(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含み、
該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備え
該凹部が、他の同一形状の工具及び保持具の組合せの凸部を収納した状態で、該第２の基準面と該他の同一形状の工具及び保持具の組合せの第１の基準面とを接触させて重ね合わせ、ボルトによって固定することができるように形成された工具及び保持具の組合せ。
【請求項２】
該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であり、円錐台状の該凹部が、他の同一形状の工具及び保持具の組合せの円錐台状の凸部を収納した状態で、該第２の基準面と該他の同一形状の工具及び保持具の組合せの第１の基準面とを接触させて重ね合わせることができるように形成された請求項１に記載の工具及び保持具の組合せ。
【請求項３】
該複数の座繰り穴の少なくとも一つ、及び該複数のネジ穴の少なくとも一つのそれぞれに対応する円周上の位置に、該第１の底面及び該第２の底面を貫通するピン穴をさらに備えた請求項１または２に記載の工具及び保持具の組合せ。
【請求項４】
一体として形成された請求項１から３のいずれかに記載の工具及び保持具の組合せ。
【請求項５】
すくなくとも第１の工具及び保持具の組合せ及び第２の工具及び保持具の組合せを含む、工具及び保持具の組合せの集合体であって、該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せは、エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含み、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備え、該第１の工具及び保持具の組合せの該突起部を、該第２の工具及び保持具の組合せの該凹部に収納した状態で、該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴を貫通させたボルトを該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に係合させることにより該第２の工具及び保持具の組合せの該第２の基準面と該第１の工具及び保持具の組合せの該第１の基準面とを互いに接触させて固定した工具及び保持具の組合せの集合体。
【請求項６】
該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であり、該第１の工具及び保持具の組合せの円錐台形状の該突起部を、該第２の工具及び保持具の組合せの円錐台形状の該凹部に収納するように形成された請求項５に記載の工具及び保持具の組合せの集合体。
【請求項７】
複数の工具及び保持具の組合せの形状が同一である請求項５または６に記載の工具及び保持具の組合せの集合体。
【請求項８】
複数の工具及び保持具の組合せのそれぞれが一体として形成された請求項５から７のいずれかに記載の工具及び保持具の組合せの集合体。
【請求項９】
第１の工具及び保持具の組合せ及び第２の工具及び保持具の組合せを含む、少なくとも２個の工具及び保持具の組合せを使用する工具の組み立て方法であって、該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せは、エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含み、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備え、
該第１の工具及び保持具の組合せの刃先の位置出しを行うステップと、
該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴を貫通させたボルトを該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に係合させることにより該第２の工具及び保持具の組合せの該第２の基準面と該第１の工具及び保持具の組合せの該第１の基準面とが互いに接触するように、該第２の工具及び保持具の組合せを該第１の工具及び保持具の組合せに取り付けるステップと、
該第２の工具及び保持具の組合せの刃先の位置出しを行うステップと、を含む工具の組み立て方法。
【請求項１０】
該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せのそれぞれが、該複数の座繰り穴の少なくとも一つ、及び該複数のネジ穴の少なくとも一つのそれぞれに対応する円周上の位置に、該第１の底面及び該第２の底面を貫通するピン穴をさらに備え、該ボルトを貫通させる該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴に対応する位置のピン穴、及び該ボルトを貫通させる該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に対応する位置のピン穴にピンを貫通させた状態で、該第１の工具及び保持具の組合せの中心軸及び該第２の工具及び保持具の組合せの中心軸を一致させながら、該第２の工具及び保持具の組合せを該第１の工具及び保持具の組合せに取り付ける請求項９に記載の工具の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工用の工具及び保持具の組合せ及び工具の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来技術の工具及び工具保持具の組合せの構成を示す図である。エンドミルは刃先１０１及びシャンク部１０１１からなる。シャンク部１０１１を工具保持部１０１３に取り付け、工具保持部１０１３を図示しないスピンドル主軸に装着する。シャンク部１０１１は、一例として、締め込み用治具１０１５及びテーパーエレメント１０１７を使用して、工具保持部１０１３に取り付けられる。上述のような繰り返し精度が高い保持方法で、シャンク部１０１１を工具保持部１０１３に取り付けることにより、０．５マイクロメータから１マイクロメータの刃先の位置決め精度を達成することができる（たとえば、特許文献１）。１枚刃の場合には、刃先は、たとえば、ロー付けによってシャンク部に取り付けられる（たとえば、特許文献２）。
