JP5308357B2 - 工具 - Google Patents

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Description

本発明は、機械加工時にその長手軸のまわりに回転する加工物に対して外面フライス加工(external milling)または旋削(turning)/回転ブローチ加工(rotary broaching)を行う工具に関し、この工具は、外縁に配置された切削インサートまたは切削インサートを取り付けたカセットを有するディスク形状の工具ホルダを含む。

上記の工具は、特に自動車のクランクシャフトまたはカムシャフトの製造に使用されて、加工物の長手軸に対して同軸上にも非同軸上にも位置する回転対称面を作り出す。そのようなシャフトの製造時には、多くの場合、特定の許容公差で鋳造された加工物を基材として使用して、次に続く、主ベアリングおよび大端部ベアリングを作り出す切削作業を十分に信頼性のある態様で実施できるようにする。回転ブローチ加工または旋削/回転ブローチ加工または外面フライス加工用の工具は、先行技術から公知である。

回転ブローチ加工では、直進回転ブローチ工具が、機械加工される回転中の加工物に向かって半径方向に送られる。旋削/回転ブローチ加工では、連続する複数の切削インサートが、ディスク形状の工具ホルダのピッチ円円周上に配置され、前記切削インサートは、ディスク円周の第1の部分に沿って、連続して段階的に増大する。この工具は、原理的には欧州特許第0 313 644 B1号明細書または欧州特許出願公開第0 286 771 A1号明細書から公知のように、回転している加工物上を半径方向にピッチ円円弧に沿って旋回する。そこで使用される工具に関しては、ピン加工を行い、アンダーカット部を作り出すために、形状が異なる2つのタイプの切削インサートが使用される。それに合わせた端部工具については、例えば、独国特許出願公開第100 279 45 A1号明細書に示され、説明されている。かかる側フライスは、加工物、すなわちクランクシャフトまたはカムシャフトが低速で回転し、一方、側フライスがその軸のまわりにさらにかなり高速で回転するようにして、外面フライス加工に使用される。したがって、特に、クランクシャフトの大端部ベアリングを作り出すのに使用される外面フライス加工では、切削速度は、外面フライスの回転と低速の方のクランクシャフトの回転とによって決まる。

フライス加工の経済効率は、特に、工具の再セット時間を含めた様々な要因に依存する。工具ホルダ上の切削インサートが摩耗した場合、これらの切削インサートは交換しなければならず、側フライスに関しては、先行技術によると、個々の切削インサートごとに外し、それを新たな切削インサートに交換し、新たな切削インサートを拘束するか、または1つまたは複数の切削インサートを有するカセットをその都度交換するかのいずれかが必要であり、カセット交換のためには、予めカセットを外し、新たに固定することがさらに必要である。そのような再セット時間中に、側フライス全体をフライス盤から取り外し、用意した側フライスに交換しない限り、フライス加工は中断される。

欧州特許第0313644B1号明細書 欧州特許出願公開第0286771A1号明細書

本発明の目的は、再セット時間を最小限にし、再セット時の取り扱いを簡単にすることである。

この目的は、請求項1に記載の工具によって達成され、本発明によれば、この工具は、直接的にまたはアダプタを介して間接的に、機械スピンドルに取り外し可能に固定された、環状の、または部分的リング形状の、すなわちセグメントに分割されたホルダに切削インサートまたはカセットが配置されたことを特徴とする。

環状またはセグメントホルダは、はるかに迅速に取り外したり、取り付けたりすることができるので、再セット時間が長くなるのを防止する。複数の切削インサートを装着する環状またはセグメントホルダは、工具ホルダとして費用をかけずに製造することができ、したがって、追加となる材料費はマージン分のみである。セグメントホルダを使用する場合、互いに接して配置された複数のセグメントは、切削インサートからなる完全な外縁リングを形成するか、あるいは回転または旋削/回転ブローチ加工用の帯形状工具の場合には、必要とされる完全なホルダを形成する。

