JP2001246517A - 工具本体及びその振れ制御方法 - Google Patents

工具本体及びその振れ制御方法

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JP2001246517A
JP2001246517A JP2000054819A JP2000054819A JP2001246517A JP 2001246517 A JP2001246517 A JP 2001246517A JP 2000054819 A JP2000054819 A JP 2000054819A JP 2000054819 A JP2000054819 A JP 2000054819A JP 2001246517 A JP2001246517 A JP 2001246517A
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JP2000054819A
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English (en)
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Masae Ishii
政衛 石井
Takeshi Hasegawa
健 長谷川
Hiroaki Hayashizaki
弘章 林崎
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
三菱マテリアル株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸に対する工具本体の偏心を容易に検出す
る。 【解決手段】 工具本体11の中央の貫通孔13に工作
機械への取付部となる穴部13bを設ける。工具本体1
1の上部11aの外周面11aAに穴部13bと同軸を
なすセンシング用の基準面15を設ける。工作機械に工
具本体を取り付け、工作機械の中心軸回りに基準面15
を周方向にセンシングして工作機械の中心軸に対する振
れを測定する。振れを相殺して穴部13bと同軸をなす
複数のチップ取付座16を工具本体の周面に加工する。
切削時には工作機械の中心軸が工具本体11の穴部13
bと同軸をなすように工具本体11の工作機械への取り
付け位置を微調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転削工具等の工具
本体に切刃チップを装着するチップ取付座や切刃等を加
工したり、工作機械に工具本体を装着して切刃で切削加
工する際の振れ制御方法及びこの振れ制御が可能な工具
本体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、転削工具の一例として図6に示す
ような正面フライスがある。この正面フライス1は工具
本体2の先端外周部に所定間隔で複数のチップ取付座3
を設けてスローアウェイチップ4をそれぞれ固着してな
るものである。そしてこの工具本体2はアーバ5を介し
て工作機械の主軸(以下、単に主軸ということがある)
に装着され、主軸の中心軸O回りに回転させてチップ4
の切刃で切削加工を行うものである。工具本体2のアー
バ5への装着に際しては、工具本体2の中央に設けた貫
通孔6にアーバ5の取付軸5aを嵌合させ、頭部付きの
締結ボルト7を取付軸5aに螺合させることで工具本体
2をアーバ5に固着することになる。また工具本体2の
製造に際しては、スチール等の素材を略円筒状の工具本
体形状に旋盤などで加工して例えば工具本体2の下部の
拡径部2aを工作機械のチャックで保持して中心の貫通
孔6を加工した後、表面の研磨や焼き戻し等の熱処理を
行う。そして工具本体2の上部2bをチャックで保持し
て複数のチップ取付座3…を中心軸O回りに同軸に拡径
部2aの外周面に切削加工することになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、工具本
体2をアーバ5を介して工作機械の主軸に装着する際、
工具本体2の貫通孔6とアーバ5の取付軸5aとの嵌合
部分に図6に示すようにわずかなクリヤランスcができ
てしまう。そのため、主軸の中心軸Oとアーバ5の回転
軸との偏心に加えてアーバ5の回転軸と工具本体2の中
