JP3671185B2

JP3671185B2 - フライス

Info

Publication number: JP3671185B2
Application number: JP2003426181A
Authority: JP
Inventors: フロタデソーザルイ; ダブリュ．リボスコット
Original assignee: ケンナメタルインコ−ポレイテツド
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: CN1277644C; CN1509833A; JP2004202686A; DE10358058A1; US6722823B1; DE10358058B4

Description

本発明はフライスに関し、詳細には、より多くのインサート（チップ）をフライスに装着可能にする、切りくず除去用溝を有する角度の付いたポケットを有する、プランジ研削用フライスに関する。

ほとんどの金属加工作業の目標は、最小の時間で、且つ、工具の時期尚早の故障が生じないように、所与の加工タスクを実行することである。特にフライス削り作業では、フライスの複数のインサートに切削負荷が均等に配分された場合には、フライスの個々のインサートにかかる切削力及び個々のインサートの工具摩耗が低減されることは、よく知られている。しかし過去においては、フライス本体の設計が、本体に配置される切削インサートの最大数を制限していた。内燃機関のカムシャフトのカムローブの加工では、最大数のインサートを有するフライスを用いることは特に重要である。

米国特許第５，８２０，３０８号は、フライスの周囲に装着された複数のオンエッジ（on-edge）型インサートを有するフライスに関するものである。これらのオンエッジ型インサートの向きは、フライス本体に嵌められるインサートの数を制限する。

本発明の目的は、掛かる力を最小限にし且つフライスの各インサートの工具寿命を最大限にすると同時に、効果的な切りくず除去をもたらす、より多くの切削インサートをフライスの周囲に有するプランジ研削用フライスの提供である。

本発明は、中心軸回りに回転可能なフライス本体と、該フライス本体上の周壁と、該周壁内に位置するインサート用ポケットとを含む、プランジ研削用フライスに関する。各ポケットは隣接するポケットから突起部によって離間され、各ポケットは該ポケット内の所定の長方形範囲内で長方形のインサートを位置決めするよう構成された底面を含む支持面を有する。各長方形範囲は、前面及び後面と、該前面と該後面との間の上側面、下側面及び径方向内側の側面を含む４つの側面とを有する。各突起部は、径方向の幅と、ポケットの底面から突起部の頂部まで上に延びる前面と、突起部の頂部から突起部の頂部より低い高さまで下に延びる軸方向の面と、軸方向の面から隣接するポケットの底面まで下に延びる後面と、を有する。ポケットの支持面は、突起部前面と、底面と、隣接する突起部の後面と、周壁から径方向内側に位置すると共に隣接する複数の突起部を接続するポケット壁とによって定められる。突起部の軸方向の面は、突起部の幅全体にわたって、突起部の頂部から突起部後面まで下に向かって傾斜し、これにより突起部の幅全体にわたる切りくず除去用の溝が設けられる。更に、突起部前面は、インサート範囲の後面全体にわたって延在する。

本発明は、更に、上述したフライスを含み、且つ、フライスの各ポケット内のインサートを含む、プランジ研削用フライスアセンブリに関する。

図１は、中心軸１４回りに回転可能なフライス本体１２を有するフライス１０を示している。周壁１８の複数のポケット２０（図２）内には、複数の切削インサート１６が装着され得る。この切削インサート１６はレイダウン（lay-down）型インサートである。

レイダウン型切削インサートとは、インサートのすくい面が、インサートの最大の座面に位置するものである。一方、オンエッジ型切削インサートとは、インサートのすくい面が、インサートの最大の座面に垂直な側面に位置するものである。本願の対象は、オンエッジ型インサートではなくレイダウン型インサートを有するフライスである。本願発明者らは、レイダウン型切削インサートを用いることにより、オンエッジ型切削インサートを用いた場合よりも多くのインサートをフライスに装着可能な設計を見出した。

フライス１０はプランジ研削作業に用いられてもよく、具体的には、自動車の装置に用いられるカムシャフトのカムローブの加工に用いられてよい。

図２の要素に関して「上」及び「下」という表現が用いられるが、これらの用語は、要素の相対的な位置を記述するためにのみ用いられるものであることを理解されたい。

説明を明確にすべく、単一のポケット２０及び単一の突起部２５について説明される。しかし、フライス本体１２の各ポケット及び突起部は、他のポケット及び突起部と同一であるものと理解される。しかし、ポケット２０及び突起部２５をより良く説明するために、隣接するポケット２０Ａ、２０Ｂ、及び隣接する突起部２５Ａ、２５Ｂについては個別に言及する。

