JP3371337B2

JP3371337B2 - 輪郭形状形成用回転切削装置

Info

Publication number: JP3371337B2
Application number: JP50136992A
Authority: JP
Inventors: ホルマンシュドルフェル，ゲルト
Original assignee: ホルマンシュドルフェル，ゲルト
Priority date: 1990-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: EP0513322A1; EP0513322B1; DE4039489A1; ES2069412T3; CA2075710A1; KR920703269A; JPH05504733A; DE59104628D1; WO1992010330A3; WO1992010330A2

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、駆動シャフトと、固定されたハウジング
と、少なくとも１つの切れ刃を有する工具を収容するよ
う構成される工具ホルダとを含む、穴の内周輪郭または
被加工物の外部輪郭の形状を形成するための回転切削装
置に関する。本発明による輪郭形状形成用回転切削装置
において、駆動シャフトと工具ホルダとは、ハウジング
内に回転可能に装着される。輪郭形状形成用回転切削装
置の動作中は回転力成分が駆動シャフトから工具ホルダ
へと伝えられるが、同時に工具ホルダが径方向平面にお
いて偏心することができるような態様で駆動シャフトと
工具ホルダとは接続される。この工具ホルダの偏心は、
ハウジングおよび工具ホルダに設置されている制御要素
によって、所定の輪郭を作り出すために制御可能であ
る。この装置は、機械加工によって、たとえば、矩形、
六角形、長円形、楕円形または多角形などの特殊な形の
ボアまたは外部輪郭を作り出すために使用できる。

ボアまたは軸におけるこのような特殊な形状は、工業
技術において、極めて多様な外的形状で極めて多様な応
用のために使用される。たとえば、ねじ頭に作られる受
口となる六角形が一般に知られており広範に使用され
る。このようなねじを大量生産するために用いられるこ
とが考えらえるのは、たとえば、冷間衝撃押出成形また
は熱間衝撃押出成形などの金属成形法のみである。これ
は、このような方法が部品あたり最も低価格で効率的に
使用可能な面を作ることができるからである。しかし、
より少数の部品が必要なとき、または特定の構成要素に
ついてこのような金属成形法が使用できないときには状
況が異なる。つまり、通常の機械の作製においては、何
よりもまず、機械加工によってその機械の構成要素に極
めて多様な形の特殊形状のボアまたは外部輪郭を作り出
すことが必要である。この場合、特殊形状のボアを形成
するためには通常ブローチ削りまたは立て削りが行なわ
れ、ときにはまた、テンプレートによって総形穿孔また
はエロージョンによる機械加工が行なわれる。一方、外
部輪郭を作るためには、通常フライス削り技術を使用し
ての作製が考えられる。

一般的に、特殊形状のボアのブローチ削りまたは立て
削りにおいて、および、浮動ツールブローチ削りにおい
ても、始めは、特殊形状のボアの表面に多かれ少なかれ
はっきりした溝が付いている。また、この態様で作られ
るボアの寸法安定性は中程度のものである。強度のより
高い材料を用いる場合には、内部のブローチに発生する
摩耗が大きくなる。さらに、めくらボアの場合には、削
りかすが発生してボアの中に入り込むという欠点があ
る。

特殊形状のボアをエロージョンによって機械加工する
と、硬化された材料の場合であっても、すばらしい結果
が得られる。しかし、この製造法では時間がかかりすぎ
るため、多くの場合コストを考えてこの製造法は使用さ
れない。

一方、回転による機械加工によって特殊形状のボアを
作製するための装置は、浮動ホルダによって機械のスピ
ンドル内に締着することができる特殊なドリルを本質的
に含む。このドリルは硬化処理されたテンプレートによ
って案内される。このテンプレートは穿孔動作の間はワ
ークピースの上に配置されそれぞれ所望の輪郭を有す
る。しかし、上述の装置の機能は、応用範囲が極めて限
定されるであろうという点で欠点がある。この装置の実
質的な欠点は、主として外的形状上の理由から、多角形
のドリルがテンプレートの内側で一定の経路を描かず、
そのために、作製されるボアの輪郭がテンプレートの輪
郭から様々な態様でずれることである。また、テンプレ
ートの内側でドリルの外側の刃が不安定な軌跡を描きな
がら回転するため、時間とともに刃が次第に丸くなる。
そのため、ドリルの端面を再び研ぐときには、製造され
るべきボアの内部寸法がより小さいものとなり、テンプ
レート内でドリルがさらにぐらぐらと不安定な軌跡を描
くことになる。HSS（High Speed tool Steel）によって
製造されるドリルは、単に入手するための価格が高く再
研磨することが困難であるだけでなく、極めて好ましく
ない外的形状の切れ刃を有する。また、交換可能な切削
チップを装着することができない。上記装置におけるさ
らに不利な点は、以下のようなものである。すなわち、
穿孔の開始前にワークピースの上にテンプレートを装着
せねばならず、スピンドルが静止するまではテンプレー
トにドリルを挿入することができない。このため、作業
手順が極めて複雑なものとなり、たとえば、自動的に動
作する機械においてはこれを実行できない。