心軸O1との間に微小な偏心が生じる。これが主軸の中
心軸Oと工具本体2の中心軸O1との偏心となって、工
具本体2を中心軸O回りに高速回転させる際に各チップ
4の切刃の振れとして表れるために切削精度を低下させ
るという問題がある。しかも、最も径方向外側に突出す
る一部の切刃に過大な負荷がかかってその切刃の寿命が
短くなるという問題もある。また工具本体2の製造時に
おいてもチップ取付座3を切削加工する際に工具本体2
を取り付ける主軸の中心軸Oと工具本体2の中心軸O1
との間の偏心による微少なズレがあると、工作機械にセ
ットされた切削工具で中心軸O回りに切削加工されるチ
ップ取付座3の位置と工具本体2の中心軸O1(貫通孔
6)との間に偏心による微少なズレが発生し、これが被
削材切削時における切刃の振れの原因になるという問題
がある。
【0004】本発明は、このような実情に鑑みて、工作
機械の主軸に装着した際の振れを検出できるようにした
工具本体を提供することを目的とする。また本発明の他
の目的は、切刃の振れを抑制した工具本体を製造できる
ようにした工具本体の振れ制御方法を提供することにあ
る。また本発明の他の目的は、切削加工時に生じる切刃
の振れを抑制できるようにした工具本体の振れ制御方法
を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による工具本体
は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準面
を周面に設けて成ることを特徴とする。取付部で工具本
体を工作機械の主軸に直接または間接的に固定する際に
工具本体の基準面をセンサーで主軸の中心軸回りに周方
向にセンシングすることで工作機械の中心軸に対する工
具本体の取付部の偏心量を工作機械の中心軸に対する振
れとして検出できる。そのため、切削加工時にあっては
工作機械に対する工具本体の取り付け位置を微少量ずら
せば同軸位置にくるよう調整できて切刃の振れを抑えて
精度の良い切削ができる。またチップ取付座または切刃
の製作にあたっては工具本体にチップ取付座または切刃
を切削加工する際に工作機械の中心軸と同軸にではなく
工具本体の取付部と同軸に複数のチップ取付座または切
刃を周方向に形成するよう調整することで振れを抑える
ことができる。尚、工具本体は転削工具としてもよい。
また転削工具として、取付部となる周面は工具本体の穴
部の内周面であってもよい。或いは工具本体の外周面で
あってもよい。基準面は工具本体の外周面に設ければセ
ンシングが容易である。また基準面は取付部をなす工具
本体の内周面または外周面に連続して形成してもよいし
別個にまたは分離して形成してもよい。
【0006】また本発明による工具本体の振れ制御方法
は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準面
を周面に設けた工具本体を工作機械に取り付け、該工作
機械の中心軸回りに基準面を周方向にセンシングして前
記工作機械の中心軸との振れを測定し、該振れを調整し
て取付部と同軸をなすように複数のチップ取付座または
切刃を工具本体の周面に加工するようにしたことを特徴
とする。取付部で工具本体を工作機械の主軸に固定した
際、工具本体の基準面をセンサーで中心軸回りに周方向
にセンシングすることで主軸の中心軸に対する工具本体
の取付部の中心軸の偏心による基準面の振れを検出でき
る。そして、チップ取付座または切刃の加工に際して工
作機械の中心軸に対して振れに相当する距離と方向をず
らせればチップ取付座または切刃を工具本体の中心軸と
同軸に周方向に加工形成できて工具本体の取付部と同軸
のチップ取付座または切刃を周方向に形成できることに
なる。
【0007】また本発明による工具本体の振れ制御方法
は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準面
を周面に設けると共に取付部と同軸に複数の切刃を周方
向に設けてなる工具本体を、取付部で工作機械に取り付
け、該工作機械の中心軸回りに基準面をセンシングして
工作機械の中心軸との振れを測定し、工作機械の中心軸
が工具本体の取付部の周面と同軸をなすように工具本体
の工作機械への取り付け位置を微調整するようにしたこ
