JP3147905B2 - ユニバーサルインサートシートを有するプランジミリング及び正面フライス - Google Patents

ユニバーサルインサートシートを有するプランジミリング及び正面フライス

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般的には、工作物から多量の材料を迅速
に除去するためのプランジミリング、ランプミリング
（傾斜フライス削り）及び正面フライス削りが可能なフ
ライスに関し、更に詳細には、異なる寸法及び上下で異
なる形状の切削エッジを有するインサートを受け、固定
することができるシートを有するカッターに関する。
発明の背景 構成要素を機械加工するフライスは、従来技術におい
て公知である。しかし、例えば、航空機で使用されるこ
のような構成要素は、通常断面が薄く、深いポケットを
有する。このような部品は、一般的には、チタンのよう
な高強度かつ軽量な金属の大きな塊から機械加工され
る。通常、仕上げ工作物に残る材料よりも多量の材料が
金属の塊から除去される。このような構成要素を機械加
工する最も一般的な方法は、フライスと組み合わせてド
リルを使用することである。ドリルは、形成されるポケ
ットの深度に等しい所定の深度のアクセスホールを形成
するために使用される。次に、フライスはアクセスホー
ルの中へ入り、形成されるポケットの断面領域全体を横
断するまで、同じ平面上で工作物にわたって前後に移動
する。次に、カッターはアクセスホールのさらに中に入
り、行程は、所望の深度のポケットを形成するのに必要
な回数繰り返される。このような従来技術は、非常に時
間を消費する。各ポケットに対して二つの別個の機械加
工動作（即ち、穴あけ及びフライス削り）が要求され
る。通常、従来のフライスが形成することができる切削
の深度は、形成されるポケットの深度よりも浅いため、
所望のポケット深度を得るために工作物に対して多くの
工程が要求される。
プランジミリング動作及び正面フライス動作の両方を
実施することができるフライスがあるが、このようなカ
ッターにも制限がないわけではない。例えば、プランジ
ミリング動作及び正面フライス動作の両方を実施するた
めに同じフライスが使用された場合、カッターヘッドに
取り付けられた切削（カッティング）インサートは軸方
向、半径方向及び接続方向の大きな力を同時にうける。
切削動作の際にカッターヘッドのインサートが軸方向、
半径方向又は接線方向の移動をうけないようにするため
に、このような従来技術のカッターのシートは、シート
が受けるインサートに対して相補的形状であるため、シ
ートの上部エッジ及び側部エッジはインサートの横方向
エッジ及び側部エッジに係合し、且つかみ合う。しか
し、このような構造のために、ミリングヘッドは一つの
特定の形状の切削インサートしか収容できない。したが
って、切削部分の側壁部と床部の間の小さいか又は大き
な半径のコーナーが要求される場合のように、異なる形
状の切削が所望される場合、必ず異なるフライスを使用
しなければならない。
工作物に穴あけ動作及びフライス削り動作を別々に行
う必要性をなくすために、工作物に垂直及び水平方向の
両方向において深いポケットを有効に切削できるフライ
スが必要とされていることは明らかである。切削部分の
側壁部と床部の間の異なる半径のコーナーのように、工
作物に異なる形状の切削を行うために同じフライスを使
用することができるように、同じカッターヘッドが異な
る形状を有するインサートを収容することができるのが
理想的である。インサートシートは、満足のいかない粗
い切削を行い、インサートの切削エッジに不適切な磨耗
を起こすような、切削動作の際の軸方向、半径方向又は
接続方向の移動に対してインサートを固定するように設
計される。フライス及びインサートは、カッターがその
サイズに対して深い垂直方向の切削を行うことができる
ように設計される。さらに、工作物を機械加工するのに
必要な動力を低減させ、インサートの切削エッジの寿命
を最大化させるために、すくい角は工作物の垂直方向及
び水平方向の切削に対して切削エッジ上で維持される。
