JPS63102820A - フライス切削方法及びミリングカッタ - 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】 発明の背景 産業上の利用分野 本発明は、平面又は曲面のある工作物の切削のためのフ
ライス切削法及びミリングカッタに関するものであり、
それらの面が引き切削と押し切削の間に正面フライスで
加工され、その加工がそり角に係わっているものに関す
る。

従来の技術及びその問題点 曲面を加工するための既知フライス削り工程については
、最も繁雑に使われる工程は、丸型エンドミルと呼ばれ
る丸型先端付シャンクエンドミルを通過させることと、
工作物上の平面か又は空間的に曲がった径路上で互いに
直角な３方向の軸に沿ってそれを使用することを含む。

球面中心と作られる面との空間距離は一定に保たれる。

この工程の利点は、対応制御機構と対応送り駆動機構の
ある標準フライス盤で容易に使用することができること
である。更に衝突問題が殆んどない。衝突の問題は、プ
ライス削りの間に起こるミリングカッタとそのスピンド
ルの位置に関係があると理解されており、その位置では
、ミリングカッタか又はフライス盤の部品が、望ましく
ない点で工作物に食い込んでいるに相違ない。特にそれ
らは再進入輪郭で発生し、表面加工はその問題をさける
ために中断されなければならない。その上又、この工程
では比較的廉価な工具類を使うことができる。

しかしながら、フライス削り工具と工作物との間に、極
めて僅かな係合があるということが不利な点である。従
って特定粗さを得るには非常に多くのフライス削りの経
路が必要となる。更に、加工表面の構造の要素としては
好都合であるがしばしば不都合な切削状態が存在する。

もう一つの公知のフライス削り工程は、円筒状かディス
ク形フライス削り工具による円筒方向フライス削りであ
る。円筒状フライス削り工具による円周方向フライス削
りの場合に於ては、前進又は送りはフライス削り工具の
軸に対して実質的に直角である方向に行われる。発生す
る衝突問題の結果として、この工程は２〜３の特別な用
途、例えば、純粋に円筒状のタービン羽根の生産や多少
の端部の加工に限定されている。工具の側面や端部と工
作物表面との間に最善の係合をもたらすためにいろいろ
試みがなされている。幾つかの用途では、特別の形のカ
ッタを使用することによりこの係合を改善することがで
きる。

ディスク形ミリングカッタによる円周方向フライス削り
の場合には、送りはミリングカッタ軸に対して本質的に
平行か又は直角に行われる。この工程は、一層強力なフ
ライス削り工具を使うことができ、それらが高度の切削
能力を可能にするという利点をもっている。しかしなが
ら、特に凹面形状の場合に於ては両方ともカッティング
スピンドルの位置のために（ミリングカッタ軸は実質的
に工作物の表面に平行か又はそれらに関してほんの僅か
しか、即ち最大、約３０度しか傾いていない）再び衝突
問題が発生し、フライス削り工具の直径は一定量、即ち
約２５ｍｍ以下にへらすことはできないので、より小さ
な曲率の直径をもつ凹面部分では衝突の危険が存在する
。更に、フライス削り力は比較的急勾配の角度で工作物
の表面に作用して、薄くて寸法的に余り硬くはない工作
物、例えばタービン羽根のような場合には、たるみ、振
動及びびびりを引き起こさせる欠点もある。特に、前述
の衝突問題の結果として、この工程は更に主として特別
の用途、特にタービン羽根の機械加工に使われる。

キャンバフライス削りとして引用されているフライス削
り工程も又知られている。キャンバとは、ミリングカッ
タと工作物の表面との接触点に於けるミリングカッタ軸
のその表面の垂直線に対する傾斜であるとされている。

ミリングカッタ軸の方向は２つの角度γとδによって述
べられる。角度γは、ミリングカッタ軸とその表面垂直
線によって構成されてキャンバ角度と呼ばれる。第２の
角度は、“キャンバ方向″と呼ばれるミリングカッタ軸
の面への投射と送り方向との間の角である。

