JP2000504280A - 割り出し可能なインサートルータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ワークに傾斜切り込みを行う高速エンドミル（１０）は、チップ刃溝面（２４）にフライス加工したポケット（３０）内に固定される板状の硬質金属切刃インサート２８を有し、径方向内側および外側に面する切刃（３４，３６，３８，４０）を持つこのインサートに望ましい軸方向すくい角をもたらし、インサートのそれぞれは、遠心力移動に対する力を保持した２つの皿頭の小ねじ（４２，４３）によりそのポケットに固定され、インサートの裏面（４１）に成形された盲凹部（４４）内に延在するポケットの取り付け面（４８）からの突起（４６）によって補強される。

Description

【発明の詳細な説明】 割り出し可能なインサートルータ この発明はルータ、より詳細には、実際において高い金属除去能力の高速エン ドミルであるルータに関し、アルミニウム合金の板やスラブからフライス加工に よって、航空機部品の一体的な骨格フレームを製造するのに使用される。 発明の背景 この過酷な施設において、生産設備がその限界まで稼働させられ、20000 r.p. m.で回転する２インチのルータは、スピンドルから得られる最大パワーを引き出 すような送り量まで駆動され、いくつかの例においては１００ HP が可能な工作 機械スピンドルを使用した場合、毎分４００インチの送り量まで駆動される。 高い金属除去量および遭遇する大きな遠心力は、このような高速フライス加工 の最も過酷な局面を工具自体に形成せず、このような工具が可能でなければなら ない傾斜付けによるワークへのプランジ切り込みにおいて、むしろ発生する。す なわち、この工具は、穿設によってワークにあらかじめ貫入することなく、その 表面の軸方向貫入によってワークに切り込み可能でなければならない。これは、 回転工具を軸方向および横方向の両方に、同時か、あるいは反復ステップである 交互の何れかで送ることにより達成され、反復ステップは、径方向両側、すなわ ち外方および内方で各切刃インサートの切削能力を必要とする手順である。 このインサートの径方向内側を向く切刃を用いる後者の切削動作は、放射状部 品が外側を向くインサートに切削反力を結果として招き、外側を向く切刃からオ フセットしている内側を向く反作用部品の助けなく、遠心力に対して付加的に作 用し、外側を向く切刃は内側を向く切刃の切削中に半周期の間、使用されないで いる。 傾斜送りが強引である場合、インサート保持具に対するさらなる負荷は、高速 時に工具ボディからインサートの分離の危険性を実質的に増大する。 この問題が従来技術で認識されているという点で、一体的に相互に係合可能な 突起および凹部をそれぞれ持ったインサートおよび工具ボディのインサートポ ケットを形成することにより、一例において、ポケットの取り付け面にフライス 加工されたカーフ（kerf）に受け入れられるインサートのキール（keel）状突起 を形成することにより、この問題が対処されている。しかしながら、このような 方法は、製造時に調整することが困難であり、その材料が耐えるのに最適ではな い挙動でインサートの硬質金属の突起に応力を負荷する。 従って、この発明の目的は、単純で容易に製造され、高速で酷使に耐えるルー タに対するインサートの取り付け金具の相互係合補強を提供することであり、そ れらが遭遇する高い遠心力のみならず、ワークへの傾斜切り込みから結果として 生ずるインサート保持具への付加的な力にも耐えることを可能とする。 発明の簡単な説明 本発明によるルータにおいて、板状のインサートは、当該インサートの２つの 貫通孔の皿穴面に係合する２つの皿頭保持具により、その個々のポケットに固定 され、インサートの裏側または取り付け面は、２つの保持穴の間に配置された盲 穴の形状に凹んでいる。