JP5024846B2

JP5024846B2 - 切削工具

Info

Publication number: JP5024846B2
Application number: JP2005142707A
Authority: JP
Inventors: 李　　和樹; 高三山田
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: JP2006315156A

Description

本発明は、旋盤等に用いられる切削工具に関する。

従来のこの種の切削工具としては、例えば図８に示すものがある。図８は、切削工具である旋盤のバイトの一部を示す平面図である。

図８のバイト１０１は、シャンク１０３の先端に刃部１０５が設けられたものである。刃部１０５は、横切れ刃１０７を有する他、すくい面１０９，横逃げ面等を備えている。刃部１０５のノーズ１１１は、半径Ｒで形成されている。

図９は、バイトによるワークの切削を示す概念図である。

バイト１０１は、シャンク１０３側を刃物台に取り付けて用いられ、図９のようにワークＷを矢印Ａのように回転させながら切り込み量Ｃで矢印Ｂ方向へ送り操作すると軸１１３を削り出すことができる。このとき切部１０５の横切れ刃１０７は、バイト１０１の送り方向に直交する方向に対する傾きとして正のアプローチ角α＞０を有している。

そして、軸１１３の削り出しに際して、切削抵抗の合力の分力として背分力
Ｆ_ＰがワークＷに働く。この背分力Ｆ_Ｐは、ワークＷを撓める方向に働くため、軸１１３の寸法誤差の増大を招く。特に、軸１１３を長さ４ｍｍ、直径０．０５ｍｍ等と極めて微細に加工する場合、ワークＷにセンタ穴を設けたり心押し台を用いることが困難となり、軸１１３を片持ちで切削する必要があるものの、背分力Ｆ_Ｐによって加工そのものが困難となっていた。

そこで、本願発明者は、背分力Ｆ_Ｐが０［Ｎ］であれば微細な軸を簡単に削り出すことができると考えた。

図９のようにアプローチ角αが正（α＞０）のとき、ワークＷが、バイト１０１を押し返す背分力が働くのに対し、図１０のように、アプローチ角αが負（α＜０）のときは、ワークＷがバイト１０１を引き込む背分力が働く。このことは、アプローチ角の正負によって背分力の向きが変わり、その間に背分力が０［Ｎ］となるアプローチ角が存在することを示唆する。

そこで、本願発明者は、図１１に示す図表のようにアプローチ角αを−２°〜−１８°まで２°置きに変化させたときに得られた背分力０［Ｎ］となるときの切り込み量を実験により測定した。ノーズ半径は、Ｒ＝０．０３ｍｍ，０．１ｍｍ，０．２ｍｍの３種のものを用い、その他の条件は図表の通りである。測定結果は、図１２の通りである。

図１２より、バイト１０１のノーズ半径が小さいほど、またアプローチ角がマイナス方向に大きいほど、背分力が０［Ｎ］付近となる切り込み量が小さくなった。

従って、アプローチ角をマイナスとし、ノーズ半径をできるだけ小さく設定して背分力が０［Ｎ］となるように切り込み量を制御すれば、微細な軸でも無理なく切削することが可能になると考えられる。

しかし、本願発明者の実験によれば、一定の切り込み量でも背分力にばらつきが見られるため、背分力が０［Ｎ］となるような切り込み量の制御では、制御プログラムが複雑になり、また手動での加工は困難を伴う。

特開平１０−１６６２０４号公報日本機械学会編「機械工学便覧基礎編応用編」１９８７年Ｂ２−１２０

解決しようとする問題点は、背分力が０［Ｎ］となるような切り込み量の制御では、制御が複雑になり、また手動での加工は困難を伴う点である。

本発明は、背分力の影響を抑制可能とするために、横切れ刃に沿って、前記送りに直交する方向に対し異なる向きの第１、第２の刃部を多段に連続して備え、前記旋削加工により前記第１の刃部にはプラスの背分力が働くと共に前記第２の刃部には前記第１の刃部及び前記ノーズに働くプラスの背分力を相殺するマイナスの背分力が働き全体の背分力を０に設定して微細な軸の加工を可能とすることを特徴とする。

