JP5230657B2 - ブレードホルダおよびフェースミル - Google Patents

Description

本発明は、シャンク状のピンと、レーキ面およびフランクによって形成された二次切削エッジを有するろう付けされたブレードを有するヘッドとから構成される、フェースミル(Frasmesserkopf)に締結するためのブレードホルダ(Schneidentrager)に関する。

本発明はまた、偏心して配置された少なくとも２つ、好ましくは３つの前述の種類のブレードホルダを有する、特にクランクシャフトまたはカムシャフトの軸受を精密にミリング加工するための偏心の工具調節による垂直な回転ミリング加工用のフェースミルに関する。

前記種類のフェースミルの原理が、独国特許第４００３８６２号明細書から公知である。本特許に記載されたフェースミルでは、ブレードホルダ用の切欠きは、その基体の一方の端面からその回転軸線に対し平行にかつ円周からある距離に延び、この場合、使用する切削先端の切削エッジは基体の端面を越えてほんの僅かに突出する。さらに、緊締のために役立つ円形楔の軸線の各々は、切削先端を支承する切削先端ホルダの軸線に対し斜めに配置される。最後に、ディファレンシャルねじを有する別の円形楔が、各々の場合に、各々の切削先端の軸方向調節のために同様に設けられ、基体の円周から半径方向内側に延びる切欠きに配置される。軸方向の調節および半径方向外側に向けられた緊締のために、幾何学的に同一の円形楔が使用される。このフェースミルの利点として、切削先端ホルダを収容する切欠きの位置が基体の回転軸線に対し平行であるため、軸方向成分のない半径方行に向けられた遠心力のみが発生するに過ぎないことが強調される。これらの力は容易に吸収することができるが、この理由は、切欠きが基体の円周に直接位置せず、むしろ円周から間隔を置いて半径方向内側に位置するからである。したがって、フェースミルは、極めて高い回転数およびその際に発生する遠心力にも適している。切削要素の軸方向の微調節が、半径方向成分との重畳なしに可能であるのが有利である。

従来技術によれば、乗用車用のクランクシャフトが研削またはベルト研削によって仕上げ機械加工操作を受け、工程に関係する理由のために、研削が冷却潤滑油を使用して実施されていたのに対し、適切なミリング加工工具の開発により、クランクシャフトの研削をミリング加工工程に置き換えることが可能であった。クランクシャフトの設計のため、偏心的な工具調節による軸方向送りがない垂直な回転ミリング加工が使用される。この場合、工具はプランジ運動を実行し、これに基づき、軸受座は、もっぱら工具の二次切削エッジによって形成される。加工時に、工具は、軸受座の頂線全体が二次切削エッジの係合の間に確実に覆われるように、工作物に対し調節されなければならない。作製されるべき軸受座の直径は、この頂線を介して生成される。工程と関係する理由のため、二次切削エッジの中央領域は他の領域よりも長期間係合する。この結果、中央領域の切削エッジは、外側領域の摩耗よりも大きな摩耗を受ける。

垂直な回転ミリング加工に関するさらなる詳細が、例えば、独国特許出願公開第１０２００４０２２３６０Ａ１号明細書に記載されている。しかし、偏心的な工具調節による軸方向送りがない垂直な回転ミリング加工には、重大的な欠点がある。工具の二次切削エッジがこの工程でプランジ操作を実行するという事実のため、最小の切削エッジ誤差または工具摩耗が、達成されるべき形状および表面品質に対し不利な効果を及ぼす。特に、工具摩耗の変化により、予定より早い形状の凹凸がもたらされる。

