JP2000509106A - 切削工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 既知の技術にしたがうフライスカッター本体のような回転切削工具は、切削機械加工によって先ずそれらの形状に作られ、その後それら全体的にまたは部分的に焼き入れされていた。焼き入れしたときに、それらの材料にずれが発生し、例えば、フライスカッター本体のインサートシートのあいだに軸偏心が生じる。本発明にしたがう工具の形状を作ったのちに焼き入れることによって、許容誤差がかなり減少された。

Description

【発明の詳細な説明】 切削工具の製造方法 本発明は、請求項１にしたがう位置だし可能な切削インサートを備えたフライ スカッター本体のような切削工具の製造方法に関する。幾つかの切削インサート 用の硬質材料シートを有する穿孔機械も課題にする。 フライス加工する場合、工具には回転主運動が与えられると同時に工作物また は工具には直線または回転送り運動が与えられる。曲線に沿う送りは、倣いフラ イス盤及び数値制御フライス盤で行うことができる。例えば、フライスカッター 本体は、正面フライスカッター、面取りフライスカッターまたは円筒フライスカ ッターからなる。これらのカッターが、超硬合金のような複数の硬質材料の切削 インサートを通常支持することは一般的なことである。これらの切削インサート は一般的に位置だし可能なタイプであり、すなわち、切れ刃が摩耗し且つ作業者 が作業位置に新しい切れ刃に交換することを望んだときに、それらの切削インサ ートは取り外し及び交換をすること、または「位置だし」（indexed）をするこ とができる。工作物上に微細で平滑な面を得るためには、切削インサートの作用 切れ刃が実質的に同一の回転軌跡描くことが望ましい。すなわち、例えば、正面 切削するフライス盤または面取り切削するフライス盤では、それぞれのインサー トが、フライスカッター本体に同一の軸位置と半径位置とを有する必要がある。 特に、このことは、フライスカッター本体にインサートシートを形成するときに 、驚くべき高い精度が要求されることを含む。例えば、軸位置だしが不満足であ るときは、いわゆる軸偏心が起きて表面の滑らかさが悪化する。 幾つかの異なる正面切削を行うフライス盤での適用では、非常に高い要求が面 平滑度に関して示されており、最大１．５μｍのＲ_a値、１０〜１５μｍのＲ_z値 、１０μｍのＲ_max及び５〜８のＷＴ値が度々要求される。これらの表面基準を すべて達成するためには、非常に高い精度で、且つフライスカッター本体におい て他の切れ刃に対して互いに完全に切れ刃が調節されることが必要である。した がって、二つの切れ刃のあいだでの軸高さの差異は、数μｍを越えてはならない 。５μｍ好ましくはさらに低くした軸許容誤差範囲内で切れ刃の位置だしを可能 にする必要がある。この位置だしは、フライスカッター本体のインサートシート のそれぞれの位置間で発生する内的な差異のために、それによって、切削インサ ートも不可能であることが実証された。 既知の技術にしたがうフライスカッター本体は工具鋼の棒部材から出発して作 られ、例えば、このような材料は、靭性化条件（硬度２７０〜３１０ＨＢ）付き の符号称呼４２ＣｒＭｏ４Ｈの１種である。形状及び外形は、基本形状を旋削加 工で行い、且つ切削インサートのためのシートをフライス加工で行うような切削 加工で作られる。さらに、インサートシートの底支持面には、切削インサートの 締付ネジをネジ込むために、または敷金を切削インサートに締めつけるための管 状敷金ネジをネジ込むため、中央にネジ穴が設けられる。フライスカッター本体 の形成が終了したときに、本体は焼き入れされる。焼き入れする目的は、全体を 通してまたは表面から所定の深さまで、鋼（この場合通常は工具鋼）に適切な硬 さを与えるためである。オーステナイト領域まで加熱して、引き続き組成に依存 して水、油または空気中で急冷することにより、マルテンサイトが得られる。マ ルテンサイトの硬さは炭素濃度に依存する。フライスカッター本体は、インサー トシート周辺の領域だけを局部的に焼き 入れするか或いは本体は全体に渡って焼き入れして、通常４０〜５２Ｈ_RＣ好ま しくは４３〜４７Ｈ_RＣ程度の硬度に到達させる。