(57)【要約】【課題】切削加工における切削工具の境界摩耗の抑制。【解決手段】切刃２ｂが円弧状に形成されており、切削工具２をその円弧の中心２ａを回転中心軸として角揺動させる角揺動機構を備えたことを特徴とする切削加工装置。切削中に、切削工具２がその中心２ａを中心として揺動させられるので、境界摩耗を生じさせる荷重の作用する部位が変化し、一箇所に集中しない。そのために境界摩耗を抑制することができる。また、揺動の中心２ａは、切刃２ｂの円弧の中心であるから、切り込み深さが変化しない。【選択図】  図１
2007290075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具の頂部に設けられた切刃を被削材に当接させた状態で、前記切削工具と前記被削材とを相対移動させて切削する切削加工装置において、
前記切刃が円弧状に形成されており、前記切削工具をその円弧の中心を回転中心軸として角揺動させる角揺動機構を備えていることを特徴とする切削加工装置。
【請求項２】
前記切削工具は、円弧状に形成された前記切刃と、その円弧と接して前記切刃に対し一体的に形成された切削工具本体部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
【請求項３】
前記角揺動機構は、動力を供給する動力供給源と、その動力供給源から供給される動力により発生するトルクを所定方向の角揺動に変換する機構とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の切削加工装置。
【請求項４】
頂部に円弧状に形成された切刃を備えた切削工具を、前記円弧の中心を回転中心軸として角揺動させるとともに被削材に当接させ、前記切削工具と前記被削材とを相対移動させて切削することを特徴とする切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削工具を被削材に当接させて切削する切削加工装置および切削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削加工に関する技術として、多角形状の切削工具を被削材に当接させ、切削工具と被削材とを相対移動させて切削する技術が知られている。しかし、この種の従来技術においては、切削工具の前逃げ面境界部および横逃げ面境界部に境界摩耗が生じ、工具寿命が短くなるという問題があった。これを解決するため、例えば特許文献１に記載されているように、工具ホルダーに丸形スローアウェイチップを回転可能に取り付け、その丸形チップを被削材に当接させるとともに、切削加工中に生じる切削抵抗を利用してチップを回転させて切削する技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１８５９０３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、上記特許文献１に記載の技術では、例えば切削領域の狭い細部を加工するために小径の丸形チップを用いると、切削抵抗が小さくなり丸形チップが回転しない等の問題があった。その結果、切削工具の境界摩耗が促進され、工具寿命が低下する虞があった。また、これを解決するために小径の丸形チップをモータ等で強制的に回転させた場合には、小径であることからその熱容量が小さく、チップが高温化してしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、切削工具の境界摩耗を抑制し、工具寿命を向上させることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の切削加工装置は、上記目的を達成するために、切削工具の頂部に設けられた切刃を被削材に当接させた状態で、前記切削工具と前記被削材とを相対移動させて切削する切削加工装置において、前記切刃が円弧状に形成されており、前記切削工具をその円弧の中心を回転中心軸として角揺動させる角揺動機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の切削加工装置は、請求項１に記載の切削加工装置において、前記切削工具は、円弧状に形成された前記切刃と、その円弧と接して前記切刃に対し一体的に形成された切削工具本体部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の切削加工装置は、請求項１または２に記載の切削加工装置において、前記角揺動機構は、動力を供給する動力供給源と、その動力供給源から供給される動力により発生するトルクを所定方向の角揺動に変換する構造とを含むことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４に記載の切削加工方法は、頂部に円弧状に形成された切刃を備えた切削工具を、前記円弧の中心を回転中心軸として角揺動させるとともに被削材に当接させ、前記切削工具と前記被削材とを相対移動させて切削することを特徴とする切削加工方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、切削工具は、頂部に設けられた円弧状の切刃の中心を回転中心軸として角揺動するので、被削材の切り込み深さが変化することなく境界摩耗を発生させる荷重や作用を受ける部位が移動する。