JPH0674206U

JPH0674206U - 刃先位置変更可能な切削工具装置

Info

Publication number: JPH0674206U
Application number: JP2018093U
Authority: JP
Inventors: 肇水谷
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-21
Anticipated expiration: 2008-03-25
Also published as: JP2585420Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】高速加工時においても切削精度の低下を回避
し得る刃先位置変更可能な切削工具装置を得る。【構成】チップの半径方向の位置が、工具保持体７５
が工具装置本体７３に対して嵌合軸部の中心線回りに相
対回転させられることによって変更させられる。つま
り、工具保持体７５が工具装置本体７３に対して半径方
向に移動させられないのである。しかも、工具保持体７
５の嵌合軸部の中心線Ｍに対する動バランスがとられ、
工具保持体７５と工具装置本体７３との組立体の回転軸
線Ｎに対する動バランスがとられている。そのため、チ
ップの半径方向における位置が変更されても組立体の回
転軸線Ｎに対する動バランスが保たれることになる。し
たがって、高速加工時においても、振動が起こることが
回避され、切削精度の低下を回避することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は刃先位置変更可能な切削工具装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

刃先位置変更可能な切削工具装置が従来より知られている。例えば、図９，１０において、２１０はアダプタであり、２１２はチップ２１４を保持するチップホルダであり、２１６は図示しない工作機械の主軸に設けられた孔に軸方向に移動可能に嵌合されたロッドである。

【０００３】アダプタ２１０は、ボルト２２０によって主軸に固定され、主軸と一体的に回転させられる。アダプタ２１０の中央部には主軸の回転軸線Ｌと平行かつ同心の孔２２２が形成されている。孔２２２には回転偏心体２２８がベアリング２３０を介して嵌合されている。回転偏心体２２８は概して円筒状をなしており、底部２３２と筒部２３４とを備えている。底部２３２には雌ねじ孔２３６が形成されている。また、筒部２３４の周壁の厚さは一様ではなく、肉厚部２３８と肉薄部２４０とを備えている。すなわち、筒部２３４の内周側の円形断面は、外周側の円形断面の中心線、すなわち、主軸およびアダプタ２１０の回転軸線Ｌから偏心しているのである。

【０００４】チップホルダ２１２は、係合部２４４において移動部材２４６に固定されている。移動部材２４６は、円筒部２５２と円板部２５４とを備えており、円筒部２５２においてベアリング２５６を介して回転偏心体２２８の内周部に嵌合されている。また、円筒部２５２の内周側は嵌合孔２５８とされている。円板部２５４には半径方向に沿って図示しない長穴が形成され、ピン２６０を介してアダプタ２１０に係合させられている。すなわち、移動部材２４６はアダプタ２１０に対して半径方向に相対移動可能に、かつ、相対回転不能に取り付けられているのである。ロッド２１６の先端にはリード角の大きい多条の雄ねじ部２６２が設けられており、雄ねじ部２６２は回転偏心体２２８の雌ねじ孔２３６に螺合され、嵌合孔２５８に嵌入させられている。ロッド２１６は図示しないモータが連結され、ロッド２１６は駆動装置により軸方向に移動させられる。

【０００５】以上のように構成された切削工具装置において、チップ２１４が図９に示す位置にある状態において、ロッド２１６が軸方向に移動させられると回転偏心体２２８が回転軸線Ｌ回りに回転させられる。それに伴って移動部材２４６およびチップホルダ２１２が半径方向にアダプタ２１０に対して相対移動させられ、チップ２１４が図１０に示す位置に移動させられる。チップ２１４の主軸の回転軸線Ｌに対する半径方向の位置が距離ｄだけ内周側に移動させられるのである。また、主軸の回転に伴ってアダプタ２１０，チップホルダ２１２，移動部材２４６等回転部が一体的に回転させられる。

