JP2003534934A - 側フライス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ワーク、特にクランク軸（１０）に円筒形輪郭を切削加工するための側フライス（１５，１６）に関する。本発明の側フライスは、ディスク状の工具支持体の外周に、軸方向の傾斜角度（α）をとって傾けて配置された複数の切刃チップ（２９〜３２）を備え、該切刃チップの一部分が半径方向で工具支持体に緊締され、また前記切刃チップの他部分が接線方向で工具支持体に緊締されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 技術分野： 本発明は、ワークの円筒形輪郭、特にクランク軸のような１本の縦軸線を中心
として回転可能なワークの偏心配置された円筒形輪郭を切削加工するための側フ
ライスであって、ディスク状の工具支持体の外周に、軸方向の傾斜角度をとって
傾けて配置された複数の切刃チップを備え、該切刃チップの一部分が、側壁加工
及び／又はアンダーカット加工のために半径方向で工具支持体に緊締され、また
前記切刃チップの他部分が、ピン外径加工のために接線方向で工具支持体に緊締
されている形式のものに関する。

【０００２】 背景技術： 国際特許出願公開ＷＯ ９６／３９２６９号明細書には、円筒形輪郭を切削加
工する方法並びに該方法を実施するための装置が開示されている。当該方法は所
謂「切削割出し法」を適用し、その場合、それ自体すでに最終寸法を有している
仕上げ輪郭の製作又は、研削又は研磨によってなお除去される仕上げ代分を加え
た輪郭の製作が、切刃チップを装備した工具によるワークに対する順次係合又は
同時係合によって実施される。クランク軸の場合、側壁の加工、クランク軸のア
ンダーカット部及びクランクピンの加工或いはクランク軸側壁輪郭の一半部の製
作は第１工具によって、かつクランク軸側壁輪郭の他半部の製作は第２工具によ
って分割される。この分割は、所定の限度範囲内で軸受幅のバリエーションを可
能にする。殊に有利には加工時に、いわゆる高速度フライスが適用され、その場
合工具は一定の高い回転数でか又は可変回転数で駆動される。高速度フライスの
場合には１６０ｍ／ｍｉｎ以上の切削速度が使用される。切削厚は０．０５〜０
．１ｍｍの範囲内にある。切削円弧長、つまり工具支持体の全周に対する、相応
の切刃チップで係合する工具支持体長は、できるだけ僅かに選ばれる。この手段
によって、前研削又は付加的な作業段階としての熱処理前の付加的な前処理を完
全に省けるような優れた表面品質を生ぜしめることができる。前掲の国際特許出
願公開ＷＯ ９６／３９２６９号明細書に記載されている方法では、異なった工
具に、クランク側壁を加工するための切刃チップを装着し、或いはクランクピン
加工及びアンダーカット加工のための切刃チップを装着することが提案される。
使用される切刃チップは全て正のすくい角を有していなければならず、その場合
ワークに対する切刃チップの調整は、実効すくい角を−５゜〜＋１５゜、殊に有
利には−５゜〜＋５゜に、かつ／又は正の軸方向すくい角（逆すくい角）を最大
１０゜に選ぶように行われる。

【０００３】 前掲特許文献において選択された特別の実施例では１つの側フライスには２種
の切刃チップが位置し、そのうち第１種の切刃チップは工具支持体もしくは該工
具支持体の工具取付け部に半径方向で緊締され、かつ第２種の切刃チップは接線
方向で緊締されている。

【０００４】 １つの側フライスがその円筒周面に、２列に並列された接線方向で緊締された
切刃チップを有している場合に、製作に不精度がある場合、或いは分割された工
具の場合、加工機械の位置決め不精度によって高さずれが生じ、加工されたワー
クのオーバーラップ域に不都合なシャープエッジの段が発生する恐れがある。こ
の交差を防止するために前掲の国際特許出願公開ＷＯ ９６／３９２６９号明細
書では１つの切刃チップが提案され、該切刃チップのすくい面は、１つの刃先を
形成する主カッティングエッジの領域に、隣接した両主カッティングエッジの領
域に延びる扁平面取り部又は引込み部を有している。このような切刃チップは、
例えばクランク軸のクランクピンのピン表面を製作する場合に、オーバーラップ
域におけるソフトな移行部の製作を可能にする。