ルータボディのインサートポケットの取り付け面からの 係合突起は、隙間を介して凹部にそれ自身が取り付けられ、インサート保持具が 与えられた負荷の下で曲げられた場合、凹部の壁に係止するようになっており、 その十分な撓みに対してのみ保持具を補強するのに役立ち、インサートの正確な 取り付けを干渉せず、インサートはその保持具によって正しい場所に固定される 。 図面の説明 本発明の好ましい実施例が添付図面に例示されており、この添付図面の 図１は、本発明のルータの正面図であり、 図２は、その底面図であり 図３は、一部破断側面図であって本発明の重要な特徴を示し、 図４は、本発明の割り出し可能な切刃インサートの４つの正射投影図のシリー ズであって、図４（ａ）はすくい面を示し、図４（ｂ）は側面図を示し、図４（ ｃ）は取り付け面を示し、図４（ｄ）はこのインサートの端面図を示し、 図５は、本発明のルータに関するワークの断面図であって、回転工具のいわゆ る傾斜切り込みによってワークにフライス加工される凹部から撤退後の破断正面 を示している。 好ましい実施例の詳細な説明 好ましい形態における本発明のルータ１０が図１，図２および図３に完全に示 されている。 このルータは、２つの一体的に連結された実質的に円柱状の部分、すなわち駆 動シャンク１２と、カッタヘッド１４とを具えている。駆動シャンクは、図示し ないいわゆるＨＳＫ適合連結具による把持係合のために形成され、自動工具交換 装置により把持され、次いで主軸頭のスピンドルへ配置されるように設計されて いる。 前記適合連結具にこれを取り付けるため、シャンク１２には、一体のカッタヘ ッド１４との連結箇所でアンダーカット１６が旋削されており、このシャンクは 正確な円柱状に研削可能となっている。同様に、カッタヘッドのフェーシングシ ョルダ１８は、平滑に研削されて工具の軸線２０に対して正確に直角であり、こ れらの面は、上述した適合連結具に対する工具の位置決め面であって、これを介 して 20000 r.p.m．を使用する工具を動的にバランスさせる必要のある高速機器 に対する工具の位置決め面である。 例示した工具径において、カッタヘッド１４は、シャンク１２よりも直径がわ ずかに大きい。その自由端において、その角部は丸くなっており、円錐台の形状 の軸方向凹部２２は端面に旋削されており、ワークに対し、図１さらに図５に示 した角度αでのルータの傾斜切り込みのための逃げをもたらす。正反対にある同 一のチツプ刃溝２４は、カッタヘッドにフライス加工され、平坦面２６が与えら れて２つの切刃インサート２８を望ましいすくい角βに配置し、これら切刃イン サートは、それぞれチップ刃溝の平坦面２６にフライス加工されたポケット３０ に収容される。切削液は、主軸頭のスピンドルから流体導管として役立つ軸穴３ １を介してルータ１０の切削領域に送給される。 焼結硬質金属（ＷＣ）の切刃インサート２８は、図４グループの四面図に示さ れており、図４（ａ）はインサートのすくい面３２を構成する大きな面を示して おり、ほぼ矩形図面の細長い平板の形状を採用している。２つの正反対の角部は 、径方向内側に面して直線で斜めの切刃３４をもたらし、カッタヘッド１４に取 り付けられた場合、このインサートの両端を逆に回転することによって、切削位 置に順番に割り出されるようになっている。残りの正反対の角部３６は、図４（ ａ）の下端に示されているように、表示されるような丸みが付けられるか、四角 に残すか、あるいは表示されるものよりも大きいまたは小さい半径で丸みを付け ることができ、これは仕事の要求に依存する。 何れの場合においても、インサート２８は、その割り出し位置の両方において 、上述した内側に面する切刃３４と、端部方向または底部の切刃３８と、側面切 刃４０とを最小限もたらし、後の２つは、盲穴またはポケットのフィレットフラ イス加工のために選択される切刃インサートの丸みが付くか、円形の切刃３６に よって結ばれている。 