【０００６】しかし、上記切削工具装置は高速加工（回転）に適さないという問題があった。チップホルダ２１２および移動部材２４６が半径方向に移動させられるため、切削工具装置全体の回転軸線Ｌに対する動バランスを保つことができないのである。たとえ、図９に示す状態において回転軸線Ｌに対する動バランスがとられていても、図１０に示す状態に変更されると、回転軸線Ｌに対する動バランスがくずれるからである。したがって、切削工具装置の回転速度が小さい間は、動バランスが保たれていなくても遠心力が小さいためそれほど問題にはならないが、回転速度が大きくなると遠心力が大きくなるため切削精度の低下等の問題が生じるのである。

【０００７】一方、チップホルダ２１２および移動部材２４６（工具保持体）をアダプタ２１０（工具装置本体）に対して半径方向に移動させることなくチップ２１４（切削工具の刃先）の半径方向における位置を変更する切削工具装置が、特開平３─ ３５９０６号公報に記載されている。この切削工具装置は、(a) 工作機械の主軸に取り付けられて主軸と一体的に回転させられ、回転軸線と平行でかつ偏心した円形断面の第一嵌合部を備えた工具装置本体と、(b) その工具装置本体の第一嵌合部に第二嵌合部において相対回転可能に嵌合され、工具保持部に刃先位置が前記第二嵌合部の中心線から偏心した状態で切削工具を保持する工具保持体と、(c) それら工具装置本体と工具保持体との相対回転位相を変更する位相変更装置とを備えたものである。

【０００８】この切削工具装置においては、切削工具の刃先の半径方向における位置が、工具装置本体と工具保持体との相対回転位相を変更することによって変更される。すなわち、工具保持体を工具装置本体に対して半径方向に移動させなくても刃先位置を変更することができるはずである。

【０００９】この特徴を利用すれば、工具保持体および工具装置本体の主軸の回転軸線に対する動バランスが、刃先位置が変更されても保たれるように製造することが可能である。しかし、上記公報には、そのような思想が記載されていない。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、以上の事情を背景として、高速加工時において切削精度の低下を回避し得る刃先位置の変更可能な切削工具装置を得ることを課題としてなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

そして、本考案の要旨は、前記(a) 工具装置本体と、(b) 工具保持体と、(c) 位相変更装置とを含む刃先位置の変更可能な切削工具装置において、工具保持体の第二嵌合部の中心線に対する動バランスをとるとともに、工具保持体と工具装置本体との組立体の工具装置本体の回転軸線に対する動バランスもとったことにある。

【００１２】

【作用】

上記のように構成された切削工具装置において、切削工具の刃先の半径方向における位置が、位相変更装置が工具装置本体と工具保持体との相対回転位相を変更することによって変更される。工具保持体を工具装置本体に対して半径方向に移動させなくても切削工具の刃先位置が変更されるのである。しかも、工具保持体の第二嵌合部の中心線に対する動バランスがとられており、工具保持体と工具装置本体との組立体の工具装置本体の回転軸線に対する動バランスもとられているため、切削工具の刃先位置が変更されても組立体の動バランスが保たれる。

【００１３】

【考案の効果】

以上のように本考案の切削工具装置によれば、刃先位置が変更されても動バランスを保つことができる。そのため、高速加工時にも、振動が起こることが回避され、切削精度の低下が回避される。また、この利点を特に有効に享受することができる用途の一つは、直径が比較的大きく変わる段付孔の高速加工である。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案をドリル兼用中ぐり装置に適用した場合の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１において、１０はドリル兼用中ぐり装置の主軸である。主軸１０はベアリング１２，シール１４等を介してハウジング１６に回転可能に保持されている。主軸１０のハウジング１６から突出した後端部にはＶプーリ１８が相対回転不能に取り付けられている。ハウジング１６は図２に示すようにスライド２０上に載置されており、スライド２０の後部には複数本のボルト２２によって高さ調節可能にプレート２４が取り付けられるとともに、そのプレート２４上にモータ２６が載置されている。モータ２６の出力軸にはＶプーリ２８が固定されており、Ｖプーリ１８とＶプーリ２８とにＶベルト３０が巻き掛けられることにより、モータ２６によって主軸１０が回転させられるようになっている。

