JP2018505787A - 切削工具及びバリを切削除去するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に空洞内の縁部のバリを取るため、例えば互いに交差する孔の縁部のバリを除去するために構成された切削工具、及び中空円筒の内側の第１の端部で空間的に延在する縁部のバリ、特に互いに貫通する孔によって形成される縁部のバリを切削除去するための方法に関する。切削工具(Z)は特に空洞内の縁部(300)のバリ取りに適している。切削工具(Z)は突出する第１の刃(10)を有する少なくとも１つの切断要素(1)を含んでおり、第１の刃(10)の切れ刃(14)が基本的に平行な２つの平面(E1,E2)の間に延在する。第１の刃(10)は切れ刃(14)の各端部領域(11,12)に配置された少なくとも１つの第１の切断部位(20)及び第２の切断部位(30)を備えている。第１の切断部位(20)は第１の刃物角(21)を有し、第２の切断部位(30)は第２の刃物角(31)を有している。その際、第１の刃物角(21)及び第２の刃物角(31)の最小値はそれぞれ８８°より小さく、各刃物角(21,31)によって形成される逃げ面(23,33)はそれぞれ平行な両方の平面(E1,E2)の一方に向けられている。

Description

本発明は、特に空洞内の縁部のバリを取るため、例えば互いに交差する孔の縁部のバリを除去するために構成された切削工具に関する。

本発明はさらに、中空円筒の内側の第１の端部で空間的に延在する縁部のバリ、特に互いに貫通する孔によって形成される縁部のバリを切削除去するための、特に本発明による切削工具を用いて実施される方法に関する。

物体内に空洞を形成した後、例えば中実材料の穿孔の後には、そこに生じたバリを除去する必要がある。この処理が複雑になるのは、特に孔又は空洞が互いに交わっている、又は貫通している場合である。その際に生じる縁部と縁部に存在するバリは比較的遠く離れていて加工工具を接近させにくいので、このバリ除去は比較的多くの時間を要し、及び／又は工具への依存度が高い。加えて、バリ取り処理の後にはバリが完全に除去されたかどうかの比較的労力のかかる点検が必要である。特に流動媒体を案内する際、バリが残存していれば流動条件に関して不利な影響を及ぼす恐れがあり、また場合によってはバリ部分が折れた際に接続されたユニットに障害が生じる恐れもある。

そのため、形成されたバリを完全かつ確実に除去する必要性がある。

このようなバリ除去は、特に鋭角をなして交差する孔の場合に困難である。その場合に生じる貫通縁は空間的に延在する楕円形に形成される。

つまり、この楕円形は孔の交差角度に応じて対称的又は非対称的に形成される曲線を空間内に画定する。この楕円形を形成する縁部の角度は曲線の形状にわたって一定ではない。孔の交差角度に応じて縁部の角度も通常は１５°から１６５°までの範囲内で変化する。さらに、交差する孔の間隔、角度、及び直径に関する公差も同様に、縁部の空間曲線の各点における縁部の角度の大きさに影響を与える。

孔内のバリを除去するための様々な方法及び装置が知られている。その際、特にフライス加工法は二次バリが形成されるので、空洞内、特に交差する孔内のバリを排除するには最適ではないことが分かっている。二次バリは追加の作業工程によって除去しなければならず、必要となる時間及び費用の面でも悪影響を及ぼす。

特許文献１より、斜めに延在する横断孔の突き合わせ縁のバリを排除するための工具が知られている。この工具は、嵌め込み端を有する工具軸と工具側の軸端に配置された支持体とを備えている。支持体は、肩部のある刃を備えた切断体を支持するために設けられている。これにより、切断体を所定の押付力でバリ取り対象の縁部に当接させることができる。工具がその縦軸を中心に回転すると、切断体の刃がバリ取り対象の縁部を移動することによってこの縁部に存在するバリを排除することができる。縁部角度が最小となる縁部の領域においてこの工具を用いてバリを折り曲げるので、後続の加工工程によってこの折り曲げられたバリを分離することができる。

特許文献２は、特にワークの非円形の凹部のバリを取るためのバリ取り工具を教示している。このバリ取り工具は、段階的にその縦軸を中心に回転する、及び／又は変位駆動される、その縦軸方向に振動しながら変位可能な立削り工具及び／又は引抜き工具として機能するように構成されている。これに応じて、工具の刃は圧縮力を加えることによってバリを変形させ、続いてバリを分離できるように形成されている。つまり、変形及び分離の２つの作業工程を互いに組み合わせて行わなければならない。このため、作業が非連続的に行われて二次バリが形成されるので、作製される製品の品質が低下してしまい、又は別途の作業工程によってこの二次バリを除去しなければならない。

特許文献３より、特許文献１の工具と同様に嵌め込み端を有する工具軸と切断体を支持する支持体とを備えたバリ取り工具が知られている。流体圧力が加えられることによって、切断体が退出したりバリ取り対象の縁部に当接したりする。切断体の刃は時計回り及び反時計回りに使用可能に形成されている。

ＤＥ１０２００７０２０２０７Ｂ９ ＤＥ１０２０１２００５２４６Ａ１ ＤＥ１０２１５００４Ｂ４

本発明の基礎となる課題は、空洞内、特に互いに貫通又は交差する孔の縁部のバリを容易、確実、及び安価に除去することが可能な切削工具及びバリを切削除去するための方法を提供することである。

この課題は、請求項１による切削工具、及び請求項９による中空円筒の内側の第１の端部で空間的に延在する縁部のバリを切削除去するための方法によって解決される。切削工具の有利な構成は従属請求項２から８に記載されている。バリを切削除去するための方法の有利な構成は従属請求項１０から１４に記載されている。

本発明は、請求項１５による上記方法を実施するためのコンピュータ・プログラムによって補足される。

上記課題を解決するために、本発明によれば特に空洞内の縁部のバリ取りに適した切削工具が提供される。この切削工具は突出する第１の刃を有する少なくとも１つの切断要素を含んでおり、この第１の刃の切れ刃は基本的に平行な２つの平面の間に延在する。その際、第１の刃は切れ刃の各端部領域に配置された少なくとも１つの第１の切断部位及び第２の切断部位を備えている。第１の切断部位は第１の刃物角を有し、第２の切断部位は第２の刃物角を有している。