切削インサートの固定ねじとは異なり、ホルダをアダプタに固定するかまたは直接機械スピンドルに固定するクランプまたはねじ体は、これらが凹部に置かれて、汚染や、摩耗作用や、衝撃応力から保護されるように配置することができる。固定手段の個数は、それぞれの工具ホルダに対して可能な限り少なく選択される。

外面フライス内で完全なリングを形成するセグメントホルダを選択した場合、一方では、少数の個々のホルダだけを交換すればよいように、可能な限り大きい扇角が選択され、他方では、さらなる持ち上げ手段のない手動交換が難なく可能となるように、重量のバランスがとられる。このため、個々のセグメントの重量は、例えば、10kg〜12kgに制限される。そのような構成の利点は、本来なら必要な、外面カッタディスク全体を交換する積み荷クレーンを不要にできることにある。

さらに好ましい構成が従属請求項から得られる。

個別のセグメントを用いて問題を解決する場合、いずれの場合でも少なくとも1つのねじ、好ましくは2つまたは3つのねじを用いて機械スピンドルに固定される各セグメントホルダを備えるのが好ましい。ただし、ねじ込み式連結体の個数は、ホルダの大きさに大きく依存し、したがって、当然のことながら、角度範囲が45°のホルダは3つのねじを用いて固定するのが好ましく、一方、角度が小さいセグメントは、2つのねじしか必要としない。全体として閉じた円形リングを形成する個々のセグメントは、半径方向に延びるそれらのそれぞれの端面が、それぞれ隣接する別のホルダの端面と対接した状態に置かれる。

各ねじは、ホルダに配置された穴を貫通し、機械スピンドルのねじ穴に固定されるのが好ましい。

一方で、固定を逆にすること、すなわち、ねじのうちのねじが切られた軸部がホルダのねじ穴の位置にねじ込まれ、軸部に配置された穴をねじが貫通することもあり得る。ねじは、取り付けた状態で(その構成に応じて)ホルダの凹部かまたは機械スピンドルの凹部に隠すことができる頭部を有するのが好ましい。

ホルダを交換する際に、ホルダを取り外せるようにするのに、すべての固定ねじを完全に抜いて取り出す必要がないようにするのが望ましい場合、代替の実施形態において、一方の側に開いたスロット形状の凹部と、他方の端部にあるストッパとを有していて、ねじで固定する前にねじの軸部を横から挿入できるセグメントホルダを備えることができる。

この実施形態では、ねじは、単に頭部の回転動作によって解放されさえすればよく、その後、スロット形状の開口があるためにホルダを横方向に取り外すことができ、新たなホルダに交換することができる。

環状ディスクの形態のホルダが選択された場合、まず第1に、個々のセグメントに対して、上記にも説明したねじによる同様の固定を使用するのが適切である。一方、別の方法によれば、環状ディスクとしてのホルダは、アダプタまたは機械スピンドルに当てて軸方向に拘束されるのが好ましく、そのために、締め付けねじを用いて動かせるクランプ楔、および/または、回転方向のロックに対しては、互いに拘束される部品の溝形状の凹部のそれぞれに置かれるスプリングを備えるのが好ましい。ただし、ホルダとアダプタ、またはホルダと機械スピンドルとの間の差込連結体を選択することもでき、特に、引張り棒を用いてクランプ楔を動かすことができるように、ホルダとアダプタ、またはホルダと機械スピンドルとの間の楔式締結を使用するのが好ましい。環状ディスクは、軸方向のストッパ面を用いて軸方向の移動を阻止される形で固定されるのが好ましい。

