JPH04506777A - 工具用の切削素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

工具用の切削素子 本発明は一請求項１の上位概念の特徴を持つ切削素子及び請求項４の上位概念の 特徴を持つ工具に関する。 切削素子はｔ特に仕上げされるべき工作物面を７削加工するための工具？例えば フライス頭部に使用され１このフライス頭部は軸線を中心に回転可能でありかつ 端面において外周の範囲で作用するう交換可能なｔ主切刃を持つ複数の切削板と １つの仕上げ装置とを含んでおり！フライス頭部の端面から遠い方にあるう各の 剛板の側面（軸線方向外面）が！フライスＨ部に対して逃げ角だけ傾斜している 。このようなフライス頭・部は！特に。 モータのような！機械部品の加工のために使用される。フライス頭部の回転軸線 はツ加工されるべき工作物表面に対してほぼ直角に向けられている。的確に設け られた主軸傾斜！主軸の傾斜誤差及びフライス頭部と工作物との間の反応力によ り、　９０゜の方向づけとの僅かな偏差が生ずる。これによりかつフライス頭部 における切削板及び切削板取付は部の寸法及び組込み公差によりｔ切削板だけで 加工された工作物は９多くの使用例に対してまだ粗すぎる表面を持っている。従 ってこれらのフライス頭部は仕上げ装置を備えている。この仕上げ装置は、公知 のフライス頭部ではシ通常ｔフライス頭部１つ当たり唯１つのいわゆる幅広仕上 げ板から成り、この幅広仕上げ板は？例えばフライス頭部の７削板のうちの１つ の切削板の位置にこの切削板の代わりにはめ込まれる。はぼ半径方向に延びる切 削縁は２ＭＪ工されるべき工作物表面に対して非常に正確に平行に方向づけられ ていなければならない。切削縁の不規則性９幅広仕上げ板の不正確な組込み及び 例えばフライス加工されるべき工作物面の始端部及び終端部に生ずるようなフラ イス頭部の交番荷重はｔ［８２，加工された工作物の表面品質の悪化として表わ れる。 切削加工された機械部品などの表面品質に対する要求も増えた。例えば密ガ面は ツ一層弾性の低い又は石綿なしの密封片が使用される場合に！一層良好な表面を 持たなければならない。 別の問題はｔ比較的肉厚の小さい工作物に至らせる？ますます実現される重量節 約である。肉厚の小さい工作物は、フライス加工の際に切削圧力に負ける傾向が 強く１そのことは、加工された工作物表面のある程度の起伏を生ぜしめる。 本発明の基礎になっているｌｌ１Ｉは１ｗ頭に挙げたような切削素子及び工具を ？反転切削板の比較的長い有効寿命で高い表面品質が得られるように構成するこ とである。特に望ましいのは。 フライス頭部のできるだけ柔軟なの削！即ち切削圧力ができるだけ小さい切削で ある。 この課題を解決するために１請求項１の特徴を持つ切削素子及び請求項４の特徴 を持つ工具が提案される。 本発明はシ切削加工過程用の切削板に１請求項１の特徴ａ）及びＣ）による形状 を備えるという根本思想に基づいている。 このような切削板は！仕上げされるべき工作物を切削加工するための工具−例え ば平面フライス頭部（フライス頭部）、大形及び小形の穿孔工具、Ｎ密穿孔工具 １　リーマ通し工具用に有利に使用可能である。 本発明によりＩ待に次のような利点が得られる。 −各個の切削板が同時に仕上げ装置としても使われるのでｔ工具又は切削板の有 効寿命又は得られる表面品質゛に不利な影響を及ぼすことなしにｔフライス頭部 の比較的大きい送り速度が実現され得る。 御坊剛板の幾何学的形状が比較的簡単であるのでｔ製造費はあまり高くない。 一切削力が比較的小さく保たれ得る。 −工具からの坊削縫出口の範囲における縁破損が比較的躊であり又は極く僅かで ある。 