第１の刃物角及び第２の刃物角の最小値はそれぞれ８８°より小さい。各刃物角によって形成される逃げ面はそれぞれ平行な両方の平面の一方に向けられている。つまり、第１の刃物角によって第１の逃げ面が形成され、この逃げ面が第１の平面に向けられており、第２の刃物角によって第２の逃げ面が形成され、この逃げ面が第１の平面と平行に延在する第２の平面に向けられている。このように、第１の逃げ面は第２の逃げ面が向けられた平面とは異なる平面に向けられている。基本的に第１の平面と第２の平面との間に同様にこれら両方の平面と平行に延在する第３の平面を画定した場合、第１の刃物角の二等分線が第３の平面に対して１２０°から１６０°までの角度範囲内に延在し、第２の刃物角の二等分線が第３の平面に対して３００°から３４０°までの角度範囲内に延在する。

このように、切断要素には反対方向に向けられた２つの刃物角が設けられており、これらの刃物角が切断要素の各部位に形成されている。これにより、回転方向を逆にして工具を操作することが可能になるので、特に鋭角をなして交差する孔の縁部又はこの縁部に存在するバリを同じ工具で加工することができる。その際、それぞれの回転方向に応じて、切断部位とバリとの間に逃げ面を形成する対応する切断部位をバリと係合させることができる。使用する切断部位を交換するには、回転方向を逆にして切削工具を適宜に並進させて位置決めするだけでよく、それによって切削工具が各切断部位を係合させることができる。その結果、工具を他方の側から加工対象物に進入させる必要がなくなり、及び／又は切削処理の他に別途の作業工程を実施する必要がなくなる。

本発明による切削工具の有利な構成では、切削工具の刃が第１の切断部位と第２の切断部位との間に第３の切断部位を備えており、第３の切断部位の刃物角が第１の切断部位及び第２の切断部位の最大の刃物角より大きい。好ましくは、第３の切断部位の刃物角は９０°である。第３の切断部位の長さは第１の切断部位及び第２の切断部位の長さに対して比較的小さくてよいので、基本的には第１の切断部位及び第２の切断部位が第１の刃の中央領域内部まで、又は中央領域に到達するまで伸長する。

その場合、第３の切断部位の長さは第１の切断部位及び第２の切断部位の最小長より短くてよい。換言すれば、第３の切断部位の長さは第１及び第２の切断部位と称される両方の切断部位の短い方より短い。第３の切断部位の長さは、切断要素の他の両方の切断部位が基本的に切れ刃上の１点で互いに合流するように短く設定されてよい。

本発明による切削工具の有利な構成では、第１の刃が円弧状部を有しているので、第１の切断部位及び第２の切断部位が円弧状に形成されている。つまり、第１の刃はその円弧の第１の端部領域に第１の刃物角を有するとともにその円弧の第２の端部領域に第２の刃物角を有しており、第１の刃物角及び第２の刃物角はそれぞれ８５°より小さい。各刃物角によって形成される両方の面はそれぞれ平行な両方の平面の他方に向けられている。刃又はその切れ刃が湾曲していることにより、この刃又は切れ刃が平行な両方の平面の間に延在する空間座標において円弧状に伸長するという効果がある。その際、第１の刃物角が形成されることによって生じる第１の逃げ面は第１の平面に向けられ、第２の刃物角が形成されることによって生じる第２の逃げ面は第２の平面に向けられている。両方の刃物角は平行な両方の平面の間に刃の互いに対向する側に配置され、両方の刃物角は平行な両方の平面に対してそれぞれ反対方向に伸長している。両方の端部領域は、基本的に円弧の中央領域に配置された領域によって互いから分離されている。この領域は第３の切断部位によって形成されてよく、８８°から９０°までの刃物角を有していてよい。

縁部を円弧状に形成する場合、この縁部は有利には対数螺旋の部分に対応した形状であってよい。その場合、この部分は好適には１７０°から１８０°までの範囲内で平行な両方の平面の間に延在している。その場合、切れ刃の中央の半径は特に０．５ｍｍから１ｍｍまでであってよい。

ただしその場合、第１の刃の形状は前述の円弧状に限定されず、両方の切断部位、及び第３の切断部位が設けられている場合は第３の切断部位も同様に、直線状の切れ刃を形成してよい。

好適には、各切断部位が切断部位の端部から第１の刃の中央領域の方向に延びる過程で各刃物角が大きくなる。この場合、切断部位の端部は第１の刃の切れ刃の各端部でもある。つまり、切れ刃端部から離れるにつれて、平行な両方の平面の一方に向かって開口する各刃物角が大きくなる。つまり、刃物角は各切断部位の長さにわたって一定には形成されていない。

その場合、刃物角は各切断部位からの距離に応じて直線的又は指数関数的に増大してよい。

好適には第１の切断部位及び第２の切断部位の刃物角の最小値は８４°から８７°の間の大きさである。

第１の刃に十分な強度を与えるために、この第１の刃の好適には中央領域に補強要素が設けられている。この中央領域は第３の切断部位が存在する場合にはこの第３の切断部位に形成される。第３の切断部位が存在しなければ、この補強要素は肩部とも称される補強要素として好適には第１及び第２の切断部位の間の基本的にちょうど中央に配置されるので、場合によっては補強要素が第１及び第２の切断部位を互いに分離させることになる。このいわゆる肩部はその長手方向が補強要素の縦軸の切れ刃との交点に位置する接線に対して基本的に垂直に延在する。補強要素又は肩部の幅は好適には０．４ｍｍから１ｍｍの間である。この構成では、補強要素又は肩部は切れ刃に到達せず、切れ刃の少なくとも０．１ｍｍ手前で終端している。

本発明による切削工具の別の有利な構成では、切削工具の切断要素が第２の刃を備えており、第２の刃が第１の刃の第１の端部に接続し、第２の刃が接続された第１の刃の領域に対して９０°から１３０°までの角度をなして延在する。つまり、切断部位が直線状の場合、約１１０°から１３０°までの角度が第２の刃と第２の刃が接続された第１の刃の切断部位との間に存在する。したがって、第１の刃が円弧状の場合、約９０°から１３０°までの角度が、第２の刃と第２の刃が接続された第１の刃の切断部位に対する接線であって、刃の端部から該当する切断部位の長さの最大で１０分の１の距離をおいてこの刃に当接する接線との間に存在する。第２の刃も少なくとも部分的に円弧状に形成されてよい。

