正面フライスおよびその使用
正面フライス（１２）は、円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサート（２０）を有して構成されている。硬質材料刃インサートは、ピッチ円上に来るように刃支持部（１６）のポケット（１８）の中に配置されており、フライスの処理面（２６）に対して９０°よりも小さい取り付け角（Ｋｒ）で取り付けられた主要刃先（２４）を有している。良好な耐用年数において、高い切削効率を確保するために、１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°の範囲の取り付け角（Ｋｒ）が選択され、同時に、主要刃先（２４）は、軽度に凸状に構成されている。主要刃先（２４）は、０．５〜１．５ｍｍの範囲の値を有する移行半径（Ｒ３０）を介して、サブ刃先（３２）に移行している。軸方向すくい角（γａ）は、２０〜３０°、好ましくは２３〜２７°の範囲である。有効な一変形例によれば、半径方向すくい角（γｒ）は、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に係る、円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサートを備える、正面フライスに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような正面フライスは、工具キャリアにダイプレートが取り付けられたフライスヘッドとして構成されている場合が多い。ダイプレートの例には、超硬合金、セラミック（サーメット）、または、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）から成るスローアウェイチップが含まれる。従来の平フライスヘッドでは、ダイプレートは、取り付け角κｒが約７５°になるように、すなわち、主要刃先が、フライス軸を含む被処理面に対して約７５°の角度κｒで伸びるように取り付けられている。フライス軸は、未加工品表面に対して垂直であり、工具の正面に配置されたサブ刃先が、加工面を作成する。
【０００３】
切り屑排出を行う他の工具と同様、冒頭部分に記載した種類の正面フライスも、ダイナミックに発展しており、削り速度が上昇し、同時に工具寿命が向上している。ここでは、多くの場合、極めて高い金属削り性能であっても、被処理表面に良好な表面品質を確保する必要がある。従って、このような高性能のフライスヘッドを工具機械に結合するクランプ技術がさらに重要になる。現在の中空テーパシャフト（ＨＳＫ）インターフェースは、動作直径が１００ｍｍよりもかなり大きなフライスヘッドを、１０００ｍ／分以上の削り速度でも高品質で高性能の処理表面を実現可能に安定かつ高い同心精度で、工具機械スピンドルに結合させることが可能である。この場合、スピンドル回転速度は、１００００Ｕ／分以上であってよい。
【０００４】
しかし、冒頭部分に記載した種類の正面フライスでは、削り速度が高くなるにつれて、問題が生じる。すなわち、刃先が未加工品の中に突然入り込むことにより、フライスが著しく揺動し、刃インサートの局所的過負荷をもたらすような、切削抵抗の経過が導かれる。従って、工具の切削性能および耐用年数は、多くの場合、十分なレベルで維持されることは少ない。
【０００５】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に係る正面フライス、特にフライスヘッドを改良して、耐用年数を延長させ、より良好な切削性能を実現し、良好な表面品質を得ることにある。
【発明の概要】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有する正面フライスによって解決される。
本発明によれば、１つに、取り付け角κｒは、１０°〜３０°、最も好ましくは１８°〜２２°の間の値に著しく低減され、同時に、主要刃先は、軽度に凸状に構成される。このようにすることによって、切削抵抗が、極めて良好に分布され、従って、著しく低減されることが分かった。ここで、いわゆる「ニュートラルな切削」、すなわち、被処理部材に引っ張り荷重および圧力荷重が生じない切削が行われる。主要刃先の経路を変更することによって、同時に、スピンドルが受けるトルクもより少なくなる。これによって、フライスの実現可能な削り速度を、４０００ｍ／分まで上昇させることが可能である。
【０００７】
主要刃先を長くしたため、刃における熱の生成が比較的少ないという、さらなる利点が生じる。従って、本発明に係る工具は、いわゆる乾式加工（ＭＭＳ）技術に最適である。本発明に係る構成に従って、取り付け角κｒを１０°〜３０°の範囲にすることによって、主要刃先の大部分の領域が荒削り刃として機能し、径方向に内側に配置された、実際にはより小さな領域が、仕上げ削り刃として動作するという、特別な効果が得られる。仕上げ削り刃の領域では、切り屑の量は著しく少ないため、そこに発生する切削抵抗は低減され、より高い品質を有する表面処理が実現可能である。
【０００８】
さらに、本発明によれば、主要刃先が、より小さな移行半径（０．５〜１．５ｍｍの範囲の値を有していることが好ましい）を介して、サブ刃先に移行するようになっている。このため、フライスの耐用年数は、さらに延長され得る。このように、移行半径が、仕上げ削り刃部の中央に配置されているので、これによって、フライスの耐用年数を著しく延長させることが可能である。ここで、正面フライスの効率は、軸方向すくい角が大幅に正（ポジティブ）（好ましくは、２０°〜３０°の範囲、特に好ましくは２３°〜２７°の範囲）に選択されている場合に、さらに上昇する。この構成では、刃が大幅に正に配置されているため、熱の生成がさらに低減され得る。従って同時に、切り屑は刃領域の外に飛散する。
【０００９】
最も容易には、主要刃先とサブ刃先との間の移行半径の選択を介して、切り屑形成、および同時に、処理される未加工品表面の表面品質に影響を与えることが可能である。従って、用いられる硬質材料刃インサートは、顧客の希望や使用条件に適した移行半径を有して構成される。ここで、移行半径の値が大きくなるにつれて、ますます良好な表面品質が実現可能である。
【００１０】
取り付け角κｒを介しても、有効かつ容易に、実現される表面品質に影響を与えることが可能である。ここで、取り付け角κｒが大きいほど、被処理表面の表面品質は向上する傾向にある。本発明によれば、移行半径と取り付け角κｒとを相互に関連させることによって、工具を、最適かつ顧客の希望に応じて、所定の各使用分野、すなわち、求められる被処理未加工品の表面品質に適合させることが可能である。この際に、工具の全構造を変更する必要はない。
【００１１】
請求項１の特徴を組み合わせることによって、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を処理する場合に、４０ｍ／分までの送り速度、かつ、４０００ｍ／分までの削り速度で動作可能な、より良好な切削性能を特徴とする工具であって、単に形状パラメータを変更することによって、所望の各使用目的に好適に適合させることが可能である工具が得られる。極めて小さな円状切削領域（Flugkreis）直径でも、極めて大きな円状切削領域直径でも、工具の構成は維持されることが示された。本発明に係る工具は、１０〜１４００ｍｍの範囲の円状切削領域直径の場合に適している。
【００１２】
主要刃先の曲げ半径が８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の値をとる場合に、特に有効に、切削抵抗が低減し、同時に主要刃先の熱応力が減少することが分かった。さらに、曲げ半径は、従来の機械で再現可能に形成することができるため、全ての硬質材料刃インサートは、同一の条件を有するという利点を有している。これによって、全ての刃インサートに同一の摩耗が確保される。
【００１３】
工具に作用する切削反力は、請求項３に従って、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲の、負（ネガティブ）の半径方向すくい角で処理される場合に、さらに低減可能である。これによって、切り口は、さらに柔らかく、かつ、均一になり、このため工具はさらに静かに動作する。
【００１４】
硬質材料刃インサートの構成および材料の選択に関して、大きな選択の可能性が存在する。しかし、特に、アルミニウムおよびその合金を処理する際に、極めて高い切削性能、すなわち送り速度を実現するためには、多結晶ダイアモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から成るダイプレートを備える硬質材料刃インサートが特に適していることが示された。当然、供給部の実際の寸法は、その工具機械およびスピンドルに依存している。しかし、基本的には、本発明に係る正面フライスの構成は、工具の切削性能を、あらゆる材料の場合に著しく上昇させることが可能である。