図２に注目すると、インサートポケット２０は、隣接するポケット２０Ｂから突起部２５によって離間されると共に、主に２つの突起部２５、２５Ａによって画定される。

各ポケット２０は、底面２７を含む支持面を有する。更に、ポケット２０は、ポケット２０内の所定の長方形範囲３０に合わせて長方形のインサート１６を位置決めするよう構成されている。インサート範囲３０は実際にはポケット２０内に位置するが、図２では、説明を明瞭にするために範囲３０を抜き出している。

長方形範囲３０は、前面３２と、後面３４と、上側面３６Ａ、下側面３６Ｂ、径方向内側の側面３６Ｃ及び径方向外側の側面３６Ｄを含む４つの側面とを有する。更に、切削インサート１６は、前面１３２と、後面１３４と、上側面１３６Ａ、下側面１３６Ｂ、径方向内側の側面１３６Ｃ及び径方向外側の側面１３６Ｄを含む４つの側面とを有する。インサート１６の前面１３２と側面１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃ及び１３６Ｄの各々との交差部には、切刃１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ及び１３７Ｄがそれぞれ存在する。しかし、切刃１３７Ａ及び１３７Ｂのみを含むインサート設計もあり得る。

各突起部２５は、径方向外側の面４０及び径方向内側の面４２を有し、面４０と面４２との間には、明確化のために隣接する突起部２５Ｂ上に示されている径方向の幅Ｗが定められる。各突起部２５は、更に、ポケットの底面２７から突起部２５の頂部４７まで上に延びる前面４５を有する。各突起部２５は、更に、突起部２５の頂部４７から、突起部の高さＬより低い高さＨ（突起部２５Ｂ参照）まで下に延びる軸方向の面４９を有する。各突起部２５は、更に、隣接する突起部２５Ａの軸方向の面４９からポケット２０の底面２７まで下に延びる後面５１を有する。

ポケット２０の支持面は、突起部の前面４５、ポケットの底面２７、突起部２５Ａの後面５１及び、周壁１８から径方向内側に位置して隣接する突起部２５、２５Ａを接続するポケットの壁５３によって定められる。突起部の軸方向の面４９は、突起部２５の頂部４７から突起部の後面５１まで突起部の幅Ｗ全体にわたって下に傾斜している。こうすることにより、突起部２５の幅Ｗ全体にわたって切りくず除去溝５５が設けられる。

ポケット２０内の切削インサート１６に最大の支持を与えるために、突起部の前面４５は、インサート１６の後面１３４全体にわたって延在している。

除去溝５５のサイズを最大にするために、突起部の後面５１は、底面２７から、ポケット２０に装着されたインサート１６の面の半分以下の高さの距離Ｈまで延在するのが好ましい。切りくず除去溝５５を更に大きくするために、突起部の軸方向の面４９は、突起部の前面４５に対してほぼ垂直であってもよい平面部５７を有する。

突起部の前面４５の各々は、取付ねじ６２を受容するための貫通する穴６０を有し、取付ねじ６２は、取付穴７０内部を切削インサート１６を貫通して延びて切削インサート１６をポケット２０内で固定するよう設計されている。更に、フライス本体１２への複数の（多数の）インサート１６の取り付けを可能にすると共に、取付ねじ６２の挿入及び取り外しのための作業を可能にすべく、各ポケット２０は中心軸１４（図１）回りに、２０〜３０°、より好ましくは２５°の軸方向すくい（レーキ）角Ｘだけ、角度がつけられている。各突起部２５は、更に、突起部の前面４５及び突起部の軸方向の面４９に、突起部の前面４５内に固定された取付ねじ６２に対して更に作業し易くするためのアクセス溝６４（図２）を有する。図示されているアクセス溝６４は曲面を有するが、これは単に便宜上の問題である。

上述したように、突起部の後面５１は底面２７から上に延びている。突起部の後面５１は、切りくず除去溝５５のサイズを決定するのみでなく、更に、底面２７と共に、ポケット２０に装着された切削インサート１６の下部の切刃１３６Ｂを保護する。

切削インサート１６の横の切刃１３７Ｃを保護するために、ポケットの壁５３は、更に、突起部の前面４５に平行な少なくとも１つの凹溝６６を含んでもよい。切削インサート１６が面１３６Ｃの切刃１３７Ｃの反対側にも切刃を有することは、全く可能である。この場合には、第２の凹溝６８が存在して、凹溝６６、６８が共に、面１３６Ｃの切刃１３７Ｃ及びその反対側の切刃を保護してもよい。凹溝６６、６８は、凹溝６６、６８内に位置する切刃に対する逃げももたらす。

