JP2008296348A - Rotary cutting tool and reference position detecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転切削工具及び基準位置検出方法に関するものである。 The present invention relates to a rotary cutting tool and a reference position detection method.
図1に図示したように、マシニングセンタ(回転工作機械)の主軸に、ホルダAを介してエンドミルやドリル等の回転切削工具Bを取り付け、この工具Bによりテーブル表面F上に載置されるワークCに対して切削加工を行う際、一般的には、ワークC上面位置を基準として加工プログラムを作成して切削加工が行われている。このため、ワークC上面位置と主軸に取り付けられた工具Bの先端位置との相対距離を正確に把握して加工プログラムに反映させることが高精度の切削加工を行う場合に重要となる。尚、図1は縦型マシニングセンタを図示しているが、横型マシニングセンタの場合も同様である。 As shown in FIG. 1, a rotary cutting tool B such as an end mill or a drill is attached to a spindle of a machining center (rotary machine tool) via a holder A, and a workpiece C placed on a table surface F by this tool B. In general, when a cutting process is performed, a machining program is created based on the position of the upper surface of the workpiece C to perform the cutting process. For this reason, it is important to accurately grasp the relative distance between the upper surface position of the workpiece C and the tip position of the tool B attached to the spindle and reflect it in the machining program when performing high-precision cutting. Although FIG. 1 shows a vertical machining center, the same applies to a horizontal machining center.
具体的には、マシニングセンタの主軸に取り付けられ、工具B(回転していない停止状態の工具B)の先端とワークC上面とが接触一致するときの工具軸方向座標を基準位置(ゼロ点)としている。ここで、工具Bの先端とワークC上面を単純に接触させると工具先端に設けられた切れ刃にチッピングが生じたり、小径の工具Bでは折損に至る可能性が高い。そのため、予め寸法(底面から頂面までの高さ)が既知である専用の接触式位置検出器DをワークC上面に設置して該接触式位置検出器Dの既知寸法を差し引きしてワークC上面位置(基準位置)を算出している。 Specifically, the tool axis direction coordinates when the tip of the tool B (the non-rotating stopped tool B) and the upper surface of the workpiece C contact and coincide with each other are set as the reference position (zero point). Yes. Here, if the tip of the tool B is simply brought into contact with the upper surface of the workpiece C, there is a high possibility that the cutting edge provided at the tip of the tool will be chipped, or that the small-diameter tool B will be broken. Therefore, a dedicated contact-type position detector D whose dimensions (height from the bottom surface to the top surface) are known in advance is installed on the upper surface of the work C, and the known dimensions of the contact-type position detector D are subtracted. The upper surface position (reference position) is calculated.
接触式位置検出器Dとしては、例えば特許文献1に開示されるように、検出器本体に対して突没可能に設けられる感圧部Eを有し、該感圧部Eは工具側に向けて適宜な付勢部材により付勢されるように構成され、前記感圧部Eが前記付勢部材の付勢力に抗して没入した際、この感圧部Eの没入を検出することで工具による押圧を感知してランプ等で報知する構成が一般的である。
As the contact-type position detector D, for example, as disclosed in
また、上述のような接触式位置検出器ではなく、例えば特許文献2に開示されるようなレーザーやCCDカメラを用いた非接触式位置検出装置も使用されている。尚、この非接触式位置検出装置がマシニングセンタに組み込まれたものある。
Further, not a contact type position detector as described above, but a non-contact type position detection apparatus using a laser or a CCD camera as disclosed in
しかしながら、非接触式位置検出器は高価であり、使用環境に制限があり、更に、検出対象径に制限があるなど汎用性に劣る。 However, the non-contact position detector is expensive, has a limited use environment, and is inferior in versatility such as a limited detection target diameter.
また、非接触式位置検出器は、例えば先端位置検出対象である工具先端に切削油が付着した状態(一般的な加工環境においては珍しくない)で位置検出を行う場合、この切削油の分の誤差を生じてしまうが、この点、接触式位置検出器であれば、切削油が付着しても工具先端位置精度に大きな影響を与えることはない。 Further, the non-contact position detector, for example, performs position detection in a state where cutting oil is attached to the tool tip that is the tip position detection target (which is not uncommon in a general machining environment). In this respect, if it is a contact type position detector, even if cutting oil adheres, the tool tip position accuracy is not greatly affected.
一般には構造が簡単であり安価で且つ耐環境性に秀れ、位置検出時に工具の折損が無く、切れ刃の破損が無いか、若しくは許容できる程度に小さい限り、検出対象の制限もないことから、接触式位置検出器が多用されているのが現状である。 In general, because the structure is simple, inexpensive and excellent in environmental resistance, there is no breakage of the tool at the time of position detection, there is no damage to the cutting edge, or there is no limit to the detection target as long as it is as small as possible. Currently, contact type position detectors are frequently used.
