JP2014205200A

JP2014205200A - 切削工具ユニット及び切削方法

Info

Publication number: JP2014205200A
Application number: JP2013082313A
Authority: JP
Inventors: 青木　功; Isao Aoki; 功青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-30

Abstract

【課題】被削物の凹部の内壁に、凹部の深さ方向に沿って溝を形成することができる切削工具ユニット及び切削方法を提供する。【解決手段】切削工具ユニット１００に、ワーク５を切削する刃部を複数備える切削チップ４と、先端に切削チップ４が取り付けられたホルダ３と、ホルダ３を駆動する主軸１と、を備え、主軸１は、一の刃部をワーク５に切り込ませ、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進又は後退するようにホルダ３を駆動するとともに、ホルダ３を所定角度回動させ、ワーク５に切り込む刃部を交換する。【選択図】図１

Description

本発明は、切削工具ユニット及び切削方法に関する。

従来より、先端に切削チップ（旋削チップ）を取り付けたホルダを回転させることにより、被削物に対して切削を行う方法が知られている。例えば、特許文献１は、先端に切削チップを取り付けたホルダを回転させながら、ホルダの軸方向に前進又は後退させる切削方法を開示している。
また、特許文献２は、Ｖ溝を形成するための工具を取り付けた回転体を回転させることにより、被削物にＶ溝を形成する切削方法を開示している。
また、特許文献３は、先端に砥石を取り付けた回転軸（ホルダ）を回転しながら、被削物の表面に対して斜めに当接して被削物上を移動させることにより、被削物にＶ溝を形成する切削方法を開示している。

特開平０９−２６７２０１号公報特開平０６−０７９７９２号公報特開２００１−０７９７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、切削チップがホルダの軸周りに回転しているため、当該軸方向に平行な溝を形成することはできない。同様に、特許文献２、３に記載の技術でも、ホルダに平行な溝を形成することはできない。そのため、金型等のポケット穴やボス等の狭い凹部の内壁に、当該凹部の深さ方向に溝を形成することができないという問題がある。

本発明の第１の態様にかかる切削工具ユニットは、被削物を切削する刃部を複数備える切削チップと、先端に前記切削チップが取り付けられたホルダと、前記ホルダを駆動する駆動部と、を備える。また、前記駆動部は、一の前記刃部を前記被削物に切り込ませ、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進又は後退するように前記ホルダを駆動するとともに、前記ホルダを所定角度回動させ、前記被削物に切り込む前記刃部を交換する。

本発明の第２の態様にかかる切削方法は、駆動部が、複数の刃部を有する切削チップを保持するホルダを駆動する。また、前記駆動部が、被削物に前記切削チップの一の前記刃部を切り込ませ、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進又は後退するように、前記ホルダを駆動し、前記ホルダを所定角度回動させ、前記被削物に切り込む前記刃部を交換する。

被削物の凹部の内壁に、凹部の深さ方向に沿って溝を形成することができる切削工具ユニット及び切削方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１にかかる切削工具ユニットを模式的に示す側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削チップを模式的に示す平面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削チップを模式的に示す側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削チップを模式的に示す平面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削チップを模式的に示す側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削方法を説明する側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削方法を説明する側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削方法を説明する側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削方法を説明する側面図である。本発明の実施の形態１にかかる切削方法を説明する側面図である。従来の切削工具ユニットを模式的に示す側面図である。従来の切削工具ユニットを用いた切削方法を模式的に示す側面図である。従来の切削工具ユニットを用いた切削方法を模式的に示す側面図である。本発明の実施の形態２にかかる切削チップを模式的に示す平面図である。図８ＡのＩＩＸＢ−ＩＩＸＢ矢視断面図である。図８ＡのＩＩＸＣ−ＩＩＸＣ矢視断面図である。本発明の実施の形態３にかかる切削チップを模式的に示す平面図である。図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢ矢視断面図である。図９ＡのＩＸＣ−ＩＸＣ矢視断面図である。本発明の実施の形態４にかかる切削チップを模式的に示す平面図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる切削工具ユニット１００を模式的に示す側面図である。図１に示すように、切削工具ユニット１００は、主軸１（駆動部）、チャック２、ホルダ３、切削チップ４等を備える。また、図１に示すように、主軸１にチャック２を介してホルダ３が取り付けられている。また、ホルダ３の先端には、切削チップ４が取り付けられている。
そして、主軸１がホルダ３を駆動することにより、切削チップ４がワーク５（被削物）に切り込み、ワーク５を切削する。なお、ワーク５には、予め、凹部が形成されており、本実施の形態においては、切削工具ユニット１００が、当該ワーク５の凹部の内壁に溝を形成する。
また、図１において、ホルダ３の軸方向をｚ軸方向とし、ホルダ３及び切削チップ４の前進方向をｚ軸プラス方向とし、ホルダ３及び切削チップ４の後退方向をｚ軸マイナス方向とする。

