(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される略円錐状の工具本体に、この円錐の母線に沿って凹溝が形成され、この凹溝内に、切刃チップを備えたスライダーが該凹溝に沿って摺動可能に装着されて成る切削工具であって、上記切刃チップは、後端側に略円柱状のシャンク部が形成されたカートリッジの先端のヘッド部に装着されていて、このカートリッジは、その上記シャンク部が上記スライダーに形成された取付孔に挿入されて上記軸線方向に出没可能に該スライダーに取り付けられているとともに、上記シャンク部には工具外周側を向く側部に平坦面が形成され、かつ上記スライダーの先端部に上記取付孔に直交するように工具外周側から形成されたネジ孔にクランプネジがねじ込まれて、このクランプネジの先端部が上記平坦面に当接され、上記ヘッド部の後端側を向く面とこの面に対向する上記スライダーの先端面との間には、上記取付孔に対する上記工具本体の回転方向後方側に、該ヘッド部を支持する支持部材が介装され、上記取付孔はその中心線が工具本体の軸線に平行となるように形成されるとともに、上記シャンク部が嵌挿可能となるように断面円形に形成され、かつこれらヘッド部の後端側を向く面とこの面に対向する上記スライダーの先端面および該先端面に当接する上記支持部材の後端面とは、いずれも上記軸線に垂直な平坦面に形成されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
上記支持部材は、上記ヘッド部の後端側を向く面と上記スライダーの先端面とのうち一方の面にねじ込まれてこの一方の面から突出し、他方の面に当接することにより上記ヘッド部を支持するネジ部材であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
上記ネジ部材は、上記カートリッジの先端側からの操作によって回動されることにより、上記一方の面からの突出量が調整可能とされていることを特徴とする請求項２に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴の加工等に用いて最適な切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の切削工具として、本発明の発明者等は、例えば特開平６−３０４８０４号公報において、図４ないし図８に示すようなものを提案している。これらの図において工具本体１は略円錐状をなし、アダプタ２を介して図示しない工作機械の主軸端等に装着され、その軸線Ｏ回りに回転されて切削加工に供される。また、この工具本体１の先端には上記軸線Ｏに沿ってブッシュ３が装着されており、このブッシュ３には、ガンリーマ等の穴加工工具（図示略）が嵌挿されて、軸４により工具本体１に対して進退可能とされる。さらに、上記工具本体１の先端部外周には３つの切刃チップ５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられており、これらの切刃チップ５Ａ，５Ｂ，５Ｃのうち、二つの切刃チップ５Ｂ，５Ｃは図７に示すように工具本体１に直接的に固定される一方、残りの一の切刃チップ５Ａは、工具本体１がなす円錐の母線方向に沿ってスライド可能に取り付けられている。
【０００３】
すなわち、工具本体１にはその円錐形状の母線の方向に沿って、つまり軸線Ｏに斜交する方向に、図４および図５に示すように凹溝６が形成されており、この凹溝６にはスライダー７が該凹溝６に沿って摺動可能に装着されていて、上記切刃チップ５Ａは図６に示すようにこのスライダー７に着脱可能に取り付けられているのである。ここで、スライダー７の先端部には上記軸線Ｏに平行に取付孔７ａが形成されるとともに、この取付孔７ａには、先端部にチップ取付座８ａを有するヘッド部８ｂが形成されたカートリッジ８の後端側の軸状のシャンク部８ｃが嵌挿されており、切刃チップ５Ａは、上記チップ取付座８ａにクランプ駒８ｄによって装着された上で、カートリッジ８の上記シャンク部８ｃをクランプネジ９によってクランプすることにより、該カートリッジ８を介してスライダー７に装着されている。なお、図中に符号１０で示すのは、切刃５ａの軸線Ｏ方向の突き出し量を調整する調整ネジである。また、凹溝６の壁面６ａ，６ｂ側には、スライダー７との間に、スペーサー１１とクサビ部材１２とがそれぞれクランプボルト１３…によって着脱自在に取り付けられており、このうちスペーサ１１とスライダー７とは、図示されないセレーション溝によって互いに係合可能とされている。
【０００４】