したがって、切削工具の境界摩耗を抑制し、工具寿命を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、切削工具は、頂部に設けられた円弧状の切刃と、その切刃と接して一体的に形成された切削工具本体部とを備えるので、頂部に設けられた切刃に対して切削工具全体としての熱容量が大きくなる。したがって、切削加工に伴って発生する切削熱が切削工具全体で放散され、切削工具が冷却されて高温化することを防止できる。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、動力源で発生したトルクが角揺動機構に伝達されることにより所定のストローク範囲で作用方向が反転する推力に変換される。その結果、角揺動機構により、切削工具が、切削工具に形成された切刃が作る円弧の中心を回転中心軸として角揺動し、被削材の切り込み深さが変化することなく境界摩耗を発生させる荷重や作用を受ける部位が移動する。したがって、簡易な構成で切削工具の境界摩耗を抑制し、工具寿命を向上させることができる。
【００１３】
さらに、請求項４の発明によれば、切削工具は、頂部に設けられた円弧状の切刃の中心を回転中心軸として角揺動するので、被削材の切り込み深さが変化することなく境界摩耗を発生させる荷重や作用を受ける部位が移動する。したがって、切削工具の境界摩耗を抑制し、工具寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、この発明を具体例に基づいて説明する。図１は、切削工具２がホルダー３に保持された状態を表している。この切削工具２は、全体として菱形形状をしており、その頂部に形成された円弧状の切刃２ｂと、その切刃２ｂと接して一体的に形成された切削工具本体部２ｃとを備えている。図２は切削工具２の頂部を詳細に表した図であり、切削工具２の頂部に符号２ａで示す点を通る中心線を中心とした円弧状の切刃２ｂが形成されている。また切削工具２における切刃２ｂ以外の部位は、切刃２ｂから広がるように伸びて切刃２ｂと接している。この部位がこの発明における切削工具本体部２ｃに相当する。これにより切削工具２は、全体として菱形形状をしており、その頂部には円弧状の切刃２ｂが形成され、さらにその切刃２ｂと接して一体的に形成された切削工具本体部２ｃが形成されることになる。
【００１５】
ホルダー３は、シャンク４に取り付けられるホルダー本体部３ａと、その先端部に窪ませて形成された取付座としての工具装着部３ｂと、切削工具２をその厚さ方向に押圧して工具装着部３ｂに保持させる鉤状のクランパ３ｃと、そのクランパ３ｃをホルダー本体部３ａに固定する固定ボルト３ｄとから構成されている。
【００１６】
クランパ３ｃは一端をホルダー本体部３ａに、他端を切削工具２に突き当てられ、両者を掛け渡すように設置されている。さらに、固定ボルト３ｄがクランパ３ｃを貫通し、ホルダー本体部３ａに締結されている。この固定ボルト３ｄを強く締め付けると、クランパ３ｃがホルダー本体部３ａおよび切削工具２を押圧する。これにより、切削工具２はクランパ３ｃを介して工具装着部３ｂに保持され、ホルダー本体部３ａに固定される。
【００１７】
ホルダー本体部３ａの下側面には円筒形の凹部が形成されており、その凹部にホルダー３の回転中心軸となる軸部材５が嵌め込まれている。ホルダー３は、軸部材５の軸受け台としての台盤６の上に載せられ、軸部材５を回転中心軸として角揺動可能に支持される。この軸部材５の中心は、前述した切削工具２に形成された切刃２ｂが作る円弧の中心２ａと一致するように形成されている。
【００１８】
ホルダー３の工具装着部３ｂとは反対側（図１の右側）に、厚さ方向の外縁を丸く面取りされた直方体形状の孔７が形成されている。さらにこの孔７には、ホルダー３を所定の方向にのみ押圧するための滑り子部材８が挿入されている。滑り子部材８は、その厚さ方向寸法と短辺寸法とが、それぞれ孔７の厚さ方向寸法、短辺寸法とほぼ同じ寸法で、かつ長手方向の寸法が孔７の長手方向寸法よりも小さくなるように形成されている。
【００１９】
滑り子部材８には貫通孔８ａが円柱形状に形成されている。貫通孔８ａには、貫通孔８ａの外径よりも小さい外径を有する円柱形状のクランク部材９が貫通されている。クランク部材９は、円柱形状のアーム部９ａと、アーム部９ａの外径よりも小さい外径の円柱形状で、かつ、その中心軸をアーム部９ａの中心軸とずらしたクランク部９ｂとを有している。クランク部材９の一端は、クランク部９ｂと滑り子部材８とが位置を同じにするように、台盤６に軸受けされている。
【００２０】
クランク部材９の他端は、モータ１１を載せる台座としてのモータ台１０を貫通し、モータ１１に接続されている。クランク部材９は、モータ１１の駆動を受けてアーム部９ａの中心軸を回転中心軸として回転する。このとき、クランク部９ｂの中心軸はアーム部９ａの中心軸とずれているから、クランク部９ｂはリング状の軌跡を描いて回転し、貫通孔８ａの壁面を押圧する。さらに滑り子部材８の長手方向の寸法が、孔７の長手方向の寸法よりも小さくなっているので、滑り子部材８は孔７の中を滑り運動するとともに、孔７の長手方向の壁面を押圧する。したがって、ホルダー３は軸部材５を回転中心軸として角揺動する。すなわち、これらの部材は一連の挙動において、いわゆる揺動スライダークランク機構を形成する。なお、角揺動の角度範囲は、切削工具２に形成された切刃２ｂが作る円弧の中心角θ以下とすることが好ましい。
【００２１】
