JP6099667B2 - 金属製の工作物の長手方向縁部を加工する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、螺旋状の刃により形成された外周フライス（周面に刃を有するフライス）を用いて金属製の工作物の長手方向縁部を加工する方法及び装置に関する。

外周フライスを用いた工作物長手方向縁部の加工は公知である。背景技術において、高い切込速度及び長い切屑に関する課題が克服される。切込速度は、通常、送り速度よりも極めて高い。実際に得られる送り速度は、通常、１００ｍ／分を下回り、一部では不良の耐用期間及び低い経済性を伴う。送り速度の増加及び経済性の改善の必要性は、多くの適用範囲にみられる。公知の工具の、同時に係合している歯は、様々な切込深さで工作物に接触し、切込弧上を移動する。ゆえに、加工面は、多くの場合使用技術的な欠点の原因となる刻み目（溝）形成を伴う。

ＡＴ３９１９８９において、ガイドロールの間に案内された金属帯板の長手方向縁部を加工する外周フライスを備える構成が公知である。工具の回転軸線は、金属板平面に対して垂直に配置されている。切刃は、加工面に、送り方向に対して、回転円に従って同一方向又は逆方向に接触する。この場合、コンマ形状の切屑が発生する。この切屑は、必然的に、その都度の歯送りの、切屑の長さに対して僅かな間隔だけを可能にする。そうすると、送り速度よりも極めて高い切込速度が生じる。高い作業速度の必要性が一部で切込速度の技術的に可能な限界値を超えているが、公知の方法では、そのような課題を解決することはできない。

ＤＥ３４３５３５２において、螺旋状の刃を用いて長手方向縁部を加工する外周フライス（サイドトリミング）が公知である。工具の刃は、回転軸線に対して所定の角度を成して配置されている。回転軸線は、作用中に切刃の姿勢が金属板平面に対して垂直であるように、傾斜している。加工面における刃の楕円形の切込弧は、そのようにして刃の回転円よりも平らであり、これにより長い切屑を得ることができる。この場合でも、既に記載の場合に対して同様に、切込速度は、送り速度よりも著しく高い。しかし、加工面は、切込弧に従って波形部形成を伴い、これは、場合によっては後加工の必要性を不可欠にする。

従って本発明の課題は、工作物の長手方向縁部を加工する方法及び装置を改良して、刃の長い耐用期間を伴う、高い送り速度と同時に低い切込速度での加工を可能にするものを提供することである。本発明によれば、この課題は、冒頭で述べたような方法であって、工作物の加工中、全ての切刃を、作用長さにわたって所定の切込深さで加工面に係合させ、それぞれ隣り合う歯の間で歯間隔に一致する長さにわたる切屑の分離を、作用長さに沿った歯の移動と同時に行うことにより、解決される。

従って、工作物の長手方向縁部を加工するために、外周フライスは、小さなリード角を有して形成された螺旋状の少なくとも１つの切刃を備え、切刃は、同時に送り方向に作用する複数の歯でもって、加工面に、同一の切込深さで均等の間隔で接触する。外周フライスは回転させられ、工作物と切込域における歯との間の相対速度に従って、歯間隔の長さの切屑の分離が、係合長さに沿った切刃の移動と同時に行われる。従って本発明によれば、他のフライス加工法に対して、その都度の切削速度よりも幾倍か高い送り速度が得られる。更に加工面には、刻み目が存在しない。

刃の回転に起因する移動速度と送り速度との間の予め設定された関係に基づいて、本発明によれば、切込は、その都度切刃間隔の長さで生じる。切込中、切刃は、長手方向送りに近い速度で、工具の接触長さ全体に沿って加工面上を移動する。切込速度は、その差から生じ、送り速度よりも極めて低い。全ての刃が同一の切込深さで作用するので、加工面は、平滑で、残留波形部が存在しない。

加工面における切刃の、回転数に依存する調節は、通常の形で変化する送り速度及び一定の工具寸法に応じて行われる。この課題は、好適には、電子制御装置により解決することができる。電子制御装置は、計算ユニットを用いて送り速度を継続的に把握することにより記載の機能の実行に必要な回転数を調節する。

記載の構成は、他の外周フライスに対して、相互に支持し合う多数の利点、特に切込速度を大幅に低減しつつ送り速度の著しい増加を可能にする。このことは、特に高い送り速度で長手方向縁部を加工する際の課題を経済的に解決する主な前提条件である。

新たな方法の構成によれば、２つの工具歯の間の間隔の寸法に切屑長さを制限する可能性が存在する。短い切屑は、簡単に廃棄することができ、好適にスペースを利用して貯蔵することができる。

