JP2011189448A - スロッタ加工方法および工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 マシニングセンタなど汎用の工作機械において、安価で簡便な方法で任意の角度に割出した位置に溝を加工することができるスロッタ加工方法を提供すること。さらには、安価に製作可能で、工具寿命が安定したスロッタ加工用工具を提供すること。
【解決手段】 主軸オリエンテーションで主軸２の回転を停止し、工具の刃先と主軸の軸心を一致させて溝４を加工する。この方法によれば、汎用のマシニングセンタであっても、任意の角度で分割した位置にスロッタ加工で溝を加工でき、マシニングセンタのテーブルに割出機能を備えたり、インデックステーブル等の割出装置の設置したりする必要がない。また、工具Ｔは、バイト６をバイトホルダー７のクランプ孔８に固定し、バイト刃先１３と主軸２の軸心を一致させる。この工具によれば、バイト６とバイトホルダー７とを別体化できるので、安価に製作することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マシニングセンタなど汎用の工作機械を用いたスロッタ加工方法および工具に関する。

従来、スロッタ専用機以外のマシニングセンタなど汎用の工作機械におけるスロッタ加工方法は、主軸の回転を停止してクランプした状態で、工具をＺ軸方向に往復移動させて行うが、例えば、図２のように、孔の内周面の溝加工において、任意の角度で分割した位置に溝をマシニングセンタで加工する場合は、ワークをインデックステーブル等の割出装置で割出してから加工する。また、特許文献１に開示されているマシニングセンタのスロッタ加工方法は、主軸の割出サーボシステムで主軸を任意の角度に旋回割出し、主軸を流体圧ブレーキによりクランプし、主軸頭のＺ軸方向の往復移動によりスロッタ加工するもので、上記の割出装置は不要である。
一方、マシニングセンタ用のスロッタ加工の工具としては、軸部の先端に蝶形の切刃が一体に設けられ、この切刃の両側に加工溝形の刃先が成形されたバイトが特許文献２に開示されている。

特開平３−１４２１２１号公報 特開平５−２２８７５８号公報

特許文献１に記載の方法は、主軸の割出サーボシステムや、流体圧ブレーキを具備している工作機械が必要である。主軸の割出サーボシステムを具備しない工作機械で上記の溝をスロッタ加工するには、工作機械のテーブルに割出機能を具備したり、インデックステーブル等の割出装置を設置したりする必要がある。一方、流体圧ブレーキ等で主軸をクランプしないと、切込み時において刃先に主軸の軸心回りのモーメントが作用し、刃先がワークへ食い込んで破損するおそれがある。しかし、これらを具備すると設備コストが高くなる問題がある。
特許文献２に記載のバイトは、軸部と切刃が一体成形されて工具剛性に優れるが、軸部も工具鋼であるので材料費が高い。また、工具鋼は高硬度なので加工時間を要し、バイトはさらに高価なものになり、刃具コストが高くなる問題がある。

本発明の目的は、従来技術における上記問題点を解決するもので、マシニングセンタなど汎用の工作機械において、安価で簡便な方法で、任意の角度で分割した位置に溝を加工することができるスロッタ加工方法を提供することである。
また、本発明の別の目的は、マシニングセンタなど汎用の工作機械に好適な、安価に製作することが可能で工具寿命が安定したスロッタ加工用工具を提供することである。

上記目的を達成するために第１の課題解決手段は、工作機械の主軸の回転を停止した状態で、工具をＺ軸方向に往復移動させてワークに直線状の溝を加工するスロッタ加工方法において、主軸オリエンテーションで主軸の回転を停止し、工具の刃先と主軸の軸心を一致させて前記溝を加工することを特徴とする。
第１の課題解決手段によれば、主軸の割出サーボシステムを持たない工作機械や、工作機械のテーブルに割出機能を備えたり、インデックステーブル等の割出装置の設置をしなくても、主軸オリエンテーションで任意の角度に割出した位置に溝を加工できる。また、切込み時において刃先に主軸の軸心回りのモーメントが作用しない。つまり、スロッタ加工時に主軸を回転させようとする力が働かないので、工作機械の主軸に流体圧ブレーキなどのクランプ装置が必要ない。

第２の課題解決手段は、工作機械の主軸の回転を停止した状態で、工具をＺ軸方向に往復移動させてワークに直線状の溝を加工するスロッタ加工用の工具において、工具はバイトを刃具保持部材のクランプ孔に固定して成り、刃具保持部材は、バイトのクランプ孔を有する刃具保持軸と、ツールホルダで把持される把持軸とを備え、刃具保持軸の軸心と把持軸の軸心を互いに偏芯させてバイト刃先と主軸の軸心を一致させたことを特徴とする。
第２の課題解決手段の作用は次の通りである。すなわち、バイトと刃具保持部材とを別体化できる。また、バイトの刃先と主軸の軸心を一致させたので、切込み時において刃先に主軸の軸心回りのモーメントが作用しない。したがって、刃先のワークへの食い込みによる破損を抑制し、寿命を延ばすことができる。