ところで、接触式位置検出器を用いる場合、特に刃部外径が0.1mm以下の極小径工具を用いる場合には、接触式位置検出器との接触時に工具の折損やチッピングが生じ易く、実用前に工具の機能を失わせてしまう可能性が高い。 By the way, when using a contact-type position detector, especially when using a very small diameter tool with an outer diameter of the blade portion of 0.1 mm or less, tool breakage and chipping are likely to occur during contact with the contact-type position detector. There is a high possibility of losing the function of the tool before.
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、工具先端を接触式位置検出器に当接させずに、刃部以外のシャンク部等に設けた直角な面若しくは傾斜面と工具外周面との交差稜線により接触式位置検出器の感圧部を押圧して基準位置検出を行うことが可能で、極小径のドリルであっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れた回転切削工具及び基準位置検出方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and a right-angle surface or an inclined surface provided on a shank portion other than the blade portion and the outer periphery of the tool without bringing the tool tip into contact with the contact-type position detector. It is possible to detect the reference position by pressing the pressure sensitive part of the contact type position detector with the crossed ridge line with the surface. The present invention provides a rotary cutting tool and a reference position detection method that are extremely practical and capable of detecting a reference position.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
先端側に刃部1を有し基端側にシャンク部2を有する回転切削工具であって、前記シャンク部2若しくは該シャンク部2に突設された前記刃部1が設けられる突部には、前記工具の回転軸心と直角な面4が設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。
A rotary cutting tool having a
また、先端側に刃部1を有し基端側にシャンク部2を有する回転切削工具であって、前記シャンク部2若しくは該シャンク部2に突設された前記刃部1が設けられる突部には、工具中心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜する傾斜面5が設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。
Moreover, it is a rotary cutting tool which has the
また、請求項1,2いずれか1項に記載の回転切削工具において、前記直角な面4若しくは前記傾斜面5は、工具先端視において前記刃部1の径方向外側に位置せしめられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。
Further, in the rotary cutting tool according to any one of
また、請求項1〜3いずれか1項に記載の回転切削工具において、前記直角な面4若しくは前記傾斜面5は、前記シャンク部2若しくは前記突部の先端面外周寄り位置に設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。
Further, in the rotary cutting tool according to any one of
また、請求項1〜4いずれか1項に記載の回転切削工具において、刃部外径が0.1mm以下であることを特徴とする回転切削工具に係るものである。
The rotary cutting tool according to any one of
また、ワーク表面19若しくはワーク表面19との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部7を有する接触式位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項1〜5いずれか1項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部7に、前記刃部1を逃がす凹部10と前記直角な面4若しくは傾斜面5と工具外周面との交差稜線が当接する当接部11とを具備した治具9を載置し、この治具9の前記当接部11を前記直角な面4若しくは前記交差稜線で押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法に係るものである。
Further, a contact-type position having a pressure-
また、ワーク表面19若しくはワーク表面19との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部7を有する接触式位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項1〜5いずれか1項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部7を前記直角な面4若しくは傾斜面5と工具外周面との交差稜線により直接押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法に係るものである。
Further, a contact-type position having a pressure-
本発明は上述のように構成したから、工具先端を接触式位置検出器に当接させずに基準位置を検出可能で、極小径の回転切削工具であっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れた回転切削工具及び基準位置検出方法となる。 Since the present invention is configured as described above, the reference position can be detected without bringing the tip of the tool into contact with the contact-type position detector, and the contact-type position detector can be used even for an extremely small diameter rotary cutting tool. It is a rotary cutting tool and a reference position detection method with excellent practicality that enables precise reference position detection at low cost.
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。 An embodiment of the present invention which is considered to be suitable will be briefly described with reference to the drawings showing the operation of the present invention.
マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具により加工を施すにあたり基準位置を検出する際、接触式位置検出器6の感圧部7を、刃部以外のシャンク部2等に設けた直角な面4若しくは傾斜面5と工具外周面との交差稜線を直接的若しくは間接的に押圧して検出を行うことが可能となり、従って、工具先端を接触式位置検出器6に接触させることなく、即ち、工具先端を破損させることなく基準位置検出を行うことが可能となり、折損し易い極小径の回転切削工具であっても精度良く且つコスト安に基準位置を検出することが可能となる。
When detecting the reference position when machining with the tool attached to the spindle of the machining center, the pressure-
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例は、先端側に刃部1を有し基端側にシャンク部2を有する回転切削工具であって、前記シャンク部2には、前記刃部1より径大にして工具中心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜する傾斜面5が設けられ、該傾斜面5と工具外周面との交差稜線に前記工具の回転軸心と直角な縁8が設けられているものである。
The present embodiment is a rotary cutting tool having a
各部を具体的に説明する。 Each part will be specifically described.
