JP4769189B2 - インサート刃物 - Google Patents

Description

本発明は、特にクランクシャフトをフライス切削加工するための円盤形又は条片形の工具ボディに緊締するためのインサート刃物であって、フロント面を有しており、該フロント面の少なくとも片側、有利には対向位置する側にそれぞれ凸面の端面が続いており、該端面の角度寸法＞９０°〜≦１８０°にわたって延びるアーチ形のエッジが、カッティングエッジとして形成されている形式のものに関する。

更に本発明は、横方向で緊締された多数の切削工具を備えたフライス工具に関する。

冒頭で述べた形式のインサート刃物は、ピンにおける切下げ部を加工するためにクランクシャフトをアウタフライス切削加工する際に使用される。このような用途は、例えばヨーロッパ特許第０８３０２２８号明細書において円盤形のアウタフライス盤に基づいて説明されており、このアウタフライス盤は、切削加工が１６０ｍ／ｍｉｎ以上の切削速度で実施されるように駆動される。このためには、クランクシャフトとアウタフライス盤の両方が回転運動される。回転運動される工作物の円筒形の外周面を加工するためには、クランクシャフトの場合、ピンの輪郭を加工するためには、接線方向で緊締されるインサート刃物が使用される。これらのインサート刃物は、前掲のヨーロッパ特許第０８３０２２８号明細書の理論に基づいてほぼ方形の上面を有しており、この上面は、各主カッティングエッジによって周囲面を制限される。主カッティングエッジには４つの側面が続いており、これらの側面の共通のエッジはそれぞれ副カッティングエッジを形成している。前記上面は、刃の角隅部を形成する隣接した主カッティングエッジの領域に面取り部又は引込み部を有しているのが望ましく、この面取り部又は引込み部は、隣接した２つの主カッティングエッジの領域に延びており且つ側面によって形成される有効すくい面と、方形の上面によって形成される有効逃げ面との間にインサート刃物を接線方向で組み込む形式において７５°〜９５°の角度を成しており、これにより、−５°〜＋１５°の有効すくい角が存在する。クランクシャフトを加工するためには、いずれにしろ２つの異なるインサート刃物が必要とされ、これらのインサート刃物の内の半径方向で緊締されるインサート刃物はアンダカットを製作するために使用され、接線方向で緊締されるインサート刃物はピンを製作するために使用される。

従来技術から、旋削加工工具として「旋削ブローチ（Ｄｒｅｈｒａｅｕｍｅｎ）法」又は「旋削−旋削ブローチ（Ｄｒｅｈ−Ｄｒｅｈｒａｕｍｅｎ）法」で使用される工具も公知である。旋削ブローチの場合は、リニアな旋削ブローチ工具が半径方向で、加工しようとする回転工具に向かって送られる。旋削−旋削ブローチの場合は、円盤形の工具支持体の部分円周面部に複数のインサート刃物が連続して配置されており、これらのインサート刃物は円盤周面部の第１の区分に沿って徐々に連続して増えている。この工具は部分円弧に沿って半径方向で、回転運動される工作物に向かって旋回され、このことは基本的にヨーロッパ特許第０３１３６４４号明細書又はヨーロッパ特許第０２８６７７１号明細書に記載されている。前記の条片形又は円盤形の工具でも、ジオメトリの異なる２タイプのインサート刃物がピン加工及び切下げ部製作のために使用される。

加工しようとするクランクシャフト又は回転運動される工作物の所望の寸法を精密に保持するためには、インサート刃物を組み込む際に切削幅を位置調整するための調整部材を使用し且つインサート刃物の座における圧痕を防止するための硬化された下敷き部材を使用することも公知である。インサート刃物、調整部材及び下敷き部材は、円盤形又は条片形の工具支持体に固定されたカセット内に配置されていてよい。

フライス切削工具は、切削がソフトである程、つまり、工作機械の運転が静かである程、廉価に働く。このことはとりわけ、工具がなるべく多数の有効なカッティングエッジを有していることによって達成され得る。つまり、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００２７９４５号明明細書に記載されたフライス盤では、接線方向で緊締されたインサート刃物が１５°〜３５°、有利には２０°〜３０°の軸方向傾斜角で配置されている。接線方向で緊締されたインサート刃物の最後部の刃の角隅部は、フライス切削方向とは逆方向で見て、フライス盤の回転方向に対して垂直な１直線上に位置しており、この直線は、当該の接線方向で緊締されたインサート刃物に続いて半径方向で緊締されたインサート刃物の最前部のカッティングエッジから≦５ｍｍ、有利には≦２ｍｍ〜負の値の間隔を有している。相次いで使用可能な複数のカッティングエッジを有するいわゆるスローアウェイチップを使用することによって、インサート刃物に関するコストが著しく低下され得る。つまり、前記の半径方向若しくは接線方向で緊締されたインサート刃物は、それぞれ４つの使用可能な刃を有している。１つのインサート刃物の使用可能なカッティングエッジが摩耗すると、インサート刃物を交換せねばならず、このことは所要の両インサート刃物タイプのための相応の在庫管理が前提条件となる。