発明の概要 一般的に、本発明は、従来技術に関する上述の欠点全
てを克服するか又は少なくとも改良する、種々の異なる
形状を有する切削インサートで工作物を切削するフライ
スである。フライスは、複数の切削インサート、異なる
インサートのための異なる形状の横方向エッジ及びイン
サートを確実に受ける複数の凹形インサートシートを有
する環状カッターボディを含む。インサートシートは、
インサートの側部エッジのうちの一方に係合する側部シ
ョルダー及びインサートシートが異なる形状の横方向エ
ッジを有するインサートを受けることができるように全
てのインサートの横方向エッジから離間する上部ショル
ダーを含む。カッターは、側部インサートエッジ及び横
方向インサートエッジ並びにリセスの側部ショルダー及
び上部ショルダーに沿った、切削インサートとシートの
相対移動を防ぐ支持手段を含む。支持手段は、切削イン
サートの裏面又はインサートシートの底壁部のいずれか
に形成された突出要素及び突出要素を受けるために裏面
又は底壁部に形成されたリセスを含む。インサートはね
じによって各シートに固定されてもよい。
各インサートの側部エッジは、工作物の側壁部に平滑
な仕上げを施すために、直線状であるのが好ましい。さ
らに、各インサートの側部エッジは、インサートが環状
カッターボディの内径及び外径に沿って平滑な側壁部を
切削するように、平行であるのが好ましい。インサート
はそれぞれインサートの横方向エッジによって工作物に
形成された切削の深度を増大させるために、側部エッジ
に沿って細長い形状であるのが好ましい。側部切削エッ
ジ及び横方向切削エッジはそれぞれインサートの前面と
側面の鋭角によって形成され、切削エッジに正の半径方
向のすくい角を設ける。
カッター及びインサートの支持手段は、細長いレール
状の突出要素及び相補的形状のリセスを含み、これら両
方は、インサートの側部エッジ及びリセスの側部エッジ
にほぼ平行であり、インサートとカッターボディの横方
向の相対移動を防ぐ。突出要素は切削インサートの裏面
に形成されるのが好ましく、一方リセスは二つの理由か
らシートの底壁部に形成される。第１に、インサートの
裏面にリセスを製造するよりも突出部分を製造するほう
が簡単である。第２に、このような突出部分は（リセス
とは異なり）インサートを構造的に弱めない。支持手段
は、第２の細長い突出部分及びインサートの横方向エッ
ジ及びリセスの上部ショルダーにほぼ平行に方向付けら
れた相補的リセスを含み、インサート及びカッターボデ
ィの側部に沿った相対移動を防ぐ。第１の細長い突出部
分と相補的リセス及び第２の細長い突出部分と相補的リ
セスは、互いに横切り、互いに直角に配置されるのが好
ましい。
インサートのそれぞれを固定するねじは、頭部及びね
じ切りシャンクを含み、各インサートはシャンクを受け
るボア及びねじの頭部を受けるカウンターボアを含む。
各インサートのカウンターボアは、第２の相補的リセス
の表面に対して支持手段の第２の突出部を固定して着座
させるように、ねじの頭部に係合するパイロット面を形
成する。
インサートリセスの上部ショルダーとインサートの横
方向エッジとの間隔によって、インサートシートは実質
的にあらゆる形状の横方向エッジを有するインサートを
受け、固定することができる。したがって、同じミリン
グヘッドで、所望されれば異なる半径のコーナーを有す
る切削を行うことができる。さらに、ねじのパイロット
面によって加えられる圧力は、第１の突出部分とリセス
及び第２の横方向に配置された突出部分とリセスの相補
的な相互嵌め合いと共に、あらゆる方向において、移動
に対してインサートを固定及び支持し、各インサートシ
ートに対してインサートを固定及び支持する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明のプランジミリング及び正面フライス
の側面図である。
図２は、図１のフライスの平面図である。
図３は、断面で示される取付けラグ部分を有するフラ
イスの側面図である。
図４は、インサートシートを示すために切削インサー
トなしで示された図１のフライスの部分側面図である。
