JP2008246597A - へールバイト - Google Patents

Abstract

【課題】切削抵抗の変動に柔軟に対応し得る適切な弾性を職人の熟練等に頼ることなく確実に得ることができ、精度の高い加工を可能とするヘールバイトを提供する。
【解決手段】バイト取り付け台４５に固定されるシャンク部２と、シャンク部２から先端側に向けて切削抵抗が作用する方向に屈折しつつ斜め前方に向かって延びる首部３と、この首部３の先端に備えられ切削を行う刃部４とを備えたヘールバイト１において、首部３に、切削抵抗による荷重によって伸縮する弾性体３９を備えるとともにバイト取り付け台４５に当接される荷重調整機構５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘールバイトに関するものである。

工作機械における切削工具としてヘールバイトが用いられることは周知であり、該ヘールバイトとして、ヘール突き切りバイト、ヘール仕上げバイト、ヘールネジ切りバイト等の種類がある。図４において（ａ）は従来のヘールバイトの側面図、（ｂ）は平面図を示している。

一般に微小切り込みの有効な仕上げ削りを行うことは困難であり、これを解決するために、従来のヘールバイト５０においては図４（ａ）に示すように刃先５４に近い工具先端領域に位置する首部５１がＵ字型に屈曲されたバネ作用部５２を有する点を特徴としている。

シャンク部から刃部までが直線状に延びたバイトでは、切削の際に受ける切削抵抗による荷重によって変形が生じることが少ないため、切り込みが大きすぎると被切削物に食い込みが起こり所望寸法以上に被切削物が切削されてしまうおそれがあるが、図４に示すヘールバイト５０では、過大な荷重が作用すると、前記バネ作用部５２によりバイト取り付け台とのヘールバイトの接触面５３に対して首部５１が切削抵抗の作用する方向に後退するように大きく変形するため、切り込みが大きすぎても切削ポイントである刃先５４が後方に逃げて被切削物への食い込みを避けることでき、所望の寸法以上に被切削物を切削することを防止することができる構造となっている（例えば非特許文献１参照）。

また一般に、切削抵抗が増大すると工具に加わる荷重も増大するため、機械が発生する振動等の強制振動源があるために起こる強制ビビリや、それによらずとも発生する自励ビビリによって工具の振動が顕著となるとともに、これにより切削抵抗が変動しやすくなってしまうため、精度の高い均一な切削をすることが困難となる。図４に示すヘールバイト５０では、首部５１が弾性を持ったＵ字型となっておりバネ作用部５２を有するため、これら工具の振動や切削抵抗の変動を適切に吸収することができ、良仕上げ面を得ること可能となっている（例えば非特許文献２参照）。
高木義雄著、「技能ブックス（２）／切削工具のカンドコロ」、第１版、株式会社大河出版、昭和４６年１月１日、ｐ１６ 臼井英治著、「切削・研削加工学 上 ―切削加工―」、第１版、共立出版株式会社、昭和５２年９月１５日、ｐ２６０

ところで、ヘールバイトの首部のＵ字型に屈曲するバネ作用部を作成する際は、このバネ作用部に荷重に対して適切な弾性を確実に与えることが容易ではなく、未だ熟練した職人の手による鍛造によってのみ成し遂げられ、一般に機械加工のみによって作成することが困難であった。その一方で、例えば被切削物が船舶等のエンジンに用いられるクランクシャフト等の大型のものである場合には、その切削加工の際の振動や切削抵抗の変動が大きなものとなるため、これらをより有効に吸収することができるヘールバイトの出現が望まれているが、そのような被切削物に対してはヘールバイトも大型化することが避けられず、かかるヘールバイトを手作業で作成するのは困難である。さらにこのような被切削物は非常に高価であるため所望寸法以上に切削してしまうことは許されることではなく、特に精度の高い仕上げ加工をすることが要求されている。

この発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、たとえ大型の被切削物を切削する場合でも、切削抵抗の変動に柔軟に対応し得る適切な弾性を職人の熟練等に頼ることなく確実に得ることができ、精度の高い加工を可能とするヘールバイトの提供にある。