工具に対する多様な構成の可能性が存在する。切刃は、単段又は多段式の螺旋状の形に構成することができる。加工面に同時に作用する切刃は、円筒形又は円錐形の外周フライスに使用することができる。

以下に、図面に関して本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明による外周フライスの１つの態様を工作物と共に正面からみて示す概略図である。 図１に示した態様の平面図である。 図１及び図２に示した態様の切刃と共に加工面を示す拡大図である。 送り速度よりも高い切刃速度で作業する１つの態様の切刃と共に加工面を示す拡大図である。 本発明による段付き工具の概略図である。 鉄道レールの走行面の接線方向の部分域を加工する、本発明による外周フライスの概略図である。

図１には、本発明による外周フライス１及び工作物２が概略的に正面図で示されている。

図２には、図１に示された本発明による外周フライス１及び工作物２が概略的に平面図で示されている。円筒形の外周フライス１の回転軸線Ｏは、加工面Ｂに対して平行に配置されており、同時に螺旋状に形成された全ての切刃ｚは、長さｌにわたって加工面Ｂに係合している。切刃は、多条に、それぞれリード角αを有して形成されており、切刃ｚの間に均等な歯間隔ａ_sが生じる。外周フライス１は、送り方向Ｌ_gに向いた側の域で、長さｋにわたって、角度βに従って円錐形に形成されており、これにより非切込状態からの刃の滑らかな係合が保証される。

外周フライスは、それぞれ円筒形の域ｌと円錐形の域ｋとから成り、円筒形の域ｌ及び円錐形の域ｋは、工具全長Ｌを形成する。外周フライス１は、回転方向ｎで、予め設定されたように回転させられて、切刃は、送り方向Ｌ_gに対して同一方向に、但し、送り速度よりも僅かに遅く移動することになる。

図３において、図１に示された外周フライスの係合域が看取される。切込速度Ｖ_sは、送り速度Ｌ_gと、切込深さｔで加工される加工面Ｂの域における刃の移動速度Ｖ_zとの差から生じる。両速度は、好適には相対的に設定することができ、それによって、工具の完全な係合距離ｌの到達に際して示唆された刃位置の間の加工面Ｂからの切屑ｓの分離と同時に、２つの刃の間に置かれた切込距離ａ_sが達成される。この機能形式の境界状態は、一方では係合距離ｌに沿った切刃移動Ｖ_z及び他方では歯間隔ａ_sの域における切込移動Ｖ_sの経過時間の同一性に基づいている。これらの移動は、電子制御装置により相互に調整することができる。電子式に把握される送り速度Ｌ_gに基づいて、計算ユニットにより、工具回転数ｎは、動作を保証するために調整することができる。

公知のフライス方法に対して、本発明による方法は、好適な特性を有し、切り屑長さが歯間隔ａ_sを超えないので、小さな歯間隔及び大きな歯数を有する外周フライスの使用が促進される。

カッタヘッドにおける小さな歯間隔の使用により、係合距離ｌにおいて切込状態にある歯ｚの数を高めることができる。そうして、より小さな歯数を有する設計に対して、同一の送り速度Ｌ_gで切込速度Ｖ_sの低減を達成することができる。歯のより大きな数は、追加的に切込エネルギの効果的な分配をもたらす。工具側面のカーブした形状に基づいて、僅かな深さを有する縦溝の形をした加工面が生じる。選択された工具直径Ｄ及び加工面の幅に応じて、平面に対してずれを最小限に減らして、無視できる程度にすることができる。

図４には、外周フライス１の係合域が看取される。外周フライス１の刃速度Ｖ_zは、送り速度Ｌ_gよりも高い。切込速度Ｖ_sは、前述の成分の差から生じる。切屑ｓの分離は、好適には、加工縁部Ｂに沿った切刃の移動と同時に、加工深さｔに相当する切屑厚さｓで行われる。切込距離は、工具１の円筒形の長さｌの、１つの歯間隔ａ_sだけ高められた寸法に一致する。短い切り屑ｓと、高い送り速度Ｌ_gに伴う低い切削速度Ｓ_zとに関する利点は、この態様でも生じる。

図５には、本発明による段付き工具の態様が概略的に示されている。図１〜図４について記載した構成の簡単な改良により、２段又は３段以上の工具を形成することができる。この工具により、必要な加工深さｔが許容される切屑厚さよりも大きな場合の加工を克服することができる。この場合、２つ又は３つ以上の工具１が同一の回転軸線Ｏ上に取り付けられる。機能は、歯間隔及び工具の作用長さｌの均一性に基づいて保証されている。外周フライスの直径は、切屑厚さに応じてそれぞれ異なっている。