現在、機械加工による外部輪郭の製造に関し、いくつ
かの技術的な可能性が存在するが、中でも、フライス削
りが最も明瞭であろう。しかし、旋削と比較すると、フ
ライス削は単位時間あたりの金属切削率が低いことが知
られている。ここで、また、いわゆる複数の切れ刃を有
するフライス装置など、フライス装置において極めて良
好な結果を示す特殊装置も知られている。しかし、この
ような複数の切れ刃を有するフライス装置は、たとえば
楕円形または三枚葉型の形などの丸みを帯びた輪郭を製
造することができず、また電動式のツールを備えるCNC
旋削機械において使用できない。

ドイツ特許第819,610号には、多角形の穴を製造する
ための装置が開示されている。この装置は、円筒形のハ
ウジングを有する。円筒形のハウジングはその上に装着
されるアームなどの手段により、その垂直中心軸に関し
ての回転を防止される。このハウジング内には、たとえ
ば穴開け加工装置のドリルのチャック内に差込むことが
できるモールステーパなどが回転可能に装着される。モ
ールステーパは、ワークピース保持用バーを収納するた
めの径方向スロットを有するベースプレートを担持す
る。このスロットの中で、ワークピース保持用バーは、
モールステーパにより与えられる回転運動に加えて径方
向に変位できる。ベースプレート内には、ばねが配置さ
れ、ばねの張力は調節することができる。この張力によ
ってワークピース保持用バーが径方向外向きに押され
る。そのために、この領域内ではワークピース保持用バ
ーのナイフのように成形されている刃を、マスタテンプ
レートに対して押付けることができる。このマスタテン
プレートはハウジングの下部に配置され、その輪郭が製
造されるべき多角形のボアと対応する。このとき、もし
モールステーパが回転すると、ワークピース保持用バー
もこれと同調して回転し、同時にばねによってマスタテ
ンプレートの縁に押付けられる。この過程で、ベースプ
レートの回転によって、ワークピース保持用バーは径方
向スロット内を前後に摺動する。この態様において、ワ
ークピース保持用バー内にクランプされるワークピース
は、マスタテンプレートの輪郭に対応する多角形の穴を
形成するため、前処理として穿孔された穴をさらに穿孔
加工する。

この装置の本質的な欠点は、目的とされる効果が仮に
生じたとしても、極めて不完全な態様でしかその効果を
生じないであろうという欠点である。その理由は、ワー
クピース保持用バーのナイフ形状の刃とマスタテンプレ
ートとの間に発生する摩擦力、および、ワークピース保
持用バーのナイフ形状の刃とマスタテンプレートとの間
に旋回の間に見られる大きな角度の変動から以下のよう
に理解される。つまり、工具が完全に旋回できるのは、
ワークピース保持用バーとマスタテンプレートとの間の
摩擦力が適切な小ささである場合のみである。すなわ
ち、ばねが適切な摩擦力に対応して弱いかまたは弱くな
るよう調節可能でなければならない。このため、動作中
に、自動的に旋回におけるワークピース保持用バーのぐ
らつきが生じる。そのため、徐々に装置の「振動状態」
が増幅されることとなり、ばねの動揺が生じる。したが
って、適切な動作が困難になる。また、所望の輪郭に対
応する完全なボアを製造できるのは、旋回動作の全段階
を通じて、ワークピース保持用バーのナイフ形状の刃が
マスタテンプレートの縁に対してしっかりと押付けられ
る場合のみである。しかしこれが可能なのは、それに対
応してばねがより強いものであるかまたはばねがより強
く調節される場合のみである。しかし、そうするとナイ
フ形状の刃とマスタテンプレートとの間の摩擦力が極め
て大きくなる。特に、テンプレートの角部領域において
認められる角度の変動と加速値との組合せによっては、
ワークピース保持用バーが停止することになりかねな
い。また、ひいては、装置の部品が破損することになり
かねない。

