JP2018187757A - 使い捨て式カッティングツール - Google Patents

Abstract

【課題】 使い捨て式カッティングツールを提供する。【解決手段】 使い捨て式カッティングツールはアーバー１０及び使い捨て式カッティングヘッド２０を有する。アーバー１０の一端には位置決め栓１１を設置し、位置決め栓１１の片側にはブレーキブロック１２を設置し、ブレーキブロック１２の両側には円弧凹溝１２１を設置する。位置決め栓１１の中心位置にはネジ孔１３を設置し、使い捨て式カッティングヘッド２０の中心位置には位置決め孔２２、貫通した穿孔を設置する。位置決め孔２２には位置決め栓１１を嵌めて入れ、使い捨て式カッティングヘッド２０の位置決め孔２２の片側には欠口を設置する。欠口にはブレーキ溝２４を形成し、ブレーキ溝の両側には円弧状の凸ほぞ２４１を設置する。穿孔にはボルト３０を螺合し、使い捨て式カッティングヘッド２０をアーバー１０に固定する。【選択図】図１

Description

本発明は使い捨て式カッティングツールに関し、特に工作物のバリ取り、トリミング及び面取りミリングを行う使い捨て式カッティングツールに関する。

一般にプレス成形、ダイカスト或いは鋳造等方式で成形される工作物は、過度な高圧下で、モールド磨耗、温度が高過ぎる、或いは型合わせ不良等が原因となり、成形モールドの接合面において、局部の材料が型穴から溢れ出し、工作物の両側にバリが残り、製造上の欠陥となることがある。
微小な欠陥は容認できるものもあるが、バリが異常に厚く、容認出来ない欠陥となった場合には、加工により除去する必要がある。
この際にしばしば用いられる加工方式は、手作業によるグラインダー研磨か、或いはサンドブラスト方式によるバリの除去である。

研磨或いはサンドブラストにより生じる騒音及び粉塵は作業環境を悪化させるため、作業者は防塵用品を身につける必要がある。
作業環境の面でも、空気浄化設備を使用する必要があるため、設備コストが相対的に高くなる。
また、グラインダー研磨の使用自体に潜在的な危険がある。すなわち、グラインダーによる顆粒の剥落或いはバリ屑が研磨中に崩れて高速で飛び散るため、作業人員或いはそばにいる人に傷害を及ぼす恐れがある。
このように危険性の高い仕事は、たとえ高給であってもあえて従事しようとする人は少ない。
さらに、人手による研磨或いはサンドブラスト作業の生産量及び品質は不安定である。
そのため、人手に代わり、ロボット操作で、人手不足、生産量、及び品質安定性等の問題を解決しようとするメーカーもある。

しかし、ロボット設備導入の初期投資は非常に高額で、大量生産しない限り経済効果は見込めない。
さらに、ロボットを人の代わりに用いて研磨或いはサンドブラスト作業を行っても、劣悪な作業環境は改善されず、環境汚染も低下しないため、ロボット設備を導入しても労働力不足の問題を解決できるだけである。
そのため、少量生産の商品に対してロボットを投入するのは非現実的で、何の解決にもならない。以上より、依然として伝統的な手作業による研磨或いはサンドブラスト方式での除去作業を余儀なくされるのが現状となっている。

図１７及び図１８に示す通り、従来の使い捨て式面取りカッティングツールは、アーバー５０及び使い捨て式カッティングヘッド６０を有し、ネジ７０により端面から螺設し、使い捨て面取りカッティングツールを組成する。
面取りカッティングツールのアーバー５０端面には、３個の台形凸ほぞ５１が設置され、それらは環状に配列される。また、使い捨て式カッティングヘッド６０の端面の対応位置には、１２０°の間隔で台形凹溝６１が環状に配置される。 なお、アーバー５０の台形凸ほぞ５１と使い捨て式カッティングヘッド６０の台形凹溝６１とは相互に嵌合し、整列及び連結の機能を生じる。