この焼き入れ及びその後の油 冷により、材料の降伏とねじれとがインサートシート位置に僅かな移動をもたら すことが避けられない。すなわち、例えば５０〜６０μｍの差異が、二つのイン サートシートの軸位置間で生じる。それによって、切削インサートの位置は当然 同程度偏る。多くの場合、これは満足できないことになり、したがって、幾つか の適用での可能性は、切削インサートを軸方向に最終的に調整すること、例えば 移動可能カセットにインサートを締結することに依存する必要があり、例えば、 ＳＥ−Ｃ−５０１ ９１５（Hessman等）が参照される。 すなわち、本発明の主目的は、フライスカッター本体に位置精度を向上させた 切削位置を形成することである。 本発明の第２の目的は、フライスカッター本体の二つのインサートシート間の 偏心を２０μｍ未満好ましくは１０μｍ未満に減少させることである。 本発明のさらに別の目的は、複数の異なる機械部品による複雑な構成を避ける ことである。 これら目的及び当業者には自明なさらに別の目的は、請求項１に規定するよう な方法にしたがうフライスカッター本体を製造することによって達成することが 可能となった。さらに、これらの目的及びさらに自明な目的は、切削インサート を嵌合するのに適した支持面を備えるインサートシートを複数を備える回転工具 ホルダー（フライス工具ホルダーまたは穿孔工具ホルダー等）を製造する方法で 達成された。この方法は、インサートシートが配置される少なくともそれらの領 域の鋼の本体が焼き入れることを含んでなり、且つその後焼き入れられた領域に インサートの仕上げ支持面が形成される 。好ましくはこの支持面は焼き入れ前に粗加工され、焼き入れ工程のあと仕上げ 加工される。 図１は、本発明に適用でき、上部斜めからのフライスカッター本体の斜視図を 示し、 図２は、本発明に適用でき、上部斜めからのインサートシートの分解組立図を 示し、 図３はインサートシートの断面図を示す。 ほぼ先行技術にしたがうインサートシート２を６個備えるフライスカッター本 体１を図１に示す。各インサートシートには、取り付けされるインサート３と敷 金４(shim)とがあり、締付ネジ５によりインサートシートに締結される。各切削 インサートの前方であって、その回転方向には、フライス加工された切粉ポケッ ト６がある。 切削インサート自体の取り付け方を図２に詳細に示す。すなわち、インサート シートは、敷金ネジ９のネジ止めのためのネジ穴８のある底支持面７を備える。 敷金ネジの頭部が敷金４を締め付ける。一般的に、この敷金は側面１０、１１に はのしかからないで、したがって、これらの面は拘束されない面である。敷金４ の上面に切削インサート３、例えば、矩形の位置だし可能な切削インサートが、 敷金ネジ９の内側のネジにネジ込められる締付ネジ５により締めつけられる。切 削インサートの二つの側面１２は、インサートシートのそれぞれの支持面１３及 び１４にのしかかる。一般的に、これらの支持面は側面１２の正方向に一致する 角度を成す。さらに、作用する切削コーナーの回転平面を図１にリング１５で示 す。上記のように、全ての作用する切削コーナーをこの平面に存在させようと努 めるが、しかし既知の技術では、二つの切削インサートの間では６０μｍまでも の差異が発生しうる。これは焼き入れで生じるばらつきに強く依存する。 図３は切削インサート３と敷金４とを備えたインサートシートを示す。側面１ ２はインサートシートの支持面１３にのしかかる。図解目的で大げさに示されて いるが、偏心距離ｄが、支持面１３、１４にプレストレスを加えることになり、 すなわち、切削インサートからインサートシートに力が加わるので、切削インサ ートの側面とインサートシートの支持面との間で強くて安定した支持が与えられ る。 本発明の驚くほど優れたインサートの位置だし精度が、作用する切れ刃の位置 だしの改良をもたらし、これは、キャリアーまたはホルダー、例えばここではフ ライスカッター本体の焼き入れ後にインサートシートの形成が成されるという事 実による。すなわち、フライスカッター本体の焼き入れ前でなく焼き入れ後に、 インサートシートの底支持面７と側部支持面１３、１４とをフライス加工するこ とにより、及び穴８を穿孔加工及びネジきり加工することにより、例えば、イン サートシートの軸偏心(axial throw)は１０μｍ未満に減少された。 