JP4420827B2 - ディスク状またはストリップ状の工具 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工のためのディスク状またはストリップ状の工具、特に加工中に回転運動させられるクランク軸のようなワークピースに成形部をカッティング成形するためのディスク状またはストリップ状の工具であって、周面に工具ベース保持体へ半径方向で締め込まれた複数のカッティングインサートが設けられている形式のものに関する。

既にヨーロッパ特許第０８３０２２８号明細書に、ディスク状の高速工具が記載されている。この高速工具は、切削加工が１６０ｍ／ｍｉｎを上回るカッティング速度（切削速度）で実施されるように駆動される。特に、クランク軸の切削加工に際して、かつここでは特別に下方突切り部（Unterstichen）の製作のために、ディスクフライスが使用される。このディスクフライスでは、カッティングインサートが周面に半径方向で締め込まれている工具ベースボディ（工具ベース体）が、完全円・ディスクとして形成されている。クランク軸の外側フライス加工に際して、クランク軸およびフライス工具が回転運動させられる。

しかしながら、本発明は、旋削工具としていわゆるターンブローチ加工方法または旋削（ターン）・ターンブローチ加工方法において使用されるような工具も含む。ターンブローチ加工に際して、リニア状のターンブローチ加工工具は、半径方向で、加工したい回転するワークピースに向かって送られる。旋削・ターンブローチ加工機械では、扁平な工具支持体の部分円周（Teilkreisumfang）上に、連続する複数のカッティングインサートが配置されている。これらのカッティングインサートはステップごとに連続的に、ディスク全周の第１の区分の長手方向に沿って増大する。この工具は、原理的にヨーロッパ特許第０３１３６４４号明細書またはヨーロッパ特許第０２８６７７１号明細書に記載されるように、ピッチ円弧に沿って半径方向で、回転運動させられるワークピースに向かって作用位置に旋回させられる。リニア工具の場合も、それぞれ半径方向で締め込まれたカッティングインサート（このカッティングインサートは、有利には、国際公開第９９／１２６８５号パンフレットにおいて図示されかつ説明される輪郭を有している）を備えたディスクフライスまたは旋削・ターンブローチ加工工具の場合も、公知先行技術に基づき公知の設計では、軸方向および半径方向で微調節するための可能な手段が存在しない。これにより、既に、工具および工具保持体が被る製作公差に基づき、製作誤差が生じる。

本発明の課題は、工具ベース支持体に配置された、半径方向で締め込まれたカッティングインサートのために、軸方向および／または半径方向の可能な調節手段をもたらす工具を提供することである。この工具は、設計上単純に形成されていてかつ容易に取扱い可能であるようにしたい。

この課題は、請求項１記載の工具によって解決される。本発明によれば、少なくとも１つのカッティングインサートが、カセット状の支持体に固定されており、該カセット状の支持体が、調節楔によって、カッティングインサートのための支持面の領域において軸方向調節可能でありかつ／または調節楔によって半径方向調節可能である。軸方向および／または半径方向で調節されるカッティングインサートは、カセット状の支持体に（一般的に工具ベース支持体に直接に固定される方式の公知先行技術による方式とは異なって）固定され、この場合、該支持体は、前記調節楔を介して軸方向および／または半径方向で調節可能である。カッティングインサートのためのカセット状の支持体は、２箇所で折り曲げられた、ほぼＺ字形の輪郭を有しており、該輪郭の上位の部分は、前側で、カッティングインサートのための支持面を形成しており、この場合、前記上位の部分の背面は、調節楔に当て付けられている。前記上位の部分に対して平行にずらされた、カセット状の支持体の下位の部分は、孔に貫通係合する固定ねじによって、ディスク状の工具ベース支持体に固定されており、この場合、前記上位の部分と前記下位の部分とが、中位の横方向ウェブを介して結合されている。調節楔の位置変化によって、前記上位の部分は、種々異なる軸方向位置に曲がりによって旋回可能である。カセット状の部分のＺ字形の輪郭によって、所定の弾性が得られ、この弾性に基づいて、この支持体の前記上位部分は、横方向ウェブの領域に位置する旋回軸線に沿って、僅かな寸法だけ旋回可能である。カセット状の支持体の上位の部分にカッティングインサートが定置に組み付けられているので、このカッティングインサートは対応する形式で旋回可能である。