一唯１つの切削板が４つの主切刃及び４つの付属の仕上げ刃を持っている。 一フライス頭部の切削板自体又は切削板受入れ部の範囲における公差による公差 偏差及び個々の切削板の仕上げ刃の１１！耗現象又は欠陥はｔフライス頭部１つ 当たりの多数の仕上げ刃が個々の仕上げ刃の欠陥の均等化に至らせるという理由 で、比較的少ししか表面品質に作用しない。 特徴ａ）による切削板形状により！仕上げ刃の楔角は９０′″より小さい。この 楔角は６０＠ないし８５”＋特に７５１であるのが好ましい。このような楔角を 得るためにｐ切削板表面は凹面研摩される必要がなく又はチップブレーカ段を備 える必要がない。 即ちｔすべでの切削板表面を平らにし又は凸状に湾曲させることができ−そのこ とは切削板の製造を簡単化する。この７削板形状はｔ特に！その限りでは好まし いう平らな表面を持つ切削板ではシこれらの切削板が特にフライスＨＭのような 工具Ｇこ非常に正確に埋め込まれ得ることを可能にする。これ！１特もこの剛板 の反転可能性に関して有利である。なぜなら１．ｌｒ反転可能性にも掬らずｌ切 削板の交換又は反転が非常に高い位置決め又

【よ調整出費を伴うことなしに！高 い組込み精度ν従って又良好な表面品質が得られるからである。 ＠７５”の好ましい楔角では１５′である＋９０”に対する楔角の余角は、仕上 げ刃の逃げ角及びすくい角に分割されるのが好ましい。逃げ角は１各切削板の！ 軸線方向にフライス頭部から遠い方の側面が一加工される工作物表面となす角度 である。切削板はで加工される工作物表面に対してほぼ接線方向に同けられてお り！逃げ角を形成するν加工される工作物表面に対する切削板傾斜はほんの数度 すなるべく約２ないし１５ｇ＋特に約８°である。仕上げ刃の適切なすくい角を 簡単に得るために２逃げ角は９０°に対する楔角の余角よりできるだけ小さくな ければならない。この場合！すくい角は？加工される工作物表面における法線に 関して一加工方向に向いた切削板の端面の傾斜角である。 この角度は２ないし１５°であるのが有利であり！なるべく約７′″であるのが 好ましい。 特徴ｂ）による面取り部分は原則的に省くことができる。なぜならばこれらの面 取り部分がなくてもｔ本発明の基礎になっているに！！！は原則的に解決されか つ本発明の重要な利点が得られるからである。このような面取り部分はもちろん 多数の使用例においてｔ特に貫主切−刀が加工される工作物表面となすの刃角が あまり大きくなくｔ本発明により特に好ましいように＋　２０”’ないし６０″ である場合にｔ非常に有利である。本発明による切削板形状ではＴ切刃角が小さ ければ小さいほど仕上げ刃り即ち短い方の台形辺がそれだけ短くなり！又は長い 方の台形辺？従って又切削板の長さ及び幅がそれだけ長くなる。特徴ｂ）による 面取り部分がなければｌ切刃角は常に楔角と等しい。なぜならばこの場合は錯角 であるからである。しかし小さい楔角り例えば６０１′以下の楔角！は大抵好ま しくない。なぜならばこれらの楔角は非常に摩耗しやすくするからである。特徴 ｂ）による本発明の面取り部分によって？前述の欠点を回避しながら、切刃角及 び楔角を自白にそれぞれの要求に応じて選ぶことができる。切刃角を１５°ない し７０′″に自由に遍ぶことも可能であるが！しかし３０”ないし４０″の切刃 角が特に有利であることが分かった。特に小さい切刃角は刃の出口縁における特 に良好な工作物品質を生ぜしめることが確認された。切刃角が小さければ小さい はど−同じ切削板形状において！主切刃により得られる切削深さはそれだけで小 さくなる。その限りではり約３０Ｉ′の切刃角が特に有利であることが分かった 。