前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち本発明に係るヘールバイトは、バイト取り付け台に固定されるシャンク部と、前記シャンク部から先端側に向けて切削抵抗が作用する方向に屈折しつつ斜め前方に向かって延びる首部と、この首部の先端に備えられ切削を行う刃部とを備えたヘールバイトにおいて、前記首部に、前記切削抵抗による荷重によって伸縮する弾性体を備えるとともに前記バイト取り付け台に当接される荷重調整機構が設けられたことを特徴としている。

ヘールバイトの首部に弾性体を備えた荷重調整機構を設けることによって、切削抵抗によりヘールバイトが受ける荷重の変動を適切に吸収することが可能となる。ここで切削抵抗が作用する方向とは、ヘールバイトが切削を行う際に主分力が作用する方向を示している。従って弾性体の弾性係数を適切に設定することにより、精度の高い加工をすることができる。

本発明に係るヘールバイトにおいては、前記荷重調整機構は着脱自在となるものであることが好ましい。これにより、弾性体を弾性係数の適切なものに容易に交換することが可能となるとともに、荷重調整機構が破損した際にはこれのみを交換すればよく工具全体を交換する必要がなくなる。

また、本発明に係るヘールバイトにおいて、前記刃部には、着脱自在に装着されるインサートが備えられてなることを特徴とするものであってもよい。これによりインサートが寿命を迎えた際には新たなインサートに交換すればよく、刃部を再研磨する等の作業をする必要がなくなる。

本発明によれば、切削抵抗によりヘールバイトが受ける荷重を荷重調整機構が受ける構成とし、弾性体の弾性係数を適切に設定することにより、切削抵抗の変動を適切に吸収し精度の高い切削加工をすることが可能なヘールバイトを、熟練等を要することのない一般的な機械加工によって用意に提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態であるヘールバイトについて、図１から図３を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態であるヘールバイト及びバイト取り付け台の側面図、図２は本発明の実施の形態であるヘールバイトの平面図、図３は本発明の実施の形態であるヘールバイトの荷重調整機構付近の側断面図である。本実施形態であるヘールバイト１は、被切削物が上述のようなクランクシャフトであって、回転するこのような被切削物に切り込まれることにより、該被切削物の表面の切削を行う際に用いられるものであり、図１に示す方向Ａに切削抵抗が作用するものとする。

図１に示すように、ヘールバイト１は、バイト取り付け台（刃物台）４５に固定支持されるシャンク部２と、切削方向Ａの後方に向かって斜め下方に伸びた首部３と、工具先端（図１の下側）に位置する刃部４とが一体に形成されるとともに、首部３に設置された荷重調整機構５とから概略構成される。

シャンク部２は、工具先端に向かって中心線Ｃに沿って直線状に伸びる断面長方形状のバーであって、切削抵抗が作用する方向Ａ側に位置する面の全域においてバイト取り付け台４５に当接し固定支持されている。

該シャンク部２の工具先端側には、切削抵抗が作用する方向Ａから見て図２に示すようにシャンク部２の幅方向（図２における上下方向）に延在してシャンク部２よりも幅が広く、かつ側面視において図１に示すように先端側に向かうに従い、切削抵抗が作用する方向Ａに向かって斜め下方に延びた首部３が形成されている。首部３のシャンク部２との境界に接する箇所には、その切削抵抗が作用する方向Ａ側に前記幅方向に延びる断面Ｕ字状の凹溝７が設けられている。

また、首部３の下方には工具先端に位置する刃部４が形成されており、該刃部４は幅広とされた首部３に連なって土台となる刃部ベース８を有し、該刃部ベース８の先端かつ切削抵抗が作用する方向Ａに対向する側に位置するコーナーには、刃部ベース８を断面略Ｌ字状に切り欠いた形状のインサート取り付け座９が、刃部ベース８の幅方向において一方の端面から他方の端面に渡って全域に延びるように設けられている。該インサート取り付け座９の切削抵抗が作用する方向Ａの後方を向く壁面には前記幅方向を長手方向とした長方形平板状の側面シート１０がネジ１１によって固定支持されている。また、インサート取り付け座９の工具先端側を向く壁面にも、前記幅方向を長手方向とした長方形平板状の上面シート１２がネジ１３によって固定支持されている。

