(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工されていない部品（２）から加工した部品（１）をフライス削り工具（３）を用いて製造する方法であって、前記機械加工されていない部品（２）の材料へ進入中の前記フライス削り工具（３）が、すぐ次の加工工程での前記フライス削り工具（３）の向き（５）とは異なる進入経路（４）に関して、前進方向及び／又は前記前進方向に対して横向きに自動的に傾けられることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フライス削り工具（３）は、傾斜路の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フライス削り工具（３）は、単一の傾斜路の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記フライス削り工具（３）は、前後に移動しつつ前進方向が交互となるジグザグ形状、曲折形状、又は同様な形状で経路が定まった複数の傾斜路の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記フライス削り工具（３）は、螺旋形状、円筒形状、円錐形状又は同様の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記フライス削り工具（３）は、少なくとも１つのサイクルを有する螺旋の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記フライス削り工具（３）は、部分的な螺旋の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記フライス削り工具（３）は、部分的な螺旋の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされ、深さ方向への前進が、前進方向が変化する数回の前進で曲折するループ状でなされていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記フライス削り工具（３）は、直線形状及び／又は円形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記フライス削り工具（３）は、スプライン又は定曲率を有する曲線の形状に形成された進入経路（４）に沿ってガイドされていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記フライス削り工具（３）の前記進入経路（４）は、深さ方向への前進に対する円弧補間によって定まることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記フライス削り工具（３）の前記進入経路（４）は、深さ方向への前進に対する定曲率補間によって定まることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記フライス削り工具（３）の前記進入経路（４）は、直線状の深さ方向への前進及び／又は円形状の深さ方向への前進及び／又は定曲率補間された深さ方向への前進の部分から構成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記フライス削り工具（３）の前記進入経路（４）は、加工経路（５）と異なる送り速度によって定まることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記フライス削り工具（３）の傾斜角度は、前記傾斜状進入経路（４）の勾配角度よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工されていない部品から加工した部品（a prefabricated part）をフライス削り工具（a milling tool）を用いて製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フライス削り工具が、主に正面が接触した状態で深さ方向に大きく前進したところへ軸方向で到達する必要があるとき、通常、フライス削り工具の特別な移動ガイドは、加工される材料へフライスを進入させる（immersing）ために特に重要である。深さ方向への大きな前進を伴う材料へのフライス削り加工、例えば荒削り（roughing）においては、様々な方法が実際に用いられてきた。材料を除去することなく加工の起点に軸方向で到達することができるように、別の作業、通常は穿孔（drilling）によって、あらかじめ起点で材料が取り除かれることが多い。
【０００３】
定まった進入点（immersion points）の特定や前加工ができない場合には、機械加工されていない部品の輪郭から始まり起点へと向かう追加的な傾斜状又は螺旋状のフライス削り工具経路が計算され、フライス削り工具は、この経路を通って後に続く加工面（processing level）又は最初の進路点（track point）の接平面に小さい角度で徐々に接近する。図２ａ〜図２ｃに、フライス削り工具の軸が固定された加工の例を示す。比較可能な例（a comparable example）として、ＤＥ１９９０３２１６Ａ１（独国特許出願公開第１９９０３２１６号）により公知の加工方法及び加工装置を参照する。前進動作の間に工具の向きは変化しない。
