JP2002154040A

JP2002154040A - 回転工具

Info

Publication number: JP2002154040A
Application number: JP2000353182A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Yamaki; 英教山木
Original assignee: Ikegami Mold & Die Manufacturing; Ikegami Mold Engineering Co Ltd
Current assignee: Ikegami Mold & Die Manufacturing; Ikegami Mold Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】加工の死点を無くし、工具本体の軸心を傾ける
制御プログラムを用いることなく、同一の加工装置で精
密加工までの一貫加工が可能な回転工具を提供すること
にある。【解決手段】工具本体１の先端部に加工部７を有し、こ
の加工部７を被加工面に接触して研削する回転工具にお
いて、前記加工部７の少なくとも前記被加工面に接触す
る部分を円弧凸面８ａに形成すると共に、前記工具本体
１の先端部に、該工具本体１の回転を等速で伝達する伝
達部５を介して前記加工部７を傾倒自在に設け、前記加
工部７を介して前記伝達部に加工抵抗力が作用したと
き、前記工具本体１の軸心Ｓに対して前記加工部７が傾
倒することを特徴とする。

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、例えば、金属ブ
ロックあるいはレンズ等の被加工面を曲面に精密加工す
るための回転工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金型等の製造工程において、金
属ブロック等の被加工面を自由曲面に精密加工する場
合、回転工具としての自由曲面加工ツールが用いられて
いる。この自由曲面加工ツールは、図１１に示すよう
に、ツール本体ａの先端部に刃物、砥石あるいは研磨体
からなる加工部ｂが一体的に設けられている。

【０００３】そして、ツール本体ａをＮＣ加工装置等の
主軸に装着し、ツール本体ａを軸心Ｓを中心として高速
回転させると共に、被加工面Ｗに接触した状態で、相対
的にＸＹＺ方向に移動させながら被加工面Ｗを自由曲面
に研削加工している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した自
由曲面加工ツールのツール本体ａは、その軸心Ｓを中心
に回転するため、加工部ｂの軸心、すなわち半径がゼロ
の位置では、加工面の周速がゼロとなるため、３軸（Ｘ
−Ｙ−Ｚ）のＮＣ加工装置を用いても、軸心部の位置が
死点となり、この位置では良好な加工ができない問題点
がある。

【０００５】そのため、従来は、自由曲面加工ツールを
４〜５軸を有する多軸ＮＣ加工装置に取り付け、自由曲
面がＺ軸に垂直になる部分、例えば、図１１のＡ部及び
Ｂ部を加工する際には、ツール本体ａの軸心ＳがＺ軸に
対して適当な角度を有するようにプログラムを作成して
いた。しかし、かかるプログラムの作成は複雑かつ困難
であるばかりでなく、ツール本体ａと被加工面Ｗの干渉
回避の問題が加わることになる。

【０００６】また、ＮＣ加工装置の軸数の増加は一方で
誤差の増大をきたすので、精密加工（高精度・高品位加
工〕ができる４軸以上の多軸ＮＣ加工装置は、高価であ
り、汎用性に乏しい問題点があった。

【０００７】次に、加工量と同問題の関係について説明
すると、図１２はツール本体ａの加工部ｂによって被加
工面Ｗを加工している状態を示す。（ａ）は切り込み
量、加工深さが大きい場合であり、送り方向ｙ（ツール
移動方向）が鉛直方向でない限り、送り量ｄ（ツール移
動量）の大小に拘わらず接触面ｅは広がり、主加工部分
は軸心Ｓより離れた位置になるので、前述したような問
題の影響は小さく、一般的には許容されている。

【０００８】しかし、（ｃ）に示すように、切り込み量
が小さい場合、すなわち、精密加工においては接触面ｅ
が狭まり、主加工部分が軸心Ｓに近づき、表面に摺動傷
が付く問題が発生する。

【０００９】そのため、加工ツールの使い分けが必要と
なり、加工ツールの交換時の加工品質，精度の低下およ
び不連続性を回避できなくなる。ＮＣ加工装置での精密
加工に不可欠な一貫加工ができない。すなわち、自由曲
面の全面の加工が同一加工ツールで行えないという問題
がある。

