JP4833199B2 - フライス - Google Patents

Description

本発明は、工具本体の凹所に固定でき調節要素により位置を調整できる少なくとも１個の切削インサートでワークを加工するためのフライス、特に面削りフライスに関する。

かかるフライスは例えば米国特許第３３３９２５７号明細書で知られている。その場合、ほぼ円筒状の工具本体の外周に、位置を調整可能な多数の切削インサートが分布して配置されている。切削インサートの位置の調整ないし調節は２分割構造の調節装置によって行われ、即ち、その調節装置は、工具本体の収容孔にはめ込まれた雌ねじを有するテーパ付き調整スリーブと、この調整スリーブと収容孔における雌ねじにねじ込まれる内部ピンで構成されている。その２分割構造調節装置の調整スリーブは、内部ピンによって、刃物板ないし切削刃の側面に沿って半径方向に移動され、その結果、刃物板が軸方向に移動される。テーパ付き調整スリーブとその中に案内された調整ピンを備えたかかる位置調整装置の２分割構造は、欧州特許出願公告第１２１３０８１号明細書で公知のワークを精密切削加工するための工具でも知られている。

米国特許第６１５５７５３号明細書において、一体構造の調整ねじを備えた切削工具の刃物板に対する変位調整装置が知られている。この公知の変位調整装置の場合、調整ねじの同心的ねじ頭部ないし偏心的ねじ頭部が、刃物板のテーパ付き側面に沿って半径方向に移動され、その結果、刃物板が軸方向に移動される。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の特に単純に構成されたフライスを提供することにある。その場合、できるだけ単純な手段で切削インサートないし各切削インサートの確実な位置調整あるいは調節が可能とされるようにすることにある。

この課題は本発明に基づいて請求項１に記載の特徴によって解決される。そのために、一体構造の調節要素に、テーパ付きねじ頭部あるいはテーパ付きねじ軸部が設けられている。これは、一方は、円筒状ねじ頭部に移行し、他方は、細目ねじを有するねじ付き軸部に移行している。

ねじ頭部とねじ付き軸部との間を延びねじ付き軸部に向けて徐々に細くなっている調節テーパ部が、切削インサートの微調節時あるいは位置調整時、切削インサートの調節要素の側の側面に設けられた円錐状削設凹所と協働する。理想的位置において、以下においてテーパ付き調整ねじとも呼ぶ調節要素のテーパ部と切削インサートにおける円錐状削設凹所との間に、面接触が存在している。

テーパ付き調整ねじのねじ頭部が、対応した切削インサートに対して間隔を隔てて工具本体に設けられた調節孔の円筒状開口部位あるいは円筒状案内部位に案内され、そこに、かみ合い結合して置かれる。調節孔の孔軸線は、切削インサートにおける締付けねじ孔の孔軸線に対して、４０°より小さな角度例えば１０°〜３０°、好適には、１２°の角度を成して傾斜されている。この傾斜して延びる孔軸線によって、それに応じて、調節孔内にはめ込まれたテーパ付き調整ねじの傾斜位置によって、工具本体の円筒状外周面に開口する調節孔が、その全周にわたり、即ち、本体材料の調節孔の全開口縁にわたり、本体材料で形成され、ないしは取り囲まれる。これによって、工具本体における切削インサートを収容する凹所と調節孔との間の部位に、少なくともテーパ付き調整ねじのねじ頭部の領域に、狭隘部が存在する。この狭隘部の幅あるいは厚さは、一方では、切削インサートにおける締付けねじ孔に対する調節孔の傾斜角の大きさに左右され、他方では、テーパ付き調整ねじのテーパ部の円錐角の大きさに左右される。

切削インサートは、工具本体における凹所に切削インサートを固定する締付けねじに対する貫通開口の部位に、長手スリットを有している。この長手スリットは直線状、曲線状あるいはレンズ状に形成される。このスリットは切削インサートの長手方向にそって貫通開口の両側に延びている。従って特にテーパ付き締付けねじと組み合わせて切削インサートを固定する時、締付けねじのテーパ付きねじ頭部により、長手スリット付き切削インサートが広げられ、これにより、切削インサートは凹所内に、かみ合い結合および摩擦結合で特に遊びなしにセットされる。これによって、フライスの回転運動のために発生された遠心力は締付けねじではなくむしろ、工具本体で受けとめられることが保証される。その場合、切削インサートを確実に保持するために、工具本体におけるダブテール状に形成された対称的あるいは非対称的な凹所が利用される。ダブテール状凹所に合わされ、従って、同様にダブテール状をした切削インサートの外側輪郭は、面取りされた挿入縁が形成されている。

