JP3218690U - 加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】バイトホルダに保持された切削バイトの位置を広範囲にかつ高精度に、しかも容易に調整でき、また、バイトホルダの重量増加を抑制するとともに、加工時に発生する振動を抑制しつつ遠心力に起因する加工工具および被加工物への負荷が軽減できる加工工具を提供する。
【解決手段】加工工具１は、回転する主軸に取り付けられた主軸取付部１０に対して主軸の半径方向に位置調整を可能に取り付けられるホルダ取付部１２と、ホルダ取付部１２に対して半径方向に位置調整を可能に取り付けられ、切削バイト４０を保持するアルミまたはアルミ合金製のバイトホルダ１４とを備えている。
【選択図】図３

Description

本考案は、加工工具に関する。

一般的な蒸気タービンの車室両端部（グランド部）の中ぐり穴などの円筒状の内径の仕上げ切削加工を施す際に使用される工具として、鉄製のバイトホルダの一端側で保持する切削バイトが用いられている。そして、バイトホルダの他端側にミーリング機の主軸を接続して、主軸を回転させることで内径加工を施している。

また、特許文献１には、バイトホルダを回転させて加工を行うものではないが、３本の固定ボルトを用いてバイトの位置調整を可能とし、速やかに芯合せを行う考案が開示されている。

また、特許文献２には、バイトホルダを回転させて加工を行うものではないが、バイトの長い柄部の周囲に補強用治具を装着することで、びびり振動を抑制する発明が開示されている。

実用新案登録第３０９００１１号公報 特開２００３−２９１０１０号公報

被加工物のサイズが蒸気タービンの車室のように大きい場合、バイトホルダの半径位置を広範囲に調整できることが好ましい。また、バイトホルダの被加工物に対する位置決めが正確に行われないと、被加工物の加工精度が低下し、場合によっては異常振動を発生するおそれもある。特に、バイトホルダを使用する場合、鉄製のバイトホルダは重量が重くなることから作業員による段取り調整と切削位置の位置出しが容易でない。また、切削加工時のバイトホルダの振動や遠心力による被加工物に対する影響を考慮しながら、高精度な内径加工を行う際に、バイトホルダが重量物になることから各調整に工数が増加する場合がある。

また、特許文献１および特許文献２は、バイトホルダを回転させて加工を行うものではないことから、切削加工時の振動抑制を目的として、バイトホルダに剛性を持たせるために、バイトホルダに比重の重い金属を使用することができる。しかし、バイト側を回転させて加工を行う場合には、バイトホルダの重量の増加に起因するバイトホルダの振動や遠心力による被加工物に対する影響を考慮しながらの、高精度な内径加工に工数の増加が懸念される。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであって、バイトホルダに保持された切削バイトの位置を広範囲にかつ高精度に、しかも容易に調整可能とする加工工具を提供することを目的とする。
また、バイトホルダの重量増加を抑制するとともに、加工時に発生する振動を抑制しつつ遠心力に起因する被加工物への負荷が軽減可能な加工工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本考案の加工工具は以下の手段を採用する。
すなわち、本考案の一態様に係る加工工具は、回転する主軸に取り付けられた主軸取付部に対して前記主軸の半径方向に位置調整を可能に取り付けられるホルダ取付部と、該ホルダ取付部に対して前記半径方向に位置調整を可能に取り付けられ、切削バイトを保持するアルミまたはアルミ合金製のバイトホルダとを備えている。

本態様に係る加工工具は、主軸取付部に取り付けられたホルダ取付部が主軸の半径方向に位置調整可能とされている。さらに、ホルダ取付部に取り付けられたバイトホルダが半径方向に位置調整が可能とされている。このように２段階で半径方向へ位置調整を可能とすることで、バイトホルダに保持され取り付けられた切削バイトの位置を主軸の半径方向に広範囲にかつ容易に調整可能となる。
また、バイトホルダがアルミまたはアルミ合金製とされるので、例えばバイトホルダが鉄製の場合と比べてヤング率が小さいため加工時に発生する振動を吸収できる。このため、加工精度（例えば真円度や表面仕上げ精度）を維持し易くなる。そのうえ、バイトホルダが鉄製の場合と比べて軽量化されるので、バイトホルダの回転による遠心力に起因する主軸、主軸取付部、ホルダ取付部などへの強度的な負担も軽減される。また、振動が抑制されること、遠心力による主軸、主軸取付部、ホルダ取付部などへの強度的負担の抑制とによって、切削速度（主軸の回転速度や切削バイト位置の送り速度）を向上させることができる。また、バイトホルダの軽量化によって、作業者に負担をかけることなくバイトホルダの取り替え作業と位置調整作業が容易に可能となり、加工作業工程の低減を図ることができる。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記ホルダ取付部における前記半径方向への移動量は、前記バイトホルダにおける前記半径方向への移動量よりも小さい。

