JP2005342849A - ピンミラーカッタ - Google Patents

Abstract

【課題】 カッタ取付部の撓みやビビリを抑制して加工を高精度に行うことができ、またチップの欠け等を抑制してチップの長寿命化を図ることができるピンミラーカッタを提供すること。
【解決手段】 加工機に装着される環状のカッタ取付部１１と、該カッタ取付部の周面に着脱可能に取り付けられ、かつ前記カッタ取付部と前記カッタ本体とが取り付けられたとき、前記カッタ本体の切刃により被削材を加工するようにしたピンミラーカッタにおいて、前記カッタ取付部１１に、該カッタ取付部１１よりヤング率の高い材料からなる補強部材が設けられることを特徴とする。また、このピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部１１に対し、放射状に複数設けられることを特徴とする。また、前記補強部材は、前記カッタ取付部１１の少なくとも一方の端面に配設されることを特徴とするピンミラーカッタ。
【選択図】 図２

Description

この発明は、クランクシャフト等のピン部を加工するピンミラーカッタに係り、カッタ本体を加工機に着脱可能に取り付けるカッタ取付部に関する。

従来、往復動式内燃機関のクランクシャフトを加工する工具として、例えば、図１１に示すようなピンミラーカッタ１が知られている。このピンミラーカッタ１は、円環状をなすカッタ本体２の内周部に、複数のチップ３がそれぞれの切刃４をカッタ本体２の内周面から内方に突出させた状態でボルト５によって着脱可能に取り付けられている。

このカッタ本体２は、カッタ取付部６の内周に同軸上に着脱自在に取り付けられている。カッタ取付部６は、図１２に示すように、加工機７に対しその軸線が主軸（図示せず）と一致して装着され、ピンミラーカッタ１の内方を貫通して被削材であるクランクシャフト（図示せず）が加工機７に設けられたチャック８ａと８ｂの間に架け渡される。

そして、加工機７の駆動時、カッタ本体２とカッタ取付部６とが主軸によって自身の軸線回りに一定方向に（図１１の矢印Ｘ方向）に回転させられ、しかもチャック８ａ、８ｂによって保持されたクランクシャフトに対し、ピンミラーカッタ１は自転しながら公転して軸方向に適宜移動させられることで、ピンミラーカッタ１の切刃４がクランクシャフトを所定形状に加工するようになっている。

このようなピンミラーカッタ１は、カッタ本体２の外周部に突出部２ａが、周方向に定ピッチで多数設けられると共に、カッタ取付部６の内周部に、突出部２ａを差し込む差し込み溝６ａが突出部２ａと同数設けられている。そして、加工に際し、カッタ取付部６の差し込み溝６ａにカッタ本体２の突出部２ａを差し込むことで両者の軸線が一致し、その後、クランパ９によって両者が互いに固定されるようになっている。
なお、この種のカッタ取付部とカッタ本体とを備えたピンミラーカッタとしては、例えば特許文献１が挙げられる。
特開平８−１１８１２５号公報

ところで、近年、車両用エンジンの小型化に伴い、気筒間隔とクランクシャフトのピン幅が小さくなり、その結果としてクランクシャフトを加工するピンミラーカッタが薄くなる傾向にある。
しかしながら、ピンミラーカッタ１のカッタ本体２が薄いと、加工時の切削配分力により発生するスラスト荷重でピンミラーカッタを取り付けているカッタ取付部６が撓んでしまうという問題があった。カッタ取付部６が撓むと、クランクシャフトに対して切刃４が片当たりしてしまい、ビビリが発生して所望精度の加工が困難となるばかりでなく、切刃４の寿命が短くなり、時には破損するという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、薄型化されているにも拘わらず、カッタ取付部の撓みやビビリを抑制して加工を高精度に行うことができ、またチップの欠け等を抑制してチップの長寿命化を図ることができるピンミラーカッタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、加工機に装着される環状のカッタ取付部と、該カッタ取付部の周面に着脱可能に取り付けられ、かつ前記カッタ取付部と前記カッタ本体とが取り付けられたとき、前記カッタ本体の切刃により被削材を加工するようにしたピンミラーカッタにおいて、前記カッタ取付部に、該カッタ取付部よりヤング率の高い材料からなる補強部材が設けられることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、カッタ取付部にカッタ取付部よりヤング率の高い材質からなる補強部材が配置されることで、カッタ取付部全体としての見かけ上のヤング率が高くなり剛性が向上する。その結果、カッタ取付部に切削背分力によるスラスト荷重が作用したとき、カッタ取付部の撓みが抑制され、カッタ本体の切刃がクランクシャフトに対して片当たり、ビビリの発生を抑制して、高精度な加工を行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部に対し、放射状に複数設けられることを特徴とする。
請求項２に係る発明によれば、スラスト力がカッタ取付部のどの位置に作用しても、放射状に配置された補強部材のいずれかがスラスト力による曲げ応力を緩和するため、カッタ取付部の撓みを効果的に抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部の少なくとも一方の端面に配設されることを特徴とする。
請求項３に係る発明によれば、カッタ取付部の少なくとも一方の端面に補強部材が配置されるので、見かけ上のヤング率が高くなり剛性が向上する。カッタ取付部の両方の端面に補強部材を配置すればさらに好適である。