切削チップ４について、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂを参照しながら説明する。図２Ａ、図３Ａは、切削チップ４を模式的に示す平面図である。図２Ｂ、図３Ｂは、切削チップ４を模式的に示す側面図である。
切削チップ４は、ワーク５を切削する刃部を複数備える。具体的には、図２Ａ、図３Ａに示すように、切削チップ４は、矩形形状を有し、当該矩形の各角部に、刃部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを有している。

また、図２Ｂ、図３Ｂに示すように、切削チップ４において、刃部４１Ａ、４１Ｃは、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進する際にワーク５に切り込み、刃部４１Ｂ、４１Ｄは、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退する際にワーク５に切り込む。換言すれば、切削チップ４がｚ軸プラス方向に移動する際、切削チップ４の刃部４１Ａ、４１Ｃが切削に用いられ、切削チップ４がｚ軸マイナス方向に移動する際、切削チップ４の刃部４１Ｂ、４１Ｄが切削に用いられる。

そして、図２Ｂ、図３Ｂに示すように、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進する際にワーク５に切り込む刃部４１Ａ、４１Ｃの形状と、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退する際にワーク５に切り込む刃部４１Ｂ、４１Ｄの形状とは異なる。
具体的には、切削チップ４の刃部４１Ａ、４１Ｃは、ｚ軸プラス側の面が当該ｚ軸に略垂直な面となっており、ｚ軸マイナス側の面がｚ軸プラス側に傾斜することにより、切削チップ４の角部の先端に向かうにつれて鋭利な形状となっている。一方、切削チップ４の刃部４１Ｂ、４１Ｄは、ｚ軸マイナス側の面が当該ｚ軸に略垂直な面となっており、ｚ軸プラス側の面がｚ軸マイナス側に傾斜することにより、切削チップ４の角部の先端に向かうにつれて鋭利な形状となっている。

そして、主軸１は、図２Ｂに示すように、切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃをワーク１に切り込ませ、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進するようにホルダ３を駆動する。この時の切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃのワーク１への切り込み量を「ｔ」とする。
また、主軸１は、ホルダ３を９０度回動させ、ワーク５に切り込む刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃを、刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄに交換する。
また、主軸１は、図３Ｂに示すように、切削チップ４の刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄをワーク１に切り込ませ、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退するようにホルダ３を駆動する。この時の切削チップ４の刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄのワーク１への切り込み量を「ｔ＋逃げ量」とする。ここで、「逃げ量」とは、刃部４１Ｂ、４１Ｄの刃先の逃げ分を考慮した量である。換言すれば、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進する際に刃部４１Ａ、４１Ｃがワーク５に切り込む切り込み量よりも、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退する際に刃部４１Ｂ、４１Ｄがワーク５に切り込む切り込む量の方が大きい。

次に、図４Ａ〜図４Ｅを参照して、実施の形態１にかかる切削方法について説明する。
まず、図４Ａに示すように、主軸１は、切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃをワーク５の切削開始位置に近づける。切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃの選択は、ホルダ３を回動させることにより行う。

次に、図４Ｂに示すように、主軸１は、切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃをワーク５に所定の切り込み量「ｔ」だけ切り込ませる。その後、主軸１は、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進するようにホルダ３を駆動する。これにより、ワーク５を切削して、ワーク５にｚ軸方向に平行な溝を形成することができる。

次に、図４Ｃに示すように、主軸１は、ワーク５から切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃを離し、ホルダ３を９０度回動させることにより、切削チップ４の刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄをワーク５に向ける。

次に、図４Ｄに示すように、主軸１は、切削チップ４の刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄをワーク５に所定の切り込み量「ｔ＋逃げ量」だけ切り込ませる。その後、主軸１は、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退するようにホルダ３を駆動する。これにより、ワーク５を切削して、ワーク５にｚ軸方向に平行な溝を形成することができる。

次に、図４Ｅに示すように、主軸１は、ワーク５から切削チップ４の刃部４１Ｂ又は刃部４１Ｄを離し、ホルダ３を９０度回動させることにより、切削チップ４の刃部４１Ａ又は刃部４１Ｃをワーク５に向ける。