本態様に係る加工工具によれば、ホルダ取付部における位置調整の移動量を、バイトホルダにおける位置調整の移動量よりも小さくしたので、ホルダ取付部における位置調整をバイトホルダにおける位置調整よりも高精度に調整することができる。例えば、粗調整をホルダ取付部とバイトホルダとの間の半径方向への位置移動によって行い、微調整を主軸取付部とホルダ取付部との間の半径方向への位置移動によって行うことができる。なお、主軸取付部とホルダ取付部との間の半径方向への位置移動は、例えばウォームギア＆ラック機構を内蔵した主軸取付部を利用しても良い。これによって、バイトホルダに保持された切削バイトの位置を広範囲にかつ高精度に、しかも容易に調整可能となる。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記バイトホルダは、前記切削バイトを前記半径方向に位置調整を可能に収容する溝部を備え、該溝部には、前記切削バイトを前記バイトホルダに固定する固定部が設けられている。

本態様に係る加工工具によれば、切削バイトを半径方向に位置調整可能に収容する溝部をバイトホルダに形成し、溝部に設けた固定部によって切削バイトを固定することとした。これによって、切削バイトの半径方向における位置調整が可能になる。つまり、主軸取付部およびホルダ取付部に加えて、溝部の３箇所において切削バイトの位置調整が可能となる。したがって、例えば、粗調整をホルダ取付部とバイトホルダとの間の半径方向への位置移動によって行い、微調整を溝部と切削バイトとの間の半径方向への位置移動によって行い、最終微調整を主軸取付部とホルダ取付部との間の半径方向への位置移動によって行ってもよい。また、溝部と切削バイトとの間の半径方向への位置移動によって、さらに広範囲な切削バイトの位置調整が容易に可能となる。

また、本考案の一態様に係る加工工具は、前記半径方向に沿って形成された前記溝部の開口に接合して該開口を覆うプレートを備えている。

本態様に係る加工工具によれば、半径方向に沿って形成された溝部の開口をプレートによって覆うこととし、切削バイトが保持された状態で溝部内に安定して切削バイトを保持することができる。これにより、加工する際に切削バイトを固定する固定部の固定状態（例えば固定ねじの締め付け）が仮に十分でなくなった場合でも、異常な振動の抑制や切削バイトの脱落の防止が可能となる。

本考案に係る加工工具によれば、バイトホルダに保持された切削バイトの位置を広範囲にかつ高精度に、しかも容易に調整できる。また、バイトホルダの重量増加を抑制するとともに、加工時に発生する振動を抑制しつつ遠心力に起因する加工工具および被加工物への負荷が軽減できる。

本考案の加工工具が加工に使用されて好適な被加工物の一例としての車室の斜視図である。 図１の切断線Ｉ−Ｉにおける縦断面図である。 本考案の加工工具の正面斜視図である。 図３の加工工具の底面図である。 プレートが取り付けられた図３の加工工具の底面図である。 図５の加工工具の正面図である。

以下、本考案の一実施形態に係る加工工具について図１から図６を用いて説明する。

図１には、本実施形態の加工工具１が加工に使用されて好適な被加工物の一例として、蒸気タービンの車室５０が示されている。図２は、図１の切断線Ｉ−Ｉにおける縦断面図である。加工工具１は、特に、図１および図２に示すような車室５０のグランド部５２の内径加工を施す際に用いられる。グランド部５２の内側の加工半径は、例えば、１５０ｍｍ以上７５０ｍｍ以下とされる。

図３には、加工工具１の斜視図が示されている。加工工具１は、ホルダ取付部１２とバイトホルダ１４とを備えている。

ホルダ取付部１２は、ミーリング機の回転する主軸（図示せず）に保持される主軸取付部１０に対して取り付けられる。ホルダ取付部１２と主軸取付部１０との取付位置（第１スライド部３１）において、ホルダ取付部１２は主軸取付部１０に対してミーリング機の主軸の半径方向に位置調整が可能となっている。なお、第１スライド部３１における位置調整は、例えばウォームギア＆ラック機構を内蔵した主軸取付部１０を使用することで実現される。この機構によって、ホルダ取付部１２を主軸取付部１０に対して半径方向に任意の位置で位置決めできる。ホルダ取付部１２は、例えば鉄系の材料とされる。なお、第１スライド部３１における位置調整は、ウォームギア＆ラック機構を用いたものに限らず、ホルダ取付部１２を主軸取付部１０に対して位置調整が可能であり任意の位置で位置決め固定ができる機構であれば良い。