さらに、本発明による切削工具の切断要素は第１の刃の第２の端部に接続する第３の刃を備えていてよい。その際、第３の刃は第３の刃が接続された第１の刃の領域と９０度から１３０度までの角度をなす。つまり、第２の刃及び円弧状に延在する第１の刃の場合と同様に、ここでも９０°から１３０°までの角度が、第３の刃と第３の刃が接続された第１の刃の切断部位に対する接線であって、刃の端部に該当する切断部位の長さの最大で１０分の１の距離をおいてこの刃に当接する接線との間に形成される。

切断部位が直線状である場合、好適には約１１０°から１３０°までの角度が第３の刃と第３の刃が接続された第１の刃の領域との間に形成される。

第２の刃と第３の刃の配置も、刃物角が８８°より小さい切断部位を第１の刃が備えていなければ技術的に妥当である。

第３の刃も少なくとも部分的に円弧状に形成されてよく、円弧状の部分及び直線状の部分を組み合わせて有していてもよい。

好適には第２の刃及び／又は第３の刃の各すくい面の長さ及び幅はそれぞれ０．０２ｍｍより大きい。

切削工具の高さは第２の刃又は第３の刃を通る断面において０．２ｍｍより大きくてよい。その際、前述の長さ、幅、及び高さは直交座標系の座標方向に、したがって互いに垂直に延在する。

さらに、本発明による切削工具は有利には縦伸長部を有する工具軸を備えており、切断要素は縦伸長部の方向に前に延在する軸に対して基本的に垂直に変位可能に取り付けられている。その場合、切削工具の縦軸又はこの縦軸に平行な軸は工具の回転軸を形成するので、切断要素は径方向に可動に取り付けられる。

この構成では、切断要素を機械的に支持可能な、又は支持する支持体を備えていれば、切削工具が有利に構成される。

つまり、好適にはエラストマー材からなる支持体が工具軸の開口部内に可動に配置された切断要素の支持面を支持し、それによって切断要素が被加工材と係合した際に切断要素に対して径方向に力を加える。

代替の構成では、切削工具が切断要素を静的及び／又は動的流体圧力にさらすことが可能な流体供給装置を備えているので、圧力が加えられることによって切断要素が可動である。その結果、圧力を受けて工具軸の貫通孔内で押圧される液状又は気体状物質及び／又は気液混合物からなる物質によって切断要素を外側へ動かすことができる。したがって、流体圧力の低下によって、及び切削領域の復元力によって、切断要素を再び径方向に進入させることもできる。

支持体の範囲内の切削工具の具体的な構造的構成、ならびに支持体の機能及び切断要素への作用は特許文献３に詳述されており、特許文献３のこれに関する構成はこれをもって明示的に本特許出願の開示内容に援用される。

しかし、本発明による切削工具は切断要素を１つだけ含む場合に限定されず、特に工具軸が回転対称的に形成されている場合には、好適には説明したように径方向に退出及び進入可能な複数の切断要素を工具軸の周囲に備えていてよい。

さらに、上記課題を解決するために、中空円筒の第１の端部で空間的に延在する縁部のバリを切削除去するための方法が提供される。この方法では、切削工具の切断要素の切れ刃の少なくとも一部が除去対象のバリを中空円筒の長手方向に覆うように切削工具をバリ取り対象の縁部に対して位置決めする。切断要素を中空円筒に対して回転動作及び中空円筒の長手方向に並進動作させることによって、切断要素の切れ刃が中空円筒の空間的に延在する縁部を少なくとも部分的に移動し、縁部にあるバリを少なくとも部分的に切除する。

実際のバリ取り処理の前に、切断要素を例えば切れ刃上の１点で中空円筒の内壁に当接させてよい。ただし、既に回転している工具をバリ取り対象の縁部に近づける場合を除外するものではない。

その場合、切断要素の回転は並進と同時に行われる。空間的に延在する縁部は３次元的に形成されている。つまり、直交座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸方向に伸長している。切断要素はこの縁部を少なくとも部分的に、好適には縁部全体を移動する。つまり、バリのある縁部に対して刃が３次元的に、すなわち同時に回転動作及び並進動作しながら動くことによって、刃が縁部の３次元的な形状をたどる。

並進送り量は好適には１回転当たり０．０５〜０．１ｍｍである。

ここで、好ましい送り出し動作は並進送り方向のみにおいて行われる。つまり、バリ除去のために切断要素が基本的に空間曲線の経路上を動かされるが、バリ取り対象の縁部の空間曲線は、その間に延在する２つの平面と平行に延在する平面上のこの空間曲線の投影と、同様に平行な平面上のこの縁部の投影の輪郭が一致する。

本方法の好ましい実施形態では、除去対象のバリが中空円筒の内側の第１の端部で空間的に延在する縁部、特に互いに貫通する孔によって形成される縁部に位置しており、この縁部からバリが除去される。

その際、本発明による方法を対象物、特に円筒の外側に対して実施するという本方法の一例を除外するものではない。その場合、ここでは例えば孔の形をとった中空円筒が円筒を通って伸長し、特に径方向に円筒を通って延在する。

孔又は中空円筒を中実円筒内に径方向に形成する際に生じるバリは、本発明による同時に行われる回転動作及び中空円筒の長手方向の並進運動によって除去することができる。つまり、ここでは中空円筒の内側で空間的に延在する縁部ではなく、中空円筒又は孔の外側、したがって基本的に円筒の外側のバリが除去される。

本発明による方法を用いれば、特に互いに斜めに貫通及び／又は交差する孔によって形成されるような３次元的に延在する縁部を最適にバリ取りすることができる。その際、本方法は互いに接続された配管に対する加工に限定されず、内側が中空円筒状に形成されているが外側がほぼ任意の各形状である物体又は対象物に対しても本方法を使用することができる。

その場合、切削工具を中空円筒の第１の端部に対向する中空円筒の第２の端部を通して進入させてよい。その際、中空円筒のこの第１の端部は除去対象のバリを有しており、別の孔又は別の中空円筒内で終端しているので、中空円筒の第２の端部はこの別の孔又はこの別の中空円筒に対して間隔をあけて配置されている。