本発明によれば會隣接する切削板端■の間の！本発明の面取り部分の外部に残 っている本体縁を切削目的で−しかも一層大きい切削深さのための二次刃又は非 常刃として使用することも可能である。 特徴Ｃ）による！凸状に湾曲された仕上げ刃によって２仕上げ刃が１つの点にだ け又は摩耗状態に応じてこの仕上げ刃の全長の一部に仕上げ過程の際の目標深さ に達するようにすることができる。仕上げ刃の凸状湾曲は非常に僅かであるので ！進入点又は退出点と仕上げ刃の最も深い点との間に電通常は僅か百分の数ミリ メートルの高さの差しかない。仕上げ縁の延び具合は第一近似で円形であるから ７寸法又は組込み公差又は主軸の傾斜又は生ずる切削力による切削板の傾倒は単 に、最初に設けられた点の他の点が仕上げ刃長さに沿って最も深い点になり２し かし工作物に作用する仕上げ刃の切削深さが常に同じであるようにするにすぎな い。しかし複数の切削素子を持つ同じフライス頭部又は他の工具の種々の切削板 における最も深い点の興なる位置はν加工される工作物表面の９最終的に得られ る粗さに僅かな影響しか及ぼさない。なぜならば工具に２特に周囲に分布された 切削板はそれぞれ仕上げ刃を備えているからである。 仕上げ刃が７＋＋＋ｍの長さであるｔ例えば５０の切削板を持つフライス８Ｍで は、フライス頭部の１回転の際に最大３５０＋ｎ＋ａの全仕上げ長さが得られる 。従って送り速度（フライス頭部と工作物との相対速度）はｌ待にこの送り速度 が工具の１回転当たり例えば３ないし２０ｍｍの範囲内で動く場合にう感知し得 る変化が表面品質に生ずることなしに９非常に大きい範囲で変化され得る。仕上 げ刃の湾曲はいずれにせよｔ個別公差の状態が極めて不利な場合でも！仕上げ刃 の９切削深さに関して最も深い点が。 仕上げ刃の進入点と退出点との間に、Ｅち仕上げ刃の始端部と終端部との間にあ るように選ばれる。 フライス頭部の仕上げ刃の摩耗が次第に始まることにより切削深さが少し減少さ れ？この減少された切削深さは！プライス頭部の適当な軸線方向位置補償により 補償され得る。その他の点ではｔこのような摩耗は一仕上げ刃がもはや唯１つの 点においてではなくす加工される工作物に対して正確に平行な縁に沿って！最大 の工工深さに達するように作用する。このような切削効果は！加工される表面の 徂さを更に減少させる。 加工過程の際に仕上げ刃の最も深い点ができるだけこれらの仕上げ刃の両路端点 の間の仕上げ刃の中心にあるようにするために２仕上げ刃の湾曲はｔ工具にまだ 荷重がかけられていない場合に１仕上げ刃の進入点と最も低い康との軸線方面／ 半径方向の高さの差が仕上げ刃の退出点と最も深い点との高さの差より大きい、 待に約倍の大きさであるように選ばれる。切削／仕上げの際の主軸の傾斜又は工 具に対する反応力と相まって、各仕上げ刃の１工作物に関して最も深い有効点が ほぼ仕上げ刃の中心にある。それにより！進入点又は退出点と最も深い点との高 さの差はほぼ同じでなければならない。こうして、それぞれの仕上げ刃の特に長 い有効寿命及び加工された工作物の、変らずに良好な表面品質が得られる。 原則的に；切削板の側面の角Ｉ即ち各の剛板の側面において互いに対句している 両仕上げ刃の進入点及び退出点は任意の四角形を形成することができる。このよ うな切削板も原則的に既に本発明の課題を解決する。しかしこれら４つの点は請 求項ｌの特徴ｄ）によるｊ特に合同である平行四辺形を形成するのが好ましい。 最も簡単な場合は方形である。しかし好ましいのは（請求項２による）偏菱形Ｉ 即ち等しくない辺を持つ平行四辺形である。偏菱形の場合にはｔ付属の仕上げ刃 の半径方向内側の端部が切削／仕上げ中に半径方向外側の端部に先行することな しに！