JP2001138107A - 切削ツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置のコストアップを抑えつつ、カッタによ
る切断部が移動した場合にあっても切断部に的確にクー
ラントを噴射できる切削ツールを提供する。 【解決手段】 外周部に切削歯７ｄを有し回転可能に設
けられたカッタ７と、このカッタ７が先端側に取り付け
られると共に基端側が加工機に取り付けられる工具ホル
ダ５とを備える。カッタ７の切削歯７ｄに向けてクーラ
ントを噴射するノズル３２が設けられている。このノズ
ル３２はクーラントの噴射の反力により回転するように
工具ホルダ５に回転自在に支持されている。また、工具
ホルダ５の内部にクーラントの供給路３９が形成され、
ノズル３２がカッタ７の切削歯７ｄよりも軸心側に設け
られている。

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、切削ツールに関
するもので、例えばマシニングセンタ等の加工機を用い
て歯車形削り加工を行うときに使用するのに好適な切削
ツールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ピニオンカッタを用いた歯車加工は、通
常の切削加工とは異なり、ピニオンカッタの歯車を転写
する形削り加工であるため、通常は専用の歯車形削り盤
を使用して行われる。この歯車形削り盤では、ピニオン
カッタを取付けた切削ツールを、正逆転駆動が可能な主
軸に装着している。

【０００３】上記ピニオンカッタによる歯車加工法は、
専用の歯車形削り盤に限定されているため、被加工物に
孔あけ加工と歯車加工とが並存する場合において被加工
物を完成させるためには、マシニングセンタと歯車形削
り盤の２台の工作機械が必要となる。このように上記複
合加工においては、複数の装置、その設置スペース、装
置間の搬送、各装置の段取り換え等に多大のコストを要
することにより、そのため上記複合加工が、多品種少量
生産における大きなネックとなっている。

【０００４】そこで、歯車形削り加工をマシニングセン
タで行おうとする試みがなされている（例えば、特願平
１０−３７７２３７号）。一般に、マシニングセンタに
おいて使用される工具ホルダ５１は、図７に示すよう
に、主軸５２に取付けられるテーパシャンク部５３と、
カッタ５５が取付けられるホルダ部５４とから構成され
ている。そして上記従来例において、マシニングセンタ
で歯車形削り加工を行うとする場合には、工具ホルダ５
１のホルダ部５４の先端部にピニオンカッタ５５を取付
け、このピニオンカッタ５５を上下動させつつ自転させ
ながら、しかも被加工物Ｗを上記自転と同期させながら
上記ピニオンカッタ５５の周囲を円弧補間運動させるこ
とにより、図８に示すように、被加工物Ｗを回転させる
ことなく平行移動するだけで歯車を形成するようにして
いる。つまり、被加工物Ｗのピニオンカッタ５５に対す
る相対的な円弧補間運動とピニオンカッタ５５の回転数
とを一定の公比で同期回転させることにより、被加工物
Ｗを回転させず平行移動させるのみで、被加工物Ｗの外
周面に歯車を形成できるようにしているのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで歯車形削り加
工を行うに際しては、切削面の冷却、切削屑の除去、切
削面の円滑性の確保等のために、その切削部に液体、気
体等のクーラントを噴射する必要がある。従前の歯車形
削り盤にあっては、ピニオンカッタに近接した位置にノ
ズルを固定し、ピニオンカッタによる切削部に液体等の
クーラントを噴射するようにしていた。しかしながら、
上記のようにマシニングセンタにより歯車形削り加工を
行う場合にあっては、切削部がピニオンカッタ５５の自
転、及び円弧補間運動による移動に伴って移動するの
で、ノズルを固定すると切削部に的確にクーラントが噴
射されないことになる。また、クーラントを切削部に噴
射するために、ノズルをピニオンカッタの外周部付近を
移動できるように設けるならば、クーラントを確実に供
給することはできるものの、ノズルと他の部材との干渉
が生じるおそれがあり、また移動のための機構及び部材
を設けることは装置全体のコストアップにつながる。