上述の問題は、20世紀前半に主として発明され原理上
は同様であるが、そもそも実現されたとしても所望の成
功をもたらすことのなかった装置にも同様に当てはま
る。このため、上述のように指摘した欠点にもかかわら
ず、特殊形状のボアの形成においては、依然としてテン
プレート穿孔法が今日も使用されている。

したがって、少数または中程度の数の部品が必要とさ
れる場合のため、面の清浄性および輪郭の寸法安定性に
対する要求の増大に鑑み、上述の欠点を生じずに、異な
った特殊形状のボアまたは異なった外部輪郭を製造する
ための特殊な装置を提供する必要があり、このような装
置は、極めて経済的な態様で動作することが要求され
る。

上記の目的は、以下のような構成の輪郭形状形成用回
転切削装置により達成される。輪郭形状形成用回転切削
装置は、駆動シャフトと、固定されたハウジングと、少
なくとも１つの切れ刃を有する工具を収容するよう構成
される工具ホルダとを有する。駆動シャフトおよび工具
ホルダは、ハウジング内に回転可能に装着されている。
駆動シャフトからの回転力成分が工具ホルダへ伝達可能
であると同時に、工具ホルダが径方向平面において偏心
できるような態様で、駆動シャフトと工具ホルダとは互
いに接続されている。この工具ホルダの偏心は、特殊形
状のボアなどの輪郭を作り出すため、ハウジングおよび
工具ホルダに配置される制御要素によって制御可能であ
る。この発明においては、制御要素は、少なくとも２つ
のカムディスクと転動体とを含む。この２つのカムディ
スクは、ハウジングにしっかりと接続され、一方が他方
の上に配置され、特定の角度だけ回転方向に互いに対し
て回転した状態となっている。転動体は、カムディスク
上を転動し工具ホルダに設置されている。転動体とカム
ディスクとの間には少なくとも３つの接点がある。カム
ディスクに形成され、転動体が沿って運動するための軌
跡は、形成されるべき特殊形状のボアなどの輪郭から外
側に切れ刃と転動体の回転中心との水平方向における距
離だけ拡大された拡大輪郭から、さらに転動体の直径の
２分の１に対応する距離だけ外側に位置する等距離線で
ある。

したがって、この発明では、工具ホルダの位置制御は
純粋に転動操作する要素（転動体）によって行うことが
できる。その結果、これらの転動体とカムディスクとの
間の摩擦力は実際上無視できるほど小さくなる。また、
この発明による転動体とカムディスクとの相互作用によ
り、強制的に工具ホルダの位置を制御できる。このよう
にして、ハウジング内で回転する工具ホルダの運動に径
方向運動または旋回運動が重ね合わされる。

この発明の本質的部分は、制御要素を配置することに
よって、純粋に転動動作する制御要素により、特に好ま
しくは能動的に（強制的に）、工具ホルダの径方向平面
での偏心（ずれ）を生じさせることができるという認識
にある。この工具ホルダの偏心は工具ホルダの回転運動
に重ね合わせられる。この制御要素は、それぞれたとえ
ばカムディスクと、このカムディスクの内側に形成され
た軌跡を走行する転動体とを含む。複数のカムディスク
と転動体とは、それぞれ特定の角量だけ互いに対して回
転した状態で、駆動シャフトの軸方向に少なくとも２回
一方が他方の上に積み重ねられる。しかし、この発明が
さらに強調する点は、拡大の程度（すなわち、切れ刃と
転動体の回転中心との水平方向における距離）が大きく
なるにつれ、このようなカムディスクにおいて必要とさ
れる転動体が沿って運動する軌跡が、穿孔されるべきま
たは旋削されるべきボアなどの輪郭からずれて円形に近
づくという認識である。

