(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タレット旋盤のタレットにシャンク部が固定され、該シャンク部がワークの中心からタレット側へ送られることによって切削に供される振動バイトであって、
先端に刃部を配したシャンク部の側面にリング状またはコ字状の仲介部材が装着され、
前記仲介部材には、該仲介部材を断続的に押圧するアクチュエータと前記シャンク部とが、前記アクチュータを前記タレット側に配置させるように挿入され、
仲介部材は、前記アクチュエータの押圧力を受ける押圧部、前記シャンク部の背面を押圧する受け部、前記押圧部と前記受け部とを連結する長板を有し、
前記アクチュエータは、前記仲介部材の前記押圧部を押圧することにより、前記長板を介して前記シャンク部の背面を送り方向後方側から押圧して該シャンク部を送り方向に振動させるようにしたことを特徴とする振動バイト。
【請求項２】
前記シャンク部は、前記タレットによる固定部と前記刃部との間の低剛性部またはその先端側で前記仲介部材によって押圧させられるようにしたことを特徴とする請求項１記載の振動バイト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイトによる旋削加工において、回転軸線回りに回転するワークに対し、切刃を、その送り方向に振動させつつ送り出してワークを切削する振動バイトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸線回りに回転するワークをバイトを用いて切削加工する際、ワークの材質が例えば鉄などの軟質なものでは、切屑が分断されずに線状に連続して流れ形に生成されることがある。このような連続的な切屑はワークの加工面やバイトの切刃等を擦過して損傷させたり、旋盤チャックなどに絡みついて作業の安全性を損なうおそれがある。
このような間題を改善する手段として、例えば特開平８−３００２０７号公報や特開平１０−１５７０１号公報に開示されているように、切削加工時にバイトを送り方向に振動させて切屑をその生成時に適宜長さに分断したり折断されやすいように幅の細いくびれ部分を生成させるようにした振動バイトが提案されている。
これらの振動バイトは、バイトのシャンク部の低剛性部から先端側の途中位置を直動式のアクチュエータで断続的に押圧させることで、シャンク部の先端側が弾性変位させられて刃先が送り方向に往復動して振動させられるようになっている。
【０００３】
ところで、このような振動バイトを用いて例えば円柱状のワークの端面切削を行う場合、図６に示すようにワークＷの外周側から中心に向かって振動バイト１の送りをかけるインフィードと、図７及び図８に示すようにワークＷの中心から外周側に送りをかけるバックフィードという二つの切削方法がある。
特に図７に示すように振動バイト１をタレット旋盤４のタレット５に装着してバックフィードで切削を行う場合、バイト１のシャンク部２は先端部に切刃チップ３が装着され、基端部がタレット５にベース８を介して装着されている。そして、シャンク部２の中途位置には例えば一対の薄肉の連結部からなる低剛性部２ａが形成されている。
そして例えば圧電素子からなる直動型のアクチュエータで、シャンク部２の低剛性部２ａまたはその先端側を断続的に押圧すれば、シャンク部２が弾性変形することでバイト１が送り方向に振動して、切屑の分断がされやすくなる。
【０００４】
ここで、タレット旋盤４においては、バイト１を送るために用いられるタレット５を移動させるためのレールがワークＷの中心の回転軸線Ｏ付近までしか配設されていないために、バックフィードの際に、図７に示すようにワークＷの中心から外周側（Ａ方向）に振動バイト１を送って切削することはできない。
従って、タレット旋盤４のタレット５にバイト１を装着した場合において、図８に示すようにバックフィードの際にはワークの中心からタレット５側方向（Ｂ方向）に送りをかけることが要求されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、振動バイト１では、振動のためには、切刃による切削力（切削抵抗）に対して十分な力でシャンク部２を押す必要があり、そのために送り方向（Ｂ方向）と同一の方向に十分な荷重をかけてバイト１を振動させなければならない。  そのためには、図８に一点鎖線で示すように、アクチュエータ６をシャンク部２に対して送り方向後方（タレット５と反対側）に配設してバイト１を断続的に送り方向に押圧することになるが、その場合、図９に示すようにタレット盤４においては、タレット５の周囲にカバー７や芯押し台等が位置しているために、アクチュエータ６をシャンク部２に対してタレット５と反対側に配設すると、タレット５を回転させた際にアクチュエータ６がカバー７や芯押し台等と干渉してしまうことになる。