以上に説明した実施の形態１にかかる切削工具ユニット１００及び切削方法においては、主軸１は、刃部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄをワーク５に切り込ませ、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進又は後退するようにホルダ３を駆動するとともに、ホルダ３を９０度回動させ、ワーク５に切り込む刃部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを交換する。
これにより、ワーク５の凹部の内壁であっても、切削チップ４を当該凹部の深さ方向（ｚ軸方向）に移動させることができる。よって、ワーク５の凹部の内壁に、凹部の深さ方向に沿って溝を形成することができる。

また、切削チップ４は、矩形形状を有し、当該矩形の各角部に、刃部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを有している。そのため、主軸１がホルダ３を回動するだけで、ワーク５に切り込む刃部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄを交換することができる。

また、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進する際に刃部４１Ａ、４１Ｃがワーク５に切り込む切り込み量よりも、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退する際に刃部４１Ｂ、４１Ｄがワーク５に切り込む切り込む量の方が大きい。
これにより、ワーク５の凹部の深さ方向（ｚ軸方向）に沿って、主軸１がホルダ３を前進させる際と、後退させる際の両方において、当該凹部の内壁に溝を形成することができ、切削工具ユニット１００の加工効率を向上することができる。

図５に、従来の切削工具ユニット２００を模式的に示す。また、図６、図７に、従来の切削工具ユニットを用いた切削方法を模式的に示す側面図を示す。
図５に示すように、従来の切削工具ユニット２００は、主軸２０１、チャック２０２、ホルダ２０３、切削チップ２０４等を備える。また、図５に示すように、主軸２０１にチャック２０２を介してホルダ２０３が取り付けられている。また、ホルダ２０３の先端には、切削チップ４が取り付けられている。
また、図６に示すように、切削チップ２０４は円盤形状を有している。そして、図６に示すように、主軸２０１がホルダ２０３をホルダ２０３の軸周りに回転させることにより、切削チップ２０４が回転し、ワーク５に切り込み、ワーク５を切削する。これにより、切削工具ユニット２００が、当該ワーク５の凹部の内壁に、凹部の深さ方向（ｚ軸方向）とは垂直な溝を形成する。

従って、従来の切削工具ユニット２００を用いても、ワーク５の凹部の内壁に、凹部の深さ方向と平行な溝を形成することはできない。例えば、図７に示すように、ホルダ２０３の軸をワーク５の凹部の深さ方向（ｚ軸方向）に略垂直な方向にすると、ホルダ２０３がワーク５と干渉してしまい、ワーク５の凹部の内壁を切削することができない。また、ホルダ２０３を凹部の深さ方向（ｚ軸方向）から傾斜させても、ワーク５の凹部の内壁に溝を形成することは可能であるが、当該ワーク５が金型等である場合、当該溝により型抜きが難しくなる。

実施の形態２
次に、図８Ａ〜図８Ｃを参照しながら、本発明の実施の形態２にかかる切削チップ４０を説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態２にかかる切削チップ４０を模式的に示す平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＩＩＸＢ−ＩＩＸＢ矢視断面図である。図８Ｃは、図８ＡのＩＩＸＣ−ＩＩＸＣ矢視断面図である。
図８Ａに示すように、切削チップ４０は、三角形状を有し、当該矩形の各角部に、刃部４０１Ａ、４０１Ｂを有している。

また、図８Ｂに示すように、刃部４０１Ａは、実施の形態１にかかる切削チップ４の刃部４１Ａ、４１Ｃと同様の形状を有している。また、図８Ｃに示すように、刃部４０１Ｂは、実施の形態１にかかる切削チップ４の刃部４１Ｂ、４１Ｄと同様の形状を有している。

そして、実施の形態１にかかる切削チップ４の代わりに、実施の形態２にかかる切削チップ４０をホルダ３の先端に取り付けても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。なお、主軸１は、ホルダ３を６０度回動させることにより、刃部４０１Ａと刃部４０１Ｂとを交換することができる。

実施の形態３．
次に、図９Ａ〜図９Ｃを参照しながら、本発明の実施の形態３にかかる切削チップ４００を説明する。図９Ａは、本発明の実施の形態３にかかる切削チップ４００を模式的に示す平面図である。図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ−ＩＸＢ矢視断面図である。図９Ｃは、図９ＡのＩＸＣ−ＩＸＣ矢視断面図である。
図９Ａに示すように、切削チップ４００は、矩形形状を有し、当該矩形の一の辺に、複数の刃部４０２Ａを有している。また、切削チップ４００は、当該一の辺と対向する他の辺に、複数の刃部４０２Ｂを有している。

