JP7036873B2

JP7036873B2 - バリ取り工具及びバリ取り方法

Info

Publication number: JP7036873B2
Application number: JP2020146086A
Authority: JP
Inventors: 充武藤; 真人戸塚
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: JP2021062471A

Description

本発明は、バリ取り工具及びバリ取り方法に関する。

シャンクと、シャンクに対して軸方向に移動可能なステムと、刃具を保持する刃具保持手段と、ステムに対して刃具保持手段を軸方向に案内する刃具案内手段と、刃具保持手段をステムに対してワークに押圧するばねと、ばねの初期長を調整する初期長調整手段を有し、工作機械の主軸装置に装着されるバリ取り工具が提案されている（特許第６０２５５８０号公報、以下、「特許文献１」）。

特許文献１のバリ取り工具によると、ワークの形状や位置によっては削りすぎたり、削る量が不足したりする場合がある。

本発明は、均一なバリ取り加工が可能なバリ取り工具及びバリ取り方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、バリ取り工具であって、
シャンクと、シリンダと、を有するケースと、
前記シリンダ内を回転不能に往復する中空のスリーブと、
前記スリーブ内に配置される原動ギヤであって、基端部に鋸刃状の第１歯を有し、前記ケース及び前記スリーブと一体として回転する原動ギヤと、
先端工具を装着可能で、前記スリーブ内に配置される往復シャフトであって、
前記スリーブの基端部で、かつ、前記原動ギヤの基端側に配置される従動ギヤであって、先端部に前記第１歯と噛み合う第２歯を有する従動ギヤと、
前記スリーブの先端部に配置され、前記スリーブ内を回転方向及び往復方向に摺動可能な工具ホルダと、
前記従動ギヤと前記工具ホルダとを固定し、前記原動ギヤを貫通するステムと、
を有する往復シャフトと、
前記スリーブを先端方向に付勢する第１ばねと、
前記工具ホルダを前記原動ギヤから先端方向に付勢する第２ばねと、
を有する。

本発明の第２の側面は、バリ取り方法であって、
ケース、スリーブ及び原動ギヤが工作機械の主軸と一体に回転し、
前記原動ギヤから従動ギヤへ回転トルクが伝達して、先端工具と往復シャフトが一体に回転し、
対象物に前記先端工具が接触して、前記先端工具が前記ケースの回転方向と逆方向に抵抗トルクを受けて、前記往復シャフトが前記スリーブに対して前記回転方向と逆方向に回転し、
前記原動ギヤに対して前記従動ギヤが滑りながら、第２ばねの弾性力に抗して前記往復シャフトが基端方向に移動し、
前記先端工具が前記対象物を切除する
方法である。

先端工具は、例えば、いわゆるロータリーバー、ブラシである。ロータリーバーは、例えば、棒状や卵状の超硬金属母材の表面に多数の切れ刃が配置された刃具である。ブラシは、例えば、筒型ブラシであり、先端面のバリ取りに利用される。ブラシの毛材は、例えば、セラミック、金属である。

スリーブは、中空円筒状である。スリーブの外面は、シリンダの内面に摺動する。好ましくは、スリーブはストッパを持つ。ストッパは往復シャフトの基端方向への移動を規制する。スリーブに対する往復シャフトの軸方向の移動幅はストッパと従動ギヤとの距離である。
工具ホルダは、スリーブの内面に摺動する。

原動ギヤは、基端側の端面に第１歯を有する。従動ギヤは、先端側の端面に第２歯を有する。第１歯と第２歯はかみ合い、第１歯の回転を第２歯に伝達する。先端工具が対象物と接触して切削トルクを受けると、第２歯は第１歯に対して滑り、従動ギヤは基端方向へ移動する。第１歯は、回転方向に進むにつれて先端側に位置するように傾斜した第１摺動面を有する。好ましくは、バリ取り工具の回転軸を中心に有する円筒面と第１摺動面との交線は、螺旋を描く。第２歯は、回転方向に進むにつれて先端側に位置するように傾斜した第２摺動面を有する。第１摺動面は、第２摺動面と摺動する。