そのため、振動バイト１を用いてバックフィードによるワークＷの送り切削が困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明による振動バイトは、このような実情に鑑みて、バックフィードによる切削の際でも送り方向前方側に振動用のアクチュエータを配設可能とした振動バイトを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、タレット旋盤を用いてバックフィードによる切削を行う場合でも、振動切削可能な振動バイトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る振動バイトは、タレット旋盤のタレットにシャンク部が固定され、該シャンク部がワークの中心からタレット側へ送られることによって切削に供される振動バイトであって、先端に刃部を配したシャンク部の側面にリング状またはコ字状の仲介部材が装着され、前記仲介部材には、該仲介部材を断続的に押圧するアクチュエータと前記シャンク部とが、前記アクチュータを前記タレット側に配置させるように挿入され、仲介部材は、前記アクチュエータの押圧力を受ける押圧部、前記シャンク部の背面を押圧する受け部、前記押圧部と前記受け部とを連結する長板を有し、前記アクチュエータは、前記仲介部材の前記押圧部を押圧することにより、前記長板を介して前記シャンク部の背面を送り方向後方側から押圧して該シャンク部を送り方向に振動させるようにしたことを特徴とする。
アクチュエータがシャンク部の送り方向前方側に位置していても、仲介部材を介してシャンク部の背面即ち送り方向後方側の側面を押圧するから、アクチュエータによる十分な振動荷重をシャンク部の送り方向側に向けて印加することができ、シャンク部を弾性変位させて刃部を振動させつつ送り切削できる。
【０００８】
また、シャンク部は、タレットによる（シャンク部の）固定部と刃部との間の低剛性部またはその先端側で仲介部材によって押圧させられるようにしてもよい。
シャンク部に対してタレット側にアクチュエータが設けられていれば、タレットの回転時にアクチュエータが、芯押し台やカバーなどの他の部品と干渉することがなく、タレット回転の妨げとならない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４により説明するが、上述した従来の部材と同一または同様のものには同一の符号を用いてその説明を省略する。図１は実施の形態による振動バイトの一部破断側面図、図２は図１に示す振動バイトをＣ方向から見た正面図、図３は図１に示す振動バイトをＤ方向から見た背面図、図４は図１に示す振動バイトの平面図である。
図１乃至図４に示す実施の形態による振動バイト１０は、タレット旋盤４のタレット５に装着されて切削に供されるものであり、略棒状のシャンク部１１の先端角部に凹状のチップ取り付け座１２が形成され、チップ取り付け座１２に例えば四角形板状のスローアウェイチップ１３がボルト等で固定されている。このチップ１３はその上面の先端側のコーナーを挟む先端側と外側の二辺の稜線が切刃１３ａ，１３ｂとされている。
またシャンク部１１はチップ１３を有する先端部１１ａと基部１１ｂとの間に低剛性部１４が形成されている。この低剛性部１４は対向する二側面の中央部を貫通して穴１４ａが設けられ、その両側に二つの略板状の連結部１４ｂ，１４ｃが形成されて先端部１１ａと基部１１ｂとを連結させて、この部分で弾性変形可能とされている。そのため各連結部１４ｂ，１４ｃは先端部１１ａ及び基部１１ｂと比較して薄肉で断面係数が小さく設定されている。
【００１０】
シャンク部１１の上面１５の基部１１ｂ部分には例えば板状のベース１６が複数本のボルト１７…で連結されておリ、このベース１６はタレット旋盤４のタレット５の刃物台５ａに複数のボルト１８等で固定されている。そのため、タレット５はベース１６を挟んでシャンク部１１と反対側に固定されていて、基部１１ｂの上面１５に略直交する方向に延びておリ、上面１５と略平行な方向にタレットの回転中心（図示せず）があるものとする。
そして、シャンク部１１は、略長方形の枠状に形成されたリング２０内に挿入されて、低剛性部１４付近にリング２０が略直交して位置している。このリング２０は対向する一対の略板状をなす受け部２１及び押圧部２２と、対向する一対の長板２３，２３とが連結されて構成されている。受け部２１はその内側に植設されたピン２１ａで、シャンク部１１の上面１５に対向する背面２４（側面）に当接しており、押圧部２２には後述するピエゾアクチュエータの押圧ピンが当接させられている。