・主切刃の後にも十分な逃げ角が得られるようにすることができる。特に この切削板形状により！仕上げ刃の最も深い点又は範囲が仕上げ刃の加工方向に 見て最も前方に位置することが可能になる。一般に１ｇｉ菱形角度は約１”ない し１０°、なるべく約５＠たけ直角と異なる。 本発明の拡張によりｌ切削板の側面が円錐台状の面取り部分を備えている場合は ｔ比較的Ｉｇ！ｍなやり方で！形状寸法的に正確なかつ切削板のすべての仕上げ 刃において同じである！仕上げ刃の凸状湾曲が得られ！しかも通常必要であるよ うに仕上げ刃の曲８半径が比較的大きい場合にも得られる。こうして、仕上げ刃 の進入点又は退出点と最も深い点との帯さの差を異、なる大きさにすることも比 較防傷かな出費で可能である。 その他の点では！切削板のすべての面は始めから完全に平らであってもよく！こ の場合は２面の一方の半分と他方の半分が互いに平行な縁を形成する。、４つの 端面と主切刃を形成する４つの面取り部分の角度も？なるべく互いに平行な切削 板の両側面に関して同じ大きさである。こうして事非常に有効な切削板形状が比 較防傷かな手段又は比較的間車な３１８１ａ過程により実現可能であり、この場 合１高い精度ｌＫＪち僅かな公差の差が実現可能である。 本発明により使用されるべき９前述の構成部材及び形状寸法状態は１特別の例外 条件を受けないので！それぞれの使用分野において周知の選択基準が無制限に使 用され得る。 本発明対象のそれ以外の詳細を特徴及び利点は！本発明によるフライス頭部及び 本発明によるの剛板の好ましい実施例が示されている添付面面の以下の説明から 明らかになる。 図１はツ全部で５０の本発明による切削板のうち４つの切削板を持つ！本発明に よるフライス頭部の正面区である。 図２は１図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うり同じフライス頭部の軸線方向断面図である 。 図３は１図１及び２によるフライス頭部に使用される切削板と同じ！本発明によ る切削板の孤大図である。 図４は、軸線に沿う断面図で示されたＩ加工されるべき工作物と結び付けられた ｔ同じ切削板のｒ　図３のＢ方向に晃だ図である。 図５は１図１及び２によるフライス頭部軸線に関する組込み形状と軸線に沿う断 面図で示されたり加工されるべき工作物と結び付けられたｔ同じ切削板の１図１ 及び３のＤ方向に見た図である。 図６は同じ切削板の斜視図である。 図７は１図１によるフライス８部の代案の実施例の一部を示す図である。 図８は穿孔頭部の管区９のＧ方向に見た図である。 図９は、同じ穿孔工具の１図８のＩＸ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１に！フライス頭部１の端面２の周範囲に同じピッチで取り付けられた全部で ５０の９硬質金属製の同じ切削板３のうち４つだけが示されている。フライス８ 部１は中心のねじ４によってす図示されていないフライス盤の回転軸の端部に取 付は可能である。トルクの伝達は！図示されていない係合楔を受け入れるための 凹所５を介して行われる。これらの切削板３．は鵞フライス頭部１の端面２の穿 形状を合わされた９平行な縁を持つ切欠き６の中へはめ込み可能でありかつねじ ７によって固定可能である。ねじ７を埋め込５ひようにはめ込むために！谷の剛 板３は、互いに対向する側面９に中心穴８を持っている。フライス頭部１の回転 方向Ｆに先行するう各切削板の縁（仕上げ刃１０Ａ）は？組み込まれた駅部にお いてフライス頭部ｌの半体上にある。 従って切欠き６はフライス頭部１の切削板受入れ部の方へ向けられている。