JP6326276B2 - クランクシャフトミラーの工具保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトを切削するのに用いられるカッタの保持装置に関し、特に、カッタを保持するためのカッタアダプタを備えるクランクシャフトミラーの工具保持装置に関するものである。

従来、クランクシャフトミラーを用いて自動車等のエンジンの構成部品であるクランクシャフトを切削加工することが行われている。例えばインターナルタイプのクランクシャフトミラーは、回転駆動されるカッタドラムを備え、このカッタドラムには、リング状のカッタ本体の内周側に複数の切削用チップが設けられてなる内刃式のカッタがカッタアダプタを介して取り付けられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１１７５２５号公報

上記のインターナルタイプのクランクシャフトミラーにおいては、クランクシャフトをカッタの内周側に貫通した状態で設置し、カッタドラムの回転駆動でカッタを回転させながら水平方向のスライド運動と上下方向の揺動運動との組み合わせでカッタをクランクシャフトの周りに公転させることにより、クランクシャフトのジャーナル部やピン部の切削加工を行うようにされている。

ところで、切削対象であるクランクシャフトにおいて、ジャーナル部は軸方向に間隔をあけて配される一対のアーム部で支えられ、アーム部にはカウンタウェイト部が径方向外側に張り出すように一体的に設けられている。したがって、ジャーナル部やピン部の切削を行う際には、それらアーム部やカウンタウェイト部の間の狭い箇所にカッタを入り込ませて切削加工を行うことになるので、カッタの肉厚は比較的薄くされており、切削時にカッタが振動し易い構造となっている。
また、カッタアダプタは、切削時にカッタがぶれないようにカッタを強固に支えるために、その剛性が高く設定されており、カッタアダプタそれ自体は振動を吸収し得る機能を有しないものとなっている。

このため、切削時のカッタの振動を抑えることができず、切削時のカッタの振動に起因して、加工面の不良を招いたり、騒音が発生したりするので、加工速度を遅くするなどして負荷を下げて加工しなくてはならず、加工能率が低下するという問題点がある。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、切削時のカッタの振動を抑えることができるクランクシャフトミラーの工具保持装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明によるクランクシャフトミラーの工具保持装置は、
クランクシャフトを切削するカッタを保持するためのカッタアダプタを備え、
該カッタアダプタが、前記カッタを着脱可能に嵌合装着するリング状面板部と、このリング状面板部と同軸をなす円筒状部とを一体的に結合してなるクランクシャフトミラーの工具保持装置であって、
前記円筒状部に、周方向に間隔をあけて軸線方向に沿って切り込まれる一対のスリットを設けることで自由振動可能な可振動部を形成するとともに、該可振動部の一端側を前記リング状面板部に固定するようにし、かつ該可振動部の振動を粘弾性体で減衰するようにしたことを特徴とするものである。

本発明のクランクシャフトミラーの工具保持装置によれば、切削時のカッタの振動に伴いカッタアダプタに形成された可振動部が振動され、この可振動部の振動エネルギが粘弾性体によって消費されるので、カッタおよびカッタアダプタ全体での振動が減衰されることになり（振動のモード減衰理論）、切削時のカッタの振動を抑えることができる。

また、可振動部が、円筒状部にスリットを設けることで形成されているので、カッタの強度に影響を与えることなく、カッタアダプタに可振動部を容易に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る工具保持装置を具備するクランクシャフトミラーの概略構造説明図である。 同工具保持装置を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ矢視の一部分解図である。