【０００４】
多軸加工、つまり、工具軸の向きが可変の加工では、図３ａ〜図３ｃに見られるように、進入経路の間の（during the immersion path）工具の向きは、最初の進路点での工具の向きに従い、進入経路全体にわたって変わらない。あるいは、図４ａ〜図４ｃに見られるように、工具の向きは、後に続く加工面の全体ガイド情報（the global guidance information）に従う。
【０００５】
前の刃の位置及び形（仕上がり、高さ）とは別に、特にフライス削り工具面の前で発生する小片を排除する能力によって、フライス削り工具の進入能力が定まる。従って、高い進入能力は、直径を小さくすることと関連があるが、それによって、横力に耐える能力が低下し、達成可能な材料の除去速度までもが低下する。その結果、通常、高性能フライス削り工具の進入能力においては、進入角度が非常に小さく制限され、それによって、加工する深さに到達するために必要な追加的な進行経路（travel path）が増加し、加工時間が増加する。特に、小さな穴（pockets）や中央上を切削していないフライス削り工具では、必要とされる長さの進入経路が実現できない場合が多い。さらに、様々な材料に非常に小さい角度で進入することさえもが、フライス削り工具の著しい摩耗につながり得る。従って、フライス削り工具の費用が高くなり、加工の信頼性が低下する可能性がある。
【０００６】
欧州特許第１０３４８６５号明細書（ＥＰ１０３４８６５Ｂ１）は、機械加工されていない部品からタービン・ブレードを製造するためのフライス削りの方法を示している。フライス削り工具は、機械加工されていない部品の外側輪郭から完成部品の輪郭に至るまでの連続的な螺旋状ガイド経路に沿ってガイドされ、機械加工されていない部品から完成部品となるまでの連続的な形の変化は、材料を一定に除去することによって達成される。フライス削りを行っている間、フライス削り工具の工具軸は、接点（contact point）での法線ベクトルからの反り角（camber angle）でガイド経路に向かって前方に傾けることができ、法線ベクトル横からの傾斜角度で横に傾けることができる。
【０００７】
深い溝をフライス削りする方法は、欧州特許出願公開第１３５６８８６号明細書（ＥＰ１３５６８８６Ａ１）により公知である。ここでは、工具に対する摩耗が最小で加工物の全幅の切削がない下向きフライス削りのみが想定されている。並進前進移動と偏心円形経路を重ねることにより、サイクロイドのフライス削り中心点経路が提供される。平行でない側壁へフライス削り工具を最適に適応させるために、工具は、一時的に側壁接面（side wall tangents）と平行になるように回転させることができる。
【０００８】
最後に、米国特許第３８１１１６３号（ＵＳ−Ａ−３８１１１６３）においては、軸フライスが正面及び外套面の両方で切ることができる、穴を機械加工する方法が説明されている。深さ方向への穿孔前進は、高い曲げ荷重のために、典型的には工具径の２０％未満の深さへの前進となり、次いで横方向への前進となる。全体の前進が工具径の１．５〜２倍に到達するまで、次に深さ方向へ前進する前に開口切削が横へ広げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９０３２１６号
【特許文献２】欧州特許第１０３４８６５号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１３５６８８６号明細書
【特許文献４】米国特許第３８１１１６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、機械加工されていない部品から取り除かれる材料へとフライス削り工具を進入させる（immersing）方法を提供することを目的とする。この方法により、上記の不都合を回避することができ、摩耗の少ない状態でフライス削り工具を用いることが可能となる。また、加工の信頼性の向上、及び／又は、特に機械加工が困難な材料の確実な加工が可能となる。その結果、製造コストが著しく低減される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、請求項１の特徴によって驚くほど簡単な方法で達成される。
【００１２】
機械加工されていない部品から加工した部品をフライス削り工具を用いて製造する方法であって、機械加工されていない部品の材料へ進入中のフライス削り工具が、すぐ次の加工工程での前記フライス削り工具の向きとは異なる進入経路に関して（in relation to）、前進方向に自動的に回転し（being swivelled）、かつ／又は前進方向に対して（with respect to）傾いている及び／又は前進方向に対して（to）横向きに傾いている本発明に係る方法の実施の形態により、機械加工されていない部品材料へフライス削り工具が進入する経路での穿孔切削状態（drilling cut conditions）によるフライス削り工具への軸方向の負荷を完全に回避又は少なくとも著しく減少させることができる。その結果、摩耗が少ない状態でフライス削り工具が使用されるという利点が、特に本発明に係る方法の特徴となる。また同時に、本発明に係る方法によって一般的な加工の信頼性が著しく向上し、特に機械加工が困難な材料に対して確実な加工が可能となる。最終的に、本発明に係る方法により、製造コストが著しく低減する。