主軸取付部１０は、第１スライド部３１側とは反対に位置する円錐台形状の被チャック部１０ａがミーリング機の主軸に保持される。これによって、ミーリング機の主軸の回転に伴って、主軸取付部１０および主軸取付部１０に取り付けられる各部品（後述）が回転する。

バイトホルダ１４は、主軸の半径方向を長手方向とする例えば角柱状の部材とされ、ホルダ取付部１２を保持する第１スライド部３１とは反対側の部分に対して取り付けられる。バイトホルダ１４とホルダ取付部１２との取付位置（第２スライド部３２）において、バイトホルダ１４はホルダ取付部１２に対してミーリング機の主軸の半径方向に位置調整が可能となっている。また、第２スライド部３２において、バイトホルダ１４は複数の締込ねじ２２によって押し付けられて、ホルダ取付部１２に対して移動方向が規制されるよう固定されている。この締込ねじ２２を緩めることでバイトホルダ１４をホルダ取付部１２に対して位置調整を可能として、締込ねじ２２を締め込むことでバイトホルダ１４をホルダ取付部１２に対して任意の位置で固定できる。

なお、第１スライド部３１における移動可能方向と第２スライド部３２における移動可能方向とは一致している。また、第１スライド部３１における移動量は、第２スライド部３２における移動量よりも小さく、より精密な位置調整ができることが好ましい。

バイトホルダ１４は、鉄系の材料よりも比重の差で軽量となり、かつ、ヤング率が小さいアルミまたはアルミ合金製とされる。バイトホルダ１４をアルミまたはアルミ合金製とすることで、例えば鉄系の材料よりも質量は約１／３に軽量となり、ヤング率は約１／２に小さくなる。バイトホルダ１４の長手方向の長さは、例えば１５０ｍｍ程度から７５０ｍｍ程度とされる。

バイトホルダ１４には、切削バイト４０を保持する溝部１６が形成されている。図３および図４に示すように、溝部１６は、第２スライド部３２における移動方向（すなわち、ミーリング機の主軸の半径方向）と同じ方向になるよう、すなわち、第３スライド部３３（後述）における移動方向が長手方向となるように、ミーリング機の主軸の半径方向側に形成されている。この溝部１６は、第２スライド部３２とは反対側に設けられている。また、バイトホルダ１４の第２スライド部３２とは反対側の面には、溝部１６によって開口１８が形成される。図４のように、バイトホルダ１４を底面視した場合、溝部１６および開口１８は、移動方向（同図で示す左右方向）を長手方向とする長方形状になる。

図３および図４に示すように、切削バイト４０は、切削バイト４０のシャンク４０ａが前述の溝部１６内に挿入されて保持される形態で取り付けられる。バイトホルダ１４に形成された溝部１６と切削バイト４０のシャンク４０ａとの取付位置（第３スライド部３３）において、切削バイト４０はバイトホルダ１４に対してミーリング機の主軸の半径方向に位置調整可能となっている。第１スライド部３１における移動方向および第２スライド部３２における移動方向と第３スライド部３３における移動方向とは一致している。

図４に示すように、バイトホルダ１４に形成された溝部１６の一側面（同図の場合、溝部１６の上側面）には、複数の固定ねじ用穴２１が設けられており、それぞれの固定ねじ用穴２１に対して固定ねじ（固定部）２０が締め込み可能になっている。切削バイト４０のシャンク４０ａが溝部１６内に保持された状態でこの固定ねじ２０を緩めることで、切削バイト４０をバイトホルダ１４に対して位置調整を可能とする。また、固定ねじ２０を締め込むことで、切削バイト４０をバイトホルダ１４に対して任意の位置で固定する。

溝部１６および切削バイト４０の長手方向において、切削バイト４０のチップ（インサート）４０ｂの先端から溝部１６の端部までの長さ（図４で示すＬ）は、切削バイト４０のチップ４０ｂの先端からシャンク４０ａの端部までの長さ（図４で示すｌ）よりも長く設計されている。これによって、切削バイト４０のシャンク４０ａを長手方向の全体に亘って溝部１６で保持できる。

溝部１６による開口１８が形成されているバイトホルダ１４の面には、後述するプレート２６を取り付ける際に使用されるプレート取付ねじ２７が締め込まれるプレート取付ねじ用穴２８が開口１８の周囲に複数箇所（本実施形態における同図の場合は６箇所）形成されている。

プレート２６は、図５および図６に示すように、溝部１６による開口１８に接合して該開口１８を覆うように設置され、プレート２６を挟んでプレート取付ねじ２７をプレート取付ねじ用穴２８に締め込むことで固定される。このとき、図６に示すように、バイトホルダ１４の開口１８側の面とプレート２６の幅方向の面とが面接触し、切削バイト４０が溝部１６内から開口１８側に向かって移動しないような形態となる。プレート２６は、例えば鉄系の材料とされる。