本発明の方法にしたがい、先行技術のような同種の工具鋼から始めた。まず、 棒断面が粗加工され（例えば、粗旋削加工）、その後既知の方法にしたがって約 ４５Ｈ_RＣに自然焼き入れ及び焼きなましがなされた。既に知られたいるように 、焼きなましの目的は、鋼に適切な硬さを付与するためであり、それにより、靭 性も改良される。その後にだけ、インサートシート及び切粉ポケットが加工され る（例えば、仕上げ旋削加工）。焼き入れ前の荒旋削加工により、十分な焼き入 れ深さが実際に既知の冷却油によって達成された。 上記のように、焼き入れが実施されたのちに、インサートシート自体の形成が 成される。今日の最新の切削工具により、発明者は、今までの焼き入れをしてな い鋼に用いたいたように、主に同種の工 具でインサートシートを形成することに成功した。すなわち、超硬合金及び／ま たはコロナイト(coronite)(登録商標)のむくのエンドミルまたはネジ切りタップ を使用する。これによって、驚くほど小さな軸方向偏心及び半径方向偏心を達成 した。インサートシートの軸方向と半径方向との振れ、すなわち、それぞれ図１ に示す寸法Ｄ及びＣは、最も低い値と最も高い値とのあいだで、１０μｍ未満の 変化であった。 さらに得られた利点は、徹底的に減少された半径方向偏心に関わり、すなわち 、かなり切削インサート寿命が増加する。したがって、半径方向偏心を減少する ことにより、作用主切れ刃の摩耗がかなり減少する。チタニウム及びチタニウム 基材料のような摩耗材料を機械加工するときに、このことが最も重要なことであ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．硬質材料の切削インサートを収納するための複数のインサートシートを有 する回転ホルダーを備え、該回転ホルダーが部分的に焼き入れしたかまたは全体 的に焼き入れした鋼から作られている切削工具の製造方法であって、 前記インサートシートを、加工する前に焼き入れすることを特徴とする切削工 具の製造方法。 ２．前記ホルダーはフライスカッター本体からなり、 個々のインサートシートが、底支持面（７）と、少なくとも二つの支持または 隣接する面（１３、１４）と、前記底支持面にネジ穴（８）と、を備え、 穴が、切削インサート（３）を締結するための締付ネジ、または敷金（４）を 締付するための敷金ネジ、を収納する、 ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．前記フライスカッター本体が工具鋼の棒部材から製作開始され、焼き入れ 前に意図したフライスカッター本体の所望形状に荒旋削加工することを特徴とす る請求項１または２記載の方法。 ４．焼き入れた工具鋼の部材が、４０〜５２Ｈ_RＣ、好ましくは４３〜４７Ｈ_R Ｃの硬さを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５．複数のインサートシートを備え、個々のインサートシートが切削インサー トを嵌合するのに適した支持面を有する回転ホルダーの製造方法であって、 Ａ） 鋼の本体は前記インサートシートを配置する少なくとも領域が焼き入れ る工程、及びその後 Ｂ） 焼き入れた領域にインサートシートの仕上げ支持面を形成 する工程 を含んでなる回転ホルダーの製造方法。 ６．工程Ａ以前に、さらに前記支持面を粗形成する工程を含み、且つ工程Ｂが 前記支持面を仕上げ形成することを含む請求項５に記載の方法。 ７．前記粗形成する工程が粗旋削加工により実施され、仕上げ形成することが 仕上げ旋削加工により実施される請求項５記載の方法。 ８．工程Ａが、鋼の本体全体を焼き入れることを含む請求項５記載の方法。 ９．工程Ａが、前記本体の厚みの一部だけを焼き入れることを含む請求項５記 載の方法。 １０．工程Ａは、鋼の本体を４０〜５２Ｈ_RＣの硬さに焼き入れる請求項５記 載の方法。 １１．工程Ａは、鋼の本体を４３〜４７Ｈ_RＣの硬さに焼き入れる請求項５記 載の方法。 １２．工程Ｂは、各シートに対して、仕上げられた底支持面と、少なくとも二 つの仕上げられた隣接支持面と、前記底支持面にネジ穴と、を形成することを含 む請求項１記載の方法。