【０００５】 更にまた前掲の国際特許出願公開ＷＯ ９６／３９２６９号明細書では、クラ
ンク軸のアンダーカット部を製作するために半径方向で緊締された切刃チップが
図示されている。

【０００６】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７ ３９ ３００号明細書には、形材を切
削するため、特にクランク軸のような回転運動するワークに成形切れ込みをフラ
イス切削するための切刃チップが開示される。該切刃チップは、少なくとも２つ
の有用なカッティングエッジを有する実質的に立方体の基体、互いに平行に配置
されていて１つの固定穴の貫通する２つの扁平な側面、対向する両端部に切削す
べき形材に相応して円弧状に形成されたカッティングエッジによって制限された
夫々１つのすくい面を有する２つの基面を備えている。２つの対置しているカッ
ティングエッジ間に位置する逃げ面は、少なくとも部分的に円形凹面状に形成さ
れていなければならない。凹面状の逃げ面構成によって、逃げ角拡大化と、逃げ
面中点へ向かって大きな自由空間が形成され、これに伴ってワークに対し該切刃
チップを所望のように傾けることが可能になる。

【０００７】 発明の開示： 本発明の課題は、明細書冒頭に述べた側フライスを改良して、切削加工時に一
層柔軟な切削を保証することである。

【０００８】 前記課題は請求項１又は請求項３に記載した側フライスによって解決される。

【０００９】 側フライスの現存の円筒周面に、できるだけ多数の切削バイトを配置できるよ
うにするという課題を付加的に解決する請求項１に記載した側フライスでは、接
線方向で緊締された切刃チップは、２５゜±１０゜の軸方向傾斜角度、殊に有利
には２０゜〜３０゜の軸方向傾斜角度で配置されている。前記切刃チップの、フ
ライス回転方向に向かって（フライス回転方向とは逆方向で）見て最後位の切刃
コーナーは、側フライスの回転方向に対して鉛直な１本の直線上に位置しており
、該直線は、前記切刃チップに後続して半径方向で緊締された切刃チップの最前
位のカッティングエッジから負の間隔値に至るまで≦５ｍｍ、殊に有利には≦２
ｍｍの間隔を有している。

【００１０】 従来技術によって公知になっている側フライスの場合、軸方向角度の調整は、
円周接線方向で緊締された、殊に正方形のすくい面を有する切刃チップの所要空
間をできるだけ小さくするために、微小角度値に制限されていた。それというの
は軸方向角度分だけ傾けることは、工具支持体になお切り粉室を設けねばならな
いことを考慮して、半径方向で緊締された直ぐ次の切刃チップに対する各間隔を
拡大することになったからである。しかしながら接線方向の切刃チップのための
軸方向角度傾斜を選択したことによって、切刃チップの各最後位切刃コーナーを
内向きに旋回させることが可能であるので、フライス切削方向に対して垂直に位
置する直線によって測定すれば、半径方向で次に緊締された切刃チップのカッテ
ィングエッジからの、前記最後位の切刃コーナーの距離を、殊に有利には負の間
隔値に至るまで２ｍｍよりも小さな値に最小化することが可能である。負の間隔
値が考えられるのは、最後位の切刃コーナーが、空間的に見て次の半径方向切刃
チップのカッティングエッジの更に後方に位置するように、接線方向で緊締され
る切刃チップを配置する場合である。選択した配置構成によって、工具支持体に
おいて有用な切刃チップ個数を増大することが可能である。本発明の側フライス
は殊に有利には、切削方向で見て工具支持体の円筒周壁面に、接線方向で緊締さ
れた切刃チップと半径方向で緊締された切刃チップとを互いに代わる代わる有し
ており、表現を換えれば、側フライス円筒体のエッジに沿って半径方向で緊締さ
れた各切刃チップにはその都度（左側でも右側でも）接線方向で緊締された１つ
の切刃チップが空間的に前置されている。これによって形成される２列の、接線
方向で緊締された切刃チップは、その所属列に応じて逆向きの軸方向角度に傾斜
された切刃チップを有している。

