JP2000141120A - トロコイド工具およびトロコイド工具による加工法 - Google Patents

トロコイド工具およびトロコイド工具による加工法

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JP2000141120A JP10324088A JP32408898A JP2000141120A JP 2000141120 A JP2000141120 A JP 2000141120A JP 10324088 A JP10324088 A JP 10324088A JP 32408898 A JP32408898 A JP 32408898A JP 2000141120 A JP2000141120 A JP 2000141120A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C3/00Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B23C3/28Grooving workpieces
    • B23C3/30Milling straight grooves, e.g. keyways

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の溝幅の溝加工を、工具寿命を短縮する
ことなく、高品質、高精度に行うことができ、しかも数
値制御の加工プログラムのブロック数を増したり、加工
プログラムの製作を複雑なものにすることがない工具を
提供すること。 【解決手段】 主軸50の先端部に形成されているデー
パ状の工具シャンク受入孔51に嵌合するデーパ状の工
具シャンク11を有する工具ホルダ13と、工具シャン
ク13の中心より偏心した偏心位置にて工具ホルダ13
より自身の中心軸線周りに回転可能に支持されて工具を
装着される工具軸17と、工具軸17を自身の中心軸線
周りに回転駆動するロータリベーン形空気圧モータ18
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はトロコイド工具お
よびトロコイド工具による加工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エンドミルを使用して溝加工を行う場
合、加工すべき溝幅と同じ直径のエンドミルを使用すれ
ば、溝形状(平面形状)は直線補間、円弧補間により決
まるが、しかし、エンドミルの両側において溝の両側面
を同時に切削するため、エンドミルの両側に負荷が掛か
り、ひびりを生じ易い。また、この溝加工では、切削点
にクーラントが届き難く、切り屑の排出性も悪い。
【0003】このようなことから、高品質の切削面の溝
加工を行うことが難しく、工具寿命も短くなる。また、
溝幅はエンドミルの工具径により一義的に決まるから、
加工すべき溝幅に合わせてエンドミルを準備する必要が
あり、工具摩耗により溝幅寸法精度の高い溝加工を行う
ことも難しい。
【0004】上述のような問題に対処した一つの加工法
として、加工すべき溝幅とより小さい直径のエンドミル
を使用し、加工溝幅とエンドミル直径との差と同じ幅の
微小ピッチによるトロコイド運動を主軸と被加工物との
間に与えて加工するトロコイド式加工法が従来より知ら
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のトロコイド式加
工法は、トロコイド運動のために、所定軌跡による溝を
加工するのに必要に方向以外の小刻みな軸移動が必要で
あるため、主軸頭、コラム、テーブル等の大きい重量物
による軸移動体に急加減速をしなくてはならず、このた
め送り系への負担が大きくなり、エネルギの浪費、振動
による機械、工具の寿命低下の観点から実用的でない。
【0006】また、従来のトロコイド式加工法では、数
値制御において、トロコイド運動のためにトロコイド運
動1サイクルにつき3ブロックの加工プログラムが必要
になり、このため、溝形状が直線、曲線の何れであって
も、加工プログラムのブロック数が増え、加工プログラ
ムの製作が複雑なものになる。
【0007】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、任意の溝幅の溝加工を、工具寿命
を短縮することなく、高品質、高精度に行うことがで
き、しかも数値制御の加工プログラムのブロック数を増
したり、加工プログラムの製作を複雑なものにすること
がないトロコイド工具およびトロコイド工具による加工
法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明によるトロコイド工具は、
主軸の先端部に形成されているデーパ状の工具シャンク
受入孔に嵌合するデーパ状の工具シャンクを有する工具
ホルダと、前記工具シャンクの中心より偏心した偏心位
置にて前記工具ホルダより自身の中心軸線周りに回転可
能に支持され、工具を装着される工具軸と、前記工具ホ
ルダに設けられ、前記工具軸を自身の中心軸線周りに回
転駆動する回転アクチュエータとを有しているものであ
る。
【0009】この発明によるトロコイド工具では、工具
軸に装着された工具が工具軸中心周りに回転しつつ工具
軸の主軸中心に対する偏心量を半径して旋回し、加工プ