リング２０の一対の長板２３，２３はそれぞれべ一ス１６に当接している。
【００１１】
またリング２０には長板２３，２３で挟まれた両側に貫通する開口部２５が設けられていて、開口部２５内には例えば略直方体形状のピエゾハウジング２６が挿入されている。このピエゾハウジング２６にはピエゾアクチュエータ（アクチュエータ）２７が内蔵されており、その長手方向の一端には押圧ピン２７ａがピエゾハウジング２６の外側に突出しており、押圧ピン２７ａは上述のようにリング２０の押圧部２２の内側凹部２２ａに当接している。
しかもピエゾハウジング２６の押圧ピン２７ａに対向する底面２６ａとシャンク部１１の低剛性部１４付近の上面１５との間には、リングガイド２９が嵌合されていて、リングガイド２９は対向する二側面がリング２０の長板２３，２３の内壁に当接した状態で、ボルト等でピエゾハウジング２６に固定されている。これによって、ピエゾアクチュエータ２７の駆動時にリング２０に対してピエゾアクチュエータ２７が相対回転することを阻止できる。
【００１２】
しかも、リング２０内にピエゾハウジング２６、リングガイド２９及びシャンク部１１が互いに当接して挿入された状態で、リング２０はピエゾハウジング２６に対して送り方向（図１でＢ方向）に相対移動可能とされている。
ピエゾアクチュエータ２６を駆動させて押圧ピン２６ａを断続的に突出作動させリング２０の押圧部２２を押動させることで、受け部２１で押圧されたシャンク部１１の低剛性部１４が弾性変位するから、リング２０を振動バイト１０の送り方向に往復作動させてシャンク部１１を振動させることができる。
そして、ピエゾハウジング２６は、その一の側面２６ｂがリング２０からタレット５側に突出してタレット５の径方向の端面５ｂに当接させられている。この側面２６ｂからタレット５側に更にキー部材３０が突出しており、タレット５の端面５ｂに形成された凹溝３１にキー部材３０が嵌合させられている。これによって、ピエゾアクチュエータ２６を駆動させた際に、送り方向に振動するリング２０に対してピエゾアクチュエータ２６の連動が阻止されることになる。
またシャンク部１１の低剛性部１４はその一部がリング２０の長板２３，２３から外側に突出して穴１４ａの一部が外部に露出している。そのために低剛性部１４の穴１４ａ内に切屑が浸入しないように、それぞれ遮蔽板３１，３１が長板２３，２３に固定されて穴１４ａを両側から塞いでいる。
【００１３】
本実施の形態による振動バイト１０は上述のようにタレット旋盤４に装着されて構成されているから、バックフィードでワークＷの端面Ｔを切削加工する場合、ワークＷをその中心の回転軸線Ｏ回りに回転させつつ振動バイト１０を端面Ｔの中心付近から径方向外側に向けて送り切削する。
切削に際してピエゾアクチュエータ２７を駆動させると、押圧ピン２７ａが断続的に突出することでリング２０の押圧部２２が押動されて、ピエゾハウジング２６に対してリング２０が送り方向に断続的に往復動して振動する。この時、ピエゾハウジング２６はキー部材３０がタレット５の凹溝３１に嵌合保持されているから、リング２０の振動に追随して連動することは阻止される。
リング２０の往復動に連動してその受け部２１に引っ張られるシャンク部１１は低剛性部１４が押されて弾性変形させられる。この弾性変形は先端部１１ａ及び基部１１ｂに対して薄肉でその断面係数が小さい連結部１４ｂ，１４ｃで発生する。
【００１４】
即ち、各連結部１４ｂ，１４ｃは両端を回動可能に支持されたリンクのように機能するために平行リンクのように変位させられる。その結果、連結部１４ｂ，１４ｃの先端に位置する先端部１１ａはその姿勢を変化させることなく変位させられ、切刃１３ａ，１３ｂもワークＷの端面Ｔに対するすくい角を変動させることなく変位させられるので、切削条件の変動が抑えられ、切削加工面の精度が一定に維持されることになる。
このようにして端面Ｔの中心側から外周側に向けて、シャンク部１１の低剛性部１４から先端部１１ａにかけて振動させつつ切刃１３ａ，１３ｂで端面切削が行われ、生成される切屑は切刃１３ａ，１３ｂの振動に応じてその幅が変化させられ、適宜間隔で切断されたり折断されることで処理され排出される。
【００１５】
上述のように本実施の形態によれば、ピエゾアクチュエータ２６はシャンク部１１に対してこれを支持するタレット５と同一方向側に配置されているために、タレット５の回転の際にタレット旋盤４の芯押し台やカバー８などの他の部品などと千渉するおそれがなく、タレット５の回転を妨げない上に、シャンク部１１を振動制御する際には、リング２０を介してシャンク部１１の送り方向後方側から前方側ヘシャンク部１１を押圧制御することができ、切削抵抗に対して十分な荷重をシャンク部１１に印加して振動切削を行うことができる。
