JP7273536B2

JP7273536B2 - バイト工具

Info

Publication number: JP7273536B2
Application number: JP2019031508A
Authority: JP
Inventors: 和久松本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2023-05-15
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: JP2020131405A

Description

本発明は、被加工物に溝を形成するバイト工具に関する。

被加工物を保持する保持テーブルには、例えば、同心円状に吸引溝を形成したチャックテーブルや、被加工物を保持する保持面がポーラス部材で形成されるポーラスチャックテーブルがある。ポーラスチャックテーブルは、ポーラス板と、ポーラス板を囲繞する枠体とから構成される。ポーラスチャックテーブルでは、ポーラス板を収容するために枠体に備える凹部の底面に形成された同心円状の吸引溝に、吸引源から吸引路を通じて枠体の凹部に伝達された吸引力が作用することにより、凹部に収容されたポーラス板の保持面の全面に対して均等に伝達されている。

従来、枠体に上記の同心円状の溝を形成するときには、１つのバイトチップを備えたバイト切削装置等を用いて枠体の凹部を切削加工して、溝を１本ずつ形成していた（特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２０１４－０４６４３０号公報特開２０１３－０５６３９７号公報特開２０１０－２７４３９７号公報

しかし、上記のような１つのバイトチップを備えたバイト切削装置による溝形成では、多くの加工時間がかかっており、また、同心円状でなく直線状に複数の平行な溝を形成するときにも、溝を１本ずつ形成しており、多くの時間がかかっていた。したがって、バイト工具を用いて複数の溝を形成する場合においては、加工時間を短縮するという解決すべき課題がある。

本発明は、被加工物に複数の溝を形成するバイト工具であって、バイトチップが装着されるチップホルダと、一方向に複数の該チップホルダを密接させ該バイトチップを所定の間隔で配列させるガイドユニットと、を備え、該ガイドユニットは、該チップホルダを該一方向に摺動可能とし該一方向に対し直交する方向に該チップホルダを支持する支持部と、該支持部の一方の端側に配設されるストッパと、該支持部に支持される複数の該チップホルダのうち、該支持部の他方の端側の該チップホルダに接触し該ストッパに向かって押す押さえ手段と、を備え、該チップホルダは、該支持部の断面形状に対応した形状の被支持部を備え、該支持部に支持される複数の該チップホルダを該押さえ手段により該ストッパに向かって押しつけ、該複数の該チップホルダを密着させ、複数の該バイトチップを所定の間隔で配列した状態で、個々の該バイトチップを該チップホルダに対して脱着可能とするバイト工具である。

本発明によれば、複数のバイトチップが等間隔に配列された加工具を用いて、被加工物に所定の間隔をあけて複数の溝を同時に加工することができるので、加工時間の短縮が可能になった。
また、チップホルダの交換を行うことによってバイトチップを交換するため、バイトチップの交換の際にバイトチップに触れることを要さず、バイトチップを安全に交換できるようになった。
例えば、１回目の溝加工を行った後、バイトチップの間隔の半分の距
離だけ径方向に被加工物を移動させて２回目の溝加工を行うことより、溝の間隔がバイトチップの間隔の半分の大きさであるような溝を被加工物に形成することができる。同様にして複数回の溝加工を行い、バイトチップの間隔よりも小さな間隔を有する溝を形成することができる。

バイト工具の全体を表す斜視図である。バイト工具を構成する各構成要素を説明するためのバイト工具の斜視図であり、（ａ）は、ホルダユニット及びその構成要素を表す分解斜視図であり、（ｂ）は、チップホルダ及びその構成要素を表す分解斜視図である。バイト工具を備えるバイト切削装置を用いた被加工物のバイト切削加工の様子を表す側面図であり、（ａ）は、バイト工具が被加工物の上方に位置付けられている状態を表す側面図であり、（ｂ）は、バイト工具が被加工物に向かって下降して、バイトチップが被加工物に切り込んでいる様子を表す側面図である。摩耗したバイトチップが装着されているチップホルダと新しいチップホルダとを交換する様子を経過ごとに表した側面図であり、（ａ）は、チップホルダを交換する前のバイト工具を表し、（ｂ）は、新しいチップホルダが挿入されたバイト工具を表し、（ｃ）は、摩耗したバイトチップが取り外されたバイト工具の様子を表し、（ｄ）は、チップホルダの交換が完了したバイト工具を表す。