中空円筒に対する切断要素の回転動作及び並進動作は、中空円筒又はワークを固定して切断要素を回転動作及び並進動作させることによって実施してよい。ただし、中空円筒又はワークの回転及び並進の少なくとも一方の動作を実施し、その動作の種類において切断要素を固定しておく、又は逆方向の動作を実施するという代替例を除外するものではない。その結果、回転と並進との間には好適には３軸又は５軸制御を介して制御される制御技術的な関連性が生じる。それによって、切断要素が３次元的に延在する３次元的な縁部を少なくとも部分的に移動することができ、好適には縁部全体を移動する。

したがって、本方法は回転動作及び並進動作を用いて、９０°より小さい角度αをなして互いに交差する２つの孔によって生じる縁部のバリを除去するのに特に適している。その際に大きい方の配管に生じる貫通縁は平面視で楕円形を有しており、２つの孔の間の角度αが９０°であればこの楕円形が円形になる。その場合、バリのある楕円形の縁部は縁部曲線の極大点を通って延在する極大点平面と縁部曲線の極小点を通って延在する極小点平面との間に延在し、極大点平面及び極小点平面は、中空円筒の間の角度αが広がる平面に対してそれぞれ垂直であるが互いに対して平行に延在する。

好適には、切断要素のすくい面は切断要素の切れ刃の空間的に延在する縁部との接点における接線に対して基本的に垂直に案内される。この基本的に垂直な切断要素のすくい面の案内は、すくい面が接線に対して７５°から１００°まで、好適には８７°から９３°の角度をとるように実施する。

本方法の別の有利な構成では、切断要素の切れ刃を形成する刃が突出して形成されており、切断要素の切れ刃のバリとの接点において切れ刃に当接する法線がバリの伸長方向と平行に延在するようにこの刃を動かす。切れ刃が直線状の切断部位によって形成されている場合、この法線は直線状の各切断部位縁部に対して垂直にバリの伸長方向に延在する。切れ刃が弓形の切断部位又は複数の弓形の切断部位によって形成されている場合、この法線は弓形の切断部位のバリとの接点において弓形の切れ刃に当接する接線に対して垂直に延在し、したがってここでもバリの伸長方向に延在する。その際、バリ伸長方向は空間的に延在する縁部を起点としてバリが突出する方向である。したがって、前述の法線はバリ伸長方向と一致する。

その場合、突出する刃は弓形の縁部を備えていてよいので、この刃は凸状部を有する。したがって、刃を形成する切断部位が直線状である場合、刃は角張って突出する。

好適には法線とバリ伸長方向との間の許容最大角度偏差は５°である。

実際の切削処理の開始前に切削工具を位置決めするために、本方法の構成では、切削工具を中空円筒の長手方向に中空円筒の第１の端部を越えて外側へ動かした後、切断要素の切れ刃を除去対象のバリに当接させる、又は切断要素がその上を移動すべき空間的に延びる縁部に当接させる。つまり、切削工具を中空円筒の第１の端部に対向する中空円筒の第２の端部を通して進入させる。中空円筒の第１の端部が第２の端部の下方に位置している場合、切断要素をバリ取り対象の縁部の下方の位置まで移動させ、それから再び第２の端部の方向に戻すので、第１の端部の下側の刃がバリ取り対象の縁部に当接する。その後、切削工具を回転動作及び並進動作させることによって切削処理を開始することができる。したがって、中空円筒の第２の端部から第１の端部の方向に見た中空円筒を通る断面において、バリが切断要素に重なる。

つまり、切断要素の位置決め後に初めて、中空円筒の第２の端部から見て第１の端部の後方において回転動作及び並進動作が開始され、これらの動作によってバリが除去される。その際、バリに作用する切断力は切削工具内に作用する引張力によってもたらされる。

本方法の代替の実施形態では、実際の切削処理の開始前に切断要素を外側からバリ取り対象の中空円筒又は中空円筒の除去対象のバリまで案内し、適宜に位置決めしてからバリ除去のための切断処理を開始する。つまり、バリに作用する切断力が切削工具内に作用する圧縮力によってもたらされる。

本方法の好ましい構成では、切断要素の回転と同時に起こる切断要素の並進をバリ根元の方向に基本的に連続的に行う。つまり、並進を好適には同じ速度で行い、その際の許容最大速度変動は２０パーセントである。この連続的動作を複数の個々の並進工程によって実施してもよい。

ｚ軸が中空円筒の縦軸の方向であり、ｘ軸及びｙ軸がその間に空間的に延在する縁部が配置された極小点平面及び極大点平面と平行である直交座標系を画定した場合、切削工具が回転する度に切削工具が好適にはｚ軸方向に０．０１ｍｍから１ｍｍまで、特に０．１ｍｍから０．５ｍｍまで送り出される。その場合、並進動作が好適には０．１ｍｍ／ｍｉｎから１０ｍｍ／ｍｉｎの間、好適には０．６ｍｍ／ｍｉｎであることが分かっている。

回転速度は好ましくは１ｍｉｎ^−１から１０００ｍｉｎ^−１の間、好適には３０ｍｉｎ^−１から２００ｍｉｎ^−１の間、特に１２０ｍｉｎ^−１であり、その際この回転速度は、中空円筒の縦軸に対する空間的に延在する縁部がその間に配置された２つの平面の傾斜角度によって決まる。その場合、空間的に延在する縁部がその間に配置された２つの平面の間の０°から９０°までの角度範囲、及び中空円筒の縦軸に関して、互いに交差する中空円筒の間の角度αが大きくなるにつれて回転数が高くなることが有効である。その場合、好適には回転速度ωに対する角度αの割合はα／ω＝０．０９．．．０．２５［ｒａｄ／ｍｉｎ］であることが有効である。

その場合、本方法は通常、空間的に延在する縁部の各点を切断要素の切れ刃が複数回移動するように実施される。

さらに有利には、切削工具は縦伸長部を有する工具軸を備えており、切断要素は縦伸長部の方向に延在する縦軸に対して基本的に垂直に変位可能に取り付けられ、回転は工具軸の縦軸を中心として行われる。

本方法の代替の構成では、切削工具が縦伸長部を有する工具軸を備えており、切断要素が縦伸長部の方向に延在する縦軸に対して基本的に垂直に変位可能に取り付けられ、工具軸の縦軸と平行に間隔をあけて配置された回転軸を中心として回転が行われる。