次に、本発明によるクランクシャフトミラーの工具保持装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜クランクシャフトミラーの概略説明＞
図１に示されるクランクシャフトミラー１は、水平Ｚ軸方向に延びるベッド２を備え、このベッド２上に互いに対向するように２基のワークヘッド３が設置され、これらワークヘッド３の間に２基のカッタユニット４が設置され、各ワークヘッド３の対向面にワーク（クランクシャフト）Ｗを掴むチャック５がそれぞれ配されて構成されている。ここで、カッタユニット４は、チャック５が挿通可能な内周部６ａを有する内刃式のカッタ６を、このカッタ６を保持するカッタアダプタ７を介して、カッタハウジング８内に回転自在に組み込まれたカッタドラム９に装着し、このカッタドラム９を図示されないカッタ回転駆動機構で回転駆動することにより、カッタアダプタ７を介してカッタ６を回転させることができるようになっている。また、カッタユニット４においては、いずれも図示省略するが、カッタハウジング８を水平Ｚ軸方向と直交する水平Ｙ軸方向にスライドさせるスライド機構と、カッタハウジング８を支軸の周りの上下Ｘ軸方向に揺動させる揺動機構とが装備されている。そして、カッタドラム９の回転駆動でカッタ６を回転させながらカッタハウジング８の水平方向のスライド運動と上下方向の揺動運動との組み合わせでカッタ６をクランクシャフトＷの周りに公転させることにより、クランクシャフトＷのジャーナル部やピン部の切削加工を行うようにされている。

＜カッタの説明＞
図２（ａ）に示されるように、カッタ６は、円環状をなすカッタ本体１０の内周側に所要の刃先交換式チップ１１（以下、単に「チップ１１」という。）を装着して構成されている。このカッタ６においては、各チップ１１のエッジで切削刃を構成し、複数個のチップ１１でワークＷの被切削域を分担切削するようにそれらチップ１１が組み合わされている。

カッタ本体１０の外周側には、カッタアダプタ７に噛み合わせる外径側に突出した複数の凸部１２が周方向に所定ピッチで設けられている。各凸部１２は、カッタアダプタ７に対するカッタ挿入方向前方側に向かって幅を狭くしたテーパスプラインキー等のキー状のものとされ、カッタアダプタ７との高い嵌合精度を確保するようにされている。これら凸部１２において、ひとつおきの凸部１２には、カッタ挿入方向後側の面に半月状の座溝１３が設けられている。

＜カッタアダプタの説明＞
図２（ｂ）に示されるように、カッタアダプタ７は、カッタ６が着脱可能に嵌合装着されるリング状面板部７ａと、このリング状面板部７ａと同軸をなす円筒状部７ｂとが一体的に結合されてなるものである。
図２（ａ）に示されるように、リング状面板部７ａの内周面には、カッタ６における凸部１２に対応させたテーパスプライン溝等のキー溝状の複数の凹部１４が前述した凸部１２と同一ピッチで同数設けられている。リング状面板部７ａにおけるカッタ挿入方向後側の面には、前記ひとつおきの凸部１２に対応するひとつおきの凹部１４の近傍部位に、円板の一部が半月状に切り欠かれたような形状のクランパ１５が回動可能に埋め込まれている。このクランパ１５の回動中心部を貫くようにクランプボルト１６がリング状面板部７ａに螺合され、クランプボルト１６が緩んでいる状態でそのクランプボルト１６を中心にしてクランパ１５が回動することができ、クランプボルト１６の締付でクランパ１５がリング状面板部７ａに締結・固定されるようになっている。

＜カッタのカッタアダプタへの取付の説明＞
カッタ６とカッタアダプタ７とにおいては、座溝１３が設けられたひとつおきの凸部１２とクランパ１５が配置されたひとつおきの凹部１４との位置を合わせるように、カッタ６の凸部１２をカッタアダプタ７におけるリング状面板部７ａの凹部１４に挿入して、カッタ６とカッタアダプタ７とを互いにテーパ嵌合することにより、そのテーパ嵌合部の作用でカッタ６がカッタアダプタ７の中心に正確に高精度に芯出しされるようになっている。
このようにして、カッタ６とカッタアダプタ７とがテーパ嵌合している状態において、クランプボルト１６を中心としてクランパ１５を座溝１３に掛けるように回動して係止した後、クランプボルト１６を締め付けることにより、カッタ６をカッタアダプタ７に固定することができる。