この発明においてはこれらの認識から、軸方向にずら
され、回転方向において特定の量だけ互いに対して回転
するよう配置される少なくとも３つのカムディスクが、
装置の制御ユニットのため提案される。複数のカムディ
スクのそれぞれに対応するように、互いに対して軸方向
にずらされた状態で工具ホルダに設置された転動体は、
カムディスクの軌跡に沿って運動する。また、カムディ
スクにおいて転動体が接触する軌跡は、形成されるべき
特殊形状のボアまたは外部輪郭の輪郭から外側に切れ刃
と転動体の回転中心との水平方向における距離だけ拡大
された拡大輪郭から、さらに転動体の直径の２分の１に
対応する距離だけ外側に拡大された等距離線であって、
カムディスクの内周側に形成されている。ここで、この
発明はさらに、工具ホルダの回転運動に重ね合わせられ
る、純粋に径方向に変動する運動または偏心的に変動す
る運動または偏心的に回転する運動のいずれかを選択す
ることが可能である。また、この場合、切れ刃の切削角
が大きく変動する一方切れ刃の切削速度が比較的一定で
ある場合から、切れ刃の切削角が少ししか変動しないが
切れ刃の切削速度が大きく変動するという場合まで、設
計に幅を持たせることができる。

１つのカムディスクの軌跡は、好ましくは、工具の切
れ刃が描く特殊形状のボアなどの輪郭に対応する主要曲
線を描く。一方、２つの他のカムディスクのそれぞれの
軌跡は、他の転動体が沿って運動する補足曲線を描く。
補足曲線は、切れ刃が形成されるべきボアなどの輪郭に
対応して正確に運動するため、上記１つのカムディスク
に対応する転動体が上記１つのカムディスクの軌跡に沿
って運動することにより工具ホルダが正確に偏心運動す
るように、上記転動体が位置する側とは異なる側から工
具ホルダを他の転動体により押圧することができるよう
に決定される。補足曲線については、その軌跡が転動体
の半径よりも小さい曲率半径を内側に全く有しておら
ず、また、切込み部またはいわゆるループを含まないよ
うにする必要がある。さらに、カムディスクに形成され
た軌跡の表面性状は、転動体の円滑な走行または摩耗に
影響する。したがって、輪郭のコーナー部については、
尖った形状のコーナー部より、（たとえば放物曲線に似
た）ゆるやかな移行部を備える引込み部および逃げ部を
コーナー部に形成すること、または、コーナー部の曲率
半径を大きく設定することが好ましいであろう。

カムディスクの数およびカムディスクの内側を回転す
る転動体の数については、この発明による装置の設計に
おいてはある程度自由にできる。したがって、たとえ
ば、１組のカムディスクを４つのカムディスクで構成
し、それぞれの軌跡の角オフセットが等しくなるように
カムディスクの配置を選択する、あるいは軌跡が繰返さ
れる（たとえば、第１のカムディスクと第４のカムディ
スクとの軌跡が重なる）ようにしてもよい。転動体とカ
ムディスクとの間には少なくとも３つの接点が存在する
ことが必須である。または、転動体を円筒形状として、
この円筒形状の転動体の側面をカムディスクの内周側に
形成された軌跡（カムディスクの内周側の側壁）に接触
させる線接触アプローチを取る場合、転動体とカムディ
スクとの間には、カムディスクの内周側の側壁と円筒形
状の転動体の側面との間に線状の接触部が形成されるこ
とが必須である。したがって、たとえば、２つのカムデ
ィスクで動作させるようにできる。この場合、２つの転
動体が１つのカムディスクの軌跡に沿って回転し、１つ
の転動体が他のカムディスクの軌跡に沿って回転する。
しかし、各々が少なくとも１つの回転する転動体を有す
る３つのカムディスクを使用することが好ましい。

駆動シャフトは、穿孔および旋削のために必要なトル
クを導入する役割を有し、転がり軸受によってハウジン
グ内に回転可能に装着される。駆動シャフトは、たとえ
ば円筒形のシャフト、モールステーパ、尖ったテーパま
たは前面把持などの全ての規格化されたまたは商業的に
利用可能なシステムによって装置を収納することができ
るような態様で、機械側に構成することができる。した
がって、本発明によれば、総形ドリル（ドリルともい
う）を、すべてのテーブル上のボール盤および柱上のボ
ール盤、フライス盤、加工センタまたは電動式の工具
（ツール）を備える旋削機械において共通して使用でき
る。

たとえば、動作中も固定されたままのハウジングは、
電動式ツールを備える旋削機械のタレットプレート上に
装着され、同時に冷却剤用の接続部が係合するように設
計される。また、たとえば、ハウジングは、別個に装着
されることによりまたは一体型の留め具によりハウジン
グの共回転が防止され、かつ、総形ドリルが回転スピン
ドルに直接接続されるように設計される。ハウジング
は、そのハウジングにしっかりと接続され、好ましくは
交換可能なカムディスクからなる制御ユニット（制御要
素ともいう）を含む。