【０００６】この発明は上記した従来の欠点を解決する
ためになされたものであって、その目的は、装置のコス
トアップを抑えつつ、カッタによる切削部が移動した場
合にあっても切削部に的確にクーラントを噴射すること
が可能な切削ツールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び効果】そこで請求項１
の切削ツールは、加工機に装着される工具ホルダ５と、
工具ホルダ５の先端側に取付けられるカッタ７とを備え
た切削ツールにおいて、カッタ７の切削歯７ｄに向けて
クーラントを噴射するノズル３２が設けられ、このノズ
ル３２は、クーラントの噴射の反力により回転するよう
に上記工具ホルダ５に回転自在に支持されていることを
特徴としている。

【０００８】上記請求項１の切削ツールでは、ノズル３
２は回転自在に支持されているので、ノズル３２の回転
により、広範囲にクーラントを噴射することができ、こ
のためカッタ７の切削歯７ｄによる切削部が移動しても
的確にクーラントを噴射することができる。また、ノズ
ル３２の回転はクーラントの噴射の反力を利用している
ため、ノズルを回転する部材を別途設けることを要せ
ず、機能追加による製品コスト高を抑えることができ
る。

【０００９】また、請求項２の切削ツールは、上記加工
機はマシニングセンタであって、回転駆動される主軸２
を有し、この主軸２を含む直交３軸方向に上記主軸２と
被加工物Ｗとを相対位置制御可能に構成されて成り、ま
た上記切削ツールは上記主軸２に取付けられるものであ
って、カッタ７としてピニオンカッタを備え、上記主軸
２を被加工物Ｗに対して相対的に円弧補間運動をさせな
がら上記主軸２を一定の公比で上記円弧補間運動に同期
回転させると共に、上記主軸２をその軸方向に往復運動
させることによりピニオンカッタで歯車加工を行うべく
構成して成り、さらに上記ノズル３２は工具ホルダ５の
先端軸心部に支持され、上記ノズル３２でもって、切削
歯７ｄに向けてその内周側からクーラントを噴射すべく
構成されていることを特徴としている。

【００１０】上記請求項２の切削ツールでは、マシニン
グセンタにピニオンカッタを装着して歯車加工を行う場
合に、ピニオンカッタ７の切削歯７ｄによる切削部が移
動しても、切削部に対して的確にクーラントを噴射する
ことができる。また、ノズル３２の回転はクーラントの
噴射の反力を利用しているため、ノズルを回転する部材
を別途設けることを要せず、機能追加による製品コスト
高を抑えることができる。このため、装置の外部に供給
手段、ノズル等を設けることなく、ピニオンカッタ７の
内側から的確に切削部を冷却等することかできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の切削ツールの具
体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施の形態である切削ツー
ルが装着される加工機としてのマシニングセンタの一例
を示しており、図２は、同実施の形態の切削ツールの断
面図である。

【００１２】切削ツール１が装着されるマシニングセン
タは、被加工物Ｗを載置して水平方向に移動可能な載置
移動機構４１と、マシニングセンタの主軸２及び主軸ヘ
ッド４を被加工物Ｗに接離するように移動する加工部移
動機構４４とを有する。載置移動機構４１は、図１に示
すように、基台Ｂ上にＹ軸方向に移動可能に設けられた
Ｙ軸テーブル４２と、このＹ軸テーブル４２上にＸ軸方
向に移動可能に設けられたＸ軸テーブル４３とを有し、
このＸ軸テーブル４３に被加工物Ｗが固定され、これに
より被加工物Ｗは水平方向に移動可能に載置されること
になる。また、加工部移動機構４４は、マシニングセン
タのコラム４５に上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に装
着されたＺ軸スライダ４６を有している。このＺ軸スラ
イダ４６には、図２に示すように、正逆転駆動が可能な
主軸２と、この主軸２を転がり軸受３、３で回転可能に
支持する主軸ヘッド４とが取付けられている。そして、
Ｚ軸スライダ４６の上下方向への移動により主軸２がＸ
軸テーブル４３に載置されている被加工物Ｗに接離する
ように設けられている。また図１のように、これらのＸ
軸テーブル４３、Ｙ軸テーブル４２及びＺ軸スライダ４
６を駆動するためのモータ４３Ｍ、４２Ｍ、４６Ｍ並び
に、主軸２を回転するためのモータ２Ｍは、それぞれ制
御装置４７に接続されており、制御装置４７により各テ
ーブル等４２…の移動及び主軸２の回転が制御されてい
る。また、各モータ４３Ｍ…にはそれぞれエンコーダ４
３Ｅ、４２Ｅ、４６Ｅ、２Ｅが装着されており、このエ
ンコーダ４３Ｅ…は各モータ４３Ｍ…の回転角を検出
し、その回転角度についての情報を制御装置４７へ出力
するようになっている。