【０００３】
しかし、シャンク部を工具保持部に取り付ける方法では、０．５マイクロメータ未満の刃先の位置決め精度を達成することはできない。
【０００４】
そこで、０．５マイクロメータ未満の刃先の位置決め精度を達成するために、刃先を工具保持具に固定し、工具保持具をスピンドル主軸に取り付けた後に、スピンドル主軸を回転させながら刃先の位置調整を行う方法がとられている。
【０００５】
しかし、この方法は、刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを交互に実施する必要があるので、加工環境を保持する上で好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2010-240802号公報
【特許文献２】特開2004-148471号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、刃先の位置出し作業を集約して実施することのできる工具及び保持具の組合せ及び工具の組み立て方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様の工具及び保持具の組合せは、エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含む。本態様の工具及び保持具の組合せは、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備え、該凹部が、他の同一形状の工具及び保持具の組合せの凸部を収納した状態で、該第２の基準面と該他の同一形状の工具及び保持具の組合せの第１の基準面とを接触させて重ね合わせ、ボルトによって固定することができるように形成されている。
【０００９】
本態様の工具及び保持具の組合せは、複数個重ね合わせて固定し、複数個重ね合わせて固定したものを加工に使用することができる。したがって、調整した工具、すなわち、刃先の位置出しを実施した工具を重ね合わせ、最も外側の工具を使用し、その後、使用済の工具を取り外し、つぎに外側の工具を使用することができる。このようにして、刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを分離して実施することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様の第１の実施形態の工具及び保持具の組合せは、該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であり、円錐台状の該凹部が、他の同一形状の工具及び保持具の組合せの円錐台状の凸部を収納した状態で、該第２の基準面と該他の同一形状の工具及び保持具の組合せの第１の基準面とを接触させて重ね合わせることができるように形成されている。
【００１１】
本実施形態の工具及び保持具の組合せは、該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であるので、複数の工具及び保持具の組合せを重ね合わせた集合体の高さ、すなわち中心軸方向の長さを小さくすることができる。このように工具の集合体の高さを小さくすることによって、工具の集合体の剛性を高めることができ、加工精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明の第１の態様の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せは、該複数の座繰り穴の少なくとも一つ、及び該複数のネジ穴の少なくとも一つのそれぞれに対応する円周上の位置に、該第１の底面及び該第２の底面を貫通するピン穴をさらに備えている。
【００１３】
本実施形態の工具及び保持具の組合せは、複数の工具及び保持具の組合せを重ね合わせる際に、一方の工具及び保持具の組合せの座繰り穴に対応するピン穴、及び他方の工具及び保持具の組合せのネジ穴に対応するピン穴にピンを通し、この状態で、両者を重ね合わせれば、両者の中心軸が一致した状態となるので一方の工具及び保持具の組合せの刃先が、他方の工具及び保持具の組合せの第２の基準面と接触し、損傷する恐れはなくなる。
【００１４】
本発明の第１の態様の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せは、一体として形成されている。
【００１５】
一体として形成された本実施形態の工具及び工具保持具の組合せは、剛性が高くなるので、加工精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様の工具及び保持具の組合せの集合体は、すくなくとも第１の工具及び保持具の組合せ及び第２の工具及び保持具の組合せを含む、工具及び保持具の組合せの集合体である。該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せは、エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含み、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備える。該集合体において、該第１の工具及び保持具の組合せの該突起部を、該第２の工具及び保持具の組合せの該凹部に収納した状態で、該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴を貫通させたボルトを該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に係合させることにより該第２の工具及び保持具の組合せの該第２の基準面と該第１の工具及び保持具の組合せの該第１の基準面とを互いに接触させて固定している。
【００１７】