＜可振動部の説明＞
図２（ａ）に示されるように、カッタアダプタ７には、自由振動可能な複数（本例では４個）の可振動部２０が周方向に等角度間隔で形成されている。
なお、カッタアダプタ７は、円筒状部７ｂの可振動部２０を除いた円周上に設けられたボルト取付部（ボルト３５）によりカッタドラム９に取り付けられている。
図２（ａ）（ｃ）に示されるように、可振動部２０は、リング状面板部７ａと円筒状部７ｂとの境界部に周方向に所定間隔をあけて１対の丸孔２１を設け、この丸孔２１を起点に、円筒状部７ｂに周方向に所定間隔をあけて軸線方向に沿って切り込まれる一対のスリット２２を設けることで形成され、該可振動部２０の一端側がリング状面板部７ａに固定される一方で他端側が自由振動可能とされている。こうして、カッタ６（カッタ本体１０）の強度に影響を与えることなく、カッタアダプタ７に可振動部２０を容易に形成することができる。

＜粘弾性体の説明＞
可振動部２０の他端面には、スペーサ３０を介して押さえ板３１がボルト３２によって締着され、この押さえ板３１に平板状の粘弾性体３３がカッタドラム９の端面に接触可能に介在されるように貼り付けられている。
ここで、粘弾性体３３は、ばね要素と減衰要素とを有するものであり、非線形なばね定数を有するものである。つまり、荷重を加えることによって粘弾性体３３を変形させた場合、粘弾性体３３のばね定数は荷重の大きさによって変化することになる。粘弾性体３３としては例えばゴム等が挙げられる。
なお、スペーサ３０の厚みを調整することにより、カッタドラム９の端面に対する粘弾性体３３の押付力や、粘弾性体３３の初期の変形代等を調整することができる。

以上に述べたようなクランクシャフトミラー１においては、ワークＷをカッタの内周側に貫通した状態で設置し、カッタドラム９の回転駆動でカッタ６を回転させながら水平方向のスライド運動と上下方向の揺動運動との組み合わせでカッタをワークＷの周りに公転させることにより、ワークＷのジャーナル部やピン部の切削加工を行う。
カッタ６の肉厚は比較的薄く振動し易い構造となっているため、切削時にカッタ６が振動する場合がある。

＜作用効果の説明＞
本実施形態のクランクシャフトミラーの工具保持装置によれば、切削時のカッタ６の振動に伴いカッタアダプタ７に形成された可振動部２０が振動され、この可振動部２０の振動エネルギが粘弾性体３３によって消費されるので、カッタ６およびカッタアダプタ７全体での振動が減衰されることになり（振動のモード減衰理論）、切削時のカッタ６の振動を抑えることができる。したがって、切削時のカッタ６の振動に起因する加工面不良や騒音等を防止するために加工速度を遅くするなどして負荷を下げて加工する必要がなく、高負荷での切削加工が可能となり、加工能率を向上させることができる。

以上、本発明のクランクシャフトミラーの工具保持装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のクランクシャフトミラーの工具保持装置は、切削時のカッタの振動を抑えることができるという特性を有していることから、クランクシャフトの切削用のカッタを保持する用途に好適に用いることができる。

１ クランクシャフトミラー
６ カッタ
７ カッタアダプタ
７ａ リング状面板部
７ｂ 円筒状部
２０ 可振動部
２２ スリット
３３ 粘弾性体

Claims (1)

1. クランクシャフトを切削するカッタを保持するためのカッタアダプタを備え、
   該カッタアダプタが、前記カッタを着脱可能に嵌合装着するリング状面板部と、このリング状面板部と同軸をなす円筒状部とを一体的に結合してなるクランクシャフトミラーの工具保持装置であって、
   前記円筒状部に、周方向に間隔をあけて軸線方向に沿って切り込まれる一対のスリットを設けることで自由振動可能な可振動部を形成するとともに、該可振動部の一端側を前記リング状面板部に固定するようにし、かつ該可振動部の振動を粘弾性体で減衰するようにしたことを特徴とするクランクシャフトミラーの工具保持装置。

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