JPH08507725A - フライスカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チップレーキング工作用のフライスカッタ工具は回転可能フライスカッタ体（１）と、カッタ本体にねじ（６，７）によって固定される複数の切削インサート担持カセット（４）とを含んで構成されている。カセットのねじ孔は切刃の微小な軸方向調整を可能にするため幾分長方形である。この微小調整は偏心タップ（８）の回動により、例えば偏心タップのヘッドに通じているカセットの孔を通じて六角形キーを突込むことにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 フライスカッタ 本発明は切粉破壊（チップブレーキング）工作用フライスカッタ工具と、当該 工具の対応する溝に挿置される状態で当該フライスカッタ工具に装着されるよう にしたカセットに関する。 機械的に固定された切削インサートを含むフライスカッタに関していえば、工 作物に精巧な面を工作し且つ長い工具寿命を達成するために必要な切削インサー トの位置決め精度の実現に難点が生じている。必要な滑かな工作面の実現には、 切削インサートを最大可能な精度、具体的には軸方向に関する最大可能な精度で 以って位置決めすることが必要となる。この軸方向位置決め精度が不充分である ならば、これが軸方向に遊びをもたらし、この遊び（がた）が滑らかさに劣る工 作面の原因になる。 例えば、モータ産業では、クローズピッチフライスカッタをシリンダブロック とこれに類似の部品のフライス工作に使用する。これらの用途では、表面滑度に 関し非常に厳しい要件が設定されており、最大１.５μｍのＲ_a値、10と15μｍの 間のＲ_z値、10μｍのＲ_max値及び５と８μｍの間のWT値が多くの場合に必要とさ れる。せめてこれらの表面切削基準を達成するためには、切刃を非常に高い精度 で、絶対的とフライスカッタ本体の別の切刃に対し相対的の両方に関して位置決 めすることが必要となる。従って、２つの切刃間の軸方向高差が２〜３μｍを越 えないようにする。一般には、全部の切刃は４μｍの軸方向公差範囲に入るべき であり、好ましくはそれより小さい範囲に入るべきである。これは20μｍまで変 り得る比較的肉厚な被覆物を備えた切削インサートにとっては、実際上達成し 得ないものとなる。従って、個々の切削インサートの肉厚の違いのせいで、各個 別の切削エレメントは非常に正確な軸方向の位置決めを達成することが必要とな る。更に、切刃は正確な軸方向位置を維持し、そして工作物との接触により生じ る軸方向力によって動かされないことが勿論必要である。勿論、切刃の正確な半 径方向と接線方向の位置決めを実現し、しかもその位置精度を長期使用の後にお いてさえも維持することが必要である。 切削インサートとその切刃を軸方向に正確に位置決めするための多数の構造は それ自体公知である。しかし、そのいづれも多数の切削部品による複雑な構造や 、不満足な軸方向位置決め精度等の１以上の不利益によってダメージを蒙ってい る。これら既知の解決策のある種の方策の説明は以下に行われる。 SE-C-189159は２個のくさびによって位置付けられ得る軸方向調節可能なカセ ットを含むフライスカッタを開示している。軸方向位置決めはカセットを手で、 例えば親指で、所望位置まで押圧することにより実行され、その後にくさびを用 いてカセットの位置が固定される。容易に分るように、これでは高度の正確度は 達成出来ない。更に、この固定機構はハンドリングを複雑にする少なくとも４個 の個別部品を含んでいる。 DE-A-3530745は差動ねじ５によってフライスカッタにおいて軸方向に位置付け られ得るカセットを示している。しかし、この構造でも軸方向位置精度が不充分 であり、その上カッタ本体の製造をカセット凹所がカッタ本体の全幅に亘って延 在していないという事実によって一層困難にする。更には、差動ねじ５のヘッド が軸方向の後向きで、カッタ本体の開いた容易に接近出来る包囲面の方へは向い ていないことから、差動ねじの接近が妨げられる。 