JP2007196294A

JP2007196294A - カッタ装置

Info

Publication number: JP2007196294A
Application number: JP2006014141A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sakaguchi; 英樹阪口
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】偏心量を調節できる構造において高い工具剛性を有するカッタ装置を提供する。
【解決手段】工作機械の主軸11に取付けたアーバ13の下部にカッタヘッド14を取外可能に設ける。このカッタヘッド14は、アーバ13の直径方向に突出するアーム部15を有するとともに、このアーム部15の突出方向に移動調整可能に取付ける。すなわち、アーバ13の先端面の直径部分に固定したガイド凸部材16と、カッタヘッド14のガイド凹部18とを摺動自在に嵌合し、カッタヘッド14の長穴21に挿入したボルト22により、カッタヘッド14をアーバ13の先端面に締着固定する。アーバ13とカッタヘッド14との接触部には、アーバ13の回転をカッタヘッド14に伝達する鋸刃断面形状のセレーション部24を設ける。カッタヘッド14のアーム部15は、先端部のアーバ13側にカートリッジ嵌着溝25を有し、このカートリッジ嵌着溝25に加工刃26を取付ボルト28により脱着可能に取付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、アーバに対しカッタヘッドを取外可能なカッタ装置に関する。

図５に示される５面加工用の工作機械１により、油圧ショベル中型機の上部旋回体に用いられる旋回フレーム２の機械加工が行なわれている。この機械加工は、図６（ａ）に示されるように旋回フレーム２を逆さにしてベアリング取付け面の加工を行なう第１工程と、図６（ｂ）に示されるように正規の状態に反転させ、旋回装置取付部とブームとの連結部の加工を行なう第２工程とに分かれている。

図６（ｂ）に示される第２工程では、旋回フレーム２における旋回モータ取付座面３のフライス加工も実施しているが、この際、主軸のストロークの関係から、図７に示されるようにエクステンションヘッド４を用いた正面フライス５により、油圧ショベルの旋回モータ取付座面３を加工している。

しかし、エクステンションヘッド４が加工面上で移動するので、図８（ａ）に示されるように旋回モータ取付座面３の位置によっては、図８（ｂ）に示されるようにエクステンションヘッド４が旋回フレーム２と干渉する場合がある。すなわち、特定の機種では、旋回モータ取付位置の変更、ワーク高さの増加により、エクステンションヘッド４と加工される部材とが干渉し、第２工程での旋回モータ取付座面３の加工が不可能となる場合がある。

このような場合は、第１工程においてバックフェーシング加工を行なう必要がある。その場合、主軸中心に対しカッタ中心を偏心させた切削工具を用いる。このような切削工具は、偏心量を調節できる構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２０５４０７号公報（第３頁、図１）

従来の切削工具は、偏心量を調節できる構造が、工具剛性を低下させ、工具寿命を短くしている問題がある。偏心量が大きくなるほど加工範囲は拡大できるが、刃先に負荷が作用すると、偏心量調節構造部分にかかるモーメントも大きくなり、この偏心量調節構造部分での剛性低下などが問題となる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、偏心量を調節できる構造において高い工具剛性を有するカッタ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、工作機械の主軸に取付けられるアーバと、アーバに対し取外可能に設けられアーバの直径方向に突出するアーム部を有するとともにこのアーム部の突出方向に移動調整可能に取付けられたカッタヘッドと、カッタヘッドをアーバの先端面に締着固定する締着手段と、アーバとカッタヘッドとの接触部に設けられアーバの回転をカッタヘッドに伝達するセレーション部と、カッタヘッドのアーム部の先端部に取付けられワークを加工する加工刃とを具備したカッタ装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のカッタ装置におけるカッタヘッドのアーム部が、先端部にカートリッジ嵌着溝を有し、加工刃は、カートリッジ嵌着溝に嵌着され取付ボルトにより取外し可能に締着されたカートリッジと、カートリッジの先端に取付けられたチップとを具備したものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のカッタ装置における加工刃を、刃先の１点のみを加工面に当てる線切削用としたものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のカッタ装置における加工刃が、カッタヘッドのアーム部のアーバ側に取付けられたものである。

請求項１記載の発明によれば、アーバと、このアーバに対し直径方向に移動調整可能で偏心量を調節できるカッタヘッドとの接触部に、アーバの回転をカッタヘッドに伝達するセレーション部を設けたので、締着手段によりアーバにカッタヘッドを締着固定することで、アーム部の先端部に取付けられた加工刃に回転方向に抗する負荷が作用し、アーバに対するカッタヘッドの取付構造部分にモーメントが作用しても、セレーション部によりこのモーメントに抵抗することができ、アーバに対するカッタヘッドの高い工具剛性が得られ、工具寿命を延長できる。