とを特徴とする。取付部で工具本体を工作機械の主軸に
固定した際、工具本体の基準面をセンサーで工作機械の
中心軸回りに周方向にセンシングすることで工作機械の
中心軸に対する工具本体の取付部の中心軸の偏心による
振れの大きさを検出できる。そして、工作機械に対する
工具本体の取り付け位置を径方向に微少量ずらせば工作
機械の中心軸と同軸位置にくるよう調整できて切刃の振
れを抑えて精度の良い切削加工ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を添付図
面により説明するが、上述の従来技術と同一の部分、部
材には同一の符号を用いて説明する。図1は第一の実施
の形態による正面フライスの工具本体の中央縦断面図、
図2は実施の形態による工具本体の製造手順を示すフロ
ーシート、図3(a)、(b)、(c)、(d)は工具
本体の製造工程を示す図、図4は図1に示す正面フライ
スをアーバを介して工作機械の主軸に装着した状態を示
す中央縦断面図である。図1に示す本実施の形態による
正面フライス10は工具本体11が略円筒状を呈してい
て図示しない工作機械の主軸に把持される比較的小径の
上部11aとスローアウェイチップ4を装着する拡径さ
れた下部11bとを有しており、その中央には上下に貫
通する貫通孔13が穿孔されている。貫通孔13は、下
面14に開口する最大内径の凹部13aとアーバ5の取
付軸5aを嵌合させる取付部としての穴部13bと凹部
13a及び穴部13bの間に位置して穴部13bに対し
て段付きで拡径された締結孔13cとが同軸状に連続し
て形成されている。
【0009】特に穴部13bは内周面が円筒状に精密加
工されており、その円筒面の中心軸O1は工具本体11
の中心軸をなしている。そして工具本体11の上部11
aの外周面11aAには穴部13bと同軸をなす円筒状
の基準面15が形成されている。更に拡径された下部1
1bの外周部11bAの先端には周方向に所定間隔で複
数のチップ取付座16…が配列されており、これらのチ
ップ取付座16…は穴部13bと同軸に周方向に配列さ
れており、各チップ取付座16にはスローアウェイチッ
プ4が固着されている。各スローアウェイチップ4は例
えば略四角形板状を呈しており、外周側に傾斜配置され
る主切刃としての外周刃4aと先端側に配置される副切
刃としての正面刃4bとを有している。この場合、各ス
ローアウェイチップの外周刃4aはチップ取付座16が
穴部13bと同軸に周方向に配列されているために穴部
13bの中心軸O1と同軸をなす周方向に配列されるこ
とになる。
【0010】本実施の形態による正面フライス10は上
述の構成を有しており、次にこの正面フライス10の工
具本体11の製造方法について図2及び図3により説明
する。工具本体11の製造方法を図2に示すフローシー
トにより説明すると、先ず旋盤などを用いて素材を図3
(a)に示すような工具本体11の概略形状に切削加工
する(ステップ101)。この時点で工具本体11は貫
通孔13の穴部13bの下穴13bBが穿孔され、上部
11aの外周面11aAと拡径下部11bの外周面11
bAは精密に加工されている。次にこの工具本体11の
外周面11aA,11bAを研磨し焼き戻し等の熱処理
を施す(ステップ102)。この工程によって工具本体
11の剛性、強度がアップするが外周面11aA,11
bAの寸法に誤差が発生し、先の加工による外周面11
aA,11bAと穴部13bの下穴13bBとの同軸度
が失われることになる。
【0011】そして例えば工具本体11の下部11bを
チャッキング等によって工作機械等に把持させ(ステッ
プ103)、図3(b)に示すように穴部13bの下穴
13bBを工作機械の主軸の中心軸O回りに仕上げ加工
して穴部13bの内周面を精度よく円筒状に仕上げる
(ステップ104)。ここでは加工された穴部13bの
中心軸O1は工具本体11を把持する主軸の中心軸Oと
一致し工具本体11の中心軸になる。更に工具本体11
の上部11aについて図3(c)に示すように、外周面
11aAの少なくとも一部を仕上げ加工して円筒状の基
準面15を切削加工する(ステップ105)。この基準
面15は同一のチャッキング状態で穴部13bと連続し
て加工するから同軸に仕上げられる。次にチャッキング
を外して図3(d)に示すように、工作機械のアーバ5