請求項４に係る発明は、請求項１又は２記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部に設けられた挿入孔に収納されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明によれば、カッタ取付部の挿入孔に補強部材が収納されているので、カッタ取付部全体の剛性を向上させるとともに、補強部材が脱落、破損する虞がない。

請求項５に係る発明は、請求項４記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部における前記カッタ本体の厚み方向の中央部と対応する位置に設けられていることを特徴とする。
請求項５に係る発明によれば、カッタ取付部に対しカッタ本体の厚み方向の中央部に相当する位置に補強部材が設けられているので、カッタ取付部全体の剛性を向上させるのに加え、加工時に発生する熱によってカッタ取付部に熱膨張が生じても、カッタ取付部に歪みが生じるのを抑制することができる。

請求項６に係る発明は、請求項４記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部における前記カッタ本体の一方の端面と他方の端面寄りに配設されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明によれば、カッタ取付部の一方の端面と他方の端面寄りに中央部からオフセットして補強部材が配設されているので、カッタ取付部全体の剛性をより向上させることができる。

請求項７に係る発明は、請求項４から請求項６のいずれかに記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、前記カッタ取付部に径方向に設けられた挿入孔に挿入されると共に、該挿入孔を閉塞する閉塞ねじによって止着されることを特徴とする。
請求項７に係る発明によれば、挿入孔に補強部材を挿入して閉塞ねじで止着するだけであるので、補強部材をよりヤング率の大きな材質への変更するのを容易に行うことができる。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のピンミラーカッタにおいて、前記補強部材は、超硬合金からなることを特徴とする。
請求項８に係る発明によれば、超硬合金のヤング率は鋼材等に比較して非常に高いのでカッタ取付部の剛性を大きく向上させることができる。

この発明に係るピンミラーカッタ用のカッタ取付部によれば、カッタ取付部に補強部材が配設されているので、カッタ取付部の厚さが薄くされているにも拘わらずカッタ取付部の剛性が向上し、切削背分力によりカッタ取付部に生じる撓みやビビリを抑制して高精度な加工を行うことができ、またチップの欠け等を抑制してチップの長寿命化を図ることができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図４はこの発明の第１の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示す図であって、図１はピンミラーカッタを示す一部破断の正面図、図２はピンミラーカッタのカッタ取付部を示す一部破断の正面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ矢視図である。
図１に示すピンミラーカッタ１０は、円環状のカッタ取付部１１と、該カッタ取付部１１の内周に着脱可能に取り付けられる円環状のカッタ本体１２とを備えて、いわゆるインターナル型ピンミラーカッタを構成している。
カッタ取付部１１は、加工機（図１２参照）に装着されるものであって、鋼にニッケル，クロム，モリブデンなどが適宜の割合で含まれた材料（例えばＳＮＣＭ４３９、ＳＣＭ４４０など）によって形成されている。

カッタ本体１２は、内周部に、複数のチップ１３が切刃１４をカッタ本体１２の内方に突出させた状態でボルト１５によって着脱自在に取り付けられている。このカッタ本体１２の外周には、外方に延在する突出部１６が周方向に所定間隔で複数形成される一方、カッタ取付部１１の内周の前記突出部１６と対応する位置には、その突出部１６を差し込む差し込み溝１７が形成されている。

