JP4969576B2 - フライスカッティングヘッド - Google Patents

Description

本発明はフライスカッティングヘッドであって、基体の切欠きに挿入され、複数の切刃を有する複数の切刃保持体を有し、該切刃保持体が楔体を介して軸方向に調節可能でかつクランプエレメントを用いてフライスカッティングヘッド内に固定可能である形式のものに関する。

このようなフライスカッティングヘッドは原理的にはＤＥ４００３８６２Ｃ２号明細書によって公知である。ＤＥ４００３８６２Ｃ２号明細書に記載されたカッティングヘッドの場合には、切刃保持体用の切欠きは、カッティングヘッドの基体の一方の端面からその回転軸線に対し平行にかつ周面から間隔をおいて延びている。この場合、使用された切刃プレートの切刃は基体の端面からわずかにしか突出していない。さらに緊締のために役立つ円形楔の軸線はそれぞれ切刃プレートを保持する切刃プレート保持体の軸線に対して傾斜している。さらに各切刃プレートを軸方向に調節するためにディフェレンシャルねじを有する別の円形楔がそれぞれ１つ設けられかつ基体の周面から半径方向内方へ延びる切欠き内に配置されている。軸方向の調節と半径方向内方へ向けられた緊締とのためには幾何学的形状が同じである円形楔が使用される。このカッティングヘッドの利点としては、切刃プレート保持体を受容する切欠きの位置が基体の回転軸線に対して平行であることに基づき、軸方向成分のない半径方向に向けられた遠心力しか発生しないことが挙げられる。この力は、切欠きが基体の円周に直接的に位置しているのではなく、半径方向内方へ円周から間隔をおいて位置しているために良好に受止められることができる。このカッティングヘッドは特に、きわめて高い回転数と、その際に発生する遠心力とのために構成されている。有利な形式で、半径方向成分を重畳させることのない切刃エレメントの軸方向の微調節が可能である。

クランク又はカム軸を加工する場合にはまず、荒削りもしくは荒仕上げ加工がターニングリーマ、フライス又は旋削加工により行なわれる。この荒削り加工には仕上げ加工が続き、この仕上げ加工には精密仕上げ加工が続く。前記最後の加工は研磨又はバンド研磨によって、方法技術的な理由から冷却潤滑物質を使用して行なわれる。

これに対して選択的にＤＥ１０２００４０２２３６０Ａ１号明細書においては、精密仕上げ加工のために直交旋削フライスを使用することが提案されている。この文献においては工作物の加工を乾式でもしくは最小量の潤滑で行なうことも検討されている。これは冷却潤滑物質のための高い除去費用に関して望ましい。

しかし、直交旋削フライスを用いたクランク又はカム軸の仕上げ加工のための前提条件はフライスカッティングヘッドに配置された切刃インサートの好適な配向である。すべての位置誤差のみならず、切刃誤差は製作された工作物の表面質を低下させる。

本発明の課題は取扱いの簡単なフライスカッティングヘッドを提供することである。特にこのフライスカッティングヘッドは乗用車のクランク軸、特に焼入れされたクランク軸の加工を可能にしかつ以下の基準を満たすようにしたい。

１．存在する工具保持体における切刃インサートの正確な軸方向の位置決め。

２．輪郭ひずみを回避するための、等距離角度寸法での切刃インサートの正確な半径方向の配置。

３．すべての切刃の正確に平らな延在。

４．切刃保持体の交換の可能性。

５．切削材料の組成と切刃の幾何学的形状とに関して異なる切刃エレメントを用いたフライスの混合装備。

前記課題は請求項１のフライスカッティングヘッドによって解決された。このフライスカッティングヘッドは、基体の切欠きに挿入された複数の切刃保持体を有し、該切刃保持体にそれぞれ複数の切刃が溶接されている。切刃保持体はそれぞれ楔体を介して軸方向に調節可能でありかつクランプエレメントを用いてフライスカッティングヘッドに固定可能である。

本発明によれば切刃保持体はそれぞれ１つのシャフトを有し、該シャフトは基体における有利には研磨された受容孔内に配置されるか、又は、外側に位置する有利には基体に締り嵌めされた緊締リングによって取囲まれかつ中央に位置するクランプ片を介して固定可能である。

記載した解決策では切刃保持体はそのシャフト外套面を介して正確に位置決めされることができる。切刃保持体もしくはシャフトの選択された長手軸線の方向によって、フライスカッティングヘッドの回転に際して、切刃保持体の長手方向軸線が回転軸に対して傾斜して配置されている構成の場合のようには、遠心力成分は発生しない。シャフトを基体の各孔に受容しかつクランプ片を介して軸方向に固定することによって切刃保持体の高い案内精度、ひいては切刃の配向が得られる。クランプは全体としてわずかな構成高さで、場所を節減して行なうことができる。特にクランプとその解消は繰返し正確に実現することができる。緊締リングと軸方向の中央に配置されたクランプ片とを用いたクランプは簡単な製造性と切刃保持体の高い案内精度、ひいては切刃配向とを可能にする。さらに前記クランプは場所を節減する小さい構成高さを有する。切刃保持体は高い繰返し精度でクランプされることができる。