軸方向送り運動の欠如のため、他の方法で可能な工具の経路運動の変更による補正と同様に、発生する工具摩耗の補正を工具送りによって行うことができることもあり得ない。

本発明の目的は、前述の欠点を回避すること、特に、幾何学的に正確な工作物の機械加工および可能な限り長期の工具寿命の両方を保証するブレード設計を見出ことである。

さらに、本発明の目的は、このために適切なフェースミルを規定することである。

最初に述べた目的は、請求項１に請求されるようなブレードホルダによって達成され、その二次切削エッジは、本発明によれば、丸み部を有し、その半径は、二次切削エッジ端部から少なくとも切削エッジ中心までまたは他の二次切削エッジ端部まで連続的に増加する。したがって、この実施形態は、二次切削エッジの半径が、一方の端部から、最小値から二次切削エッジの他の端部における最大値まで連続的に増加する前記二次切削エッジを有するブレードホルダ、および半径が切削エッジの角部から切削エッジ中心まで連続的に増加し、次に、二次切削エッジの端部まで連続的に減少するそれらの実施形態の両方を備える。最初に述べた例では、単一の楔状の丸み部が得られ、第２の例では、一方の切削エッジ端部から切削エッジ中心まで各々が延びる２つの楔が得られる。

従来技術による公知の直線研削の切削エッジの場合、切削エッジ中心におよび両側の前記中心の周りに位置する領域に、大きな初期摩耗、すなわち、著しいフランク摩耗を観測することができることが確認されている。工程に関係する理由のため、この摩耗は、工作物と最長の時間接触するブレードの箇所に形成する。工作物と、特にクランクシャフトとより短時間接触する隣接領域では、フランクにおける摩耗は小さい。さらなる調査によれば、直線研削の切削エッジの場合、まず第一に、連続的に増加するフランク摩耗が比較的長期間にわたって生じることが示されている。この逓減的な摩耗プロセスが終了した後、フランク摩耗は、工具を使えなくする著しい摩耗増加が漸次の摩耗領域に生じる前に、比較的長期間にわたって「線形的な摩耗領域」で一定に留まる。

本発明による種類の切削エッジの丸み部により、最大の摩耗領域において、切削エッジを小さな半径で丸み付けすること、およびより小さな摩耗領域において大きな半径で丸み付けすることが可能になる。ブレード摩耗の結果として生じるブレードオフセットは、この幾何学的形状によって有効に対処される。

実際に、ブラシ掛けによって切削エッジ丸み部を作製でき、この場合、より大きな丸み部半径を有する切削エッジ丸み部が作製されるべき領域は、より長期間、かつ丸み部半径が小さくなければならないそれらの領域よりも高圧でブラシ掛けされる。

前記ブレードホルダの好ましい実施形態は、従属請求項２〜１０に記載されている。

切削エッジにおける最小半径は、最大丸み部半径とは６μｍ以下、好ましくは５μｍ以下だけ異なる。

切削エッジの一方の端部において０ｍｍに後退する切削エッジプロファイルに対し直角に見えるような丸み部の幅、すなわち丸み付けされたエッジの幅が最適である。

本発明の別の構造によれば、丸み部を有する斜面がフランクに配置され、すなわち、斜面は、簡単な楔状の円錐形斜面構造または二重の円錐形斜面が作製されるべきかどうかに応じて、外側の二次切削エッジ端部において、二次切削エッジの中心におけるよりも、または他の端部におけるよりも小さな斜面丸み半径を有する。一方の二次切削エッジ端部における斜面の幅は、同様に好ましくは連続的に０ｍｍになる。最大斜面幅は１０μｍ、好ましくはせいぜい４μｍである。斜面幅は、特に両側で二次切削エッジ中心から見て、特に０ｍｍに連続的に減少する。切削エッジまたは斜面はブラシ研磨機械によって丸みが付けられ、特に、工具ホルダの回転軸に対し８９．５°〜９０°のキャンバ角で凸状に研削されることが好ましい。