上記の方法の両方の例について、刃は切削工具の縦軸に対して好適には径方向に変位可能に取り付けられることが有効である。切削工具又は工具軸の縦軸が回転軸に対して間隔を有する場合、この間隔が理論上は無制限に大きくてよい。その際、好適にはこの間隔が、楕円形に形成された空間的に延在する縁部の最大の縦伸長の差と、切削工具の縦軸に対する切断部位の切れ刃が最大に退出したときの間隔とに一致する。

本方法の別の有利な構成では、バリ取り工程の際に切断要素が縦軸に対して基本的に垂直に、場合によっては５°の角度動作で変位する。このように変位させるには、特に切削工具が切断要素を機械的に支持可能な、又は支持する支持体を備えており、この支持体が切断要素をこのように変位動作させるのに適した弾性を有していればよい。代替的に、切削工具は切断要素を静的及び／又は動的流体にさらす流体供給装置を備えており、それによって切断要素が動かされる。つまり、好適にはエラストマー材からなる支持体が工具軸の貫通口内に可動に配置された切断要素の支持面を支持することによって、切断要素に径方向の力を加える。

代替的に、圧力を受けて工具軸の貫通孔内で押圧される液状もしくは気体状物質及び／又は気液混合物からなる物質が切断要素を外側へ動かす。したがって、流体圧力の低下によって、及び切削領域の復元力によって、切断要素を再び径方向に進入させることもできる。

本方法の別の有利な構成では、切削工具が複数の切断要素を備えており、回転動作中、及び複数の切断要素のうちの１つの切断要素の切れ刃が除去対象のバリ又は切れ刃がその上を移動すべき空間的に延在する縁部に当接した後、少なくとも１つの切れ刃がこのバリ又は縁部と常時係合する。その場合、複数の切断要素は切削工具の工具軸の周囲に基本的に規則的に配置される。切断要素は好ましくは説明したように径方向に退出及び進入可能である。

本方法の別の有利な構成では、各切断要素が第２の刃を備えており、この第２の刃が第１の刃の第１の端部に接続し、第２の刃が接続された第１の刃の領域に対して９０°から１３０°までの角度をなして延在する、及び／又は、各切断要素が第３の刃を備えており、この第３の刃が第１の刃の第２の端部に接続し、第３の刃と第３の刃が接続された第１の刃の領域とが９０°から１３０°までの角度をなす。バリを切削除去するための方法は、主中空円筒内に導入された副中空円筒内において中空円筒の第１の端部で空間的に延在する縁部に対して実施され、その後切削工具が主中空円筒内に導入され、主中空円筒と副中空円筒との間の縁部のバリが第２又は第３の刃によって除去される。本方法の実施が特に有利になるのは、バリのある縁部の曲率半径があまりに小さいので、厚さが必要なため切断要素が縁部全体を移動できず、特に狭く湾曲した領域においてこの湾曲に割線を形成する場合である。第２及び第３の刃の配置によって、割線が生じた領域内のバリを主円筒から同じ工具を用いて分離することができ、この工具を用いて副円筒のバリの加工も行うことができる。

上記課題を解決するために、コンピュータ・プログラムが補足的に提供される。このコンピュータ・プログラムはコンピュータにおいて実行されるときに前述の請求項の何れか一項に記載の全ての方法工程を実施するためのプログラム・コードを備えている。つまり、ソフトウェアが同様に本発明による教示内容の一部を構成するが、それはコンピュータの機能を実行する制御装置によってこのソフトウェアが実現される場合に、このソフトウェアが本発明による方法工程を実施するのに適している場合である。

以下では本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて説明する。

様々な実施形態における様々な視点からの本発明による切削工具の図である。図１ａは、本発明による切削工具の第１の実施形態の側面図、図１ｂは、図１ａの断面Ｄ−Ｄに沿った本発明による切削工具の断面図、図１ｃは、図１ａの断面Ｅ−Ｅに沿った本発明による切削工具の断面図、図１ｄは、第２の実施形態における本発明による方法を実施するための本発明による切削工具の図、図１ｅは、図１ｄに示す切削工具の第１の正面図、図１ｆは、図１ｄに示す切削工具の第２の正面図、図１ｇは、図１ｄに示す切削工具の断面Ｂ−Ｂに沿った断面図、図１ｈは、図１ｄに示す切削工具の断面Ａ−Ａに沿った断面図、図１ｉは、図１ｄに示す切削工具の上面図、図１ｊは、図１ｄに示す切削工具の断面Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 互いに交差する２つの中空円筒の側面図である。 図２のＸ部の拡大図である。 図２及び図３に示す交差する中空円筒の間の接続縁部の上面図である。 縁部の鈍角領域のバリ取りの際の本発明による切削工具の図である。 縁部の鋭角領域のバリ取りの際の本発明による切削工具の図である。 縁部の鋭角領域のバリ除去の際の本発明による切削工具の図である。 互いに貫通する孔の縁部のバリ取りの際の切削工具の図である。 孔によって貫通された中実材料のバリ除去の際の第１の位置における切削工具の図である。 孔によって貫通された中実材料のバリ除去の際の図９に対して反対側における切削工具の図である。

本発明による方法を好適に実施する本発明による切削工具を説明するために、個々の図ａ〜ｊに視点及び実施形態が示された図１をまずは参照する。

図１ａによれば、切削工具Ｚは基本的に工具軸７０に対して突出して形成された切断要素１を含んでいる。

切断要素１はその突出領域が第１の刃１０によって画定されており、この第１の刃１０は切れ刃１４によって境界付けられているので、第１の刃１０は第１の端部１１及び第１の端部１１に対向する第２の端部１２を有している。

図１ａに示す実施形態では、直線状に形成された第１の切断部位２０、及び第２の、同様に直線状に形成された第２の切断部位３０がはっきりと見分けられる。第１の切断部位２０及び第２の切断部位３０は、同様に基本的に直線状に延在するとともに本実施形態では第３の切断部位４１として形成されている第１の刃の中央領域４０によって互いから分離されている。

その際、第１の刃の長さＬｓは中央領域の長さＬｚの少なくとも２倍の長さである。第１の刃の長さＬｓは特に１．５から２ｍｍの間であってよく、中央領域の長さＬｚは０．６から１ｍｍの間であってよい。

