JP3971377B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属切削具を保持する締付けヘッドにその長手方向一側面に位置する顎状受け部が設けられた保持具を備え、長手方向を横切る方向に延びる該ヘッドの前面が金属切削加工中に回転する被加工物に対面する切削装置に関する。

かかる切削装置（US5267817A、WO99/50012）は従来技術の複数の態様で具現化されており、市場でも自由に入手できる。公知の方法は、特に正面旋削及び平面旋削、或いは回転部が一般に軸対象である回転被加工物の突切り作業に使用される。公知の切削装置は正方形断面を有する細長い保持具を有し、その自由端部全域で工具保持器に固定することができ、多くは設置条件の制約のもとで、保持装置に数個の切削装置を保持することができる。切削装置は、保持装置全体内において、互いの上部を重ねるようにして水平状に連続して設置することも出来るが、直接互いに隣接するよう設置することも出来る。保持具の他端は、受け部によって側部に金属切削具を保持するブロック状締付けヘッドを一体的に形成する。このブロック状締付けヘッドの互いに直角に交わる全側面は基本的に平面である。特に締付けヘッドの前面は、保持具の底面、上面、長手方向側面に直角に延びるまっすぐな平面状に作られる。加工刃先付きの金属切削具はこの平らな平面から加工域に向かって突き出ている。締付けヘッドがここに示したような幾何的構造であると、回転する被加工物上の加工具の刃先はまず始めに明確な空間を作り、より深く加工する際に、締付けヘッドの全幅が通れるようにしなければならない。特に、切削装置の設置条件に制約があり、回転被加工物の加工域が狭く、例えば細い加工溝のみを形成する場合、公知の方法は不適当であった。何となればこのような場合、回転被加工物は締付けヘッドの前面に衝突してしまうからであろう。
米国特許第５２６７８１７号明細書 国際出願公開第９９／５００１２号公報

このような従来技術に鑑み、本発明の目的は、上に述べた型の切削装置を更に改良し、制約のある設置条件の下でも簡単に使用可能で、設定した深さの狭幅溝を加工具と被加工物とが衝突することなく、被加工物に切削できるようにすることである。当該目的は、請求項１の特徴を備えた切削装置によって達成される。

請求項１の特徴部分に示すように、前面の少なくとも受け部へ続く部分に、加工具としての切削装置により加工すべき最大直径の被加工物の曲率に対応する曲率を有する反り部が設けられ、少なくとも部分的に反っている締付けヘッドの前面は加工される被加工物に対して相対的に後退しており、反対に加工具は加工具方向に保持される押さえリブの形で明確に突出し、従って、係合可能な刃先の幅のみによって決まる形状、例えば特に横断面が狭幅の凹溝を回転工具に形成することができる。湾曲前面は、回転被加工物が移動可能な空間を形成し、基本的に締付けヘッドは加工中に工具の一部を保持する。これにより、公知の方法のように締付けヘッドを始めに加工すべき回転工具の空間に追随させることなく、加工具は深くまで切り込むことができる。

本発明の請求の範囲に記載される切削装置の好ましい１つの実施態様では、受け部は締付けヘッドの一体部品としてそこから突出する押さえリブの一部であり、前面の反り部は受け部域から締付けヘッド底部まで延びている。この押さえリブによって、締付けヘッド域では頑丈な全体構造が維持され、加工中に生じる力は加工具刃先から加工具を経由し、押さえリブへ、そしてその後締付けヘッドの残り部分へと確実に移ることができる。

本発明の請求の範囲に記載される切削装置の別の好ましい実施態様では、反り部は締付けヘッド上部で傾斜した平坦部に移行し、そこを固定ねじが貫通している。固定ねじは、すくなくとも締付けヘッドを突き抜けて受け部へつながる締付け隙間の正味断面積を変化させる。加工具等の中央保持具受け器における加工具に保持具が数個あり、直接水平面上で隣接している場合、加工具が摩耗した時には、交換時に他の保持具構成を変えることなく、上部から作業できる固定ねじにより新しいものと交換することができる。よって、交換工程は迅速に、正確に、容易に行うことができ、これにより休止時間を大幅に減らすことができる。