図１８に示す通り、アーバー５０の台形凸ほぞ５１と使い捨て式カッティングヘッド６０の台形凹溝６１の間隔角度θはすべて１２０°である。
製造時には、累積公差が存在するため、角度公差が大きければ累積も多くなる。これは角度をますます偏らせ、正確性を損なう。これにより、台形凸ほぞ５１と台形凹溝６１の嵌合精密度に偏りが生じ、アーバー５０と使い捨て式カッティングヘッド６０は正確に嵌接できなくなってしまう。

この他、台形凸ほぞ５１と台形凹溝６１はすべて台形状で、台形角度の加工時にも公差が存在するが、台形角度に一旦公差が存在すれば、組み立て上の公差を招き、組立困難になってしまう。

よって、台形凸ほぞ５１と台形凹溝６１の嵌合精密度が非常に高いため、加工時に求められる精密度も高くなる。この累積公差を克服するには、精密レベルが高い工作機械を用いて製造する必要があるため、加工効率が制限される。こうして生産能力も自然に低下し、生産コストが増大してしまう。

この他、アーバー５０と使い捨て式カッティングヘッド６０の連結は、３個の台形凸ほぞ５１と台形凹溝６１の嵌合により達成されるが、嵌合による可動範囲の制限が多ければ生産コストが拡大する他、過度な位置決めと、可動範囲が制限される現象を招いてしまう。

前記の台形凸ほぞと、台形凹溝の嵌合精密度の要求レベルが高く、製造精度の要求レベルも高くなるため、カッティングツールのサイズは制限を受ける。これは、従来技術の装置は、面取り加工できる工作物のサイズには下限値があることを意味する。
現在のところ、円孔については、サイズが１１ｍｍ以上のものしか面取り加工できない。

前記先行技術では、ダイカスト物のバリ除去は手作業に頼って研磨或いはサンドブラスト方式により行うため、作業環境が劣悪となり、品質及び生産量は不安定で、作業中にグラインダー顆粒の剥落或いはバリ屑が研磨により崩れ高速で飛び散ることで、作業人員に傷害を及ぼす恐れがある。
このように危険性が高く、しかも健康に対するリスクが高い仕事に従事しようとする人はすでに徐々に減少し、士気も低下しているため、この作業の従事者の流動率は高い。
しかし、ロボットに代替させる方式は、大量生産にしか適用できず、労働力不足の問題しか解決できず、また環境の汚染を低下及び改善させることもできない。

また、従来の使い捨て式面取りカッティングツールでは、アーバー及び使い捨て式カッティングヘッドは、ネジにより螺設する他、面取りカッティングツールのアーバー端面に３個の台形凸ほぞが１２０°の間隔で環状に配列され、また使い捨て式カッティングヘッドの端面の対応位置には、１２０°の間隔で台形凹溝が環状に配列される。
さらに、アーバーの台形凸ほぞと使い捨て式カッティングヘッドの台形凹溝は相互に嵌合し、整列及び連結の機能を生じる。アーバーの台形凸ほぞと使い捨て式カッティングヘッドの台形凹溝の製造時には累積公差が存在するが、角度公差が大きければ累積も多くなるため、角度の正確性をますます低下させる。これにより、台形凸ほぞと台形凹溝の嵌合精密度には深刻な偏りが生じ、アーバーと使い捨て式カッティングヘッドは正確に嵌接できなくなってしまう欠点がある。

本発明は使い捨て式カッティングツールに関する。

本発明による使い捨て式カッティングツールは，アーバー及び使い捨て式カッティングヘッドを有する。
該アーバーの一端には位置決め栓を設置し、該位置決め栓の片側にはブレーキブロックを設置し、該ブレーキブロックの両側には円弧凹溝を設置する。該位置決め栓の中心位置にはネジ孔を設置する。