刃部ベース８の切削抵抗が作用する方向Ａを向く面であって前記インサート取り付け座９の上側に位置する箇所には、図２に示すようにヘールバイト１の平面視にて中心線Ｃに対称となるように複数のクランプ駒１５が設けられている。該クランプ駒１５は図１及び図２に示すように、側面視にてＬ字状であってその長辺の先端が斜めに延びて細くなった形状で、この先端と後端とに凸部を有しており、平面視にて略四角形の形状を有している。クランプ駒１５の略中央部には円形のクランプネジ挿入孔１６が開口されており、該クランプネジ挿入孔１６にクランプネジ１７が挿入されて刃部ベース９の切削抵抗の作用する方向Ａに向く面に開口したネジ孔１８にねじ込まれることによりクランプ駒１５が刃部ベース９に取り付けられている。

また側面シート１０及び上面シート１２に当接するように、やはり前記幅方向を長手方向とした直方体状であって、工具先端に向けた切刃２１を有する超硬合金等の硬質材料により形成されたインサート２０が取り付けられ、クランプ駒１５の先端側の前記凸部に押圧されて固定されている。該クランプ駒１５のクランプネジ１７を緩めることにより、インサート２０は着脱自在となっている。

そして、首部３の切削抵抗が作用する方向Ａ側に臨む傾斜面２３には荷重調整機構５が設けられている。図３に示すように、該荷重調整機構５は、首部３の該傾斜面２３上のクランプ駒１５に対応する位置に複数設けられ、それぞれ直方体の一部が斜めに切り取られた傾斜面２５を工具先端側に有した略多面体の形状の荷重調整機構本体２４を有している。該荷重調整機構本体２４の工具後端側を向く面はバイト取り付け台４５の工具先端側を向く面に当接する当接面２６とされている。また、荷重調整機構本体２４の傾斜面２５は首部３の傾斜面２４と一定の間隔を空けて平行となるように形成されている。

荷重調整機構本体２４の傾斜面２５には、傾斜面２５に垂直な方向である軸線Ｏを中心軸線として断面円形状に凹んだ嵌入孔２７が形成されており、さらに嵌入孔２７の底面には軸線Ｏを中心軸線として該嵌入孔２７よりも小径とされた断面円形状に凹んだ凹部２８が設けられている。また、該凹部２８から当接面２６に開口するように、凹部２８よりも小径とした断面円形状であって、軸線Ｏを中心軸線として直線上に穿設された貫通孔２９が設けられている。

また嵌入孔２７及び凹部２８には、嵌入孔２７と略同一の径である大径部３１と凹部２８と略同一の径である小径部３２を有する二段円柱形のコマ状部材３０が、大径部３１が嵌入孔２７に、小径部３２が凹部２８にそれぞれ嵌まるように摺動可能に設けられている。なお、該コマ状部材３０の大径部３１の軸線Ｏ方向の長さは、嵌入孔２８の軸線Ｏ方向の長さよりも短いため、これらによって閉塞された空間に円筒形状の収納孔３３が形成されている。また、コマ状部材３０の小径部３２の端面には断面円形状に凹んだネジ挿入孔３５が形成されており、該ネジ挿入孔３５から大径部３１の端面に向かって、ネジ挿入孔３５よりも小径のネジ孔３６が穿設されている。そして前記ネジ挿入孔３５に挿入されたネジ３７がネジ孔３６を通って、首部３の傾斜面２３に開口されたネジ止め孔３８に止められることでコマ状部材３０が固定支持される。なお、ネジ３７を止める際には、前記貫通孔２９にレンチやドライバーを挿入してネジ止めを行う。

前記収納孔３３には弾性体として複数の皿バネ３９が圧縮させられた状態で挿入されており、これら皿バネ３９が伸張しようとする弾性力を受けて前記コマ状部材３０は常に首部３の傾斜面２３に向かって押し付けられる方向に付勢されている。

なお、刃部ベース８の切削抵抗が作用する方向Ａを向く面には平板状の支持板４０がネジ４１、４２によって固定支持されており、該支持板４０の首部３側に突出した部分に設けられた支持ネジ４３が荷重調整機構５の切削抵抗が作用する方向Ａを向く面に当接し、該荷重調整機構５を切削抵抗の作用する方向Ａに支持している。