本発明の請求の範囲に記載される切削装置の別の好ましい実施態様では、締付け隙間には、受け部と反対側の長手方向側面域で、少なくとも部分的にベアリングブロックサイトが延在する。当該ベアリングブロックサイトによって、加工具の締付け工程が片側のみで行われることを確実に防ぐ。片側のみで行われると、傾きが生じ、ひいては加工精度に悪影響を及ぼすことがある。より正確には、ベアリングブロックサイトが締付け隙間を均一に狭めるので、加工具を押さえリブに固定する工程で、傾きが生じない。

本発明の請求の範囲に記載される切削装置の別の好ましい実施態様では、反り前面は、締付けヘッドの底部で、受け部から締付けヘッドの方向へ、加工具送り方向に対して斜めに延びる支持面に移行する。締付けヘッドに使用する材料は、当該斜め支持面によって更に減るが、締付けヘッドの全体構成は支持面によって堅固にされ、加工精度に悪影響を及ぼさない。支持面があると、締付けヘッドの前面部分の材料を節約でき、締付けヘッド域に追加空間が生じ、衝突の危険なしに被加工物を回転できる。

本発明の請求の範囲に記載される切削装置の特に好ましい実施態様では、締付けヘッドの反り前面と金属切削具の加工具刃先の間の距離が、その工具で加工すべきの回転被加工物の想定される最大直径よりも少し大きい。よって、衝突を起こさずに、細い溝に沿って、被加工物の突切り加工を行うことができる。従来技術で必要であった、工具でまず被加工物に大きな空間を作り、切断加工を数工程で行う必要はなくなる。つまり、切断加工が送り動作と共に可能となる。
他の有利な実施態様は、他の従属項の主題である。

異なる図面で示される様々な実施態様に基づいて、本発明の請求項に記載の切削工具を以下に詳細に説明する。以下の図は線図であり、大きさを示すものではない。

図１に示されるように、切削装置は実質的に正方形断面を有する保持具１０を備える。図１の視線方向から見ると、保持具１０は上面１２、底面１４及び加工方向に見て左側面１６及び右側面１８を有する。保持具１０の軸部は比較的長く作り、旋盤（図示しない）等の工作機械の保持具受け器（図示しない）との接触面を大きくしている。保持具１０は前面端部に締付けヘッド２０を備える。ブロック状締付けヘッド２０は、その前面を除く側面が、保持具１０の側面と同一平面にあり、保持具１０の上面域のみで限定的に突出する。金属切削具２２を保持するために、締付けヘッドは、図示する実施態様では締付けヘッド２０の長手方向左側面１６に位置する顎状受け部２４を備える。金属切削具２２は基本的に直径方向に対向する２つの刃先２６を備える硬質金属切削具である。図には、加工に使おうとしている加工刃先２６のみが示され、それが摩耗した場合には、金属切削具２２の顎状受け部２４を開いて外される。金属切削具２２を横軸に沿って１８０度回転させ、新しい加工刃先２６が被加工物に係合し得るようにし、加工具２２は保持具１０の締付けヘッド２０にクランプ受け部２４によって別途固定される。当該交換は従来からあるので詳細は示さない。

締付けヘッド２０は、保持具１０の長手方向側面１６及び１８を横切る方向に、金属切削加工において回転被加工物３０（被回転部）に面する前面２８を有する。図３に示す被加工物３０は、切削装置で加工される。例えば、外方から突っ切り或いは平面旋削加工にかけられる。更に、切削装置で突っ切り加工を実施することも可能である。図３に示す加工刃先２６は被加工物３０の長手方向軸或いは回転中心まで突き刺さり、機械のチャック等に残る被加工物３０から一部を切断することができる。以下の記載では、被加工物３０の加工直径は最大２０ｍｍである。ここで選択される加工形状寸法によって、加工状況に応じた切削装置の形状寸法に合わせる。図３から理解されるように、加工刃先２６が被加工物３０の中心に届く状況では、保持具１０の底部１４は加工刃先２６の有効端まで、旋削部或いは被加工物３０の半径を超えて延びる。これは加工直径の半分の係合高さ、即ち１０ｍｍに相当する。

図１〜図３、特に図２から明らかなように、前面２８の少なくとも受け部２４へ変化する部分に反り部３２が設けられる。反り部の曲率は、切削装置が金属切削具に想定する最大直径、ここでは２０ｍｍの被加工物の曲率に対応する。