突出部１６はそれぞれ、図１に示すように、カッタ本体１２の径方向に等間隔で外方に延在して形成され、略矩形をなしている。差し込み溝１７は、突出部１６を差し込んだとき、突出部１６をガイドしてカッタ本体１２とカッタ取付部１１との厚み方向を一致させるため、突出部１６の差し込みをガイドするテーパ部１７ａ（図２参照）が設けられている。

そして、カッタ取付部１１の差し込み溝１７にカッタ本体１２の突出部１６が差し込まれた後、カッタ取付部１１及びカッタ本体１２がクランプ機構２０によって互いにスラスト方向に締め付けられることで、カッタ取付部１１内にカッタ本体１２が同軸上に固定されるようになっている。

クランプ機構２０は、カッタ取付部１１の内周部及びカッタ本体１２の外周部に、これらを跨ぐように略半月状凹部２１及び２２が形成され、この略半月状凹部２１、２２に略半月形状の切欠２３ａを有するクランパ２３が、クランプねじ２４によって回動可能に取り付けられるように構成されている。従って、このクランパ２３を回動させることで、カッタ本体１２がカッタ取付部１１に対して堅固に固定される。

この実施形態では、カッタ取付部１１に、カッタ取付部１１よりヤング率の高い材料、例えば超硬合金からなる補強部材３０が設けられている。
補強部材３０は、適宜の幅及び長さを有する長板状体に形成されており、図２〜図４に示すように、一方の端面に設けられる第１の補強部材３０ａと、他方の端面に設けられる第２の補強部材３０ｂとが、カッタ取付部１１に対しそれぞれ適宜の角度をなして放射状に複数設けられている。

内側補強板３０ａは、カッタ取付部１１の裏面側において、差し込み溝１７を形成する底壁から外周方向に延在する挿入溝３１に収納され、かつロー付けされることにより周方向に４５°間隔で放射状に８個配設されている。この内側補強板３０ａは、外側補強板３０ｂより長さが若干短く形成されている。挿入溝３１は、図３に示すように、カッタ取付部１１の裏面側において、差し込み溝１７を形成する内壁付近から径方向に沿い段差外径部１１ａまで延在するよう凹んで形成されている。従って、内側補強板３０ａは、その挿入溝３１に収納されることで、カッタ取付部１１の内径から段差外径部１１ａまで延びている。

外側補強板３０ｂは、カッタ取付部１１の表面に外径方向から内径側に延在して設けられた挿入溝３２に収納され、かつロー付けされることで周方向に２２．５°間隔で１６個配設されている。挿入溝３２は、図３に示すように、カッタ取付部１１において、その外周端縁から径方向に沿い差し込み溝１７の近傍まで凹んで形成されている。従って、外側補強板３０ｂは、挿入溝３２に収納されることで、カッタ取付部１１の外周端縁から内径近傍まで延びている。
なお、図１及び図２において、符号２５は、カッタ取付部１１が加工機に装着されるためのネジ孔である。

この実施形態のように構成されたピンミラーカッタの作用について説明する。
被削材としてのクランクシャフトを加工する場合に、加工機に装着されるカッタ取付部１１の差し込み溝１７にカッタ本体１２の突出部１６を差し込み、次いで、クランプ機構２０によりカッタ取付部１１とカッタ本体１２とともに回転することによりクランクシャフトを加工する。

切刃１４が切削をはじめると、ピンミラーカッタ１０には、切削背分力によるスラスト荷重が軸方向に作用する。その結果、カッタ取付部１１はスラスト荷重が作用する方向に撓むが、カッタ取付部１１の両端面に補強部材３０ａ、３０ｂが配置されているので、カッタ取付部１１のみの場合に比較して全体としてのヤング率が高くなり、撓みが抑制される。
その結果、ビビリの発生が抑制され、高精度な加工が可能となりチップの欠け等を抑制してチップの長寿命化を図ることができる。