この 形状は簡単な手段により高精度で実現可能である。切削板３の支持は接線方向Ｆ に１回転方向Ｆに見て後ろの、各切欠き６の縁６Ａにおいて行われる。半径方向 においてこの支持は、切削板の形状に合わされたねじ１１によって行われる。 図３ないし６から分かるように！谷の剛板３は菱形の基本形を持っており、この 場合を角（進入点＋２Ａ及び退出点１２Ｂ）により区画された側面９はａ菱形で ある。 ４つの端面１３Ａ及び１３Ｂは合同でありかつ台形の基本形を持っており！これ らの端面１３Ａ又は１３Ｂは対をなして交互に側面９に対して傾斜して配置され ている。図示された好ましい実施例においてうこの傾斜角（Ｉｔ！角α）は７５ °である。 端面１３Ａは１３Ｂ及び側面９により一緒に形成された。各切削板の長縁はそれ ぞれｔ側面９に対して３０″の角度で傾斜した平行な面取り部分＋４Ａ又は１４ Ｂを備えておりｔこの場合弊隣接する端面１３Ａ及び１３８により面取り部分１ ４Ａ又は１４Ｂの範囲に形成された本体縁は！谷の剛板３の４つの主切刃１５を 形成している。 切削板３の端面１３Ａ又は１３８及び側面９により一緒に形成された短縁は！仕 上げ刃１０ＡないしＩＱＤを形成しておりうこれらの仕上げ刃はり例えば；４０ Ｑｍｉ＋の比較的大きい凹駆半径、をもって凸状に湾曲されている。この効果を はつきりさせるために管区４及び５にこの湾曲が誇張して示されている。この湾 曲は！両方の何面９が！六８に対して同心的に配置された円錐台状面取り部分１ ６を備えていることによつ′て得られる。この円錐台の先端角度は比較的大きく ！例えば１７５　”ないし】７９＠である。図示されたν好ましい実施例におい て？この先端角度は１７８Ｉ′であるので？側面９に対する面取り部分１６の傾 斜は僅か１ｍである。面取り部分１６の内側区画線はツ各仕上げ刃の進入点１２ Ａよりも退出点１２Ｂの方に近い接点１６Ａにおいて仕上げ刃１０Ａないし＋０ ０に接する。 側面９は？基本形として！例えば８５１の偏菱形角度を持つ偏菱形を形成してい る。 図４から、主切刃１５が進入点１２Ａにおいてこの主切刃に続く仕上げ刃＋ＯＡ との共同作用でどのようにして工作物１７を７削加工するかが分かる。主切刃１ ５と加工される工作物表面との切刃角βが約３０°であることが分かる。 区５からｔ切削板の半径方向に見たところ（内側から外側に見た図）が分かる。 加工される工作物１７の表面に対する逃げ角γは８°である。切削板３に対する フライス頭部１の軸線方向Ａに対して生ずるすくい角δは７ｍである。 切削板３の隣ＰｉＩ端面１３Ａ及び１３Ｂの！主切刃１５の延長部に形成された 接触縁は、二次刃１８として形成され得る。 各切削板３がフライス頭部１の切大き６．６Ａの壁にできるだけ全面的に接触す ることは自明のことである。これは１図５に概略的に示されている。 図７によればＩ切削板３の支持をフライス頭部１に対して半径方向内側へ１（図 １に示されているように）偲々のねじによるのではなく＋　１つの取付は環１９ 又は一層大きい扁形片により行うことができ９これらの扇形片は取付けねじ２０ によりフライス頭部１に固定可能である。これによって７ＭＭＢ２半径方向接触 面は特に寸法的に正確に形成され得るので、ねじの寸法安定性は９図１による実 施例の場合より問題にならない。 シリンダ壁の穿孔及び仕上げを唯！つの工程で行う９図８及び９に示された工具 ＋Ｂち穿孔頭部にはｔ穿孔頭部２１の周囲に均一に分布されたｌＯの位置に１図 ３ないし６に丞されているようにｌ同じ切削板３が設けられている。簡単にする ためにテこれらｌＯの位置のうち４つだけが詳細に示されている。