工具ホルダが径方向にずれた位置にあるときでも、回
転力成分が駆動シャフトから工具ホルダへ伝わるよう
に、カップリング（特殊なカップリング、たとえば、オ
ルダムカップリング、シュミットカップリング、自在継
ぎ手、ヘリコフレックスカップリング（helicoflex cou
pling）、メタルスパイラル、波形のベローズなど）を
通じて駆動シャフトに接続される工具ホルダがハウジン
グ内に装着される。工具ホルダには、カムディスク上で
転動する要素（たとえば玉軸受、針状ころ軸受、転動ス
リーブ、転動体）が設置される。工具ホルダの下端部に
は、交換可能な切削チップまたはフライス削りドリルの
ための直接の受部または工具の軸用の受部が設けられ
る。挿入されるタイプの工具の軸の場合には、好ましく
は硬いカーバイドで作られる交換可能な切削チップをそ
の上に装着することが可能である。特殊形状のボアを製
造するための装置の設計の場合には、工具の軸へと軸方
向に回すことができる中央ボルトおよび両方の部品上に
配置される軸方向歯によって切削チップを装着すること
が特に有利である。

さらに、この発明によれば、液体クーラント用の流路
を備える工具ホルダを設けることが提案される。この流
路を機械側の入口に、たとえば工具ホルダと駆動シャフ
トとの間の同時に回転するエラストマーホースなどによ
って密封可能な態様で接続することができる。

もし、たとえば、この発明による装置が、六角形の輪
郭を作り出すため使用されるのであれば、このような輪
郭は６つの同一の要素に分割できる。つまり、同一の輪
郭要素が各々60゜の回転角の後に繰返される。もし、カ
ムディスクの輪郭についてより大きなコーナー半径が許
容され、輪郭が円に近づくと、同一の輪郭に対応する複
数のカムディスクを使用して、輪郭形状形成用回転切削
装置の必要とされる制御ユニットを実現できる。この場
合、たとえば一方の上に他方が軸方向に積み重ねられる
３つのカムディスクが使用されるのであれば、これらの
カムディスクを回転方向に互いに60゜÷３＝20゜の角量
だけずらして配置することが実際的である。一方、工具
ホルダに設置される転動体は、それぞれの転動体が接触
するカムディスクが位置する平面において、選択される
例では、各々360゜÷３＝120゜だけ互いに対して、カム
ディスクの回転方向において旋回した位置に配置されて
いる。

たとえば、10mmのキー用の六角形のボアが形成される
場合、この特殊形状のボアの六角形の輪郭の平行な辺間
の幅として10.2mmの寸法が取られたとする。この場合、
形成されるボアのコーナー部（角部）が尖ったポイント
として、その部分をさらに削って形成される場合には、
ボアの対向する角部間の幅の寸法は約11.78mmとなる。
上記の平行な辺間の幅と角部間の幅とのそれぞれに対応
する半径がそれぞれ5.1mmおよび5.89mmである。このこ
とから、輪郭形状形成用回転切削装置のドリルの切れ刃
は回転中６回0.79mm回転中心から半径方向外側へ偏心
し、そして再び元の位置へ移動しなければならない。工
具ホルダを駆動シャフト側から見たとき、もし工具ホル
ダの転動体の回転の中心点の位置が、ドリルの切れ刃の
位置と一致するのであれば、転動体に対応して設けられ
たカムディスクにおけるその転動体が接触する輪郭は、
ボアの輪郭としての六角形から転動体の半径分だけ外側
に位置する等距離線となる。上の例においては、たとえ
ば転動体の半径が4mmの場合には、カムディスクの輪郭
（転動体が接する経路）の平行な辺間の幅が18.2mmとな
り、カムディスクの輪郭における対向する角部間の幅が
19.78mmとなる。このような設計では、カムディスクの
内側に工具ホルダを配置するので、工具ホルダおよび転
動体が利用可能な空間が小さいという欠点がある。一
方、この配置を逆にすること（カムディスクを内側に、
工具ホルダおよび転動体を外側にすること）は、回転運
動する質量が大きくなってしまうので好ましくないであ
ろう。ここで、この発明によるカムディスクの輪郭のサ
イズの拡大により、重ね合わされるべき径方向の運動量
（すなわち、角部を形成するための工具ホルダの偏心
量）が絶対値としては同一のままであるので、工具ホル
ダの回転運動の直径（すなわち、カムディスクに形成さ
れた輪郭の直径）に対する径方向の運動量の相対的な大
きさ（比率）は減少することになる。このため、工具ホ
ルダの偏心運動を伴った回転が比較的滑らかに行われる
という利点を有する。この方策の応用では、カムディス
クの輪郭のサイズをより大きくすることにより、工具ホ
ルダ用に必要な空間が生み出され、より大きな転動体を
設置することが同時に可能となる。