本態様の工具及び保持具の組合せの集合体は、加工に使用することができる。したがって、調整した工具、すなわち、刃先の位置出しを実施した工具を重ね合わせて集合体を形成し、最も外側の工具を使用し、その後、使用済の工具を取り外し、つぎに外側の工具を使用することができる。このようにして、刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを分離して実施することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様の第１の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体は、該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であり、該第１の工具及び保持具の組合せの円錐台形状の該突起部を、該第２の工具及び保持具の組合せの円錐台形状の該凹部に収納するように形成されている。
【００１９】
本実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体は、該突起部及び該凹部の形状が円錐台状であるので、集合体の高さ、すなわち中心軸方向の長さを小さくすることができる。このように工具の集合体の高さを小さくすることによって、工具の集合体の剛性を高めることができ、加工精度を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第２の態様の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体において、複数の工具及び保持具の組合せの形状が同一である。
【００２１】
同一形状の工具及び保持具の組合せだけしか必要ないので、製造コストの面で有利である。
【００２２】
本発明の第３の態様の工具の組み立て方法は、第１の工具及び保持具の組合せ及び第２の工具及び保持具の組合せを含む、少なくとも２個の工具及び保持具の組合せを使用する工具の組み立て方法である。該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せは、エンドミル用の工具及び保持具の組合せであって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる、刃先を取り付けるための突起部と、第１の基準面とを含み、該円筒の第２の底面は、該円筒の軸を含む領域に備わる凹部と、第２の基準面とを含み、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備える。本方法は、該第１の工具及び保持具の組合せの刃先の位置出しを行うステップと、該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴を貫通させたボルトを該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に係合させることにより該第２の工具及び保持具の組合せの該第２の基準面と該第１の工具及び保持具の組合せの該第１の基準面とが互いに接触するように、該第２の工具及び保持具の組合せを該第１の工具及び保持具の組合せに取り付けるステップと、該第２の工具及び保持具の組合せの刃先の位置出しを行うステップと、を含む。
【００２３】
本態様の工具の組み立て方法によれば、刃先の位置出しを実施した第１の工具及び保持具の組合せに第２の工具及び保持具の組合せを重ね合わせて取り付けて刃先の位置出しを行う。最初に、第２の工具及び保持具の組合せを使用し、その後、使用済の第２の工具及び保持具の組合せを取り外し、つぎに第１の工具及び保持具の組合せを使用することができる。このようにして、刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを分離して実施することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様の第１の実施形態の工具の組み立て方法においては、該第１の工具及び保持具の組合せ及び該第２の工具及び保持具の組合せのそれぞれが、該複数の座繰り穴の少なくとも一つ、及び該複数のネジ穴の少なくとも一つのそれぞれに対応する円周上の位置に、該第１の底面及び該第２の底面を貫通するピン穴をさらに備え、該ボルトを貫通させる該第２の工具及び保持具の組合せの座繰り穴に対応する位置のピン穴、及び該ボルトを貫通させる該第１の工具及び保持具の組合せのネジ穴に対応する位置のピン穴にピンを貫通させた状態で、該第１の工具及び保持具の組合せの中心軸及び該第２の工具及び保持具の組合せの中心軸を一致させながら、該第２の工具及び保持具の組合せを該第１の工具及び保持具の組合せに取り付ける。
【００２５】
本実施形態の工具の組み立て方法においては、該第１の工具及び保持具の組合せの中心軸及び該第２の工具及び保持具の組合せの中心軸を一致させながら、該第２の工具及び保持具の組合せを該第１の工具及び保持具の組合せに取り付けるので、該第１の工具及び保持具の組合せの刃先が、該第２の工具及び保持具の組合せの第２の基準面と接触し、損傷する恐れはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態の第１の工具及び保持具の組合せの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の第２の工具及び保持具の組合せの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せの構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体の構成を示す図である。
【図６】第２の工具及び保持具の組合せ及び第３の工具及び保持具の組合せを重ね合わせる際の状態を示す図である。
【図７】本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法を説明するための流れ図である。
【図８】従来技術の工具を使用した加工方法を説明するための流れ図である。
【図９】本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法を説明するための流れ図である。