【００１０】（ｂ）及び（ｄ）は加工軌跡に垂直な断面
を示している。ピックフィードｇを小さくするか、加工
ツールの球面半径を大きくするかして、カブス量ｈの微
小化または除去を図らなければならないのであるが、加
工ツールの球面半径はツール干渉による加工曲面への傷
付けを避けることから、自由曲面中の最小負（凹）曲面
の曲率以下でなければならないので、加工時間は増大す
るものの、ピックフィードｇを半ピッチずらしたり小さ
くする手段を選択せざるを得ない問題がある。

【００１１】また、加工ツールの球面半径を小さくする
ことにより、加工位置の精度を向上させることはできる
が、反面、前述の如く加工時間が増大する問題がある。

【００１２】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、加工の死点を無く
し、工具本体の軸心を傾ける制御プログラムを用いるこ
となく、同一の加工装置で精密加工までの一貫加工が可
能となり、さらに精度・表面品質の向上が図れる回転工
具を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、工具本体の先端部に加工
部を有し、この加工部を被加工面に接触して除去加工す
る回転工具において、前記加工部の少なくとも前記被加
工面に接触する部分を円弧凸面に形成すると共に、前記
工具本体の先端部に、該工具本体の回転を等速で伝達す
る伝達部を介して前記加工部を傾倒自在に設け、前記加
工部を介して前記伝達部に加工抵抗力が作用したとき、
前記工具本体の軸心に対して前記加工部が傾倒すること
を特徴とする。

【００１４】請求項２は、請求項１の前記加工部は、内
面に前記円弧凸面と同軸の円弧凹面を有し、前記工具本
体の先端部に前記円弧凹面に接触する接触部を設け、こ
の接触部を支点として前記加工部が傾倒することを特徴
とする。

【００１５】請求項３は、請求項１の接触部は、球面ま
たはボールであることを特徴とする。

【００１６】請求項４は、請求項１の伝達部は、フレキ
シブルジョイントであることを特徴とする。

【００１７】請求項５は、請求項１の伝達部は、ボール
ジョイントであることを特徴とする。

【００１８】請求項６は、請求項１の伝達部は、凹凸係
合する継手であることを特徴とする。

【００１９】請求項７は、請求項１の伝達部は、十字ピ
ン継手であることを特徴とする。

【００２０】請求項８は、請求項１の加工部は、刃物、
砥石、研磨体のいずれかであることを特徴とする。

【００２１】請求項９は、先端部に球状部を有した工具
本体と、前記球状部に嵌合される内腔部を有し、前記球
状部に対して傾倒自在な加工部とを備え、前記加工部を
被加工面に接触して除去加工する回転工具であって、前
記加工部の少なくとも前記被加工面に接触する部分を円
弧凸面に形成すると共に、前記球状部及び内腔部に互い
に対向して凹溝を設け、対向する凹溝の内部にボールを
収容すると共に、前記ボールをリテーナによって転動自
在に保持してボールジョイントを構成し、前記加工部を
介して前記ボールジョイントに加工抵抗力が作用したと
き、前記工具本体の軸心に対して前記加工部が傾倒する
ことを特徴とする。

【００２２】前記構成によれば、工具本体をＮＣ加工装
置の主軸に装着し、軸心を中心として高速回転させた状
態で、被加工面に接触させ、相対的にＸＹＺ方向に移動
させると、被加工面は加工部の有効加工部によって除去
加工され、被加工面に自由曲面を加工することができ
る。

【００２３】加工部と被加工面とが相対的に移動して加
工しているとき、加工部に加工抵抗力が加わると、伝達
部を支点として加工部が傾倒する。従って、加工部が工
具本体の軸心から離れた位置となり、加工の死点を無く
すことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００２５】図１は回転工具の第１の実施形態を示し、
（ａ）は回転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工
時の回転工具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はａ−ａ線
に沿う断面図である。

【００２６】図１に示すように、ＮＣ加工装置の主軸に
装着される工具本体１は円柱状に形成されている。この
工具本体１の先端部には工具本体１より小径で、円柱状
の連結軸２が同軸的に一体に突設されている。この連結
軸２の途中にはフランジ部３が設けられ、先端部にはＯ
１を中心とする曲率半径の円弧凸面を有する接触部４が
設けられている。

【００２７】さらに、連結軸２には円筒状のゴム等の弾
性部材からなる伝達部５が嵌合固定されている。この伝
達部５の基端部は工具本体１の同一外径に形成され、先
端部には環状溝６ａを有する嵌合受け部６が設けられて
いる。そして、嵌合受け部６には加工部７が嵌合固定さ
れ、工具本体１の軸心Ｓを中心とする回転が伝達部５を
介して加工部７に等速で伝達されるようになっている。