【００１５】
硬質材料から成るダイプレートを用いる場合、ダイプレートは、刃支持プレート上に固定されていることが好ましい。ここで、固定は、接着、ハンダ付け、または嵌合を介して行われる。特に良好な切削条件は、単に、刃支持プレートが２．３〜２．９ｍｍの厚みを有し、硬質材料から成るダイプレートが０.４〜０.６ｍｍの範囲の厚みを有している場合に、実現可能であることが示された。
【００１６】
基本的に、硬質材料刃インサートは、フライスボディのポケットの中に、取り外し可能に、例えばねじ止め、または、嵌合によって、取り付けられていてよい。しかし、工具の効率は、硬質材料刃インサートが刃支持部のポケットの中に、ハンダ付けまたは接着によって取り付けられている場合に、高くなる。このようにして、溝を大きく構成することができるので、切り屑の排出運搬をさらに良好に行うことが可能であり、従って切削性能さらに向上させることが可能である。
【００１７】
しかし同様に、硬質材料刃インサートを、刃カセットで支持することも可能である。刃カセットは、設定可能にフライスボディに固定されていることが好ましい。
【００１８】
フライス工具の耐用年数は、硬質材料刃インサートに適したコーティングを施すことによって、改善することが可能である。ここで、コーティングの種類は、切削される材料に応じて選択されることが好ましい。コーティングの有効な構成は、請求項１０の対象である。
【００１９】
冒頭部分で既に説明したように、本発明に係るフライス工具は、最も高い切削性能の場合でも、いわゆる乾式加工に適している。この場合、フライス工具を、請求項１１に従って変形することが有効である。好ましくは内側に設置された冷却剤管の開口部から排出されるＭＭＳ（最小潤滑）流体（これは、圧搾空気から構成されていてよい。この圧搾空気は、例えば油滴と置き換えられる）が、１つに、噛み合った複数の刃を潤滑および冷却し、同時に、生じた切り屑を冷却すると共に排出運搬するように機能する。このようにして、工具の効率をさらに上昇させることが可能である。
【００２０】
更なる好ましい構成は、他の従属請求項の対象である。
【００２１】
以下に、概略的な図面を参照しながら、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】は、フライスヘッドとして構成された正面フライスを示す斜視図である。
【図２】は、正面フライスの回転軸に垂直方向に見た、硬質材料刃インサートを大きく拡大して示す概略図である。
【図３】は、図２の硬質材料刃インサートを示す、図２の観察方向「III」から見た図である。
【図４】は、図２および図３に係る硬質材料刃インサートを、フライス軸に平行に見た図である。
【図５】は、正面フライスのさらなる実施形態を示す側面図である。
【図６】は、図５の正面フライスを示す正面図である。
【図７】は、図５および図６の正面フライスを示す斜視図である。
【図８】は、図５の細部「VIII」を示す拡大図である。
【図９】は、図５の細部「IX」を示す拡大図である。
【図１０】は、負の半径方向すくい角を実現するための、硬質材料刃インサートの、フライス軸に対する位置を示す概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１では、参照番号１２により、正面フライスが示されている。正面フライスの円筒状のシャフト１４は、フライスヘッド１６を支えている。フライスヘッド１６は、各ポケット１８の中に、１つの硬質材料刃インサート２０を収容している。この構成では、この場合、全ての硬質材料刃インサート２０が、同一のピッチ円または円状切削領域上に来ると共に、互いに所定の円周距離をおいて配置されていることになる。隣接しあう硬質材料刃インサート２０間の各円周距離は、互いに異なっていること、すなわち、フライス工具のピッチは均一ではないことが好ましい。これによって、工具の固有振動数に応じて、揺動勾配が低減されるという効果を実現する。
【００２４】
この工具は、正面平フライスのために使用される、いわゆる平フライスヘッドである。このような工具では、フライスヘッドの直径は、好ましくは、処理される未加工品の幅の１．３倍になるように設定される。
【００２５】
図１に係る工具の特徴は、硬質材料刃インサート２０の形状、および、工具の回転軸２２に対する位置が、特別な手法で選択される点にある。これについて、図２〜４を参照しながら、より詳細に説明する。
【００２６】
最も良好には図３から明らかなように、この構成では、主要刃先２４が、フライス軸２２に垂直にのびる面、すなわちフライス工具の処理面２６に対して、取り付け角κｒでのびていることを指す。取り付け角κｒは、１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°、最も好ましくは１８°〜２２°の範囲である。このように取り付け角κｒが極めて小さいため、主要刃先２４が、送り時に、所定の寸法ＭＺの場合には比較的長い
【数１】
にわたって、刃の歯合を導く。このように、仕上げ削り刃部３０に隣接して、比較的大きな区域の荒削り刃２８が形成される。
【００２７】
本構成は、３次元の位置だけでなく刃の形状にも、特徴を有している。最も良好には図３から明らかなように、主要刃先は、軽度に凸状に構成されている。具体的には、主要刃先２４の輪郭は、少なくともより大きな拡張領域を介して、曲げ半径Ｒ２８を有する弧を成している。曲げ半径Ｒ２８は、８０〜１２０ｍｍの範囲、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲、すなわち例えば１００ｍｍである。主要刃先２４は、より小さな移行半径Ｒ３０を介して、サブ刃３２に移行する。移行半径Ｒ３０は、０．５〜１．５ｍｍの範囲、すなわち、例えば１ｍｍである。
【００２８】
主要刃先２４とサブ刃先３２との間の移行半径Ｒ３０によって、切り屑形成、および、同時に処理される未加工品表面の表面品質が、影響を受ける。これに対応して、用いられる硬質材料刃インサートは、顧客の希望や使用条件に応じて適した移行半径を有して構成される。ここで、移行半径の値が大きいほど、より高い表面品質が実現され得る。
【００２９】
取り付け角κｒを介しても、実現される表面品質に、有効かつ容易に影響を与えることが可能である。ここで、取り付け角κｒが小さくなるにつれて、従って、寸法ＭＺ（図３を参照）が小さくなるにつれて、被処理表面の表面品質が改善される傾向にある。すなわち、移行半径と取り付け角κｒとを相互作用させることによって、本発明に係る工具を、最適かつ顧客の希望に応じて、所定の各使用領域に、すなわち、処理される未加工品表面の目標とされる品質に、適合させることが可能である。この際に、工具の構造全体を変更する必要はない。
【００３０】
図示される第１の実施形態の硬質材料刃インサートは、刃支持プレート３４が、全面的に硬質材料ダイプレート３６を支持している実施例である。硬質材料ダイプレート３６は、例えば、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）または立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から構成されている。ＶＨＭまたはサーメット材料などの他の硬質材料を用いてもよい。このような硬質材料ダイプレートは、０．５ｍｍの厚みを有していることが好ましい。
【００３１】
刃支持プレート３４は、硬質材料刃インサート２０に十分に高い保形性を提供するように選択された材料から構成されている。刃支持プレート３４は、固体カーバイド（Vollhartmetal）またはサーメット材料またはセラミック材料から構成されていることが好ましい。しかし、刃支持プレート３４は、他の材料、アルミニウムから成る材料でも、または、炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなる材料から構成されていてもよい。重要な点は、刃支持プレート３４が、できる限り全面で、フライスヘッド１６のポケット１８の支持面で支持されることである。こうすることによって、切削反力が、信頼性を有して、かつ、材料に過負荷を与えることなく、受容され得る。
【００３２】
図２および４からは、硬質材料刃インサート２０の、３次元の位置が明らかである。図２の図からは、硬質材料刃インサート２０は、参照番号３８で示されたすくい面が、主要刃先２４の領域に、２０〜３０°の範囲、好ましくは２３〜２７°の範囲の軸方向すくい角γａが生じるような設置で、配置されていることが分かる。
【００３３】
