(57)【要約】【課題】軸線回りに回転されて被削物を切削する際の振動を抑制して高精度の加工を可能にした制振機能を備える切削工具を提供する。【解決手段】軸線Ｏ１方向先端側からの対向視に略円形を呈する工具本体１に切刃部を備え、軸線Ｏ１回りに回転しつつ切刃部を被削物に切り込ませて被削物を切削する切削工具であって、工具本体１の内部には、軸線Ｏ１を中心とした同心円上に中空部１１が形成され、中空部１１内の軸線Ｏ１を中心とした同心円上の対称位置には、中空部１１の内壁面２１に固定された連結部１３ａを備えるおもり部材１３が、中空部１１の内壁面１７ａ，２１との間に隙間をあけて配置され、かつ、隙間には粘性流体１５が充填されている。【選択図】図２
2008062305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向先端側からの対向視に略円形を呈する工具本体に切刃部を備え、前記軸線回りに回転しつつ前記切刃部を被削物に切り込ませて該被削物を切削する切削工具であって、
前記工具本体の内部には、前記軸線を中心とした同心円上に中空部が形成され、
該中空部内の前記軸線を中心とした同心円上の対称位置には、前記中空部の内壁面に固定された連結部を備えるおもり部材が、前記中空部の内壁面との間に隙間をあけて配置され、かつ、前記隙間には粘性流体が充填されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記連結部にくびれ部が形成されてい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】
前記おもり部材が、前記連結部を起点として前記工具本体の径方向に延在するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸線方向からの先端側からの対向視で略円形を呈する工具本体の先端側に切刃部を備え、軸線回りに回転されて被削物を切削する制振機能を備えた切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば往復動式内燃機関のクランクシャフトを加工するための切削工具には、ピンミラーカッタが使用されている。このピンミラーカッタは、軸線方向先端側からの対向視略円形の円環状を呈する工具本体と、円環状に形成され、内周側に複数のチップがその切刃を内周面から径方向内側に突出させた状態で設けられた切刃部とを備えて構成されている。このように構成されたピンミラーカッタは、切刃部が、工具本体の内周に互いの軸線を同軸上に配しつつ軸線方向先端側に着脱可能に装着されて工具本体と一体とされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この切刃部が工具本体に一体に装着されたピンミラーカッタは、クランクシャフトの加工時に、工具本体の軸線方向後端側が加工機の回転主軸に互いの軸線を同軸上に配しつつ装着されて、ピンミラーカッタの内孔、すなわち円環状に形成された工具本体と切刃部の連通する内孔にクランクシャフト（被削物）を挿通した状態で加工機に装着される。そして、加工機の回転主軸によりピンミラーカッタが軸線回りに回転され、かつクランクシャフトに対して公転されることによって、切刃部の径方向内側に突出されたチップの切刃がクランクシャフトに切り込まれ、クランクシャフトを所定の形状に加工することが可能とされる。
【特許文献１】特開平８−１１８１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のピンミラーカッタにおいては、軸線回りに自転しつつクランクシャフトに対して公転させて、かつ軸線方向に進退移動しながら加工に供されるため、切削時の主分力や背分力、送り分力によって振動が生じやすく、高精度でクランクシャフトを加工することが困難になる場合があった。また、特にこのような振動が生じた場合には、切削時に大きな切削音が発生してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑み、軸線回りに回転されて被削物を切削する際の振動を抑制して高精度の加工を可能にした制振機能を備える切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００７】