本発明の別の構造によれば、凸状に研削されたフランクまたは切削エッジ領域の最小半径は８００ｍｍである。逃げ角は約１０°±２°であることが好ましい。

さらに、目的を解決するために、請求項１１または１２に記載のフェースミルが提案される。本発明によれば、前述の種類の複数のブレードホルダを有するフェースミルでは、フェースミルが回転しているときにより小さなピッチ円を表す切削エッジ端部における切削エッジ丸み部の半径は、より大きなピッチ円を表す切削エッジ丸み部の半径よりも小さい。代わりに、外側方向に０ｍｍに減少する斜面幅を有する丸み付けされた斜面を有するそれぞれのブレードホルダが使用され、この場合、斜面幅は、各々の場合に、二次切削エッジの端部から切削エッジ中心に向かって最大値まで増加する。斜面丸み部の半径は、外側の二次切削エッジ角部において最小にあり、切削エッジ中心に向かってより大きな円錐形斜面半径に増加する。このように準備されたエッジを有するブレードは、最大摩耗の領域でエッジ安定化を有し、このエッジ安定化は、摩耗の結果としての他の通常の切削エッジオフセットに有効に対処する。

別の例示的な実施形態および利点について、図面を参照して以下に説明する。

３つのブレードホルダを有するフェースミルの斜視図である。 図１によるフェースミルのワイヤフレームモデル状の図面である。 ブレードホルダなしのフェースミルの長手方向断面図である。 ブレードホルダの側面図である。 軸方向調節用のクランプ部片および楔体に対するブレードホルダの位置の概略図である。 ブレードホルダの別の側面図である。 領域「Ｂ」の拡大詳細図である。 ブレードホルダの別の側面図である。 領域「Ａ」の拡大詳細図である。 図９によるブレードヘッドの平面図である。 概略的な摩耗曲線図である。 斜面または切削エッジ丸み部の別の実施形態の概略図である。

図１〜図３に示したフェースミルは、実質的に基体１０を備え、ブレード１２がそれぞれろう付けされた３つのブレードホルダ１１がこの基体の適所にろう付けされる。ブレードホルダ１１は、長手方向軸線１３に対し平行に配置されたそれぞれの孔２２（図３参照）に挿入される。別の孔が略半径方向にまたはこれに対し僅かに傾けて基体１０に設けられ、かつ前記孔に、調整ねじ１５、好ましくは２重ねじを介して半径方向に変位可能な楔体１４が配置される。

図５から理解できるように、楔体１４は基体の半径平面に対し斜めに延びる楔体面１６を有し、この結果、楔体１４の半径方向の移動中に、ブレードホルダ１１はその長手方向軸線に沿って、すなわち半径方向に変位させることができる。ブレードホルダ１１をクランプするために、中央に配置されかつ３つのクランプ面１９を有するクランプ部片１８が使用され、クランプ面１９はブレードホルダ１１の対応するクランプ面を支持する。クランプ部片１８は、好ましくは２重ねじとして設計されるねじ２１によって固定することができる。図示した例では、クランプ部片１８は、平坦な面２０を各々が有する３つのブレードホルダ１１を固定するために使用される。互いに１２０°の角度によるブレード１２およびブレードホルダ１１の正確な配向（図１参照）は、クランプ部片１８の設計によってかつ３角形のクランプ面１９の配置によって達成される。各々のブレードホルダ１１は、円形楔および関連のねじ１５を介して軸方向に調整することができる。孔２２は、ブレードホルダ、ひいてはブレードの軸方向に平行な配向のために使用される。面２３は、ブレードホルダ１１と孔２２との間に線接触が生じないことを確実にするために使用される。図４に示したように、ブレードホルダ１１はまた、傾斜面２４を有し、その傾斜はクランプ部片の表面１９の傾斜に対応する。

あるいは、本物の寸法の孔の代わりに、軸方向に中央に配置されたクランプ部片と組み合わせた外部締付けリングを使用することができ、それらの間にブレードホルダ１１を固定することができる。次に、締付けリングは、基体１０内にねじ留めされるかまたは焼ばめされる。

ろう付けされたブレード１２の領域Ｂの拡大詳細図を示す図７から、フランク２８が１０°の逃げ角で配置されることを理解することができる。２９によって示した摩耗前の斜面は、必要なブレードキャンバを考慮しつつ、方法の特性である摩耗パターンをシミュレートする使命を有する丸み付けされた斜面である。この手段によって従来技術による公知の切削インサートの逓減的な摩耗特性ｄが得られ、これが図１１の曲線３０で示されるのであるが、対応する破線で示されるように、線形領域ｌにおいて磨耗は明らかに低減される。漸次の摩耗の領域は、ｐによって示されている。

