾き角λ1が大きいために、回転運動方向6に対し横方向において90゜−λ1の角度で位置している。切削工程時には、刃2はその刃先3およびこれに接続しているすくい面12でもって工作物にぶつかるばかりでなく、回転運動方向6において前方の、または、下流側の端面20でもって工作物にぶつかる。切削挙動を改善し、回転運動方向6において下流側の刃コーナー部25の負荷を軽減するため、刃2または刃板11は前部端面20の領域において異形化されている。図示した実施形態では、刃板11は、端面20において、図示した半径方向平面図において、端面20がエッジ角δですくい面12に境を接するように凹状に湾曲している。この場合、エッジ角δはΔ<90゜である。これにより、刃2または刃板11がその下流側刃コーナー部25の領域で工作物に対し鈍角でぶつかるのが避けられる。凹状に湾曲している下流側の端面20によりエッジ角δを形成するため、図示した実施形態では、一点鎖線で示した筒状の輪郭部27が選定されている。しかし、これとは異なる形状も合目的である。
さらに、刃2または刃板11は、オプションで、後部刃コーナー部26に境を接しているその上流側の後部端面21の領域においても異形化され、このため、図示した実施形態では、図11と図14に図示した凸状の丸み部22が設けられている。この場合、端面21の異形化部の異なる輪郭も合目的である。
図11は、回転運動方向6および半径方向7に対し相対的に構造化された構成を持つ刃2の詳細斜視図である。刃2は、回転運動方向6において下流側にすくい面12を有し、半径方向7において外側へ向くように逃げ面13を有している。逃げ面13は回転運動方向6と正の逃げ角αを成し、これは図4の図示に対応している。すくい面12に対し横方向にまたは逃げ面13に対し垂直方向に端面20があり、図12に図示した端面21に対向している。端面20,21はすくい面12と逃げ面13との間に形成されている刃先3を起点として半径方向7とは逆方向に延在するように、すなわち半径方向内側へ延在するように異形化されている。図11の実施形態では、この異形化部は、端面20が筒状の丸み部22によりすくい面12に境を接するように選定されている。
図12は、図11の刃2を、すくい面12と逃げ面13以外に、端面20(図11)に対向している端面21をも見えるように回転した位置で示したものである。これによれば、端面21は、刃先3から半径方向内側へ延在する面取り部22によりすくい面12に境を接するように異形化されている。
図13は図11および図12の刃2の端面図である。図11、図12、図13の図示からわかるように、正の逃げ角α(図11)との関連で凸状の丸み部22および/または面取り部23が設けられているために、刃コーナー部25,26は半径方向に変位する。端面20に境を接している刃コーナー部25と端面21に境を接している刃コーナー部26とは、刃先3に対し半径方向7とは逆の方向に、半径方向内側へずれており、これにより、工作物にぶつかったときに大きな傾き角λ1(図10)にもかかわらず負荷軽減される。
図11ないし図13の実施形態では、端面20,21の異形化部は半径方向7において刃2の全高にわたって延在している。これとは択一的に、図14の実施形態は合目的であり、すなわち凸状の丸み部22または面取り部23が、半径方向7に関して外側の、刃先3に直接境を接している領域にのみ形成されている。同じことは、図10の異形化された、または、凹状に湾曲したすくい面12に対しても言える。
端面20に設けた凸状の丸み部22と、端面21に設けた面取り部23とは、複数の可能な実施形態のうちの1つの実施形態にすぎない。各端面20,21は、選択に応じて、図10の凹状に湾曲した実施形態を含む前記異形化部のうちの1つを有するか、或いは、他の形状の異形化部を有していてよい。さらに、両端面20,21のうちの一方の端面のみに、特に下流側の端面20に、適当な異形化部を備えさせるのが合目的である。
すくい面12および端面20,21の異形化部は、図9ないし図14によれば、周刃として形成されている刃2に対し例示されているが、図1および図2の正面刃として形成された刃2”においても対応的に実施されていてよい。特に言及していない限りは、図9ないし図14に記載の個々の実施形態はその他の構成および参照符号の点で互いに一致しており、且つ図1ないし図8に記載の個々の実施形態とも一致している。
Claims (19)