前述の加工工具１は、次のように使用される。
すなわち、車室５０のグランド部５２の内径加工を施す際、ミーリング機の回転する主軸にセットされた加工工具１において、例えば図３に示す第２スライド部３２でバイトホルダ１４をホルダ取付部１２に対して主軸の半径方向に位置移動させ、設定された内径寸法への粗調整を行う。その後、第１スライド部３１でホルダ取付部１２を主軸取付部１０に対して主軸の半径方向に位置移動させ、設定された内径寸法への微調整を行う。

なお、第３スライド部３３で切削バイト４０をバイトホルダ１４に対して主軸の半径方向に位置移動させ、設定された内径寸法への調整を行っても良い。この場合、第２スライド部３２において粗調整、第３スライド部３３において微調整、第１スライド部３１において最終微調整を行うことで効率的に調整をしてもよい。第２スライド部３２、第３スライド部３３、第１スライド部３１における調整順番と調整回数は、限定されるものではない。

設定された内径寸法への位置調整が完了したら、ミーリング機の運転を行うことで主軸が回転して、それに伴ってバイトホルダ１４に保持された切削バイト４０が主軸と同軸に回転して切削加工が開始される。

本実施形態においては以下の効果を奏する。
第１スライド部３１および第２スライド部３２の２箇所で位置調整を可能とすることで、バイトホルダ１４に保持され取り付けられた切削バイト４０の位置を主軸の半径方向に広範囲にかつ高精度に、しかも容易に調整可能となる。

また、第１スライド部３１および第２スライド部３２の２箇所に加えて、第３スライド部３３でも切削バイト４０の位置調整が可能となる。これによって、さらに広範囲な切削バイト４０の位置調整が容易に可能となる。

また、バイトホルダ１４がアルミまたはアルミ合金製とされるので、例えば鉄製の場合と比べてヤング率が小さいため加工時に発生する振動を吸収できる。このため、加工精度（例えば真円度や表面粗度など仕上げ精度）を維持し易くなる。そのうえ、バイトホルダ１４が鉄製の場合と比べて軽量化が実現されるので、バイトホルダ１４の回転による遠心力に起因する主軸、主軸取付部１０、ホルダ取付部１２などへの強度的な負担も軽減される。また、振動の抑制と遠心力による強度的負担の抑制とによって、切削速度（すなわち、主軸の回転速度や切削バイト位置の送り速度）を向上させることができる。本実施形態の場合、チップ４０ｂにおける切削の周速度が例えば１００ｍ／ｍｉｎ程度であっても加工可能となる。

また、バイトホルダ１４の軽量化によって、作業者に負担をかけることなく容易にバイトホルダ１４および切削バイト４０の取り替えと位置調整作業を行うことができ、加工作業工程の低減を図ることができる。

また、溝部１６によってバイトホルダ１４に形成された開口１８をプレート２６によって塞ぐことで、切削バイト４０が保持された状態で溝部１６内に安定して切削バイト４０を保持することができる。これにより、加工する際に切削バイト４０を固定する固定ねじ２０の締め付けが仮に十分でなくなった場合でも、異常な振動の抑制や切削バイト４０の脱落の防止が可能となる。

１ 加工工具
１０ 主軸取付部
１０ａ 被チャック部
１２ ホルダ取付部
１４ バイトホルダ
１６ 溝部
１８ 開口
２０ 固定部（固定ねじ）
２１ 固定ねじ用穴
２２ 締込ねじ
２６ プレート
３１ 第１スライド部
３２ 第２スライド部
３３ 第３スライド部
４０ 切削バイト

Claims (4)

1. 回転する主軸に取り付けられた主軸取付部に対して前記主軸の半径方向に位置調整を可能に取り付けられるホルダ取付部と、
   該ホルダ取付部に対して前記半径方向に位置調整を可能に取り付けられ、切削バイトを保持するアルミまたはアルミ合金製のバイトホルダと、
   を備えている加工工具。
2. 前記ホルダ取付部における前記半径方向への移動量は、前記バイトホルダにおける前記半径方向への移動量よりも小さい請求項１に記載の加工工具。
3. 前記バイトホルダは、前記切削バイトを前記半径方向に位置調整を可能に収容する溝部を備え、
   該溝部には、前記切削バイトを前記バイトホルダに固定する固定部が設けられている請求項１又は２に記載の加工工具。
4. 前記半径方向に沿って形成された前記溝部の開口に接合して該開口を覆うプレートを備えている請求項３に記載の加工工具。

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