の取付軸5aに工具本体11の穴部13を嵌合させて締
結ねじ7で固定してチャッキングを行う(ステップ10
6)。次に主軸にセットされたタッチセンサ20を基準
面15に当接させ工具本体11の周方向に相対回転させ
て中心軸O回りに全周に亘ってセンシングを行う。タッ
チセンサ20は主軸の中心軸Oからの距離を測定するた
め、主軸とアーバ5の取り付け誤差やアーバ5の取付軸
5aと穴部13bとの間のクリヤランス等の誤差によっ
て工具本体11が主軸に対して微少な偏心を起こしてい
てその中心軸O1が中心軸Oと一致しない場合には、タ
ッチセンサ20の測定値の変動として表れる。例えば偏
心がない場合の基準面15と中心軸O(O1)との距離
の理想値をRとし、基準面15の周方向の各位置(基準
位置からの角度ω)と中心軸Oとの距離の測定値をrω
とした場合、(R−rω)を各位置での振れとして演算
できる(ステップ108)。
【0012】そのため、工作機械のNC制御によって複
数のチップ取付座16…を図示しない工作機械の切削工
具で工具本体11の下部11bに加工形成する際に、各
位置で距離(R−rω)を振れによる補正値として径方
向の切削位置を調整すればよい。このようにして図3
(d)に示すように、工具本体11の下部11bにおい
てチップ取付座16を切削加工すべき位置の振れ(R−
rω)を調整しつつ、チップ取付座16を加工形成する
(ステップ109)。このようにして工具本体11は穴
部13bと外周面の基準面15と複数のチップ取付座1
6…とが互いに中心軸O1で同軸をなすように精密に形
成できる。
【0013】次にこのようにして得られた工具本体11
をユーザー等が工作機械の主軸に装着して被削材を切削
加工する場合の振れ調整方法について説明する。図3に
示すように図示しない主軸に設けられたアーバ5の取付
軸5aに工具本体11の穴部13bを嵌合させ、締結ボ
ルト7を取付軸5aのねじ穴に緩く締め込むことで締結
ボルト7の頭部7aが貫通孔13の締結孔13cの段差
に押し付けられて工具本体11をアーバ5に固着する。
この状態でタッチセンサ20を基準面15に当接させて
主軸の中心軸O回りに周方向に全周に亘って測定し、各
測定値rωと理想値Rとの寸法差(R−rω)を取り付
け時の振れ(補正値)として演算する。そして振れ(R
−rω)が最大値の部位を打撃具で叩く等して取付軸5
aに対する工具本体11の位置調整を行い、この作業を
振れ(R−rω)が極小の許容範囲内か0になるまで繰
り返す。その後で締結ボルト7を硬く締め込むことで主
軸Oに対する偏心による各外周刃4aの振れが0か極小
の取り付け状態になる。この状態で被削材を切削加工す
れば、高い加工精度で精密に切削加工できる。しかも複
数の外周刃4a…のうちの特定の外周刃4aに過大な負
荷がかかることもなく均等に切削加工できる。尚、実施
の形態では、主軸と工具本体11との間にアーバ5が設
けられているためにアーバ5の偏心も存在するが、工具
本体11は主軸の中心軸O回りに回転するために主軸の
中心軸Oと工具本体11の中心軸O1との偏心を取り除
くよう調整すればよい。
【0014】図に示す正面フライス10により主軸に対
する偏心による振れの調整量について試験を行ったとこ
ろ、工作機械の主軸に装着したアーバ5の取付軸5aに
実施の形態による工具本体11の穴部13bを嵌合させ
て、タッチセンサ20で基準面15の測定を全周に亘っ
て行ったところ、工作機械の主軸の中心軸Oと工具本体
11の中心軸O1とのズレは0.08mmであった。そ
こで工具本体11の位置調整を行って再度タッチセンサ
20で基準面15の測定を行ったところ、中心軸OとO
1のズレは0.01mmとなり、取り付け精度が著しく
向上した。尚、図1,3,4において基準面15は工具
本体11の上部外周面11aAの一部にリング状に形成
したが、外周面11aAの上端まで延在するように形成
してもよい。
【0015】上述のように本実施の形態によれば、工具
本体11に工作機械に取り付ける穴部13bの内周面と
同軸の基準面15を外周面11aAに設けたことで、チ
ップ取付座16の形成時においても切刃による被削材の
加工時においても工具本体11の偏心による振れを外側
から容易に測定して調整することができ、精密な工具本
体11の製作と精密な切削加工とを行うことができる。