刃部1は、マシニングセンタの主軸に装着される工具ホルダ14にチャック筒15を介して保持される該刃部1より径大なシャンク部2と連設され、この刃部1とシャンク部2との連設部の段差部(シャンク部2の先端面)が肩部3に設定され、この肩部3に傾斜面5が設けられている。尚、工具としては、刃部1とシャンク部2とが一体のソリッド工具を採用しても良いし、刃部1とシャンク部2とをロウ付け等により接合した工具を採用しても良い。また、刃部1を、シャンク部2に突設された複数のテーパ部や円筒部等の突部に設ける構成とし、このテーパ部や円筒部等の突部(の先端面)に傾斜面5や後記直角な面4を形成しても良い。
The
肩部3に設けられる傾斜面5は、一般的な接触式位置検出器6の感圧部7に当接し得るよう、工具先端視において前記刃部1の径方向外側に設けられている。
The
具体的には、図2に図示したように、傾斜面5は、肩部3の先端面全面にわたって肩部3の最外周位置から刃部1の根元位置に向かって下り傾斜するように略すり鉢状に設けられている。また、この傾斜面5は肩部3を適宜な砥石(直径70mm〜200mm)により研削することで形成され、この砥石の半径に起因するR形状となっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
また、傾斜面5と工具外周面(シャンク部2の外周面16)との交差稜線には、工具軸芯と直角な縁8が設けられている。尚、傾斜面5と交差稜線を形成する工具外周面としては、シャンク部2の外周面16に限らず、図4に図示したようにシャンク部2の先端部に上記突部としてのテーパ部17を設けた場合には、このテーパ部17の外周面としても良い。
Further, an
即ち、傾斜面5は、シャンク部2の外周面16との交差稜線に直角な縁8を形成し、この直角な縁8を接触式位置検出器6の感圧部7に当接させ得る構成(肩部3において最も先端側に位置する構成)であれば、例えば傾斜面5を肩部3の先端面全面にではなく一部に設ける構成等、どのような形状としても良い。
That is, the
また、交差稜線の一部に、この交差稜線から工具先端までの長さを予め測定した部位(直角な縁8)を設け、該部位を判別し易くするためシャンク部2にマーキング18が設けられている。尚、本実施例においては説明を簡略化するため上述のように構成しているが、交差稜線の一部に工具先端から交差稜線までの距離が既知である部位を特定しておけば、必ずしも直角な縁8を設ける必要はない(上記傾斜面5と工具外周面との交差稜線のうち工具軸心に対して直角でない部分を用いて後記感圧部7を押圧する構成としても良い。)。
In addition, a part (a right-angled edge 8) in which the length from the intersecting ridge line to the tool tip is measured in advance is provided in a part of the intersecting ridge line, and a marking 18 is provided on the
よって、上記交差稜線(直角な縁8)により接触式位置検出器6の感圧部7を押圧することで、工具先端を接触式位置検出器6に当接させることなく、工具の基準位置を検出することが可能となり、刃部外径(工具径)が0.1mm以下の折損し易い回転切削工具であっても、容易に且つ良好に接触式位置検出器6による基準位置検出が可能となる。また、刃部外径(工具径)が0.1mmを超える工具であっても刃部を有する突部が工具軸方向に細長く(アスペクト比が大きく)折損し易い回転切削工具や、工具先端に設けられた切れ刃の強度が低くチッピングが生じ易い回転切削工具に対しても容易に且つ良好に接触式位置検出器6による基準位置検出が可能となる。尚、図1の工具Bのようにシャンク部の先端にテーパ部等が設けられ前記傾斜面5や後記直角な面4がない場合、このテーパ部により感圧部7を押圧して精密な基準位置検出を行うことはできない。
Therefore, the reference position of the tool can be determined without contacting the tip of the tool with the contact
具体的には、例えば図3に図示したような治具9を用いて基準位置を検出する。この治具9は、刃部1を逃がす凹部10が凹設された平面視略コ字状体であって、上面に前記交差稜線(直角な縁8)と一点で当接する三角柱状の当接部11が設けられたものである。尚、治具9の高さは少なくとも交差稜線(直角な縁8)から工具先端までの長さ以上に設定する。また、断面視略コ字状体に限らず、円筒状や角筒状であっても良い。
Specifically, the reference position is detected using a
従って、一般的な市販の接触式位置検出器6をワーク表面19に載置し、治具9を接触式位置検出器6の感圧部7に載置し、刃部1が凹部10に位置し傾斜面5と外周面16との交差稜線にして直角な縁8が当接部11の先端稜線と接触し得るように位置合わせした後、工具を下降させることで(図2(a)→(b))、工具先端を接触させることなく前記直角な縁8により治具9を介して感圧部7を押圧することが可能となる。
Therefore, a general commercially available contact
そして、感圧部7が押圧されたことを感知することで得られた直角な縁8の位置から、接触式位置検出器6の高さ寸法及び治具9の高さ寸法を差し引き、工具先端から直角な縁8までの既知長さを加えることで、基準位置(ワーク表面位置)を算出することが可能となる。
Then, the height of the contact-