【００１３】
また、本発明に係る方法の特に有利な特徴を、請求項２〜１５に記載する。
【００１４】
請求項２の特徴によれば、フライス削り工具が、傾斜状進入経路に沿ってガイドされる。
【００１５】
これに関連して、本発明の観点では、請求項３に記載のフライス削り工具は、単一の傾斜路（a single ramp）のような形の進入経路に沿ってガイドされることが想定される。
【００１６】
他の実施の形態として、請求項４に記載のフライス削り工具は、前後に移動しつつ前進方向が交互となるジグザグ形状、曲折形状、又は同様な形状の複数の傾斜路のような形の進入経路に沿ってガイドされ得る。
【００１７】
さらに、請求項５に記載のフライス削り工具が、螺旋、円筒、円錐などのような形の進入経路に沿ってガイドされることは本発明の構成に含まれる。
【００１８】
好ましくは、請求項６に記載のフライス削り工具は、螺旋のような形で、少なくとも１つのサイクルを有する進入経路に沿ってガイドされる。
【００１９】
好都合なことに、請求項７に記載のフライス削り工具は、部分的な螺旋のような形の進入経路に沿ってガイドされる。
【００２０】
請求項８の手段によれば、フライス削り工具は、部分的な螺旋のような形の進入経路に沿ってガイドされ、深さ方向への前進が、前進方向が変化する数回の前進で曲折するループ状でなされている。
【００２１】
請求項９に記載のフライス削り工具は、直線形及び／又は円形の進入経路に沿ってガイドされる。
【００２２】
あるいは、もしくはさらに、請求項１０の特徴によるフライス削り工具は、スプライン又は定曲率を有する曲線のような形の進入経路に沿ってガイドされる。
【００２３】
請求項１１の手段は特に好都合であり、それによれば、フライス削り工具の進入経路は、深さ方向への前進に対する円弧補間によって定まる。
【００２４】
さらに、請求項１２に記載のフライス削り工具の進入経路を深さ方向への前進に対する定曲率補間によって定めることは本発明の範囲内である。
【００２５】
請求項１３によれば、フライス削り工具の進入経路は、有利なことに、直線状の深さ方向への前進及び／又は円形状の深さ方向への前進及び／又は定曲率補間された深さ方向への前進の部分（sections）から構成される。
【００２６】
さらに、請求項１４に記載のフライス削り工具の進入経路が、加工経路（processing path）と異なる送り速度によって定まることは特に有利である。
【００２７】
最終的に、本発明によれば、請求項１５に記載のフライス削り工具の傾斜角度は、傾斜状進入経路の勾配角度（inclination angle）よりも大きいことも優先的に想定される。原則として、穿孔切削状態を回避し又は減少させるために、フライス削り工具の傾斜角度は傾斜状進入経路の勾配角度よりも大きいことが望まれる。起こり得る衝突を回避するために、フライス削り工具は、移動方向に対して（in relation to）横向きに傾けられるのが好ましい。しかし、この方法で衝突を回避することができない場合、穿孔切削状態を減少させるためには、より小さい前進角度が適切かもしれないし、必要とさえなるかもしれない。
【００２８】
本発明のさらなる特徴、利点及び詳細は、本発明のいくつかの好ましい実施の形態の以下の説明に含まれており、図面で見ることができる。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】図１ａは、機械加工されていない部品から加工した部品をフライス削り工具を用いて製造する本発明に係る方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が、機械加工されていない部品の材料へ図２ａによる傾斜状の移動で進入している図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明に係る方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、深さ方向への前進が円弧補間された状態で、フライス削り工具が、機械加工されていない部品の材料へ図１ａによる傾斜状の移動で進入している図である。
【図１ｃ】図１ｃは、本発明に係る方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、数回の深さ方向への前進で、前進方向を変える深さ方向への前進が、円弧補間された状態で、フライス削り工具が、機械加工されていない部品の材料へ図１ｂによる傾斜状の移動で進入しており、個々の深さ方向への前進が、フライス削り工具の向きを変える緩やかな動きに関係づけられている図である。
【図２ａ】図２ａは、３軸加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入している図である。
【図２ｂ】図２ｂは、３軸加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入している図である。