ログラムに依らずトロコイド運動が得られ、溝幅は工具
軸の主軸中心に対する偏心量と工具径により決まる。
【0010】請求項2に記載の発明によるトロコイド工
具は、前記工具ホルダが前記工具シャンクの中心より偏
心した偏心位置に偏心スリーブ受入孔を有し、前記偏心
スリーブ受入孔に偏心スリーブが嵌合装着され、前記偏
心スリーブは当該偏心スリーブの中心より偏心した偏心
位置にて前記工具軸を回転可能に支持しており、前記偏
心スリーブ受入孔に対する前記偏心スリーブの回転方向
の取付位置の調整により前記工具軸の主軸中心に対する
偏心量を可変設定できるものである。
【0011】この発明によるトロコイド工具では、偏心
スリーブ受入孔に対する偏心スリーブの回転方向の取付
位置の調整により、工具軸の主軸中心に対する偏心量を
可変設定でき、この偏心量の可変設定により、一つの工
具で加工溝幅を可変設定できる。
【0012】請求項3に記載の発明によるトロコイド工
具は、前記回転アクチュエータが流体圧モータであるも
のである。
【0013】この発明によるトロコイド工具では、流体
圧モータによって工具軸が回転駆動される。
【0014】また、上述の目的を達成するために、請求
項4に記載の発明によるトロコイド工具による加工法
は、請求項1〜3の何れかに記載のトロコイド工具を主
軸に装着し、主軸を回転させると共に前記回転アクチュ
エータによって前記工具軸を回転させ、前記工具軸に装
着されたエンドミルを工具軸中心周りに回転させつつ前
記工具軸の主軸中心に対する偏心量を半径して旋回さ
せ、前記工具軸の主軸中心に対する偏心量と工具径によ
り決まる溝幅で、直線補間、円弧補間によって決まる工
具軌跡に応じた形状の溝加工を行うものである。
【0015】この発明によるトロコイド工具による加工
法では、工具軸に装着されたエンドミルが工具軸中心周
りに回転しつつ工具軸の主軸中心に対する偏心量を半径
して旋回することで、加工プログラムに依らずトロコイ
ド運動が得られ、工具軸の主軸中心に対する偏心量と工
具径により決まる溝幅による溝加工が行われる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
【0017】図1、図2はこの発明によるトロコイド工
具の一つの実施の形態を示している。
【0018】トロコイド工具は全体を符号10により示
されている。トロコイド工具10は、主軸50の先端部
に形成されているデーパ状の工具シャンク受入孔51に
嵌合するデーパ状の工具シャンク11および工具シャン
ク11の中心(主軸中心C)より偏心した偏心位置に偏
心スリーブ受入孔12を有するATC対応の工具ホルダ
13と、工具ホルダ13の偏心スリーブ受入孔12に嵌
合装着され、スリーブ外周に対して偏心して内周を有す
る偏心孔14を形成された偏心スリーブ15と、偏心ス
リーブ15の偏心孔14に嵌合装着された工具回転支持
ユニット16とを有している。
【0019】工具回転支持ユニット16は、工具軸17
を自身の中心軸線周りを回転可能に支持しており、工具
軸17はユニット内蔵の回転アクチュエータであるロー
タリベーン形空気圧モータ18によって回転駆動される
ようになっている。ロータリベーン形空気圧モータ18
は、周知の構造のものであってよく、主軸50より工具
ホルダ13の中心孔19に供給される空気圧を与えられ
て回転する。
【0020】工具軸17は、偏心スリーブ15の中心よ
り偏心した偏心位置にてユニットケース20より回転可
能に支持されており、先端部にエンドミル等の工具を交
換可能に装着される。
【0021】偏心スリーブ受入孔12、換言すれば工具
ホルダ13に対する偏心スリーブ15の回転方向の取付
位置は止めねじ21により調整可能に行われる。この回
転方向の取付位置の調整により工具軸17の主軸中心C
に対する偏心量eが可変設定される。
【0022】上述の構成によるトロコイド工具10で
は、工具軸17に装着された工具がロータリベーン形空
気圧モータ18によって工具軸中心周りに回転(自転)
しつつ、主軸50の回転によって工具軸17の主軸中心
Cに対する偏心量eを半径して旋回(公転)Aし、加工
プログラムに依らずトロコイド運動が得られる。
【0023】溝加工の場合には、溝幅は工具軸17の主
軸中心に対する偏心量eと工具径により決まり、偏心量
eの可変設定により、一つの工具で加工溝幅を可変設定
できる。
【0024】これにより、任意の溝幅の溝加工を、工具
寿命を短縮することなく、高品質、高精度に行うことが
でき、しかも数値制御の加工プログラムのブロック数を
増したり、加工プログラムの製作を複雑なものにするこ
とがない。
【0025】なお、偏心スリーブ受入孔12の偏心量と
偏心孔の偏心量を同じ値に設定することにより、図2に
仮想線により示されているように、両者の偏心量が相殺
される回転位置に偏心スリーブ15を固定することで、
偏心量eを零に設定することもできる。
【0026】図3は上述の構成によるトロコイド工具を
使用した加工法の一つの実施の形態を示している。この
加工法では、工具軸17にエンドミル30を装着したト
ロコイド工具10を、工具ホルダ13の工具シャンク1
1と工具シャンク受入孔51との嵌合によって主軸50
に装着し、50主軸を回転させると共にロータリベーン
形空気圧モータ18によって工具軸17を回転させる。
【0027】これにより、工具軸17に装着されたエン