参照番号αによって逃げ角が示されている。この逃げ角は、主要刃およびサブ刃の場合には正である必要があり、例えば８°の範囲にある。
【００３４】
硬質材料刃インサートのこの形状および構成では、様々な材料の高速切削、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の切削において、極めて良好な切削条件をもたらす。処理面２６に対して極めて小さな取り付け角κｒを形成する主要刃先２４の軸方向すくい角γａが比較的大きいため、切削性能が高い場合でも、極めて良好な切削条件が生じる。ここで、熱の生成は極めてわずかであり、刃領域の外部に切り屑が飛散する良好な切り屑飛散が実現される。
【００３５】
径方向に延長された主要刃先２４は、荒削り刃として動作し、他方、主要刃先２４に隣接する径方向に内側に配置された刃先部分３０は、仕上げ削り刃として動作する。特に均一な切削抵抗を有する良好な切削条件によって、刃インサートが、削られる材料の中に導入される際に、従来のフライス工具の比較可能な部材の場合に生じるような、大きな力ピークが、刃インサートに生じることはない。従って、本工具は、高い切削性能の場合でも静かに動作し、生成される表面の品質をより改善することが可能である。
【００３６】
上述の効果は、（図４に示すような）硬質材料刃インサート２０を、回転軸２２を含む面に対して、負の半径方向すくい角γｒが生成されるように設置する場合に、さらに改善される。この半径方向すくい角は、例えば、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲である。この構成によって、フライス刃によって行われる切り口がより柔らかくなる。換言すると、これによって、被切削部材に引っ張り荷重および圧力荷重が生じない、いわゆる「ニュートラルな切削」が行われる。同時に、スピンドルにおけるトルクの受容もさらに低減される。そして、主要刃先２４をさらに延長することによって、熱の生成をさらに低減可能である。
【００３７】
図２〜４に係る形状および配置の硬質材料刃インサートを有して構成された正面フライスでは、最大４０００ｍ／分の削り速度を実現することが可能であることが示された。ここで、スピンドル回転速度は、１００００Ｕ／分よりも高い範囲であってよい。送り速度は、特に、例えばアルミニウムおよびアルミニウム合金を処理する際には、４０ｍ／分の範囲であってよい。
【００３８】
上述の、正面フライスにおける硬質材料刃インサートの構成および配置は、フライスヘッドを、安定性が十分なシャフト１４と組み合わせた場合に、産業的に極めて有効に利用可能である。このシャフト１４は、ＨＳＫインターフェースを介して、機械スピンドルまたはさらなるシステムモジュールに結合されていることが好ましい。こうすることによって、非常に高い回転速度の場合でも、上述の領域においては、十分に高い同心精度および揺動安定性を確保することが可能である。
【００３９】
図１〜４を参照しながら、正面フライスの一実施形態について説明した。この実施形態では、構造の主要構成要素だけを強調して説明した。以下では、図５〜１０を参照しながら、実験した、正面フライスの他の一実施形態について説明する。この実施形態では、個々の部材の寸法を調整して再現している。繰り返しを避けるために、本実施形態の説明では、先に記載した実施形態の部材に対応する構成要素には、各参照番号の前に「１」を付記した、類似の参照番号を用いた。
【００４０】
参照番号１１２によって示される正面フライスは、ＨＳＫインターフェース１４０を備えるシャフト１１４を有している。参照番号１１６によって示されるフライスヘッドも、シャフト１１４と同様、鋼によって製造されている。点線１４２は、内部に配置された管構造体を示すものである。この管構造は、フライス刃に冷却剤／潤滑剤を供給するためのものである。この内部管構造は、各刃に、別々に、冷却剤／潤滑剤の管が割り当てられるようになっていることが好ましい。好ましくは、内部に配置された冷却管１４２の開口部（詳細には図示されていない）は、各ポケット１１８の中に配置されており、開口部から排出された冷却剤／潤滑剤を、熱除去のために、および／または切り屑を排出運搬するために、特に有効に利用することが可能である。冷却剤／潤滑剤は、液状の潤滑剤であるが、乾式加工または最小潤滑（ＭＭＳ技術）で使用される、いわゆるＭＭＳ流体であってもよい。このようなＭＭＳ流体は、例えば、最大５０バールの圧力下の圧搾空気である。この空気は、高質の油滴と置き換えてもよい。
【００４１】
最適には図６および７から明らかであるように、フライスヘッド１１６は、７つの硬質材料刃インサート１２０を備えている。これらの刃インサートは、等間隔の５１．４３°の円周距離ＡＵを置いて配置されている。これらの硬質材料刃インサートは、図１〜４を参照しながら説明した硬質材料刃インサートと同様に構成されている。ポケット１１８は、フライスヘッド１１６に直線状の溝が生成されるように構成されている。Ｈ１１８により、ポケット１１８の軸方向の長さが示されている。この長さは、例えば直径約１３０ｍｍのフライスヘッドでは、約２５〜３０ｍｍである。
【００４２】
硬質材料刃インサート１２０は、全面的に、フライスヘッド１１６内の、当該刃インサートに割り当てられたポケット１１８の支持面（詳細には図示されていない）で支持されている。硬質の刃インサート１２０の厚みＤ１２０は、例えば３ｍｍであり、他方、硬質材料の支持面、例えばＰＫＤまたはＣＢＮから構成されていることが可能な支持面は、０．５ｍｍの厚みを有している。この厚みは、Ｄ１３６で示されている。
【００４３】
参照記号Ｓによって、主要刃先１２４とサブ刃１３２との間の刃移行部が示されている（図８を参照）。この移行部では、さらにより小さな０．５〜１．５ｍｍの範囲の移行半径Ｒ１３０が形成される。この移行半径Ｒ１３０の領域には、仕上げ削り刃が配置され、荒削り刃は主要刃先１２４によって形成される。８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の曲げ半径Ｒ１２８の後に、主要刃先が形成される。
【００４４】
新たに、本構成では、硬質の刃インサート１２０が、主要刃先の側で、フライスヘッド１１６内に形成されたポケットの対応する支持面に全面で支持されている場合に、約８°の負の半径方向すくい角γｒ（図６および図１０を参照）が生じる。図１０は、すくい面１３８の配向方向に対して平行に見た図である、従って、すくい面１３８は、図１０では、線として示されている。この視点では、図示される実施形態では、角度γｒは８°である。
【００４５】
図９の詳細図から明らかであるように、ポケット１１８内に構成された、硬質材料刃インサート１２０用の支持面は、すくい面１３８がフライスの軸１２２に対して約２５°の角度で傾斜するように、配置されている。
【００４６】
従って、硬質材料刃インサート１２０は、比較的大きな軸方向すくい角γａが約２５°の範囲にあり、半径方向すくい角γｒが８°であるように、配置されている。
【００４７】
図５および８から明らかであるように、主要刃先１２４は、フライス工具の軸１２２に垂直にのびる面ＥＮ（すなわち処理面）に対して、角度κｒで設置されている。この場合も、この角度は極めて小さく、１０〜３０°の範囲である。この構成によって、次の機能が実現される。
【００４８】
主要刃先は、主要刃先１２４とサブ刃１３２との間の頂点Ｓにおいて、切削を行う。主要刃先１２４が処理面ＥＮに対して小さな角度κｒで傾斜していると共に、硬質材料刃インサートが比較的大きな軸方向すくい角γａで軸方向に設置されており、これに関連して、主要刃先１２４が凸状に構成されており、負の半径方向すくい角γｒが形成されるため、切削抵抗が著しく低減されると同時に、最大４０００ｍ／分の高い削り速度の場合でも、刃の熱応力を制御して導く切削条件がもたらされる。ポケット１１８が開いた構造であるため、内部に配置された冷却剤／潤滑剤管にとっては、開口部の位置および配向が好適であり、刃の熱応力をさらに低減させることが可能である。これによって、工具の削り速度および切削性能をさらに向上させることが可能である。
【００４９】
上述の説明に従って形成および構成された工具は、基本的な構成を変更することなく、様々な工具直径を有することが可能である。円状切削領域直径、すなわち主要刃先が配置される直径が１０〜１４００ｍｍの範囲である工具が製造される。この工具は、様々な表面品質の表面の処理のために有効に用いられる。
【００５０】
当然ながら、図示された実施形態は、本発明の原理から逸脱することなく、変形させてもよい。すなわち、例えば、固体カーバイドまたはサーメット材料といった、他の硬質材料によって処理してもよい。同じことが、刃支持プレートの材料の選択にも当てはまる。
【００５１】