DE-A-3327478はカセット凹所が貫通していないことの不便さを有 している。更に、軸方向位置決めの精度は不満足のものである。それは調節ねじ 26のヘッドが長過ぎる自由延長部を有し、これがねじの弾性変形と切刃の位置精 度不良の原因になっている。 従って、本発明の目的は切刃の非常に正確な軸方向位置決めを可能にする多重 歯フライスカッタを実現することにある。 本発明の別の目的は出来る限り点数の少い部品から成る多重歯フライスカッタ を得ることにある。 本発明の更に別の目的はカセット溝にインサート担持カセットを、半径方向、 軸方向並びに接線方向のいづれにも遊びが完全に存在しないように固定すること にある。 これらの目的並びにその他の目的は請求項１の特徴部分に規定された構成を含 むフライス工具を作ることにより驚く程に簡単な方策で達成された。 本発明を限定することなく説明する目的で、本発明の好適例が添附図面を参照 して更に説明される。 図１は本発明に係るフライスカッタを、カセットの分解図と併せて示す斜視図 である。 図２は本発明に係るカセットの側面図である。 図３は本発明に係るカセットの前面図である。 図４は本発明に係るカセットの頂面図である。 図５は真上から見たフライスカッタの半分を示す。 図１においては、円筒基本形のフライスカッタを１で全体的に指定している。 その直径は概して50と700mmの間、適切には70と500mmの間、特には80と400mmの 間の値に変動し得る。 カッタ本体の下側には、カッタ本体を回転駆動手段と連結するための本体に一 体成形された円筒形保持部分９がある。カッタ本体はカセット４を担持するため の凹所或いは溝３を具備している。隣り 合う２個のカセットの間には、チップ用間隔10がカッタ本体の上側に形成されて いる。製作上の理由から、カセット溝３は好ましくはカッタの上側から下側まで 貫通している。もっとも、溝はそうある必要はない。溝が貫通しているならば、 比較的容易にリーマ加工やフライス加工することが出来る。溝或いは凹所３の背 面17は２つの側面16に実質的に直角である。背面17はカセット３に対する当接面 を構成すると共に側面が同じカセットに対する支持面として機能する。カッタ本 体の溝数は本体の直径と所望ピッチに依存して変動する。図示例は103mmの外径 と10個の溝を有するフライスカッタに関する。当然、全ての溝がカセットを具備 することは確らずしも必要ではない。従って、時には振動回避のために非対称な 割付けが望ましいことがある。 カセットは溝３に１−４個、好ましくは２個の固定ねじ６，７により固定され る。各固定ねじはそのヘッドに六角形穴をそれに対応するように形成されたキー を用いて締付けるために、有している。更に、各穴12は他の部分より大きな直径 の部分13を含む。この穴部分13はねじのヘッドを収容するように企図されたもの である。 図５から最も良く分るように、図示例における切刃は負のラジアル角λを有し ている。この角度は＜０と−20°の間、適切には−３と−17°の間、好ましくは −７と−13°の間の値であり、いづれも好ましくは等しい大きさであり得る。切 刃の負のラジアル角（半径方向に対する傾斜角）はカセット溝３を特定のラジア ル傾斜（半径方向に対する傾き）で以って作ることにより適切に得ることが出来 る。但し、この場合切削インサート５のエッジ側はカセット４のエッジ側に実質 的に平行にする。 カセットのフライスカッタ本体に対する固定の安定性は固定ねじ６，７がカセ ット並びにカセット溝の半径方向延長線に対しラジア ル角度をなしている事実によって非常に効果的に影響される。図５において、こ の角度はαで指定されている。この角度は底面17の法線と固定ねじの軸方向との 間のなす角度として表現することも出来る。この角度をなすことにより、カセッ トはコーナＨに対抗する方向に押圧される。対応するように、カセットの孔12， 13がカセットの側面に対し同じ角度で穿設される。角度αは１°と13°、適切に は２°と100°、好ましくは４°と８°の間の値である。 出来る限り、カセット、従って切刃、を厳密に位置付けるために、カセットは コーナＨで直角を幾分越える角度を有するように形成される。