【００１１】 アンダーカット無しに円筒形表面を加工する場合の課題は、請求項３に記載し
た側フライスによって解決される。前記の実施形態とは異なって、接線方向で緊
締された切刃チップの一部分を省くことができ、これに関しては図４及び図５に
基づいて追って詳説する。請求項３に記載した構成手段によって、側フライスの
回転方向に対して垂直な１本の直線上における１つの切刃チップの最後位切刃コ
ーナーの間隔値が生じ、前記直線は、前記切刃チップに後続して半径方向で緊締
された切刃チップの最前位カッティングエッジから、負の間隔値に至るまで≧１
０ｍｍの間隔、殊に有利には≧５ｍｍの間隔を有している。

【００１２】 本発明のその他の実施形態は、従属請求項４〜６に記載されている。

【００１３】 接線方向で緊締された切刃チップは、切削加工時に不作用のカッティングエッ
ジ又は側フライス円筒体のエッジ寄りのカッティングエッジ延長線と、切削方向
で後続配置されていて半径方向で緊締された切刃チップの最寄りの切刃コーナー
との最短距離が≧１ｍｍになるように配置されているのが有利である。この構成
手段によって、所要切り粉室のための充分なスペースを、半径方向で緊締された
切刃チップの前に残存させることが保証され、かつ其処へ流出する切り粉が、接
線方向で緊締された切刃チップの、切り粉室寄りの不作用のカッティングエッジ
に衝突したり、或いは該カッティングエッジを損傷したりすることが確実に回避
される。このことは、それぞれ４つの有用なカッティングエッジを有する所謂「
転回使用切刃チップ」にとって特に重要である。接線方向で緊締される切刃チッ
プの軸方向傾斜角度にとって２５゜が特に有利であると判った。

【００１４】 本発明の更なる構成によれば、順次に接線方向で緊締された２つの切刃チップ
の切削域は僅かにオーバーラップしている。

【００１５】 本発明の側フライスでは、１６０ｍ／ｍｉｎ以上の切削速度で切り粉厚０．１
ｍｍ〜０．２５ｍｍを切削することが可能である。

【００１６】 発明を実施するための最良の形態： 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

【００１７】 図１は、クランク軸１０を切削加工する装置１００の概略図である。該クラン
ク軸１０の両端部１１，１２は、駆動可能・回転可能なチャック１３，１４に、
クランク軸の中心縦軸線を中心として回転できるように締込まれている。加工の
ためには、相応の駆動装置１７，１８を介して回転させられるディスク状の高速
工具１５，１６が使用され、しかも各駆動装置１７，１８は支台１９，２０に支
承されており、これによって工具は１本の軸線上でワークに追従制御される。更
に図示の装置では２つの直交方向の回転フライス２１，２２が配置されており、
両回転フライスも同じく相応の駆動装置２３，２４を介して回転可能である。各
直交方向の回転フライス２１，２２は、支台上で夫々２つの往復台２５，２６；
２７，２８でもって支承されているので、クランク軸が回転する場合も各直交方
向の回転フライス２１，２２を追従制御することが可能である。図示の装置では
、クランク軸の４つのクランクピン部位を同時に加工することが可能である。

【００１８】 ワーク１０の回転中心点から外れて偏心配置されたクランク軸のクランプピン
に切削加工を施すために、側フライス１５，１６は該側フライスの中心軸線を中
心として、一定又は可変の高回転数で駆動されるので、該側フライスの外周に配
置された切刃チップは、高い切削速度でワークの被加工部位に沿って擦過させら
れる。クランク軸加工の詳細は、前掲の国際特許出願公開ＷＯ ９６／３９２６
９号明細書に開示されているので、当該明細書を参照されたい。