【００１６】
尚、上述の実施の形態では、ピエゾアクチュエータ２６で生じる押圧力を振動伝達のための仲介部材として略四角形枠状のリング２０を用い、リング２０を介して振動バイト１０のシャンク部１１を押圧することとしたが、仲介部材はリング２０に限定されることなく異なる構成を有する部材であっても良い。
例えば、図５に示すようにリング２０に代えて略コの字形で片持ち形状のアーム３３が配設されていてもよい。
この場合、アーム３３は、ピエゾアクチュエータ２６の押圧ピン２６ａの押圧を受ける押圧部３４と長板３５とシャンク部１１の背面２４を押圧する受け部３６とが互いに略直角に連結されて一体形成されている。
【００１７】
尚、上述の実施の形態では、シャンク部１１の低剛性部１４を、一対の連結部１４ｂ，１４ｃで構成したが、上述の先行技術に開示されているように断面積の小さい１つの連結部で構成しても良い。
また実施の形態では、バックフィードによるワークＷの端面切削について説明したが、本発明は端面切削に限定されることなく周面切削等各種切削に採用できる。またインフィード切削に本発明を採用しても良く、シャンク部の送り方向後方側に干渉する物などがある場合に本発明を適用できる。
また実施の形態では、ワークＷを静止状態で回転軸線回りに回転させ、振動バイト１０を送りつつ切削することとしたが、これとは逆にワークＷを回転軸線回りに回転させつつ送り、静止状態の振動バイト１０で振動切削するようにしてもよい。本明細書における送りとはワークに対して相対的に振動バイトが送られつつ切削することを意味する。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る振動バイトは、タレット旋盤のタレットにシャンク部が固定され、該シャンク部がワークの中心からタレット側へ送られることによって切削に供される振動バイトであって、先端に刃部を配したシャンク部の側面にリング状またはコ字状の仲介部材が装着され、前記仲介部材には、該仲介部材を断続的に押圧するアクチュエータと前記シャンク部とが、前記アクチュータを前記タレット側に配置させるように挿入され、仲介部材は、前記アクチュエータの押圧力を受ける押圧部、前記シャンク部の背面を押圧する受け部、前記押圧部と前記受け部とを連結する長板を有し、前記アクチュエータは、前記仲介部材の前記押圧部を押圧することにより、前記長板を介して前記シャンク部の背面を送り方向後方側から押圧して該シャンク部を送り方向に振動させるようにしたから、アクチュエータがシャンク部の送り方向前方側に位置していても、仲介部材を介してアクチュエータによる十分な振動荷重をシャンク部の送り方向後方から付与でき、刃部を振動させつつ送り切削できる。
また、シャンク部は、タレットによる固定部と刃部との間の低剛性部またはその先端側で仲介部材によって押動させられるから、シャンク部に対してタレット側にアクチュエータが設けられていれば、タレットの回転時にアクチュエータが、タレット旋盤の芯押し台やカバーなどの他の部品と干渉することがなく、タレット回転の妨げとならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態による振動バイトを一部破断して示す側面図である。
【図２】  図１に示す振動バイトをＣ方向から見た正面図である。
【図３】  図１に示す振動バイトをＤ方向から見た背面図である。
【図４】  図１に示す振動バイトの平面図である。
【図５】  実施の形態による振動バイトの変形例を示す正面図である。
【図６】  従来の振動バイトを用いたインフィードによる端面研削を示す図である。
【図７】  従来の振動バイトによるバックフィードによる端面研削を示す図である。
【図８】  従来の振動バイトによるバックフィードによる端面研削を示す別の図である。
【図９】  タレット旋盤のタレットと振動バイトの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
４  タレット旋盤
５  タレット
１０  振動バイト
１１  シャンク部
１３ａ，１３ｂ  切刃
２０  リング
２７  ピエゾアクチュエータ
３３  アーム
【図１】
0004204663.tif 000002
【図２】
0004204663.tif 000003
【図３】
0004204663.tif 000004
【図４】
0004204663.tif 000005
【図５】
0004204663.tif 000006
【図６】
0004204663.tif 000007
【図７】
0004204663.tif 000008
【図８】
0004204663.tif 000009
【図９】
0004204663.tif 000010