有利な実施態様において、工具本体の外周に分布して配置された切削インサートのうちの１個は、組立状態において、他の切削インサートに比べて高く設定され、工具本体の作業表面から他の切削インサートに比べて例えば０．０５ｍｍだけ突出している。その突出切削インサートは、この突出切削インサートが最初の設定切刃を形成することによって、特に単純な方法で第１設定用マークとして用いられる。

また本発明に基づくフライスの他の有利な実施態様および発展形態は従属請求項に記載されている。即ち、切削インサートは、これにより着脱可能に或いは固定して保持された切刃の部位に、チップ溝あるいはチップ排出溝が設けられている。

本発明によって得られる利点は特に、フライスの工具本体におけるそれぞれの切削インサートの位置を調整するための一体構造の調節要素によって、それぞれの切刃ないしこれを支持する切削インサートの特に簡単に実施でき且つ特に細かなあるいは精密な調節が可能とされることにある。

工具本体のダブテール状凹所内における相応してテーパを付けて形成された切削インサートのダブテール案内によって、切削インサート従って切刃の特に精確な位置決めが達成される。このダブテール案内は、位置決めに加えて、フライスの高速回転中における特に効果的な遠心力支持としても役立ち、これにより、その遠心力支持性は約２０％高められる。また、ダブテール案内によって、切削インサートの最初の装着あるいはその交換が、特に単純な操作で達成される。

切削インサートに一体化されたチップ溝によって、別個の部品として形成されたチップ排出器を省くことができ、これにより、それぞれの切削インサートに対する調節装置あるいは位置調整装置の一体構造形成に加えて、一層の部品削減が達成される。テーパ付き調整ねじの形の調節要素の一体構造形成によって、時計方向あるいは反時計方向に回転可能なテーパ付き調整ねじの単純な回転によって、切削インサート従って切刃が、μｍ範囲で精確に変位調整できる。

また本発明に基づくフライスの場合、部品削減に基づいて、切削インサートの数従って切刃の数が大幅に増大され、これによって、送り速度および／又は切削速度の増大も達成される。

有利な実施態様において、工具本体は、本体保持体とこの本体保持体上に被せられた支持リングを有している。支持リングは本体保持体上に、焼き嵌められている。支持リングは、その代わりにあるいはそれに加えて、本体保持体にねじ止めすることもできる。支持リングは鋼製リングとして形成され、本体保持体は、アルミニウムから成っている。支持リングの外周側に均等に分布して配置された切削インサートが、支持リングに、即ち、そこに設けられた凹所に、同様に着脱可能に固定されている。

かかる本体保持体と、この本体保持体上に被せられるか焼き嵌められ、場合によって追加的に本体保持体にねじ止めされる支持リングから成る工具本体の構成は、切削インサートの固定様式と無関係に且つ切削インサートの調節様式あるいは調節性と無関係に、任意の切削インサートを設置するのに適しているので、これ自体発明性を有する。

以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお各図において同一部分には同一符号が付されている。

図１〜図３に種々の図で示されたフライス１は工具本体２を有し、この工具本体２は図４に応じて中空円筒状に形成されている。工具本体２の本体材料はアルミニウムやチタンあるいは鋼である。

工具本体２はその横側本体外周面３に、工具本体２の外周５に均等に分布して配置された多数の切削インサート４を支持している。なお、切削インサート４は工具本体２の外周５に不均等に分布して配置することもできる。工具本体２の本体外周面３の部位に各切削インサート４の間にチップ案内溝６が設けられている。図３から理解できるように、それらのチップ案内溝６に、それぞれの切削インサート４に一体化された対応したチップ溝７がつながっている。

図４から明らかなように、工具本体２の中央貫通開口８は、この中央貫通開口８を貫通する皿状取付けボルト１０のボルト頭部頂部フランジ９により、中央貫通開口８の開口縁１１が覆われている。中央貫通開口８は開口縁１１を介して工具本体２の天井面あるいは作業表面１２に移行している。中央貫通開口８は段付き孔として形成され、その段付き部が締付け面１３となっている。この締付け面１３に、それに対応したボルト頭部１５の下側面１４が、ボルト頭部１５と中央貫通開口８との間に環状冷却材通路１６を形成した状態で接している。この冷却材通路１６に、中央冷却材孔１８につながっている複数の冷却材孔１７が開口している。