図６は、本発明に従って構成された外周フライス１の概略図である。外周フライス１は、鉄道用のレールのカーブした走行面成形輪郭の接線方向の部分域を加工するために使用される。図１〜図５と同様に、工具１の螺旋状の切刃は、回転軸線Ｏに対して平行の姿勢で加工面に接触し、この工具１は、レール走行面の加工経路のうちの１つに対して接線方向に配置される。外周フライス１と工作物２との間で、加工面Ｂに対して平行に、加工面Ｂに沿って送り速度Ｌ_gで相対移動が行われる。カーブした走行縁部の加工は、レール成形輪郭に対して接線方向に延在する切込経路で行われる。

レールの使用時には、レールの走行面に、耐用期間及び走行品質に不都合な影響を有する幾何学的及び冶金的な欠陥が生じる。レールは、欠陥を含む域の除去及び変形により再生される。この作業活動を実施するために、特に、低い生産性及び通常３ｋｍ／ｈを下回る低い作業速度を有する外周フライス技術が用いられる。しかも、この値は、高い切込速度で達成することができる。高い速度は、短い耐用期間と相俟って高い加工コストを生じさせる。本発明によるフライス加工法の使用は、方法技術的及び経済的に好適であり、幾倍もより高い生産性を可能にし、これにより、低速で走行する列車の速度を伴う課題が解決される。そうして、レールの再生は、運行表の範囲内で軌道封鎖に起因する列車運行の中止なく、実行することができる。

Claims (8)

1. 金属製の工作物（２）の長手方向縁部を加工する方法であって、
   工作物（２）の加工中、多条に、それぞれリード角（α）を有して形成された複数の切刃（ｚ）を、作用長さ（ｌ）にわたって所定の切込深さ（ｔ）で回転軸線（Ｏ）に対して平行の姿勢で加工面（Ｂ）に係合させ、隣り合う刃の間の歯間隔（ａ_s）に一致する長さにわたる切屑の加工面（Ｂ）からの分離を、作用長さ（ｌ）に沿った刃の移動と同時にそれぞれ行うことを特徴とする、金属製の工作物の長手方向縁部を加工する方法。
2. 螺旋状の刃により形成される外周フライス（１）を備える、
   請求項１記載の方法を実施する装置であって、
   外周フライス（１）の刃の移動速度（Ｖ_z）は、外周フライス（１）及び／又は工作物（２）の送り速度（Ｌ_g）よりも低く設定されており、隣り合う刃の間の歯間隔に一致する長さの切屑（ｓ）の分離は、作用長さ（ｌ）に沿った刃の移動中に行われることを特徴とする、請求項１記載の方法を実施する装置。
3. 螺旋状の刃により形成される外周フライス（１）を備える、
   請求項１記載の方法を実施する装置であって、
   刃の移動速度（Ｖ_z）は、外周フライス（１）及び／又は工作物（２）の送り速度（Ｌ_g）よりも高く設定されており、歯間隔に一致する長さの切屑の分離は、作用長さ（ｌ）の、歯間隔（ａ_s）だけ延長された域に沿った切刃（ｚ）の移動と同時に行われることを特徴とする、請求項１記載の方法を実施する装置。
4. 螺旋状の刃（ｓ）を備える外周フライス（１）は、刃（ｓ）の作用長さ（ｌ）の域で円筒形に形成されており、切刃（ｚ）は、それぞれ一致する成形輪郭域で加工面（Ｂ）に接触する、請求項２又は３記載の装置。
5. 外周フライス（１）は、円錐形の側面を有する、請求項２から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 外周フライス（１）の側面は、所定の長さ（ｋ）にわたって所定の角度（β）を成して設計されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 同一の作用長さ（ｌ）及び歯間隔（ａ_s）を有し、それぞれ異なる直径（Ｄ₁）及び（Ｄ₂）を有して形成された少なくとも２つの外周フライス（３）及び（４）の結合により、同一の回転軸線（Ｏ）上に、１つの段付き工具が形成される、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
8. 作用長さ（ｌ）に沿った刃の移動の経過時間と、歯間隔（ａ _s ）の域における切込移動の経過時間とが同一であるように、回転数に起因する刃の移動速度（Ｖ _z ）と、外周フライス（１）及び／又は工作物（２）の送り速度（Ｌ _g ）とを調整する、請求項２記載の装置。

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