受け部２４は締付けヘッド２０の押さえリブ３４の一部である。保持具１０の左側面１６の延長にある当該押さえリブ３４は、締付けヘッド２０の一体部品である。更に、前面２８の反り部３２は、締付けヘッド２０の上面１２において傾斜して延びる平坦域３６に変化する。平坦域の側面を、締付け隙間４０の明確な隙間断面を変化させる固定ネジ２８が貫通する。締付け隙間は少なくとも締付けヘッド２０を貫通し、片側は保持具１０の領域内で屈曲して終端し、他端は反り前面２８上で外部に開放する。固定ネジ２８が緩められると、締付け隙間４０は広がり、締付けヘッド２０の材料の固有の弾性によって顎状受け部２４は少しだけ広がって離れ、金属切削具２２を交換するために解放する。同様に、逆の手順により、金属切削具２２を顎状締付け受け部２４に再び固定することができる。

更に図３にあるように、締付けヘッド２０の反り前面２８と金属切削具２２の加工刃先２６との距離は、この金属切削具２２で加工される回転被加工物３０の想定される最大直径（２０ｍｍ）より少し大きい。従って、締付けヘッド２０には、保持具１０の締付けヘッド２０と金属切削具２２で加工する被加工物３０との間に衝突が生じることなく、回転被加工物３０を進入させ得る明確な空間が形成される。このようにして、被加工物３０を深くまで加工することができ、非常に細い構造の溝形状を得られ、被加工物３０に、金属切削具２２と共に締付けヘッド２０を通すための空間を最初に金属切削によって加工する必要がない。

図２から分かるように、締付け隙間４０は受け部２４の反対側の長手方向側面（右側面）部分に、ベアリングブロックサイト４２が少なくとも部分的に、締付けヘッド２０の凹部４４にピンのようにはめて、通っている。固定ネジ３８が固定作業で締められると、締付け隙間４０の上壁はベアリングブロックサイト４２によって支えられ、締め付け作業は押さえリブ３４により金属切削具２２の全幅に渡って行われ、加工精度に悪影響を与えるような傾きは生じない。締付けヘッド２０全体に亘って保持具１０方向へ、保持具内部へ突出する締付け隙間４０には、追加の支持構造が付与される。

更に、反り前面２８は締付けヘッド２０の底部１４において、金属切削具２２の送り方向に対して斜めに、受け部２４から締付けヘッド２０方向へ延びる支持面４６へ変化する。当該支持面４６は、締付けヘッド２０の材料を節減し、加工される被加工物３０との衝突の危険を低下させる。材料は節減されるが、押さえリブ３４は支持面４６及び反り前面２９によって強化され、結果的に、締付けヘッド２０の使用材料は減るが、金属切削具２２は確実に保持具２４に固定され、切削装置は高精度の加工作業に使用することができる。

図１〜図３に示すものと対照的に、金属切削具２２を備える押さえリブ３４は反対側、すなわち加工方向の右側１８に位置してもよい。これとは別に、金属切削具２２を備える数個の保持具１０（図示しない）が水平面で隣り合って配置されてもよい。互いに隣接する二つの切削装置は、一方は左側に金属切削具２２を備え、かつ他方は隣接する右側に金属切削具２２を備えることもできる。加工作業上の要求があれば、垂直平面に沿って、数個の切削装置を上へ重ねて動かす加工構成にすることもできる。

以下の実施態様では、前述の実施態様と大きく異なる部分のみを明示する。同じ部品には同じ参照番号を付し、この点に関し、前述の説明も他の実施態様に適用する。

図４〜図６に示す第２実施態様は、反り部３２を有する前面２８が、ここでは締付けヘッド２０の全高に渡って延びている点が第一実施態様と異なる。切削装置の第２実施態様では、締付け隙間４０には操作開口４８が通じている。操作開口は、多角形の操作断面を有する操作キー（図示しない）によって拡げられ、締付け隙間４０を拡大し、受け部２４を拡げ、金属切削具２２を交換作業のために解放できる。多角形キーを続けて回転することにより、今度は操作開口３８が閉じ、締付け隙間４０は狭まり、図４で省略している金属切削具２２の受け部２４も狭まる。最大加工直径を有する被加工物３０を締付けヘッド２０の解放部にはめられるように、ここでも締付けヘッド２０の反り部３２は後退している。更に、斜めに延びる支持面４６（図５と比較のこと）によって、反り部３２そして押さえリブ３４は強化される。