本発明による使い捨て式カッティングヘッドの中心位置には、位置決め孔及び貫通した穿孔を設置する。
該位置決め孔には位置決め栓を嵌めて入れ、該使い捨て式カッティングヘッドの位置決め孔の片側には欠口を設置する。
該欠口にはブレーキ溝を形成し、該ブレーキ溝の両側には円弧状の凸ほぞを設置する。
該穿孔にはボルトを螺合し、使い捨て式カッティングヘッドをアーバーに固定する。

本発明アーバーの位置決め栓と使い捨て式カッティングヘッドの位置決め孔の相互嵌接により、第一の位置決め機能を生じ、ブレーキブロックとブレーキ溝の円弧同士の接触により、第二の位置決め機能を生じる。
このように二重の位置決めの効果により、組合せ時の安定性と剛性の効果を向上させる。

さらに好ましくは、該アーバーの一端には嵌置棒を設置し、該位置決め栓は該嵌置棒の上に設置する。該嵌置棒には回転ガイドホイール及び使い捨て式カッティングヘッドが挿入され、ボルトにより螺設される。このように、本発明はミリング方式を研磨作業の代わりとすることで環境汚染が低下させ、大量生産であろうが少量生産であろうが使用できる。
また回転ガイドホイールは、ダイカスト物或いは工作物の外形に沿って回転するため、使い捨て式カッティングヘッドはダイカスト物或いは工作物の外形輪郭の分割線に沿ってバリのミリングを行う。

本発明の分解斜視図である。 本発明の側面図である。 本発明による使い捨て式カッティングヘッドの上面図である。 本発明による工作物トリミングの実施形態の分解斜視図である。 本発明による工作物トリミングの実施形態の部分断面図である。 本発明による工作物面取りの実施形態の部分断面図である。 本発明による回転ガイドホイールと使い捨て式カッティングヘッドを反対に設置して取り付けた状態を示す模式図である。 本発明による回転ガイドホイールにブッシングを嵌設した状態を示す模式図である。 本発明による回転ガイドホイールにブッシングを嵌設した状態を示す別の模式図である。 本発明によりダイカスト物のバリミリングする状態を示す模式図である。 本発明の図１０の部分拡大図である。 本発明におけるダイカスト物の外形の模式図である。 本発明による誘導ルートの模式図である。 本発明による使い捨て式カッティングヘッドの切削ルートの模式図である。 本発明による面取り加工ツールの模式図である。 従来の直辺式ブレーキ溝の模式図である。 従来の使い捨て式面取り刃の組せ模式図である。 従来の使い捨て式面取り刃の上面図である。

（一実施形態）
図１〜図３に示す通り、本発明による使い捨て式カッティングツールは、アーバー１０及び使い捨て式カッティングヘッド２０を有する。

アーバー１０の一端には、位置決め栓１１を設置する。
位置決め栓１１の片側には、ブレーキブロック１２を設置する。
ブレーキブロック１２の両側には円弧凹溝１２１を設置し、位置決め栓１１の中心位置にはネジ孔１３を設置する。

使い捨て式カッティングヘッド２０の本体の周縁には、１個以上の面取りブレード２１を環状に設置する。
使い捨て式カッティングヘッド２０の中心位置には、位置決め孔２２、及び貫通した穿孔を設置する。
穿孔は皿穴２３である。
位置決め孔２２に位置決め栓１１を嵌め入れ、整列と位置決めの機能を達成する。
使い捨て式カッティングヘッド２０の位置決め孔２２片側には、欠口を設置する。
欠口には、ブレーキ溝２４を形成する。
ブレーキ溝２４の両側には円弧状の凸ほぞ２４１を設置し、これにより接触面積を拡大し、位置決め、位置限定、連結嵌着の機能を達成する。
皿穴２３にはボルト３０を螺合し、使い捨て式カッティングヘッド２０をアーバー１０に固定する。