【図１０】従来技術の工具を使用した加工方法を説明するための流れ図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の工具及び保持具の組合せを構成する２個の部品を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の工具及び保持具の組合せの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の工具及び保持具の組合せを構成する３個の部品を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の工具及び保持具の組合せの構成を示す図である。
【図１５】従来技術の工具及び工具保持具の組合せの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態の第１の工具及び保持具の組合せ１１００の構成を示す図である。図１（ａ）は第１の工具及び保持具の組合せ１１００の平面図であり、図１（ｂ）は第１の工具及び保持具の組合せ１１００の中心軸を含む、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、スピンドル主軸に取り付けられる。第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、円筒形状であり、円筒の第１の底面は、円筒の軸、すなわち中心軸を含む領域に備わる第１の突起部１１０１１、その周囲の第２の突起部１１０１３、及びその周囲の第１の基準面１１０３を備える。第１の突起部１１０１１は、第２の突起部１１０１３上に形成されている。円筒の第２の底面は、第２の基準面１１０５を備える。第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、第１の基準面１１０３及び第２の基準面１１０５を貫通してボルトを通すための、４個の座繰り穴１１０７、及びボルトを固定するための４個のネジ穴１１１１をさらに備える。座繰り穴１１０７は、その内部にボルトの座面を受ける面１１０７１を備える。第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、回転バランス用ネジ穴１１０９をさらに備える。回転バランス用ネジ穴１１０９は、適切な長さのネジ形状の回転バランス調整用錐を収納するためのものである。長さの異なる錐を周方向の異なる位置に収納させることにより回転バランスを調整することができる。
【００２８】
第１の突起部１１０１１及び第２の突起部１１０１３は、第１の工具及び保持具の組合せ１１００の本体と一体的に形成されている。第１の突起部１１０１１には、一例として、ロウ付けによってエンドミルの刃先１１０１が取り付けられる。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態の第２の工具及び保持具の組合せ１２００の構成を示す図である。図２（ａ）は第２の工具及び保持具の組合せ１２００の平面図であり、図２（ｂ）は第２の工具及び保持具の組合せ１２００の中心軸を含む、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、第１の工具及び保持具の組合せ１１００に取り付けられる。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、円筒形状であり、円筒の第１の底面は、円筒の軸を含む領域に備わる第１の突起部１２０１１、その周囲の第２の突起部１２０１３、及びその周囲の第１の基準面１２０３を備える。第１の突起部１２０１１は、第２の突起部１２０１３上に形成されている。円筒の第２の底面は、円筒の軸を含む領域に備わる凹部１２０６とその周囲の第２の基準面１２０５とを備える。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、第１の基準面１２０３及び第２の基準面１２０５を貫通してボルトを通すための、４個の座繰り穴１２０７、及びボルトを固定するための４個のネジ穴１２１１をさらに備える。座繰り穴１２０７は、その内部にボルトの座面を受ける面１２０７１を備える。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、回転バランス用ネジ穴１２０９をさらに備える。回転バランス用ネジ穴１２０９は、適切な長さのネジ形状の回転バランス調整用錐を収納するためのものである。長さの異なる錐を周方向の異なる位置に収納させることにより回転バランスを調整することができる。
【００３０】
第１の突起部１２０１１及び第２の突起部１２０１３は、第２の工具及び保持具の組合せ１２００の本体と一体的に形成されている。第１の突起部１２０１１には、一例として、ロウ付けによってエンドミルの刃先１２０１が取り付けられる。
【００３１】
図３は、本発明の第１の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体の構成を示す図である。第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、座繰り穴１１０７及びスピンドル主軸１０００のネジ穴１００１を貫通したボルトによって、スピンドル主軸１０００に取り付けられている。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、図３に図示されない座繰り穴、及び図３に図示されない第１の工具及び保持具の組合せ１１００のネジ穴を貫通したボルトによって、第１の工具及び保持具の組合せ１１００に取り付けられている。第３の工具及び保持具の組合せ１３００は、座繰り穴１３０７、及び第２の工具及び保持具の組合せ１２００のネジ穴１２１１を貫通したボルトによって、第２の工具及び保持具の組合せ１２００に取り付けられている。第３の工具及び保持具の組合せ１３００の形状は、第２の工具及び保持具の組合せ１２００の形状と同じである。
【００３２】