【００２８】加工部７は、強度アップを図るために内殻
部８と外殻部９との二重構造であり、内殻部８の先端部
は円弧状または球面状に形成されている。内殻部８と外
殻部９の外周はＯ２を曲率中心とする円弧凸面８ａに形
成され、内周は工具本体１の軸心Ｓを挟んで軸心Ｓから
偏心したＯ３，Ｏ３を曲率中心とする円弧凹面８ｂに形
成されている。さらに、内殻部８の基端部は嵌合受け部
６に嵌合する円筒状で、環状溝６ａに弾性的に嵌合する
環状凸部８ｃが設けられている。

【００２９】また、内殻部８の円弧凸面８ａにはその周
方向に所定間隔を存し、かつ円弧面に沿って複数の円弧
溝１０が設けられている。これら円弧溝１０には前記外
殻部９の有効加工部１１が設けられている。

【００３０】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部７
の有効加工部１１によって研削され、被加工面Ｗに自由
曲面を加工することができる。

【００３１】今、仮に加工部７と被加工面Ｗとが相対的
に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部７に
加工抵抗力が加わると、（ｂ）に示すように、伝達部５
の移動方向側が伸長し、反対側が圧縮されるように弾性
変形し、工具本体１の軸心Ｓに対して加工部７が傾倒
（回動）する。従って、有効加工部１１の被加工面Ｗと
の接触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置となり、
加工の死点を無くすことができ、従来のように、工具本
体１を意識的に傾ける制御が不要となる。すなわち、工
具本体１の軸心Ｓを傾ける制御プログラムを用いること
なく、同一の加工装置で精密加工までの一貫加工が可能
となり、さらに精度・表面品質の向上が図れる。

【００３２】なお、第１の実施形態においては、加工部
７を、強度アップを図るために内殻部８と外殻部９との
二重構造とし、内殻部８の円弧凸面８ａに複数の円弧溝
１０を設け、この円弧溝１０に外殻部９の有効加工部１
１を設けたが、加工部７を二重構造とすることなく、そ
のまま刃物、砥石あるいは研磨体等の除去加工を行なう
加工部としてもよい。

【００３３】図２は第２の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｂ−ｂ線に沿う断面
図であり、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を
付して説明を省略する。

【００３４】図２に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の先
端部にはＯ１を中心とする曲率半径の円弧凸面を有する
接触部１３が設けられている。

【００３５】さらに、連結軸１２の外周には断面が矩形
状の線材を螺旋状に巻回したばね継手からなる伝達部１
４が設けられ、この伝達部１４の一端は工具本体１の先
端面に固定されている。この伝達部１４の他端面には加
工部１５が固定され、工具本体１の軸心Ｓを中心とする
回転が伝達部１４を介して加工部１５に等速で伝達され
るようになっている。

【００３６】加工部１５は、先端部が球面状に形成され
ている。加工部１５の外周及び内周は工具本体１の軸心
Ｓ上のＯ２を曲率中心とする円弧凸面１５ａ，１５ｂに
形成されている。さらに、加工部１５の基端部は連結軸
１２に嵌合する円筒状で、内周面には環状溝１５ｃが設
けられている。そして、環状溝１５ｃには連結軸１２に
弾性的に嵌合するＯリング１６が収納されている。

【００３７】また、加工部１５の円弧凸面１５ａにはそ
の周方向に鋸歯状の刃部１７が円弧面に沿って設けられ
ている。この刃部１７によって加工部１５の有効加工部
１８を形成している。

【００３８】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部１
５の有効加工部１８によって切削され、被加工面Ｗに自
由曲面を加工することができる。

【００３９】今、仮に加工部１５と被加工面Ｗとが相対
的に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部１
５に加工抵抗力が加わると、（ｂ）に示すように、伝達
部１４の移動方向側が伸長し、反対側が圧縮されるよう
に弾性変形し、工具本体１の軸心Ｓに対して加工部１５
が傾倒（回動）する。従って、有効加工部１８の被加工
面Ｗとの接触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置と
なり、加工の死点を無くすことができ、第１の実施形態
と同様の作用効果がある。

【００４０】図３は第３の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｃ−ｃ線に沿う断面
図であり、第１，２の実施形態と同一構成部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００４１】図３に示すように、工具本体１の先端部に
設けられた連結軸１２の基端部には二条の環状溝２０が
設けられ、この連結軸１２の先端部における外周面には
４個の凸部２１が等間隔に設けられている。