【００１５】主軸１０は軸方向に延びる中心穴３２を備えており、ロッド３４が軸方向に移動可能に嵌合されている。ロッド３４はピン３６によって２つの軸部材が連結されたものである。中心穴３２の先端部は大径の嵌合孔３７とされており、ここにアダプタ３８の嵌合突部４０が精度よく嵌合されている。アダプタ３８は主軸１０の端面４２にボルトにより固定されており、アダプタ３８の嵌合突部４０とは反対側の端面４６には嵌合突部４０と同心に嵌合突部４５が設けられている。この嵌合突部４５に円筒状のケーシング４４が嵌合孔４７において精度よく嵌合されボルトによりアダプタ３８に固定されている。すなわち、アダプタ３８は主軸１０に、嵌合突部４０の中心線が主軸１０の軸心と一致した状態で取り付けられ、ケーシング４４はアダプタ３８に、嵌合孔４７の中心線がアダプタ３８の嵌合突部４５の中心線と一致した状態で取り付けられることになる。また、これらは互いにボルトによって固定され相対回転不能とされているため、主軸１０，アダプタ３８およびケーシング４４は、同一の回転軸線回りを一体的に回転する。この回転軸線，すなわち、主軸１０の軸心，嵌合突部４０の中心線，嵌合孔４７の中心線を符号Ｎ（図６参照）で表す。

【００１６】ロッド３４の先端部は主軸１０の軸心Ｎに対して一定量偏心させられた雄ねじ部４８とされており、アダプタ３８を軸方向に貫通する段付の貫通穴５０を通ってケーシング４４の偏心嵌合孔５１に嵌入させられている。偏心嵌合孔５１は前記嵌合穴４７に対して偏心して形成されており、偏心嵌合孔５１の中心線Ｍは前記回転軸線Ｎとは一致しない。雄ねじ部４８は４条ねじ等の多条ねじとされており、ねじ山のリード角が大きく設定されている。また、ロッド３４の雄ねじ部４８の基端部近傍には面取り５２が４箇所に施され、貫通穴５０の角穴部５３に嵌合されてロッド３４とアダプタ３８との相対回転が防止されている。

【００１７】雄ねじ部４８は、偏心孔５１内において、偏心回転部材５４の嵌合軸部５５の中央部に形成された貫通穴５６の雌ねじ孔部５８に螺合されている。偏心回転部材５４は前記嵌合軸部５５と工具保持部５７とを備えており、嵌合軸部５５において偏心嵌合孔５１にベアリング６０，６２を介して雄ねじ部４８の軸心まわりに回転可能に保持されている。すなわち、図６に示すように、偏心回転部材５４の軸心（嵌合軸部５５の中心線）は偏心嵌合孔５１の中心線Ｍと一致させられ、主軸１０およびアダプタ３８の軸心Ｎに対して前記雄ねじ部４８の偏心量と同量だけ偏心させられているのであり、雄ねじ部４８の前進・後退によって、偏心回転部材５４がケーシング４４に対して偏心した軸心Ｍのまわりに正・逆両方向に回転させられる。