第１の工具及び保持具の組合せ１１００は、第１の工具及び保持具の組合せ１１００の第２の基準面１１０５をスピンドル主軸１０００の基準面１００３に接触させて、スピンドル主軸１０００に取り付けられる。第２の工具及び保持具の組合せ１２００は、第２の工具及び保持具の組合せ１２００の第２の基準面１２０５を第１の工具及び保持具の組合せ１１００の第１の基準面１１０３に接触させて、第１の工具及び保持具の組合せ１１００に取り付けられる。この状態で、第１の工具及び保持具の組合せ１１００の、第１の突起部１１０１１、第２の突起部１１０１３及び刃先１１０１は、第２の工具及び保持具の組合せ１２００の凹部１２０６に収納される。第３の工具及び保持具の組合せ１３００は、第３の工具及び保持具の組合せ１３００の第２の基準面１３０５を第２の工具及び保持具の組合せ１２００の第１の基準面１２０３に接触させて、第２の工具及び保持具の組合せ１２００に取り付けられる。この状態で、第２の工具及び保持具の組合せ１２００の、第１の突起部１２０１１、第２の突起部１２０１３及び刃先１２０１は、第３の工具及び保持具の組合せ１３００の凹部１３０６に収納される。
【００３３】
図３は、３個の工具を重ね合わせた場合を示しているが、第２の工具及び保持具の組合せ１２００及び第３の工具及び保持具の組合せ１３００と同一形状の工具をさらに重ね合わせることもできる。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せ２１００の構成を示す図である。図４（ａ）は、工具及び保持具の組合せ２１００の平面図であり、図４（ｂ）は、工具及び保持具の組合せ２１００の中心軸を含む、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。工具及び保持具の組合せ２１００は、円筒形状であり、円筒の第１の底面は、円筒の軸、すなわち中心軸を含む領域に備わる突起部２１０１１及び第１の基準面２１０３を備える。突起部２１０１１の周囲の部分２１０３１は、基準面２１０３よりも低くなっている。このため、基準面２１０３の面積は小さくなっている。基準面の面積が小さいと、後で説明するように、基準面を他の基準面と接触させた状態で刃先の位置出しを行う際に、位置出しが行いやすくなるので有利である。円筒の第２の底面は、円筒の軸を含む領域に備わる凹部２１０６とその周囲の第２の基準面２１０５を備える。突起部２１０１１及び凹部２１０６は、円錐台形状である。工具及び保持具の組合せ２１００は、第１の基準面２１０３及び第２の基準面２１０５を貫通してボルトを通すための、４個の座繰り穴２１０７、及びボルトを固定するための４個のネジ穴２１１１をさらに備える。座繰り穴２１０７は、その内部にボルトの座面を受ける面２１０７１を備える。工具及び保持具の組合せ２１００は、回転バランス用ネジ穴２１０９をさらに備える。回転バランス用ネジ穴２１０９は、適切な長さのネジ形状の回転バランス調整用錐を収納するためのものである。長さの異なる錐を周方向の異なる位置に収納させることにより回転バランスを調整することができる。
【００３５】
工具及び保持具の組合せ２１００は、ピン穴２１１３をさらに備える。ピン穴２１１３の機能については後で説明する。
【００３６】
突起部２１０１１は、工具及び保持具の組合せ２１００の本体と一体的に形成されている。突起部２１０１１には、一例として、ロウ付けによってエンドミルの刃先２１０１が取り付けられる。
【００３７】
図５は、本発明の第２の実施形態の工具及び保持具の組合せの集合体の構成を示す図である。第１の工具及び保持具の組合せ２１００は、座繰り穴２１０７及びスピンドル主軸１０００のネジ穴１００１を貫通したボルトによって、スピンドル主軸１０００に取り付けられている。第２の工具及び保持具の組合せ２２００は、図５に図示されない座繰り穴、及び図５に図示されない第１の工具及び保持具の組合せ２１００のネジ穴を貫通したボルトによって、第１の工具及び保持具の組合せ２１００に取り付けられている。第３の工具及び保持具の組合せ２３００は、座繰り穴２３０７及び第２の工具及び保持具の組合せ２２００のネジ穴２２１１を貫通したボルトによって、第２の工具及び保持具の組合せ２２００に取り付けられている。第２の工具及び保持具の組合せ２２００及び第３の工具及び保持具の組合せ２３００の形状は、第１の工具及び保持具の組合せ２１００の形状と同じである。
【００３８】
第１の工具及び保持具の組合せ２１００は、第１の工具及び保持具の組合せ２１００の第２の基準面２１０５をスピンドル主軸１０００の基準面１００３に接触させて、スピンドル主軸１０００に取り付けられる。第２の工具及び保持具の組合せ２２００は、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の第２の基準面２２０５を第１の工具及び保持具の組合せ２１００の第１の基準面２１０３に接触させて、第１の工具及び保持具の組合せ２１００に取り付けられる。この状態で、第１の工具及び保持具の組合せ２１００の、突起部２１０１１及び刃先２１０１は、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の凹部２２０６に収納される。第３の工具及び保持具の組合せ２３００は、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の第２の基準面２３０５を第２の工具及び保持具の組合せ２２００の第１の基準面２２０３に接触させて、第２の工具及び保持具の組合せ２２００に取り付けられる。この状態で、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の、突起部２２０１１及び刃先２２０１は、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の凹部２３０６に収納される。
【００３９】
本実施形態においては、３個の工具及び保持具の組合せの突起部２１０１１、２２０１１、２３０１１、及び凹部２２０６、２３０６は、円錐台形状であるので、３個の工具及び保持具の組合せを重ね合わせた集合体の高さ、すなわち中心軸方向の長さを小さくすることができる。工具の集合体の高さを小さくすることによって、工具の集合体の剛性を高めることができ、加工精度を向上させることができる。具体的に、中心軸を含め断面において、突起部の円錐台の側面が、中心軸となす角度は、４５度から７０度であるのが好ましい。また、中心軸を含め断面において、凹部の円錐台の側面が、中心軸となす角度は、２０度から４５度であるのが好ましい。図４において、円筒形の直径、すなわち、図４（ａ）の平面図の円の直径に対する、刃先を除く円筒形の高さの比率は、０．１から０．５である。