図１゜２及び ７による実施例と興なりｐＷＭ板３は端面にではなく周面２２に！仕上げ刃１． ＯＡが半径方向に９軸線方向にではなく。 作用するように、はめ込まれている。 各切削板３を固定するために、ねじ７（！に１点鎖線で示されている）が使用さ れる。接線方向及び半径方向（両方向共ｖ４！ｌｌｉ可能）における各切削板３ の正確な取付は及び支持は１ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０３６５２７号 明細普から基本構造について既に公知であるような、ａ切な切削板受入れ部２３ によって達成される。なおｔ同じ構成部材又は同じに作用する構成部材、角度な どは！前述の実施例の場合と同じ符号で示されている。 中−送り方向（工作物） 要　約 端面（２）において作用する複数の切削板（３〕を持つ審軸線を中４に回転可能 なフライス頭部のような！仕上げされるべき工作物面を切削加工するための工具 では！各切剛板（３）が４つの主切刃及び４つの仕上げ刃（１５，ｌ０Ａ）を持 つことによって！比較防長い工具有効寿命で嘗加工されるべき工作物（１９）の 高い表面品質が得られる。このために！これらのの剛板はそれぞれ４つの雷基本 形が台形状の端面（１３ん１４Ａ；１３Ｂ、　１４Ｂ）を待っており！これらの 端面ば対をなして交互に側面（９）にＭ斜して配置されている。端面及び側面に より一緒に形成された長縁はそれぞれ面取り部分（１４Ａ、　１４Ｂ）を備えて おり、この場合ｐ切削板の隣接端面により面取り部分の範囲に形成された本体縁 が主切刃（１５）を形成している。端面及び側面により一緒に形成された短縁は 凸状に湾曲されておりかつ仕上げ刃（ＩＯＡ）を形成している。切削板の側面の 角（１２Ａ、　１２Ｂ）はなるべく偏菱形の形の平行四辺形を形成するのが好ま しい。 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ａ）切削素子（切削板３）が，基本形が台形状の端面（１３Ａ，１４Ａ；１ ３Ｂ，１４Ｂ）をそれぞれ４つ持っており，これらの端面（１３Ａ，１４Ａ又は １３Ｂ，１４Ｂ）が対をなして交互に側面（９）に対して傾斜して配置されてお り， ｂ）切削板（３）の端及び側面（１４Ａ及び９又は１４Ｂ及び９）により一緒に 形成された長縁が少なくとも１つの縁端に面取り部分を備えており，切削板（３ ）の隣接端面（１４Ａ又は１４Ｂ）により面取り部分の範囲に形成された本体縁 が主切刃（１５）を形成し， ｃ）切削板（３）の端及び側面（１３Ａ及び９又は１３Ｂ及び９）により一緒に 形成された短縁が凸状に湾曲されかつ仕上げ刃（１０Ａないし１０Ｄ）を形成し ， ｄ）切削板（３）の側面（９）の角（１２Ａ，１２Ｂ）が平行四辺形を形成する ことを特徴とする，仕上げされるべき工作物面を切削加工するための工具用の切 削素子。 ２　平行四辺形が偏菱形であることを特徴とする，請求項１に記載の切削素子。 ３　仕上げ刃（１０Ａ）の凸状湾曲部を形成するために切削板（３）の側面（９ ）に面取り部分（１６）が円錐台状に形成されていることを特徴とする，請求項 １又は２に記載の切削素子。 ４　切削板が請求項１ないし３のうちの１つにより形成されていることを特徴と する，工具の端面（２）において外周の範囲で作用する，交換可能な，主切刃（ １５）を有する複数の切削板（３）と１つの仕上げ装置とを持ち，工具（１，２ １）の端面（２）又は周面（２２）から遠い方にある，各切削板（３）の側面（ ９）が，加工されるべき工作物（１７）の面に対して逃げ角（γ）だけ傾斜して いる，軸線（軸線方向Ａ）を中心に回転可能な，仕上げされるべき工作物面を切 削加工するための工具。