さらに、工具本体１およびアダプタ２の内部には、それぞれ軸線Ｏに沿って取付穴１ａ，２ａが形成されていて、これらの穴１ａ，２ａにはスライド軸１４およびカップリング部材１５が挿通されており、このカップリング部材１５は、キー１５ａを介して上記取付穴１ａに嵌着されて工具本体１と上記軸線Ｏ回りに一体回転可能、かつスライド軸１４を進退させることによって上記取付穴１ａ内を軸線Ｏ方向に進退可能とされている。また、工具本体１の上記凹溝６と取付穴１ａとは貫通穴６ｃを介して連通している一方、スライダー７にはこの貫通穴６ｃを通って取付穴１ａに突出する連結ピン１６が取り付けられており、この連結ピン１６の先端がカップリング部材１５の斜孔１５ｂに嵌挿されることによってスライダー７はカップリング部材１５に連結されていて、スライド軸１４によってカップリング部材１５を進退させることにより、スライダー７が凹溝６内を摺動して切刃チップ５Ａを軸線Ｏに斜交する方向にスライドさせるようになされている。
【０００５】
このような構成の切削工具によって上述したようなバルブ穴の加工を行うには、上記ブッシュ３に穴加工工具を装着して軸４により工具本体１の基端側に引き込んだ上で、工具本体１を軸線Ｏ回りに回転しつつ該軸線Ｏ方向に送りを与え、まず固定された上記二つの切刃チップ５Ｂ，５Ｃによって図８に示すように穴の開口部に面取りＣ，Ｃを形成する。なお、この図８は、切刃チップ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの軸線Ｏ回りの回転軌跡を示すものであり、図中符号Ｓで示すのは、バルブ穴等の開口部周縁に嵌装される焼結合金等の硬質部材である。そして、このように面取りＣ，Ｃが形成されたなら、工具本体１を回転させたまま一旦工具本体１を僅かに後退させ、次いで上記スライド軸１４を突き出してカップリング部材１５を前進させることにより、上述のように連結ピン１６を介してスライダー７をスライドさせ、切刃チップ５Ａを上記移動軌跡Ｒに沿って移動させて穴の開口部にテーパ面Ｐを形成する。しかる後、なお工具本体１を回転させたまま、軸４により上記穴加工工具を前進させてバルブ穴の内部に挿入し、このバルブ穴自体の仕上げ加工を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように構成された切削工具において上記カートリッジ８は、上記調整ネジ１０の円錐状の先端部がシャンク部８ｃ後端の傾斜面に当接することにより、この調整ネジ１０のねじ込み量に応じて切刃５ａの突き出し量が調整された上で、クランプネジ９によりクランプされてスライダー７に固定されている。従って、この切刃５ａの突き出し量が最小となるように設定されている場合以外、すなわちカートリッジ８のヘッド部８ｂがスライダー７の先端面７ｂに密着している場合以外は、カートリッジ８は図６に示すようにそのヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅをスライダー７の先端面７ｂから離間させて、このスライダー７の先端面７ｂからシャンク部８ｃを僅かに突き出した状態でスライダー７に取り付けられる。
【０００７】
しかしながら、このようにカートリッジ８のシャンク部８ｃがスライダー７の先端面７ｂから突き出されて、ヘッド部８ｂがいわゆるオーバーハングとなっている状態において、上記切刃５ａにより切削が行われると、この切刃５ａに作用する切削時の負荷により、くびれたシャンク部８ｃが切刃５ａに切削負荷の作用する方向、すなわち工具回転方向Ｔの後方側に撓んでしまってカートリッジ８にビビリ振動が発生し、このため切削精度が著しく損なわれたり、切刃５ａの寿命の短縮を招いたりするという問題があった。その一方で、このようなビビリ振動の発生を防ぐため、例えば上述のように切刃５ａの突き出し量が最小となるようにカートリッジ８のヘッド部８ｂの上記後端側を向く面８ｅをスライダー７の先端面７ｂに常に密着させた状態としたり、あるいは図９に示すようにカートリッジ８を備えることなく、スライダー７の先端に切刃チップ５Ａを直接装着したりした場合には、切刃５ａの突き出し量の調整を行うことができなくなるとともに、特に後者の場合には、スライダー７のチップ取付座が損傷したりするとスライダー７ごと交換しなければならない。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、上述のような構成の切削工具において、スライダーに取り付けられる切刃の突き出し量を調整可能としつつも、この切刃に切削時に作用する負荷によってビビリ振動などが生じるのを防ぐことが可能な切削工具を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転される略円錐状の工具本体に、この円錐の母線に沿って凹溝が形成され、この凹溝内に、切刃チップを備えたスライダーが該凹溝に沿って摺動可能に装着されて成る切削工具であって、上記切刃チップを、後端側にシャンク部が形成されたカートリッジの先端のヘッド部に装着して、このカートリッジを、その上記シャンク部を上記スライダーに形成された取付孔に挿入することにより上記軸線方向に出没可能に該スライダーに取り付けるとともに、上記ヘッド部の後端側を向く面とこの面に対向する上記スライダーの先端面との間には、上記取付孔に対する上記工具本体の回転方向後方側に、該ヘッド部を支持する支持部材を介装したことを特徴とする。