本実施形態に係るヘールバイト１においては、バイト取り付け台４５とシャンク部２の当接面に対して、首部３が切削抵抗の作用する方向Ａに向かって屈折した形状となっているため、この首部３が撓むことにより切削抵抗により生じる荷重によって切刃２１が後方に逃げて被切削物への食い込みを避けることが可能となっている。また、ヘールバイト１は、首部３のシャンク部２との境界に凹溝７が設けられていることによって、該凹溝７付近の剛性が他の部分よりも低くなるために、この箇所において弾性変形しやすくなりバネ作用を有することになる。

それに加えて、首部３の切削抵抗の作用する方向Ａに臨む傾斜面２５とバイト取り付け台６０に挟まれるように該傾斜面２５に取り付けられている荷重調整機構５は、内部に軸線Ｏを中心として圧縮して重ねられた複数の皿バネ３９を弾性体として備えているため、軸線Ｏ方向に対して強い弾性を示し高いバネ作用を有している。即ち、荷重調整機構５の皿バネ３９の弾性係数を適切に設定することによって、切削抵抗によって首部３にかかる荷重の変動を適切に吸収することが可能となる。

また、荷重調整機構５はネジ３７によって着脱可能なため、弾性体を弾性係数の適切なものに容易に交換することが可能となるとともに、該荷重調整機構５が破損した際には付け替えることができ工具全体を交換する必要はないため、ヘールバイト１の寿命に影響を及ぼすことはない。さらに、本実施形態のヘールバイト１において切刃２１は、クランプ駒１５を切刃ベース８から取り外すことによって容易に着脱が可能なインサート２０に備えられているため、刃部４の再研磨等の手間が生じることはない。

以上から、従来のヘールバイト５０のように熟練の職人によらずとも切削抵抗による荷重の吸収、調整が可能なため、被切削物に切り込み過ぎが生じるのを防いで経済的な切削を確実に行うことが可能なヘールバイト１を従来のヘールバイト５０に比べて容易に製作することが可能となる。また、切削抵抗が増大することによって工具にかかる荷重が大きくなり、ビビリ等による振動が生じ、またはこれによる切削抵抗の変動が生じた場合であっても、本発明に係るヘールバイト１によれば、弾性体の弾性係数を適切に設定することによりこれらを効果的に吸収し荷重を調整することができるため、たとえ大型の被切削物を切削する場合でも、精度の高い切削加工が可能となる

以上、本発明の実施の形態であるヘールバイト１について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、荷重調整機構５の内部に備えた弾性体として皿バネ３９が用いられているが、例えばスプリングであってもよく、あるいは他の弾性を有する部材であってもよい。

また、以上の構成からなるヘールバイト１は、旋削以外にも、平削り、形削り等による切削加工をする際に用いることもできる。即ちヘールバイト１が移動され被切削物が固定されているか、被切削物が移動されヘールバイト１が固定されているかにかかわらず、切削加工の際に、図１に示す切削抵抗の作用する方向Ａにかかる荷重を荷重調整機構５によって適切に吸収することができる。

本発明の実施の形態であるヘールバイト及びバイト取り付け台の側面図である。 本発明の実施の形態であるヘールバイト平面図である。 本発明の実施の形態であるヘールバイトの荷重調整機構付近の側断面図である。 従来のヘールバイトの側面図及び平面図である。

符号の説明

１ ヘールバイト
２ シャンク部
３ 首部
４ 刃部
５ 荷重調整機構
７ 凹溝
１５ クランプ駒
２０ インサート
２１ 切刃
３０ コマ状部材
３９ 皿バネ（弾性体）

Claims (3)

1. バイト取り付け台に固定されるシャンク部と、
   前記シャンク部から先端側に向けて、切削抵抗が作用する方向に屈折しつつ斜め前方に向かって延びる首部と、
   この首部の先端に備えられ切削を行う刃部とを備えたヘールバイトにおいて、
   前記首部に、前記切削抵抗による荷重によって伸縮する弾性体を備えるとともに前記バイト取り付け台に当接される荷重調整機構が設けられたことを特徴とするヘールバイト。
2. 前記荷重調整機構は着脱自在であることを特徴とする請求項１記載のヘールバイト。
3. 前記刃部には、着脱自在に装着されるインサートが備えられてなることを特徴とする請求項１または２記載のヘールバイト。

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