図５は、インサートがどのようにそれぞれのシートに
嵌め合うのかを例示したインサートシートとインサート
の裏面の斜視図である。
図6Aは、図３で囲まれたフライスの部分の拡大正面図
である。
図6Bは、図6Aに示されるインサート及びインサートシ
ートのライン6B−6Bに沿った側断面図である。
図7Aは、異なる形状のインサートを有する、図３で囲
まれたフライスの部分の拡大正面図である。
図7Bは、図7Aに示されるインサート及びインサートシ
ートのライン7B−7Bに沿った側断面図である。
図8Aは、図6Aに示される切削インサートの平面図であ
る。
図8Bは、図8Aに示されるインサートの側面図である。
図8Cは、図8Aに示される切削インサートの底面図であ
る。
図9Aは、図１のフライスで使用される別の切削インサ
ートの平面図である。
図9Bは、図9Aに示されるインサートの側面図である。
図9Cは、図9Aに示されるインサートの底面図である。
図10Aは、図7Aに示されるインサートの平面図であ
る。
図10Bは、図10Aのインサートの側面図である。
図10Cは、図10Aのインサートの底面図である。
図11A〜11Dは、本発明を使用したフライス削りの種々
の段階での工作物の側断面図である。
図12A〜12Dは、本発明を使用したフライス削りの種々
の段階での同じ工作物の平面図である。
詳細な記述 図１、２及び３を参照すると、本発明のプランジミリ
ング及び正面フライス10が示される。フライスは、アダ
プター14（図３に示される）に取り付けられるカッター
ボディ12を含む。アダプター14は、フライス盤（図示せ
ず）のスピンドルに挿入されるテーパシャンク16を有す
る。カッターボディ12は一般的に円筒形状であり、中心
キャビティ20と共に形成された前端部18を含む。示され
る実施の形態では、六つの工具取付けラグ22がカッター
ボディ12の外周に形成される。工具取付けラグ22はカッ
ターボディ12の軸を中心に均等に離間される。図２に最
も良く示されるように、工具取付けラグ22同士間にチッ
プガレット23が設けられ、切削動作の際に金属チップの
除去を促進する。各工具取付けラグ22は、カッターボデ
ィ12の回転方向に対向する工具取付け領域24を含む。
図４を参照すると、インサート36を受けるインサート
シート26は、各ラグ22の工具取付け領域24に形成され
る。各インサートシート26は、示されるように、底壁部
28、側部ショルダー（肩部）30及び上部ショルダー31を
含む。図５に最も良く示されるが、各シート26の底壁部
28は、インサート36のそれぞれの裏面から突出する相補
的形状のレール50を受ける長手方向に向いたスロット又
はリセス32を含み、以下に詳細に述べられるように、長
手方向軸50aに沿って方向付けられる。各インサート26
は、インサート取付けねじを受けるねじ切りベース35を
含む。図6A、6B、7A及び7Bに最も良く示されるように、
各インサートシート26の上部ショルダー31は、シール26
に取り付けられるあらゆるインサート36の上部エッジか
ら離間している。このような間隔によって、インサート
シート26は異なる形状の端部を有するインサート36を収
容することができる。さらに、このような間隔はクリア
ランスキャビティ33を形成し、このクリアランスキャビ
ティは、インサート36の上部エッジのあらゆる部分がシ
ート26の上部ショルダー31に接触するのを防ぐ。フライ
スの動作の際のこのような接触によってインサートの上
部エッジが欠けるため、これは重要な構造特徴である。
クリアランスキャビティ33は拡大部分34を有し、キャビ
ティ33が図7Aに示されるインサートのような小半径のコ
ーナーを有するインサートを収容できることを確実にす
る。
図５及び図6A〜7Bを参照すると、各インサート36は平
行な前面38及び裏面40、側壁部41a、41b及び上壁部42a
及び下壁部42bを含む。側壁部41a、41b並びに上壁部42a
及び下壁部42bは前面38及び裏面40に垂直ではないが、
前面38に対して鋭角を形成し、裏面40に対して鈍角を形
成する。側壁部41a、41bは、図6B及び7Bに示されるよう