刃支持プレートは、鋼材料、超硬合金材料、アルミニウム材料、ＣＦＫ材料、およびＧＦＫ材料から成る群から選択されてよい。同様に、厚みも２．５ｍｍに制限されない。厚みは、硬質材料ダイプレートの厚みに応じて、変更してもよいし、これに応じて選択してもよい。
【００５２】
硬質材料ダイプレートは、必ずしも、刃支持プレート全体を覆っている必要はない。主要刃および／またはサブ刃の領域にだけのびるダイプレートインサートで処理してもよい。硬質材料ダイプレートの形状を変形して、例えば、チップブレーカ機能を満たすように構成してもよい。
【００５３】
同様に、硬質材料刃インサートに、摩耗を低減するコーティングを、少なくとも部分的に設けることも可能である。このコーティングは、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡＩＮ、ＡＩＴｉＮ、ＡＩＣｒＮおよび／またはＡＩ２Ｏ３の基づく硬質材料コーティングによって構成されていてよい。このコーティングは、単一層、複合層、または多層として構成されていてよい。このコーティングは、硬質の非晶質炭素層、すなわち、ＶＤＩガイドラインＶＤＩ３８２４第１〜４章およびＶＤＩガイドライン２８４０：２００４に基づく、いわゆるＤＬＣ層で構成されていてもよい。同様に、柔らかい保護層を設けることも可能である。この保護層は、柔らかいＷＣ／ＣまたはＭｏＳ２層によって形成されていてよい。
【００５４】
硬質材料刃インサートをフライスヘッドのポケットの中に直接組み入れる代わりに、硬質材料刃インサートをカセットの中に取り付けて、該カセットの方をフライスヘッドに、例えば固定式または調節可能に取り付けてもよい。
【００５５】
本発明に係るフライス工具の主要な利用分野は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の荒削り処理および層処理である。ここで、削り速度は、最大４０００ｍｍ／分まで実現可能である。
【００５６】
図示された実施形態では、構成は、硬質材料刃インサート２０または１２０が、同じピッチで、円周上に分布されている。同様に、異なるピッチで分布されていてもよい。すなわち、隣接する硬質材料刃インサートの相互の円周距離ＡＵを、異なるように構成してもよい。こうすることによって、工具の固有振動を、大幅に抑制することが可能である。
【００５７】
従って、本発明は、円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサートを備える正面フライスを実現する。硬質材料刃インサートは、刃支持部のポケット内のピッチ円上に配置されると共に、フライスの処理面に所定の９０°よりも小さい取り付け角で取り付けられた主要刃先を有している。良好な耐用年数で、最も高い切削効率を確保するためには、１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°の範囲の取り付け角κｒが選択される。ここで同時に、主要刃先は、軽度に凸状に構成されている。有効な一変形例によれば、軸方向すくい角γａは、２０〜３０°の範囲であり、半径方向すくい角γｒは、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に係る、円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサートを備える、正面フライスに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような正面フライスは、工具キャリアにダイプレートが取り付けられたフライスヘッドとして構成されている場合が多い。ダイプレートの例には、超硬合金、セラミック（サーメット）、または、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）から成るスローアウェイチップが含まれる。従来の平フライスヘッドでは、ダイプレートは、取り付け角κｒが約７５°になるように、すなわち、主要刃先が、フライス軸を含む被処理面に対して約７５°の角度κｒで伸びるように取り付けられている。フライス軸は、未加工品表面に対して垂直であり、工具の正面に配置されたサブ刃先が、加工面を作成する。
【０００３】
切り屑排出を行う他の工具と同様、冒頭部分に記載した種類の正面フライスも、ダイナミックに発展しており、削り速度が上昇し、同時に工具寿命が向上している。ここでは、多くの場合、極めて高い金属削り性能であっても、被処理表面に良好な表面品質を確保する必要がある。従って、このような高性能のフライスヘッドを工具機械に結合するクランプ技術がさらに重要になる。現在の中空テーパシャフト（ＨＳＫ）インターフェースは、動作直径が１００ｍｍよりもかなり大きなフライスヘッドを、１０００ｍ／分以上の削り速度でも高品質で高性能の処理表面を実現可能に安定かつ高い同心精度で、工具機械スピンドルに結合させることが可能である。この場合、スピンドル回転速度は、１００００Ｕ／分以上であってよい。
【０００４】
しかし、冒頭部分に記載した種類の正面フライスでは、削り速度が高くなるにつれて、問題が生じる。すなわち、刃先が未加工品の中に突然入り込むことにより、フライスが著しく揺動し、刃インサートの局所的過負荷をもたらすような、切削抵抗の経過が導かれる。従って、工具の切削性能および耐用年数は、多くの場合、十分なレベルで維持されることは少ない。
【０００５】
本発明の課題は、請求項１の上位概念に係る正面フライス、特にフライスヘッドを改良して、耐用年数を延長させ、より良好な切削性能を実現し、良好な表面品質を得ることにある。
【発明の概要】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有する正面フライスによって解決される。
本発明によれば、１つに、取り付け角κｒは、１０°〜３０°、最も好ましくは１８°〜２２°の間の値に著しく低減され、同時に、主要刃先は、軽度に凸状に構成される。このようにすることによって、切削抵抗が、極めて良好に分布され、従って、著しく低減されることが分かった。ここで、いわゆる「ニュートラルな切削」、すなわち、被処理部材に引っ張り荷重および圧力荷重が生じない切削が行われる。主要刃先の経路を変更することによって、同時に、スピンドルが受けるトルクもより少なくなる。これによって、フライスの実現可能な削り速度を、４０００ｍ／分まで上昇させることが可能である。
【０００７】
主要刃先を長くしたため、刃における熱の生成が比較的少ないという、さらなる利点が生じる。従って、本発明に係る工具は、いわゆる乾式加工（ＭＭＳ）技術に最適である。本発明に係る構成に従って、取り付け角κｒを１０°〜３０°の範囲にすることによって、主要刃先の大部分の領域が荒削り刃として機能し、径方向に内側に配置された、実際にはより小さな領域が、仕上げ削り刃として動作するという、特別な効果が得られる。仕上げ削り刃の領域では、切り屑の量は著しく少ないため、そこに発生する切削抵抗は低減され、より高い品質を有する表面処理が実現可能である。
【０００８】
さらに、本発明によれば、主要刃先が、より小さな移行半径（０．５〜１．５ｍｍの範囲の値を有していることが好ましい）を介して、サブ刃先に移行するようになっている。このため、フライスの耐用年数は、さらに延長され得る。このように、移行半径が、仕上げ削り刃部の中央に配置されているので、これによって、フライスの耐用年数を著しく延長させることが可能である。ここで、正面フライスの効率は、軸方向すくい角が大幅に正（ポジティブ）（好ましくは、２０°〜３０°の範囲、特に好ましくは２３°〜２７°の範囲）に選択されている場合に、さらに上昇する。この構成では、刃が大幅に正に配置されているため、熱の生成がさらに低減され得る。従って同時に、切り屑は刃領域の外に飛散する。
【０００９】
最も容易には、主要刃先とサブ刃先との間の移行半径の選択を介して、切り屑形成、および同時に、処理される未加工品表面の表面品質に影響を与えることが可能である。従って、用いられる硬質材料刃インサートは、顧客の希望や使用条件に適した移行半径を有して構成される。ここで、移行半径の値が大きくなるにつれて、ますます良好な表面品質が実現可能である。
【００１０】
取り付け角κｒを介しても、有効かつ容易に、実現される表面品質に影響を与えることが可能である。ここで、取り付け角κｒが大きいほど、被処理表面の表面品質は向上する傾向にある。本発明によれば、移行半径と取り付け角κｒとを相互に関連させることによって、工具を、最適かつ顧客の希望に応じて、所定の各使用分野、すなわち、求められる被処理未加工品の表面品質に適合させることが可能である。この際に、工具の全構造を変更する必要はない。
【００１１】