羽根（ブレード）のような工作物の機械加工に関する出
願人（スイス国特許出願番号第６７２７／８３号）の上
記既知工程に於ては、羽根の縁は円筒状フライス削り工
具、即ち、シャンクエンドミルを使い、羽根の縁の直線
母線に沿って円周方向フライス削りにより形づ（られる
が、一方では羽根の広い側面は、キャンバのついたシャ
ンクエンドミルの面によって断続全周フライス削りで加
工され、既に成形された羽根の縁は敏速な送り動程で跳
びこされる。この工程は、最初に述べた工程よりは、は
んの僅か良くない程度に衝突問題を解決して、その上一
層良い切削効率が得られるが、羽根の縁についての引上
げ跳越しの結果として、かなりの時間損失が発生する。

他の公知のキャンバフライス削り（西ドイツ国特許第２
５４４６１２号）に於ては、羽根のような工作物は、キ
ャンバをつけた正面フライスで機械加工され、送りは羽
根の周囲で行われる。ここで再び衝突の問題は、最初に
述べた工程に於けるよりもほんの僅か良くない程度に解
決されており、一層良い切削効率が可能であるけれども
、羽根の縁の周囲をフライス削りする際に比較的多量の
時間が失われるという欠点が存在する。

キャンバフライス削りにおいては、不連続経路に（連続
経路は渦巻き状か又は螺旋状の運動によって形成される
）一定のそり角が維持されているが、カッタを引き上げ
て敏速に通過させるもどり運動を伴う一方向のみのフラ
イス削りの場合に於てか、或いは線の跳びこえを伴うそ
れぞれの反転運動の間に、ミリングカッタが引き上げら
れ、そり角の方向が１８０度だけ逆に向けられ、つづい
てミリングカッタを再び工作物の上に降ろす作業が行わ
れる反覆フライス削りの場合に於ては１本の経路から次
の経路に変わる際に尚かなりの時間の損失がある。

他の公知のキャンバフライス削り工程（米国特許第４１
０４９４３号）に於ては、フライス削りは、３軸フライ
ス盤を使って引き切削と押し切削の両方によって行われ
るので、空間的に一定の角度が、ミリングカッタ回転軸
とミリングカッタ送り装置か又は機械軸との間に維持さ
れる。

曲面の３軸キャンバフライス削りの場合にはそり角の変
化がある、即ちミリングカッタ軸と局部表面の垂直線と
の間の角度は絶え間なく変化するので、一般に不利な切
削状態か存在する。このことは押し切削の間に特別の影
響を持っており、切削は一般的に非常に困難である。遅
くとも、ミリングカッタの中心が材料の表面に押しつけ
られた場合には、切削は機能が停止する。

特に、通常のミリングカッタは、押し切削によるキャン
バフライス削りには基本的に不適当なので、この工程は
殆んど実際には使われていない。

発明の概要 本発明の課題は、任意の凸面又は凹面、単−又は二重曲
面が迅速且つ正確にフライス削りによって作られる前述
形式の方法を提倶することである。

本発明によって、加工される表面の垂直線に関連して一
定のそり角を引き切削及び押し切削の間中かわらず維持
することによってこの課題は解決される。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面と共に説明する。

第１図から第５図までは、上記に引用された公知のフラ
イス削り工程を略図式に示しており、第１図は、工作物
（１）の曲面（２）の丸頭型ミリングカッタ（３）によ
る加工作業を示しており、第２図は、比較的細長い、円
筒状シャンクエンドミルによる円周方向フライス削りを
示している。

第２図に於ては、送りはミリングカッタ軸に対して実質
的に直角に行われ、工具逃げ面や端部は最善の状態で工
具表面に適合されている。然し乍ら、前述の通り衝突の
問題が発生する。ディスク型工具（７）による円周方向
フライス削りの場合には（第３図参照）、送りはミリン
グカッタに対して実質的に平行か又は直角で行われる。