【図２ｃ】図２ｃは、３軸加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入している図である。
【図３ａ】図３ａは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具の向きが、十分な深さに到達した後の最初の位置（first position）でのフライス削り工具の向きと等しく、変わっていない図である。
【図３ｂ】図３ｂは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具の向きが、十分な深さに到達した後の最初の位置でのフライス削り工具の向きと等しく、変わっていない図である。
【図３ｃ】図３ｃは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具の向きが、十分な深さに到達した後の最初の位置でのフライス削り工具の向きと等しく、変わっていない図である。
【図４ａ】図４ａは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の他の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具が、工具の向きに関する全体規則（global rules）に従っている図である。
【図４ｂ】図４ｂは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の他の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具が、工具の向きに関する全体規則（global rules）に従っている図である。
【図４ｃ】図４ｃは、多軸加工又は工具軸の向きが変化する加工の他の公知の方法を視覚化するためのフライス削り工具の概略図であり、フライス削り工具が機械加工されていない部品の材料へ様々な方法で進入しており、進入中のフライス削り工具が、工具の向きに関する全体規則（global rules）に従っている図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、機械加工されていない部品２から加工した部品１をフライス削り工具３を用いて製造するための本発明に係る方法の様々な実施の形態を、一致する同等の構成要素には各々同一の参照番号を付して説明する。
【００３１】
ここで、フライス削り工具３’は、進入経路の始まり（start）に示され、フライス削り工具３’’は、進入経路の間に示され、フライス削り工具３’’’は、進入経路の終わり及び／又は次の加工工程の始まり（beginning）に示され、フライス削り工具３’’’’は、次の加工工程の間に示されている。
【００３２】
フライス削り工具３の進入経路、つまり、進入中の工具経路には、参照番号４が付されている。一方、フライス削り工具３の加工経路、つまり、加工中のフライス削り工具経路は、参照番号５で示されている。参照番号６は、加工サイクルの様々な深さ方向への前進を示している。
【００３３】
図１ａ〜図１ｃは、本発明に係る方法を概略的に示し、本発明の目的の観点から、多軸加工及び／又は工具軸の向きが可変の加工でのフライス削り工具すなわちフライス３の材料への進入が、傾斜状に深さ方向へ前進する例で示されている。関連する面（relevant level）を加工するときの、フライス削り工具３の向きに関する全体規則から逸れて、進入中の工具の向きは、ここでは経路に対する（in relation to）前進角度というような穿孔切削を回避する規定（specifications）に従う。
【００３４】
このように、穿孔切削状態は、回避されるか、少なくとも著しく減少する。
【００３５】
従って、技術の現状による方法の不都合を回避するために、進入経路の部分での特別な切削状態に関連して（in relation to）、進入経路に対して経路設定（path routing）及び工具の向きが別々に最適化される。
【００３６】
最も簡単な場合において、図１ａ、図１ｂで見ることができるように、傾斜状進入経路４の角度に応じて、フライス削り工具３は自動的に前進方向へと傾けられるが、フライス削り工具３の傾斜角度は、傾斜状進入経路４の勾配角度よりも大きいのがよい。起こり得る衝突を回避するために、フライス削り工具３は、移動方向に対して（in relation to）横向きに傾けられるのが好ましい。一旦、加工深さ、すなわち、進入経路４の端に到達すると、フライス削り工具３の向きが調節されるが、この向きは全体ガイド情報によってこの加工に対して定まる。
【００３７】
図１ｃによる深さ方向への前進が、前進方向を変えていくつかの段階でなされる場合、前進方向の各変化での進入経路４は、フライス削り工具３の向きが前進角度に対して（in relation to）変えられ、また、深さ方向への前進がフライス削り工具の接触点（point of contact）でなされない領域によって特徴づけられる。この時点で、横方向への勾配（lateral inclination）は、任意でどのように変化させてもよい。
【００３８】
深さ方向への前進が直線補間された傾斜路又は螺旋の場合、前進方向におけるフライス削り工具３の傾斜角度は、機械軸に対して（in relation to the machine axes）、進入経路４の間で一定のままである。