実施においては、特殊形状のボアなどの直径の範囲と
して、たとえばサイズ１として直径が4mmから12mm、サ
イズ２として直径が10mmから25mm、サイズ３として直径
が20mmから50mmなど複数のハウジングのサイズを提供す
ることが好ましいであろう。より大きなボアなどを形成
する場合、この発明においては、切削加工するべき量を
分割し、同時に作り出されるチップをより小さくするた
めに、輪郭形状形成用回転切削装置に、仕上げ用切れ刃
に加えて、仕上げ用切れ刃よりも直径が小さく仕上げ用
切れ刃に対して角度が捩じれるよう配置される少なくと
も１つの荒削り用切れ刃が取付けられてもよい。

さらに、異なった輪郭および異なったサイズの両方を
機械加工するため基本的装置を使用できるようにするた
めには、簡単な態様で制御ユニットまたはカムディスク
を交換可能な、この発明による線形ドリルのモジュール
方式の設計が有利である。

この発明による輪郭形状形成用回転切削装置としての
ドリルの実際の応用においては、特殊形状のボアの最小
直径と一致した直径を持つ案内用ボア（タップホール）
がまず形成される。案内用ボアの穿孔深さは、少なくと
も形成される特殊形状のボアの深さに対応せねばならな
い。この発明による装置を用いた特殊形状のボアの形成
は、装置の直径に適した速度および材料に適した送り量
を使用して実質的に１動作において実行される。このよ
うな処理においては、工具ホルダなどに設けられた内部
ダクトを通じて冷却剤をボアへ供給することが、ボア内
部からチップ（切削片）を洗い流すために極めて重要で
ある。

この発明による装置が、旋削装置として実現される場
合には、切削チップ用に工具ホルダに割当てられるシャ
ンクは偏心的に装着される。シャンクを径方向に調節す
ることもできる。この場合切削チップの切れ刃は、所望
の外部輪郭を旋削するため、内側を向く。この場合、総
形穿孔の場合と同様に、ワークピース（被加工材）の端
部にある輪郭を形成できる。

たとえば極めて大きな矩形の場合など、径方向に寸法
が大きく変動する輪郭を製造するためには、まずこの発
明による装置によって、機械加工する量の少ない荒削り
動作をまず実行する。この場合、対応して変更されたカ
ムディスクの組を使用できる。次に、仕上げ輪郭での仕
上げ動作が行なわれなければならない。

こうした機械加工作業は、たとえば、中央位置におい
て、まず18mmの矩形の穴用の１組のカムディスクによっ
て機械加工をすることにより20mmの矩形の穴を製造する
ことによって、同様の態様で単一の装置を使用して行な
うことができる。その後、CNC旋削機械における製造の
場合には、Ｃ軸を使用しての多数の径方向にずらされた
トレーシングによって、仕上げ輪郭を製造することがで
きる。

提案される詳細な解決法に関連し、この発明による装
置は、以下のような優れた利点を有する。すなわち、 − 正確な輪郭の外的形状を形成できる。

− 極めて小さな製造公差を実現できる。

− めくらボアの場合には清浄なボアの底部を得ること
ができる。

− ほとんど摩耗のない機構である。

− 交換可能なカーバイドチップを利用できる。

− 高い切削速度で加工できる。

− 工具ホルダ内部において冷却剤の供給路を確保でき
る。

− あらゆるタイプの機械における自動動作に適用でき
る。

− 多様なボアの外的形状を形成可能である。

以下に例としての実施例の助けを借り、この発明をさ
らに詳細に説明する。図中、図１は、比較的小さな特殊形状のボアを製造するため
のこの発明による輪郭形状形成用回転切削装置としての
穴開け加工装置の、やや簡略化し部分的に断面を示すほ
ぼ実寸大の図である。