本発明の課題は、用途の拡大されたインサート刃物を提供することである。

この課題を解決するためには、請求項１記載のインサート刃物を提案する。本発明では、冒頭で説明したインサート刃物が単数若しくは複数のアーチ形のカッティングエッジに続いて、支持面に対してほぼ垂直に位置する、該支持面に対する垂直線に対して最大４°だけ傾斜したリニアなカッティングエッジか、又は凹面に成形されたエッジを有している。緊締ねじを収容するための固定孔は、第１の構成ではフロント面を貫通していてよい。この場合、インサート刃物は横方向で緊締するために規定されている。第２の構成では、固定孔はリニアなカッティングエッジに続くルーフ面を貫通しているので、インサート刃物は接線方向で緊締可能である。前記のリニアなエッジ又は凹面に形成されたエッジは切屑破断部として働く。本発明の別の構成では、前記の凹面に湾曲されたエッジに続いてリニアに延びるカッティングエッジが、円筒形の外周面、特にクランクシャフトのピン表面を加工するために延在していてよい。有利には、１フライス工具に横方向で緊締された多数のインサート刃物が使用され、この場合、アーチ形のエッジ及びこれに続くリニアなエッジを備えたインサート刃物と、アーチ形のエッジ、これに続く凹面に成形されたエッジ及びリニアに延びる別のカッティングエッジを備えたインサート刃物とがそれぞれ交互に連続して配置される。第１のインサート刃物のリニアなエッジ及び第２のインサート刃物の凹面に成形されたエッジは同一平面内に位置しており、この場合、切下げ部加工用に設けられるインサート刃物のカッティングエッジの数が倍増可能であるという特別な利点が得られる。それというのも、円筒形の外周面を加工するためのリニアに延びる付加的なカッティングエッジを備えたインサート刃物は、付加的にアーチ形に形成されたカッティングエッジを切下げ部製作用に有しているからである。

アーチ形のカッティングエッジを安定化させるためには、このカッティングエッジは本発明の別の構成に基づいて面取り部を有しており、この面取り部は０〜２０°、有利には１０°の面取り角度で配置されており且つ／又は０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ、有利には０．１２ｍｍの幅を有しており且つ／又はフロント面に向かって幅が０ｍｍになって終わるように延びている。有利には、当該のアーチ形のカッティングエッジの曲率半径は１．０〜２．５ｍｍ、特に１．４ｍｍである。

前記のアーチ形のカッティングエッジの後部に凹面のエッジが配置されている限りは、この凹面のエッジの曲率半径は本発明の更に別の構成に基づいてアーチ形のカッティングエッジの曲率半径よりも小である。具体的な構成では、凹面に成形されたエッジのための曲率半径は０．６ｍｍが選択されている。凹面のエッジに続くリニアなカッティングエッジに関連して、凹面に成形されたエッジは切屑破断部の機能を果たす。

アーチ形のカッティングエッジ及び／又はリニアに延びるカッティングエッジに隣接するすくい面区分は、本発明の更に別の構成に基づいて正のすくい角で、有利には０°〜２０°、特に１０°のすくい角で配置されている。この領域において、繰り出される切屑を最適に成形できるようにするためには、カッティングエッジに隣接するすくい面がそれぞれ切屑成形凹部として形成されている、つまり、正のすくい角を形成するために形成された立下がりフランクの、カッティングエッジから遠い領域に立上がりフランクが続いており、この立上がりフランクによって切屑が上向きに曲げられて破断される。