本発明の切削工具は、軸線方向先端側からの対向視に略円形を呈する工具本体に切刃部を備え、前記軸線回りに回転しつつ前記切刃部を被削物に切り込ませて該被削物を切削する切削工具であって、前記工具本体の内部には、前記軸線を中心とした同心円上に中空部が形成され、該中空部内の前記軸線を中心とした同心円上の対称位置には、前記中空部の内壁面に固定された連結部を備えるおもり部材が、前記中空部の内壁面との間に隙間をあけて配置され、かつ、前記隙間には粘性流体が充填されていることを特徴とする。
【０００８】
この切削工具では、工具本体の外周側に形成された中空部内のうち、軸線を中心とした同心円上の対称位置、すなわち前記軸線回りの回転対称位置に配置されたおもり部材及び粘性流体によって動吸振器が構成されるため、切削工具を軸線回りに回転させつつ被削物の切削を行う際に切削工具に振動を生じさせるような力が作用した場合において切削工具の振動を減衰させて吸収することができる。
具体的には、切削工具に振動が発生すると、動吸振器の質量要素及びバネ要素をなすおもり部材が、中空部の内壁面に固定された連結部を固定端として、切削工具の振動に対して略逆位相の振動を行うことで、切削工具の振動を吸収することができる。そして、おもり部材の振動は、動吸振器の減衰要素をなす粘性流体に伝わって減衰され、最終的にはおもり部材の振動エネルギーが漸次熱エネルギーに変換されて散逸することで切削工具の振動を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の切削工具においては、前記連結部にくびれ部が形成されていることが望ましい。
この場合には、くびれ部を動吸振器のバネ要素として機能させると共に、連結部を除くおもり部材の他の部分を動吸振器の質量要素として機能させることができ、このくびれ部において撓みを生じておもり部材の振動が励起されやすくなる。しかも、動吸振器における固有振動数の設定を容易、かつ、広いレンジで行うことができ、様々な固有振動数を有する工具本体に適用することができる。
【００１０】
さらに、本発明の切削工具においては、前記おもり部材が、前記連結部を起点として前記工具本体の径方向に延在するように配置されていてもよい。
この場合には、おもり部材が軸線方向に振動しやすくなるため、工具本体の軸線方向の振動を特に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工具本体の外周側に形成された中空部のうち、軸線を中心とした同心円上の対称位置に配置されたおもり部材によって切削工具の振動を吸収し、おもり部材の振動を粘性流体によって減衰させることで、切削工具の振動を抑制することができる。したがって、高精度の加工を可能とする制振機能を備えた切削工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る切削工具について説明する。本実施形態は、往復動式内燃機関のクランクシャフトを加工するためのインターナル型のピンミラーカッタ（切削工具）に関するものである。
【００１３】
本実施形態のピンミラーカッタＡは、図１から図３に示すように、軸線Ｏ１方向先端１ａ側からの対向視に円環状の略円形を呈するアダプタ（工具本体）１と、円環状に形成され、内周側に複数のインサート２がその切刃を内周面から径方向内側に突出させた状態で着脱可能に具備される切刃部３とから構成されている。
【００１４】
アダプタ１は、鋼（例えばＳＮＣＭ４３９、ＳＣＭ４４０など）によって形成されており、内周側に形成されたフランジ部４と、このフランジ部４に設けられ切刃部３を固定してアダプタ１と切刃部３とを一体とするための複数のキー溝５及びクランパ６と、アダプタ１を加工機に固定するための複数のネジ孔７と、外周側に設けられた動吸振器８とを備えて構成されている。
【００１５】