なお、ポケットの壁５３は、突起部２５の頂部４７に対して部分的にのみ延びていることに注意されたい。一実施形態において、ポケットの壁５３は、突起部２５の底面２７から０．３５０インチ（約０．８９ｃｍ）以下の高さまで延びている。高さを縮めた目的は、カムローブの研削作業中に、フライス本体１２が、その時点でフライス１０によって加工されていないカムシャフトの隣接するローブに干渉しないように、間隙を設けるためである。一実施形態において、ポケットの壁５３は、突起部２５の頂部４７から少なくとも０．３５０インチ（約０．８９ｃｍ）の距離の点まで上に延びてもよい。

図１を見ると、各インサート１６の１つのコーナー１７が突出して、フライス本体１２の一番先端にあり、プランジ研削作業中には、このコーナーが被加工物と最初に係合する。ポケット２０の底面２７は、インサート１６のこのコーナー１７がフライス本体１２を越えて突出するように長方形のインサート１６を位置決めすべく配向されている。具体的には、ポケットの底面２７は、１０〜２０°、好ましくは１５°のベベル角を与えるよう角度がつけられている。

最後に、突起部の前面４５は、中心軸１４から延びる径方向の線に対して５〜１５°、好ましくは１０°の角度を形成すべく、ラジアルレーキ角をもって配向されてもよい。ラジアルレーキ角は金属加工の当業者に周知であるので、図１にはラジアルレーキ角は示さない。

なお、本明細書で論じているポケット２０に適したインサート１６は長方形として説明されたが、そのような長方形が正方形であることも全く可能である。

なお、本発明は、ポケット２０に装着された切削インサート１６に言及しつつ、本体１２を有するフライス１０を対象として説明されたが、本発明は、インサート１６が装着されていないフライス本体１２のみを対象としてもよい。しかし、この場合には、フライス本体１２の設計対象としてのインサートに基づく所定形状を有するインサート範囲３０が、ポケット２０の形状を定める。

本発明の具体的な実施形態を詳細に説明したが、当業者には、本開示の全ての教示に照らして、これらの詳細に対する様々な修正及び変更を開発し得ることは自明であろう。本明細書で説明した、現時点の好ましい実施形態は、説明のみを意図し、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそのあらゆる全ての等価物の全範囲によって与えられる。

本発明によるフライスの斜視図である。切削インサートがポケットから退避すると共に説明目的で仮想のインサート範囲が導入された、図１のフライスの一部分の、図１とは視点の少し異なる拡大図斜視図である。