本発明の切削工具は、横切れ刃に沿って、前記送りに直交する方向に対し異なる向きの第１、第２の刃部を多段に連続して備え、前記旋削加工により前記第１の刃部にはプラスの背分力が働くと共に前記第２の刃部には前記第１の刃部及び前記ノーズに働くプラスの背分力を相殺するマイナスの背分力が働き全体の背分力を０に設定して微細な軸の加工を可能とするため、刃部により発生するマイナスの背分力をプラスの背分力に対向させることができ、切削時の背分力の影響を抑制することができる。

背分力の影響を抑制するという目的を、刃部の設定による簡単な構造により実現した。

図１は、切削工具である旋盤のバイトの一部を示す平面図、図２は、同要部の拡大平面図、図３は、バイトによるワークの切削を示す概念図である。

図１のバイト１は、図８と同様に、シャンク３の先端に刃部５が設けられたむく工具（ｓｏｌｉｄｔｏｏｌ）である。刃部５は、横切れ刃７を有する他、すくい面９，横逃げ面等を備えている。刃部５のノーズ１１は、半径Ｒで形成されている。

図１〜図３のように、刃部５の横切れ刃７は、送り方向に直交する方向に対する傾きとして正のアプローチ角（α＞０）を有している。横切れ刃７には、第１の刃部１３及び第２の刃部１５（刃部）が横切れ刃７に沿って多段に形成されている。

本実施例において、第１，第２の刃部１３，１５は、直線的に形成され、第１の刃部１３は、ワークＷへ向かう切り込み方向に指向するように形成され、第２の刃部１５は、ワークＷに対し反切り込み方向に指向するように形成されている。従って、第１，第２の刃部１３，１５は、送り方向に直交する方向に対し異なる向きの傾きを有し、この傾きにより第１の刃部１３では、ワークＷが、バイト１を押し返すプラスの背分力Ｆ_Ｐ１が働くのに対し、第２の刃部１５では、ワークＷがバイト１を引き込むマイナスの背分力Ｆ_Ｐ２が働く。なお、第１，第２の刃部１３，１５の傾きの設定は自由であるが、全体としてワークＷに対する背分力の影響を抑制するように形成する。

図３のように、バイト１は、シャンク３側を刃物台に取り付けて用いられ、図９と同様に、ワークＷを矢印Ａのように回転させながらある切り込み量Ｃで矢印Ｂ方向へ送り操作すると軸１７を削り出すことができる。切り込み量Ｃの設定は自由であり、一般的には荒削り、仕上げ削りと分けて複数段階に設定する。

このとき切部５の横切れ刃７は、バイト１の送り方向に直交する方向に対する傾きとして正のアプローチ角（α＞０）を有している。しかし、第１，第２の刃部１３，１５がさらに傾きを有して形成されているため、第２の刃部１５によるマイナスの背分力Ｆ_Ｐ２が、第１の刃部１３によるプラスの背分力Ｆ_Ｐ１及びノーズ１１で働くプラスの背分力に対向する。このため、全体としてワークＷに働くプラス・マイナスの背分力が可能な限り相殺され、ワークＷに対する背分力の影響を無くし、或いは抑制することができる。

こうして、背分力の影響を抑制するために切り込み量を制御する必要もなく、自動制御によるときは簡単な制御プログラムにより、また手動によるときは簡単な操作により、微細な軸１７を無理なく切削することが可能となる。

さらに、両持ち支持できる太さの軸を切削加工するときでも、背分力の影響を抑制することで、精度の良い軸を加工することができる。

また、バイト１を用い、ワークＷに対する切り込み量を制御して切削の背分力を０［Ｎ］或いは抑制する自動化も可能である。この場合、切り込み量制御による背分力制御をより容易に行わせることができる。