本発明の更に別の構成では、切下げ部加工用のアーチ形のカッティングエッジとピン加工用のリニアなカッティングエッジの両方を有するインサート刃物は、中央域にそれぞれフロント面に対して垂直に配置された平らな側面を有していてよく、これらの側面はフロント面に向かって間隔を広げてテーパしており、しかも、有利には当該の側面に隣接する立下がり面が、リニアに延びるカッティングエッジによって切削される切屑のための切屑案内段部として形成されている。前記の平らな側面は、別の支持面との関連においてチップ座用の支持面を形成しており、この支持面は下敷き部材を不要にする。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示したインサート刃物は本発明の出発点である。このインサート刃物はフロント面を有しており、このフロント面から対向位置する平行な面に向かって凸面の端面が続いており、この端面のアーチ形のエッジはカッティングエッジとして形成されている。当該のインサート刃物は横方向で、接線方向で緊締されるインサート刃物２に代えて例えばフライス盤等の工具支持体に緊締される。加工しようとするクランクシャフトの所望の寸法を精密に保持するためには、スローアウェイチップ（Ｗｅｎｄｓｃｈｎｅｉｄｐｌａｔｔｅｎ）を組み込む際に切削幅を位置調整するための「調整部材」３が使用され、スローアウェイチップの座の圧痕を防止するためには硬化された下敷き部材４が使用される。形成される刃のイメージ若しくは成形輪郭は、図１の左側の図から明らかである。

本発明の第１実施例では、インサート刃物はフロント面を有しており、このフロント面の両側は凸面に形成された端面１１に移行しており、この端面１１の側方のエッジはカッティングエッジとして形成されている。但し、これらのカッティングエッジは図１に示したインサート刃物のように斜めに延びているのではなく、支持面に対してほぼ垂直方向で位置するリニアな又は最大４°だけ支持面に対する垂線から傾斜したエッジ１４か、若しくはインサート刃物の全幅にわたって延びる段部に移行している。フロント面には固定孔１５が貫通しており、この開口はインサート刃物全体を貫通して延在している（図６参照の殊）。固定孔１５の両側で、端面１１によって形成された上下エッジに対して平行に両側***部１６が設けられており、この両側***部１６の縁部エッジは包囲カラー（Ｈｕｅｌｌｂｕｎｄ）を製作するために役立つ。当該のインサート刃物の別の詳細は図５〜図８に基づいて明らかである。当該のインサート刃物は長手方向軸線に対しても横方向軸線に対しても鏡像対称的に構成されているので、各端面１１の制限部として４つのカッティングエッジ１２が得られる。これらのカッティングエッジ１２の曲率半径は１．０ｍｍ〜２．５ｍｍ、有利には１．４ｍｍである。カッティングエッジ１２には０°〜１０°、有利には３°〜４°だけフロント面１２に対する垂線から傾斜したエッジ１４が続いており、このエッジ１４はインサート刃物の裏側の全幅にわたって延びている。図５から判るように、カッティングエッジ１２はインサート刃物の長手方向中心軸線若しくはこの長手方向中心軸線に対する平行線に対して０°〜２０°、有利にはａ＝１０°の角度で配置されている。カッティングエッジ１２及びエッジ１４にも面取り部１７が設けられており、この面取り部１７は０°〜２５°、有利には１０°の面取り角度で配置されており且つ０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ、例えば０．１２ｍｍの一様な面取り幅を有している。カッティングエッジ１２及びエッジ１４の後ろにはすくい面領域が続いており、このすくい面領域は、正のすくい角を形成するための立下がりフランク１８と、切屑成形及び切屑破断用の立上がりフランク１９とから成っている。面取り部１７は、***部１６のカッティングエッジに設けられた面取り部と同様に、湾曲したカッティングエッジの各端部側で０になって終わる（符号２０を参照のこと）。中央域においてインサート刃物は細長い各側縁部に平らな面２１を有しており、これらの面２１はチップ座のための支持面として役立つ。更に図６からは、インサート刃物が―側面２１は別として―すくい面を形成するフランク１８，１９の領域内で後方に向かって０°〜１０°の角度ｂだけ傾斜しているということが判る。