フライス１の運転中、冷却材孔１７、１８および環状冷却材通路１６を介して、冷却材が工具表面ないし作業表面１２に導かれる。そのために、冷却材は、中央貫通開口８の開口縁１１とこの開口縁１１を覆うボルト頭部頂部フランジ９との間に形成され冷却材通路１６につながっている冷却隙間１９を介して、作業表面１２に流出し、この作業表面１２を介して、切削インサート４により支持された切刃あるいは刃物板２０と加工すべきワーク（図示せず）との間の作業領域に達する。冷却隙間１９の幅ａは合目的的には約０．８ｍｍである。

別個の取付けボルト１０を備えた中央貫通開口８の代わりに、工具本体２に一体の受け軸あるいは継手を形成することもできる。

図１から比較的明らかに理解できるように、切削インサート４は工具本体２におけるダブテール状凹所２１にはめ込まれている。それぞれの切削インサート４はダブテール状凹所２１に合わされた外側輪郭を有し、この外側輪郭は面取りされ挿入縁２２を備えている。

それぞれの切削インサート４は工具本体２に締付けねじ２３によって固定されている。図６から理解できるように、その締付けねじ２３は切削インサート４の締付けねじ用貫通開口２４を貫通している。締付けねじ２３は、工具本体２における雌ねじ付き締付けねじ孔２５にねじ込まれている。

図６と図７から理解できるように、それぞれの締付けねじ２３はテーパ状ねじ頭部２６を有し、そのテーパ部２７は締付けねじ２３のねじ付き軸部２８に向けて徐々に細くなっている。切削インサート４の組立状態では、図７に応じて、締付けねじ２３は切削インサート４の貫通開口２４に完全にはめ込まれている。工具本体２におけるダブテール状凹所２１に切削インサート４を特に確実に固定するために、切削インサート４に長手スリット２９が設けられ、この長手スリット２９は切削インサート４の貫通開口２４の両側に延びている。長手スリット２９は切削インサート４の広がり方向３０への広がりを可能にしている。

工具本体２のそれぞれの凹所２１に締付けねじ２３により切削インサート４を固定する場合、長手スリット２９を備えた切削インサート４が、締付けねじ２３のテーパ部２７により広げられあるいは突っ張られ、その結果、切削インサート４は対応した凹所２１に特に締付けによって遊びなしに固定される。これによって、フライス１の回転運動のために運転上生ずる遠心力が締付けねじ２３ではなく、工具本体２で受けとめられることが保証される。

各切削インサート４は、工具本体２の対応した凹所２１内において軸方向３１に移動可能であり、従って、所望位置に調節できる。切削インサート４の相応した位置の調整により、切削インサート４に着脱可能にあるいは固定して保持された切刃２０が、加工すべきワークとの所望の接触位置に導かれる。その場合、切削インサート４の位置調整ないし調節は、以下にテーパ付き調整ねじ３２と呼ぶ一体構造の調節要素により行われる。

テーパ付き調整ねじ３２は円筒状ねじ頭部部分３２ａと、それに続く調節円錐体あるいは調節テーパ部３２ｂと、それに続く以下においてねじ付き軸部と呼ぶ雄ねじ３３付きのねじ軸部３２ｃを有している。テーパ付き調整ねじ３２は、ねじ付き軸部３２ｃに向かって徐々に細くなっている調節テーパ部３２ｂとねじ付き軸部３２ｃとの間に、くびれ軸部３２ｄが設けられている。テーパ付き調整ねじ３２はねじ頭部端面に、手動操作工具を受けるための十字形溝あるいは多角形溝３４が設けられている。

図５から理解できるように、切削インサート４用凹所２１に対して間隔を隔てられた調節孔３５の中に組立状態でねじ込まれたテーパ付き調整ねじ３２は、その円筒状ねじ頭部３２ａで、工具本体２における対応した案内部位３６にかみ合い結合し、従って、ぴったり接している。その調節孔３５の孔軸線３７は傾斜されている。テーパ付き調整ねじ３２がその円筒状ねじ頭部３２ａで接する工具本体２における案内部位３６は、円筒状開口部位あるいは円筒開口部位として形成されている。孔軸線３７従って調節孔３５は、締付けねじ孔２５の孔軸線３８に対して４０°より小さな角度αを成して傾斜されている。その傾斜角αは例えば１０°〜３０°であり、好適には１２°である。