請求項１の特徴を組み合わせることによって、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金を処理する場合に、４０ｍ／分までの送り速度、かつ、４０００ｍ／分までの削り速度で動作可能な、より良好な切削性能を特徴とする工具であって、単に形状パラメータを変更することによって、所望の各使用目的に好適に適合させることが可能である工具が得られる。極めて小さな円状切削領域（Flugkreis）直径でも、極めて大きな円状切削領域直径でも、工具の構成は維持されることが示された。本発明に係る工具は、１０〜１４００ｍｍの範囲の円状切削領域直径の場合に適している。
【００１２】
主要刃先の曲げ半径が８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の値をとる場合に、特に有効に、切削抵抗が低減し、同時に主要刃先の熱応力が減少することが分かった。さらに、曲げ半径は、従来の機械で再現可能に形成することができるため、全ての硬質材料刃インサートは、同一の条件を有するという利点を有している。これによって、全ての刃インサートに同一の摩耗が確保される。
【００１３】
工具に作用する切削反力は、請求項３に従って、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲の、負（ネガティブ）の半径方向すくい角で処理される場合に、さらに低減可能である。これによって、切り口は、さらに柔らかく、かつ、均一になり、このため工具はさらに静かに動作する。
【００１４】
硬質材料刃インサートの構成および材料の選択に関して、大きな選択の可能性が存在する。しかし、特に、アルミニウムおよびその合金を処理する際に、極めて高い切削性能、すなわち送り速度を実現するためには、多結晶ダイアモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から成るダイプレートを備える硬質材料刃インサートが特に適していることが示された。当然、供給部の実際の寸法は、その工具機械およびスピンドルに依存している。しかし、基本的には、本発明に係る正面フライスの構成は、工具の切削性能を、あらゆる材料の場合に著しく上昇させることが可能である。
【００１５】
硬質材料から成るダイプレートを用いる場合、ダイプレートは、刃支持プレート上に固定されていることが好ましい。ここで、固定は、接着、ハンダ付け、または嵌合を介して行われる。特に良好な切削条件は、単に、刃支持プレートが２．３〜２．９ｍｍの厚みを有し、硬質材料から成るダイプレートが０.４〜０.６ｍｍの範囲の厚みを有している場合に、実現可能であることが示された。
【００１６】
基本的に、硬質材料刃インサートは、フライスボディのポケットの中に、取り外し可能に、例えばねじ止め、または、嵌合によって、取り付けられていてよい。しかし、工具の効率は、硬質材料刃インサートが刃支持部のポケットの中に、ハンダ付けまたは接着によって取り付けられている場合に、高くなる。このようにして、溝を大きく構成することができるので、切り屑の排出運搬をさらに良好に行うことが可能であり、従って切削性能さらに向上させることが可能である。
【００１７】
しかし同様に、硬質材料刃インサートを、刃カセットで支持することも可能である。刃カセットは、設定可能にフライスボディに固定されていることが好ましい。
【００１８】
フライス工具の耐用年数は、硬質材料刃インサートに適したコーティングを施すことによって、改善することが可能である。ここで、コーティングの種類は、切削される材料に応じて選択されることが好ましい。コーティングの有効な構成は、請求項１０の対象である。
【００１９】
冒頭部分で既に説明したように、本発明に係るフライス工具は、最も高い切削性能の場合でも、いわゆる乾式加工に適している。この場合、フライス工具を、請求項１１に従って変形することが有効である。好ましくは内側に設置された冷却剤管の開口部から排出されるＭＭＳ（最小潤滑）流体（これは、圧搾空気から構成されていてよい。この圧搾空気は、例えば油滴と置き換えられる）が、１つに、噛み合った複数の刃を潤滑および冷却し、同時に、生じた切り屑を冷却すると共に排出運搬するように機能する。このようにして、工具の効率をさらに上昇させることが可能である。
【００２０】
更なる好ましい構成は、他の従属請求項の対象である。
【００２１】
以下に、概略的な図面を参照しながら、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】は、フライスヘッドとして構成された正面フライスを示す斜視図である。
【図２】は、正面フライスの回転軸に垂直方向に見た、硬質材料刃インサートを大きく拡大して示す概略図である。
【図３】は、図２の硬質材料刃インサートを示す、図２の観察方向「III」から見た図である。
【図４】は、図２および図３に係る硬質材料刃インサートを、フライス軸に平行に見た図である。
【図５】は、正面フライスのさらなる実施形態を示す側面図である。
【図６】は、図５の正面フライスを示す正面図である。
【図７】は、図５および図６の正面フライスを示す斜視図である。
【図８】は、図５の細部「VIII」を示す拡大図である。
【図９】は、図５の細部「IX」を示す拡大図である。
【図１０】は、負の半径方向すくい角を実現するための、硬質材料刃インサートの、フライス軸に対する位置を示す概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１では、参照番号１２により、正面フライスが示されている。正面フライスの円筒状のシャフト１４は、フライスヘッド１６を支えている。フライスヘッド１６は、各ポケット１８の中に、１つの硬質材料刃インサート２０を収容している。この構成では、この場合、全ての硬質材料刃インサート２０が、同一のピッチ円または円状切削領域上に来ると共に、互いに所定の円周距離をおいて配置されていることになる。隣接しあう硬質材料刃インサート２０間の各円周距離は、互いに異なっていること、すなわち、フライス工具のピッチは均一ではないことが好ましい。これによって、工具の固有振動数に応じて、揺動勾配が低減されるという効果を実現する。
【００２４】
この工具は、正面平フライスのために使用される、いわゆる平フライスヘッドである。このような工具では、フライスヘッドの直径は、好ましくは、処理される未加工品の幅の１．３倍になるように設定される。
【００２５】
図１に係る工具の特徴は、硬質材料刃インサート２０の形状、および、工具の回転軸２２に対する位置が、特別な手法で選択される点にある。これについて、図２〜４を参照しながら、より詳細に説明する。
【００２６】
最も良好には図３から明らかなように、この構成では、主要刃先２４が、フライス軸２２に垂直にのびる面、すなわちフライス工具の処理面２６に対して、取り付け角κｒでのびていることを指す。取り付け角κｒは、１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°、最も好ましくは１８°〜２２°の範囲である。このように取り付け角κｒが極めて小さいため、主要刃先２４が、送り時に、所定の寸法ＭＺの場合には比較的長い
【数１】
にわたって、刃の歯合を導く。このように、仕上げ削り刃部３０に隣接して、比較的大きな区域の荒削り刃２８が形成される。
【００２７】
本構成は、３次元の位置だけでなく刃の形状にも、特徴を有している。最も良好には図３から明らかなように、主要刃先は、軽度に凸状に構成されている。具体的には、主要刃先２４の輪郭は、少なくともより大きな拡張領域を介して、曲げ半径Ｒ２８を有する弧を成している。曲げ半径Ｒ２８は、８０〜１２０ｍｍの範囲、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲、すなわち例えば１００ｍｍである。主要刃先２４は、より小さな移行半径Ｒ３０を介して、サブ刃３２に移行する。移行半径Ｒ３０は、０．５〜１．５ｍｍの範囲、すなわち、例えば１ｍｍである。
【００２８】
主要刃先２４とサブ刃先３２との間の移行半径Ｒ３０によって、切り屑形成、および、同時に処理される未加工品表面の表面品質が、影響を受ける。これに対応して、用いられる硬質材料刃インサートは、顧客の希望や使用条件に応じて適した移行半径を有して構成される。ここで、移行半径の値が大きいほど、より高い表面品質が実現され得る。
【００２９】
取り付け角κｒを介しても、実現される表面品質に、有効かつ容易に影響を与えることが可能である。ここで、取り付け角κｒが小さくなるにつれて、従って、寸法ＭＺ（図３を参照）が小さくなるにつれて、被処理表面の表面品質が改善される傾向にある。すなわち、移行半径と取り付け角κｒとを相互作用させることによって、本発明に係る工具を、最適かつ顧客の希望に応じて、所定の各使用領域に、すなわち、処理される未加工品表面の目標とされる品質に、適合させることが可能である。この際に、工具の構造全体を変更する必要はない。