【００４２】さらに、連結軸１２の外周にはテーパ筒状
の弾性体からなるダストカバー２２が設けられている。
このダストカバー２２の一端部には環状溝２０に係合す
る環状凸部２３が設けられ、ダストカバー２２の一端部
が工具本体１の先端部に固定されている。この伝達部２
２の他端部はガストカバー２２に引っ張り力を付与した
状態で加工部７に固定されている。加工部７の内殻部８
の内周面には連結軸１２の凸部２１と嵌合する凹部２４
が設けられ、凸部２１と凹部２４との係合によって伝達
部を構成し、工具本体１の軸心Ｓを中心とする回転が加
工部７に等速で伝達されるようになっている。

【００４３】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部７
によって研削され、被加工面Ｗに自由曲面を加工するこ
とができる。

【００４４】今、仮に加工部７と被加工面Ｗとが相対的
に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部７に
加工抵抗力が加わると、（ｂ）に示すように、凸部２１
と凹部２４とが係合状態で屈曲し、ダストカバー２２の
移動方向側が伸長し、反対側が圧縮されるように弾性変
形し、工具本体１の軸心Ｓに対して加工部７が傾倒（回
動）する。従って、有効加工部１１の被加工面Ｗとの接
触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置となり、加工
の死点を無くすことができ、第１の実施形態と同様の作
用効果がある。

【００４５】図４は第４の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｄ−ｄ線に沿う断面
図であり、第１〜３の実施形態と同一構成部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００４６】図４に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の先
端部には球状部２５が設けられている。球状部２５の先
端部には工具本体１の軸心Ｓと同軸上にボールからなる
接触部２５ａが設けられている。さらに、球状部２５の
外周には４個のボール２６が球状部２５の周方向に等間
隔に配置され、ボール２６は回転自在に保持されてい
る。

【００４７】また、連結軸１２の球状部２５には加工部
２７が嵌合されている。この加工部２７には球状部２５
に嵌合する内腔部２８が設けられている。この内腔部２
８にはボール２６と係合する凹溝２９が内周面に沿って
設けられ、伝達部としてのボールジョイント３０を構成
している。従って、加工部２７は球状部２５を中心とし
て傾倒自在であり、工具本体１の軸心Ｓを中心とする回
転がボールジョイント３０を介して加工部２７に等速で
伝達されるようになっている。なお、３１はダストカバ
ーである。

【００４８】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部２
７によって研削され、被加工面Ｗに自由曲面を加工する
ことができる。

【００４９】今、仮に加工部２７と被加工面Ｗとが相対
的に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部２
７に加工抵抗力が加わると、ボールジョイント３０によ
って加工部２７が球状部２５を中心として（ｂ）に示す
ように傾倒し、工具本体１の軸心Ｓに対して加工部２７
が傾倒（回動）する。従って、有効加工部２７ａの被加
工面Ｗとの接触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置
となり、加工の死点を無くすことができ、第１の実施形
態と同様の作用効果がある。

【００５０】なお、球状部２５の外周にボール２６を等
間隔に配置し、内腔部２８にボール２６と係合する凹溝
２９を設けたが、逆に、球状部２５の外周に凹部２９を
設け、内腔部２８に凹部２９と係合するボール２６を設
け、伝達部としてのボールジョイント３０を構成しても
よい。

【００５１】図５は第５の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｅ−ｅ線に沿う断面
図であり、第１〜４の実施形態と同一構成部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００５２】図５に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の外
周部には周方向に等間隔に外歯３２が設けられている。
連結軸１２には加工部２７が嵌合されている。この加工
部２７には連結軸１２に嵌合する内腔部２８が設けられ
ている。この内腔部２８には外歯３２と噛合する内歯３
３が内周面に沿って設けられ、伝達部としての凹凸係合
する凹凸継手３４を構成している。従って、加工部２７
は連結軸１２に対して傾倒自在であり、工具本体１の軸
心Ｓを中心とする回転が凹凸継手３４を介して加工部２
７に等速で伝達されるようになっている。

【００５３】さらに、工具本体１の先端面と加工部２７
との間には連結軸１２を囲撓するダストカバー３５が設
けられ、その外側には引っ張り方向に付勢されたコイル
ばね３６が設けられ、工具本体１と加工部２７とを連結
している。

【００５４】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部２
７によって研削され、被加工面Ｗに自由曲面を加工する
ことができる。