テーパ付き調整ねじ３２のこの傾斜状態によって特に、それぞれの切削インサート４用凹所２１と工具本体２の本体外周面３に在る調節孔３５との間に、特に図２から理解できるように、狭隘部３９が存在している。これにより、テーパ付き調整ねじ３２は、切削インサートカセット用凹所２１に対して間隔を隔てて工具本体２にかみ合い結合し、従って、ぴったり接している。

図７に示されたテーパ付き調整ねじ３２の調節位置において、テーパ付き調整ねじ３２の調節テーパ部３２ｂが、切削インサート４のテーパ付き調整ねじ３２の側の側面４１に存在する円錐状凹所あるいは削設凹所４０に係合している。この調節位置あるいは理想位置において、調節テーパ部３２ｂと円錐状削設凹所４０は完全面接触あるいは面接触している。切削インサートないし切削インサートカセット４における円錐状削設凹所４０は、テーパ付き調整ねじ３２の円錐面すなわち調節テーパ部３２ｂと、完全面接触あるいは面接触を生ずる。テーパ付き調整ねじ３２の左右の回転あるいは精密調節により、テーパ付き調整ねじ３２が調節孔３５の内部で半径方向４２に移動し、その結果、切削インサート４および従ってこれに保持された切刃２０が、軸方向３１に移動ないし位置調整される。

調節要素がテーパ付き調整ねじ３２の形に一体構造に形成されていることにより、切削インサート４およびこれに保持された切刃２０の特に精密なμｍ範囲の微調整が達成できる。その場合、切削インサート４のこの特に精確な調整可能性のために、特に僅かな部品しか必要とされない。また切削インサート４自体に既にその切刃２０の部位にチップ溝７が設けられているので、一層の部品削減が達成されている。全体としてこの結果、好ましくは面削りフライスとして利用されるフライス１は、特に多数の切削インサート４を備えることができる。

有利な実施態様において、工具本体２の外周５に分布して配置された切削インサート４のうちの１個は、組立状態において、他の切削インサート４に比べて高くセットされ、工具本体２の作業表面１２から他の切削インサート４に対して合目的的には０．０５ｍｍだけ突出している。作業表面１２におけるマーク４３で明示された突出切削インサート４は、この突出切削インサート４が最初の設定切刃を形成することによって、特に単純な方法で第１設定用マークとして用いられる。

図８と図９は、本体保持体２ａと支持リング２ｂから成る２分割構造工具本体２ａを示している。本体保持体２ａは断面ほぼＴ形をし、円筒状支持軸部４４とこれと一体に結合されたフランジ状の当接リングないし支えリング４５を有している。支持リング２ｂは断面ほぼＬ形をしている。本体保持体２ａは好適にはアルミニウムから成っている。支持リング２ｂは合目的的には鋼製リングである。

支持リング２ｂは本体保持体２ａの軸部４４上にはめ込まれている。図示された組立位置において、支持リング２ｂは本体保持体２ａの当接リングないし支えリング４５の端面４６に面接触している。本体保持体２ａの軸部４４は支持リング２ｂの断面Ｌ形輪郭に合わされ、段付き当接輪郭ないし段付き鍔部輪郭４７を形成している。

支持リング２ｂは外周に複数の切削インサート４を支持している。これらの切削インサート４は支持リング２ｂの外周に合目的的には均等に分布して配置されている。工具本体２に切削インサート４を保持する締付けねじ２３は、好適には、支持リング２ｂの中にだけ延び、これにより、切削インサート４は支持リング２ｂにだけ保持されている。しかし、その締付けねじ２３が支持リング２ｂを貫通して、本体保持体２ａの中まで入り込むようにすることもできる。同じように調節要素あるいはテーパ付き調整ねじ３２も、支持リング２ｂにだけねじ込まれている。しかし、そのテーパ付き調整ねじ３２も本体保持体２ａの中にまで延びるようにすることもできる。

支持リングである鋼製リング２ｂは、本体保持体２ａの軸部４４の上に好適には焼き嵌められている。支持リング２ｂは、それに加えてあるいはその代わりに、本体保持体２ａにねじ止めすることもできる。そのために、図９は軸方向に延びる固定ボルト４８を示している。この固定ボルト４８は本体保持体２ａにおける貫通開口４９を貫通し、そのねじ付き軸部５０が支持リング２ｂにおける雌ねじ付き孔５１にねじ込まれている。単独の固定ボルト４８の代わりに、支持リング２ｂを本体保持体２ａに固定するために、追加的にあるいは代用的に複数の固定ボルト４８を利用することもできる。