本発明の例示的な実施形態が図に示される。

セグメント工具ホルダを有する側フライスの実施形態の部分図を示している。 セグメント工具ホルダを有する側フライスの実施形態の部分図を示している。 セグメント工具ホルダを有する側フライスの実施形態の部分図を示している。 セグメント工具ホルダを有する側フライスの実施形態の部分図を示している。 セグメント工具ホルダを有する側フライスの実施形態の部分図を示している。 環状の工具ホルダを有する側フライスを示している。 環状工具ホルダの固定の変形型を詳細図で示している。 環状工具ホルダの固定の変形型を詳細図で示している。

工具ホルダが直接固定されるか、またはアダプタが固定されるかいずれかの同じ既存スピンドル10が、各図に示されている。ホルダは、セグメント構造または環状構造のいずれかとすることができる。図1〜5に示す様々な実施形態では、セグメント11が使用されていて、各セグメント11は、2つまたは3つのねじ12、13、14によってスピンドル10に固定されている。図1に示した例では、構成要素として閉じたリングを形成する10個のセグメント11が必要とされ、それぞれ異なる複数の切削インサート15を有するカセット28が、外縁部で閉じたリングに固定されている。個々のカセットおよび割り出し可能なインサートの固定および構成は、先行技術により細部にわたって公知である。各セグメントは、2つの凹部16、17を有し、使用することが好ましいソケットねじのねじ頭部がこれらの凹部16、17の領域に「隠される」ように、固定ねじを凹部16、17に挿入することができる。頭部は、締め付け圧力をかけられて、凹部16、17のそれぞれのベース面に置かれ、ねじの軸部は、セグメントホルダ11の穴(詳細には図示せず)を貫通し、ねじのその他の部分は、スピンドル10またはアダプタのねじ穴のそのねじで固定されている。

図示された実施形態においては、質量が3.4kgであるセグメント11の場合、外径が700mmのカッタディスクに対して、20個のねじが必要とされる。凹部16、17は、単に片側から到達可能とすることができるし、両側から到達可能とすることもできる。

図2に示す実施形態では、個別のセグメント11が同様に使用されるが、前記セグメント11は、アダプタ23に固定されている。いずれの場合も、3つの締め付けねじがセグメント11を固定する働きをすることも分かる。締め付けねじ19は、それぞれの凹部20に配置されるので、ねじ頭部が保護される。

図3は、個々のセグメント11が、増設したクランプ点22で軸方向にも固定される変形実施形態を示している。クランプ点22は、楔形状のクランプ部材によって形成され、このクランプ部材を用いて、各セグメントが長手軸方向に沿った態様で固定されている。クランプ点22とは反対の側で、スピンドル10の縁部を越えて半径方向に突出するディスクによって軸方向の移動を阻止される形で、断面がL字形状のセグメントが固定されている。

図4は、スロット形状の凹部29を有するセグメント11を示し、凹部29は、片側に開いているが、行き止まりで終端し、その端部でねじ軸部用の止め点を提供する。クランプ楔24は、この場合も軸方向の拘束を可能にする。個々のセグメント11は、クランプ部品30によって互いに接して固定されて、完全なリングを形成することができる。図4から分かるように、それぞれの締め付けねじ19を収容する働きをするさらなる凹部18が設けられ、この凹部18を用いて、図4にのみ示すカセット28がそれぞれねじ留めされている。カセットは、個々の切削インサートを収容する働きをし、これは、例えば、図5から分かる。

図6および図7は、8つのクランプ点22でディスク形状のアダプタ23に固定された、閉じた環状ホルダ21を有する実施形態を示している。クランプ楔24は、中央穴を貫通する締め付けねじ25とともにクランプ部材を形成してクランプに寄与し、リング21は、このクランプ部材を用いてアダプタ23に固定されている。アダプタの凹部およびリング21の凹部で両方と係合するスプリング26は、前記部品の互いに対する回転方向位置を固定するように機能する。

本実施例では、リング21を交換するのに、ねじ25を緩める必要があり、その後、リング21が露出されて、取り外すことができるように、環状ディスクの位置を合わせることができる。リング21の高さが低いので、直径が700mmのカッタで、リング21の重量を約15kgに維持することができ、このリング21は、総計8つのクランプ点22で固定され、手動で取り扱うことができる。