図１〜図３に示す通り、アーバー１０と使い捨て式カッティングヘッド２０の組み立て時の位置決めは、アーバー１０の位置決め栓１１と使い捨て式カッティングヘッド２０の位置決め孔２２の相互嵌接時に、迅速に達成される。
しかも、位置決め位置決め栓１１と位置決め位置決め孔２２の間には、微小な間隙（迅速為０．０１ｍｍ）しかない。
よってアーバー１０と使い捨て式カッティングヘッド２０はグラグラすることはない。
特に、切削加工時には緊密な組合せが確保でき、アーバー１０の剛性の向上に資するとともに、面取り切削時の振動現象を防止することができる。

図１、図３、図１６に示す通り、アーバー１０と使い捨て式カッティングヘッド２０は、アーバー１０のブレーキブロック１２と使い捨て式カッティングヘッド２０のブレーキ溝２４が相互に嵌接して連結状態を生じ、カッティングツールのトルク伝達は、ブレーキブロック１２とブレーキ溝２４の相互作用によって生じる。
ブレーキブロック１２とブレーキ溝２４の両側には、それぞれ円弧凹溝１２１と円弧状の端部を設置する。
円弧により拡大した面積は、ブレーキブロック１２の剪断力を受ける面積を相対的に拡大するため、アーバー１０のトルクを増大させる。
図３において、ブレーキ溝２４の位置の斜線で示した部分は、ブレーキブロック１２の面積を示す。図１６に示す従来の直辺形状のブレーキブロック（斜線の面積）と比較すると、本発明の接触面積の方が大きい。
図１６に示す従来の直辺形状のブレーキ溝の剪断力を受ける面積と比較すると、円弧凹溝１２１を有するブレーキブロック１２の面積の方が大きい。

本発明の図２に示すアーバー１０の実施形態図は、切削５ｍｍ円孔の面取りカッティングツール（カッティングツールは５ｍｍ円形孔の底部に入り、底端の面取りを実施する）を例とする。
ブレーキブロック１２の面積（斜線の面積）と直辺形状のブレーキブロックの面積（斜線の面積）比は、１．２７：１．０１である。
即ち、本発明は剪断力を受ける面積が２５．７％増大し、これと等量のトルクを増大させ、面取りカッティングツールの剛性を向上させる。
これにより、面取りカッティングツールのサイズを縮小でき、小孔或いは各式形状の溝孔（Ｔ形溝等）の面取り加工について、溝及び孔加工後に直ちに面取り作業を実行できるため、面取り実施後に工作物を取り外して別の工作機械（或いは総合加工機）に改めて取り付けて二次加工を行う、という手間がなくなる。
こうして、加工プロセスを減らすことができ、加工時間を短縮できるばかりか、取り付けたり、取り外したりという作業を繰り返す必要がなくなり、工作物の加工精度を高めることができる。

本発明によるブレーキブロック１２とブレーキ溝２４が円弧状に接触することにより、第二の位置決め機能が生じる。
ブレーキブロック１２の円弧凹溝１２１は、ブレーキ溝２４の凸ほぞ２４１を包持し、ブレーキブロック１２とブレーキ溝２４は互いに封じ込め合う。これにより、使い捨て式カッティングヘッド２０は、アーバー１０に堅固に嵌接される。位置決め栓１１、位置決め孔２２による位置決め機能が働くと、二重の位置決め効果が達成され、組合せ時の剛性を高め、振動を低下させる。
この二重位置決めは、可動範囲の過度な制限、或いは位置決めによる過度な固定という欠点を解消する。アーバー１０の位置決め栓１１とブレーキブロック１２両側の円弧凹溝１２１の組み合わせを用いれば、一つのカッティングツールを用いて一度に組み立てを完成できる。
これにより、使い捨て式カッティングヘッド２０の位置決め孔２２とブレーキ溝２４の両側の円弧状の凸ほぞ２４１も、一つのカッティングツールを用いて一度に組み立てを完成できる。これにより公差累積最小化されるため、加工精度が高い。