本発明の有利な実施態様およびさらなる構成は、従属請求項に記載してある。

カッティングインサートの軸方向の調節範囲は、有利には０．１〜０．３ｍｍであり、このことは、カセット状の支持体の材料および幾何学的な構造によって保証されることができる。いずれにせよ、上限は、カセット状の支持体の非弾性的な変形が生じる寸法を、著しく下回る。

ディスク状の工具ベース支持体における位置固定のために、カセット状の支持体の下位の部分は、ねじ山付き孔を有しており、該ねじ山付き孔内に、工具支持体内に固定されたねじが係合している。このために、有利には六角穴付きねじもしくはアレンスクリュ（Inbusschraube）が選択される。この六角穴付きねじもしくはアレンスクリュは、カセット状の支持体の下位の部分内に、背面からねじ込まれる。

カッティング工具の半径方向の調節がもっぱら所望されているかまたは付加的に所望されることになる場合、このためには、支持体の下側の面に当て付けられている調節楔が設けられている。この調節楔の位置の変化に応じて、カセットおよびひいてはカッティングインサートが半径方向で移動させられる。

カセット状の支持体の下位の部分は、有利には、締付けねじのシャフトおよびヘッドを収容するための、段付け突破り開口を有しており、前記締付けねじのヘッドの端面は、締付け状態で、突破り開口段部の対応する端面に当て付けられている。締付けねじのねじ山付きシャフトは、工具ベース保持体のねじ山付き孔内に係合している。先述の事例とは異なって、締付けねじは前側から、カセット状の支持体の下位の部分内に導入され、ディスク状の工具ベースボディの対応する孔内に、締付け接触するまでねじ込まれる。

使用される調節楔は、有利には、連続的に一貫したねじ山付き孔を有しており、該ねじ山付き孔内には、ダブルねじ山付きねじ（Doppelgewindeschraube）の一方のねじ山部が係合しており、ダブルねじ山付きねじの他方のねじ山部は、工具ベース保持体の、対応するように設けられたねじ山付き孔内に係合している。したがって、前記ダブルねじ山付きねじを回すことによって、カセット状の支持体に対する調節楔の相対位置を変化させることができる。

調節が行われた後のカセット状の支持体を位置固定するためには、対向ねじが設けられており、該対向ねじは、工具ベース保持体の段付けされた孔内に係合していて、かつカセット状の支持体の上位の部分の背面におけるねじ山付き盲孔内に係合している。

カッティングインサートの位置の正確な調節をさらに改善するために、本発明の１実施態様によれば、カセット状の支持体を位置固定するための固定ねじは、締付け状態で、ディスク状またはストリップ状のストリップベース保持体に、軸方向および／または半径方向で有効な予荷重下で当て付けられている。

カッティングインサートとして、有利には、多結晶ダイヤモンド（ＰＫＤ）インサートを備えたスローアウェイカッティングプレートもしくはスローアウェイチップ（Wendeschneidplatten）が使用される。

本発明の別の実施態様によれば、ディスク状の工具ベース保持体において、半径方向で締め込まれたカッティングインサートに対して付加的に、接線方向で締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサートが配置されているか、またはストリップ状の工具ベース保持体において、上側の端面に締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサートが配置されている。前記単数の付加的なカッティングインサートまたは前記複数の付加的なカッティングインサートは、ワークピースの外径成形部を加工するために、特にクランク軸のピン外径成形部を加工するために用いられる。前記単数のカッティングインサートまたは前記複数のカッティングインサートも、半径方向で調節可能である。

接線方向で配置されたまたは上側の端面に配置されたカッティングインサートは、有利にはカセット内に締め込まれており、該カセットは、工具保持体切欠内に配置されている。カセットおよびひいては関連したカッティングインサートを半径方向で調節するために、調節楔が設けられている。さらに、有利には、カセットの戻止めにクランプ楔が用いられる。

クランプ楔および／または調節楔は、本発明のさらに別の実施態様によれば、ダブルねじ山付きねじによって固定される。このダブルねじ山付きねじは、一方では調節楔もしくはクランプ楔の貫通ねじ山付き孔内に固定されていて、他方では工具保持体のねじ山付き孔内に固定されている。

切削に際してのソフトなカッティングを保証するために、かつ設けられた工具ベース保持体にできるだけ多数のカッティングインサートを配置するために、接線方向で締め込まれたもしくは端面に締め込まれたカッティングインサートは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００２７９４５号明細書に従って配置されていてもよい。この文献には、有利に適当な軸方向の傾斜角度およびカッティングインサート同士の相互間隔が記載されている。