ただし、切削工具は、切断部位２０、３０が直線状の場合にこれらの切断部位２０、３０が第３の切断部位４１によって互いから分離されることに限定されず、第１の切断部位２０及び第２の切断部位３０が第１の刃の中央領域４０において互いに直接互いに接続されるように構成されてもよい。図１ｄには、本発明による切削工具Ｚの別の実施形態が示されている。しかし本実施形態では、第１の刃１０が凸円弧状部１３を有しているので、第１の切断部位２０及び第２の切断部位３０も凸円弧状に形成されている。本実施形態においても、第１の刃の中央領域４０には第３の切断部位が存在しており、この第３の切断部位は第１及び第２の切断部位２０、３０が円弧状である場合に好ましくは同様に円弧状に形成されている。

上記の両方の実施形態において第１の刃の中央領域４０に補強要素４２が配置されているが、この補強要素４２は切れ刃１４まで到達していない。

図１ａ及び図１ｄに示された両方の実施例では、第１の切断部位２０が第１の刃物角２１を有し、第２の切断部位３０が第２の刃物角３１を有している。したがって、特に図１ｉから明らかなように、切断要素１の平面がバリ取り対象の縁部に基本的に垂直に案内される際に、第１の刃物角２１によって第１の逃げ面２３が形成され、第２の刃物角３１によって第２の逃げ面３３が形成される。これらの逃げ面は、図１ｅ及び図１ｆに示された側面図においても同様に見て取れる。

図１ｊには、第１の刃１０が基本的に第１の平面Ｅ１と第２の平面Ｅ２との間に延在することが示されている。その際、第１の切断部位２０の第１の刃物角２１が第２の平面Ｅ２に向かって開口しており、第２の切断部位３０の第２の刃物角３１は第１の平面Ｅ１に向かって開口している。つまり、両方の刃物角２１、３１は第１の平面Ｅ１と第２の平面Ｅ２との間に延在する第３の平面Ｅ３に対して互いに反対側に向けられて開口している。

その場合、第１の刃物角の二等分線が第３の平面に対して１２０°から１６０°までの角度範囲内に延在し、第２の刃物角の二等分線が第３の平面Ｅ３に対して３００°から３４０°までの角度範囲内に延在する。

その結果、第１の刃１０の第１の端部には第１の刃物角２１が形成され、第１の刃１０の第２の端部１２には第２の刃物角３１が形成され、両方の刃物角２１、３１は、切削工具を具現化した際に切削工具が反対の回転方向に利用可能となるように方向付けられている。その際、第１の回転方向において第１の切断部位２０を係合させることができ、その反対の第２の回転方向において第２の切断部位３０を係合させることができる。

図１ａに示された切削工具Ｚの実施例によれば、第１の刃１０の第１の端部１１に第２の刃５０が接続しており、第２の刃５０はこの図示の実施形態では僅かに円弧状に延在しているが、これに限定されず、第２の刃５０は直線状に延在してもよい。

第１の刃１０の第２の端部１２には第３の刃６０が接続しており、第３の刃はこの図示の実施例では基本的に直線状に形成されているが、第２の刃と同様に円弧状の断面で第１の刃１０に接続している。

図１ｂには、図１ａの線Ｄ−Ｄに沿った断面が示されており、ここでは第２の刃５０のすくい面５１がはっきりと認められる。

同様に図１ｃには図１ａの断面Ｅ−Ｅに沿った断面の様子が示されているので、ここでは第３の刃６０のすくい面６１がはっきりと認められる。第２の刃５０及び第３の刃６０がそれぞれ９０°より小さい刃物角で形成されていることが同様に見分けられる。

各すくい面５１、６１の長さＬ及び幅Ｂはそれぞれ０．２ｍｍ以上である。同様に高さＨは０．２ｍｍより大きい。

図２には、本発明による方法が実施される、例えば穿孔によって形成可能な互いに交差する２つの中空円筒が示されている。いわゆる副中空円筒１００が主中空円筒２００に鋭角をなして交差又は潜入しているのが分かる。その際、副中空円筒１００の第１の端部１０１が主中空円筒２００に突き合わされている。それに対して副中空円筒１００の第２の端部１０２は主中空円筒２００から離れている。副中空円筒１００及び主中空円筒２００の縦軸は角度αをなしている。

図３には図２に示すＸ部の拡大図が見られる。ここでは副中空円筒１００及び主中空円筒２００の間に形成された縁部３００にそのバリ根元４０１によって接続するバリ４００がはっきりと見分けられる。

この縁部３００は、副中空円筒１００の図示が省略されていることによって図４の主中空円筒２００の上面図においてもう一度はっきりと見ることができる。

楕円形の縁部３００は、副中空円筒１００が主中空円筒２００に鋭角をなして接続されることによって生じる。

図２から明らかなように、この鋭角の配置において縁部３００は３次元的に延在しているので、縁部３００は第１の極大点３０１及びこれに対向して第２の極大点３０２を形成するとともに、基本的に９０°ずれた位置に第１の極小点３０３及び第２の極小点３０４を有している。つまり、この図示の実施形態では楕円形の縁部３００が、第１の極大点３０１及び第２の極大点３０２が配置された極大点平面３０５と、第１の極小点３０３及び第２の極小点３０４が配置された極小点平面３０６との間に延在する。

図５から図７には、図示の本発明による切削工具を用いて実施される本発明による方法の個々の工程が示されている。

図５には、切削工具Ｚが副中空円筒１００の第２の端部１０２を通ってこの副中空円筒１００内に進入し、第１の切断部位２０で縁部３００に係合している様子が示されている。ここでは第１の切断部位２０は縁部３００の鈍角領域を移動する。その際、切削工具Ｚは図示の回転軸５００を中心に回転する。切削工具Ｚはこの回転と同時にｚ軸に沿って並進動作６００を行うことによって、図２及び図４に示された３次元的に延在する縁部３００を移動する。

図６には、図５に示された位置に対して基本的に１８０°回転した位置に切削工具Ｚが示されている。さらに、第２の切断部位３０が縁部３００の鋭角領域に作用していることが認められる。切削工具Ｚをさらに回転させれば、切削工具Ｚを再び座標ｚに沿った並進方向６００に戻るように動かすことができる。