図４、図５に示す通り、本発明はさらに工作物トリミングのための実施形態を取ることができる。この実施形態もアーバー１０を有する。
アーバー１０の前端には、嵌置棒１４を設置する。
嵌置棒１４には、回転ガイドホイール４０及び使い捨て式カッティングヘッド２０を挿入できる。
嵌置棒１４端面には、ネジ孔１３を設置し、ボルト３０により螺設される。

使い捨て式カッティングヘッド２０の一端には、位置決め孔２２を設置する。
位置決め孔２２はアーバー１０前端の嵌置棒１４内に嵌めて設置し、使い捨て式カッティングヘッド２０の反対端には、皿穴２３を設置し、これによりボルト３０を挿入する。
本実施形態の使い捨て式カッティングヘッド２０は、片側ミリングカッターである。
使い捨て式カッティングヘッド２０を、面取りカッティングツールとする実施形態を示す図６に示す通り、これによって面取り加工を実施できる。
図７に示す通り、回転ガイドホイール４０及び使い捨て式カッティングヘッド２０の取り付ける位置は、相互に入れ替えできる。
使い捨て式カッティングヘッド２０の皿穴は穿孔２２０で、最上層に嵌め入れられる。
螺設されるボルト３０は非皿ネジの構造で、フランジを有し、回転ガイドホイール４０を螺設する。

回転ガイドホイール４０は、ダイカスト物或いは工作物の外形に接触して回転するように設置され、ベアリングであっても環状であってもよい。
これにより、使い捨て式カッティングヘッド２０は、ダイカスト物或いは工作物の外形輪郭に沿ってミリングを行う。
この他、回転ガイドホイール４０の外縁面には、異なる厚さのブッシング４１を嵌めて設置する。
図８、図９に示す通り、回転ガイドホイール４０に、異なる厚さのブッシング４１を嵌めて設置することで、使い捨て式カッティングヘッド２０とダイカスト物３００の間隙を変えられる（図１０参照）。このようにして、異なるダイカスト物或いは工作物に適用できる。

図１０、図１１に示す通り、本発明をバリのミリングに応用する実施形態は、ダイカスト物３００の分割線３２の位置に出現するバリ３１をミリングするために用いる。
本実施形態がダイカスト物３００に接近すると、回転ガイドホイール４０によりダイカスト物３００に接近する。
使い捨て式カッティングヘッド２０の刃面は、分割線３２に密着し、バリ３１のミリングを行う。
図１２に示す通り、ダイカスト物３００の外形が曲線などの非直線である時には、使い捨て式カッティングヘッド２０は、機器のアームにより挟持され、横方向に微調整（高速０．５〜１ｍｍの弾性揺れ）できる。
なお、加工機が設定する加工ルートと実際のダイカスト物３００の外観形状には、いくらかの誤差が生じる。これに対処し、使い捨て式カッティングヘッド２０の刃面が分割線３２に密着してバリ３１ミリングを行えるように、回転ガイドホイール４０はダイカスト物３００の外形曲線に沿って横方向微調整を行うことで、正確な誘導ルートＰ１（図１３参照）を確保する。
よって、使い捨て式カッティングヘッド２０が進む切削ルートＰ２（図１４参照）は、誘導ルートＰ２に従って進することで、正確にバリ３１をミリングし除去する。

図８、図９及び図１３に示す通り、曲率の異なるダイカスト物３００に対しては、異なる厚さのブッシング４１を対応させ、回転ガイドホイール４０に嵌め入れる必要がある。
これにより、使い捨て式カッティングヘッド２０とダイカスト物３００の間隙を変え、削り過ぎを防止し、曲率の異なるダイカスト物３００或いは工作物に適用可能とする。

図６、図１５に示す通り、使い捨て式カッティングヘッド２０が面取りカッティングツールである場合の実施形態では、面取り加工の作業を実行する。
特に、外観形状が曲線である時には、横方向の微調整機能を対応させることで、工作物の曲線と工具プログラム設計の曲線ルートに微細な差異がある時でも、本発明の切削ルートは、工作物に対して正確に等幅の面取り作業を実施でき、削り過ぎ、或いは切削が途切れるなどの発生を回避できる。