【００４０】
図５は、３個の工具を重ね合わせた場合を示しているが、同一形状の工具をさらに重ね合わせることもできる。
【００４１】
図６は、第２の工具及び保持具の組合せ２２００及び第３の工具及び保持具の組合せ２３００を重ね合わせる際の状態を示す図である。図６において、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の中心軸と第３の工具及び保持具の組合せ２３００の中心軸とは、一致していない。このような状態で両者を重ね合わせようとすると、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の刃先２２０１が、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の第２の基準面２３０５と接触し、損傷する恐れがある。そこで、このような場合には、図４に示したピン穴を使用する。図４において、ピン穴２１１３は、円周方向において、座繰り穴２１０７及びネジ穴２１０９に対応する位置に備わる。そこで、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の、１本のボルトを貫通させる座繰り穴２３０７に対応するピン穴、及び第２の工具及び保持具の組合せ２２００の、該１本のボルトを貫通させるネジ穴に対応するピン穴にピンを通し、この状態で、第３の工具及び保持具の組合せ２３００を第２の工具及び保持具の組合せ２２００に重ね合わせれば、両者の中心軸が一致した状態となるので、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の刃先２２０１が、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の第２の基準面２３０５と接触し、損傷する恐れはなくなる。第３の工具及び保持具の組合せ２３００を第２の工具及び保持具の組合せ２２００から取り外す際にも、固定ボルトを緩めた後に、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の、１本のボルトを貫通させた座繰り穴２３０７に対応するピン穴、及び第２の工具及び保持具の組合せ２２００の、該１本のボルトを貫通させたネジ穴に対応するピン穴にピンを通し、この状態で、取り外しを実施すれば、第２の工具及び保持具の組合せ２２００の刃先２２０１が、第３の工具及び保持具の組合せ２３００の第２の基準面２３０５と接触し、損傷する恐れはなくなる。
【００４２】
第１の実施形態及び第２の実施形態による工具及び工具保持具の組合せは一体として形成されている。材料は、ステンレスまたは超硬合金(特に、炭化タングステン粉末の焼結体)であり、機械加工によって成形する。一般的に、一体として形成された工具及び工具保持具の組合せは、剛性が高くなるので、加工精度を向上させることができる。
【００４３】
図７は、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法を説明するための流れ図である。図７において、３個の工具及び保持具の組合せを、それぞれ工具１、工具２、及び工具３と呼称する。また、工具１、工具２、及び工具３の刃先を、それぞれ刃先１、刃先２、及び刃先３と呼称する。
【００４４】
図７のステップＳ１０１０において、固定ボルトを使用して、工具１をスピンドル主軸に取り付ける。
【００４５】
図７のステップＳ１０２０において、工具１の刃先１の位置出しを行う。刃先の位置出しは、刃先の先端を高倍率顕微鏡で観察しながらスピンドル主軸を回転させながら行う。固定ボルトを少しずつ締めこみながら、ハンマーで工具１をたたくことによって、スピンドル主軸を回転させても刃先の先端が触れないように調整する。
【００４６】
図７のステップＳ１０３０において、固定ボルトを使用して、工具２を工具１に取り付ける。
【００４７】
図７のステップＳ１０４０において、工具１の刃先１の位置出しと同様な方法で、工具２の刃先２の位置出しを行う。
【００４８】
図７のステップＳ１０５０において、固定ボルトを使用して、工具３を工具２に取り付ける。
【００４９】
図７のステップＳ１０６０において、工具１の刃先１の位置出しと同様な方法で、工具３の刃先３の位置出しを行う。
【００５０】
図７のステップＳ１０７０において、工具３の刃先３による加工を行う。
【００５１】
図７のステップＳ１０８０において、固定ボルトを緩めることによって、工具２から工具３を取り外す。その結果、工具２の刃先２が露出する。
【００５２】
図７のステップＳ１０９０において、工具２の刃先２による加工を行う。
【００５３】
図７のステップＳ１１００において、固定ボルトを緩めることによって、工具１から工具２を取り外す。その結果、工具１の刃先１が露出する。
【００５４】
図７のステップＳ１１１０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【００５５】
図７に示した方法によって、工具３の刃先３による加工、工具２の刃先２による加工、及び工具１の刃先１による加工を、この順に実施することができる。本方法によれば、３個の工具による加工作業の間に、刃先の位置出し作業が介在することはない。
【００５６】
図８は、従来技術の工具を使用した加工方法を説明するための流れ図である。図８に示した加工方法は、図７に示した方法と同様に、工具３の刃先３による加工、工具２の刃先２による加工、及び工具１の刃先１による加工を、この順に実施する場合の加工方法である。
【００５７】
図８のステップＳ２０１０において、固定ボルトを使用して、工具３をスピンドル主軸に取り付ける。
【００５８】
図８のステップＳ２０２０において、図７と同様な方法で、工具３の刃先３の位置出しを行う。
【００５９】
図８のステップＳ２０３０において、工具３の刃先３による加工を行う。
【００６０】
図８のステップＳ２０４０において、固定ボルトを緩めることによって、スピンドル主軸から工具３を取り外す。
【００６１】
図８のステップＳ２０５０において、固定ボルトを使用して、工具２をスピンドル主軸に取り付ける。
【００６２】
図８のステップＳ２０６０において、図７と同様な方法で、工具２の刃先２の位置出しを行う。