【００５５】今、仮に加工部２７と被加工面Ｗとが相対
的に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部２
７に加工抵抗力が加わると、凹凸継手３４によって加工
部２７が工具本体１の軸心Ｓに対して傾倒（回動）す
る。従って、有効加工部２７ａの被加工面Ｗとの接触部
が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置となり、加工の死
点を無くすことができ、第１の実施形態と同様の作用効
果がある。なお、凹凸継手に代わってギヤ継手としても
よい。

【００５６】図６は第６の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）はｆ−ｆ線に沿う
断面図であり、第１〜５の実施形態と同一構成部分は同
一符号を付して説明を省略する。

【００５７】図６に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の外
周部には周方向に等間隔に略十字状の外歯３７が設けら
れている。連結軸１２には加工部２７が嵌合されてい
る。この加工部２７には連結軸１２に嵌合する内腔部２
８が設けられている。この内腔部２８には外歯３７と噛
合する内歯３８が内周面に沿って設けられ、伝達部とし
ての凹凸係合する凹凸継手３９を構成している。従っ
て、加工部２７は連結軸１２を中心として傾倒自在であ
り、工具本体１の軸心Ｓを中心とする回転が凹凸継手３
９を介して加工部２７に等速で伝達されるようになって
いる。

【００５８】さらに、加工部２７の基端部には折り返し
部４０が形成され、この折り返し部４０と外歯３７との
間には連結軸１２を囲撓するコイルばね４１が圧縮状態
に介在されている。また、工具本体１の先端面と加工部
２７との間には連結軸１２を囲撓するダストカバー４２
が設けられている。なお、凹凸継手に代わってギヤ継手
としてもよい。

【００５９】図７は第７の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）はｇ−ｇ線に沿う
断面図であり、第１〜６の実施形態と同一構成部分は同
一符号を付して説明を省略する。

【００６０】図７に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の外
周部には周方向に等間隔に多数の歯を有する外歯４３が
設けられている。連結軸１２には加工部２７が嵌合され
ている。この加工部２７には連結軸１２に嵌合する内腔
部２８が設けられている。この内腔部２８には外歯４３
と噛合する内歯４４が内周面に沿って設けられ、伝達部
としての凹凸継手４５を構成している。従って、加工部
２７は連結軸１２を中心として傾倒自在であり、工具本
体１の軸心Ｓを中心とする回転が凹凸継手４５を介して
加工部２７に等速で伝達されるようになっている。な
お、凹凸継手に代わってギヤ継手としてもよい。

【００６１】前述した第６の実施形態及び第７の実施形
態の作用は、基本的には第１〜第５の実施形態と同様で
あり、説明を省略する。

【００６２】図８は第８の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｈ−ｈ線に沿う断面
図であり、第１〜７の実施形態と同一構成部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００６３】図８に示すように、工具本体１の先端部に
は軸心Ｓを挟んで一対の軸受部４７が対向して設けられ
ている。また、加工部４８は先端部が円弧凸面４８ａま
たは球状面に形成され、この加工部４８の基端部には一
対の軸受部４９が対向して設けられている。軸受部４７
と４９と水平面内で９０°位相がずれており、軸受部４
７の下端面と対向する加工部４８には傾斜した逃げ部５
０が設けられている。

【００６４】そして、工具本体１と加工部４８とは伝達
部としての十字ピン継手５１によって連結されている。
すなわち、十字ピン継手５１には十字状に４本のピン５
２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが突設されている。そし
て、１８０°変位した位置にあるピン５２ａと５２ｃは
工具本体１の軸受部４７に回動自在に軸支され、ピン５
２ｂと５２ｄは加工部４８の軸受部４９に回動自在に軸
支されている。

【００６５】従って、加工部４８は十字ピン継手５１に
よって傾倒自在であり、工具本体１の軸心Ｓを中心とす
る回転が十字ピン継手５１を介して加工部４８に等速で
伝達されるようになっている。

【００６６】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部４
８によって研削され、被加工面Ｗに自由曲面を加工する
ことができる。

【００６７】今、仮に加工部４８と被加工面Ｗとが相対
的に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部４
８に加工抵抗力が加わると、十字ピン継手５１のピン５
２ｂと５２ｄを中心として（ｂ）に示すように、加工部
４８が傾倒（回動）する。従って、加工部４８の被加工
面Ｗとの接触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置と
なり、加工の死点を無くすことができ、第１の実施形態
と同様の作用効果がある。