第１ボール保持穴、第１ボール及び第１ころ溝は、一つ又は複数配置されて良い。第１ボール保持穴、及び第１ころ溝の個数は同じである。第１ボールは、第１ボール保持穴と第１ころ溝との間にそれぞれ配置される。好ましくは、複数の第１ボール穴、第１ボール及び第１ころ溝が、円周上に均等に配置される。好ましくは、２～４個の第１ボール保持穴が配置される。より好ましくは、２個の第１ボール穴が配置される。
第１ボール保持穴は、半径方向に沿って延びる。第１ボール保持穴は、貫通穴でも良い。第１ボール保持穴の外周に、第１ボールを保持する中空の保持筒が配置されて良い。保持筒は、シリンダに固定される。

第２ボール保持穴及び第２ボールは、一つ又は複数配置されて良い。好ましくは、複数の第２ボール保持穴が円周上に均等に配置される。第２ボールは、第２ボール保持穴にそれぞれ配置される。例えば、２～４個の第２ボール保持穴が配置される。好ましくは、３個の第２ボール保持穴及び第２ボールが配置される。
第２ボール保持穴は、半径方向に延びて良い。第２ボールは、シリンダの内筒内面と第２ころ溝の間に挟まれて保持されて良い。
なお、第２ボール保持穴、第２ころ溝及び第２ボールは省いても良い。

原動ギヤは、原動ギヤの外周面に配置された半球状の第３ボール保持穴を有して良い。スリーブは、スリーブの内部に第３ボール穴と同数の第４ボール保持穴を有して良い。第３ボール保持穴と第４ボール保持穴の間に、第３ボールがそれぞれ配置される。複数の第３ボール保持穴及び第４ボール保持穴が、円周上に配置される。例えば、２～４個の第３ボール穴が配置される。好ましくは、３個の第３ボール穴が配置される。この場合、原動ギヤは、ボールを介してスリーブに支持される。

なお、第３ボールは、原動ギヤをスリーブで支持することを目的とするため、ピンであっても良い。ピンは、半径方向に延びて設置される。このときは、第３ボール穴に替えて、第３ピン穴を設ける。第４ボール穴に替えて、第４ピン穴を設ける。第３ピン穴及び第４ピン穴は、例えば、スリーブを貫通して配置される。ピンは、第４ピン穴に植え込まれ、第３ピン穴を貫通する。

第４ボール保持穴は、半径方向に延びて良い。第３ボールは、第４ボール保持穴とシリンダの内筒面の間に挟まれて保持されて良い。
原動ギヤは、第３ボール保持穴、第４ボール保持穴及び第４ボールによって支持されることに換えて、スリーブの内部に固定されても良い。

従動ギヤは、回転を伴ってスリーブ内を往復する。従動ギヤの第２歯は、原動ギヤの第１歯と擦れながら、原動ギヤに対して工具の回転方向と逆方向に回転しながらスリーブ内を基端方向へ移動する。

円周上均等に配置された第２ボールは、シリンダに支持されて、工具ホルダをシリンダの中心位置に保持する。
第２のばねが往復シャフトを押し出す力が、原動ギヤの摺動面と従動ギヤの摺動面との間に摩擦力として働き、原動ギヤから従動ギヤへトルクが伝達する。
第２ばねの弾性力によって原動ギヤの摺動面と従動ギヤの摺動面との間に生じた摩擦力に抗して、従動ギヤの摺動面が原動ギヤの摺動面に対して滑る。

本発明のバリ取り工具及びバリ取り方法によれば、均一なバリ取り加工が可能となる。

実施形態の工具の縦断面図実施形態のスリーブの斜視図実施形態の原動ギヤおよび往復シャフトの斜視図実施形態の工具の使用状況を示す縦断面図実施形態の工具の使用状況を示す縦断面図

図１に示すように、本実施形態のバリ取り工具１０は、ケース１５、スリーブ１７、第１ばね２１、原動ギヤ２９、往復シャフト４９、第２ばね５３を有する。ケース１５は、シャンク１１及びシリンダ１３を有する。往復シャフト４９は、基端から順に、従動ギヤ４３、ステム４５、工具ホルダ４７を有する。バリ取り工具１０は、ストッパ１９、第１ボール保持穴２３、第１ころ溝２５、第１ボール２７、ボール保持筒２４、第３ボール保持穴３５、第４ボール保持穴３１、第３ボール３３、第２ボール保持穴５９、第２ころ溝５５及び第２ボール５７を有しても良い。シャンク１１は、例えば、マシニングセンタである工作機械の主軸に装着される。バリ取り工具１０は、主軸と共に、回転方向７の方向に回転して使用される。