請求項２記載の発明によれば、カッタヘッドの先端部をカートリッジ化することで、チップ取付部分が破損したときにもカートリッジ交換のみで容易に対応できる。

請求項３記載の発明によれば、加工刃を、刃先１点のみを加工面に当てる線切削用とすることで、切削抵抗の低減が可能となり、安価な市販超硬チップの使用が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、ワークの表面側から裏面側へ挿入されたカッタヘッドのアーム部のアーバ側に取付けられた加工刃により、ワークを反転させることなくワークの裏面をバックフェーシング加工できる。

以下、本発明を図１乃至図３に示された一実施の形態、図４に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、カッタ装置10を示し、数値制御式などの工作機械の主軸11に嵌着されるテーパシャンク12がアーバ13の上部に一体的に設けられ、このアーバ13の下部にカッタヘッド14が取外可能に設けられている。このカッタヘッド14は、アーバ13の直径方向に突出するアーム部15を有するとともに、このアーム部15の突出方向に移動調整可能に取付けられている。

すなわち、アーバ13の先端面の直径部分には、カッタヘッド移動調整方向のガイド凸部材16がボルト17により固定され、このガイド凸部材16と対応するガイド凹部18がカッタヘッド14に設けられ、ガイド凸部材16と摺動自在に嵌合されている。

さらに、図２に示されるように、カッタヘッド14の回転中心部に、アーム部15の突出方向と同じ方向性を有する長円形断面の長穴21が設けられ、この長穴21に挿入された締着手段としてのボルト22が、図１に示されるようにアーバ13の中心部に螺入されている。このボルト22の頭部22hを収納する凹部23も同様に長円形に形成されている。この凹部23内でボルト22を締付けることで、カッタヘッド14がアーバ13の先端面に締着固定される。

アーバ13とカッタヘッド14との接触部には、アーバ13の回転をカッタヘッド14に伝達する鋸刃断面形状のセレーション部24が設けられている。このセレーション部24の方向は、長穴21の長軸方向と直角に交差する方向である。この方向性のセレーション部24は、アーバ13とカッタヘッド14との位置ずれを確実に防止でき、カッタヘッド14の偏心位置を確実に固定できる。なお、セレーション部24の断面形状は、鋸刃断面形状に限定されず、凹凸状でもよい。

カッタヘッド14のアーム部15は、先端部のアーバ13側にカートリッジ嵌着溝25を有し、このカートリッジ嵌着溝25に、ワークとしての旋回フレーム２を加工する加工刃26が脱着可能に取付けられている。

加工刃26は、図１に示されるように、カートリッジ嵌着溝25にカートリッジ27が嵌着されて取付ボルト28により取外し可能に締着され、このカートリッジ27の先端には、チップ取付溝29が形成され、このチップ取付溝29にチップとしての超硬チップ30が嵌着されてチップ取付ねじ31により取付けられている。この加工刃26の超硬チップ30は、刃先30aの１点のみを旋回フレーム２の加工面としての旋回モータ取付座面３に当てる線切削用である。

次に、この偏心カッタの作用効果を説明する。

図３（ａ）に示されるように逆さ姿勢の旋回フレーム２の旋回モータ取付座面３は下側に位置するので、工作機械の主軸11を３次元移動させて、カッタヘッド14を旋回モータ取付座面３の内空部に挿入した後、その先端の加工刃26が旋回モータ取付座面３を加工できる位置まで移動調整する。

そして、図３（ｂ）に示されるように主軸11を旋回モータ取付座面３の内周面に沿って円弧状に公転移動させながら、主軸11を中心に偏心した加工刃26を自転回転させることで、旋回モータ取付座面３の全体を加工する。その際、数値制御装置のヘリカル補間機能により工具中心の円弧補間に同期して軸方向（上方向）の切込を螺旋状に入れる。

このように、本カッタ装置10を油圧ショベルの旋回フレーム２の機械加工に適用すると、従来必要であったエクステンションヘッドの使用を廃止することができ、設備付帯装置の低減、エクステンションヘッドの購入・メンテナンスに関わるコスト低減を実現できる。

また、アーバ13とカッタヘッド14とをボルト22により結合することで取外可能な構造としたので、アーバ13の長さを変更することにより旋回フレーム２に応じた設計変更対応が容易となる。

さらに、アーバ13に対しカッタヘッド14を直径方向に移動調整可能としたので、回転中心から超硬チップ30の刃先30aまでのカッタ半径を随意に変更できる。このときは、ボルト22を緩めて、アーバ13とカッタヘッド14との接触部に設けられたセレーション部24の係合を解除し、長穴21の範囲内でカッタヘッド14を移動調整することで、アーバ13に対するカッタヘッド14の偏心量を調節する。