しかも工具本体11を高速回転切削する場合等に回転バ
ランスを良くすることができて振動を抑えることができ
る。
【0016】次に本発明の第二の実施の形態を図5によ
り説明するが、第一の実施の形態と同一または同様な部
分、部材には同一の符号を用いて説明する。図5は柄付
きの転削工具、具体的にはスローアウェイ式エンドミル
を示すものであり、このエンドミル30において、工具
本体31は複数のチップ4…がチップ取付座16にそれ
ぞれ装着されたヘッド部32と基端側に位置してチャッ
ク等で主軸に取り付けられるシャンク部33とで構成さ
れている。各チップ取付座16はヘッド部32の外周面
に所定間隔で形成されている。シャンク部33は略円柱
状とされ、シャンク部33の外周面には主軸にチャック
で把持されるための円柱状の取付部35が(例えばシャ
ンク部33の全長に亘って)設けられ、その先端側領域
のヘッド部32に取付部35と分離して(分離せずに連
続して形成されていてもよい)円筒状の基準面36が形
成されている。尚、基準面36はシャンク部33に設け
てもよい。
【0017】取付部35と基準面36は、例えばヘッド
部32が工作機械のチャックで把持された状態で連続し
て切削加工されて製作されたものであり、これによって
取付部35と基準面36は同軸に形成されている。そし
て取付部35と基準面36と複数のチップ取付座16…
は同軸に設けられている。尚、取付部35と基準面36
の外径は同一でもよいし異なっていても良い。
【0018】本実施の形態によるエンドミルは上述の構
成を備えているから、第一の実施の形態と同様にチップ
取付座16…をヘッド部32の周方向に所定間隔で形成
するには、工作機械の主軸にシャンク部33の取付部3
5が把持された状態で基準面36から主軸の中心軸Oま
での距離rωをタッチセンサ20で測定して振れ調整
し、チップ取付座16を形成する周面の径方向深さを特
定すればよい。またこのエンドミル30を用いて被削材
の切削加工を行う際にも、同様に基準面36から主軸の
中心軸Oまでの距離rωをタッチセンサ20で測定して
振れ(R−rω)を演算し、工具本体31を径方向に微
少移動させて中心軸Oと一致させて堅固に締め込み固定
すればよい。
【0019】上述の実施の形態ではスローアウェイ式の
転削工具について説明したが、本発明はスローアウェイ
式に限定されることなくチップ取付座に切刃チップをろ
う付けするタイプの転削工具にも採用できる。また工具
本体に切刃を一体形成したソリッドタイプの転削工具に
も採用できる。更にはボーリングバー等の旋削工具であ
っても工作機械のチャックで工具を固定する際に切刃の
芯だし等に採用できる等、各種切削工具に採用できる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る工具本
体は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準
面を周面に設けたから、工具本体の基準面をセンサーで
工作機械の中心軸回りに周方向にセンシングすることで
工作機械の中心軸に対する工具本体の偏心による振れを
検出でき、これによってチップ取付座や切刃等の製作時
には工作機械の中心軸と工具本体のズレにかかわらず工
具本体の取付部と同軸にチップ取付座や切刃等を周方向
に形成することで振れを調整でき、また切削加工のため
の装着時にあっては工作機械に対する工具本体の取り付
け位置が同軸になるよう調整できて切刃の振れを抑えて
精度の良い切削ができる。そのため工具本体を高速回転
切削する場合等に回転バランスを良くすることができ振
動を抑えることができる。
【0021】また本発明による工具本体の振れ制御方法
は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準面
を周面に設けた工具本体を工作機械に取り付け、該工作
機械の中心軸回りに基準面を周方向にセンシングして工
作機械の中心軸との振れを測定し、該振れを調整して取
付部と同軸をなす複数のチップ取付座や切刃を工具本体
の周面に加工するようにしたから、取付部で工具本体を
工作機械に固定した際、工作機械の中心軸に対する工具
本体の基準面の振れを検出できて、工具本体の取付部と
同軸のチップ取付座や切刃を周方向に形成できる。