シャンク１１は、ストレートシャンクである。シャンク１１は、シリンダ１３の基端部に配置され、ばね収納穴１１ａを有する。ばね収納穴１１ａは、直円筒である。ばね収納穴１１ａは、シャンク１１の中心に沿って、シャンク１１の内部に配置される。
シリンダ１３は、内面１３ａを有する。内面１３ａは、直円筒である。内面１３ａは、シリンダ１３の中心に沿ってシリンダ１３の内部に配置され、ばね収納穴１１ａと接続する。

スリーブ１７は、中空円筒状であり、外周面１７ａと内面１７ｂを有する。スリーブ１７は、回転運動を伴わず、軸方向にシリンダ１３内を往復する。スリーブ１７の外周面１７ａは、シリンダ１３の内面１３ａに摺動する。
ストッパ１９は、スリーブ１７の基端部に配置される。スリーブ１７の外周面１７ａは、シリンダ１３の内面１３ａにガイドされる。ストッパ１９は、従動ギヤ４３の基端方向への移動幅６３を定める。
第１ばね２１は、例えば、圧縮コイルばねである。第１ばね２１は、ばね収納穴１１ａの内部に配置される。第１ばね２１は、スリーブ１７を先端方向へ押し出す。

第１ボール保持穴２３は、内面１３ａの軸方向における中央部に位置する。例えば、２つの第１ボール保持穴２３が、円周上に等間隔に配置される。第１ボール保持穴２３は、径方向に延びる円筒穴である。第１ボール保持穴２３は、シリンダ１３を貫通する。
なお、第１ボール保持穴２３は、例えば、半球状、底を有する円筒穴でも良い。この場合、ボール保持筒２４は省かれる。

図２に示すように、第１ころ溝２５は、半円状の断面を有し、軸方向に延びる。複数（例えば、２つ）の第１ころ溝２５が、スリーブ１７の外周面１７ａに周方向に配置される。第１ころ溝２５の長さは、シリンダ１３に対するスリーブ１７の軸方向の移動量を定める。

第１ボール２７は、第１ボール保持穴２３と第１ころ溝２５との間にそれぞれ配置される。第１ボール２７は、第１ころ溝２５内を転がり、スリーブ１７が軸方向に往復する。第１ボール２７は、第１ボール保持穴２３に保持されて、第１ころ溝２５内を転がり、スリーブ１７の回転を規制する。

中空円筒のボール保持筒２４は、第１ボール２７の外側に配置され、第１ボール２７を半径方向内側に向けて押さえる。ボール保持筒２４は、シリンダ１３に固定される。ボール保持筒２４は、第１ボール２７の半径方向外側への移動を抑制する。

図３に示すように、原動ギヤ２９は、鋸刃状の第１歯２９ａと貫通穴２９ｂを有する。第１歯２９ａは、第１摺動面２９ａ１を有する。第１摺動面２９ａ１は、回転方向７に移動するにつれて先端方向に進むように、円周に沿って螺旋状に延びる。第１歯２９ａの高さ６５は、移動幅６３よりも大きい。貫通穴２９ｂは、回転軸３に沿って延びる。

４つの第３ボール保持穴３５は、原動ギヤ２９に配置される。第３ボール保持穴は、半球状である。第３ボール保持穴３５は、円周上に均等に配置される。

図１に示すように、４つの第４ボール保持穴３１は、周方向に均等に配置される。例えば、第４ボール保持穴３１は、第１ころ溝２５よりも基端部側に配置される。第４ボール保持穴３１は、半径方向に延びる貫通穴である。
第３ボール３３は、第４ボール保持穴３１、第３ボール保持穴３５及び内面１３ａの間にそれぞれ配置される。第３ボール３３は、原動ギヤ２９をスリーブ１７内に支持する。第３ボール３３は、スリーブ１７の回転を原動ギヤへ伝達する。