ドミル30は工具軸中心周りに回転しつつ工具軸17の
主軸中心に対する偏心量を半径して旋回し、加工プログ
ラムに依らずにトロコイド運動が得られ、工具軸17の
主軸中心に対する偏心量と工具径により決まる溝幅によ
る溝加工が行われる。
【0028】この加工法では、主軸50をトロコイド運
動させることがないから、溝加工のための数値制御の加
工プログラムは通常の直線補間や円弧補間の加工プログ
ラムでよく、数値制御の加工プログラムのブロック数を
増したり、加工プログラムの製作を複雑なものにするこ
とがない。
【0029】また、機械系に大きい振動を生じずに、ト
ロコイド切削のメリットを享受できるから、任意の溝幅
の溝加工を、工具寿命を短縮することなく、高品質、高
精度に行うことができる。
【0030】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
1に記載の発明によるトロコイド工具によれば、工具軸
に装着された工具が工具軸中心周りに回転しつつ工具軸
の主軸中心に対する偏心量を半径して旋回し、加工プロ
グラムに依らずトロコイド運動が得られるから、工具軸
の主軸中心に対する偏心量と工具径により決まる溝幅の
溝加工を、工具寿命を短縮することなく、高品質、高精
度に行うことができ、しかも数値制御の加工プログラム
のブロック数を増したり、加工プログラムの製作を複雑
なものにすることがない。
【0032】請求項2に記載の発明によるトロコイド工
具によれば、偏心スリーブ受入孔に対する偏心スリーブ
の回転方向の取付位置の調整により、工具軸の主軸中心
に対する偏心量を可変設定でき、この偏心量の可変設定
によって一つの工具で加工溝幅を可変設定することがで
きる。
【0033】請求項3に記載の発明によるトロコイド工
具によれば、流体圧モータによって工具軸が回転駆動さ
れるから、トロコイド工具に複雑に電気配線を施こす必
要がない。
【0034】請求項4に記載の発明によるトロコイド工
具による加工法によれば、工具軸に装着されたエンドミ
ルが工具軸中心周りに回転しつつ工具軸の主軸中心に対
する偏心量を半径して旋回することで、加工プログラム
に依らずトロコイド運動が得られるから、工具軸の主軸
中心に対する偏心量と工具径により決まる溝幅の溝加工
を、工具寿命を短縮することなく、高品質、高精度に行
うことができ、しかも数値制御の加工プログラムのブロ
ック数を増したり、加工プログラムの製作を複雑なもの
にすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるトロコイド工具の一つの実施の
形態を示す部分断面図である。
【図2】この発明によるトロコイド工具の各部の偏心組
合せを示す正面図相当の説明図である。
【図3】この発明によるトロコイド工具による加工法を
示す斜視図である。
【符号の説明】
10 トロコイド工具 11 工具シャンク 12 偏心スリーブ受入孔 13 工具ホルダ 14 偏心孔 15 偏心スリーブ 16 工具回転支持ユニット 17 工具軸 18 ロータリベーン形空気圧モータ 19 中心孔 20 ユニットケース 21 止めねじ 30 エンドミル 50 主軸 51 工具シャンク受入孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸の先端部に形成されているデーパ状
    の工具シャンク受入孔に嵌合するデーパ状の工具シャン
    クを有する工具ホルダと、 前記工具シャンクの中心より偏心した偏心位置にて前記
    工具ホルダより自身の中心軸線周りに回転可能に支持さ
    れ、工具を装着される工具軸と、 前記工具ホルダに設けられ、前記工具軸を自身の中心軸
    線周りに回転駆動する回転アクチュエータと、 を有していることを特徴とするトロコイド工具。
  2. 【請求項2】 前記工具ホルダは前記工具シャンクの中
    心より偏心した偏心位置に偏心スリーブ受入孔を有し、
    前記偏心スリーブ受入孔に偏心スリーブが嵌合装着さ
    れ、前記偏心スリーブは当該偏心スリーブの中心より偏
    心した偏心位置にて前記工具軸を回転可能に支持してお
    り、前記偏心スリーブ受入孔に対する前記偏心スリーブ
    の回転方向の取付位置の調整により前記工具軸の主軸中
    心に対する偏心量を可変設定できることを特徴とする請
    求項1に記載のトロコイド工具。
  3. 【請求項3】 前記回転アクチュエータは流体圧モータ
    であることを特徴とする請求項1または2に記載のトロ
    コイド工具。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載のトロコイ
    ド工具を主軸に装着し、主軸を回転させると共に前記回
    転アクチュエータによって前記工具軸を回転させ、前記
    工具軸に装着されたエンドミルを工具軸中心周りに回転
    させつつ前記工具軸の主軸中心に対する偏心量を半径し
    て旋回させ、前記工具軸の主軸中心に対する偏心量と工
    具径により決まる溝幅で、直線補間、円弧補間によって
    決まる工具軌跡に応じた形状の溝加工を行うことを特徴
    とするトロコイド工具による加工法。
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