に、面38、40に対する上壁部42A及び下壁部42bの関係と
同様に、前面38及び裏面40に対して鋭角を形成する。こ
のような斜角形状は、側部切削エッジ43a、43b及び壁部
41a、41b、42a及び42bが前面38に交わる正のすくい角を
有する横方向切削エッジ44a、44bを形成する。このよう
な正のすくい角は、切削動作中に生成される振動の量を
低減させ、フライスを振動させるのに必要とされる動力
の量も低減させる。また、切削インサート36は、インサ
ートの全長に比例する比較的深い切削を提供するために
細長い形状を有し、勿論割り出し可能である。
インサートは、異なる半径を有する切削部分を提供す
るために異なる半径のコーナーを有し得る。例えば、図
6A及び6B並びに8A〜8Cに示されるインサートは、側部切
削エッジ43a、43bと上部切削エッジ44a、下部切削エッ
ジ44bの間に大きな半径を有するコーナーの形成のため
の二つの緩やかに湾曲した端部分を有する。図9A〜9C
は、切削インサート36の別のデザインを示す。この実施
の形態の切削インサート36は、通常矩形であり、ほぼ直
線状の横方向切削エッジ44a及び44b、並びにほぼ直線状
の側部切削エッジ43a及び43bを含む。図9Aに示されるよ
うに、小半径45bは、上部切削エッジ44a及び下部切削エ
ッジ44bが側部切削エッジ43a及び43bに交わる各コーナ
ーに形成される。切削インサート36の第３のデザイン
は、図7A、7B及び10A〜10Cに例示される。この実施の形
態では、切削インサート36はほぼ矩形であり、ほぼ直線
状の上部切削エッジ44a及び下部切削エッジ44b並びに直
線状の側部切削エッジ43a及び43bを含む。前の実施の形
態と同様に、四つのコーナー全ては半径を有する。しか
し、前の実施の形態とは異なり、四つのコーナーの半径
は等しくない。対角線上で対向する二つのコーナーは、
広い半径45aを含み、もう一方の対角線上で対向する二
つのコーナーは、小さな半径45bを含む。
全ての場合において、直線状の側部切削エッジ43a及
び43bが半径方向に垂直な向きに位置し、横方向切削エ
ッジ44a、44bの一方が下方向に位置し、工作物に形成さ
れたキャビティの外側壁面及び内側壁面並びに切削の床
部分を平滑に仕上げることができるように、切削インサ
ート36はインサートシート26に取り付けられる。切削イ
ンサート36は、図6A〜7Bに最も良く示されるように、締
め付けねじ53によってインサートシートに固定される。
さらに詳細には、ねじ切り穴35がインサートシート26の
底壁部28に形成され、締め付けねじ53のシャンク54に螺
合する。締め付けねじ53のシャンク54は、切削インサー
ト36の中心に形成されたクリアランスホール46を通過す
る。クリアランスホール46は、締め付けねじ53の頭部56
に対応するテーパ付け面に係合するテーパ付けカウンタ
ーボア48を含む。カウンターボア48の一方の側部49はパ
イロット面として作用するため、その結果、締め付けね
じ53の締め付けの際、締め付けねじ53の頭部56のテーパ
付けカウンターボア48のパイロット面に対する係合によ
って、切削インサート36をインサートシートの底面28及
び側壁部30に対して下方及び内側に押すだけでなく、イ
ンサート36をシート26内で適切に位置合わせする。
本発明のフライス10は、フライスが最初に軸方向に所
定の深度だけ工作物内に送られ、次にフライス10の回転
軸に垂直な方向に送られるプランジミリング及び正面フ
ライス動作のために特に設計される。フライスの横方向
への送りが開始されると、切削インサート36は180゜の
走行で半径方向外側のエッジで切削し、次の180゜の走
行で半径方向内側のエッジで切削する。インサート36に
作用する切削力は、該インサートを半径方向内側又は外
側に押す。さらに、切削インサート36が締め付けねじ53
の軸を中心に回転し、これによってインサートがインサ
ートシート26の側壁部30に対してこすられるブリネリン
グを起こし得る。
これらの力に対してインサートを固定するために、本