多数の切削インサートを備えた本発明に基づくフライスの平面図。 図１のフライスの側面図。 図１のフライスの斜視図。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ったフライスの断面図。 テーパ付き一体構造の調整ねじで調整可能な切削インサートの図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図。 テーパ付き調整ねじを備えた調整可能な切削インサートの分解斜視図。 図６の切削インサートの組立状態の斜視図。 本体保持体と多数の切削インサートを受けるための本体保持体上に被せられる支持リングから成る２分割構造の工具本体の部分断面斜視図。 図８の工具本体の断面図。

符号の説明

１ フライス
２ 工具本体
２ａ 本体保持体
２ｂ 支持リング
４ 切削インサート
７ チップ溝
８ 中央貫通開口
１０ 取付けボルト
１１ 開口縁
１２ 作業表面
２０ 切刃
２１ 凹所
２３ 締付けねじ
２４ 締付けねじ用貫通開口

Claims (18)

1. 工具本体（２）の凹所（２１）に固定でき調節要素（３２）により位置を調整できる少なくとも１個の切削インサート（４）でワークを加工するためのフライス（１）において、調節要素（３２）が、ねじ頭部（３２ａ）と、ねじ付き軸部（３２ｃ）と、ねじ頭部（３２ａ）とねじ付き軸部（３２ｃ）との間を延び切削インサート（４）の側面（４１）に設けられた円錐状削設凹所（４０）と協働する調節テーパ部（３２ｂ）とから成る一体構造の調節要素として形成されていることを特徴とするフライス。
2. 切削インサート（４）用凹所（２１）に対して間隔を隔てられた調節孔（３５）が、調節要素（３２）のねじ付き軸部（３２ｃ）に対応した雌ねじと、調節要素（３２）のねじ頭部（３２ａ）が案内される円筒状開口部位（３６）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のフライス。
3. 調節孔（３５）の孔軸線（３７）が、切削インサート（４）における締付けねじ孔（２５）の孔軸線（３８）に対して傾斜されていることを特徴とする請求項２に記載のフライス。
4. 調節孔（３５）の孔軸線（３７）の傾斜角（α）が、α＞０°かつα＜４０°であることを特徴とする請求項３に記載のフライス。
5. 前記傾斜角（α）が、α＝（２０±１０）°であることを特徴とする請求項４に記載のフライス。
6. 調節要素（３２）が、調節テーパ部（３２ｂ）とねじ付き軸部（３２ｃ）との間にくびれ軸部（３２ｄ）を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のフライス。
7. 切削インサート（４）が、締付けねじ（２３）用貫通開口（２４）の部位に、長手スリット（２９）を有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のフライス。
8. 工具本体（２）の凹所（２１）に切削インサート（４）を固定するために、テーパ付き締付けねじ（２３）が利用されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のフライス。
9. 切削インサート（４）の、該切削インサート（４）により保持された切刃（２０）の部位に、チップ溝（７）が一体形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のフライス。
10. 切削インサート（４）を受けるためのダブテール状凹所（２１）が工具本体（２）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のフライス。
11. 切削インサート（４）がダブテール状凹所（２１）に合わされた外側輪郭を有し、該外側輪郭が面取りされた挿入縁（２２）を備えていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のフライス。
12. 組立状態において１個の切削インサート（４）が、工具本体（２）の作業表面（１２）で、他のすべての切削インサート（４）に比べて高められていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のフライス。
13. 工具本体（２）が締付け面（１３）付きの中央貫通開口（８）を有し、皿状取付けボルト（１０）がそのボルト頭部（１５）の下側面（１４）で前記締付け面（１３）に、ボルト頭部（１５）と中央貫通開口（８）との間に環状冷却材通路（１６）を形成した状態で接し、該冷却材通路（１６）が、中央貫通開口（８）の開口縁（１１）と該開口縁（１１）を覆うボルト頭部頂部フランジ（９）との間に形成された冷却隙間（１９）につながっていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のフライス。
14. 工具本体（２）が、本体保持体（２ａ）と、該本体保持体（２ａ）上に被せられ切削インサート（４）が固定できる支持リング（２ｂ）を有していることを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のフライス。
15. 支持リング（２ｂ）が本体保持体（２ａ）上に焼き嵌められていることを特徴とする請求項１４に記載のフライス。
16. 支持リング（２ｂ）が本体保持体（２ａ）にねじ止めされていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のフライス。
17. 本体保持体（２ａ）がアルミニウムから成っていることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１つに記載のフライス。
18. 支持リング（２ｂ）が鋼製リングであることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか１つに記載のフライス。

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