このことが、一方ではミリングスピンドル及び他方では
ミリングカッタの直径を減少することができないという
事実のために、特に凹面の場合に上述の衝突の問題の発
生に導（。

第４図と第５図によるキャンバフライス削りの場合には
、ミリングカッタ（９）の軸は面（２）の垂直線（１０
）に関してミリ角γだけ傾斜している。送り方向Ｖがミ
リングカッタ軸の傾斜方向に行われるにつれて、フライ
ス削りは引き切削によりこの点で行われて、第５図はそ
の結果生じたもの、即ち平らなフライス削り経路を示し
ている。

第１図から第５図までによる全てのフライス削りは引き
切削に基づいており、この方法に於ては、シェービング
の間に発生するミリングカッタ面の押し、圧縮、又は埋
没切削は、不充分で不経済であり従って避けるべきであ
ると考えられるので、後部ミリングカッタ端部のシェー
ビングやトリミングは円筒状シャンクエンドミルの対応
前方傾斜によって確実に避けられる。前に述べた通り、
部分的には衝突の問題が発生する。

引き切削だけが、その利点のために認容されると、表面
を加工する際に時間の損失が発生する（第６図、第７図
参照）。ミリングカッタ（９）が前進動程（１１）及び
もどり動程（１２）間ともども、引き切削によりフライ
ス削りをすることになっている場合には、ミリングカッ
タはそれぞれの反転運動毎に、線の跳びこえと共に引き
上げられねばならなず、そのそり傾斜の方向は１８０度
だけ逆方向に向けられて、それからミリングカッタ工作
物の上に再びおろされる。更に、ミリングカッタの一定
回転方向により、フライス削りはあるフライス削り方向
に於てはクライム切削法（ｃｌｉｍｂ　−ｃｕｔ　）で
他のフライス削り方向に於ては外側切削法（ｏｕｔ　−
ｃｕｔ　）で行われる。

しかしながら、フライス削りだけが一方向（１３）に行
われる場合には（第７図参照）、もどり運動（１４）は
引き上げられたミリングカッタが敏速に通過することで
行われる。両方の場合とも、対応時間損失が存在する。

本発明は、適当な正面フライスを使って行われるならば
、送り又は前進方向に対する任意角度のそり方向でキャ
ンバフライス削りを実行することができるという考え方
に基づいている。むだな動きや不十分な切削効率により
起こる時間損失なしに表面を完全にフライス削りをする
ことができる。

例えば、この驚（べき発見を表面の反覆キャンバフライ
ス削り即ち、その場合には引き切削による前進動程（１
１）（第８図参照）、及び押し切削によるもどり動程（
１２）（第９図参照）の間には、両方の間ともども、反
転運動に際して、工作物に関連した工具の位置には変化
がないので、同じ衝突状態を起こすように、同じ切削状
態即ちクライム切削のみか又は外側切削のみが発生する
。

第８図と第９図から、ミリングカッタは、通常型正面フ
ライスとして、前進運動（１１）ともどり動程（１２）
の間に異なる係合や接触状態をもっていることが判る。

この工程を最善の方法で成し遂げさせるには、ミリング
カッタが周辺部（１５）と端部面（１６）で切削し適当
な先端空間（１８）を持つような方法でミリングカッタ
を作ることが必要である。

第８図と第９図に於ては、取り除かれる材料層は、押し
切削の間にミリングカッタの後部のより低い部分のみが
切削する厚みを持つと考えられる。

若しこの条件が満たされない場合には、そのときはミリ
ングカッタの前部も後部も共に切削作用を成し、押し切
削又は埋没切削（ｄｉｐｐｉｎｇ　ｃｕｔ　＞の形態と
なる（第１０図参照）。従ってフライス削りは２段階で
行われるので、この工程は段付フライス削りと呼ばれて
いる。表面の加工作業又は機械加工は、押し又は埋没フ
ライス削りの間に、引きキャンバフライス削りに変わる
段付フライス削りとして行われる。