図５及び図６の概観より、第１の切断部位２０及び第２の切断部位３０を係合させるには切削工具Ｚの回転方向を逆にすればよいことが明らかであり、その結果、各刃物角２１、３１がバリ４００において各切断処理を実施することができる。

図７には、本発明による方法の別の方法態様が示されている。この態様では、ここでは直線状の切断部位２０、３０のみで構成されている切削工具Ｚが、副中空円筒１００ではなく主中空円筒２００内で縁部３００と係合している。この図示の状況では、第３の刃６０が縁部３００又は縁部３００に存在するバリ４００と係合している。切削工具Ｚが回転することによって、第２の極大点３０２もそこに存在している縁部３００のこの点においてバリ４００を除去することができる。これに応じて、切削工具Ｚが主中空円筒２００の長手方向にさらに並進することによって、第１の極大点３０１が存在するとともに両方の中空円筒１００、２００が鈍角をなして互いに突き合わされている領域において、第２の刃５０を縁部３００と係合させることができる。

図８は、主中空円筒２００が副中空円筒１００と貫通する場合の、互いに貫通する孔によって生じる縁部のバリを除去する際の、好適には本発明による切削工具を用いた本発明による方法の実施形態を示している。

ここでは、下方の副中空円筒１００が主中空円筒２００に潜入することによって形成される縁部３００に切削工具Ｚが当接し、切削工具Ｚがある位置において副中空円筒１００を通って進入していることが分かる。その際、切削工具は第２の切断部位２０で縁部３００と係合している。この方法の実施形態においても、空間的に延在する縁部３００が切削工具の同時の回転及び並進によってバリ取りされ、その際切削工具Ｚは基本的に縁部３００の輪郭をたどる。このことから明らかなように、図５から図７に示された方法構成を同様に実現する切削工具と同じ切削工具を使用可能であり、その際、切削工具Ｚの好適には互いに反対側に向けられた刃物角に基づいて回転方向を逆にするだけでよい。その場合、本発明は刃物角が反対側を向くように形成された切削工具を使用することに限定されず、場合によっては第１の刃１０において刃物角が同じ側を向くように構成してもよい。

図９及び図１０に見られる方法の実施形態では、円形の中実材料７００において副中空円筒１００との貫通によって形成された縁部３００のみに対して切削工具が使用されている。図９より、切削工具Ｚが座標ｚの方向に潜入動作した際にこの切削工具Ｚに対向する縁部３００が第１の切断部位２０によって加工されることが分かる。

切削工具Ｚが中実材料７００の対向側まで副中空円筒１００内を通過した後、この対向側にも存在する縁部３００を同じ切削工具Ｚで加工することができる。ここでは今度は図示の通り第２の切断部位３０が縁部３００と係合する。その際、図９及び図１０に示された方法の実施形態においても、切削工具Ｚは並進動作及び回転動作を同時に行うことによって、縁部３００の空間的に延在する経路をたどってそこに存在するバリを除去する。

ただし、本発明は図９及び図１０に示された切削工具Ｚの位置又は動作に限定されず、中実材料７００の上面に対して、又は中実材料７００の断面の最上点に当接する接線に対して、切削工具Ｚの回転軸が基本的に垂直に延在するように、バリ取り工程の際にこの切削工具を中実材料７００に対して位置決めしてもよい。

Ｚ 切削工具
１ 切断要素
１０ 第１の刃
１１ 第１の刃の第１の端部
１２ 第１の刃の第２の端部
１３ 凸円弧状部
１４ 切れ刃
２０ 第１の切断部位
２１ 第１の刃物角
２２ 第１の刃物角の二等分線
２３ 第１の逃げ面
３０ 第２の切断部位
３１ 第２の刃物角
３２ 第２の刃物角の二等分線
３３ 第２の逃げ面
４０ 第１の刃の中央領域
４１ 第３の切断部位
４２ 補強要素
５０ 第２の刃
５１ 第２の刃のすくい面
６０ 第３の刃
６１ 第３の刃のすくい面
Ｅ１ 第１の平面
Ｅ２ 第２の平面
Ｅ３ 第３の平面
７０ 工具軸
１００ 副中空円筒
１０１ 副中空円筒の第１の端部
１０２ 副中空円筒の第２の端部
２００ 主中空円筒
３００ 楕円形の縁部
３０１ 第１の極大点
３０２ 第２の極大点
３０３ 第１の極小点
３０４ 第２の極小点
３０５ 極大点平面
３０６ 極小点平面
４００ バリ
４０１ バリ根元
５００ 回転軸
６００ 並進
７００ 中実材料
α 角度
Ｌ 長さ
Ｂ 幅
Ｈ 高さ
Ｌｓ 第１の刃の長さ
Ｌｚ 中央領域の長さ

この課題は、請求項１による切削工具、及び請求項８による中空円筒の内側の第１の端部で空間的に延在する縁部のバリを切削除去するための方法によって解決される。切削工具の有利な構成は従属請求項２から７に記載されている。バリを切削除去するための方法の有利な構成は従属請求項９から１３に記載されている。

本発明は、請求項１４による上記方法を実施するためのコンピュータ・プログラムによって補足される。

上記課題を解決するために、本発明によれば特に空洞内の縁部のバリ取りに適した切削工具が提供される。この切削工具は突出する第１の刃を有する少なくとも１つの切断要素を含んでおり、この第１の刃の切れ刃は基本的に平行な２つの平面の間に延在する。その際、第１の刃は切れ刃の各端部領域に配置された少なくとも１つの第１の切断部位及び第２の切断部位を備えている。第１の切断部位は第１の刃物角を有し、第２の切断部位は第２の刃物角を有している。さらに、本発明による切削工具は有利には縦伸長部を有する工具軸を備えており、切断要素は縦伸長部の方向に前に延在する軸に対して基本的に垂直に変位可能に取り付けられている。

このように、切断要素には反対方向に向けられた２つの刃物角が設けられており、これらの刃物角が切断要素の各部位に形成されている。これにより、回転方向を逆にして工具を操作することが可能になるので、特に鋭角をなして交差する孔の縁部又はこの縁部に存在するバリを同じ工具で加工することができる。その際、それぞれの回転方向に応じて、切断部位とバリとの間に逃げ面を形成する対応する切断部位をバリと係合させることができる。使用する切断部位を交換するには、回転方向を逆にして切削工具を適宜に並進させて位置決めするだけでよく、それによって切削工具が各切断部位を係合させることができる。その結果、工具を他方の側から加工対象物に進入させる必要がなくなり、及び／又は切削処理の他に別途の作業工程を実施する必要がなくなる。
この構成では、切断要素を機械的に支持可能な、又は支持する支持体を備えていれば、切削工具が有利に構成される。