また、補強部材３０が放射状に複数設けられることにより、切削背分力によるスラスト力がカッタ取付部のどの位置に作用しても、放射状に配置されたいずれかの補強部材のスラスト力による曲げ力を緩和するため、カッタ取付部の撓みを効果的に抑制することができる。
また、カッタ取付部の両方の端面に補強部材を配置されているので、剛性が向上し、片面に配置される場合に比較してさらに好適である。
図５〜図７は、この発明の第２の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示すものであり、第１の実施の形態で説明した部分については同一符号を付し、説明を省略する。

この実施形態において、第１の実施の形態と異なるのは、補強部材３０が、カッタ取付部１１に対しカッタ本体１２の厚み方向の中央部と対応する位置に設けられた点にある。
補強部材３０は、図５に示すように、カッタ取付部１１の厚みより細い径からなるピン状補強部材３０ｃによって構成されている。このピン状補強部材３０ｃは、カッタ取付部１１において、放射状に等間隔をなす３本が一組として配設され、３本一組として補強部材が３０がカッタ取付部１１の周方向に沿い４５°間隔で８組設けられると共に、各組のそれぞれが図６及び図７に示すように、カッタ取付部１１においてカッタ本体１２の厚み方向の中央部に対応する位置に設けられている。

ピン状補強部材３０ｃは、カッタ取付部１１の外周端縁から内周方向に向けて穿設された挿入孔３３に挿入され、その挿入孔３３に閉塞ねじ３４が螺着されることで、カッタ取付部１１に放射状に止着されている。そのため、挿入孔３３の外端側には閉塞ねじ３４の雄ネジと螺合する雌ネジが刻設されている。

また、加工時の背分力により、チップ１３の切刃１４に発生した熱がカッタ本体１２を介してカッタ取付部１１に伝わり、カッタ取付部１１に熱膨張が生じるが、上述のように補強部材３０が、カッタ取付部１１に対して一方の端面側に補強部材３０ａが、また他方の端面側に補強部材３０ｂがそれぞれ設けられ、カッタ取付部全体の剛性を大きく向上されているので、カッタ取付部の表裏面間に歪みが生じるのを防ぐことができる。
しかも、それら内側増強部３０ａと外側増強部３０ｂとからなる補強部材３０は、超硬合金からなっているので、カッタ取付部１１の剛性を容易に上げることができ、薄型化されてあっても、小型化されたクランクシャフトにも容易に対処することができる。

この実施形態によれば、カッタ取付部１１に放射状に設けられたピン状補強部材３０ｃが、カッタ取付部１１に対しカッタ本体１２の厚み方向の中央部に相当する位置に挿入されているので、カッタ取付部全体の剛性を向上させることができる。加工時に発生する熱によってカッタ取付部１１に熱膨張が生じても、カッタ取付部１１に歪みが生じるのを防ぐことができ、基本的には前記第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、第２の実施の形態によれば、カッタ取付部の挿入孔に補強部材が収納されているので、カッタ取付部全体の剛性を向上させるとともに、補強部材が脱落、破損する虞がない。
また、カッタ取付部に対しカッタ本体の厚み方向の中央部に相当する位置に補強部材が設けられているので、カッタ取付部全体の剛性を向上させるのに加え、加工時に発生する熱によってカッタ取付部に熱膨張が生じても、カッタ取付部に歪みが生じるのを抑制することができる。

また、挿入孔３３にピン状補強部材３０ｃを挿入して閉塞ねじ３４で止着するだけであるので、ロー付けによって固定される第１の実施形態に比較して、取付けが容易であり、補強部材をよりヤング率の大きな材質のものに容易に変更することができる。

図８〜図１０は、この発明の第３の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示している。第２の実施の形態で説明した部分については同一符号を付し、説明を省略する。
第３の実施の形態は、図８に示すように、カッタ取付部１１の中心と隣接する二つのクランプ機構２０によって形成される８つの扇形の区画において、外周縁面から径方向内方に向かって、３本を１組とする挿入孔３３がカッタ本体の一方の端面と他方の端面寄りにそれぞれ挿入孔３３ａ、３３ｂがＶ字型に形成されている。