【００１０】
従って、このように構成された切削工具においては、従来の切削工具と同様に切刃チップが装着されたカートリッジのシャンク部がスライダーの取付孔に挿入されてカートリッジが工具本体の軸線方向に出没可能にスライダーに取り付けられているため、切刃の突き出し量の調整を行うことが可能である。そして、その一方で、この切刃チップが装着されるカートリッジ先端のヘッド部の後端側を向く面とスライダー先端面との間に介装された支持部材により、該ヘッド部が切削負荷の作用する工具回転方向後方側に向けて支持されるので、ヘッド部がオーバーハング状態となってもシャンク部の撓みによる切削時のビビリ振動の発生などを防ぐことができる。
【００１１】
なお、ここで、上記支持部材としては、例えば切刃の突き出し量に応じた厚さのスペーサなどをカートリッジのヘッド部の後端側を向く面とスライダー先端面との間に介装したりすることも可能であるが、より精密な突き出し量の調整および確実なヘッド部の支持を図るには、上記支持部材としては、上記ヘッド部の後端側を向く面と上記スライダーの先端面とのうち一方の面にねじ込まれてこの一方の面から突出し、他方の面に当接することにより上記ヘッド部を支持するネジ部材を採用するのが望ましい。また、特にこのような構成を採用した場合にあっては、上記ネジ部材を、上記カートリッジの先端側からの操作によって回動させられて上記一方の面からの突出量を調整可能とすることにより、切刃の突き出し量の調整を容易に行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の一実施形態を示すものである。ただし、本実施形態は、スライダー７の先端部におけるカートリッジ８の取付構造以外は図４ないし図８に示した従来の切削工具と変わることがないので、この従来の切削工具と共通する構成要素については同一の符号を配し、また図示されない部分については説明を省略する。
【００１３】
すなわち、本実施形態においてカートリッジ８のヘッド部８ｂには、その先端面から後端側を向く面８ｅにかけて工具本体１の軸線Ｏと平行となるように貫通孔２１が形成されており、この貫通孔２１の後端側内周部には雌ねじ部２１ａが形成されていて、この雌ねじ部２１ａに本実施形態における支持部材（ネジ部材）としての調整ネジ２２がねじ込まれ、その後端部２２ａがヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅから突出してスライダー７の先端面７ｂに当接させられている。ここで、上記貫通孔２１は、カートリッジ８のシャンク部８ｃに対して、ヘッド部８ｂに装着される切刃チップ５Ａのすくい面２３が向く側とは反対側、すなわち工具本体１の回転方向Ｔの後方側に位置するように配置されている。また、調整ネジ２２の先端には六角レンチ等の作業用工具に係合する六角レンチ孔等の係合部２２ｂが形成されており、この六角レンチ等の作業用工具をカートリッジ８の先端側から上記貫通孔２１に挿入して上記係合部２２ｂに係合させることにより、この先端側からの操作によって調整ネジ２２が回動可能とされて、ヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅからの調整ネジ２２の後端部２２ａの突出量が調整可能とされている。
【００１４】
なお、本実施形態においてこの切刃チップ５Ａは、図示されない他の切刃チップ５Ｂ，５Ｃと同様に超硬合金等の硬質材料から略正三角形平板状に形成されたポジティブチップであって、その一方の正三角形面を上記すくい面２３として工具回転方向Ｔ側に向け、かつこのすくい面２３のコーナ部に形成された切刃５ａを工具先端側に突き出して、ヘッド部８ｂに形成されたチップ取付座８ａに着座させられ、さらにクランプ駒８ｄにより上記すくい面２３が押圧されることによって固定されている。ただし、このようなクランプ駒８ｄによるクランプオン式の取付手段に代えて、例えば切刃チップ５Ａにそのすくい面２３から貫通する取付孔を形成し、この取付孔に挿通したクランプネジをチップ取付座８ａに形成されたネジ孔にねじ込んで該切刃チップ５Ａを固定する、いわゆるスクリューオン式の取付手段を採るようにしてもよい。
【００１５】