図３及び図９〜図１２には本発明の別の変化実施例が示されている。このインサート刃物は平らなフロント面２２を有しており、このフロント面２２の中央域から後方に向かって該フロント面２２に対して直角に配置された側面２３が延びており、これらの側面２３は後方に向かってテーパしている。当該の側面２３はチップ座のための支持面として役立つ。アーチ形に形成された端面１１はカッティングエッジ１２によって制限され、これらのカッティングエッジ１２の半径は１．０ｍｍ〜２．５ｍｍ、有利には１．４ｍｍであり、図２に示したインサート刃物のカッティングエッジ１２のカッティングエッジ半径と同じ大きさである。当該のカッティングエッジ１２には凹面に成形されたエッジ２４が続いており、このエッジ２４は、図３に示した実施例では切屑分離部として働き且つ円形の溝の形でインサート刃物の全幅にわたって延在している。当該の凹面のエッジ２４の半径は、カッティングエッジ１２の半径よりも著しく小さく形成されている。凹面のエッジ２４に続いて、後方に向かってリニアなカッティングエッジ２５がインサート刃物の端部まで延びている。リニアに延びるこのカッティングエッジ２５は円筒形の外周面、特にクランクシャフトのピン表面を加工するために役立ち、これについては後でまた説明する。エッジ１２，２４，２５に沿って面取り部２６が設けられており、この面取り部２６は０°〜２０°の角度、有利には１０°の角度で傾斜しており且つ０．１〜０．２５ｍｍ、有利には０．１２ｍｍの幅を有している。当該の面取り部２６はフロント面２２に向かって、符号２７の箇所で０になって終わっている。カッティングエッジ１２，２４，２５若しくは面取り部２６に続いて立下がりフランク２８が正のすくい角で設けられており、この立下がりフランク２８は背面側で立上がりフランク２９に移行しているので、これらの面領域２８，２９は切屑成形凹部を形成している。固定孔若しくは貫通開口３６は、上部に緊締ねじのヘッドを収容するための座ぐりを有しており、この場合、開口３６は幅ｃを有しており、この幅ｃは緊締ねじの軸部の貫通案内を可能にする。図３及び図１０から判るように、エッジ１２，２４，２５は後方に向かって角度ｄで傾斜しており、この角度ｄは≦３°である。図３及び図９〜図１２に示したインサート刃物もやはり横方向で、例えばアウタフライス等の工具ホルダにおいて使用され、このことは工具ボディ３０の部分図から明らかである。この組込み形式では、凹面のエッジ２４は切屑破断部として働き、この切屑破断部は、リニアなカッティングエッジ２５及び凸面のカッティングエッジ１２によって切削された切屑を分離させる。更に図１３からは、円盤形の工具支持体３０に、図３に対応するインサート刃物３１と図２に対応するインサート刃物３２とがそれぞれ交互に緊締されているということが判る。片側で連続したこれらのインサート刃物３１，３２の位置は、インサート刃物３２のエッジ１４とインサート刃物３１の凹面のエッジ２４とが断面図で見て合致するようになっている。その結果、支持体３０の配置された工作機械の切削動作は、比較的小さなすくい角、より良好な切屑分離及びこれにより比較的小さな１チップ当たりの切削力に基づいて著しくソフトになり、相応に改良される。まだ下敷き部材３３に支持されたインサート刃物３２とは異なり、インサート刃物３１は下敷き部材を必要としない。それというのも、チップ座のための十分に大きな支持面が（４つの面全てに）存在しているからである。インサート刃物３１は、従来技術に基づいて必要とされる、平面図で見て正方形の、接線方向で緊締されるインサート刃物を代替するものであり、接線方向で緊締されるインサート刃物と比較して、切下げ部を加工するための付加的な刃を有しているので、全体としてはインサート刃物３１，３２を使用すると２倍のカッティングエッジが切下げ部を加工するために存在するという利点を有している。１つのフライス盤にインサート刃物３１，３２を交互に配置することは、単にスペースの理由から有利に選択されるにすぎない。それというのも、図３に示したインサート刃物は比較的大きな所要スペースを有しており、これに基づいて交互に配置されたインサート刃物３１，３２のようにあまり密接して連続的には並べられない。但し、インサート刃物３１は下敷き部材も調整部材も必要としないので、相応の部品を節約することができる。インサート刃物３１は４つのカッティングエッジ１２及び４つのカッティングエッジ２５を有しており、これらのカッティングエッジ１２，２５はインサート刃物を適宜旋削加工することによってそれぞれ使用可能になる。工具支持体３０はアウタフライスとして描かれている。但し、インサート刃物３１はインサート刃物３２との関連においてインナフライスにおいても、或いは旋削―ブローチ用又は旋削―旋削―ブローチ用の条片形の工具においても使用され得る。

インサート刃物３１，３２によって形成可能な成形品が図４の左側の図面に示されている。インサート刃物３２は調整部材１３によって位置調整されている。

図１４に示した実施例は、固定孔が面３５を貫通しているインサート刃物に関するものであり、前記面３５はエッジ１４に上面として続いている。このインサート刃物は、面３５に対して平行な中心平面に関して鏡像対称的に形成されており、これにより、スローアウェイチップとして使用可能である。

図１５には、インサート刃物３３，３４が装備されたフライス盤３６が示されている。利点については、図１３に示したフライス盤と同様の利点が得られるように構成されている。