【００３９】
進入経路４が、図１ｂに示すような円形部、又は、定曲率曲線のように形作られる場合、及び／又は、組み合わせた進入経路４がこのような部分を含む場合、必要とされる傾斜角度は、進入経路４に対する接線から得られる。従って、前進方向におけるフライス削り工具３の傾斜角度は、機械軸に対して、進入経路４の間で一定ではない。機械軸の激しい動きを回避するため、進入経路４の半径を小さくしないのがよい。
【００４０】
図２ａ〜図２ｃは、様々な公知のフライス削りの方法を、３軸加工のための進入方式で概略的に示している。フライス削り工具３の向きは変わらない。進む経路は、フライス削り工具３の許容可能な最大の角度及び到達すべき深さから得られる。深さ方向へ前進中のフライス削り工具３は、その正面から機械加工されていない部品２の材料へ進入することがはっきりと分かる。通常、前後への横断経路（traversing paths back and forth）は、加工サイクルの計算されたフライス削り工具経路の後に「追加」される。
【００４１】
ここで、図２ａは、機械加工されていない部品２の材料への傾斜状の進入を、次の加工経路の連続的な延長として示している。このようにすることにより、フライス削り工具３が短時間停止することを回避することができる。
【００４２】
図２ｂは、図２ａによるフライス削り工具３の進入に利用可能な進行経路（travel path）が十分にないときの、機械加工されていない部品の材料への傾斜状の進入の実施の形態を示している。この場合、ジグザグに匹敵する、より頻繁な移動の変化によって、深さ方向へと進入する。
【００４３】
図２ｃは、フライス削り工具３が機械加工されていない部品２の材料へ螺旋状に進入する様子を示している。到達すべき深さ及び許容可能な最大の進入角度とは別に、螺旋の半径によってもサイクル数（the number of cycles）が定まる。
【００４４】
図３ａ〜図３ｃは、到達すべき深さの最初の進路点でのフライス削り工具の向きが深さ方向への前進の全体において変わらない、多軸加工、つまり、技術の現状による工具軸の向きが可変の加工での機械加工されていない部品２の材料へフライス３が進入する様子を概略的に示している。これは、工具の向きが面（surface）の法線ベクトルによって定まる加工に対する典型的な移動経路設定（movement routing）である。このような多軸加工に対して、進入経路４の間で、関連する加工の深さの最初の進路点でのフライス削り工具３の向きは、進入経路４の全体にわたって変わらない場合が多い。図３ａ〜図３ｃにおいては、穿孔切削状態が発生し得ることが分かる。
【００４５】
図３ａは、機械加工されていない部品２の材料へ傾斜状に進入中の工具の向きを、次の加工経路の連続的な延長として示している。
【００４６】
図３ｂは、図２ａによるフライス削り工具３の進入に利用可能な進行経路が十分にないときの、機械加工されていない部品２の材料へ傾斜状に進入中の工具の向きを示している。
【００４７】
図３ｃは、材料へ螺旋状に進入中の工具の向きを示している。
【００４８】
図４ａ〜図４ｃは、全体に定められた規則（globally defined rules）にしたがって工具の向きが一貫して持続している（be consistently continued）、技術の現状による多軸加工及び／又は工具軸の向きが可変の加工での、機械加工されていない部品２の材料へフライス３が進入する様子を概略的に示している。これは、工具の向きが曲線、点又は衝突回避の一般的な規則によって定まる加工に対する典型的な移動経路設定である。このような多軸加工の間、後に続く加工又は加工面の全体ガイド情報がフライス削り工具３の向きに対しても適用されるが、これは、実際の加工中の切削状態及び衝突の回避に焦点を当てている。図４ａ〜図４ｃに示される実施例で見られるように、ここでもまた、進入する間に穿孔切削状態が生じる可能性がある。
【００４９】
図４ａは、材料へ傾斜状に進入中の工具の向きを、次の加工経路の連続的な延長として示している。
【００５０】
図４ｂは、図２ａによるフライス削り工具の進入に利用可能な進行経路が十分にないときの、材料へ傾斜状に進入中の工具の向きを示している。
【００５１】
図４ｃは、材料へ螺旋状に進入中の工具の向きを示している。
【図１ａ】
0005389913.tif 000002
【図１ｂ】
0005389913.tif 000003
【図１ｃ】
0005389913.tif 000004
【図２ａ】
0005389913.tif 000005
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
0005389913.tif 000007
【図３ａ】
0005389913.tif 000008
【図３ｂ】
0005389913.tif 000009
【図３ｃ】
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【図４ａ】
0005389913.tif 000011
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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