Claims

ａ）中心軸回りに回転可能なフライス本体と、
ｂ）該フライス本体上の周壁と、
ｃ）該周壁内に位置するインサート用ポケットであって、各前記ポケットは隣接するポケットから突起部によって離間され、且つ、各前記ポケットは該ポケット内の所定の長方形範囲内で長方形のインサートを位置決めするよう構成された底面を含む支持面を有する、前記ポケットと、
を含むプランジ研削用フライスであって、
ｄ）各長方形範囲は、前面及び後面と、該前面と該後面との間の上側面、下側面及び径方向内側の側面を含む４つの側面とを有し、
ｅ）各突起部は、１）径方向の幅と、２）前記ポケットの前記底面から前記突起部の頂部まで上に延びる前面と、３）前記突起部の前記頂部から前記突起部の前記頂部より低い高さまで下に延びる軸方向の面と、４）前記軸方向の面から隣接するポケットの底面まで下に延びる後面と、を有し、
ｆ）前記ポケットの前記支持面は、前記突起部前面と、前記底面と、隣接する突起部の後面と、前記周壁から径方向内側に位置して隣接する複数の突起部を接続するポケット壁とによって定められ、
ｇ）前記突起部の前記軸方向の面は、前記突起部の幅全体にわたって、前記突起部の前記頂部から前記突起部後面まで下に向かってフライス周方向に傾斜し、これにより、前記突起部の幅全体にわたる切りくず除去溝が設けられ、
ｈ）前記突起部前面は、前記インサート範囲の後面全体にわたって延在し、
ｉ）前記ポケット内に装着可能なインサートの径方向内側の切刃に対する逃げをもたらし且つ該切刃を保護するために、前記ポケット壁が、前記突起部前面に平行な少なくとも１つの凹溝を更に含む、プランジ研削用フライス。
前記突起部後面は、前記底面から前記インサート範囲の下半分と同じ高さの距離だけ延びた、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
前記切りくず除去溝を拡大すべく、前記突起部の前記軸方向の面は、前記突起部前面に垂直な平面部を有する、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
各突起部の前面は取付ねじを受容するための貫通穴を有し、前記取付ねじは切削インサートを貫通して延びて前記インサートを前記ポケット内で固定し、また、前記フライスに複数のインサートを装着可能にすると共に前記取付ねじの挿入及び取り外しのための作業を可能にすべく、各前記ポケットは隣接する突起部に向かって中心軸回りに角度がつけられた、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
前記突起部の前面に固定された前記取付ねじに対して作業し易くするために、各突起部が前記突起部前面及び前記軸方向の面内にアクセス溝を有する、請求項４に記載のプランジ研削用フライス。
前記ポケット内に装着可能な切削インサートの下部の切刃を保護するために、前記突起部後面が前記底面から上に延びた、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
前記フライスの複数のポケットに複数のインサートが装着された際のカムローブ研削作業用の間隙を設けるために、前記ポケット壁が前記突起部の前記頂部に対して部分的に延びた、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
前記ポケット壁が前記突起部の前記頂部から０．３５０インチ（０．８９ｃｍ）以下の距離だけ延びた、請求項７に記載のプランジ研削用フライス。
長方形のインサートの１つのコーナーが前記フライス本体を越えて突出するように前記インサートを位置決めするよう前記底面が配向された、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
軸方向レーキ角が２０〜３０°である、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
ベベル角が１０〜２０°である、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
ラジアルレーキ角が５〜１５°である、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
前記長方形範囲が正方形のインサートを収容するのに適合した、請求項１に記載のプランジ研削用フライス。
ａ）中心軸回りに回転可能なフライス本体と、
ｂ）該フライス本体上の周壁と、
ｃ）該周壁内に位置するインサート用ポケットであって、各前記ポケットは隣接するポケットから突起部によって離間され、各前記ポケットは該ポケット内で長方形のインサートを位置決めするよう構成された底面を含む支持面を有する、前記ポケットと、
ｄ）各該ポケット内に配置された切削インサートであって、前面及び後面と、該前面と該後面との間の上側面、下側面及び径方向内側の側面を含む４つの側面とを有する長方形の形状を有するインサートと、
を有するプランジ研削用フライスであって、
ｅ）各突起部は、１）径方向の幅と、２）前記ポケットの前記底面から前記突起部の頂部まで上に延びる前面と、３）前記突起部の前記頂部から前記突起部の前記頂部より低い高さまで下に延びる軸方向の面と、４）前記軸方向の面から隣接するポケットの底面まで下に延びる後面と、を有し、
ｆ）前記ポケットの前記支持面は、前記突起部前面と、前記底面と、隣接する突起部の後面と、前記周壁から径方向内側に位置して隣接する複数の突起部を接続するポケット壁とによって定められ、
ｇ）前記突起部の前記軸方向の面は、前記突起部の幅全体にわたって、前記突起部の前記頂部から前記突起部後面まで下に向かってフライス周方向に傾斜し、これにより、前記突起部の幅全体にわたる切りくず除去溝が設けられ、
ｈ）前記突起部前面は、前記インサートの後面全体にわたって延在し、
前記インサートの径方向内側の切刃に対する逃げをもたらし且つ該切刃を保護すべく、前記ポケット壁が、前記突起部前面に平行な少なくとも１つの凹溝を更に含む、プランジ研削用フライス。
前記突起部後面は、前記底面から前記インサートの下半分と同じ高さの距離だけ延びた、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
前記切りくず除去溝を拡大すべく、前記突起部の前記軸方向の面は、前記突起部前面に垂直な平面部を有する、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
各前記インサートは、該インサートを貫通して前記突起部前面内へと延びる取付ねじによって１つのポケット内で固定され、また、前記フライスに複数のインサートを装着可能にすると共に前記取付ねじの挿入及び取り外しのための作業を可能にすべく、各ポケットは隣接する突起部に向かって中心軸回りに角度がつけられた、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
前記インサートを固定する前記取付ねじに対して作業し易くするために、各突起部が前記突起前面及び前記軸方向の面内にアクセス溝を有する、請求項１７に記載のプランジ研削用フライス。
前記ポケット内に切削インサート装着された際に隣接する前記切削インサートの下側の径方向内側の切刃を保護するために、前記突起部後面が前記底面から上に延びた、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
カムローブ研削作業用の間隙を設けるために、前記ポケット壁が前記突起部の前記頂部に対して部分的に延びた、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
前記ポケット壁が前記突起部の前記頂部から０．３５０インチ（０．８９ｃｍ）以下の距離だけ延びた、請求項２０に記載のプランジ研削用フライス。
１つのコーナーが前記フライス本体を越えて突出するように前記インサートを位置決めするよう前記底面が配向された、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
前記切削インサートが正方形である、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
軸方向レーキ角が２０〜３０°である、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
ベベル角が１０〜２０°である、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。
ラジアルレーキ角が５〜１５°である、請求項１４に記載のプランジ研削用フライス。