【００１８】また、偏心回転部材５４の工具保持部５７は偏心嵌合孔５１から突出させられており、工具保持部５７にはチップホルダ６８が固定されている。チップホルダ６８は、先端部に切削工具たるチップ６４，６６を嵌合軸部５５の中心線Ｍから偏心した状態で備えている。偏心回転部材５４の貫通穴５６の雌ねじ孔部５８とは反対側の端部には頭部が花弁形を成す係合部材７０の軸部が嵌合されており、チップホルダ６８には、係合部材７０の頭部と一定の相対位相では軸方向に嵌合・離脱可能であるが、他の位相では嵌合・離脱不能である形状の係合穴７２が形成されている。したがって、この係合穴７２に係合部材７０を係合させ、偏心回転部材５４に設けられた図示しない引込機構によって係合部材７０を偏心回転部材５４内へ引き込むことにより、チップホルダ６８を偏心回転部材５４に固定し得るのであり、その状態ではチップホルダ６８が偏心回転部材５４と一体的に回転する。すなわち、本実施例においては、アダプタ３８およびケーシング４４が工具装置本体７３を構成し、チップホルダ６８および偏心回転部材５４等が工具保持体７５を構成する。そして、偏心嵌合孔５１が第一嵌合部であり、嵌合軸部５５が第二嵌合部である。工具保持体７５は嵌合軸部５５の中心線Ｍに対して、後述のように、動バランスがとられた状態で嵌合軸部５５において偏心孔５１に嵌合され、工具装置本体７３と工具保持体７５との組立体が、嵌合突部４０の中心線Ｎに対して動バランスがとられた状態で、嵌合突部４０において主軸１０の嵌合孔３７に嵌合されている。

【００１９】図３および図４に拡大して示すように、チップ６４，６６はチップホルダ６８のホルダ本体７４から突出した小径のチップ保持部７６の先端部に取り付けられている。チップ保持部７６の外周面には軸方向に延びる切屑排出溝７８，８０が形成されている。チップ６４，６６は各すくい面がほぼチップホルダ６８の軸心Ｍを含む一平面上に位置する状態で取り付けられているのである。

【００２０】前記Ｖプーリ１８の後端にはケーシング１００が固定されるとともに、ケーシング１００には更に別のケーシング１０２が固定されている。ロッド３４の後端部の外周面には、直径方向に隔たった４箇所に面取り１０４が施され、ケーシング１０２に形成された矩形の貫通穴１０６に相対回転不能に嵌合されることによって、ロッド３４の主軸１０に対する回転が防止されている。ケーシング１０２はハウジング１６から後方に延び出させられたアーム１０８に固定のケーシング１１０と相対回転可能に嵌合されている。

【００２１】ロッド３４には後端面から軸方向穴１１２が形成されており、ここにねじ軸１１４の前端部が嵌入させられている。ねじ軸１１４は、その後方に配設されているモータ１１６の出力軸１１８に連結されている。一方、ケーシング１１０には軸方向に延びる貫通穴１２０が形成されており、貫通穴１２０の内部には移動部材１２２が摺動可能に嵌合されている。移動部材１２２は軸方向穴１２４を備え、その後端部にはねじ軸１１４と螺合されたナット１２６が固定されるとともに、前端部においてベアリング１２８，１３０を介してロッド３４を回転可能かつ軸方向に移動不能に保持している。

【００２２】したがって、モータ１１６によりねじ軸１１４が回転させられれば、ナット１２６および移動部材１２２が貫通穴１２０内を移動し、それに伴ってロッド３４が軸方向に移動させられる。ロッド３４が前進させられれば、偏心回転部材５４が回転させられ、それに伴ってチップホルダ６８も回転し、チップ６４が主軸１０の半径方向外側に移動させられ、偏心回転部材５４が１８０度回転させられたときに最も外側に位置する。また、チップ６６は逆に最も主軸１０の軸心に近い状態となる。この１８０度の回転の最初と最後においては、チップ６４，６６の先端が主軸１０の軸心と偏心回転部材５４の軸心とを含む一平面上に位置するようにされているのであり、この回転に伴うチップ６４，６６の先端の主軸１０の半径方向における移動量は、上記両軸心の偏心量の２倍である。逆にロッド３４が後退させられれば、偏心回転部材５４およびチップホルダ６８が逆回転させられ、チップ６４が主軸１０の半径方向内側へ、チップ６６が半径方向外側へ移動させられる。このように、チップ６４，６６の半径方向における位置が、偏心回転部材５４およびチップホルダ６８の半径方向の移動を伴うことなく変更されるのである。また、雄ねじ部４８，雌ねじ孔部５８等が位相変更装置を構成しているのである。