図７、８に示す第３実施態様において、前面２８の反り部３２は受け部２４の高さ分のみに存在し、特に図７に示すように、前面２８は底部１４に向かって後退する逃げ斜面５０を備える。当該逃げ斜面５０も同様に切削装置と被加工物３０との意図しない衝突が確実に起きないようにする。反り部３２は湾曲しているが前面２８の一部であるため、加工刃先２６は上記の方法のように被加工物の中央、すなわち回転軸まで届くことはできない。従って、第３実施態様は、例えば突っ切り作業が絶対的には必要でない、特別な加工状況用に意図されている。しかしそのような状況にあっても、被加工物３０と衝突することなく、被加工物３０内深くまで金属切削具２２を突き刺し、細い加工溝を形成することができる。

衝突を防ぐため、いずれにしろ、締付けヘッド２０の反り前面２８と金属切削具２２の加工刃先２６の間の距離は、その金属切削具２２で加工を意図している回転被加工物３０の想定される最大直径より少し大きくなっている。本発明の請求項に記載の切削装置を使えば、高精度の加工が可能であり、従来のように被加工物に最初に、締付けヘッド２０が被加工物３０内を加工方向へ金属切削具２２に追随できるようにするための空間を形成することなく、被加工物を深くまで突き刺すことができる。

切削装置の第１の実施態様を示す。 切削装置の第１の実施態様を示す。 切削装置の第１の実施態様を示す。 第２の実施態様を示す。 第２の実施態様を示す。 第２の実施態様を示す。 第３の実施態様を示す。 第３の実施態様を示す。

Claims (9)

1. 保持具（１０）と、
   前記保持具上に設けられ頂面を有する締付けヘッド（２０）と、
   前記締付けヘッドの長手方向一側面（１６）に配置される顎状受け部（２４）と、
   前記長手方向側面（１６）を横切る方向に延び、回転する被加工物（３０）に対向する前面（２８）であって、
   少なくとも１つの前記受け部にいたる反り部（３２）と、該反り部と前記頂面の間を斜めに延伸する平担域（３６）を有し、
   前記反り部（３２）が切削装置が意図する最大直径を有する被加工物（３０）の曲率に対応する曲率を有している、前面（２８）と、
   前記受け部に受容される金属切削具（２２）と、
   少なくとも締め付けヘッドを貫通し前記受け部まで延伸し、明確な断面を有する、締め付け隙間（４０）と、
   前記平坦域（３６）から螺入せしめられる固定ネジ（３８）であって、前記隙間の明確な断面の寸法を変化せしめる固定ネジと、
   を具備する、ことを特徴とする切削装置。
2. 受け部（２４）は締付けヘッド（２０）の一体部品としてそこから突出する押さえリブ（３４）の一部であり、前面（２８）の反り部（３２）は受け部（２４）領域から締付けヘッド（２０）の底面（１４）へ延びる、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
3. 前面（２８）の反り部（３２）は、前記曲率を持って、略締付けヘッド（２０）の全高に渡って延びている、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
4. 金属切削具（２２）は締付けヘッド（２０）から遠い端部に加工刃先（２６）を有し、該加工刃先と反り前面（２８）との間の距離は、その金属切削具（２２）で加工される被加工物（３０）の想定される最大直径よりも少し大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
5. 締付け隙間（４０）は締付けヘッド（２０）から保持具（１０）部分内へ向かって延びている、ことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
6. 締付け隙間（４０）の受け部（２４）の反対側の長手方向側面（１８）部分において、少なくとも部分的にベアリングブロックサイト（４２）が延在している、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
7. 反り前面（２８）は締付けヘッド（２０）の底部（１４）において、金属切削具（２２）の供給方向に対して斜めに、受け部（２４）から締付けヘッド（２０）方向へ延びる支持面（４６）へ変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
8. 金属切削具（２２）は互いに直径方向に対設される二つの有効刃先（２６）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。
9. 金属切削具（２２）は、締付けヘッド（２０）の２つの長手方向側面（１６、１８）の何れか一方に選択的に固定できる、ことを特徴とする請求項１に記載の切削装置。

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