一方、ボルト22を締付けてアーバ13にカッタヘッド14を締着固定することで、アーバ13とカッタヘッド14との接触部に設けられた鋸刃断面形状のセレーション部24の噛合いにより接触面圧を上げて、アーバ13の回転をカッタヘッド14に伝達する回転伝達トルクを上げることができ、言い換えると、アーム部15の先端部に取付けられた加工刃26に回転方向に抗する負荷が作用し、アーバ13に対するカッタヘッド14の取付構造部分にモーメントが作用しても、セレーション部24によりこのモーメントに抵抗することができ、アーバ13に対するカッタヘッド14の高い工具剛性が得られ、工具寿命を延長できる。

また、カッタヘッド14の先端部にカートリッジ27を設け、超硬チップ30が破損したときは、取付ボルト28を外してカートリッジ27ごと交換することで容易に対応できる。

超硬チップ30は、刃先30aの１点のみを加工面に当てる線切削とすることで、切削抵抗の低減が可能となり、安価な市販超硬チップの使用が可能となる。

このように、旋回フレーム２の下面側へ挿入されたカッタヘッド14のアーム部先端のアーバ13側に取付けられた加工刃26により、旋回フレーム２を反転させることなく逆向きにしたまま、旋回フレーム２の旋回モータ取付座面３をバックフェーシング加工することができる。これにより、新機種の旋回モータ取付座面３の加工が可能となり、また、従来のエクステンションヘッドを廃止でき、さらに、旋回フレーム２を反転する手間を廃止できる。

次に、図４は、カッタ装置10の他の実施の形態を示し、セレーション部24の方向性を、長穴21の長軸方向と平行の方向にしたものである。この場合は、ボルト22を緩めることで、カッタヘッド14の偏心位置を連続調整できるので、高精度の微調整が可能である。

次に、工作機械１が、表面加工用のカッタ装置を有する表面加工用ヘッドと、裏面加工用のカッタ装置10を有する裏面加工用ヘッドの２ヘッドを備えている場合は、旋回フレーム２を逆さにして、このとき旋回フレーム２の上側に位置するベアリング取付け面の加工を行なうと同時に、旋回フレーム２の下側に位置する旋回モータ取付座面３のフライス加工を行なう。

この加工方法によれば、１工程のみでワークの２面を同時に加工する全加工も可能となり、この１工程全加工により、ワークを反転する手間を廃止できるとともに、段取回数を２回から１回へ低減して工数の低減を図れ、加工能率を向上できる。

本発明は、油圧ショベルの旋回フレーム２を加工する用途に限定されるものではなく、一般的な切削加工用のカッタ装置として利用可能である。

本発明に係るカッタ装置の一実施の形態を示す断面図である。同上カッタ装置の底面図である。（ａ）は同上カッタ装置の使用状態を示す断面図、（ｂ）はその平面図である。同上カッタ装置の他の実施の形態を示す底面図である。旋回フレーム加工用の工作機械を示す斜視図である。（ａ）は旋回フレームを逆にした状態の斜視図、（ｂ）は旋回フレームを正規の状態に戻した斜視図である。（ａ）は旋回フレームにおける旋回モータ取付座面の従来のフライス加工法を示す正面図、（ｂ）はその平面図である。（ａ）は旋回フレームの斜視図、（ｂ）はその加工時の干渉状態を示す側面図である。

符号の説明

２ワークとしての旋回フレーム
３加工面としての旋回モータ取付座面
11 主軸
13 アーバ
14 カッタヘッド
15 アーム部
22 締着手段としてのボルト
24 セレーション部
25 カートリッジ嵌着溝
26 加工刃
27 カートリッジ
28 取付ボルト
30 チップとしての超硬チップ
30a 刃先

Claims

工作機械の主軸に取付けられるアーバと、
アーバに対し取外可能に設けられアーバの直径方向に突出するアーム部を有するとともにこのアーム部の突出方向に移動調整可能に取付けられたカッタヘッドと、
カッタヘッドをアーバの先端面に締着固定する締着手段と、
アーバとカッタヘッドとの接触部に設けられアーバの回転をカッタヘッドに伝達するセレーション部と、
カッタヘッドのアーム部の先端部に取付けられワークを加工する加工刃と
を具備したことを特徴とするカッタ装置。
カッタヘッドのアーム部は、先端部にカートリッジ嵌着溝を有し、
加工刃は、
カートリッジ嵌着溝に嵌着され取付ボルトにより取外し可能に締着されたカートリッジと、
カートリッジの先端に取付けられたチップと
を具備したことを特徴とする請求項１記載のカッタ装置。
加工刃は、刃先の１点のみを加工面に当てる線切削用である
ことを特徴とする請求項１または２記載のカッタ装置。
加工刃は、カッタヘッドのアーム部のアーバ側に取付けられた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のカッタ装置。