【００２３】ここで、動バランスについて説明する。動バランスをとるためには、回転体の慣性主軸を回転軸に一致させる必要があり、静バランスをとるためには、回転体の重心を回転軸上にする必要がある。したがって、動バランスをとれば静バランスがとられていることになる。本実施例においては、まず、図６に示すように、工具保持体７５の嵌合軸部５５の中心線Ｍに対する動バランスを図示しない釣合い試験機を利用してとる。その後、工具保持体７５を工具装置本体７３に嵌合し、工具装置本体７３と工具保持体７５との組立体の嵌合突部４０の中心線Ｎに対する動バランスをとる。そして、動バランスがとられた状態の組立体を嵌合突部４０を嵌合孔３７に嵌合し、ボルトによって端面４６に固定する。したがって、工具保持体７５の工具装置本体７３に対する相対回転位相が変更されても、組立体の回転軸線Ｎに対する動バランスが保たれることになる。

【００２４】釣合い試験機は、軸受け，モータ，不釣合い検出装置等を備えたものであり、回転体を軸受けで支持し、モータによって高速回転させる。その場合に生じる軸受けの振動が検出され、その検出値に基づいて不釣合いが不釣合い検出装置によって検出される。回転体の動バランスがとられていない場合には、回転体の回転に伴って軸受けが振動させられる。その振動の位相および振幅に基づいて不釣合いの方向（不釣合い面）および大きさが演算により求められる。その結果に基づいて回転体の偏心質量を調整するのである。本実施例においては、工具保持本体７５においては、図６に示すＸ部付近の一部を切削することによって質量バランスがとられ、組立体においては、Ｙ部付近の一部を切削することによって質量バランスがとられるのである。

【００２５】図２において、ハウジング１６が載置されたスライド２０は、ガイドレール１４０上を移動可能とされている。ガイドレール１４０は、基台１４２上に設けられた案内台１４４上に主軸１０の軸心に平行な方向に配設されている。スライド２０の下側に、ブラケット１４６によって取り付けられたナット１４８には、モータ１５０によって回転駆動される送りねじ１５２が螺合されており、スライド２０が送りねじ１５２の回転によって案内台１４２上を移動させられることにより、ハウジング１６が主軸１０の軸方向に送られるようになっている。

【００２６】モータ１１６および１５０は、図５に示す制御装置１６０によって制御される。制御装置１６０は、ＣＰＵ１６２，ＲＡＭ１６４およびＲＯＭ１６６を備えており、エンコーダ１６８，１７０，モータ１１６を駆動するための駆動回路１７２およびモータ１５０を駆動するための駆動回路１７４が接続されている。制御装置１６０は、それぞれエンコーダ１６８，１７０により検出されるモータ１１６，１５０の回転量が目標回転量と等しくなるように、駆動回路１７２，１７４を介してモータ１１６，モータ１５０を制御する。

【００２７】以上のように構成されたドリル兼用中ぐり装置によって被加工物の穴あけおよび中ぐり加工を行う場合には、制御装置１６０のＲＡＭ１６４に被加工物に施すべき穴あけおよび中ぐり加工に関するデータを入力することにより、モータ１１６，１５０が制御されて所定の量ずつ回転し、チップ６４，６６が主軸１０の軸方向および半径方向に移動させられて切削を行う。工具装置本体７３はモータ２６の駆動によって回転させられ、工具装置本体７３と一体的に工具保持体７５およびチップ６４，６６等も回転させられる。

【００２８】チップ６４，６６が主軸１０と共に前進、すなわち正方向に移動させられる際には、偏心回転部材５４が一定量回転させられ、図７に示すように、一点鎖線で示す主軸１０の軸心（回転軸線Ｎ）に対してチップ６４がチップホルダ６８の軸心Ｍと同じ側に、また、チップ６６が反対側に位置する状態とされ、主軸１０の回転に伴ってチップ６４の先端が描く円軌跡の直径がチップ６６のそれより大きくされる。すなわち、チップ６６の最も外側の切刃ｅは、チップ６４の最も外側の切刃ａより半径方向においても軸方向においても引っ込んだ位置にあるため、切削には関与しない。チップ６４の切刃のうちａおよびｃで示す部分と、チップ６６の切刃のうちｂおよびｄで示す部分とにより被加工物の穴あけが行われるのである。