切削工具２は、ホルダー３の工具装着部３ｂに固定されているのでホルダー３とともに角揺動する。ホルダー３の回転中心軸である軸部材５の中心は、切削工具２に形成された切刃２ｂが作る円弧の中心２ａと一致しているので、切削工具２はその円弧の中心２ａを回転中心軸として角揺動する。これにより、切削工具２を被削材１に当接させて切削加工する際には、境界摩耗を発生させる荷重や作用を受ける部位が常に移動するので、切削工具の境界摩耗を抑制することができる。以上で説明してきたモータ１１、クランク部材９、滑り子部材８を含む一連の構造が、この発明における角揺動機構に相当する。
【００２２】
さらに、切削工具２の角揺動の回転中心軸は、切刃２ｂが作る円弧の中心２ａであることから、切削工具２を被削材１に当接させて切削加工する際、被削材１の切削面に対する垂直方向の切り込み深さを変化させずに切削することができる。したがって、切削工具２を被削材１に対して相対移動させても切り込み深さが一定となり、切削加工の精度が損なわれることはない。
【００２３】
またさらに、切削工具２は、頂部に設けられた円弧状の切刃２ｂと、その切刃２ｂと接して一体的に形成された切削工具本体部２ｃとを備えるので、頂部に設けられた切刃２ｂに対して切削工具全体としての熱容量が大きくなる。したがって、切削加工に伴って発生する切削熱が切削工具全体で放散、冷却され、切削工具２が高温化することを防止できる。これにより、例えば切削領域の狭い細部を加工する場合にも、切削工具２の境界摩耗を抑制し、かつ切削工具２を高温化させることなく加工することが可能になる。
【００２４】
以上のような構造を持つ切削加工装置が被削材１を切削する過程、すなわちこの発明の方法について、より詳細に説明する。まず、切削工具２をホルダー３の工具装着部３ｂに載せる。そしてクランパ３ｃをセットして固定ボルト３ｄを締結し、切削工具２をホルダー３に固定する。次に被削材１をチャックによって主軸（それぞれ図示せず）に取り付けて回転させ、切削工具２を当接させる。その後、図示されない電流供給源によりモータ１１に電流を供給し、モータ１１を回転させる。それに伴ってモータ１１に連結されたクランク部材９が回転し、クランク部９ｂが滑り子部材８の貫通孔８ａの壁面を押圧する。このとき滑り子部材８は、ホルダー３に形成された孔７を滑り運動するとともに孔７の長手方向の壁面を押圧する。これを受け、ホルダー３は軸部材５を回転中心軸として往復角揺動する。さらに、切削工具２はホルダー３に固定されているので、ホルダー３と共に角揺動する。ホルダー３の角揺動の回転中心軸は切削工具２の頂部に形成された切刃２ｂが作る円弧の中心２ａと一致していることから、切削工具２はその円弧の中心２ａを回転中心軸として角揺動する。
【００２５】
切削工具２およびホルダー３を角揺動させた状態で、ホルダー３を所定の方向に移動させ、切削加工が行われる。このとき前述したように、切削工具２は、切刃２ｂが作る円弧の中心２ａを回転中心軸として角揺動するので、切削面の切り込み深さは変化せずに境界摩耗を発生させる荷重や作用を受ける部位を常に移動させ、境界摩耗を抑制することができる。さらに切削工具２は、頂部に設けられた円弧状の切刃２ｂと接して一体的に形成された切削工具本体部２ｃを備えるので、頂部に設けられた切刃２ｂに対して切削工具全体としての熱容量が大きくなる。したがって、切削加工に伴って発生する切削熱が切削工具全体で放散され、切削工具２が冷却されて高温化することを防止できる。これにより、例えば切削領域の狭い細部を加工する場合にも、切削工具２の境界摩耗を抑制し、かつ切削工具２を高温化させることなく加工することが可能になる。
【００２６】
なお、上記実施例では全体として菱形形状の切削工具２を用い、その頂部に円弧状の切刃２ｂを形成し、切刃２ｂ以外の部位を切削工具本体部２ｃとしているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば切削工具２として三角形や多角形状のものを用い、その頂部に円弧状の切刃を形成し、その切刃以外の部位を切削工具本体部とすることもできる。また動力供給源としては、例えば電動モータ、油圧モータ、油圧シリンダー、パルスモータ等が利用できる。さらに上記実施例における揺動スライダークランク機構に換えて、ウォームとウォームホイルとを利用することも考えられる。この場合には耐荷重性能が向上し、低速、重切削等に利用することができる。またさらに、動力供給源としてパルスモータを採用しＮＣ機械に取り付けてもよい。
【００２７】
また上記実施例では、この発明にかかる切削方法として、被削材に当接させるとともに切削工具２を角揺動させているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば切削工具２を固定したまま所定位置まで加工し、その後に角揺動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一例を示す断面図である。
【図２】この発明の一例で用いられる切削工具の先端部の詳細図である。
【図３】この発明の一例を示す背面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２…切削工具、  ２ａ…中心、  ２ｂ…切刃、  ２ｃ…切削工具本体部、  ３…ホルダー、  ３ａ…ホルダー本体部、  ３ｂ…工具装着部、  ３ｃ…クランパ、  ３ｄ…固定ボルト、  ４…シャンク、  ５…軸部材、  ８…滑り子部材、  ９…クランク部材、  ９ｂ…（クランク部材の）クランク部、  １１…モータ。
【図１】
2007290075.tif 000003
【図２】
2007290075.tif 000004
【図３】
2007290075.tif 000005