本実施形態によれば、好適にはエラストマー材からなる支持体が工具軸の開口部内に可動に配置された切断要素の支持面を支持し、それによって切断要素が被加工材と係合した際に切断要素に対して径方向に力を加える切削工具を提供することができる。

Claims (15)

1. 特に空洞内の縁部（３００）のバリを取るための切削工具（Ｚ）であって、
   突出する第１の刃（１０）を有する少なくとも１つの切断要素（１）を含んでおり、前記第１の刃（１０）の切れ刃（１４）が基本的に平行な２つの平面（Ｅ１、Ｅ３）の間に延在する、切削工具（Ｚ）において、
   前記第１の刃（１０）が、前記切れ刃（１４）の各端部領域（１１、１２）に配置された少なくとも１つの第１の切断部位（２０）及び第２の切断部位（３０）を備えており、
   前記第１の切断部位（２０）が第１の刃物角（２１）を有し、前記第２の切断部位（３０）が第２の刃物角（３１）を有しており、
   前記第１の刃物角（２１）及び前記第２の刃物角（３１）の最小値がそれぞれ８８°より小さく、各前記刃物角（２１、３１）によって形成される逃げ面（２３、３３）がそれぞれ平行な両方の前記平面（Ｅ１、Ｅ３）の一方に向けられている、切削工具。
2. 前記第１の刃（１０）が前記第１の切断部位（２０）と前記第２の切断部位（３０）との間に第３の切断部位（４１）を備えており、前記第３の切断部位（４１）の刃物角が前記第１の切断部位（２０）及び前記第２の切断部位（３０）の最大の前記刃物角（２１、３１）より大きいことを特徴とする、請求項１記載の切削工具。
3. 前記第３の切断部位（４１）の長さが前記第１の切断部位（２０）及び前記第２の切断部位（３０）の最小長より短いことを特徴とする、請求項２記載の切削工具。
4. 前記第１の刃（１０）が凸円弧状部（１３）を有しているので、前記第１の切断部位（２０）及び前記第２の切断部位（３０）も凸円弧状に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の切削工具。
5. 各前記切断部位（２０、３０）が前記切断部位の端部から前記第１の刃（１０）の中央領域（４０）の方向に延在する過程で前記刃物角（２１、３１）が大きくなることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の切削工具。
6. 前記切断要素（１）が第２の刃（５０）を備えており、前記第２の刃（５０）が前記第１の刃（１０）の第１の端部（１１）に接続し、前記第２の刃（５０）が接続された前記第１の刃（１０）の領域に対して９０°から１３０°までの角度をなして延在することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の切削工具。
7. 前記切断要素（１）が第３の刃（６０）を備えており、前記第３の刃（６０）が前記第１の刃（１０）の第２の端部（１２）に接続し、前記第３の刃（６０）と前記第３の刃（６０）が接続された前記第１の刃（１０）の領域とが９０°から１３０°までの角度をなすことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の切削工具。
8. 縦伸長部を有する工具軸（７０）を備えており、
   前記切断要素（１）が、前記縦伸長部の方向に延在する縦軸に対して基本的に垂直に変位可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の切削工具。
9. 中空円筒（１００）の第１の端部（１０１）で空間的に延在する縁部（３００のバリ（４００）を切削除去するための方法であって、
   切削工具（Ｚ）、特に請求項１から８の何れか一項に記載の切削工具を、前記切削工具（Ｚ）の切断要素（１）の切れ刃（１４）の少なくとも一部が除去対象のバリを前記中空円筒の長手方向に覆うようにバリ取り対象の縁部に対して位置決めし、
   前記切断要素（１）を前記中空円筒（１００）に対して回転動作及び前記中空円筒（１００）の長手方向に並進動作させることにより、前記切断要素（１）の前記切れ刃（１４）が前記中空円筒（１００）の空間的に延在する前記縁部（３００）を少なくとも部分的に移動し、前記縁部（３００）にある前記バリ（４００）を少なくとも部分的に切除する、バリを切削除去するための方法。
10. 中空円筒（１００）の内側の第１の端部（１０１）で空間的に延在する縁部（３００）のバリ、特に互いに貫通する孔によって形成される縁部（３００）のバリ（４００）を除去することを特徴とする、請求項９記載のバリを切削除去するための方法。
11. 前記切断要素（１）のすくい面を、前記切断要素（１）の前記切れ刃（１４）の空間的に延在する前記縁部（３００）との接点における接線に対して基本的に垂直に案内することを特徴とする、請求項９又は１０記載のバリを切削除去するための方法。
12. 前記切断要素（１）の前記切れ刃（１４）を形成する刃（１０）が突出して形成されており、
    前記切断要素（１）の前記切れ刃（１４）の前記バリ（４００）との接点において前記切れ刃（１４）に当接する法線が前記バリ（４００）の伸長方向と平行に延在するように前記刃（１０）を動かすことを特徴とする、請求項９〜１１の何れか一項に記載のバリを切削除去するための方法。
13. 前記中空円筒（１００）が前記第１の端部（１０１）に対向する第２の端部（１０２）を備えており、
    前記切削工具（Ｚ）を前記第２の端部（１０２）を通して前記中空円筒（１００）内に進入させ、
    前記切削工具（Ｚ）の前記切断要素を前記中空円筒（１００）の長手方向に前記中空円筒（１００）の前記第１の端部（１０１）を越えて外側へ動かした後、前記バリを除去するための切断処理を開始することを特徴とする、請求項９〜１２の何れか一項に記載のバリを切削除去するための方法。
14. 前記切断要素（１）の回転と同時に起こる前記切断要素（１）の並進をバリ根元（４０１）の方向に基本的に連続的に行うことを特徴とする、請求項９〜１３の何れか一項に記載のバリを切削除去するための方法。
15. コンピュータにおいて実行されるときに請求項９〜１４の何れか一項に記載の全ての方法工程を実施するためのプログラム・コードを備えたコンピュータ・プログラム。

Images