- 回転軸線(1)のまわりに回転駆動させることで工作物を切削加工するための加工工具(14)であって、前記加工工具(14)は、本体(10)および該本体から別個に形成され周方向に配置される少なくとも1列(17,18,19)の個々の刃(2,2’)を含み、該刃が高硬質の切削材から成る平坦な刃板(11)として形成され、該平坦な刃板(11)はそれぞれ刃先(3,3’)を備え、該刃先(3,3’)は少なくとも部分的に互いにオーバーラップしており、前記刃(2,2’)が回転運動方向(4)に円運動を実施する周刃として形成され、該刃先(3,3’)が、楔角(β)を有し、該刃先(3,3’)はそれぞれ長手軸線を有し、且つ前記回転軸線(1)に対し傾き角(λ1、λ1’、λ1 ”)で位置しており、その傾き角(λ 1 、λ 1 ’、λ 1 ”)が、前記回転運動方向(4)と前記回転軸線(1)に対し平行な軸線方向(5)とによって張られる面内で測ったものであり、前記傾き角(λ 1 、λ 1 ’、λ 1 ”)が前記刃先(3,3’)の長手軸線と前記軸線方向(5)との間に形成されている前記加工工具(14)において、
前記傾き角(λ1、λ1’、λ1 ”)が55゜以上であって90゜未満の範囲内にあり、前記楔角(β)が55゜以上であることを特徴とする加工工具。 - 前記楔角(β)が55゜以上であって80゜以下の範囲内にあることを特徴とする、請求項1に記載の加工工具。
- 前記傾き角(λ1、λ1’、λ1 ”)が60゜以上であって80゜以下の範囲内にあることを特徴とする、請求項1または2に記載の加工工具。
- 周刃として形成されている前記刃(2,2’)が、グループを成して、符号が逆で角度値が同じ傾き角(λ1、λ1’、λ1”)で互いに反対方向に配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 周刃として形成されている前記刃(2,2’)が対を成して互いに反対方向に配置されていることを特徴とする、請求項4に記載の加工工具。
- 前記刃(2)とこれとは反対方向の前記刃(2’)の個々のグループがそれぞれ異なるカラーマーキング(8,9)を有していることを特徴とする、請求項4または5に記載の加工工具。
- 周刃として形成されている前記刃(2)が互いに同じ方向に、符号が同じで角度値が同じ傾き角(λ1)で配置されていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 周刃として形成されている前記刃(2,2’)の前記刃先(3,3’)が、その全長に沿って1つの共通の切削円プロファイル上に延在するように、凸状に異形化されていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記刃(2,2’)が平坦なすくい面(12)を有していることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記刃(2)が、異形化されたすくい面(12)を有していることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記刃(2)が前記回転運動方向(6)に対し横方向に位置する端面(20,21)を有し、該端面(20,21)が前記刃先(3)を起点として前記半径方向(7)において内側へ延在するように異形化されていることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記端面(20)が、90゜よりも小さなエッジ角(δ)ですくい面(12)に境を接するように異形化されていることを特徴とする、請求項11に記載の加工工具。
- 前記端面(20)が、凸状の丸み部(22)によりすくい面(12)に境を接するように異形化されていることを特徴とする、請求項11に記載の加工工具。
- 前記端面(21)が、面取り部(23)によりすくい面(12)に境を接するように異形化されていることを特徴とする、請求項11に記載の加工工具。
- 前記高硬質の切削材は、硬質金属、セラミック切削材、単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドから選択されることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記加工工具(14)が、複数個の、軸(16)に取り付けられる単独工具(15)から組み立てられていることを特徴とする、請求項1から15までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 第2の面で測定して、前記刃先(3)の前記楔角(β)がすくい角(γ)と逃げ角(α)により補完され、前記逃げ角(α)、前記楔角(β)および前記すくい角(γ)が全体で90゜を成しており、前記逃げ角(α)が正の値であることを特徴とする、請求項1から16までのいずれか一つに記載の加工工具。
- 前記すくい角(γ)が10゜であることを特徴とする、請求項17に記載の加工工具。
- 前記逃げ角(α)が10゜であることを特徴とする、請求項17または18に記載の加工工具。
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