図２、３および４は、図１に示す穴開け加工装置用の
１組のカムディスクにおけるディスクを各々示す図であ
る。

図１に示す装置の駆動シャフト１は、鋭いテーパのSK
30として機械側に設計される。駆動シャフト１は、減摩
ベアリング４、５によりハウジング２内に装着される。
下部ベアリング５は保持リング６、７により固定され
る。駆動シャフト１はカップリングディスク８の縦方向
の穴としてのスロット内に係合するジャーナルとともに
出力端に設けられる。ジャーナルは径方向平面において
90゜回転させられているため、図には示されていない。
カップリングディスク８は、摩耗ディスク９によって工
具ホルダ３に装着され、保持リング10により固定され
る。ハウジング２には、３つのカムディスク12、13、14
が割当てられ、３つのカムディスクは、ボルト（図示せ
ず）によってハウジング２上のめくらねじ11に装着され
る。このカムディスク12、13、14は（図示しない）取付
ピンの助けにより互いに対しおよびハウジング２に対し
回転しないよう固定される。ボルトは同時に径方向留め
具15をハウジング２上に装着する。この径方向留め具15
はハウジング２が駆動シャフトの回転運動に伴って同時
に回転することを防止する機能を持つ。カムディスク1
2、13および14には油またはグリースの漏れに対して密
封の目的のため役立つＯリング用の溝16が形成される。
簡単にするため、カムディスクの内部輪郭は一様に滑ら
かなものとして図示され、輪郭および回転角により生ま
れるそれぞれのオフセットについては考慮していない。
工具ホルダ３は、互いに対して180゜反対に位置付けら
れる２つの取付ピン17、18によって、カップリングディ
スク８の長手方向スロット内に係合する。取付ピン18の
１つは、同時に、中央カムディスク13に対応する転動体
19用のジャーナルとして働く。図には示されず図ではカ
バーされていないのは、工具ホルダの径方向平面におい
て取付ピン18に対して各々120゜回転するよう配置され
る転動体を有する２つのさらなる取付ピンである。この
図示されていない転動体はカムディスク12および14に対
応する。工具ホルダ３は、穿孔の間に生じた軸方向の力
を逃がすために、最も下方のカムディスク14の端面上に
カラーにより装着される。生じる摩擦を最低限にするた
め、フェースシールリングまたはボールリムを同じ場所
に一体化することも可能である。また、転動体19とカム
ディスク12、13、14とが対応する設計（幅）である場合
には、カムディスクの内周よりわずかに突出する薄いプ
レートをカムディスクの間に挿入することによって、軸
方向の力を集めることができる。この場合には、たとえ
ば玉軸受である転動体19は、これらのプレートの最も外
側の縁領域を転がる。この場合工具ホルダのカラー上の
支持部を取除くことができる。工具シャンク20は、工具
ホルダ３に挿入され、グラブねじ21の助けで締着され
る。カーバイドで作られる交換可能な切削チップ22が工
具シャンク20に螺着される。切削チップ22は、転動体19
およびカムディスク13に対応する角位置を工具ホルダ上
で取る切れ刃23を備える。工具ホルダ３には、冷却剤用
のダクトを形成するため、中央に貫通する穴が開けられ
る。工具ホルダ３の内側における上記穴の広がりおよび
切削チップ近くの穴の出口は、さらに内側で上方に延び
る接続部と同様に、簡略化のため省略されている。