このインサートの切刃面は、すくい面の切刃からより小さいけれども類似の反 対の大きな面４１まで傾斜しており、この大きな面は当該インサートの取り付け 面である。このインサートの傾斜切刃面は、工具の軸方向および半径方向の送り のために切刃の後方に逃げを与え、内側に面する傾斜切刃３４の後方の傾斜切刃 面の逃げ角は、他の切刃の後方のそれらよりも小さく、これが上端の非切削位置 （図１参照）にある場合、遠心力によってインサートポケットの上端からのずれ に対してその抵抗を増大している。 このインサート２８には、２つの貫通孔４２が当該インサートの長手方向軸線 上に形成されており、これらはインサートの両端から等間隔にあり、すくい面３ ２から皿穴にして一対の皿頭の保持用ねじ４３を受容する。これら２つの保持用 ねじ孔４２の間のインサートのほぼ長手方向軸線上には、盲穴の形状の凹部４４ が取り付け面４１に形成され、カッタヘッドのインサートポケット３０の対応す る取り付け面４８から突出するピン４６を受容する。 カッタヘッド１４ならびに特に図１および図３に戻り、インサートポケット３ ０は、チップ刃溝２４の平坦面２６にフライス加工されており、使用していない 側面切刃４０および使用していない傾斜切刃３４の切刃面または逃げ面に適合す るようになっている。図１に最も良く示されているように、このインサートの使 用していない端部または上端は、ポケットの対応する端面の間に楔のように合致 し、このポケットはインサートの側面および傾斜逃げ面と係合し、後者の逃げ面 は、ポケットの壁の半島状の延在部５０によって、径方向外側への移動が抑制さ れている。 保持用ねじ４３は、ポケットの取り付け面４８に対してほぼまたは大体直角な ねじ孔５２に受容される。すなわち、保持用ねじは、参照することによってこの 明細書に組み入れられる Erkfritz の米国特許 3,662,444の「ベントねじ」の原 理を使用している。ねじ孔の軸線は、ポケットの端面と係合してインサートを側 方に強力に押し付ける方向にほぼ２゜傾けられており、インサートの複数の切刃 を正確に位置決めする。ねじの皿頭部は、インサートの穴の皿穴面に係合するの で、ねじの軸部は、ポケットの位置決め壁に対してインサートの側方への押圧を 保持するように曲がり、同時にその取り付け面４８上に堅固にインサートを固定 する。このインサートの貫通孔４２は、ねじの曲げに対応すべく故意に大きく形 成されており、関連するすべての部品は、それらの弾性限界内でねじの曲げ応力 を維持するように特定の寸法に合わせて作られている。 カッタヘッドの自由端からより遠くにあるねじの場合、側方押圧の方向は、図 １中の矢印によって示されるように、斜め内側で上向きであり、ポケットの上端 において対向する切刃位置決め面の間に、より確実にインサートを押し込むよう になっている。また、これよりも下側にあるねじの側方押圧は、矢印によって示 されているように、径方向内側に向けられている。 カッタヘッドの２つのねじ穴５２の間には、ピン４６、好ましくはロールピン を圧入で受容する穴５４がポケットの取り付け面４８に対して直角に穿設されて 仕上げられている。このピン４６は、穴５４のポケット端部から打ち込まれて突 出可能にされ、インサートの取り付け面の凹部４４にそれ自身を取り付けるよう になっており、全体で０．０１０インチを越えない横方向の隙間を有することが 好ましく、記載したようなインサートの正確な取り付けに干渉しないようになっ ている。しかしながら、保持用ねじが、特に下側のねじが遠心力の下で、また、 図５に模式的に例示されたワークへの傾斜切り込み中に内側に面する傾斜切刃３ ４に対する遠心力と、さらなる径方向外側の切削反力との下で、さらに曲げられ た場合、ピン４６は、インサートを正しい場所に固定するように保持用ねじを補 強する。 