半径方向又は接線方向で緊締するための、従来技術に基づき公知のインサート刃物の概略図並びにこのインサート刃物を複数用いて製作しようとする刃の輪郭を示した図である。 本発明によるインサート刃物の第１実施例の斜視図である。 本発明によるインサート刃物の第２実施例の斜視図である。 図２及び図３に示したインサート刃物の概略図並びにこれらのインサート刃物によって形成可能な刃の輪郭を示した図である。 図５〜図７は、図２に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図５〜図７は、図２に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図５〜図７は、図２に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図７を拡大して詳細に示した図である。 図９〜図１１は、図３に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図９〜図１１は、図３に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図９〜図１１は、図３に示したインサート刃物を様々に示した図である。 図１１の詳細図である。 図１〜図１２に示したインサート刃物を装備したフライス盤を部分的に示した図である。 本発明によるインサート刃物の別の実施例の斜視図である。 図１４に示したインサート刃物を装備したフライス盤を部分的に示した図である。

Claims (10)

1. 円盤形又は条片形の工具支持体（３０，３６）に緊締するためのインサート刃物（３１）であって、フロント面（２２）を有しており、該フロント面の少なくとも片側にそれぞれ凸面の端面（１１）が続いており、該端面の９０°〜１８０°の角度範囲にわたって延びるアーチ形のエッジ（１２）が、カッティングエッジとして形成されている形式のものにおいて、
   アーチ形のカッティングエッジ（１２）に、凹面に成形されたエッジ（２４）が続いており、該エッジ（２４）にリニアなカッティングエッジ（２５）が続いていることを特徴とする、インサート刃物。
2. 緊締ねじを収容するための固定孔がフロント面（１０，２２）を貫通しており、該固定孔を貫通する緊締ねじにより、インサート刃物（３１）が横方向で工具支持体（３０）に緊締可能である、請求項１記載のインサート刃物。
3. アーチ形のカッティングエッジ（１２）が面取り部（２６）を有しており、該面取り部が０°〜２０°の面取り角で配置されており且つ０．１〜０．２５ｍｍの幅を有しており且つフロント面に向かって幅が０ｍｍになって終わるように延びている、請求項１又は２記載のインサート刃物。
4. アーチ形のカッティングエッジ（１２）の曲率半径が１．０ｍｍ〜２．５ｍｍである、請求項１から３までのいずれか１項記載のインサート刃物。
5. 凹面に成形されたエッジ（２４）の曲率半径が、アーチ形のカッティングエッジ（１２）の曲率半径よりも小であり且つ０．３ｍｍ〜１ｍｍである、請求項１から４までのいずれか１項記載のインサート刃物。
6. アーチ形のカッティングエッジ（１２）及び／又はリニアに延びるカッティングエッジ（２５）に隣接するフランク（２８）が、０°〜２０°の正のすくい角で配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のインサート刃物。
7. 中央域に、それぞれフロント面（２２）に対して垂直に平らな側面（２３）が形成されており、これらの側面がフロント面（２２）に向かって間隔を広げてテーパしており、しかも、当該の側面に隣接する立下がりフランク（２９）が、リニアに延びるカッティングエッジ（２５）によって切削された切屑のための切屑案内段部として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のインサート刃物。
8. 円盤形又は条片形の工具支持体（３０，３６）に緊締するためのインサート刃物（３４）であって、フロント面（１０）を有しており、該フロント面の少なくとも片側にそれぞれ凸面の端面（１１）が続いており、該端面の９０°〜１８０°の角度範囲にわたって延びるアーチ形のエッジ（１２）が、カッティングエッジとして形成されている形式のものにおいて、
   アーチ形のカッティングエッジ（１２）に、フロント面に対してほぼ垂直に位置するリニアなカッティングエッジ（１４）又はフロント面に対する垂直線に対して最大４°だけ傾斜されたカッティングエッジ（１４）が続いており、
   緊締ねじを収容するための固定孔が、リニアなカッティングエッジに続くルーフ面（３５）を貫通しており、該固定孔を貫通する、半径方向で工具支持体（３６）に挿入可能な緊締ねじを介してインサート刃物（３４）が固定されていることを特徴とする、インサート刃物。
9. アーチ形のエッジ（１２）及びリニアに続くリニアなエッジ（１４）を備えたインサート刃物（３２）と、アーチ形のエッジ（１２）、リニアに続く凹面に成形されたエッジ（２４）及びリニアに延びる別のカッティングエッジ（２５）を備えたインサート刃物（３１）とがそれぞれ交互に連続して配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の、横方向で緊締される多数のインサート刃物（３１，３２）を備えたフライス工具。
10. 請求項８記載の半径方向で緊締される多数のインサート刃物（３４）を備えたフライス工具。

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