従動ギヤ４３は、第２歯４３ａを有する。第２歯４３ａは、第２摺動面４３ａ１を有する。第２歯４３ａは、第１歯２９ａと噛み合う。第２摺動面４３ａ１は、第１摺動面２９ａ１と摺動する。
ステム４５は、直円筒であり、貫通穴２９ｂを貫通する。ステム４５は、従動ギヤ４３と工具ホルダ４７とを固定する。ステム４５と貫通穴２９ｂとの間には、隙間を設けて良い。ステム４５は、貫通穴２９ｂに対して摺動しても良い。
ステム４５は、Ｔ字状又はＬ字状の連通孔（不図示）を有しても良い。連通孔は、従動ギヤ４３の上方の空間と原動ギヤ２９の下方の空間とを接続する。連通孔は、往復シャフト４９が往復するときに、シリンダ１３内の空気を移動させる。

工具ホルダ４７は、中空円筒状であり、外筒面４７ａ及びシャンク穴４７ｂを有する。工具ホルダ４７は、スリーブ１７の内面１７ｂ内に配置される。
外筒面４７ａは、直円筒であり、スリーブ１７の内面１７ｂと摺動する。
シャンク穴４７ｂは、工具ホルダ４７の先端部に、回転軸３に沿って位置する。シャンク穴４７ｂには、回転刃具（先端工具）６１が装着される。回転刃具６１は、先端部に切刃６１ａを有する。シャンク穴４７ｂには、コレット（不図示）が配置されても良い。コレットは、回転刃具６１を工具ホルダ４７に締結する。

３つの第２ボール保持穴５９は、スリーブ１７の先端部に位置する。第２ボール保持穴５９は、円周上に均等に配置される。第２ボール保持穴５９は、例えば、径方向に延びる貫通穴である。
第２ころ溝５５は、円周溝であり、外筒面４７ａに配置される。第２ころ溝５５は、軸方向に移動幅６３と実質的に同一な長さを有する。第２ころ溝５５は、移動幅６３よりも長くても良い。
３つの第２ボール５７は、シリンダ１３の内面１３ａ、第２ボール保持穴５９、第２ころ溝５５の間にそれぞれ挿入され、第２ころ溝５５の内部を転がる。円周上均等に配置された３つの第２ボール５７は、シリンダ１３に支持されて、工具ホルダ４７をシリンダ１３の中心位置に保持する。

第２ばね５３は、例えば、圧縮コイルばねである。第２ばね５３は、工具ホルダ４７と原動ギヤ２９との間に装着される。第２ばね５３は、第１ばね２１よりも大きい弾性力を有する。第２ばね５３は、原動ギヤ２９に対して往復シャフト４９を先端方向に押し出す。第２ばね５３が往復シャフト４９を押し出す力が第２摺動面４３ａ１と第１摺動面２９ａ１との間に摩擦力として働き、原動ギヤ２９から従動ギヤ４３へトルクが伝達する。

次に、バリ取り工具１０の動作を説明する。
バリ取り工具１０は、工作機械の主軸と共に回転する。回転は第１ボール２７、スリーブ１７、原動ギヤ２９、従動ギヤ４３を介して回転刃具６１に伝わる。切刃６１ａが対象物５と接触して軸方向のスラスト力を受けると、図４に示すように、第１ばね２１の弾性力に抗してスリーブ１７が基端方向に移動する。スリーブ１７の外周面１７ａがシリンダ１３の内面１３ａに摺動するため、正確にスリーブ１７が移動する。第１ボール２７が第１ころ溝２５内を転がるため、スリーブ１７は回転せずに回転軸３方向に移動する。

回転刃具６１が切削トルクを受けると、図５に示すように、第２ばね５３の弾性力によって第２摺動面４３ａ１と第１摺動面２９ａ１との間に生じた摩擦力に抗して、従動ギヤ４３の第２摺動面４３ａ１が原動ギヤ２９の第１摺動面２９ａ１に対して滑る。そして、往復シャフト４９が回転方向７の逆方向に回転しながら基端方向に移動する。

対象物５の位置が変動しても、対象物５から受けるスラスト荷重とラジアル荷重に応じて、対象物５に対して切削トルクが一定になるように、往復シャフト４９が進退し、切刃６１ａによる切削量が調整される。その結果、対象物５のバリ取り対象面の位置によらず、一定の切削量が維持される。