以下に、本発明のさらなる利点および構成を図面につき説明する。

既に先述のように、選択された作業方法に応じて、工具ベース保持体１０はディスクフライスとして形成されていてよいか、またはターンブローチ加工または旋削・ターンブローチ加工するための工具としてストリップ状に形成されていてよいか、または部分リング状のセグメントを備えたその他のボディとして形成されていてよい。工具ベース保持体は周面または縁部面に、半径方向で締め込まれたカッティング工具を有しており、本事例では各面に３つのカッティング工具を有している。カッティングインサートは、クランク軸において成形部、特に溝または下方突切り部をカッティング成形するのに適した形状を有している。例えば、国際公開第９９／１２６８５号パンフレットに記載の構成のカッティングインサートが使用されることができる。図１に示した実施例では、全てのカッティングインサート１１が軸方向調節可能に配置されている。このために、カセット状の支持体１２と楔面１４を備えた調節楔１３とが使用される。カセット状の支持体１２は、上位の部分１５と横方向ウェブ１６と下位の部分１７とから成っており、これらは、ほぼＺ字形の折り曲げられた輪郭を備えた一体的な統一体を成している。カッティングインサート１１は、固定ねじ１８によって、カセット状の支持体１２に固定される。工具ベース保持体１０は、図示の支持体１２のＺ字形に適合された収容部を有している。これにより、支持体１２の下側の面１９が面２０に載置され、同様に、下位部分の背面が面２１に当て付けられるかもしくは上位部分の背面が面２２に当て付けられる。

調節楔１３は貫通孔を有している。この貫通孔内には、ダブルねじ山付きねじ２３の一方のねじ山部がねじ込まれており、ダブルねじ山付きねじ２３の他方のねじ山部は、工具ベース保持体の孔２４内にねじ込まれている。ダブルねじ山付きねじ２３の操作によって、調節楔はダブルねじ山付きねじの長手方向軸線に沿ってリニア状に移動させられ得る。楔面１４が上位部分１５の背面に当て付けられているので、調節楔１３の適宜な位置変化に際して、上位の部分１５の背面２６（図３参照）に圧力が加えられる。この圧力は最終的に、点２８，２８（図３参照）間に位置する線２５に沿った旋回によって上位の部分１５が曲がって離れる結果をもたらす。したがって、支持体１２の弾性的な変形可能性の範囲内で、カッティングインサート１１は軸方向で０．３ｍｍまで調節されることができる。カッティングインサート１１の所望の軸方向位置に到達している場合、背面２６におけるねじ山付き孔３０内に係合する円筒ねじ２９によって、支持体１２がクランプ固定される。支持体１２の下位の部分１７の位置固定のためには、有利にはより大きく寸法設計された円筒ねじ３１が働く。この円筒ねじ３１はそのねじ山付きシャフトで、支持体１２の下位の部分１７のねじ山付き孔３２内に係合する。カッティングインサート１１は各面において互いに間隔を保って配置されていて、面から面に向かって見れば、互いにずらして配置されている。このことによって、２つのカッティングインサートの間では、１つの面において、ねじ２９，３１を貫通案内しかつ固定するための貫通孔用のスペースが提供される。前記ねじ２９，３１は、ずらして反対の側に位置する箇所に配置されたカッティングプレートのためのものである。

図４および図５に示した実施例によるカッティングインサート１１は、軸方向の調節可能性に対して付加的に、半径方向で調節可能である（図４および図５参照）。支持体１２の半径方向の調節には、調節楔３３が用いられる。この調節楔３３は原理的に調節楔１３と同様に形成されていて、ダブルねじ山付きねじ３４を介してリニア状に移動させられることができる。この調節楔は、支持体１２の下側の面に当て付けられている。ダブルねじ山付きねじ３４が適宜に回される場合、支持体１２は半径方向外側へ移動させられ、この支持体１２と一緒に、該支持体に固定されたカッティングインサート１１が半径方向外側へ移動させられる。図１〜図３による軸方向だけの調節装置とは異なって、調節楔３３の楔面は、（面２０の代わりに）下側の載置面として用いられる。支持体１２の位置固定には締付けねじ３５が用いられる。この締付けねじ３５はそのねじ山付きシャフトで、工具ベースボディ１０の孔３６内に係合する。支持体１２の下位の部分１７は、前側に、段付けされた突破り開口４０を有しており、この突破り開口４０は、リング状の平滑面３７を備えている。この平滑面３７には、締付け状態で、締付けねじ３５の対応するリング面３８が当て付けられる。軸方向の可能な調節手段に関しては、図１〜図３に対する先述の説明を参照されたい。孔４０，３９（図３および図４参照）は、カッティングインサートの選択された軸方向の各調節に際してねじ３５，２９がなお貫通案内可能であるかもしくは所望の半径方向調節をロックしないように形成されていなければならない。位置固定は、使用される段付けされた孔とねじヘッドとのリング面同士の面接触を介して、それぞれ行われる。