【００１９】 側フライス１５，１６は夫々、その円筒外周面に沿って緊締された切刃チップ
２９〜３２を有しており、そのうち切刃チップ２９，３０はそれぞれ半径方向に
緊締され、また切刃チップ３１，３２はそれぞれ接線方向に緊締されている。従
って図示の矢印３３の方向に側フライスを回転させることによって、切削円弧長
を有利に順次に小さく選んだ場合には、切刃チップ３０，３１，２９，３２の作
用する各カッティングエッジが順次相前後して使用される。時計回り方向で切刃
チップ３１が軸方向傾斜角度α＝２５゜に選ばれているのに対して、接線方向に
緊締された切刃チップ３２は傾斜角度α＝２５゜だけ逆時計回り方向に傾倒され
ている。これによって切刃チップ３１，３２のそれぞれ最後位の切刃コーナー３
４，３５は内向きに傾倒され、その場合、図２に示した間隔ａの寸法値、つまり
切刃コーナー３４がその上に位置していて切削方向３３に対して垂直に配置され
た直線３６と、次に続く切刃チップ２９のカッティングエッジ３７との間隔値は
≦５ｍｍ、殊に有利には≦２ｍｍである。場合によっては、図示の最後位の切刃
コーナー３４，３５は空間的に、その次に続く半径方向で緊締された切刃チップ
のカッティングエッジの「後方に」位置することもできる。図示の（不作用の）
カッティングエッジ３８と次に位置するカッティングエッジ３７もしくはその終
端点との間隔ｂは少なくとも０．５ｍｍである。

【００２０】 図２に示した本発明の側フライスを用いれば、切刃チップ２９，３０による２
つのアンダーカットの同時製作及び切刃チップ３１，３２による円筒周壁表面の
成形が可能である。接線方向で緊締された切刃チップ３１，３２の、ずらして配
置された両列の切削域は僅かにオーバーラップしている。

【００２１】 図３に基づいて判るように接線方向で緊締された切刃チップ３１，３２は付加
的になお各作用カッティングエッジに沿ってノッチ３９を有しており、該ノッチ
は基本的には従来技術に基づいて公知である。該ノッチは、切削加工時に比較的
広幅の切り粉を生ぜしめる代わりに、前記ノッチの個数に相応して、比較的狭幅
の複数の切り粉を発生させる。因みに、接線方向で緊締された切刃チップは、前
掲の国際特許出願公開ＷＯ ９６／３９２６９号明細書に開示されている接線方
向で緊締された切刃チップに相当している。半径方向の切刃チップは、前掲のド
イツ連邦共和国特許出願公開第１９７ ３９ ３００号明細書に開示された形態に
相当する形態を有している。

【００２２】 図４に示した実施形態では切刃チップ２９，３０は半径方向に緊締されている
。該切刃チップは一次的に側壁加工のために使用されるが、接線方向で緊締され
た切刃チップ３１，３２に対して突出しては配置されていないので、縁部域にお
いてピン外径の一部分を切削する。図２及び図３に示した実施形態とは異なり、
左右で緊締された２つの半径方向の切刃チップと、接線方向で緊締されたただ１
つの切刃チップがその都度交互に設けられており、しかも順次に続く接線方向で
緊締された切刃チップ３１と３２は、殊に２５％の軸方向傾斜角度で逆向きに傾
倒されている。間隔寸法ａもこれに基づいて大きく選ぶことができ、かつ最大で
１０ｍｍにすることができる。なお図２と同等の構成部分には、同一符号を付し
たので、図２の説明を参照されたい。

【００２３】 接線方向の切刃チップ３１，３２は、前掲の国際特許出願公開ＷＯ ９６／３
９２６９号明細書に記載された構成を有しているので、その開示内容を参照され
たい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 クランク軸を加工する装置の概略図である。

【図２】 本発明の側フライスの円筒周壁面に装備された切刃チップの部分的な平面図で
ある。

【図３】 図２に示した本発明の側フライスの部分的な斜視図である。

【図４】 本発明の別の実施形態による側フライスの円筒周壁面に装備された切刃チップ
の部分的な平面図である。

【図５】 図４に示した側フライスの部分的な斜視図である。

【符号の説明】

１０ ワークとしてのクランク軸、 １１，１２ 端部、 １３，１４ チャック、 １５，１６ 高速工具としての側フライス、 １７，１８ 駆動装置、 １９，２０ 支台、 ２１，２２ 回転フライス、 ２３，２
４ 駆動装置、 ２５，２６，２７，２８ 往復台、 ２９，３０，３１，
３２ 切刃チップ、 ３３ フライスの回転方向もしくは切削方向を示す矢
印、 ３４，３５ 最後位の切刃コーナー、 ３６ 直線、 ３７ 作用
するカッティングエッジ、 ３８ 不作用のカッティングエッジ、 ３９ ノッチ、 α 傾斜角度、 ａ 間隔、 ｂ 最短距離