図8は、カセット28用のホルダとしてのリング21を示している。リング21は、複数のクランプ点22でスピンドル10の所定の位置に上記の態様でクランプされている。この場合、2つのねじ28でスピンドル10に固定されたスプリング27を使用して、リング21の位置を合わせることができる。

図示されたホルダ11またはホルダ21はすべて、断面がL字形状の構造とすることができ、ねじ軸部を通すために片側に開いたスロット形状の凹部29を有する。もう一方の側にはストッパが設けられるのが好ましい。この実施形態の利点は、予め取り付けられたねじ12、13、またはねじ14、あるいはクランプ楔24を備えたセグメントホルダ11、21を、片側からアダプタ23上にストッパまで押し込むことができることにあり、それによって、障害のない位置調整をもたらす。ねじまたはクランプ楔を締め付けて、L字形状のホルダ11、21を固定する。この変形型は、ねじまたはクランプ楔を狭い領域で締め付けさえすればよいことから、迅速な工具交換に特に適している。

10 スピンドル
11 セグメント
12、13、14 ねじ
15 切削インサート
16、17 凹部
18 凹部
19 締め付けねじ
20 凹部
21 環状ホルダ
22 クランプ点
23 アダプタ
24 クランプ楔
25 ねじ
26、27 スプリング
28 カセット
29 溝
30 クランプ部品

Claims (4)

  1. 機械加工時に、それらの長手軸のまわりに回転する工作物に対してフライス加工または旋削/回転ブローチ加工を行う工具であって、周辺切削プレート(15)または周辺切削プレート(15)を取り付けたカセット(28)を有するディスク形状の工具ホルダを含む工具において、
    前記切削プレート(15)または前記カセット(28)は、直接的にまたはアダプタ(23)を介して間接的に、機械スピンドル(10)に取り外し可能に固定された、環状のまたは部分的リング形状のセグメントホルダ(11、21)に配置され、
    前記セグメントホルダ(11、21)は、L形状の断面を有し、前記セグメントホルダ(11、21)の1つの側部には、ねじ(12、13、14)を用いて固定する前に、ねじ軸部の横方向の挿入のための少なくとも1つの片側に開いたスロット形状の凹部(29)が設けられ、前記セグメントホルダ(11、21)の他の側部には、ストッパが設けられ、
    前記セグメントホルダ(11)は、少なくとも1つのねじ(12、13、14)を用いて、前記機械スピンドル(10)またはアダプタ(23)に固定され、
    前記ねじ(12、13、14)は、前記ホルダ(11)に配置された穴を貫通し、前記機械スピンドル(10)のねじ穴に固定されまたはその逆とされ、
    前記ねじ(12、13、14)は、取り付けた状態で前記ホルダまたは前記機械スピンドル(10)の凹部(16、17)内に隠すことが可能な態様で配置された頭部を有し、
    前記ホルダ(11、21)と、前記アダプタ(23)または前記機械スピンドル(10)との間の押し込みによる固定を有し、
    前記ホルダ(11、21)と、前記アダプタ(23)または前記機械スピンドル(10)との間の楔式クランプ(22)を有する、工具。
  2. 前記ホルダ(21)は、環状のディスク形状として設計され、アダプタ(23)または機械スピンドル(10)に押し当てて軸方向に拘束することができることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
  3. クランプ体は、締め付けねじ(25)で動かすことができるクランプ楔(24)であることを特徴とする、請求項1に記載の工具。
  4. 回転方向にロックするためにスプリング(26、27)を備え、前記スプリング(26、27)は、前記環状ディスク(21)の溝形状の凹部内と、前記アダプタ(23)または前記機械スピンドル(10)の溝形状の凹部内とで係合することを特徴とする、請求項2に記載の工具。
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