本発明の別の利点は従属請求に記載されている。

中央に配置されたクランプ片は、ｎ−平面を有する、平面図で見てｎ−角形の部体として構成されている。この場合、各平面は緊締状態で切刃保持体もしくは切刃保持体のシャフトの平面に接触する。数ｎは使用された切刃保持体の数に相当する。この場合には有利には１２０°の角度間隔で配置された３つの切刃保持体が使用される。クランプ片は緊締ねじ、特に内６角ねじを介して基体に固定される。この処置によって、切刃が摩耗したあとで切刃保持体が容易に交換されることができるフライスカッティングヘッドの簡単な構造が得られる。工具交換のためには、クランプ片のための固定ねじを外し、そのあとですべての切刃保持体を問題なく取出し、摩耗してない切刃を有する切刃保持体と交換するだけでよい。次いでクランプ片が軸方向で中央に再び挿入される。この場合、ｎ−平面は対応する回転角度の配向を規定する。いまやクランプ片は緊締ねじ、有利には２重ねじ山ねじで基体内に固定され、必然的に切刃保持体の固定が達成される。このためにはクランプ片の平面並びに切刃保持体の対応する平面はフライスカッティングヘッド回転軸線に対し軽く傾斜させられている。

切刃の軸方向の調節のためには平らな楔面を有する円形楔として構成された楔体が使用される。この円形楔は基体の半径孔内に位置し、有利には調整ねじを介して調節可能である。切刃保持体の上の切刃は本発明の有利な実施例では硬質金属、キュービック窒化硼素（ＣＢＮ）又は多結晶ダイヤモンド（ＰＫＤ）から成り、有利には切刃保持体の上に溶接されている。

以下、フライスカッティングヘッドのさらなる構成を図面について説明する。

図１から図３に示されたフライスカッティングヘッドは主として基体１０から成り、該基体１０内にはそれぞれ溶接された切刃１２を有する３つの切刃保持体１１が配置されている。切刃保持体１１はそれぞれ、長手方向軸線１３に対して平行に配置された受容孔２２（図３を参照）に挿入されている。ほぼ半径方向にもしくはこれに対して軽く傾けられて別の孔が基体１０に設けられており、該孔内には楔体１４が配置されている。該楔体１４は調整ねじ１５、有利には２重ねじの山ねじを介して半径方向で移動可能である。図５から判るように、この楔体１４は基体の半径平面に対し傾斜して延びる楔面１６を有し、したがって楔体１４の半径方向の運動に際し、切刃保持体１１はその長手方向軸線に沿って、つまり軸方向に移動可能である。切刃保持体１１をクランプするためには中央に配置されかつ３つの平面１９を有し、該平面１９が切刃保持体１１の対応する平面２０に接触するようになっている。クランプ片１８は有利には複ねじとして構成されたねじ２１で固定されている。クランプ片１８は図示の実施例ではそれぞれ１つの平面２０を有する３つの切刃保持体１１を固定するために役立つ。クランプ片１８の構成と平面２０のトライアングル状の配置とによって切刃と切刃保持体１１とを互いに１２０°の角度で正確に配向することが達成される（図１を参照）。各切刃保持体１１は円形楔１４とそれに所属するねじ１５で軸方向に調節される。切刃保持体、ひいては切刃インサートを軸平行に配向するためには孔２２が用いられる。図４に示されているように切刃保持体１１は傾斜した面２４を有していることもできる。この面２４の傾斜はクランプ片の平面１９の傾斜に相応している。これにより切刃保持体１１を意図的に平面１９に圧着することは、クランプ力が半径方向もしくは軸方向に作用する成分に分解されることに基づき保証される。

選択された実施例の利点は特に、切刃保持体１１、ひいては切刃の正確な軸方向の位置が可能であり、工具全体がコンパクトな、高い回転数に適した閉じた構造を有していることである。

図６から８までのフライスカッティングヘッド１０は主として基体１０を有し、該基体１０内にはそれぞれ溶接された切刃１２を有する３つの切刃保持体１１が配置されている。切刃保持体１１はそれぞれ、長手方向軸線１３に対し平行に配置された孔に挿入されている。ほぼ半径方向もしくはこれに対し軽く傾けられて別の孔が基体１０に設けられ、これらの孔内には楔体１４が配置されている。これらの楔体１４は調整ねじ１５、有利にはダブルスレッドねじを介して半径方向で移動可能である。図５から判るように楔体１４は楔面１６を有し、該楔面１６は基体の半径面に対し傾けられて延びているので、楔体１４が半径方向に運動した場合に切刃保持体１１はその長手方向軸線に沿って、つまり半径方向に移動可能である。切刃保持体１１をクランプするためには緊締リング１７（図６と７とを参照）と中央に配置されたクランプ片１８とが用いられている。このクランプ片１８は３つの平面１９を有し、これらの平面１９は切刃保持体１１の対応する平面２０に接触している。クランプ片１８は有利にはダブルスレッドねじとして構成されたねじ２１を介して固定されることができる。クランプ片１８は図示の実施例ではそれぞれ閉じられた平面２０を有する３つの切刃保持体１１を固定するために用いられている。クランプ片の前記構成とトライアングル形の平面１９の前記配置とにより、切刃保持体１１の切刃を互いに１２０°の角度で配向することが達成された。各切刃保持体は円形楔１４とそれに所属するねじ１５とによって軸方向に調節されることができる。切刃インサートもしくは切刃インサート保持体を軸平行に配向するためにはスリーブ形状に構成された緊締リング１７が用いられる。基体１０と緊締リング１７は緊締状態で互いに接触する円筒面を有している。図５が示すように切刃保持体１１は半径方向外側に幅の狭い研削面２３をも有し、該研削面２３は軸線方向に沿って延在している。この研削面２３は、緊締リングと切刃インサートとの間の複式線接触のために役立つ。