そして、ピン状補強部材３０ｄ、３０ｅ、３０ｆのうち、ピン状補強部材３０ｄ及び３０ｆは、図９に示すように、カッタ取付部１１の表面寄りに穿設された挿入孔３３ａに挿入されて、図１０に示すようにピン状補強部材３０ｅは、左右にピン状補強部材３０ｄ、３０ｆが配置されたＶ字型に配置されている。
この実施の形態によれば、カッタ取付部の一方の端面と他方の端面寄りにＶ字型に補強部材が配設されているので、隣接する補強部材３０間に曲げのみならず捻りモーメントが発生するので、カッタ取付部の剛性をより向上させることができる。

なお、上記第２及び第３の実施形態における、カッタ取付部１１に配置するピン状補強部材３０ｃ、３０ｄ〜３０ｆの取り付け角度及び本数については、適宜選定できるのはいうまでもない。また、第３の実施形態では各区画における補強部材３４の配置はカッタ取付部の厚み方向に関して、３つの補強部材３４により山形状をなしているが、千鳥状等にしてもよく、その配列形態、補強部材３４の数量については任意に選定することかできる。

また、上記各実施の形態においては、カッタ取付部がＳＮＣＭ材やＳＣＭ材によって形成される例を示したが、それ以外の材質で形成されてもよい。また、ヤング率の高い補強部材として、超硬合金のものを用いた例を示したが、カッタ取付部１１よりもヤング率が高い材料であれば、セラミックス等の超硬合金以外の金属材料であってもよい。
更に、カッタ取付部の内周部に差し込み溝が、カッタ本体の外周部に突出部がそれぞれ設けられた例を示したが、カッタ取付部に対するカッタ本体の取付方法に限定されないことは当然である。

また、カッタ取付部の内周側にカッタ本体が取り付けられる、いわゆるインターナル型のピンミラーカッタについて説明したが、カッタ取付部の外周側にカッタ本体を取り付けるいわゆるエクスターナル型のピンミラーカッタにも同様に適用することができる。
また、上記実施の形態では、薄型化されカッタ取付部の厚みがカッタ本体の厚みより大きく形成されたピンミラーカッタのカッタ取付部に適用した例を示したが、両者が同一の厚みのものであってもよい。

この発明の第１の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示す一部破断の正面図である。 この発明の第１の実施の形態に係るピンミラーカッタのカッタ取付部を示す一部破断の拡大図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ矢視図である。 この発明の第２の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示す一部破断の正面図である。 図５のＣ矢視図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 この発明の第３の実施の形態に係るインターナル型のピンミラーカッタを示す図であって、図６に相当する側面図である。 図８のＥ−Ｅ線断面図である。 図８のＦ−Ｆ線断面図である。 従来のピンミラーカッタの要部を示す正面図である。 ピンミラーカッタを装着する加工機を示す説明図である。

符号の説明

１０ ピンミラーカッタ
１１ カッタ取付部
１２ カッタ本体
３０、３０ａ〜３０ｆ 補強部材
３３、３３ａ、３３ｂ 挿入孔
３４ 閉塞ねじ

Claims (8)

1. 加工機に装着される環状のカッタ取付部と、該カッタ取付部の周面に着脱可能に取り付けられ、かつ前記カッタ取付部と前記カッタ本体とが取り付けられたとき、前記カッタ本体の切刃により被削材を加工するようにしたピンミラーカッタにおいて、
   前記カッタ取付部に、該カッタ取付部よりヤング率の高い材料からなる補強部材が設けられることを特徴とするピンミラーカッタ。
2. 請求項１記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部に対し、放射状に複数設けられることを特徴とするピンミラーカッタ。
3. 請求項１又は２記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部の少なくとも一方の端面に配設されることを特徴とするピンミラーカッタ。
4. 請求項１又は２記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部に設けられた挿入孔に収納されていることを特徴とするピンミラーカッタ。
5. 請求項４記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部における前記カッタ本体の厚み方向の中央部と対応する位置に設けられていることを特徴とするピンミラーカッタ。
6. 請求項４記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部における前記カッタ本体の一方の端面と他方の端面寄りに配設されていることを特徴とするピンミラーカッタ。
7. 請求項４から請求項６のいずれかに記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、前記カッタ取付部に径方向に設けられた挿入孔に挿入されると共に、該挿入孔を閉塞する閉塞ねじによって止着されることを特徴とするピンミラーカッタ。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のピンミラーカッタにおいて、
   前記補強部材は、超硬合金からなることを特徴とするピンミラーカッタ。
   
   

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