フランジ部４は、アダプタ１の軸線Ｏ１に直交する先端面（先端）１ａの内周縁から若干外周縁側に位置する部分が全周に亘って後端面（後端）１ｂに向けて凹設されて形成されている。
【００１６】
キー溝５は、切刃部３の外周側に形成された突部９が嵌合されて切刃部３の周方向の移動を規制するものとされ、先端１ａ側からの対向視で略矩形状を呈しつつ先端面１ａから後端面１ｂに向けて凹設されて形成されており、フランジ部４の径方向外側の端部から径方向外側に向けて延設されている。すなわち、このキー溝５は、周方向に対向する一対の内壁面５ａと、径方向内側を向く内壁面５ｂと、先端１ａ側を向く底面５ｃとを備えて形成されており、径方向内側及び先端１ａ側に開口するように凹設されている。また、周方向に対向する一対の内壁面５ａのうち、アダプタ１の回転方向（矢印Ｔ方向）後方側を向く一方の内壁面５ａが、先端１ａから後端１ｂに向かうに従い漸次他方の内壁面５ａ側に向けて傾斜するように形成されている。さらに、他方の内壁面５ａと径方向内側を向く内壁面５ｂは、ともに軸線Ｏ１に平行に延設されている。そして、このように形成された複数のキー溝５（本実施形態では８つ）は、周方向に一定の間隔をもって並設されている。
【００１７】
クランパ６は、外周の一部が直線状に切り欠かれて略半月状を呈するように形成されており、その円弧中心に貫通孔が設けられている。このクランパ６は、アダプタ１の周方向に配設され、隣り合うキー溝５の間に１つずつ設けられた略半月状に凹む着座部１０に、貫通孔に挿通したボルトを介して回転可能に着座させられている。
【００１８】
動吸振器８は、アダプタ１の外周縁側の内部に形成されて外方に対して密閉された中空部１１内に、おもり部材１３及び粘性流体１５を設けて構成されている。中空部１１は、軸線Ｏ１を中心とした同心円上に形成されており、アダプタ１の先端面１ａに開口しつつ後端１ｂに向けて凹設される円環状の凹部１７と、凹部１７の開口部を閉塞する円環状の蓋体１９とにより構成されている。凹部１７の径方向内側には、蓋体１９に対向する凹部１７の底面１７ａから突出して蓋体１９に対向する段差面２１が周方向に延在して円環状に形成されている。また、蓋体１９は、先端１ａ側からの対向視でその外周縁をアダプタ１の外周縁と一致させつつ凹部１７に嵌入させられて、アダプタ１の先端１ａにボルトで固定されている。そして、蓋体１９の外周面及び内周面にはＯリングやリング状のパッキン等が取り付けられており、これによって凹部１７の開口部がシールされている。さらに、この蓋体１９には、これを取り外すことなく中空部１１に対して粘性流体１５の給油や交換を行うためのプラグ２３が設けられている。
【００１９】
おもり部材１３は、例えばアダプタ１と同様の鋼によって軸線Ｏ１を中心とした同心円をなす円環状に形成されており、中空部１１の内壁面をなす凹部１７の底面１７ａ上に配されている。このおもり部材１３の内周には、中空部１１の内壁面をなす段差面２１上まで径方向内側に延びる円環状の連結部１３ａが軸線Ｏ１方向中央部に一体に形成されており、この連結部１３ａには軸線Ｏ１方向にくびれるくびれ部１３ｂが形成されている。そして、おもり部材１３は、くびれ部１３ｂより外周側で、連結部１３ａ及びくびれ部１３ｂよりも軸線Ｏ１方向の長さや径方向の幅が大きい断面方形状に形成され、該断面におもり部材１３の重心が位置するようにされている。
くびれ部１３ｂを除く連結部１３ａは、ボルトによって段差面２１に固定されており、この固定状態においては連結部１３ａの固定部分を除くおもり部材１３が、前記底面１７ａ、前記段差面２１を含む凹部１７の内面や、凹部１７に対向する蓋体１９の内面からなる中空部１１の内壁面との間に隙間を介して配置されている。すなわち、おもり部材１３は、中空部１１の径方向内側に固定された連結部１３ａを起点としてアダプタ１の径方向外方に延在するように配置されている。
【００２０】
粘性流体１５は、中空部１１内に封入されておもり部材１３と中空部１１の内壁面との間の隙間に充填されている。粘性流体１５としては、油など圧縮性の低い液体を使用することが望ましく、例えば、新日本石油株式会社製のボンノック（登録商標）Ｍ３２０（動粘度３２０ｃＳｔ（ｍｍ２／ｓ））が挙げられる。