【００１３】このマシニングセンタに取付けられる切削
ツール１は、大略的に、図２に示すように、工具ホルダ
５と、ピニオンカッタ７とで構成される。工具ホルダ５
は、先端側にピニオンカッタ７がカッタクランプボルト
８によって取付けられると共に、基端側がテーパー構造
によって主軸２に取付けられる。

【００１４】工具ホルダ５は、主軸２に取付けられるシ
ャンク部９と、ピニオンカッタ７が取付けられるホルダ
部１０とから成っている。シャンク部９の基端部には、
プルボルト１４が固着されており、このプルボルト１４
よりも先端側にテーパ部１５が形成されている。このシ
ャンク部９のテーパ部１５は、プルボルト１４が図示し
ない牽引機構によって引張られることにより、主軸２の
テーパ部２ａに嵌合される。

【００１５】また、工具ホルダ５には、被加工物Ｗに歯
車形削り加工を行うためのピニオンカッタ７が取付けら
れている。

【００１６】このピニオンカッタ７は、図３及び図６
（ａ）（ｂ）に示すように、軸心と同心の孔部７ａを有
する上面部７ｂと、この上面部７ｂの周縁から先端側に
向けて軸心とほぼ平行に設けられた円筒部７ｃと、この
円筒部７ｃから外周方向に突設された切削歯７ｄとから
成り、上面部７ｂの孔部７ａにボルト８が挿入され、そ
のボルト８が基端部側で工具ホルダ５の雌ねじ部５ｂに
螺着入されることにより工具ホルダ５に取付けられてい
る。

【００１７】また、ピニオンカッタ７の上面部７ｂに
は、基端部側に溝部７ｅが形成されており、この溝部７
ｅと工具ホルダ５に形成された溝部５ｃとの間に回り止
めキー４０が装着されることで、工具ホルダ５との相対
的な回転が規制されている。

【００１８】さらに、ピニオンカッタ７の切削歯７ｄ
は、被加工物Ｗに形成すべき歯車形状と噛合う歯形の形
状をしており、この切削歯７ｄが被加工物Ｗと相対的に
回転して切削することによって被加工物Ｗにインボリュ
ート歯形を形成することができる。

【００１９】また、図３及び図５（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、ピニオンカッタ７の内側には、切削面の冷却及び
潤滑ならびに切削屑の除去等を行うために、液状、霧
状、気体状のクーラントを噴射するためのノズル３２が
設けられている。

【００２０】このノズル３２は、工具ホルダ５に支持構
造３３を介して軸心回りに回転自在に支持されており、
ノズル３２の回転軸はピニオンカッタ７（工具ホルダ
５）の回転軸と同軸に設けられている。

【００２１】さらに、ノズル３２は、クーラントの噴射
の反力により回転するように設けられている。つまり、
ノズル３２は、図４に示すように、噴射の反力が作用す
る方向が回転軸に向けて作用せず、回転軸よりもズレた
位置に作用し、その反力によって回転方向にトルクが与
えられるような形状に設けられている。具体的には、ノ
ズル３２は、支持構造３３に支持される垂下部３２ａ
と、この垂下部３２ａから軸心と垂直方向に屈曲された
水平部３２ｂと、この水平部３２ｂから図４に示すよう
に水平方向で屈曲された噴射部３２ｃとから構成されて
いる。