付加的な手段として、すなわちカッティングインサートの正確な調節を保証するための付加的な手段として、前記締付けねじは、半径方向（矢印４１参照）および軸方向（矢印４２参照）で予め締め付けられているであろう。このことによって、付加的な力が、載置面２０の方向（図１参照）もしくは調節楔３３の方向に半径方向で加えられ、面４３，４４の方向に軸方向で加えられる。この形式の予荷重は、カッティングインサートが軸方向だけで調節可能である場合にも、かつ軸方向および半径方向で調節可能性である場合にも、使用されることができる。

図１〜図５に示した工具とは異なって、工具ベース保持体５０は、半径方向で締め込まれたカッティングインサート１１を収容するためのかつ接線方向で締め込まれたカッティングインサート５１を収容するためのディスクフライスとして形成されている。ディスクフライスの周囲に沿って、連続してそれぞれ対を成して半径方向で締め込まれたカッティングインサート１１および接線方向で締め込まれたインサート５１が、交互に続いている。半径方向で締め込まれたカッティングインサート１１の半径方向の調節可能性については、図１〜図５に対する説明に相応することが言える。平面図で見て方形、特に正方形のルーフ面を有している、接線方向で締め込まれたカッティングインサート５１は、カセット５２の切欠内に配置されていて、固定ねじによって組み付けられている。カセット５２はクランプ楔５３によって、ダブルねじ山付きねじ５４を用いて、工具ベース保持体５０の切欠内に位置保持される。カセット５２を半径方向で調節するために、調節楔５５が設けられている。この調節楔５５はねじ山付き孔を有しており、このねじ山付き孔内にはダブルねじ山付きねじ５６が係合する。このダブルねじ山付きねじ５６はその他方の端部で、工具ベース保持体５０の対応するねじ山付き孔内に係合する。ダブルねじ山付きねじの操作によって調節楔５５が移動させられる。この調節楔５５はその位置に応じて、上側の楔面５７を介して、カセット５２を半径方向外側または半径方向内側へ移動させる。カセット５２およびカッティングインサート５１の半径方向調節のためには、それぞれまずクランプ楔５３が取り外され、次いで、調節楔５５を介して、所望の半径方向寸法が調節される。この後、カセットはクランプ楔によって戻止めされる。

図６に示した工具は、特にクランク軸の加工のために使用されることができる。

カッティングインサート１１と同様に、カッティングインサート５１はＰＫＤインサートを有していてもよくかつ／またはスローアウェイカッティングプレートもしくはスローアウェイチップとして形成されていてもよい。

半径方向で締め込まれていて軸方向で調節可能なカッティングインサートを備えたフライス工具の、複数の部分を示す展開図である。

図１による工具を組み立てられた状態で示す図である。

半径方向で締め込まれていて半径方向および軸方向で調節可能なカッティングインサートを備えたフライス工具を部分的に示す展開図である。

図３による工具の別の側を部分的に示す展開図である。

図３または図４による工具を組み立てられた状態で示す図である。

それぞれ半径方向で調節可能である、半径方向で締め込まれたカッティングインサートおよび軸方向で締め込まれたカッティングインサートを備えたフライス工具の、複数の部分を示す展開図である。

Claims (12)