【００６８】図９は第９の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｉ−ｉ線に沿う断面
図であり、第１〜８の実施形態と同一構成部分は同一符
号を付して説明を省略する。

【００６９】図９に示すように、工具本体１の先端部に
は連結軸１２が同軸的に設けられ、この連結軸１２の先
端部には球状部２５が設けられている。球状部２５の先
端部には工具本体１の軸心Ｓと同軸上にボールからなる
接触部２５ａが固定されている。

【００７０】また、連結軸１２の球状部２５には加工部
２７が嵌合されている。この加工部２７には球状部２５
に嵌合する内腔部２８が設けられている。さらに、球状
部２５の外周にはその凸周面に沿って図中上下方向に凹
溝５３が設けられ、この凹溝５３に対向して加工部２７
の内腔部２８にも凹周面に沿って凹溝５４が設けられて
いる。

【００７１】そして、凹溝５３と５４には球状部２５の
周方向に４個のボール２６が転動自在に収納されてお
り、伝達部としてのボールジョイント３０を構成してい
る。これらボール２６は球状部２５と内腔部２８との間
に介在されたリテーナ５５によって保持されている。こ
のリテーナ５５によってボール２６が下方に移動して球
状部２５と内腔部２８との間に食い込むのを防止してい
る。

【００７２】従って、加工部２７は球状部２５を中心と
して傾倒自在であり、工具本体１の軸心Ｓを中心とする
回転がボールジョイント３０を介して加工部２７に等速
で伝達されるようになっている。

【００７３】このように構成された回転工具は、工具本
体１をＮＣ加工装置の主軸に装着し、軸心Ｓを中心とし
て高速回転させた状態で、被加工面Ｗに接触させ、相対
的にＸＹＺ方向に移動させると、被加工面Ｗは加工部２
７によって研削され、被加工面Ｗに自由曲面を加工する
ことができる。

【００７４】今、仮に加工部２７と被加工面Ｗとが相対
的に矢印Ａ方向に移動して加工しているとき、加工部２
７に加工抵抗力が加わると、ボールジョイント３０によ
って加工部２７が球状部２５を中心として（ｂ）に示す
ように傾倒し、工具本体１の軸心Ｓに対して加工部２７
が傾倒（回動）する。従って、有効加工部２７ａの被加
工面Ｗとの接触部が工具本体１の軸心Ｓから離れた位置
となり、加工の死点を無くすことができ、第１の実施形
態と同様の作用効果がある。

【００７５】図１０は第１の実施形態の変形例を示し、
加工部の縦断側面図である。（ａ）は同軸タイプの加工
部５７であって、加工部５７の強度アップを図るために
内殻部５８と外殻部５９との二重構造である。外殻部５
９の外周は工具本体１の軸心Ｓを挟んで偏心したＯ４，
Ｏ４を曲率中心とする楕円形の円弧凸面５９ａに形成さ
れ、内周はＯ５を曲率中心とする円弧凹面５８ｂに形成
されている。

【００７６】（ｂ）は同心タイプの加工部５７であっ
て、加工部５７の強度アップを図るために内殻部５８と
外殻部５９との二重構造である。外殻部５９の外周は工
具本体１の軸心Ｓ上のＯ６を曲率中心とする球面状の円
弧凸面５９ａに形成され、内周もＯ６を曲率中心とする
円弧凹面５８ｂに形成されている。

【００７７】（ｃ）は同心タイプの加工部６０であっ
て、加工部６０の外周は工具本体１の軸心Ｓ上のＯ７を
曲率中心とする球面状の円弧凸面６０ａに形成され、内
周もＯ７を曲率中心とする円弧凹面６０ｂに形成されて
いる。

【００７８】（ｄ）は同軸タイプの加工部６０であっ
て、加工部６０の外周は工具本体１の軸心Ｓを挟んで偏
心したＯ８，Ｏ８を曲率中心とする楕円形の円弧凸面６
０ａに形成され、内周はＯ８を曲率中心とする円弧凹面
６０ｂに形成されている。

【００７９】前述のように加工部の中心点の位置は加工
のＮＣ制御上重要事項で中心を持たない円弧以外の形状
では自由曲面加工のプログラムは作成できない。同軸ま
たは同心とすることは中心位置を明確にする意味を持っ
ている。