【００２２】ノズル３２の支持構造３３は、図３及び図
５（ａ）（ｂ）に示すように、ノズル３２を内挿すると
共にノズル３２の外周面に蝋付け接着等により固定され
たノズルカラー３４と、このノズルカラー３４の基端部
側に離脱不能で回転自在に装着されたプレート３５とを
有するものである。そして、ノズルカラー３４には、プ
レート３５よりも基端部側でワッシャ３７を介してナッ
ト３８が螺着され、これによりプレート３５が離脱不能
に保持されている。

【００２３】上記したように、工具ホルダ５の先端部に
形成された雌ねじ部５ｂには、その基端部側に雄ねじ部
８ａを有するカッタクランプボルト８が螺着されている
が、このカッタクランプボルト８に、上記プレート３５
がビス３６等により固着されている。また、カッタクラ
ンプボルト８の軸心部には、図３及び図６（ａ）（ｂ）
に示すように、上記ナット３８及びワッシャ３７を収容
可能な空間部８ｂが形成されている。さらに、ピニオン
カッタ７の孔部７ａは、カッタクランプボルト８の基端
部側の端部を内挿可能に設けられており、また工具ホル
ダ５にはカッタクランプボルト８の雄ねじ部８ａと螺着
される雌ねじ部５ｂを内壁に有する空間部５ａが形成さ
れており、ノズル３２の端部（流入口）は、この空間部
５ａに突出するように設けられている。

【００２４】上記工具ホルダ５の内部には、図２に示す
ように、ノズル３２にクーラントを供給するための供給
路３９が貫通して形成されている。この供給路３９は、
流出口３９ａがノズル３２の端部（流入口）が収容され
る工具ホルダ５の空間部５ａに、ノズル３２の端部と対
面するように表出している。供給路３９は、この流出口
３９ａからホルダ部１０及びシャンク部９にわたって貫
通し、プルボルト１４に流入口３９ｂが表出するように
設けられている。このため、マシニングセンタから供給
されるクーラントが供給路３９を介して工具ホルダ５の
空間部５ａに流出し、この空間部５ａに流出したクーラ
ントがノズル３２の流入口に流入し、ノズル３２の噴射
部３２ｃから噴射されることになる。

【００２５】このような切削ツール１が取付けられたマ
シニングセンタにより歯車形削り加工を行う際には、図
８に示すように、このピニオンカッタ７を上下動させつ
つ自転させながら、しかも被加工物Ｗを上記自転と同期
させながら上記ピニオンカッタ７の周囲を円弧補間運動
させることにより、被加工物Ｗを回転させることなく平
行移動するだけで歯車を形成するようにしている。つま
り、被加工物Ｗのピニオンカッタ７に対する相対的な円
弧補間運動とピニオンカッタ７の回転数とを一定の公比
で同期回転させることにより、被加工物Ｗを回転させず
平行移動させるのみで、被加工物Ｗの外周面に歯車を形
成できるようにしているのである。

【００２６】このように、ピニオンカッタ７の自転及び
被加工物Ｗの相対的な公転により、切削部は軸心回りに
回転するが、この切削部にピニオンカッタ７の内側で回
転するノズルからクーラントを吹き付けることができ、
これにより、切削部の冷却、切削屑の除去、切削部の潤
滑性の確保が図られることになる。

【００２７】特に、ノズル３２は、クーラントの噴射の
反力により軸心回りに回転するよう設けられているの
で、クーラントは軸心から全周囲に向けて噴射され、ピ
ニオンカッタ７の外周部に設けられた各切削歯７ｄにク
ーラントが吹き付けることができる。