また、図９Ｂに示すように、刃部４０２Ａは、前進方向側の面が切削チップ４の厚みが減じるように一部傾斜している点を除いて、実施の形態１にかかる切削チップ４の刃部４１Ａ、４１Ｃと同様の形状を有している。換言すれば、刃部４０２Ａのすくい角の角度はαＣとなっている。
また、図９Ｃに示すように、刃部４０２Ｂは、後退方向側の面が切削チップ４の厚みが減じるように一部傾斜している点を除いて、実施の形態１にかかる切削チップ４の刃部４１Ｂ、４１Ｄと同様の形状を有している。換言すれば、刃部４０２Ｂのすくい角の角度はαＤとなっている。

そして、刃部４０２Ａのすくい角の角度αＣは、刃部４０２Ａのすくい角の角度αＤより小さい。換言すれば、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が前進する際にワーク５に切り込む刃部４０２Ａのすくい角よりも、ホルダ３の軸方向に沿って切削チップ４が後退する際にワーク５に切り込む刃部４０２Ｂのすくい角の方が大きい。

そして、実施の形態１にかかる切削チップ４の代わりに、実施の形態３にかかる切削チップ４００をホルダ３の先端に取り付けても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。特に、切削チップ４００は、一の辺に、複数の刃部４０２Ａを有し、一の辺に対向する他の辺に、複数の刃部４０２Ｂを有している。そのため、１回ホルダを前進又は後退させることにより、ワーク５に複数の溝を形成することができる。なお、主軸１は、ホルダ３を１８０度回動させることにより、刃部４０２Ａと刃部４０２Ｂとを交換することができる。
また、刃部４０２Ｂのすくい角は、刃部４０２Ａのすくい角より大きいため、ホルダ３を後退させる際の刃先４０２Ｂの逃げ量を少なくすることができる。そのため、一度に複数の溝をワーク５に形成しても、切削工具ユニット１００の加工効率を保つことができる。

実施の形態４
次に、図１０を参照しながら、本発明の実施の形態４にかかる切削チップ４００Ａを説明する。図１０は、本発明の実施の形態４にかかる切削チップ４００Ａを模式的に示す平面図である。
図１０に示すように、切削チップ４００Ａは、矩形形状を有し、当該矩形の互いに対向する二辺に、複数の刃部４０２Ａを有している。また、切削チップ４００Ａは、他の二辺に、複数の刃部４０２Ｂを有している。

そして、実施の形態３にかかる切削チップ４００の代わりに、実施の形態４にかかる切削チップ４００Ａをホルダ３の先端に取り付けても、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。なお、主軸１は、ホルダ３を９０度回動させることにより、刃部４０２Ａと刃部４０２Ｂとを交換することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、切削チップ４の形状は矩形に限られるものではなく、多角形形状であればよい。

１、２０１主軸（駆動部）
２、２０２チャック
３、２０３ホルダ
４、４０、４００、４００Ａ、２０４切削チップ
４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４０１Ａ、４０１Ｂ、４０２Ａ、４０２Ｂ刃部
５ワーク（被削物）
１００、２００切削工具ユニット

Claims

被削物を切削する刃部を複数備える切削チップと、
先端に前記切削チップが取り付けられたホルダと、
前記ホルダを駆動する駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
一の前記刃部を前記被削物に切り込ませ、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進又は後退するように前記ホルダを駆動するとともに、
前記ホルダを所定角度回動させ、前記被削物に切り込む前記刃部を交換する、切削工具ユニット。
前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進する際に前記被削物に切り込む前記刃部の形状と、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが後退する際に前記被削物に切り込む前記刃部の形状とは異なる、請求項１に記載の切削工具ユニット。
前記切削チップは、多角形形状を有しており、前記多角形の角部に前記刃部を有している、請求項１又は２に記載の切削工具ユニット。
前記切削チップは、多角形形状を有しており、前記多角形の各辺に複数の前記刃部を有している、請求項１又は２に記載の切削工具ユニット。
前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進する際に前記被削物に切り込む前記刃部のすくい角よりも、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが後退する際に前記被削物に切り込む前記刃部のすくい角の方が大きい、請求項１乃至４の何れか一項に記載の切削工具ユニット。
複数の刃部を有する切削チップを保持するホルダを駆動する駆動部が、
被削物に前記切削チップの一の前記刃部を切り込ませ、
前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進又は後退するように、前記ホルダを駆動し、
前記ホルダを所定角度回動させ、前記被削物に切り込む前記刃部を交換する、切削方法。
前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが前進する際に前記刃部が前記被削物に切り込む切り込み量よりも、前記ホルダの軸方向に沿って前記切削チップが後退する際に前記刃部が前記被削物に切り込む切り込む量の方が大きい、請求項６に記載の切削方法。