【００３０】
図示される第１の実施形態の硬質材料刃インサートは、刃支持プレート３４が、全面的に硬質材料ダイプレート３６を支持している実施例である。硬質材料ダイプレート３６は、例えば、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）または立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から構成されている。ＶＨＭまたはサーメット材料などの他の硬質材料を用いてもよい。このような硬質材料ダイプレートは、０．５ｍｍの厚みを有していることが好ましい。
【００３１】
刃支持プレート３４は、硬質材料刃インサート２０に十分に高い保形性を提供するように選択された材料から構成されている。刃支持プレート３４は、固体カーバイド（Vollhartmetal）またはサーメット材料またはセラミック材料から構成されていることが好ましい。しかし、刃支持プレート３４は、他の材料、アルミニウムから成る材料でも、または、炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなる材料から構成されていてもよい。重要な点は、刃支持プレート３４が、できる限り全面で、フライスヘッド１６のポケット１８の支持面で支持されることである。こうすることによって、切削反力が、信頼性を有して、かつ、材料に過負荷を与えることなく、受容され得る。
【００３２】
図２および４からは、硬質材料刃インサート２０の、３次元の位置が明らかである。図２の図からは、硬質材料刃インサート２０は、参照番号３８で示されたすくい面が、主要刃先２４の領域に、２０〜３０°の範囲、好ましくは２３〜２７°の範囲の軸方向すくい角γａが生じるような設置で、配置されていることが分かる。
【００３３】
参照番号αによって逃げ角が示されている。この逃げ角は、主要刃およびサブ刃の場合には正である必要があり、例えば８°の範囲にある。
【００３４】
硬質材料刃インサートのこの形状および構成では、様々な材料の高速切削、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の切削において、極めて良好な切削条件をもたらす。処理面２６に対して極めて小さな取り付け角κｒを形成する主要刃先２４の軸方向すくい角γａが比較的大きいため、切削性能が高い場合でも、極めて良好な切削条件が生じる。ここで、熱の生成は極めてわずかであり、刃領域の外部に切り屑が飛散する良好な切り屑飛散が実現される。
【００３５】
径方向に延長された主要刃先２４は、荒削り刃として動作し、他方、主要刃先２４に隣接する径方向に内側に配置された刃先部分３０は、仕上げ削り刃として動作する。特に均一な切削抵抗を有する良好な切削条件によって、刃インサートが、削られる材料の中に導入される際に、従来のフライス工具の比較可能な部材の場合に生じるような、大きな力ピークが、刃インサートに生じることはない。従って、本工具は、高い切削性能の場合でも静かに動作し、生成される表面の品質をより改善することが可能である。
【００３６】
上述の効果は、（図４に示すような）硬質材料刃インサート２０を、回転軸２２を含む面に対して、負の半径方向すくい角γｒが生成されるように設置する場合に、さらに改善される。この半径方向すくい角は、例えば、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲である。この構成によって、フライス刃によって行われる切り口がより柔らかくなる。換言すると、これによって、被切削部材に引っ張り荷重および圧力荷重が生じない、いわゆる「ニュートラルな切削」が行われる。同時に、スピンドルにおけるトルクの受容もさらに低減される。そして、主要刃先２４をさらに延長することによって、熱の生成をさらに低減可能である。
【００３７】
図２〜４に係る形状および配置の硬質材料刃インサートを有して構成された正面フライスでは、最大４０００ｍ／分の削り速度を実現することが可能であることが示された。ここで、スピンドル回転速度は、１００００Ｕ／分よりも高い範囲であってよい。送り速度は、特に、例えばアルミニウムおよびアルミニウム合金を処理する際には、４０ｍ／分の範囲であってよい。
【００３８】
上述の、正面フライスにおける硬質材料刃インサートの構成および配置は、フライスヘッドを、安定性が十分なシャフト１４と組み合わせた場合に、産業的に極めて有効に利用可能である。このシャフト１４は、ＨＳＫインターフェースを介して、機械スピンドルまたはさらなるシステムモジュールに結合されていることが好ましい。こうすることによって、非常に高い回転速度の場合でも、上述の領域においては、十分に高い同心精度および揺動安定性を確保することが可能である。
【００３９】
図１〜４を参照しながら、正面フライスの一実施形態について説明した。この実施形態では、構造の主要構成要素だけを強調して説明した。以下では、図５〜１０を参照しながら、実験した、正面フライスの他の一実施形態について説明する。この実施形態では、個々の部材の寸法を調整して再現している。繰り返しを避けるために、本実施形態の説明では、先に記載した実施形態の部材に対応する構成要素には、各参照番号の前に「１」を付記した、類似の参照番号を用いた。
【００４０】
参照番号１１２によって示される正面フライスは、ＨＳＫインターフェース１４０を備えるシャフト１１４を有している。参照番号１１６によって示されるフライスヘッドも、シャフト１１４と同様、鋼によって製造されている。点線１４２は、内部に配置された管構造体を示すものである。この管構造は、フライス刃に冷却剤／潤滑剤を供給するためのものである。この内部管構造は、各刃に、別々に、冷却剤／潤滑剤の管が割り当てられるようになっていることが好ましい。好ましくは、内部に配置された冷却管１４２の開口部（詳細には図示されていない）は、各ポケット１１８の中に配置されており、開口部から排出された冷却剤／潤滑剤を、熱除去のために、および／または切り屑を排出運搬するために、特に有効に利用することが可能である。冷却剤／潤滑剤は、液状の潤滑剤であるが、乾式加工または最小潤滑（ＭＭＳ技術）で使用される、いわゆるＭＭＳ流体であってもよい。このようなＭＭＳ流体は、例えば、最大５０バールの圧力下の圧搾空気である。この空気は、高質の油滴と置き換えてもよい。
【００４１】
最適には図６および７から明らかであるように、フライスヘッド１１６は、７つの硬質材料刃インサート１２０を備えている。これらの刃インサートは、等間隔の５１．４３°の円周距離ＡＵを置いて配置されている。これらの硬質材料刃インサートは、図１〜４を参照しながら説明した硬質材料刃インサートと同様に構成されている。ポケット１１８は、フライスヘッド１１６に直線状の溝が生成されるように構成されている。Ｈ１１８により、ポケット１１８の軸方向の長さが示されている。この長さは、例えば直径約１３０ｍｍのフライスヘッドでは、約２５〜３０ｍｍである。
【００４２】
硬質材料刃インサート１２０は、全面的に、フライスヘッド１１６内の、当該刃インサートに割り当てられたポケット１１８の支持面（詳細には図示されていない）で支持されている。硬質の刃インサート１２０の厚みＤ１２０は、例えば３ｍｍであり、他方、硬質材料の支持面、例えばＰＫＤまたはＣＢＮから構成されていることが可能な支持面は、０．５ｍｍの厚みを有している。この厚みは、Ｄ１３６で示されている。
【００４３】
参照記号Ｓによって、主要刃先１２４とサブ刃１３２との間の刃移行部が示されている（図８を参照）。この移行部では、さらにより小さな０．５〜１．５ｍｍの範囲の移行半径Ｒ１３０が形成される。この移行半径Ｒ１３０の領域には、仕上げ削り刃が配置され、荒削り刃は主要刃先１２４によって形成される。８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の曲げ半径Ｒ１２８の後に、主要刃先が形成される。
【００４４】
新たに、本構成では、硬質の刃インサート１２０が、主要刃先の側で、フライスヘッド１１６内に形成されたポケットの対応する支持面に全面で支持されている場合に、約８°の負の半径方向すくい角γｒ（図６および図１０を参照）が生じる。図１０は、すくい面１３８の配向方向に対して平行に見た図である、従って、すくい面１３８は、図１０では、線として示されている。この視点では、図示される実施形態では、角度γｒは８°である。
【００４５】
図９の詳細図から明らかであるように、ポケット１１８内に構成された、硬質材料刃インサート１２０用の支持面は、すくい面１３８がフライスの軸１２２に対して約２５°の角度で傾斜するように、配置されている。