上述の説明から明らかなように、本発明アーバーと使い捨て式カッティングヘッドの組合せは、一般的なネジ式の螺設を行うと同時に、アーバーの位置決め栓と使い捨て式カッティングヘッドの位置決め孔の相互嵌接により、第一の位置決め機能を生じ、ブレーキブロックとブレーキ溝の円弧同士の接触により、第二の位置決め機能を生じる。
このように二重の位置決め効果により、組合せ時の安定性と剛性を向上させる。
この構造の設計は、本発明が初めて創作したもので、同種の製品中には見られない。
組み立てには、可動範囲の過度な制限或いは位置決めによる過度な固定という欠点がない。これらはすべて加工プロセスの改良から生じる進歩的効果である。従来に比べ、１．２５７倍の耐剪断応力、及び１．２５７倍の伝達トルクを達成できる。従来の加工精度が過度であり、また位置決めによる可動範囲の制限が過度であるという欠点を改善できる。

この他、本発明はミリング方式を研磨作業の代わりとすることで、環境汚染を低下させ、大量生産であろうと少量生産であろうと使用できる。また、回転ガイドホイールはダイカスト物或いは工作物の外形に沿って回転するため、使い捨て式カッティングヘッドは、ダイカスト物或いは工作物外形輪郭の分割線に沿ってバリのミリングを行う。したがって、本発明は実用性及び進歩性を備える。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は特許請求の範囲を基準とする。

１０、５０ アーバー、
１１ 位置決め栓、
１２ ブレーキブロック、
１２１ 円弧凹溝、
１３ ネジ孔、
１４ 嵌置棒、
２０、６０ 使い捨て式カッティングヘッド、
２１ 面取りブレード、
２２ 位置決め孔、
２２０ 穿孔、
２３ 皿穴、
２４ ブレーキ溝、
２４１、５１ 凸ほぞ、
３０、７０ ボルト、
３００ ダイカスト物、
３１ バリ、
３２ 型分割線、
４０ 回転ガイドホイール、
４１ ブッシング、
６１ 台形凹溝、
Ｐ１ 誘導ルート、
Ｐ２ 切削ルート。

Claims (5)

1. アーバー及び使い捨て式カッティングヘッドを有し、
   前記アーバーの一端には位置決め栓を設置し、前記位置決め栓の片側にはブレーキブロックを設置し、前記位置決め栓の中心位置にはネジ孔を設置し、
   前記使い捨て式カッティングヘッドの中心位置には、位置決め孔及び貫通した穿孔を設置し、前記位置決め孔には前記位置決め栓を嵌めて入れ、前記位置決め孔の片側には欠口を設置し、前記欠口にはブレーキ溝を形成し、前記ブレーキブロックと前記ブレーキ溝とは相互に嵌接し、前記穿孔にボルトを螺合し、使い捨て式カッティングヘッドを前記アーバーに固定する
   ことを特徴とする、
   使い捨て式カッティングツール。
2. 前記アーバーの一端には嵌置棒を設置し、前記位置決め栓は前記嵌置棒の上に設置し、前記嵌置棒は回転ガイドホイール及び前記使い捨て式カッティングヘッドに嵌め入れ、前記ボルトにより螺設される
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載の使い捨て式カッティングツール。
3. 前記ボルトは皿ネジであり、
   前記穿孔は皿穴であり、
   前記皿穴には前記皿ネジを嵌め入れる
   ことを特徴とする、
   請求項２に記載の使い捨て式カッティングツール。
4. 前記ボルトは前記回転ガイドホイールが螺設されるフランジ形状を呈する
   ことを特徴とする、
   請求項２に記載の使い捨て式カッティングツール。
5. 前記ブレーキブロック両側には円弧凹溝を設置し、
   前記ブレーキ溝の両側には円弧状の凸ほぞを設置し、前記円弧凹溝は前記凸ほぞを包持する
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載の使い捨て式カッティングツール。

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