引き及び押し切削の両方によりフライス削りを行うこと
ができという事実により、反覆フライス削り工程が、第
１１図に示すように可能であり、その中では第６図と第
７図の工程で発生する全てのむだな動きが削除され、そ
れがかなりの時間節約をもたらしている。

第１４．１５及び第１６図は正面フライス（１９）を示
しており、最善の方法で又第１５図と第１６図により最
も良（示されている通り、上記工程の必要事項を満たし
ている。垂直線（１０）は切削ビット（２０）の２個の
低い方の端部の角を２個の等角βに細分している。これ
は、切削端部の面α１とα２に対する角度も全く同じで
あることを意味する。従って、角γはそり角に該当する
。

菱形切削ビット（２０）が正方形、３角形又は円形のビ
ットによって置き換えられても、状態は変わらない。こ
れらの幾何学的特色は、切削ビット付のミリングカッタ
に限られたものではなく、更に一体型ミリングカッタに
も実現可能である。

この方法で作られたミリングカッタは、上記の工程と同
様な押し切削と引き切削による５軸キャンバフライス削
りを実行可能にしているが、第４軸（回転）と第５軸（
傾動）を組み込むことにより加工表面に対する局部表面
の垂直線に関して一定のそり角で行っている。然し乍ら
、この目的のために特別に作られたものではないミリン
グカッタの場合に於ける押し切削の間の切削状態は、通
常は非常に不都合であるのに反し、本工具は引き切削に
よるキャンバフライス削りと同じ品質の押し又は埋没切
削によるキャンバフライス削りを可能にしている。若し
押し又は埋没フライス削り工程が（それは又負のそり角
付押し又は埋没フライス削りとしても引用することがで
きるカリ、反覆加工の間に引きキャンバフライス削りと
交互に実行されるならば、既に述べた通りに、むだな動
きや不十分な切削効率のための如何なる時間損失もなし
に表面を完全にフライス削りをすることができる。押し
又は埋没切削と引き切削との間の交替のために、この形
式の加工作業は押し引きフライス削りとも呼ぶことがで
き、第１１図は、加工又は機械加工の形式を示している
。

全てのキャンバフライス工程には、即ち本工程にも又、
引き式か又は押し／埋没式かに係わらず、ミリングカッ
タの加工面への良好な適合の結果として、幾つかの状態
の下では、例えば壁の上での、再進入コーナへの不十分
な接近があるという欠点が存在する（第１２図参照）。

後者に於ては、コーナ（２１）と破線で支持されている
壁（２２）の望ましい輪郭の両方にミリングカッタ（１
９）とコーナ（２１）との間の衝突のために、多くの余
分な材料がある。本発明により、この問題は再進入コー
ナ（２１）が直接、ミリングカッタコーナにとって近づ
きやすくするために、そり角の方向をそれに横断的に壁
（２２）に接近するように向きを変えることで未然に防
ぐことができるが、ミリングカッタコーナは角張ってい
るか又は望ましくは丸くなっており、そして更に実際の
輪郭は必要な輪郭に近付けることができる（第１３図参
照）。

本発明の範囲内で、円周又は円弧の形をした切刃に特別
の重要性が付加される（第１０図参照）、この幾何学的
形状があらゆるそり角に対して対称の条件を満足すると
いう事実のために、一定のそり角を維持することが常に
可能であるとは限らない困難な工作物の加工に特に適当
である。

従って、この刃の幾何学的形状は、第１０図によりキャ
ンバフライス削りに用いることができ、大きな材料の拡
張部分や許容誤差のある上記フライス削り工程は、小さ
なそり角、即ち平坦なフライス削り線を押し切削で使う
ことができる。段付フライス削りの効果は特別構造の工
具によってではなく、切削深さの取り付は高さに対する
比率即ち工具の直径とコーナの曲率からなるそり角の機
能により達成される。従って更に仕上げ削りの深さを最
大値と零との間で任意に選ぶこともできる。