【００２１】
切刃部３は、図３に示すように、円環状の本体部２５の内周側に、クランクシャフトにおけるピン部の外周面を加工するためのピン刃やクランクシャフトにおけるカウンターウェイト部の側面を加工するためのウェイブ刃としての切刃を有する複数のインサート２が着脱可能に取り付けられて構成されている。
【００２２】
また、本体部２５の外周側には、後端側の全周部分に本体部２５の径方向外周側に突出する略環状のフランジ部２７が形成されており、このフランジ部２７の外周に、径方向外側に向けて突出する略直方体状をなす複数（例えば４つ以上）の突部９が、周方向に略等間隔に配設されている。ここで、各突部９の周方向を向く一対の側面９ａ，９ｂのうち、回転方向（矢印Ｔ方向）前方側を向く一方の側面９ａは、先端３ａから後端に向かうに従い漸次回転方向後方側に傾斜するように形成されている。
【００２３】
上記のように構成されたアダプタ１と切刃部３は、切刃部３がアダプタ１の内周側に互いの軸線Ｏ１，Ｏ２を同軸線上に配しつつ挿入されて一体とされる。このとき、切刃部３のフランジ部２７がアダプタ１のフランジ部４に受け止められ、かつ切刃部３に形成された複数の突部９がアダプタ１のキー溝５にそれぞれ嵌合させられる。また、各突部９の一対の側面９ａ，９ｂと各キー溝５の周方向に対向する一対の内壁面５ａとがそれぞれ面接触することにより、切刃部３がアダプタ１に対して軸線Ｏ１方向で位置決めされるとともに、アダプタ１に対して周方向で固定され、かつ、切刃部３の軸線Ｏ２がアダプタ１の軸線Ｏ１と一致させられる。そして、このように挿入された切刃部３は、複数のクランパ６を回転するとともに先端３ａが押圧され、アダプタ１の内周側に強固に保持される。
【００２４】
ついで、上記の構成からなるピンミラーカッタＡを用いてクランクシャフトを加工する方法について説明し、本実施形態のピンミラーカッタＡの作用及び効果について説明する。
【００２５】
本実施形態のピンミラーカッタＡを用いてクランクシャフトを加工する場合には、まず、切刃部３が装着されたアダプタ１のネジ孔７にボルトを挿通しつつ、このボルトを図示せぬ加工機のスピンドルのネジ孔に締結して、ピンミラーカッタＡを加工機に装着する。また、このとき、両端を一対のチャックで保持したクランクシャフトが、ピンミラーカッタＡの内孔に挿通されるようにしてピンミラーカッタＡを加工機に装着する。
【００２６】
ついで、加工機を駆動してピンミラーカッタＡを軸線Ｏ１、Ｏ２回りに回転させて自転させつつクランクシャフトの軸線回りに公転させることにより、切刃部３の内周側に取り付けられたインサート２の切刃をクランクシャフトに切り込ませ、クランクシャフトを切削加工してゆく。
【００２７】
この切削加工の際に生じる切削抵抗、すなわちピンミラーカッタＡに作用する主分力や背分力、送り分力によってピンミラーカッタＡに振動が生じた場合には、動吸振器８の質量要素及びバネ要素をなすおもり部材１３が共振して、中空部１１の段差面２１に固定された連結部１３ａの固定部分を固定端としてピンミラーカッタＡの振動と略逆位相の振動を開始する。具体的には、くびれ部１３ｂが動吸振器８のバネ要素として撓むことで、連結部１３ａを除くおもり部材１３の他の部分が動吸振器８の質量要素として振動する。
このおもり部材１３の振動は、動吸振器８の減衰要素をなす粘性流体１５に伝わって減衰させられ、最終的にはおもり部材１３の振動エネルギーが漸次熱エネルギーに変換されて散逸することでピンミラーカッタＡの振動を抑制することができる。
【００２８】
この実施形態に係るピンミラーカッタＡによれば、その軸線Ｏ１を中心とした同心円上の円環形状をなすおもり部材１３によってピンミラーカッタＡの振動を吸収し、おもり部材１３の振動を粘性流体１５によって減衰させることで、ピンミラーカッタＡの振動を抑制することができる。したがって、高精度の加工を可能とする制振機能を備えたピンミラーカッタＡを提供することができる。
【００２９】