図１に示す例としての実施例に関連付けられるカムデ
ィスクの組を構成する３つのカムディスク12、13、14
を、それぞれ図２、３および４に、径方向平面における
同じ縮尺の断面図で示す。図面を簡略化するため、取付
ピン用の取付穴は、装着用ねじ用の通り穴と同様省略さ
れている。図示されるカムディスクの組は、水平部間の
幅が11mmである受部の六角形のボアを製造するためのも
のである。個々のカムディスクは、それぞれの中央に開
口部があり、それらの開口部の壁は、それぞれ軌跡24、
25、26を描くように形成されている。例としての実施例
においては、切削チップ22の切れ刃23に割当てられる転
動体に対応する中央のカムディスク13は、主要曲線（軌
跡ともいう）25を有する。上部カムディスクおよび下部
カムディスクはそれぞれ、相補的カム（軌跡ともいう）
24、26を備える。拡大されたボアの輪郭と等距離線の形
成により、選択された設計にしたがって形成された主要
曲線はすでに極めて円形に近いことが明らかである。し
かし、依然として六角形の基本形が認められる。また、
２つの相補的カム24、26が主要曲線25からずらされた軌
跡を有することが明らかにわかるであろう。すべての軌
跡は緩やかで丸い特徴を共有するが、ツールの切れ刃23
の回転において、実際には完全で角の尖った輪郭が描か
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 41/04 B23B 29/034 B23B 47/02 B23Q 27/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動シャフトと、ハウジングと、少なくと
も１つの切れ刃を有する工具を収容するよう構成される
工具ホルダとを含む輪郭形状形成用回転切削装置であ
り、前記駆動シャフトと前記工具ホルダとはハウジング
内に回転可能に装着され、前記駆動シャフトからの回転
力成分が前記工具ホルダへ伝達可能であると同時に前記
工具ホルダが径方向平面において偏心可能なように、前
記駆動シャフトと前記工具ホルダとが互いに接続され、
前記偏心は、前記ハウジングおよび前記工具ホルダに設
置される制御要素によって輪郭を作り出すために制御可
能である、輪郭形状形成用回転切削装置であって、前記制御要素は、前記ハウジング（２）にしっかりと接
続され、互いに上下に配置され、回転方向に特定の角度
だけ互いに対して回転した状態となっている少なくとも
３つのカムディスク（12、13、14）と、前記カムディス
ク（12、13、14）上を転動し前記工具ホルダ（３）に設
置される３つの転動体（19）とを含み、前記３つの転動体は、それぞれ前記回転方向において互
いに120゜回転した位置に配置され、前記３つの転動体（19）と前記３つのカムディスク（1
2、13、14）との間には少なくとも３つの接点が存在
し、前記カムディスク（12、13、14）において前記転動
体（19）が接触する軌跡（24、25、26）は、形成される
べき特殊形状のボアの内周または外部輪郭から前記転動
体の回転中心と切れ刃との間の距離だけ拡大された輪郭
から、前記転動体（19）の直径の半分に対応する距離だ
け外側に位置する等距離線を描き、前記カムディスク（12、13、14）の前記軌跡（24、25、
26）は、前記カムディスク（12、13、14）の内周側に形
成されている、輪郭形状形成用回転切削装置。
【請求項２】前記３つのカムディスクのうちの１つ（1
3）の前記軌跡（25）は主要曲線（25）として構成さ
れ、前記３つのカムディスクのうちの他の１つの前記軌
跡は前記主要曲線（25）により確定されるべき相補的カ
ム（24、26）として構成されることを特徴とする、請求
項１に記載の輪郭形状形成用回転切削装置。
【請求項３】前記工具ホルダ（３）は、フライス削りド
リルまたは工具シャンク（20）を収容するよう構成さ
れ、交換可能な切削チップが前記工具シャンク（20）上
に装着可能であることを特徴とする、請求項１に記載の
輪郭形状形成用回転切削装置。
【請求項４】前記切削チップが径方向に調節可能である
ことを特徴とする、請求項３に記載の輪郭形状形成用回
転切削装置。
【請求項５】前記フライス削りドリルまたは交換可能な
前記切削チップが、仕上げ用切れ刃と、前記仕上げ用切
れ刃よりも径方向に小さく前記仕上げ用切れ刃に対して
角度が捩じれるよう配置される少なくとも１つの荒削り
用切れ刃とを有することを特徴とする、請求項３に記載
の輪郭形状形成用回転切削装置。
【請求項６】前記工具ホルダは液体クーラント用の流路
を有し、前記流路は、機械側の入口にシールされた態様
で接続可能であることを特徴とする、請求項１または３
に記載の輪郭形状形成用回転切削装置。
【請求項７】前記工具ホルダ（３）の径方向平面におけ
る偏心にもかかわらず、前記駆動シャフトから前記工具
ホルダ（３）へ回転力成分が伝えられるように、前記工
具ホルダ（３）がカップリングを通じて前記駆動シャフ
トに接続されることを特徴とする、請求項１に記載の輪
郭形状形成用回転切削装置。
【請求項８】前記カップリングはオルダム原理を利用し
た特殊なカップリングであり、前記特殊なカップリング
は、縦方向の穴の２つのグループを有するディスク
（８）を含み、前記穴は各々半径方向に延び、かつ、互
いに反対側にあり、前記グループは、互いに対して直角
にずらして配置されることを特徴とする、請求項７に記
載の輪郭形状形成用回転切削装置。