また、先端工具であるセラミックブラシをバリ取り工具１０に装着して、横方向からセラミックブラシを対象物５に接触させたとき、トルクに応じて工具ホルダ４７が上昇する。そのため、セラミックブラシやバリ取り工具１０の破損を抑制できる。

また、本実施形態のバリ取り工具１０を用いてバリ取り加工を行ったところ、バリ取り後の加工面が滑らかになった。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

５対象物
１０バリ取り工具
１１シャンク
１３シリンダ
１５ケース
１７スリーブ
２１第１ばね
２９原動ギヤ
４３従動ギヤ
４５ステム
４７工具ホルダ
４９往復シャフト
５３第２ばね

Claims

シャンクと、シリンダと、を有するケースと、
前記シリンダ内を回転不能に往復する中空のスリーブと、
前記スリーブ内に配置される原動ギヤであって、基端部に鋸刃状の第１歯を有し、前記ケース及び前記スリーブと一体として回転する原動ギヤと、
先端工具を装着可能で、前記スリーブ内に配置される往復シャフトであって、
前記スリーブの基端部で、かつ、前記原動ギヤの基端側に配置される従動ギヤであって、先端部に前記第１歯と噛み合う第２歯を有する従動ギヤと、
前記スリーブの先端部に配置され、前記スリーブ内を回転方向及び往復方向に摺動可能な工具ホルダと、
前記従動ギヤと前記工具ホルダとを固定し、前記原動ギヤを貫通するステムと、
を有する往復シャフトと、
前記スリーブを先端方向に付勢する第１ばねと、
前記工具ホルダを前記原動ギヤから先端方向に付勢する第２ばねと、
を有し、
前記第１歯は、前記シャンクの回転方向に向かうにつれて、先端側に位置する第１摺動面を有し、
前記第２歯は、前記シャンクの回転方向に向かうにつれて、先端側に位置する第２摺動面を有し、前記先端工具が対象物から切削トルクを受けると、前記第１歯に対して滑る形状を有する、
バリ取り工具。
前記シリンダは、基端側にばね収納穴を有し、
前記第１ばねは、ばね収納穴に挿入される、
請求項１に記載のバリ取り工具。
前記第２ばねは、前記スリーブ内において、前記原動ギヤと前記工具ホルダとの間に配置される、
請求項１又は２に記載のバリ取り工具。
前記スリーブは、前記原動ギヤの基端側への移動幅を抑制するストッパを有し、
前記移動幅は、前記原動ギヤの刃の高さ未満である、
請求項１～３のいずれかに記載のバリ取り工具。
前記シリンダは、内面に第１ボール保持穴を有し、
前記スリーブは、前記スリーブの外周面に、往復方向に延びる第１ころ溝を有し、
前記第１ボール保持穴に配置され、前記第１ころ溝内を転動する第１ボールを更に有する、
請求項１～４のいずれかに記載のバリ取り工具。
前記スリーブは、内面に第２ボール保持穴を有し、
前記工具ホルダは、前記工具ホルダの外周面に、往復方向及び回転方向に延びる第２ころ溝を有し、
前記第２ボール保持穴に配置され、前記第２ころ溝内を転動する第２ボールを更に有する、
請求項１～５のいずれかに記載のバリ取り工具。
前記第２ばねは、前記第１ばねよりも大きい弾性力を有する、
請求項１～６のいずれかに記載のバリ取り工具。
ケース、スリーブ及び原動ギヤが工作機械の主軸と一体に回転し、
前記原動ギヤから従動ギヤへ回転トルクが伝達して、先端工具と往復シャフトが一体に回転し、
対象物に前記先端工具が接触して、前記先端工具が前記ケースの回転方向と逆方向に抵抗トルクを受けて、前記往復シャフトが前記スリーブに対して前記回転方向と逆方向に回転し、
前記原動ギヤに対して前記従動ギヤが滑りながら、第２ばねの弾性力に抗して前記往復シャフトが基端方向に移動し、
前記先端工具が前記対象物を切除する、
バリ取り方法。
前記先端工具が前記対象物からスラスト荷重を受け、
第１ばねの弾性力に抗して、前記スリーブが基端方向に移動する、
請求項８に記載のバリ取り方法。