【００２８】このようにノズル３２の回転をクーラーン
トの噴射の反力を利用しているため、別途ノズル回転用
のモータを設ける必要がない。

【００２９】さらに、ノズル３２は切削歯７ｄよりも軸
心側に設けているので、回転することによりピニオンカ
ッタ７の外周部の各切削歯７ｄに向けてクーラントを的
確且つ容易に吹き付けることができると共に、ピニオン
カッタ７の外側にノズル３２やクーラント供給部等を設
ける必要がない。

【００３０】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施す
ることかできる。つまり、本発明の切削ツール１は、マ
シニングセンタのみならず、その他の多面加工機、例え
ば五面加工機等に装着することも可能である。

【００３１】また、ノズル３２が噴射の反力により回転
する形状は、上記実施形態のものに限定されるものでは
なく、例えばノズル３２を垂下部３２ａから円弧状に湾
曲した形状に設けることもでき、また、ノズル３２を垂
下部３２ａから分岐して２つの噴射部３２ｃを設けるこ
とも可能である。さらに、上記実施形態においては、水
平部３２ｂから噴射部３２ｃを水平方向（軸心と垂直平
面内の方向）に屈曲してものについて説明したが、例え
ば、水平部３２ｂから噴射部３２ｃを上方（基端部側）
にも若干傾斜するよう設けることも可能である。

【００３２】さらに、ノズル３２にクーラントを供給す
る手段は上記実施形態のものに限定されるものではな
く、また工具ホルダ５の内部に供給路３９を形成する場
合にあってもプルボルト１４まで形成せずに、例えばシ
ャンク部９の側方部に供給路３９の流入口を形成するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の切削ツールが装着され
るマシニングセンタの一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態である切削ツールの断面
図である。

【図３】図２の要部拡大図である。

【図４】本発明の一実施の形態である切削ツールの要部
拡大底面図である。

【図５】本発明の一実施の形態である切削ツールにおけ
るノズル支持構造を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）
はその底面図である。

【図６】本発明の一実施の形態である切削ツールにおけ
る工具ホルダ側の構造を示す図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）はその底面図である。

【図７】従来の切削ツールの断面図である。

【図８】ピニオンカッタと被加工物とを自転及び相対公
転を行わせて歯車形削り加工をする場合の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 切削ツール ２ 主軸 ５ 工具ホルダ ７ ピニオンカッタ（カッタ） ７ｄ 切削歯 ８ カッタクランプボルト ９ シャンク部 １０ ホルダ部 ３２ ノズル ３２ａ 垂下部 ３２ｂ 水平部 ３２ｃ 噴射部 ３３ 支持構造 ３４ ノズルカラー ３５ プレート ３９ 供給路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工機に装着される工具ホルダ（５）
   と、工具ホルダ（５）の先端側に取付けられるカッタ
   （７）とを備えた切削ツールにおいて、カッタ（７）の
   切削歯（７ｄ）に向けてクーラントを噴射するノズル
   （３２）が設けられ、このノズル（３２）は、クーラン
   トの噴射の反力により回転するように上記工具ホルダ
   （５）に回転自在に支持されていることを特徴とする切
   削ツール。
2. 【請求項２】 上記加工機はマシニングセンタであっ
   て、回転駆動される主軸（２）を有し、この主軸（２）
   を含む直交３軸方向に上記主軸（２）と被加工物（Ｗ）
   とを相対位置制御可能に構成されて成り、また上記切削
   ツールは上記主軸（２）に取付けられるものであって、
   カッタ（７）としてピニオンカッタを備え、上記主軸
   （２）を被加工物（Ｗ）に対して相対的に円弧補間運動
   をさせながら上記主軸（２）を一定の公比で上記円弧補
   間運動に同期回転させると共に、上記主軸（２）をその
   軸方向に往復運動させることによりピニオンカッタ
   （７）で歯車加工を行うべく構成して成り、さらに上記
   ノズル（３２）は工具ホルダ（５）の先端軸心部に支持
   され、上記ノズル（３２）でもって、切削部（７ｄ）に
   向けてその内周側からクーラントを噴射すべく構成され
   ていることを特徴とする請求項１の切削ツール。