更に、図面にある ように、このコーナはコーナ面チアンファ（面取り部）を備えている。しかし、 対応するコーナではカセット溝３は実質的に直角になるように形成されている。 カセットの背面が溝の底側17に当接することになるので、薄いくさび様ギャップ がカセット溝とカセットの間に生じる。このくさびはその最大幅部分がコーナＨ に配位し、半径外方に進むに従って先細りして最終的に消滅する。線当接はフラ イスカッタの包絡面で、カセットの半径方向外位のエッジに沿って、それと共に 回転方向に見てカセットの後位エッジ並びにカセット溝の後側面（回転方向に見 て）に沿って、得られる。このようにして、カセットの静的に決まる厳密な位置 決めは：一方において溝３の底面17が偏心タップのヘッド23用の凹所の上方と下 方のカセットの当接面と接触した状態で、ねじ６，７で固定し；他方フライスカ ッタの包絡面の領域で線当接することにより達成される。 勿論、「線」当接はある程度の幅を有しているが、実質的に線形状にあるもの と考え得る。正常では、線当接の幅は１／２mmを越えない。カセットのコーナＨ におけるコーナ角は＞90°（例えば90.05°）と92.5°、適切には90.1°と91.5 °、好ましくは90.1°と90 .5°の間の値である。このコーナ角が先行技術にあるように完全に直角度である ならば、ギャップと静的不明確さが容易に生じる。 孔部12，13は完全に円形ではなく、軸方向に対し直角な方向の長さよりも軸方 向の長さが幾分大きくなっている。この孔長方化の目的は勿論、カセットの軸方 向動を可能にすることにあり、この動作は偏心タップ８を廻すことにより実現さ れる。このタップは滑らかな円筒部22とこの円筒部22に対し偏心配位しているヘ ッド23から成る。この偏心ヘッド23は取付けたときに、カセットの背面にある長 方凹所或いは貫通溝14に配置される。この溝の幅は偏心ヘッド23の直径に実質的 に対応している。更に、カセットは偏心ヘッド23に対立するように溝14で終端に なる貫通孔15を具備している。偏心タップが貫通孔15から脱落する事態を回避す るために、後者は偏心ヘッドより小さい直径を有している。このようにすれば、 偏心タップはカッタ本体に設けた対応するオリフィスに有効且つ安泰に維持され 、それと同時に孔15に六角形キーを突込むことによりタップに容易に接近するこ とが出来る。 カセットの軸方向位置決めは固定ねじ６，７を先ずゆるめ、次に偏心タップ８ を切刃の所望軸方向高さを得るに至るまで廻すことにより実行される。この高さ は「千分の１ゲージ」によって測定される。偏心ヘッド23の偏心度に依存して、 カセットは原則として０−５mm、適切には0.05−３mm、特には0.05−１mmの範囲 で変動させることが出来る。 予め決めた軸方向高さに至ったとき、固定ねじ６，７を再び締結する。この簡単 な方法で、切刃は最小限２μｍまでの範囲で軸方向に調節され得る。これにより 非常に滑らかな面工作が可能になる。従って、約0.5mmの切込みと歯当り0.05と0 .25mmの間の値の送りで、0.6μｍのＲ_a値が達成される。この方法によるのでな ければ、こ の低Ｒ_a値は研磨によってのみ達成される。 カセットの頂側には、切削インサートポケットが切削インサート５を収めるた めに配設される。このインサートはねじ11によって固定することが出来る。好ま しくは、ポケットは切削インサートに静的な明確な位置を与えるために、３個所 の当接面18，19，19を具備している。好ましくは切削インサートは図から分り得 るように、軸方向に装着される。これは装着時の接近を改良する。それはねじ11 のヘッドがフライスカッタ工具の自由上面に対抗しているからである。 切削インサートのヂオメトリは本発明の重要な構成ではない。しかし、切削力 を低減させるために、レーキ角は正の値とし、且つ充分な逃げを保証すべきであ る。充分な逃げは正規には、インサートポケットの底面をフライスを通るラジア ル面の方へ傾けることにより与えられる。