さらに、バイト１の刃物台への取り付けを、横切れ刃７のアプローチ角を減少させるように調整し、或いは自動化によりアプローチ角を制御することで、ワークＷに働く背分力を０［Ｎ］或いは抑制することもでき、より精度の良い加工を行わせることができる。

図４，図５は、本発明の実施例２に係り、図４は、バイトの一部を示す平面図、図５は、同要部の拡大平面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にＡを付して説明する。

本実施例のバイト１Ａでは、第１の刃部１３Ａが、曲線的に形成されていると共に第２の刃部１５Ａが、直線的に形成されている。

本実施例でも、曲線的な第１の刃部１３Ａにより働くプラスの背分力Ｆ_Ｐ１Ａと第２の刃部１５Ａにより働くマイナスの背分力Ｆ_Ｐ２Ａとにより、実施例１と同様にプラス・マイナスの背分力を可能な限り相殺することができ、実施例１と同様な効果を奏することができる。

図６，図７は、本発明の実施例３に係り、図６は、バイトの一部を示す平面図、図７は、同要部の拡大平面図である。なお、基本的な構成は、実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にＢを付して説明する。

本実施例のバイト１Ｂでは、第１，第２の刃部１３Ｂ，１５Ｂが、共に曲線的に連続形成されている。

本実施例でも、曲線的な第１の刃部１３Ｂにより働くプラスの背分力Ｆ_Ｐ１Ｂと第２の刃部１５Ｂにより働くマイナスの背分力Ｆ_Ｐ２Ｂとにより、実施例１と同様にプラス・マイナスの背分力を可能な限り相殺することができ、実施例１と同様な効果を奏することができる。

なお、切削工具の種類、形状は、自由に選択することができる。例えば、むく工具以外に、ろう付工具（ｂｒａｚｅｄｔｏｏｌ）、クランプ工具（ｃｌａｍｐｅｄｔｏｏｌ）、スロー・アウェイ工具（ｔｈｒｏｗａｗａｙｔｏｏｌ）等に適用することも可能である。この場合、チップを用いるものは、刃部１３，１３Ａ，１３Ｂ、１５，１５Ａ，１５Ｂをチップに形成することができる。

バイトの一部を示す平面図である（実施例１）。バイトの要部の拡大平面図である（実施例１）。バイトによるワークの切削を示す概念図である（実施例１）。バイトの一部を示す平面図である（実施例２）。バイトの要部の拡大平面図である（実施例２）。バイトの一部を示す平面図である（実施例３）。バイトの要部の拡大平面図である（実施例３）。バイトの一部を示す平面図である（従来例）。バイトによるワークの切削を示す概念図である（従来例）。バイトによるワークの切削を示す概念図である。実験条件を示す図表である。実験結果示したグラフである。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂバイト（切削工具）
７横切れ刃
１３，１３Ａ，１３Ｂ第１の刃部
１５，１５Ａ，１５Ｂ第２の刃部（刃部）
１７軸
Ｆ_Ｐ１，Ｆ_Ｐ２背分力
Ｗワーク

Claims

先端に半径Ｒのノーズを備え、このノーズに連続し正のアプローチ角を有する横切れ刃を備え、回転支持された軸に対する軸交差方向への切り込みと軸に沿った送りとで旋削加工する旋削工具において、
前記横切れ刃に沿って、前記送りに直交する方向に対し非対称で異なる向きの第１、第２の刃部を多段に連続して備え、
前記旋削加工により前記第１の刃部にはプラスの背分力が働くと共に前記第２の刃部には前記第１の刃部及び前記ノーズに働くプラスの背分力を相殺するマイナスの背分力が働き全体の背分力を０に設定して微細な軸の加工を可能とする、
ことを特徴とする旋削工具。
請求項１記載の旋削工具であって、
前記第１、第２の刃部は、直線的又は曲線的に形成されている
ことを特徴とする旋削工具。
請求項２記載の旋削工具であって、
前記第１の刃部は、曲線的に形成されていると共に、前記第２の刃部は、直線的に形成されている、
ことを特徴とする旋削工具。