また、本実施形態においてカートリッジ８のシャンク部８ｃは略円柱状に形成されており、その工具外周側を向く側部には平坦面２４が形成される一方、スライダー７に形成される取付孔７ａは、このシャンク部８ｃが嵌挿可能な断面円形とされて、その中心線Ｌが工具本体１の軸線Ｏに平行となるように配置されている。さらに、スライダー７の先端部には、この取付孔７ａに直交するように工具外周側からネジ孔２５が形成されていて、このネジ孔２５にはクランプネジ２６がねじ込まれており、このクランプネジ２６の平坦な先端部がシャンク部８ｃの上記平坦面２４に当接して該シャンク部８ｃを工具内周側に押圧することにより、カートリッジ８がスライダー７の先端部に固定されるようになされている。さらにまた、カートリッジ８のヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂ、およびこの先端面７ｂに当接する上記調整ネジ２２の後端面２２ｃとは、いずれも上記中心線Ｌに垂直な平坦面に形成されている。
【００１６】
このように構成された切削工具においては、切刃チップ５Ａの切刃５ａから調整ネジ２２の上記後端面２２ｃまでの中心線Ｌ方向の距離が、スライダー７の先端面７ｂからの切刃５ａの突き出し量に相当するように、上述のように調整ネジ２２を回動してそのヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅからの突出量を調整し、しかる後この調整ネジ２２の後端面２２ｃをスライダー７の先端面７ｂに当接させた上で、クランプネジ２６によりカートリッジ８を固定する。従って、このようにカートリッジ８が固定された切削工具では、切削時に切刃５ａに作用する負荷によって、スライダー７の先端面７ｂから突き出したカートリッジ８のシャンク部８ｃが工具回転方向Ｔの後方側に撓もうとしても、このシャンク部８ｃの工具回転方向Ｔの後方側には、ヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとの間に、ヘッド部８ｂから突き出した支持部材としての調整ネジ２２の後端部２２ａが介在しており、この調整ネジ２２の後端面２２ｃがスライダー７の先端面７ｂに当接することによってヘッド部８ｂが支持されるので、カートリッジ８の取付剛性の向上を図ってシャンク部８ｃに撓みが生じるのを防ぐことができる。
【００１７】
このため、上記構成の切削工具によれば、切刃５ａの突き出し量を調整するためにカートリッジ８のシャンク部８ｃがスライダー７の先端面７ｂから突き出された状態とされて、ヘッド部８ｂがオーバーハングとなった状態であっても、上述したような切削時のシャンク部８ｃの撓みによって切刃チップ５Ａにビビリ振動が生じたりするのを防止することができる。従って、かかるビビリ振動によって当該切削工具による加工精度が損なわれてしまったり、あるいは切刃５ａの摩耗が促進されてその寿命が短縮されてしまったりするのを防いで、長期に渡って高精度の加工を促すことが可能となるとともに、万一ヘッド部８ｂのチップ取付座８ａが損傷したりした場合でも、カートリッジ８だけを交換すればよく、経済的である。
【００１８】
ところで、本実施形態では、カートリッジ８のヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとの間に介装される支持部材が、上記面８ｅに開口するようにヘッド部８ｂに形成された貫通孔２１の雌ねじ部２１ａにねじ込まれたネジ部材である調整ネジ２２であって、上述のようにこの調整ネジ２２の後端部２２ａの上記面８ｅからの突出量を調整することにより切刃５ａの突き出し量が調整可能とされているが、このような構成を採らず、例えばヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとの間に、切刃５ａの突き出し量に応じた厚さのスペーサーなどを支持部材として介装することにより、ヘッド部８ｂを支持するとともに切刃５ａの突き出し量の調整を行うようにすることも可能である。
【００１９】
ところが、このような構成を採った場合には、予め切刃５ａの突き出し量に合わせた複数種の厚さのスペーサを用意しておかなければならず、調整作業が煩雑となるとともに、切削中でもスペーサが脱落することなくヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとの間に保持されるようにしておかなければ、確実にヘッド部８ｂを支持してビビリ振動の発生を防止することはできない。従って、この支持部材としては、本実施形態の調整ネジ２２のように、ヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとのうちの一方の面（本実施形態ではヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅ）にねじ込まれてこの一方の面８ｅから突出し、他方の面（本実施形態ではスライダー７の先端面７ｂ）に当接することにより上記ヘッド部８ｂを支持するネジ部材であることが望ましく、かかる構成を採ることにより、調整ネジ２２のねじ込み量を調節することによって容易に無段階の切刃５ａの突き出し量の調整が可能であるとともに、カートリッジ８のヘッド部８ｂを確実に支持することができる。