発明のフライス10は切削インサート36に対する改良され
た横方向及び回転支持手段を提供する。このような改良
された横方向及び回転支持は、各切削インサート36の裏
面40に一体的に形成されたレール50によって達成され、
該レールは、図５に最も良く示されるように、各インサ
ートシート26の底壁部28に形成された同様の形状のスロ
ット32で受けられる。レール50は各切削インサート36の
長手方向軸に沿って延出する。さらなる支持は、インサ
ート36の裏面40の上下端部に位置する横方向ショルダー
51a、51bによって提供される。図6B及び7Bに示されるよ
うに、これらのショルダー51a、51bのどちらか一方は、
各インサートシート26の上部ショルダー31の直ぐ下に配
置される相補的形状のリセス52で受けられ。ショルダー
51a、51bは、レール50に対して直角に配置されるのが好
ましい。
或いは、レール50はインサートシート26の底部28に形
成され、スロット32は切削インサート36の裏面40に形成
される。示される実施の形態では、レール50はほぼ矩形
断面を有する。しかし、Ｖ字型レールのような他の構造
も使用され得ることが理解される。同様に、ショルダー
51a、51bは、インサートシート26のリセス52のようにレ
ール又は溝のいずれかに置き換えられ得る。
図11A〜11D及び図12A〜12Dを参照すると、本発明のフ
ライス10の使用方法が例示されている。さらに詳細に
は、これらの図面は、本発明のフライス10が工作物にキ
ャビティ（点線で示される）をフライス削りするために
どのように使用され得るかを例示している。フライス10
は、図11Aに示されるように、最初に軸方向に所定の深
度D1だけ工作物Ａ内に送られる。フライス10の軸方向送
りの際、図12Aに示されるように、環状溝Ｂが工作物Ａ
に形成される。材料のコアＣは環状溝Ｂ内に残される。
フライス10を所定の深度D1だけ送った後、フライス10は
図11Bに示されるように横方向に送られる。フライス10
が横方向に移動すると、インサート36は180゜の走行で
インサート36の半径方向外側のエッジで切削し、次の18
0゜の走行でインサート36の半径方向内側のエッジで切
削する。フライス10の直径に等しい距離だけ横方向に走
行した後、コアＣ全体は除去される。図11C及び12Cに示
されるように、所望の長さの溝が形成されるまで、フラ
イス10は横方向に移動し続ける。次に、フライス10は、
図11D及び12Dに示されるように、軸方向に所定の深度D2
だけ工作物Ａ内に送られる。次にフライス10は元の開始
点に向かってフライス軸に垂直な方向に移動する。行程
は、所定の深度のキャビティをフライス削りするのに必
要な回数だけ繰り返される。また、カッター10はｘ及び
ｙの両次元に前後に移動してカッター10の直径よりも大
きなキャビティを形成してもよい。また、カッター10は
軸方向及び横方向に同時に移動して工作物に傾斜部分又
はランプ部分を形成してもよい。
フライス10の軸方向送りの際、長い連続的なチップの
形成という問題がある。連続的なチップはフライス盤の
スピンドルの周りに巻きつく傾向があるため、この状態
は望ましくない。チップを小さな断片に破断し、冷却材
によって運搬することが望ましい。チップを小さな断片
に破断するために、フライス10は断続的に工作物に送ら
れる。換言すると、フライス10は、カッターの工作物へ
の軸方向の送りの際、所定の間隔だけ瞬間的に休止す
る。形成されるチップが非連続的である場合、このよう
な断続的な軸方向送りは要求されない。
上記に基づくと、本発明のフライス10は、単一の動作
で大きな工作物から材料を迅速に除去するために使用さ
れ得ることが理解される。フライス10は、インサートの
形状及び安定性の向上によって、従来のフライスよりも
より深い深度の切削を形成することができ、所定のサイ
ズ及び深度のキャビティをフライス削りするための行程
が減少する。さらに、インサートの改良された安定性に
よって、インサートの内端部及び外端部で切削する場
合、インサートが移動したり回転したりするのを防ぐ。
本発明は、勿論、本発明の精神及び実質的な特徴から