その上、そりのついたキャンバフライス削りの場合には
、３６０度までの接触角が可能なので、フライス削り工
程は、特別の係合又は接触状態のために極めて静かであ
る。既知外周正面フライス削りにおいては最大値は約１
８０度である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は、従来技術のフライス切削法につい
ての説明図で、 第１図は、火照型シャンクエンドミルによるフライス削
り、 第２図は、円筒状ミリングカッタによる円周方向フライ
ス削り、 第３図は、ディスク形ミリングカッタによる円周方向フ
ライス削り、 第４図と第５図は、キャンバフライス削りを示し、 第６図は、反覆運動を使う加工によるキャンバフライス
削り、 第７図は、一方向だけの加工によるキャンバフライス削
りを各々示す説明図であり、 第８図から第１１図は本発明切削法の例を示す説明図で
、 第８図は、前進動程間のフライス削り、第９図は、もど
り動程に於けるフライス削り、第１０図は、正面フライ
スを使用した段付フライス削り、 第１１図は、外側への引き運動ともどり押し運動に於け
る加工作業によるキャンバフライス削りを示し、 第１２図は、衝突状態の説明図、 第１３図は、第１２図の衝突状態の解決に関する説明図
、 第１４図は、本発明正面フライスの１例の正面図、 第１５図は、本発明正面フライスの他の例の正面図、 第１６図は、本発明の正面フライスの更に他の例の正面
図である。 （１）・・・・・・工作物 （２）・・・・・・曲面 （３）・・・・・・火照型ミリングカッタ（９）・・・
晶ミリングカッタ （２０）・・・・・・切削ビット （以　上） Ｆ旧、２

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面は正面フライスによって引き切削と押し切削
   で加工され、正面フライスによってそり角が維持され、
   引き切削と押し切削の間は、加工される表面の垂直線に
   関連して一定のそり角が維持される平面又は曲面の存在
   する工作物を切削するためのフライス切削法。
2. （２）加工される表面の垂直線に関して、少くとも内側
   と外側切刃部分の略々対称的配置をもつ工具のためにそ
   の中に切刃の幾何学的形状が与えられる特許請求の範囲
   第１項に記載のフライス切削法。
3. （３）表面が正面フライスによって加工され、正面フラ
   イスのそり角は押し切削の間はミリングカッタの表面の
   上部が切削しないように大きくされている特許請求の範
   囲第２項に記載のフライス切削法。
4. （４）押し切削で表面を加工している場合には、ミリン
   グカッタのそり角が、ミリングカッタの表面の上部も又
   切削をして、その結果加工表面の段付フライス削りが行
   われるように小さくとられている特許請求の範囲第２項
   に記載のフライス切削法。
5. （５）タービン羽根をフライス削りする場合には、ミリ
   ングカッタの２つの運動方向がタービン羽根の長さの方
   向に選択される特許請求の範囲第２項に記載のフライス
   切削法。
6. （６）フライス削りの再進入コーナに対して、ミリング
   カッタのそり角（γ）が送りの方向に対して直角に取り
   つけられる特許請求の範囲第２項に記載のフライス切削
   法。
7. （７）内側と外側切刃の切刃幾何学的形状が多角形で、
   フライス削りに使われる切刃の角二等分線がミリングカ
   ッタの回転軸に関連して、略々そり角（γ）に一致する
   角度だけ傾斜している、工作物を引き切削と押し切削に
   よって切削するための正面フライス。
8. （８）切刃が円形であり、内側と外側の切刃の部分がフ
   ライス削り面に関連して非常に離れて突き出ており、加
   工される表面の垂直線に関して対称的な切刃の部分を使
   うことができる特許請求の範囲第７項に記載の正面フラ
   イス。