【００２０】
また、本実施形態では、上述のように支持部材がヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅにねじ込まれたネジ部材としての調整ネジ２２であって、その後端部２２ａが上記ヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅから突出して後端面２２ｃがスライダー７の先端面７ｂに当接するようになされているが、これとは逆に、調整ネジをスライダー７の先端面７ｂにねじ込んで該先端面７ｂから突出させ、この突出した調整ネジの先端部をヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅに当接させて該ヘッド部８ｂを支持するように構成することも可能ではある。ただし、そのような構成を採った場合には、調整ネジを回動させてそのねじ込み量を調節する操作は、工具外周側からカートリッジ８のヘッド部８ｂの後端側を向く面８ｅとスライダー７の先端面７ｂとの間を通して行うか、あるいはいちいちカートリッジ８を取り外してねじ込み量を調節した後にカートリッジ８を取り付け直すといったものにならざるを得ず、上記面７ｂ，８ｅ間の間隔が小さい場合には操作ができなかったり、切刃５ａの突き出し量を微調整することが困難となったりするおそれがある。
【００２１】
従って、このような不都合が生じるのを避けるために、上記調整ネジ２２は、これを本実施形態のようにカートリッジ８のヘッド部８ｂに形成された貫通孔２１の雄ねじ部２１ａにねじ込み、該貫通孔２１を通して挿入した作業用工具によって回動可能とするなどして、カートリッジ８の先端側からの操作によって回動可能とするように構成するのが望ましい。なお、本実施形態では、上述のようにこの調整ネジ２２によってカートリッジ８のヘッド部８ｂの支持と切刃５ａの突き出し量の調整とを同時に行うようにしているが、例えば図６に示した従来の切削工具と同様に、スライダー７の取付孔７ａの内周に円錐状の先端部が突出するようにスライダー７に調整ネジ１０をねじ込んで、この調整ネジ１０の先端部にカートリッジ８のシャンク部８ｃ後端の傾斜面を当接させることにより切刃５ａの突き出し量を調整するようにし、上記調整ネジ２２はヘッド部８ｂの支持のみを行うように構成することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、後端側のシャンク部をスライダーの取付孔に挿入して取り付けられたカートリッジのヘッド部の後端側を向く面と、この面に対向するスライダーの先端面との間に、ヘッド部を支持する支持部材が上記取付孔に対する工具本体の回転方向後方側に介装されており、これによりカートリッジの取付剛性を向上させて切削時にシャンク部に撓みが生じるのを防ぐことができる。従って、カートリッジをスライダーから出没可能として切刃の突き出し量の調整を可能としつつも、切削時に作用する負荷によってビビリ振動などが発生するのを防止して、切削精度の向上を図るとともに切刃寿命の延長を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるカートリッジ８の周辺を示す拡大平面図である。
【図２】図１における矢線Ｗ方向視の拡大側面図である。（ただし、クランプ駒８ｄは図示が略されている。）
【図３】図１に示すカートリッジ８の矢線Ｘ方向視の拡大正面図である。（ただし、クランプ駒８ｄは図示が略されている。）
【図４】従来の切削工具を示す側面図である。
【図５】図４に示す従来の切削工具を工具先端側から見た正面図である。
【図６】図５におけるＹＯＹ拡大断面図である。
【図７】図５におけるＺＯＺ拡大断面図である。
【図８】図４に示す従来の切削工具における切刃チップ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの軸線Ｏ回りの回転軌跡を示す図である。
【図９】従来の他の切削工具において図５におけるＹＯＹ断面図に相当する拡大断面図である。
【符号の説明】
１  工具本体
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  切刃チップ
５ａ  切刃チップ５Ａの切刃
６  凹溝
７  スライダー
７ａ  スライダー７の取付孔
７ｂ  スライダー７の先端面
８  カートリッジ
８ｂ  ヘッド部
８ｃ  シャンク部
８ｅ  ヘッド部８ｂの後端側を向く面
２２  調整ネジ（支持部材、ネジ部材）
Ｏ  工具本体１の回転軸線
Ｔ  工具本体１の回転方向
【図１】
0003565074.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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