逸脱しない限り、本明細書中で説明したもの以外の他の
特定の方法で実行され得る。したがって、本発明は、全
ての点において例示的且つ非制限的であると見なされ、
請求の範囲の意味及び同等の範囲内の全ての変更は本明
細書中に含まれることが意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平２−117815（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−24818（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−41621（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−19615（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23C 5/20 - 5/24 B23C 5/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】異なる形状を有する切削インサートで工作
    物を切削するフライスであって、 複数の割出し可能な切削インサートであって、この各切
    削インサートは、前面及び裏面を有し、側壁部と前記前
    面との間の交差部分において実質的に直線状の両側部切
    削エッジを画定する少なくとも二つの両前記側壁部及び
    前記側部切削エッジに接合する少なくとも二つの両側横
    方向切削エッジを有する切削インサートと、 前記切削インサートを固定して受ける複数の凹形インサ
    ートシートを有するカッターボディであって、このカッ
    ターボディの各シートは前記インサートのうちの一つの
    前記裏面に係合する底壁部を含み、前記インサートの前
    記側壁部の一方に固定して係合する側部ショルダーを含
    み、前記インサートシートが異なる形状の横方向エッジ
    を有するインサートを受けることができるように前記イ
    ンサートの前記横方向切削エッジから離間した上部ショ
    ルダーを含むカッターボディと、 前記側部インサート切削エッジと横方向インサート切削
    エッジ及び前記シートの側部ショルダーと上部ショルダ
    ーに沿った、前記切削インサートと前記シートとの相対
    移動を防ぐ支持手段であって、前記支持手段は、 前記インサートと実質的に交差して長手方向に延在し、
    第１の突出面と、前記切削インサートの裏面または前記
    インサートシートの底壁部のいずれか一方に一体的に形
    成されて前記第１の突出面に直交する第２の突出面とを
    有するレールと、 前記レールを受け前記第１の突出面と前記第２の突出面
    と係合するように前記裏面または前記底壁部のいずれか
    他方の面に形成され、第１のリセスを画定する側壁と、
    第２のリセスを画定する端部壁とを含み前記インサート
    の前記横方向切削エッジと前記側部切削エッジとのそれ
    ぞれに沿った相対移動を防ぐように長手方向に延在する
    リセスと、を有する、前記支持手段と、 前記インサートを前記シートに固定する手段であって、
    前記固定する手段は、 前記インサート内の孔を貫通しかつ前記インサートシー
    ト内に入るように延在する締付けねじを含み、前記孔の
    一側部は、前記第２の突出面を前記第１のリセスの一面
    に対して固定して着座させかつ前記側壁を前記インサー
    トの前記側部ショルダーに対して固定して着座させるよ
    うに前記ネジの頭部を係合させる案内面を形成する、前
    記固定する手段と、 を有するフライス。
  2. 【請求項２】前記レールの前記第１の突出面及び前記第
    ２の突出面は互いに直交し、前記第１のリセスの側壁お
    よび前記第２のリセスの端部壁は互いに直交する、請求
    項１に記載のフライス。
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