第３の課題解決手段は、前記バイトは、クランプ部に傾斜面を有し、工具保持部は、前記クランプ孔にバイトの傾斜面に対応する傾斜面を有し、クランプ孔にバイトを挿通し工具保持部の弾性変形を利用してクランプすることを特徴とする。
第３の課題解決手段の作用は次の通りである。すなわち、保持軸を弾性変形させた時に、傾斜面同士が密着し、バイトの刃先中心を主軸の軸心に求心して精度よくクランプすると共に、楔の作用によりバイトの背面を確実にクランプ孔の基準面に押圧できるので、加工精度の向上が期待できる。

第４の課題解決手段は、前記バイトは、刃具保持軸のクランプ孔開口部平面に当接する当接部を備え、クランプ孔開口部平面に当接部を当接させてクランプすることを特徴とする。
第４の課題解決手段の作用は次の通りである。すなわち、クランプ孔開口部平面に当接部を当接させてクランプした時にバイトの刃先と主軸の軸心が確実に一致するようになっているので、上記モーメントの発生を確実に抑えることができる。

上記のように本発明のスロッタ加工方法は、マシニングセンタなど汎用の工作機械において、安価で簡便な方法で、任意の角度で割出した位置に溝を加工することができるスロッタ加工方法を提供できる。
また、本発明のスロッタ加工用工具は、安価に製作することが可能で、工具寿命が安定したマシニングセンタなど汎用の工作機械用のスロッタ加工用工具を提供できる。

本発明の実施形態を示す側面図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である 刃具ホルダの３面図である。 バイトの３面図である。 工具の３面図である。 バイトの３面図である。

以下、本発明の１実施形態であるスロッタ加工方法および工具について、上記図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示した図で、汎用の工作機械であるマシニングセンタ１の主軸２に工具Ｔが装着され、ワークＷに溝４をスロッタ加工している状態を示している。（ａ）は、溝加工直後の工具Ｔの状態を示しており、（ｂ）は、溝加工後、工具ＴがワークＷの上方に退避した状態を示している。このようにスロッタ加工は、マシニングセンタ１の主軸２の回転を停止した状態で、主軸頭３をＺ軸方向に往復移動させ、主軸２に装着したツールホルダ５で把持した工具Ｔにより、ワークＷに直線状の溝４を加工する。

加工する溝４が１箇所であれば、主軸の割出サーボシステムやワークＷをインデックステーブル等の割出装置で割出さなくても、マシニングセンタ１の主軸オリエンテーションで主軸２を停止させ、その位置にワークＷを固定しスロッタ加工することが可能である。主軸オリエンテーションは、所定の位置に主軸２を停止させ、ブレーキによりクランプする機能で、主にＡＴＣ（自動工具交換）の際にツールホルダ５のキー溝とＡＴＣアームのキーの位置（角度）を一致させる為に行なわれる。主軸オリエンテーションは、一般的な汎用のマシニングセンタであれば標準装備している。

本発明では、主軸オリエンテーションが、マシニングセンタ１のＣＮＣ（制御装置）のＰＬＣ（プログラムロジックコントローラ）に格納するラダープログラムで複数の任意な停止位置、すなわち任意の角度の割出し位置に停止させることができることに着目し、図２に示すワークＷのような円周上の３箇所の溝４を加工する場合は、主軸オリエンテーションで主軸２を夫々の角度に旋回割出して溝４を加工するようにした。また、後述する工具Ｔの刃先１３と主軸２の軸心を一致させて溝４を加工するようにした。

上記停止位置の設定は、ラダープログラム上で行なうが、専門の知識を有する者しか設定や変更ができないので、予め停止位置毎のＭコードを設定しておき、Ｍコード指令によって誰もが簡単に設定や変更ができるようにする。具体的には、例えば上記停止位置をＰＭＣパラメータで変更できるようにラダープログラムを作成する。

以上のように、本実施形態のスロッタ加工方法は、主軸オリエンテーションで主軸２を任意の角度に旋回割出し、工具Ｔの刃先１３と主軸２の軸心を一致させて溝４を加工するので、主軸２の割出サーボシステムや、テーブルの割出機能を具備しないマシニングセンタであっても、あるいは、インデックステーブル等の割出装置の設置がないマシニングセンタであっても、任意の角度で分割した位置、本実施形態では円周上の複数箇所にスロッタ加工で溝４を加工できる。

さらに、工具Ｔの刃先１３と主軸２の軸心を一致させて溝４を加工するので、切込み時において刃先１３に主軸２の軸心回りのモーメントが作用しない。つまり、スロッタ加工時に主軸２を回転させようとする力が働かないので、主軸２に流体圧ブレーキなどのクランプ装置が必要ない。したがって、加工設備に掛かるコストを削減できる。このように、本実施形態のスロッタ加工方法によれば、マシニングセンタなど汎用の工作機械において、安価で簡便な方法で、任意の角度で割出した位置に溝を加工することができるスロッタ加工方法を提供できる。