図３によれば、切削インサートのよう なものの上、下側は平坦で平行であるにも拘わらず、５°と15°の間、好ましく は７°の逃げ角と、５°と20°の間、好ましくは８°のレーキ角（すくい角）が 得られる。 従って、以上のやり方によれば、負のレーキ角も可能であるが、正の切削角（ ヂオメトリ）が好ましい。これはエッジ損傷の最小化、低切削力と低熱発生及び 薄壁の工作物を工作出来る性能等の幾つかの利益をもたらす。もう１つの有益な 効果は重要部品の寸法精度を過剰に高める必要がないので、工作機械装置の費用 は購入者にとって低減されたものになる。 切刃のラジアル角は正から負まで変り得るが、好ましくは負の値である。従っ て、チップ（切粉）は負のラジアル角で容易に一層多量に搬送される。それはチ ップがそのときに外に投げ出されるからである。正のラジアル角では、チップは 内方へ押され、これが工作 物面を損傷させる可能性のあるチップ累積と切削操作妨害の原因になり得る。 図面においては、切削インサート５は各側面に２個の切刃を備えた両面割付け 可能切削インサートである。同じ側面の２個の切刃は２つの対向エッジに沿って 配位している。１の側面の２個の切刃は新な切刃を実働位置に割付けるために２ 個の切刃に対し90°だけ変位している。インサートをひっくり返したとき、１回 転の１／４だけ回転させなければならないように、他の側面の図示例に係るイン サートはコーナ面部21を備えている。この切削インサートの重要な利点はインサ ートが４個の働く切刃を含み、これが切削工作エコノミーを著しく向上させる。 個々の働く切刃は高度の精度で軸方向に位置付け得るので、本発明は異なる肉 厚の切削インサートを使用するのに充分に適応することが出来る。従って、肉厚 被覆物及び／或いはPVDコーティング（PVD＝物理蒸着）であって、肉厚が20−30 μｍだけ相違し得る、斯ゝる被覆物を有するインサートは本発明に充分に適合す るものである。また、再研磨インサート、ダイヤモンド被覆インサート及び立方 晶窒化ホウ素の個片を含むインサートも本発明に充分に適合するものである。 以上の説明に鑑み本発明では最小点数の個別構成エレメントを用いて切刃の非 常に正確な軸方向位置決めが出来る。全ての公知構造体においても存在する必要 なねじと切削インサートを無視するならば、単一のエレメントのみ、即ちカセッ ト自体、が要求される。この単純化にも拘わらず、０.６μｍのＲ_a値に相当する 表面の滑かさが良好な再現性を以って得られ、時には０.３μｍ程に低い値が得 られる。 本発明の更に別の利点は切刃の軸方向位置決めが半径方向位置決 めに何ら影響を及ぼさないことである。これは、カッタ本体の周りの全ての切刃 が等しく有効に働き、そして等しい肉厚のチップを切り出し、それにより均一の 摩耗を受け、且つ最適寿命となるという有益な効果を有している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年４月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １．回転方向に回転可能なフライスカッタ本体（１）と複数個の切削インサー ト担持カセット（４）を含んで成り、各カセット（４）はフライスカッタ本体の 周囲にある溝（３）に収容されて２個の固定ねじ（６，７）により溝（３）内で 固定されるようになっており、２個の固定ねじ（６，７）の各々はカセット（４ ）の貫通孔（12，13）に配置され、当該孔は溝内でカセットに特定の軸方向変動 を許容するためにカセットの長手方向へ幾分長くなっている、斯ゝる構成の切粉 破壊工作用のフライスカッタ工具において、 フライスカッタ工具の回転軸の方へ向いたカセット（４）の１側に２個の固定 ねじ（６，７）の間で溝或いは凹所（14）が配設されており、当該溝或いは凹所 はフライスカッタ工具の回転軸に対し実質的に直角であり、該溝或いは凹所（14 ）にはヘッド（23）付きの偏心タップ（８）が配置され、カセット（４）には別 の貫通孔（15）が配設されていて、当該後者の孔は偏心タップのヘッド（23）に 対面するように該溝或いは凹所（14）に開口しており、そしてカセットがその溝 （３）の回転方向に見て後尾にあり且つ半径内方にあるコーナ（Ｈ）に対し押付 けられるように各固定ねじ（６，７）は半径方向に対し角度をなしていることを 特徴とするフライスカッタ工具。 ２．カセット用の凹所或いは溝（３）が実質的に軸方向のものであって、フラ イスカッタ本体をその上側から下側まで貫通していることを特徴とする、請求項 １に記載のフライスカッタ工具。 ３．カセットの凹所或いは溝（14）に通じる孔（15）が偏心タップのヘッド（ 23）より小さい直径を有し、従って偏心タップの脱落を阻止するようにしたこと を特徴とする、請求項１或いは２に記載 のフライスカッタ工具。 ４．各カセットはその頂側に着脱可能な切削インサート（５）を担持しており 、当該インサートが好ましくは工作物に対し正のレーキ角を有していることを特 徴とする、請求項１，２或いは３に記載のフライスカッタ工具。 ５．固定ねじ（６，７）を入れるカセットの各孔（12）が固定ねじ（６，７） のヘッドを埋め込むために大径部（13）を有し、各孔（12）が半径方向に対し角 度をなしていることを特徴とする、先行請求項のいづれか１項に記載のフライス カッタ工具。 ６．各カセット（３）の回転方向に見て後尾にあり且つ半径内方にあるコーナ （Ｈ）が90.05°と92.5°の間の角度を有していることを特徴とする、先行請求 項のいづれか１項に記載のフライスカッタ工具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転方向に回転可能なフライスカッタ本体（１）と複数個の切削インサー ト担持カセット（４）を含んで成り、各カセット（４）はフライスカッタ本体の 周囲にある溝（３）に収容されて１個或いは数個の固定ねじ（６，７）により溝 （３）内で固定されるようになっており、各固定ねじ（６，７）はカセット（４ ）の貫通孔（12，13）に配置され、当該孔は溝内でカセットに特定の軸方向変動 を許容するためにカセットの長手方向へ幾分長くなっている、斯ゝる構成の切粉 破壊工作用のフライスカッタ工具において、 フライスカッタ工具の回転軸の方へ向いたカセット（４）の１側に溝或いは凹 所（14）が配設されており、当該溝或いは凹所はフライスカッタ工具の回転軸に 対し実質的に直角であり、該溝或いは凹所（14）にはヘッド（23）付きの偏心タ ップ（８）が配置され、カセット（４）には別の貫通孔（15）が配設されていて 、当該後者の孔は偏心タップのヘッド（23）に対面するように該溝或いは凹所（ 14）に開口しており、そしてカセットがその溝（３）の回転方向に見て後尾にあ り且つ半径内方にあるコーナ（Ｈ）に対し押付けられるように各固定ねじ（６， ７）は半径方向に対し角度をなしていることを特徴とするフライスカッタ工具。 ２．カセット用の凹所或いは溝（３）が実質的に軸方向のものであって、フラ イスカッタ本体をその上側から下側まで貫通していることを特徴とする、請求項 １に記載のフライスカッタ工具。 ３．カセットの凹所或いは溝（14）に通じる孔（15）が偏心タップのヘッド（ 23）より小さい直径を有し、従って偏心タップの脱落を阻止するようにしたこと を特徴とする、請求項１或いは２に記載のフライスカッタ工具。 ４．各カセットはその頂側に着脱可能な切削インサート（５）を担持しており 、当該インサートが好ましくは工作物に対し正のレーキ角を有していることを特 徴とする、請求項１，２或いは３に記載のフライスカッタ工具。 ５．各カセット（４）が偏心タップ（８）の各側に１個ある２個の固定ねじ（ ６，７）で固定されることを特徴とする、先行の請求項のいづれか１項に記載の フライスカッタ工具。 ６．固定ねじ（６，７）を入れるカセットの各孔（12）が固定ねじ（６，７） のヘッドを埋め込むために大径部（13）を有し、各孔（12）が半径方向に対し角 度をなしていることを特徴とする、先行請求項のいづれか１項に記載のフライス カッタ工具。 ７．各カセット（３）の回転方向に見て後尾にあり且つ半径内方にあるコーナ （Ｈ）が90.05°と92.5°の間の角度を有していることを特徴とする、先行請求 項のいづれか１項に記載のフライスカッタ工具。