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの円筒形輪郭、特にクランク軸（１０）のような１本
   の縦軸線を中心として回転可能なワークの偏心配置された円筒形輪郭を切削加工
   するための側フライス（１５，１６）であって、ディスク状の工具支持体の外周
   に、軸方向の傾斜角度（α）をとって傾けて配置された複数の切刃チップ（２９
   ，３０，３１，３２）を備え、該切刃チップの一部分が、側壁加工及び／又はア
   ンダーカット加工のために半径方向で工具支持体に緊締され、また前記切刃チッ
   プの他部分が、ピン外径加工のために接線方向で工具支持体に緊締されている形
   式のものにおいて、 接線方向で緊締された切刃チップ（３１，３２）が、２５゜±１０゜の軸方向
   傾斜角度、殊に２０゜〜３０゜の軸方向傾斜角度で配置されており、かつ前記切
   刃チップの、フライス回転方向（３３）に向かって見て最後位の切刃コーナー（
   ３４，３５）が、側フライスの回転方向に対して垂直な１本の直線（３６）上に
   位置しており、該直線が、前記切刃チップに後続して半径方向で緊締された切刃
   チップ（２９）の最前位のカッティングエッジ（３７）から負の間隔値に至るま
   で≦５ｍｍ、殊に≦２ｍｍの間隔（ａ）を有していることを特徴とする、側フラ
   イス。
2. 【請求項２】 切削方向（３３）で見て、工具支持体の円筒周壁面に、接線
   方向で緊締された切刃チップと半径方向で緊締された切刃チップが、互いに代わ
   る代わる続いている、請求項１記載の側フライス。
3. 【請求項３】 ワークの円筒形輪郭、特にクランク軸（１０）のような１本
   の縦軸線を中心として回転可能なワークの偏心配置された円筒形輪郭を切削加工
   するための側フライス（１５，１６）であって、ディスク状の工具支持体の外周
   に、軸方向の傾斜角度（α）をとって傾けて配置された複数の切刃チップ（２９
   ，３０，３１，３２）を備え、該切刃チップの一部分が、側壁加工及び／又はア
   ンダーカット加工のために半径方向で工具支持体に緊締され、また前記切刃チッ
   プの他部分が、ピン外径加工のために接線方向で工具支持体に緊締されている形
   式のものにおいて、 接線方向で緊締された切刃チップ（３１，３２）が、２５゜±１０゜の軸方向
   傾斜角度、殊に２０゜〜３０゜の軸方向傾斜角度で配置されており、かつ前記切
   刃チップの、フライス回転方向（３３）に向かって見て最後位の切刃コーナー（
   ３４，３５）が、側フライスの回転方向に対して垂直な１本の直線（３６）上に
   位置しており、該直線が、前記切刃チップに後続して半径方向で緊締された切刃
   チップ（２９）の最前位のカッティングエッジ（３７）から、負の間隔値に至る
   まで≦１０ｍｍ、殊に≦５ｍｍの間隔（ａ）を有していることを特徴とする、側
   フライス。
4. 【請求項４】 接線方向で緊締された切刃チップ（３１）の、切削加工時に
   不作用のカッティングエッジ（３８）又は側フライス円筒体のエッジ寄りのカッ
   ティングエッジ延長線と、切削方向で後続配置されていて半径方向で緊締された
   切刃チップ（２９）の最寄りのカッティングエッジ（３７）との最短距離（ｂ）
   が≧０．５ｍｍである、請求項１から３までのいずれか１項記載の側フライス。
5. 【請求項５】 接線方向で緊締された切刃チップ（３１，３２）の軸方向傾
   斜角度（α）が２５゜である、請求項１又は２記載の側フライス。
6. 【請求項６】 順次に続く接線方向で緊締された２つの切刃チップ（３１，
   ３２）の切削域が僅かにオーバーラップしている、請求項１から４までのいずれ
   か１項記載の側フライス。