【００２９】一方、チップ６４，６６が前進端に達した後、後退、すなわち逆方向に移動させられる際には、図８に示すように、主軸１０の軸心Ｎに対してチップ６６がチップホルダ６８の軸心Ｍと同じ側に、また、チップ６４が反対側に位置する状態とされる。これにより、チップ６６の切刃ｆがチップ６４の切刃ａよりも半径方向外側に位置させられ、前進時に切刃ａが描いた円軌跡の直径Ａと後退時に切刃ｆの描く円軌跡の直径Ｆとの関係がＡ＜Ｆとなり、切刃ｆによって、前進時にチップ６４，６６によりあけられた穴の中ぐり加工が行われる。すなわち、本実施例においては、主軸１０の１回の往復移動により穴あけおよびその穴の中ぐりが行われるのである。

【００３０】この際、工具保持体７５の動バランスがとられており、さらに、組立体の動バランスがもられているため、チップ６４，６６が半径方向のどの位置にあっても動バランスは保たれる。そのため、モータ２６の回転数を大きくしても振動が起こることが回避され、切削精度が低下させられることが良好に回避されるのである。

【００３１】なお、上記実施例においては、工具保持体７５の工具装置本体７３に対する回転が動力によって行われるようにされていたが、手動で行われるようにしてもよい。また、必ずしも、嵌合突部を第一嵌合部とし、嵌合孔を第二嵌合部とする必要はなく、逆にしてもよい。すなわち、工具保持体が有する嵌合突部を工具装置本体が有する嵌合孔に嵌合させてもよいのである。

【００３２】さらに、上記実施例におけるドリル兼用中ぐり装置においては、穴あけと中ぐりとの切り換えのために刃先位置が変更されるようにされていたが、中ぐり装置において、加工終了後、中ぐり工具を原位置へ戻す場合に仕上げ面にかえりマークが付くことを回避するためのリトラクトや寸法公差を満たすための刃先位置の微小調節等に本考案を適用することも可能である。その他、当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本考案を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である切削加工装置の主要部
を示す正面断面図である。

【図２】上記装置の全体を示す正面図（一部断面）であ
る。

【図３】上記装置の刃具周辺を示す一部正面断面図であ
る。

【図４】上記装置の側面図である。

【図５】上記装置の電気制御部を示すブロック図であ
り、

【図６】上記装置の組立体の概略図である。

【図７】上記装置の刃具の切刃を拡大して示す正面図で
ある。

【図８】上記装置の刃具の切刃を拡大して示す正面図で
ある。

【図９】従来の切削工具装置の断面図である。

【図１０】従来の切削工具装置の断面図である。

【符号の説明】

１０主軸３８アダプタ４４ケーシング４８雄ねじ部５１偏心嵌合孔５４偏心回転部材５５嵌合軸部５８雄ねじ孔部６４，６６チップ６８チップホルダ７３工具保持体７５工具装置本体

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】工作機械の主軸に取り付けられて主軸と
一体的に回転させられ、回転軸線と平行でかつ偏心した
円形断面の第一嵌合部を備えた工具装置本体と、その工具装置本体の第一嵌合部に第二嵌合部において相
対回転可能に嵌合され、工具保持部に刃先位置が前記第
二嵌合部の中心線から偏心した状態で切削工具を保持す
る工具保持体と、それら工具装置本体と工具保持体との相対回転位相を変
更する位相変更装置とを含む刃先位置の変更可能な切削
工具装置において、前記工具保持体の前記第二嵌合部の中心線に対する動バ
ランスをとるとともに、工具保持体と工具装置本体との
組立体の工具装置本体の回転軸線に対する動バランスも
とったことを特徴とする刃先位置の変更可能な切削工具
装置。