最大有効傾斜角が図１および図５の角度αにより例示されている。これは、こ のカッタの反対側のインサートの直線で内側に面する切刃３４のそれぞれ下端部 と上端部との間の線による端部方向の切刃３８の切削面とのなす角度である。内 側に面する切刃の全深さを切削するように企図された割合で軸方向内側への送り を行う。幾分小さめな角度の傾斜付けは、ワークへのカッタヘッドの自由端が食 い付くのを抜け目なく回避するけれども、生産フライス加工は、最大能力で切削 工具を使用する傾向がある。 螺旋補間によるワークへの傾斜切り込みは、図５によって例示された技術であ る。すなわち、工具の回転軸線は、螺旋経路の角度とピッチとを決定する一定の 軸線送りで円形経路の数値制御により動かされ、この軸線送りは最大傾斜角より も多少小さく描かれている。あるいは、カッタをプランジカットで軸方向に送り 量を増大させながら進め、そして同じ結果を達成するように横方向に送ることが できる。何れのモードの切り込みにおいても、内側に面する切刃によって加えら れる切削力に対する反力は、遠心力に対して付加的であり、傾斜付け中での高速 かつ切削負荷において、インサートポケットにインサートを固定している保持用 ねじを補強することが大変望まれている。 この目的のため、相互突出ピン４６および切刃インサートの取り付け面の嵌合 凹部４４が本発明によってもたらされている。 本発明は、２つの正反対のチップ刃溝とインサート取り付け部とを有するルー タに対してこれを適用して例示しているけれども、周囲に等間隔に配置したり、 工具の動的バランスに対して他の適当な寸法を取った任意の数のインサートのル ータを同じように適用できることが理解されよう。 さらに、上記 Erkfritz の特許の形式で用いたそのポケット内にインサートを 固定するための皿ねじは、その単純さにより好ましいけれども、他の皿頭の保持 具が知られており、そのポケットにインサートを固定する通常の力と同じように 向けられる力を横方向にもたらすことが可能である。 圧入ロールピンは、インサート保持具を補強するためにインサートポケットの 取り付け面から突出する現状のような好ましい形状であるけれども、頭部を持っ たねじ，止めねじおよびダウエルピンの如き他の金具がそれらの代わりとして合 理的に提案することができる。同様に、インサートの裏側の凹部４４は丸穴とし て示されているけれども、凹部の他の形状が、インサートの両方の割り出し位置 における作業状態の下で、取り付け面からの突起により完全な係合のための径方 向に対向する壁をこれが提供するならば、機能的に同等である。焼け付きから少 なくとも歪みを受けて応力集中が相対的にない凹部の形状が好ましい。 新規で特許可能であると思われる本発明の特徴は、以下の請求の範囲で明らか にされる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． スラブ原料のワークから一体骨格構造体を製造するためにアルミニウム合 金に対する高速フライス加工用ルータであって、 ほぼ円柱状の回転可能なカッタヘッドを具え、このカッタヘッドは、その自由 端の中央の円錐状の凹部と、当該カッタヘッドの周囲に等間隔に配列する複数の チップ溝とを有し、これらチップ溝のそれぞれは、該カッタヘッドの切削方向に 面する平坦面を有し、交換可能であって両端を逆にして割り出し可能な板状の硬 質金属切刃インサートが取り付けられるポケットがフライス加工により設けられ ており、 前記カッタヘッドの軸方向に延在する前記インサートは、対向するすくい面と 取り付け面とを有し、前記すくい面は、対向する端部切刃の一方にそれぞれ合体 する細長い側面切刃を有し、端部切刃は前記カッタヘッドのほぼ径方向に延在し して切削のために供される前記インサートの端部の径方向外側部分を占め、 