また、ワーク表面19との相対距離が既知である別の面(例えば図1のテーブル表面F)がある場合は、当該面上に接触式位置検出器6を載置し、上記と同様に位置検出し、前記ワーク表面19との相対距離を加減算することで基準位置(ワーク表面位置)を算出することが可能であり、例えばワーク表面の面積が小さく接触式位置検出器6を載置することが困難な場合に有効である。
Further, when there is another surface (for example, the table surface F in FIG. 1) whose relative distance to the
尚、直角な縁8により直接押圧可能な構成の接触式位置検出器6’、即ち、直角な縁8と感圧部7’とを接触せしめた際、工具先端(刃部1)が検出器本体20等と干渉しない構成の接触式位置検出器6’を採用し、直角な縁8により直接感圧部7’を押圧して基準位置検出を行っても良い。例えば図5に図示したように感圧部7’を上記治具9と感圧部7とを一体化せしめたような構成としたり、図6に図示したように感圧部7’上面に上記同様の当接部11’を設けると共に、刃部1が接触しないように平面視において感圧部7’に対する検出器本体20の突出量を直角な縁8から刃部1側面までの距離以下の突出量にした構成としても良い。更に、図示しないが、感圧部7’を直角な縁8から工具先端までの長さより長い長軸筒状(円筒でも角筒でも良く、先端には当接部11’を設ける。)として検出器本体20の中心に突設せしめる構成としても良く、特にこの場合には、図5,6の構成に比し感圧部7’の中央近傍を工具で押圧することが可能となり、より精密に押圧を感知可能となる。
In addition, when the contact type position detector 6 'is configured to be pressed directly by the
また、交差稜線のごく一部ではなく所定範囲(感圧部7’と接触する範囲または工具全周)を極めて精度良く工具軸心と直角な縁8に形成できる場合には、感圧部7’に突出部11’を設ける必要はない。
Further, when a predetermined range (a range in contact with the pressure-
また、本実施例は、肩部3に傾斜面5を形成しているが、図7に図示した別例のように工具軸心と直角な面4を形成しても良い。ただ、この場合、精密な基準位置検出を行うには、傾斜面5を形成する場合に比し、極めて高精度な直角平面加工が必要となる。
Further, in the present embodiment, the
また、直角な面4を形成した場合、例えば治具9としては、図8に図示したような刃部1を逃げる逃げ凹部10が凹設された平面視略コ字状体であって、上面に前記直角な面4と一点で当接する略半球状の当接部11が設けられたものを用いる。位置検出方法等は本実施例と同様である。尚、この場合も本実施例と同様、図9,10に図示したように直接直角な面4により感圧部7’を押圧可能な接触式位置検出器6’や、長軸筒状の感圧部7’を有する接触式位置検出器6を採用しても良い。また、シャンク部2や突部の先端面の所定範囲(感圧部7’と接触する範囲または工具全周)を極めて精度良く工具軸心と直角な面4に形成できる場合には、感圧部7’に突出部11’を設ける必要はない。
Further, when the right-angled
本実施例は上述のように構成したから、マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具の基準位置を検出する際、接触式位置検出器6の感圧部7を、直角な縁8により直接的若しくは治具9を介して間接的に押圧して検出を行うことが可能となり、従って、工具先端を接触式位置検出器6に接触させることなく、即ち、工具先端を破損させることなく基準位置検出を行うことが可能となり、折損し易い極小径の回転切削工具であっても精度良く且つコスト安に基準位置を検出することが可能となる。
Since the present embodiment is configured as described above, when the reference position of the tool attached to the spindle of the machining center is detected, the pressure-
従って、本実施例は、工具先端を接触式位置検出器に接触させることなく基準位置を検出可能で、極小径の回転切削工具であっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れたものとなる。 Therefore, in this embodiment, the reference position can be detected without bringing the tool tip into contact with the contact-type position detector, and even with a very small diameter rotary cutting tool, the contact-type position detector is used and the cost is precise. The reference position can be detected and is extremely practical.
1 刃部
2 シャンク部
4 直角な面
5 傾斜面
6 接触式位置検出器
7 感圧部
9 治具
10 凹部
11 当接部
19 ワーク表面
DESCRIPTION OF
10 Recess
11 Contact part
19 Work surface
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