図８と図１０から詳細に理解できるように、ブラシによる丸み付けによって作製された円錐状に成形された丸み付けされた斜面２５は、フランクの頂部領域に設けられる。レーキ面２７（図１０参照）は、０°のレーキ角度で配置される。円錐形の丸み付けされた斜面２５は、第１の切削エッジの端部２５ａで小さな半径および反対側端部２５ｂで大きな半径を有する。図６〜図１０によるブレードホルダは、小さな半径を有する端部２５ａが工具軸線に向かって向けられるようにフェースミルに挿入され、これに対し、大きな半径を有する反対側端部２５ｂは、工具外径に向かって側面に配置される。

対照的に、図１２は、斜面丸み部の内側の大きな半径３３の反対側の斜面丸み部用に、それぞれ外側のより小さな半径３２が選択された二重の円錐形斜面を有する実施形態の変形例を示している。円錐台の基部領域で重ね合わせられる２つの１／４の円錐台がこれによって得られる。

本発明による手段により、切削エッジのチッピングを低減することが可能になった。

Claims (10)

1. シャンク状のピン（１１）と、レーキ面およびフランクによって形成された二次切削エッジを有するろう付けされたブレード（１２）を有するヘッドとから構成される、フェースミルに締結するためのブレードホルダにおいて、前記二次切削エッジが丸み部（２５）を有し、前記丸み部（２５）の半径が、二次切削エッジ端部（２５ａ）から少なくとも切削エッジ中心までまたは他の二次切削エッジ端部（２５ｂ）まで連続的に増加するとともに、前記丸み部（２５）の半径は、二次切削エッジ端部（２５ａ）に向かって０ｍｍまで連続的に減少するブレードホルダ。
2. 前記二次切削エッジにおける最小半径が最大丸み部半径と６μｍ以下だけ異なることを特徴とする、請求項１に記載のブレードホルダ。
3. 丸み部を有する斜面がフランク（２８）に配置されることと、前記斜面が、外側の二次切削エッジ端部（２５ａ）において、前記二次切削エッジの中心におけるよりも、または他の端部におけるよりも小さな斜面丸み半径を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のブレードホルダ。
4. 最大斜面幅が１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載のブレードホルダ。
5. 前記斜面幅が両端で０ｍｍまで連続的に減少することを特徴とする、請求項３または４に記載のブレードホルダ。
6. 前記二次切削エッジまたは前記斜面（２５）は、ブラシ研磨機械によって丸みが付けられ、前記ブレードホルダを工具ホルダに装着したときに、前記二次切削エッジ（２５）の工具ホルダの回転軸に対する角度が８９．５°〜９０°になるように研磨されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のブレードホルダ。
7. 凸状に研磨されたフランク領域の最小半径が少なくともＲ＝８００ｍｍであることを特徴とする、請求項６に記載のブレードホルダ。
8. 逃げ角が１０°±２°であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のブレードホルダ。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載のブレードホルダが少なくとも２つ偏心して配置されたフェースミルであって、フェースミルが回転しているときにより小さなピッチ円を表す前記切削エッジ端部における切削エッジ丸み部の半径が、より大きなピッチ円を表す切削エッジ丸み部の半径よりも小さいフェースミル。
10. シャンク状のピンと、レーキ面（２７）と、斜面（２５）を有するフランク（２８）とによって形成された、ろう付けされたブレード（１２）とを備え、二次切削エッジに隣接しかつ前記フランク（２８）に配置された斜面（２５）が、外側方向に０ｍｍまで減少する斜面を有するブレードホルダが少なくとも２つ、偏心して配置されたフェースミルにおいて、夫々の斜面（２５）の幅が前記二次切削エッジ中心に向かって最大値まで増加することと、斜面丸み部の半径が二次切削エッジ端部で最小であり、二次切削エッジ中心で最大にあることを特徴とするフェースミル。

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