切削のために与えられる前記インサートのそれぞれ端縁の残りの部分は、その 関連する端部切刃から前記凹部の断面にほぼ一致して前記カッタヘッドの回転軸 線に向け、斜め後方に傾斜して径方向内側に面する切刃をもたらし、 逃げ面として、前記切刃から後方に傾斜する前記インサートの端面を具え、 前記インサートの前記与えられた端部と反対側の端部は、その取り付け面から 立ち上がるその対応したポケットの対応する壁によって、前記隣接する斜めの切 刃面の逃げ面と、与えられた側面切刃と反対の側面切刃とに沿って延在し、前記 対応する壁の間の楔として前記インサートの使用していない端部を受容し、 前記インサートは、長手方向に一定の隙間を保つ２つの穴を有し、これら穴は 前記側面切刃の間の中間にあり、前記インサートの両端から等距離に一定の隙間 を保ち、そのすくい面と取り付け面との間で前記インサートを貫通して延在し、 後者から皿穴があけられ、 前記穴に配置されてそのポケット内に前記インサートをそれぞれ固定する一対 の皿頭留め具を具え、 前記インサートはまた、前記２つの貫通孔の間のその取り付け面に凹部を有し 、 前記ポケットの前記取り付け面から突出する突起と両方の割り出し位置で確実に 係合状態にあり、 前記インサートが前記留め具によって前記ポケットに固定された場合、前記突 起は前記凹部内で僅かに横の隙間を有し、 前記隙間は、前記インサートに対して径方向外側に働く力の下で前記留め具の 曲がりにより、前記突起が前記凹部の前記壁に係止状態となるように選択され、 これによりそのポケット内で前記インサートを保持している前記留め具を補強す るルータ。 ２．前記インサートの前記取り付け面の前記凹部は盲丸穴であって、前記ポケッ トの前記取り付け面からの前記係合突起がロールピンである請求項１に記載のル ータ。 ３． 前記カッタヘッドの前記ポケットに前記インサートを固定する前記２つの 留め具は、わずかに傾けられる小ねじであり、前記インサートの前記貫通孔の皿 頭面と係合して曲げられ、前記カッタヘッドの自由端からより離れている当該小 ねじは、前記カッタヘッドの軸線に向けて内側および上側に傾けられ、残りの小 ねじは径方向内側に傾けられ、前記相互嵌合ピンは前記盲穴に対して０．０１０ インチの最大直径隙間を有する請求項２に記載のルータ。 ４． ワークに傾斜切り込み可能な高速エンドミル用の割り出し可能な切刃イン サートであって、 切刃によって規定した細長いほぼ矩形の輪郭を有する硬質金属の平坦な板を具 え、前記切刃は前記インサートの１つの大きな面の周囲を囲み、この大きな面は 前記インサートの両端を逆に割り出し可能な位置のそれぞれにそのすくい面を構 成し、 前記切刃は、前記インサートの長手方向に対向する側面切刃と、前記インサー トの短い方向に対向する端部切刃と、前記端部切刃と前記側面切刃の一方とそれ ぞれ隣接する斜めに対向する傾斜切刃とを有し、 前記インサートの反対側の大きな面は、前記インサートの取り付け面であって 、より小さいけれども前記すくい面の輪郭に対応し、 前記インサートのすべての端面は、前記すくい面から前記取り付け面まで収束 して前記個々の切刃の逃げ面を与え、 それら大きな面の間に前記インサートを貫通して一定の間隔を保つ一対の穴を 具え、これら一対の穴は、前記すくい面から皿穴があけられ、前記インサートの 長手方向中心線上にそれぞれ配置され、前記インサートの端部からそれぞれ等距 離にあり、 前記インサートはまた、前記長手方向中心線上の前記貫通孔の間の中間に配置 される凹部をその取り付け面に有し、ホストルータの受容面からの突起を係止嵌 合するインサート。 ５． 前記盲穴が円形である請求項４に記載のインサート。 ６． 隣接する端部切刃および側面切刃の交点におけるすくい面は、丸みが付け られ、前記隣接する端部切刃と側面切刃との間の相互連結フィレット切刃をもた らす前記取り付け面も同様である請求項４に記載のインサート。