【００４６】
従って、硬質材料刃インサート１２０は、比較的大きな軸方向すくい角γａが約２５°の範囲にあり、半径方向すくい角γｒが８°であるように、配置されている。
【００４７】
図５および８から明らかであるように、主要刃先１２４は、フライス工具の軸１２２に垂直にのびる面ＥＮ（すなわち処理面）に対して、角度κｒで設置されている。この場合も、この角度は極めて小さく、１０〜３０°の範囲である。この構成によって、次の機能が実現される。
【００４８】
主要刃先は、主要刃先１２４とサブ刃１３２との間の頂点Ｓにおいて、切削を行う。主要刃先１２４が処理面ＥＮに対して小さな角度κｒで傾斜していると共に、硬質材料刃インサートが比較的大きな軸方向すくい角γａで軸方向に設置されており、これに関連して、主要刃先１２４が凸状に構成されており、負の半径方向すくい角γｒが形成されるため、切削抵抗が著しく低減されると同時に、最大４０００ｍ／分の高い削り速度の場合でも、刃の熱応力を制御して導く切削条件がもたらされる。ポケット１１８が開いた構造であるため、内部に配置された冷却剤／潤滑剤管にとっては、開口部の位置および配向が好適であり、刃の熱応力をさらに低減させることが可能である。これによって、工具の削り速度および切削性能をさらに向上させることが可能である。
【００４９】
上述の説明に従って形成および構成された工具は、基本的な構成を変更することなく、様々な工具直径を有することが可能である。円状切削領域直径、すなわち主要刃先が配置される直径が１０〜１４００ｍｍの範囲である工具が製造される。この工具は、様々な表面品質の表面の処理のために有効に用いられる。
【００５０】
当然ながら、図示された実施形態は、本発明の原理から逸脱することなく、変形させてもよい。すなわち、例えば、固体カーバイドまたはサーメット材料といった、他の硬質材料によって処理してもよい。同じことが、刃支持プレートの材料の選択にも当てはまる。
【００５１】
刃支持プレートは、鋼材料、超硬合金材料、アルミニウム材料、ＣＦＫ材料、およびＧＦＫ材料から成る群から選択されてよい。同様に、厚みも２．５ｍｍに制限されない。厚みは、硬質材料ダイプレートの厚みに応じて、変更してもよいし、これに応じて選択してもよい。
【００５２】
硬質材料ダイプレートは、必ずしも、刃支持プレート全体を覆っている必要はない。主要刃および／またはサブ刃の領域にだけのびるダイプレートインサートで処理してもよい。硬質材料ダイプレートの形状を変形して、例えば、チップブレーカ機能を満たすように構成してもよい。
【００５３】
同様に、硬質材料刃インサートに、摩耗を低減するコーティングを、少なくとも部分的に設けることも可能である。このコーティングは、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡＩＮ、ＡＩＴｉＮ、ＡＩＣｒＮおよび／またはＡＩ２Ｏ３の基づく硬質材料コーティングによって構成されていてよい。このコーティングは、単一層、複合層、または多層として構成されていてよい。このコーティングは、硬質の非晶質炭素層、すなわち、ＶＤＩガイドラインＶＤＩ３８２４第１〜４章およびＶＤＩガイドライン２８４０：２００４に基づく、いわゆるＤＬＣ層で構成されていてもよい。同様に、柔らかい保護層を設けることも可能である。この保護層は、柔らかいＷＣ／ＣまたはＭｏＳ２層によって形成されていてよい。
【００５４】
硬質材料刃インサートをフライスヘッドのポケットの中に直接組み入れる代わりに、硬質材料刃インサートをカセットの中に取り付けて、該カセットの方をフライスヘッドに、例えば固定式または調節可能に取り付けてもよい。
【００５５】
本発明に係るフライス工具の主要な利用分野は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の荒削り処理および層処理である。ここで、削り速度は、最大４０００ｍｍ／分まで実現可能である。
【００５６】
図示された実施形態では、構成は、硬質材料刃インサート２０または１２０が、同じピッチで、円周上に分布されている。同様に、異なるピッチで分布されていてもよい。すなわち、隣接する硬質材料刃インサートの相互の円周距離ＡＵを、異なるように構成してもよい。こうすることによって、工具の固有振動を、大幅に抑制することが可能である。
【００５７】
従って、本発明は、円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサートを備える正面フライスを実現する。硬質材料刃インサートは、刃支持部のポケット内のピッチ円上に配置されると共に、フライスの処理面に所定の９０°よりも小さい取り付け角で取り付けられた主要刃先を有している。良好な耐用年数で、最も高い切削効率を確保するためには、１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°の範囲の取り付け角κｒが選択される。ここで同時に、主要刃先は、軽度に凸状に構成されている。有効な一変形例によれば、軸方向すくい角γａは、２０〜３０°の範囲であり、半径方向すくい角γｒは、−６°〜−１０°、好ましくは−７°〜−９°の範囲である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサート（２０；１２０）を備える正面フライスであって、上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、ピッチ円（）上に来るように刃支持部（１６；１１６）のポケット（１８；１１８）に収容され、上記フライスの処理面（２６；ＥＮ）に対して９０°よりも小さい取り付け角（κｒ）で取り付けられた主要刃先（２４；１２４）を有しており、以下の、
上記取り付け角（κｒ）は、１０〜３０°、好ましくは１５〜２５°、最も好ましくは１８〜２２°の範囲であり、
上記主要刃先（２４；１２４）は、軽度に凸状に構成されており、
上記主要刃先（２４；１２４）は、０．５〜１．５ｍｍの範囲の値を有する小さい移行半径（Ｒ３０；Ｒ１３０）を介して、サブ刃先（３２；１３２）に移行し、
上記主要刃先（２４；１２４）の軸方向すくい角（γａ）は、２０〜３０°、好ましくは２３〜２７°の範囲である、という特徴の組み合わせを特徴とする、正面フライス。
【請求項２】
上記主要刃先（２４；１２４）は、実質的に、８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の半径（Ｒ２８；Ｒ１２８）に沿っていることを特徴とする、請求項１に記載の正面フライス。
【請求項３】
上記主要刃先（２４；１２４）の半径方向すくい角（γｒ）は、−６〜−１０°、好ましくは−７〜−９°の範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の正面フライス。
【請求項４】
逃げ角（α）は、８〜１２°の範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項５】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、少なくとも刃（２４，３２；１２４，１３２）を把持する、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）または立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から成るダイプレート（３６；１３６）を有しており、上記ダイプレートの厚み（Ｄ３６；Ｄ１３６）は、０．４〜０．６ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項６】
上記ダイプレート（３６；１３６）は、刃支持プレート（３４；１３４）の上に固定されており、上記刃支持プレート（３４；１３４）の材料は、鋼材料、超硬合金材料、アルミニウム材料、ＣＦＫ材料、およびＧＦＫ材料から成る群から選択されると共に、好ましくは２．３〜２．９ｍｍの厚み（Ｄ３４；Ｄ１３４）を有することを特徴とする、請求項５に記載の正面フライス。
【請求項７】
上記ダイプレート（３６；１３６）は、上記刃支持プレート（３４；１３４）に接着されているか、または、ハンダ付けされていることを特徴とする、請求項６に記載の正面フライス。