【００６３】
図８のステップＳ２０７０において、工具２の刃先２による加工を行う。
【００６４】
図８のステップＳ２０８０において、固定ボルトを緩めることによって、スピンドル主軸から工具２を取り外す。
【００６５】
図８のステップＳ２０９０において、固定ボルトを使用して、工具１をスピンドル主軸に取り付ける。
【００６６】
図８のステップＳ２１００において、図７と同様な方法で、工具１の刃先１の位置出しを行う。
【００６７】
図８のステップＳ２１１０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【００６８】
図８に示した方法によれば、工具の取り付け及び刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とが交互に実施される。
【００６９】
図７に示した、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法と、図８に示した従来技術による工具を使用した加工方法とを比較すると、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法は、工具の取り付け及び刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを分離して実施できる点に特徴がある。超精密加工には、安定した加工環境が重要である。従来技術による工具を使用した加工方法においては、刃先の位置出し作業と刃先による加工作業とを交互に実施する必要がある。このため、加工環境を安定させることが困難である。これに対して、本発明の工具及び保持具の組合せを使用して、種々の刃先による加工作業を連続して実施することは、加工環境を安定させる上で極めて有利である。
【００７０】
また、本発明の工具及び保持具の組合せを使用すれば、刃先の位置出し作業と加工作業とを別の加工機で実施することもできる。
【００７１】
図９は、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法を説明するための流れ図である。図９において、３個の工具及び保持具の組合せを、それぞれ工具１、工具２Ａ、及び工具２Ｂと呼称する。また、工具１、工具２Ａ、及び工具２Ｂの刃先を、それぞれ刃先１、刃先２Ａ、及び刃先２Ｂと呼称する。刃先１は、最終仕上げ加工用のものであり、刃先２Ａ、及び刃先２Ｂは、最終仕上げ加工以前の段階の加工用のものである。図９に示した加工方法は、最終仕上げ加工以前の段階で複数の刃先を使用し、最終仕上げ加工で単一の刃先を使用する場合のものである。
【００７２】
図９のステップＳ３０１０において、固定ボルトを使用して、工具１をスピンドル主軸に取り付ける。
【００７３】
図９のステップＳ３０２０において、工具１の刃先１の位置出しを行う。刃先の位置出しは、刃先の先端を高倍率顕微鏡で観察しながらスピンドル主軸を回転させながら行う。固定ボルトを少しずつ締めこみながら、ハンマーで工具１をたたくことによって、スピンドル主軸を回転させても刃先の先端が触れないように調整する。
【００７４】
図９のステップＳ３０３０において、固定ボルトを使用して、工具２Ａを工具１に取り付ける。
【００７５】
図９のステップＳ３０４０において、工具１の刃先１の位置出しと同様な方法で、工具２Ａの刃先２Ａの位置出しを行う。
【００７６】
図９のステップＳ３０５０において、工具２Ａの刃先２Ａによる加工を行う。
【００７７】
図９のステップＳ３０６０において、固定ボルトを緩めることによって、工具１から工具２Ａを取り外す。その結果、工具１の刃先１が露出する。
【００７８】
図９のステップＳ３０７０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【００７９】
図９のステップＳ３０８０において、固定ボルトを使用して、工具２Ｂを工具１に取り付ける。
【００８０】
図９のステップＳ３０９０において、工具１の刃先１の位置出しと同様な方法で、工具２Ｂの刃先２Ｂの位置出しを行う。
【００８１】
図９のステップＳ３１００において、工具２Ｂの刃先２Ｂによる加工を行う。
【００８２】
図９のステップＳ３１１０において、固定ボルトを緩めることによって、工具１から工具２Ｂを取り外す。その結果、工具１の刃先１が露出する。
【００８３】
図９のステップＳ３１２０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【００８４】
図９に示した方法によって、工具２Ａの刃先２Ａによる加工、最終仕上げ用の工具１の刃先１による加工、工具２Ｂの刃先２Ｂによる加工、及び最終仕上げ用の工具１の刃先１による加工を、この順に実施することができる。
【００８５】
図１０は、従来技術の工具を使用した加工方法を説明するための流れ図である。図１０に示した加工方法は、図９に示した方法と同様に、工具２Ａの刃先２Ａによる加工、最終仕上げ用の工具１の刃先１による加工、工具２Ｂの刃先２Ｂによる加工、及び最終仕上げ用の工具１の刃先１による加工を、この順に実施する場合の加工方法である。
【００８６】
図１０のステップＳ４０１０において、固定ボルトを使用して、工具２Ａをスピンドル主軸に取り付ける。
【００８７】
図１０のステップＳ４０２０において、図９と同様な方法で、工具２Ａの刃先２Ａの位置出しを行う。
【００８８】
図１０のステップＳ４０３０において、工具２Ａの刃先２Ａによる加工を行う。
【００８９】
図１０のステップＳ４０４０において、固定ボルトを緩めることによって、スピンドル主軸から工具２Ａを取り外す。
【００９０】
図１０のステップＳ４０５０において、固定ボルトを使用して、工具１をスピンドル主軸に取り付ける。
【００９１】
図１０のステップＳ４０６０において、図９と同様な方法で、工具１の刃先１の位置出しを行う。
【００９２】
図１０のステップＳ４０７０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【００９３】
図１０のステップＳ４０８０において、固定ボルトを緩めることによって、スピンドル主軸から工具１を取り外す。
【００９４】
図１０のステップＳ４０９０において、固定ボルトを使用して、工具２Ｂをスピンドル主軸に取り付ける。