次にスロッタ加工の工具Ｔについて説明する。工具Ｔは図５に示すように、図４に示すバイト６を図３に示すバイトホルダー７のクランプ孔８に固定したものである。バイトホルダー７は、バイト６のクランプ孔８を有するバイト保持軸９と、図１に示す主軸２に装着されるツールホルダ５で把持される把持軸１０とを備えている。バイトホルダー７は、バイト保持軸９の軸心Ｓ２と把持軸１０の軸心Ｓ１を互いに偏芯させている。バイト保持軸９はクランプ孔８と共にスリット１１で分割され、バイト６はクランプ孔８に挿通され、クランプ孔８の前後のボルト１２によりバイト保持軸９の弾性変形を利用してクランプされている。バイト６はその刃先１３が把持軸１０の軸心Ｓ１と一致するように取付けられており、主軸２の軸心と把持軸１０の軸心Ｓ１は同心なので、バイトの刃先１３と主軸２の軸心は一致する。これにより、切込み時において刃先１３に主軸２の軸心回りのモーメントが作用しない。

バイト６は図４に示すように、クランプ孔８に挿通されるクランプ部１４に２箇所の傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、刃先中央に対して左右対称に形成されている。本発明の実施形態では、Ｒ状の刃先１３を上にした状態で、ハの字状に形成されている。同様にバイトホルダー７は、クランプ孔８にバイト６の傾斜面１５に対応する２箇所の傾斜面１６を有している。これによりバイト保持軸９を弾性変形させた時に、傾斜面同士が密着し、刃先１３を主軸２の軸心Ｓに求心して精度よくクランプできる。さらに、楔の作用によりバイト６の背面１９を確実にクランプ孔８の基準面２０に押圧できるので加工精度が向上する。

さらに、バイト６は図６に示すように、バイト保持軸９のクランプ孔開口部平面１７に当接する当接部１８を備えているとより好適である。これにより、クランプ孔開口部平面１７に当接部１８を当接させてクランプした時にバイトの刃先１３と把持軸１０の軸心Ｓ１、すなわち主軸２の軸心とが確実に一致する。

以上のように、実施形態のスロッタ加工用の工具Ｔは、バイト６をバイトホルダー７と別体とすることができるので、工具鋼の加工箇所が減少し、高価な工具鋼の使用量も減少するので安価に製作することができる。また、バイトの刃先１３と主軸２の軸心Ｓ１は確実に一致するので、切込み時において刃先１３に主軸の軸心回りのモーメントが作用しない。よって、主軸２に流体圧ブレーキなど主軸のクランプ装置を備えていなくても、刃先１３のワークＷへの食い込みによる破損を抑制し、寿命を延ばすことができる。したがって刃具コストを抑えることができる。
このように、本実施形態のスロッタ加工用工具によれば、安価に製作することが可能で、工具寿命が安定し、マシニングセンタなど汎用の工作機械に好適なスロッタ加工用工具を提供できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、スロッタ加工を行なう工作機械はマシニングセンタ以外にＮＣ旋盤であっても良い。この場合バイトホルダーは、タレット（刃物台）に装着される。また、発明の要旨を逸脱しない範囲内においてバイト６やバイトホルダー７の形状など、および工具Ｔの構成の一部を適宜変更して実施することができる。

１ マシニングセンタ（工作機械）
２ 主軸
４ 溝
６ バイト
７ バイトホルダー（刃具保持部材）
８ クランプ孔
９ バイト保持軸（刃具保持軸）
１０ 把持軸
１３ 刃先
１４ クランプ部
１５ 傾斜面
１６ 傾斜面
１７ クランプ孔開口部平面
１８ 当接部
１９ 背面
２０ 基準面
Ｔ ツール
Ｗ ワーク
Ｓ１ バイト保持軸（刃具保持軸）の軸心
Ｓ２ 把持軸の軸心

Claims (4)

1. 工作機械の主軸の回転を停止した状態で、工具をＺ軸方向に往復移動させてワークに直線状の溝を加工するスロッタ加工方法において、
   主軸オリエンテーションで主軸の回転を停止し、工具の刃先と主軸の軸心を一致させて前記溝を加工することを特徴とするスロッタ加工方法。
2. 工作機械の主軸の回転を停止した状態で、工具をＺ軸方向に往復移動させてワークに直線状の溝を加工するスロッタ加工用の工具において、
   工具はバイトを刃具保持部材のクランプ孔に固定して成り、刃具保持部材は、バイトのクランプ孔を有する刃具保持軸と、ツールホルダで把持される把持軸とを備え、刃具保持軸の軸心と把持軸の軸心を互いに偏芯させてバイト刃先と主軸の軸心を一致させたことを特徴とするスロッタ加工用の工具。
3. 前記バイトは、クランプ部に傾斜面を有し、工具保持部は、前記クランプ孔にバイトの傾斜面に対応する傾斜面を有し、クランプ孔にバイトを挿通し工具保持部の弾性変形を利用してクランプすることを特徴とする請求項２に記載の工具。
4. 前記バイトは、刃具保持軸のクランプ孔開口部平面に当接する当接部を備え、クランプ孔開口部平面に当接部を当接させてクランプすることを特徴とする請求項２または３に記載の工具。

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