また、おもり部材１３の連結部１３ａにはくびれ部１３ｂが形成されているため、くびれ部１３ｂを動吸振器８のバネ要素として機能させると共に、連結部１３ａを除くおもり部材１３の他の部分を動吸振器８の質量要素として機能させることができ、このくびれ部１３ｂにおいて撓みを生じておもり部材１３の振動が励起されやすくなる。しかも、動吸振器８における固有振動数、すなわち、おもり部材１３の等価質量やバネ定数の設定を容易、かつ、広いレンジで行うことができ、様々な固有振動数を有するアダプタ１に適用することができる。
【００３０】
さらに、おもり部材１３は、中空部１１の径方向内側に固定された連結部１３ａを起点としてアダプタ１の径方向外方に延在するように配置されているため、軸線Ｏ１方向に振動しやすくなり、アダプタ１の軸線Ｏ１方向の振動を特に抑制することができる。
【００３１】
以上、本発明に係る切削工具の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態において、おもり部材１３は、その連結部１３ａを中空部１１の径方向内側に固定すると共に連結部１３ａを起点としてアダプタ１の径方向外方に延びるように中空部１１内に配置されるとしたが、これに限ることはなく、連結部１３ａを中空部１１の径方向外側に固定すると共に連結部１３ａを起点としてアダプタ１の径方向内方に延びるように配置されるとしても構わない。
【００３２】
また、おもり部材１３は円環状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、おもり部材１３の連結部１３ａが円環状に形成され、連結部１３ａを除くおもり部材１３の他の部分が周方向に分割して形成されてもよい。また、例えば、連結部１３ａのくびれ部１３ｂが前記おもり部材１３の他の部分と共に周方向に分割して形成されてもよい。さらに、例えば、連結部１３ａを含むおもり部材１３の全体が周方向に分割して形成されるとしても構わない。ただし、おもり部材１３の分割部分は、周方向に等間隔で配置されることが望ましい。すなわち、軸線Ｏ１を中心とした同心円上において所定角度ずつ回転対称位置に配置されることが望ましい。
【００３３】
このように、おもり部材１３の一部若しくは全体を複数に分割して形成した場合には、おもり部材１３がより振動しやすくなるため、アダプタ１の振動をより確実に抑制することが可能となる。
なお、上述したように、おもり部材１３を分割する場合には、中空部１１もこれに合わせて周方向に分割して形成してもよい。また、上述したように、くびれ部１３ｂを分割した場合には、各くびれ部１３ｂは軸線Ｏ１方向だけに限らず周方向にもくびれて形成されるとしてもよい。
【００３４】
さらに、本実施形態では、切削工具が、アダプタ１の内周側に切刃部３が装着されてクランクシャフトの加工に供されるいわゆるインターナル型のピンミラーカッタＡであるものとして説明したが、これに限定される必要はなく、アダプタ１の外周側に切刃部が装着されるいわゆるエクスターナル型のピンミラーカッタや、被削物の平面加工を行うための正面フライス等に本発明が適用されてもよいものである。
また、本発明に適用される切削工具としては、本実施形態のようにアダプタ１に略円形の切刃部３を装着する構成のものに限らず、例えば、工具本体に個々の切刃を切刃部として直接装着する構成のものであってもよいし、また、工具本体に前記切刃を一体に形成した構成のものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削工具の工具本体を示す正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る切削工具の切刃部を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  工具本体（アダプタ）
１ａ  先端（先端面）
３  切刃部
１１  中空部
１３  おもり部材
１３ａ  連結部
１３ｂ  くびれ部
１７ａ  内壁面（底面）
２１  内壁面（段差面）
Ａ  切削工具（ピンミラーカッタ）
Ｏ１，Ｏ２  軸線
Ｔ  回転方向
【図１】
2008062305.tif 000003
【図２】
2008062305.tif 000004
【図３】
2008062305.tif 000005