【００９５】
図１０のステップＳ４１００において、図９と同様な方法で、工具２Ｂの刃先２Ｂの位置出しを行う。
【００９６】
図１０のステップＳ４１１０において、工具２Ｂの刃先２Ｂによる加工を行う。
【００９７】
図１０のステップＳ４１２０において、固定ボルトを緩めることによって、スピンドル主軸から工具２Ｂを取り外す。
【００９８】
図１０のステップＳ４１３０において、固定ボルトを使用して、工具１をスピンドル主軸に取り付ける。
【００９９】
図１０のステップＳ４１４０において、図９と同様な方法で、工具１の刃先１の位置出しを行う。
【０１００】
図１０のステップＳ４１５０において、工具１の刃先１による加工を行う。
【０１０１】
図９に示した、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法と、図１０に示した従来技術による工具を使用した加工方法とを比較すると、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法は、最終仕上げ用の工具１を取り付けたままの状態で、複数の工具の刃先による加工を実施することができる点に特徴がある。このため、従来技術による工具を使用した加工方法においては、最終仕上げ用の工具１の取り付け及び刃先の位置出しの工程は、最終仕上げ用の工具１を使用する回数必要となるが、本発明の工具及び保持具の組合せを使用した加工方法においては、最終仕上げ用の工具１の取り付け及び刃先の位置出しの工程は１回のみしか必要でない。したがって、使用方法が大幅に簡略化される。
【０１０２】
第１の実施形態及び第２の実施形態による工具及び工具保持具の組合せは、一体として形成されたものであった。他の実施形態として、工具及び保持具の組合せを２個以上の部品から形成してもよい。
【０１０３】
図１１は、本発明の第３の実施形態の工具及び保持具の組合せを構成する２個の部品を示す図である。図１１（ａ）は、工具及び保持具の組合せの中心軸の周辺の第１の部品を示す図であり、図１１（ｂ）は、第１の部品を取り囲み、工具及び保持具の組合せの周縁部を形成する第２の部品を示す図である。第１の部品と第２の部品とを組み合わせる際の、第１の部品の基準面をＡで示し、第２の部品の基準面をＢで示す。
【０１０４】
図１２は、本発明の第３の実施形態の工具及び保持具の組合せ３１００の構成を示す図である。工具及び保持具の組合せ３１００は、円筒形状であり、円筒の第１の底面は、円筒の軸、すなわち中心軸を含む領域に備わる突起部３１０１１及び第１の基準面３１０３を備える。突起部３１０１１の周囲の部分３１０３１は、基準面３１０３よりも低くなっている。このため、基準面３１０３の面積は小さくなっている。円筒の第２の底面は、円筒の軸を含む領域に備わる凹部３１０６とその周囲の第２の基準面３１０５を備える。突起部３１０１１及び凹部３１０６は、円錐台形状である。座繰り穴及びネジ穴は、図４に示した第２の実施形態の工具及び保持具の組合せ２１００と同様である。
【０１０５】
図１３は、本発明の第４の実施形態の工具及び保持具の組合せを構成する３個の部品を示す図である。図１３（ａ）は、工具及び保持具の組合せの中心軸の周辺の第１の部品を示す図であり、図１３（ｂ）は、第１の部品を取り囲む第２の部品を示す図であり、図１３（ｃ）は、第２の部品を取り囲み、工具及び保持具の組合せの周縁部を形成する第３の部品を示す図である。第１の部品と第２の部品とを組み合わせる際の、第１の部品の基準面をＡで示し、第２の部品の基準面をＢで示す。
【０１０６】
図１４は、本発明の第４の実施形態の工具及び保持具の組合せ４１００の構成を示す図である。工具及び保持具の組合せ４１００は、円筒形状であり、円筒の第１の底面は、円筒の軸、すなわち中心軸を含む領域に備わる突起部４１０１１及び第１の基準面４１０３を備える。円筒の第２の底面は、円筒の軸を含む領域に備わる凹部４１０６とその周囲の第２の基準面４１０５を備える。突起部４１０１１及び凹部４１０６は、円錐台形状である。座繰り穴及びネジ穴は、図４に示した第２の実施形態の工具及び保持具の組合せ２１００と同様である。
【０１０７】
第３及び第４の実施形態のように、工具及び保持具の組合せを複数の部品から構成する利点は以下のとおりである。第３の実施形態の第２の部品、または第４の実施形態の第２及び第３の部品を変えずに、第１の部品のみを交換して使用することができる。また、第１の部品のみを超硬合金で製造し、他の部品を鋼材で製造すれば、製造が容易となりコストを減少させることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１１００，１２００，１３００、２１００，２２００，２３００、３１００，４１００・・・工具及び保持具の組合せ
１１０１，１２０１，１３０１，２１０１，２２０１，２３０１、３１０１，４１０１・・・刃先
１１０１１，２１０１１，２２０１１，２３０１１、３１０１１，４１０１１・・・突起部
１２０６，１３０６，２１０６，２２０６，２３０６３１０６，４１０６・・・凹部
【要約】
【課題】刃先の位置出し作業を集約して実施することのできる工具及び保持具の組合せを提供する。
【解決手段】工具及び保持具の組合せ（２２００他）であって、円筒形状であり、該円筒の第１の底面は、刃先を取り付けるための突起部（２２０１１他）と、第１の基準面（２３０５他）とを含み、該円筒の第２の底面は、凹部（２２０６他）と、第２の基準面（２２０５他）とを含む。上記の組合せは、該第１の基準面及び第２の基準面を貫通してボルトを通すための複数の座繰り穴、及びボルトを固定するための複数のネジ穴をさらに備え、該複数の座繰り穴のそれぞれは、その内部にボルトの座面を受ける面を備え、該凹部が、他の同一形状の組合せの凸部（２１０１１他）を収納した状態で、該第２の基準面と該他の同一形状の組合せの第１の基準面（２１０３他）とを接触させて重ね合わせ、ボルトによって固定することができるように形成されている。
【選択図】図５【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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