緊締リングの固定によって、分あたり６０００回転までのフライスカッティングヘッドの高回転数が研削に際しての品質の劣化をもたらすことなしに実現され得る。極端に高い回転数に基づき緊締リングに作用する遠心力が決定的な値を越えてはじめて緊締リングは拡張される。

有利には緊締リングはスリーブ状に構成され特に０．５ｍｍから１ｍｍまでの厚さ及び／又は７５ｍｍから１００ｍｍまでの高さを有している。この寸法は極端な高い回転数まで切刃保持体の確実な固定を保証するためには、使用された工材（鋼）の場合には十分である。

図示のフライスは直交型の旋削フライス作業に適し、特に研削に代わるクランク軸の最終加工に適している。直交型の回転フライス作業は乾式で実施できるので、湿式研削とは異なって冷却潤滑剤の使用のもとで別の費用的利点が達成可能である。本発明によるフライスカッティングヘッドは真円旋削、製作しようとする工作物の表面質、支承座の凸面性に対する高い要求を充たしかつ経済的な個数製造を可能にする。特に工具は偏心的な工具当付けで、場合によっては軸方向の送りで行なわれる直交旋削フライスに用いることができる。

３つの切刃保持体を有するフライスカッティングヘッドの第１実施例を示した斜視図。 図１のフライスカッティングヘッドをワイヤフレームで示した図。 図１と図２のフライスカッティングヘッドを切刃保持体なしで長手方向に断面した図。 切刃保持体の側面図。 クランプ片と軸方向に調節するための楔体とに対する切刃保持体の相対位置の原理図。 ３つの切刃保持体を有するフライスカッティングヘッドの斜視図。 図６のフライスカッティングヘッドの平面図。 図６のフライスカッティングヘッドをワイヤフレームで示した図。

符号の説明

１０ 基体
１１ 切刃保持体
１２ 切刃
１３ 長手方向軸線
１４ 楔体
１５ 調整ねじ
１６ 楔面
１７ 緊締リング
１８ クランプ片
１９ 平面
２０ 平面
２１ ねじ
２２ 孔
２３ 研削
２４ 面

Claims (8)

1. フライスカッティングヘッドであって、基体（１０）の受容孔（２２）に挿入され、各々が切刃（１２）を有する複数の切刃保持体（１１）を有し、該切刃保持体（１１）が楔体（１４）を介して軸方向に調節可能でかつクランプエレメントを用いてフライスカッティングヘッド内に固定可能である形式のものにおいて、切刃保持体（１１）がそれぞれ１つのシャフトを有し、該シャフトが基体（１０）の受容孔（２２）内に配置されかつ中央に位置するクランプ片（１８）を介して固定可能であることを特徴とする、フライスカッティングヘッド。
2. 前記受容孔（２２）が研削されている、請求項１記載のフライスカッティングヘッド。
3. 緊締リング（１７）が基体（１０）の上に収縮ばめされかつ／又はスリーブ形に構成され、かつ、０．５ｍｍから１ｍｍまでの厚さ及び／又は７５ｍｍから１００ｍｍまでの高さを有している、請求項１記載のフライスカッティングヘッド。
4. 中央に配置されたクランプ片（１８）が平面図で見てｎ−外平面（１９）を有するｎ−角形の部体であって、各外平面（１９）が緊締状態で切刃保持体（１１）の１つの平面（２０）に接触している請求項１から３までのいずれか１項記載のフライスカッティングヘッド。
5. 前記クランプ片（１８）が緊締ねじ（２１）を介して基体（１０）に固定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のフライスカッティングヘッド。
6. 前記楔体（１４）が平らな楔面（１６）を有する円形楔であって、基体（１０）の半径方向孔に配置されており、かつ、調整ねじ（１５）を介して調節可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のフライスカッティングヘッド。
7. １２０°の角度間隔で配置された３つの切刃保持体（１１）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のフライスカッティングヘッド。
8. 切刃（１２）が硬質金属、ＣＢＮ（キュービック窒化硼素）体又はＰＫＤ（多結晶ダイヤモンド）体から成り、切刃保持体の上に溶接されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のフライスカッティングヘッド。

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