1. 切削加工のためのディスク状またはストリップ状の工具、特に加工中に回転運動させられるクランク軸のようなワークピースに成形部をカッティング成形するためのディスク状またはストリップ状の工具であって、周面または縁部面に半径方向で工具ベース保持体（１０）へ締め込まれた複数のカッティングインサート（１１）が設けられており、この場合、少なくとも１つのカッティングインサート（１１）が、カセット状の支持体（１２）に固定されている形式のものにおいて、
   該カセット状の支持体（１２）が、調節楔（１３）によって、カッティングインサート（１１）のための支持面の領域において軸方向で調節可能でありかつ／または調節楔（３３）によって半径方向で調節可能であり、かつカセット状の支持体（１２）が、２箇所で折り曲げられた輪郭（１５，１６，１７）を有しており、該輪郭（１５，１６，１７）の上位の部分（１５）が、前側で、カッティングインサート（１１）のための支持面を形成していて、背面で調節楔（１３）に当て付けられており、前記上位の部分（１５）に対して平行にずらされた、前記支持体（１２）の下位の部分（１７）が、孔に貫通係合する固定ねじ（３１，３５）によって、ディスク状の工具ベース支持体（１０）に固定されており、この場合、前記上位の部分（１５）と前記下位の部分（１７）とが、中位の横方向ウェブ（１６）を介して結合されており、かつこの場合、調節楔（１３）の位置変化によって、前記上位の部分（１５）が、種々異なる軸方向位置に曲がりによって旋回可能であることを特徴とする、ディスク状またはストリップ状の工具。
2. 軸方向の調節範囲が、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである、請求項１記載の工具。
3. カセット状の支持体（１２）の下位の部分（１７）が、ねじ山付き孔を有しており、該ねじ山付き孔内に、背面側で、工具ベース支持体（１０）内に固定されたねじ（３１）が係合している、請求項１または２記載の工具。
4. カセット状の支持体（１２）を半径方向で調節するために、支持体（１２）の下側の面に当て付けられている調節楔（３３）が設けられており、該調節楔（３３）の位置変化を介して、支持体（１２）の半径方向の調節が行われ得るようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具。
5. カセット状の支持体（１２）の下位の部分（１７）が、締付けねじ（３５）のシャフトおよびヘッドを収容するための、段付けされた孔（４０）を有しており、前記締付けねじ（３５）のヘッドの端面（３８）が、締付け状態で、孔段部の対応する端面（３７）に当て付けられており、この場合、締付けねじ（３５）のねじ山付きシャフトが、ディスク状の工具ベース支持体のねじ山付き孔（３６）内に係合している、請求項４記載の工具。
6. 調節楔（１３，３３）が、連続的に一貫したねじ山付き孔を有しており、該ねじ山付き孔内に、ダブルねじ山付きねじ（２３，２４）の一方のねじ山部が係合しており、ダブルねじ山付きねじ（２３，２４）の他方のねじ山部が、ディスク状の工具ベース支持体（１０）のねじ山付き孔内に係合している、請求項１から５までのいずれか１項記載の工具。
7. カセット状の支持体（１２）を位置固定するために、対向ねじ（２９）が設けられており、該対向ねじ（２９）が、ディスク状の工具ベース保持体の段付けされた孔内に係合していて、かつカセット状の支持体（１２）の上位の部分（１５）の背面におけるねじ山付き盲孔（３０）内に係合している、請求項１から６までのいずれか１項記載の工具。
8. カセット状の支持体（１２）を位置固定するための固定ねじが、締付け状態で、ディスク状またはストリップ状の工具ベース保持体（１０）に、軸方向および／または半径方向で有効な予荷重下で当て付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の工具。
9. ディスク状の工具ベース保持体（５０）において、付加的に、接線方向で締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサート（５１）が配置されているか、またはストリップ状の工具ベース保持体において、上側の端面に締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサートが配置されており、この場合、接線方向で締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサート（５１）もしくは上側の端面に締め込まれた少なくとも１つのカッティングインサート（５１）が、ワークピースの外径成形部を加工するために、半径方向で調節可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の工具。
10. 接線方向で配置されたまたは上側の端面に配置されたカッティングインサート（５１）が、工具保持体切欠内に配置されたカセット（５２）内に締め込まれており、該カセット（５２）が、調節楔（５５）を介して、半径方向で調節可能である、請求項９記載の工具。
11. カセット（５２）が、クランプ楔（５３）によって戻止め可能である、請求項１０記載の工具。
12. クランプ楔（５３）および／または調節楔（５５）が、一方では調節楔（５５）またはクランプ楔（５３）の貫通孔内に係合し他方では工具保持体（５０）のねじ山付き孔内に係合するダブルねじ山付きねじ（５４，５６）によって、固定可能である、請求項１０または１１記載の工具。

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