【0022】また本発明による工具本体の振れ制御方法
は、工作機械への取付部と同軸にセンシング用の基準面
を周面に設けると共に取付部と同軸に複数の切刃を周方
向に設けてなる工具本体を、取付部で工作機械に取り付
け、該工作機械の中心軸回りに基準面をセンシングして
工作機械の中心軸との振れを測定し、工作機械の中心軸
が工具本体の取付部と同軸をなすように工具本体の工作
機械への取り付け位置を微調整するようにしたから、取
付部で工具本体を工作機械に固定した際、工具本体の基
準面をセンサーで中心軸回りに周方向にセンシングする
ことで工作機械の中心軸に対する工具本体の取付部の中
心軸のズレによる基準面の振れを検出して同軸位置にく
るよう調整できて切刃の振れを抑えて精度の良い切削加
工ができる。しかも工具本体を高速回転切削する場合等
に回転バランスを良くすることができ振動を抑えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一の実施の形態による正面フライ
スの工具本体の中央縦断面図である。
【図2】 実施の形態による工具本体の製造手順を示す
フローシートである。
【図3】 (a)、(b)、(c)、(d)は工具本体
の製造工程を示す図である。
【図4】 図1に示す正面フライスをアーバに装着した
状態を示す中央縦断面図である。
【図5】 第二の実施の形態による工具本体を示す要部
側面図である。
【図6】 従来の正面フライスアーバに装着した状態を
示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
4 スローアウェイチップ 4a 外周刃 10 正面フライス 11,31 工具本体 13b 穴部(取付部) 15,36 基準面 16 チップ取付座 30 エンドミル 35 取付部 O 工作機械の主軸の中心軸 O1 工具本体の穴部の中心軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林崎 弘章 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 Fターム(参考) 3C022 HH01 HH15 PP05 QQ03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械への取付部と同軸にセンシング
    用の基準面を周面に設けて成る工具本体。
  2. 【請求項2】 工作機械への取付部と同軸にセンシング
    用の基準面を周面に設けた工具本体を工作機械に取り付
    け、該工作機械の中心軸回りに前記基準面を周方向にセ
    ンシングして前記工作機械の中心軸との振れを測定し、
    該振れを調整して前記取付部と同軸をなすように複数の
    チップ取付座または切刃を工具本体の周面に加工するよ
    うにした工具本体の振れ制御方法。
  3. 【請求項3】 工作機械への取付部と同軸にセンシング
    用の基準面を周面に設けると共に前記取付部と同軸に複
    数の切刃を周方向に設けてなる工具本体を、前記取付部
    で工作機械に取り付け、該工作機械の中心軸回りに前記
    基準面を周方向にセンシングして前記工作機械の中心軸
    との振れを測定し、前記工作機械の中心軸が工具本体の
    取付部と同軸をなすように前記工具本体の工作機械への
    取り付け位置を微調整するようにした工具本体の振れ制
    御方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009012129A (ja) * 2007-07-05 2009-01-22 Mitsubishi Materials Corp 穴加工工具
JP2009061548A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Nikken Kosakusho Works Ltd カッタヘッドおよびカッタヘッドシステム
CN103447783A (zh) * 2013-09-16 2013-12-18 许昌远东传动轴股份有限公司 传动轴滑动叉加工新工艺

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