【００８０】なお、前記各実施形態においては、被加工
面Ｗに対して回転工具を鉛直方向に下向きにして研削加
工する場合について説明したが、回転工具を水平向き、
上向きあるいは斜めに向けて加工する場合でも同様な効
果がある。

【００８１】また、加工部を内殻部と外殻部とに二重構
造とすることにより、強度アップが図られ、例えば外殻
部に超硬チップ、セラミックチップ、ダイヤモンド複合
材などの高機能材のチップを埋め込むことが可能とな
る。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、工具本体の回転を等速で伝達する伝達部を介して加
工部を傾倒自在に設け、加工部を介して伝達部に加工抵
抗力が作用したとき、工具本体の軸心に対して加工部が
傾倒するように構成したから、加工の死点が無く、工具
本体の軸心を傾ける制御プログラムを用いることなく、
同一の加工装置で精密加工までの一貫加工が可能とな
り、さらに精度・表面品質の向上が図れるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はａ−ａ線に沿う断面
図。

【図２】この発明の第２の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｂ−ｂ線に沿う断面
図。

【図３】この発明の第３の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｃ−ｃ線に沿う断面
図。

【図４】この発明の第４の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｄ−ｄ線に沿う断面
図。

【図５】この発明の第５の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｅ−ｅ線に沿う断面
図。

【図６】この発明の第６の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）はｆ−ｆ線に沿う
断面図。

【図７】この発明の第７の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）はｇ−ｇ線に沿う
断面図。

【図８】この発明の第８の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｈ−ｈ線に沿う断面
図。

【図９】この発明の第９の実施形態を示し、（ａ）は回
転工具の先端部の縦断側面図、（ｂ）は加工時の回転工
具の先端部の縦断側面図、（ｃ）はｉ−ｉ線に沿う断面
図。

【図１０】この発明の第１の実施形態の変形例を示し、
（ａ）〜（ｄ）は回転工具の先端部の縦断側面図。

【図１１】自由曲面加工ツールによって被加工面を加工
している状態の斜視図。

【図１２】（ａ）〜（ｄ）は自由曲面加工ツールによっ
て被加工面を加工している状態を示す拡大した断面図。

【符号の説明】

１…工具本体４…接触部５…伝達部７…加工部８ａ…円弧凸面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具本体の先端部に加工部を有し、この
加工部を被加工面に接触して除去加工する回転工具にお
いて、前記加工部の少なくとも前記被加工面に接触する部分を
円弧凸面に形成すると共に、前記工具本体の先端部に、
該工具本体の回転を等速で伝達する伝達部を介して前記
加工部を傾倒自在に設け、前記加工部を介して前記伝達
部に加工抵抗力が作用したとき、前記工具本体の軸心に
対して前記加工部が傾倒することを特徴とする回転工
具。
【請求項２】前記加工部は、内面に前記円弧凸面と同
軸の円弧凹面を有し、前記工具本体の先端部に前記円弧
凹面に接触する接触部を設け、この接触部を支点として
前記加工部が傾倒することを特徴とする請求項１記載の
回転工具。
【請求項３】前記接触部は、球面またはボールである
ことを特徴とする請求項２記載の回転工具。
【請求項４】前記伝達部は、フレキシブルジョイント
であることを特徴とする請求項１記載の回転工具。
【請求項５】前記伝達部は、ボールジョイントである
ことを特徴とする請求項１記載の回転工具。
【請求項６】前記伝達部は、凹凸係合する継手である
ことを特徴とする請求項１記載の回転工具。
【請求項７】前記伝達部は、十字ピン継手であること
を特徴とする請求項１記載の回転工具。
【請求項８】前記加工部は、刃物、砥石、研磨体のい
ずれかであることを特徴とする請求項１記載の回転工
具。
【請求項９】先端部に球状部を有した工具本体と、前
記球状部に嵌合される内腔部を有し、前記球状部に対し
て傾倒自在な加工部とを備え、前記加工部を被加工面に
接触して除去加工する回転工具であって、前記加工部の少なくとも前記被加工面に接触する部分を
円弧凸面に形成すると共に、前記球状部及び内腔部に互
いに対向して凹溝を設け、対向する凹溝の内部にボール
を収容すると共に、前記ボールをリテーナによって転動
自在に保持してボールジョイントを構成し、前記加工部
を介して前記ボールジョイントに加工抵抗力が作用した
とき、前記工具本体の軸心に対して前記加工部が傾倒す
ることを特徴とする回転工具。