【請求項８】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、上記刃支持部（１６；１１６）のポケット（１８；１１８）にハンダ付けされているか、嵌合されているか、または、接着されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項９】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、不規則な円周距離（ＡＵ）を置いて、隣接して配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１０】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、少なくとも部分的に、少ない摩擦係数（ＶＤＩガイドラインＶＤＩ３８２４第１〜４章、および、ＶＤＩ２８４０：２００４）を有する硬質の非晶質炭素層（ＤＬＣ層）の単一層、複合層、もしくは多層として、または、ＷＣ／Ｃ層もしくはＭｏＳ２層などの柔らかい保護層として、摩耗を低減するコーティング、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡＩＮ、ＡＩＴｉＮ、ＡＩＣｒＮ、および／または、ＡＩ２Ｏ３に基づく硬質材料コーティングを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１１】
上記主要刃先（２４；１２４）の方に向けられた開口部を有する、内部に配置された冷却剤管（１４２）を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の正面フライスの、アルミニウム材料を荒削り処理および仕上げ削り処理するための使用。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の正面フライスの、最大４０００ｍ／分の削り速度のための使用。
【請求項１】
円周上に分布された多数の平面状の硬質材料刃インサート（２０；１２０）を備える正面フライスであって、上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、ピッチ円（）上に来るように刃支持部（１６；１１６）のポケット（１８；１１８）に収容され、上記フライスの処理面（２６；ＥＮ）に対して９０°よりも小さい取り付け角（κｒ）で取り付けられた主要刃先（２４；１２４）を有しており、以下の、
上記取り付け角（κｒ）は、１０〜３０°、好ましくは１５〜２５°、最も好ましくは１８〜２２°の範囲であり、
上記主要刃先（２４；１２４）は、軽度に凸状に構成されており、
上記主要刃先（２４；１２４）は、０．５〜１．５ｍｍの範囲の値を有する小さい移行半径（Ｒ３０；Ｒ１３０）を介して、サブ刃先（３２；１３２）に移行し、
上記主要刃先（２４；１２４）の軸方向すくい角（γａ）は、２０〜３０°、好ましくは２３〜２７°の範囲である、という特徴の組み合わせを特徴とする、正面フライス。
【請求項２】
上記主要刃先（２４；１２４）は、実質的に、８０〜１２０ｍｍ、好ましくは９０〜１１０ｍｍの範囲の半径（Ｒ２８；Ｒ１２８）に沿っていることを特徴とする、請求項１に記載の正面フライス。
【請求項３】
上記主要刃先（２４；１２４）の半径方向すくい角（γｒ）は、−６〜−１０°、好ましくは−７〜−９°の範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の正面フライス。
【請求項４】
逃げ角（α）は、８〜１２°の範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項５】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、少なくとも刃（２４，３２；１２４，１３２）を把持する、多結晶ダイアモンド（ＰＫＤ）または立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）から成るダイプレート（３６；１３６）を有しており、上記ダイプレートの厚み（Ｄ３６；Ｄ１３６）は、０．４〜０．６ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項６】
上記ダイプレート（３６；１３６）は、刃支持プレート（３４；１３４）の上に固定されており、上記刃支持プレート（３４；１３４）の材料は、鋼材料、超硬合金材料、アルミニウム材料、ＣＦＫ材料、およびＧＦＫ材料から成る群から選択されると共に、好ましくは２．３〜２．９ｍｍの厚み（Ｄ３４；Ｄ１３４）を有することを特徴とする、請求項５に記載の正面フライス。
【請求項７】
上記ダイプレート（３６；１３６）は、上記刃支持プレート（３４；１３４）に接着されているか、または、ハンダ付けされていることを特徴とする、請求項６に記載の正面フライス。
【請求項８】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、上記刃支持部（１６；１１６）のポケット（１８；１１８）にハンダ付けされているか、嵌合されているか、または、接着されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項９】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、不規則な円周距離（ＡＵ）を置いて、隣接して配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１０】
上記硬質材料刃インサート（２０；１２０）は、少なくとも部分的に、少ない摩擦係数（ＶＤＩガイドラインＶＤＩ３８２４第１〜４章、および、ＶＤＩ２８４０：２００４）を有する硬質の非晶質炭素層（ＤＬＣ層）の単一層、複合層、もしくは多層として、または、ＷＣ／Ｃ層もしくはＭｏＳ２層などの柔らかい保護層として、摩耗を低減するコーティング、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＡＩＮ、ＡＩＴｉＮ、ＡＩＣｒＮ、および／または、ＡＩ２Ｏ３に基づく硬質材料コーティングを備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１１】
上記主要刃先（２４；１２４）の方に向けられた開口部を有する、内部に配置された冷却剤管（１４２）を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の正面フライス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の正面フライスの、アルミニウム材料を荒削り処理および仕上げ削り処理するための使用。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の正面フライスの、最大４０００ｍ／分の削り速度のための使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１３−５２１１４０（Ｐ２０１３−５２１１４０Ａ）
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５４３９（Ｐ２０１２−５５５４３９）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３３１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０７５９４
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５０６３６０９７４）ギューリング オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト (8)
【氏名又は名称原語表記】Ｇｕｅｈｒｉｎｇ ｏＨＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｒｄｅｒｓｔｒａｓｓｅ ５０−５４， Ｄ−７２４５８ Ａｌｂｓｔａｄｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３３１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０７５９４
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５０６３６０９７４）ギューリング オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト (8)
【氏名又は名称原語表記】Ｇｕｅｈｒｉｎｇ ｏＨＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｒｄｅｒｓｔｒａｓｓｅ ５０−５４， Ｄ−７２４５８ Ａｌｂｓｔａｄｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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