１バイト工具の構成
被加工物Ｗに同心円状等の複数の溝を同時に形成することができるバイト工具１０の構成について、以下に説明する。図１に示すように、バイト工具１０には、バイトチップ２２が装着されるチップホルダ２と、一方向（例えば、図１～４におけるＹ軸方向）に複数のチップホルダ２を密接させてバイトチップ２２を所定の間隔Ｄをあけて等間隔に配列させるガイドユニット３とが備えられている。

図２（ａ）に示すように、ガイドユニット３には、Ｙ軸方向に延設された大きな直方体から同軸方向に延設された小さな直方体を取り除いて形成された切り欠きを有する基台３０が備えられている。基台３０の－Ｙ方向側に備えられたＬ字状の前面３０ａには３つのネジ穴３００が形成されている。

基台３０の上には、チップホルダ２をＸ軸方向から挟み込むようにして、Ｙ軸方向に摺動可能に支持するレール状の支持部３１が配設されている。支持部３１の形状は、例えば、図２（ａ）に示すような、横倒しになった円柱の上、左及び右の３部分に略直方体形状の凸部を付加した形状となっており、これに従い、支持部３１の断面３１ｄの形状は、円の上、左及び右の三部分に略長方形形状の凸部を付加した形状となっている。

支持部３１の－Ｙ方向側には、基台３０の前面３０ａに配設された３つのネジ穴３００に対応する位置に３つの穴３２０を備えた板状のストッパ３２が配設されている。ストッパ３２の穴３２０と基台３０の前面３０ａのネジ穴３００とが一致するようにストッパ３２と基台３０とを当接させて、ネジ穴３００に対応するネジ３３をネジ穴３００に螺合させることにより、ストッパ３２を基台３０に固定することができる。

支持部３１の＋Ｙ方向側には、支持部３１に支持されている複数のチップホルダ２を、ストッパ３２に向かって－Ｙ方向に押す押さえ手段３４が備えられている。押さえ手段３４には、Ｙ軸方向に延設された筒状の軸３５と、軸３５の側面を囲繞するように同じくＹ軸方向に延設されたバネ３７とが備えられている。軸３５は、基台３０の後面３０ｂを貫通しており、その＋Ｙ方向側の端にあたる一端にはつまみ３８が接続されている。軸３５において、つまみ３８と軸３５とが接着している部分の付近には、図３に示すように、他の部分よりも大きな筒径を有する大筒部３５０が備えられており、大筒部３５０は、軸３５が－Ｙ方向に過剰に移動するのを防いでバネ３７が伸びすぎないようにする役割を担っている。軸３５の－Ｙ方向側の他端には、直方体形状の押さえプレート３６が接続されており、つまみ３８に対してＹ軸方向へと押引する力等がかかっていないときには、押さえプレート３６の前面３６ａと支持部３１の背面３１ｂとは当接している。

図２（ｂ）に示すように、チップホルダ２は、直方体から支持部３１の断面３１ｄの形状に対応する形状の部分を取り除いた略ブリッジ形状を有している。上記の支持部３１の断面３１ｄの形状の部分を取り除いた空間は、ガイドユニット３の支持部３１に篏合する被支持部２１となっている。

チップホルダ２の上面２ａには、バイトチップ２２が収容される凹部２０が形成されており、凹部２０にはネジ穴２００が設けられている。バイトチップ２２は、例えば、超硬合金等により形成された刃部２２ａを備える薄板形状のバイト切削用チップであり、バイトチップ２２の中央付近には、チップホルダ２のネジ穴２００に対応した穴２２０が形成されている。バイトチップ２２の穴２２０とチップホルダ２のネジ穴２００とを一致させて、なおかつ、刃部２２ａをチップホルダ２の上面２ａから突出させるようにしてバイトチップ２２を凹部２０の上に載置してから、ネジ穴２００に対応するネジ２３をネジ穴２００に螺合させることによって、バイトチップ２２をチップホルダ２に固定することができる。
チップホルダ２２は、例えば、Ｙ軸方向に大きさＤの厚みを有しており、図１に示すように、複数の同一のチップホルダ２２をガイドユニット３に密着して装着することにより、バイトチップ２２が間隔Ｄをあけて等間隔に配列されることとなる。チップホルダ２２の厚みを変えることによって、チップホルダ２２の間隔Ｄを制御することができる。

上記のバイト工具１０を備えるバイト切削装置１の構成について以下に示す。バイト切削装置１には、図３（ａ）に示すように、バイト工具１０を着脱可能に保持するホルダ保持部１１と、ホルダ保持部１１をＺ軸方向に昇降させる昇降手段４とが配設されている。また、バイト切削装置１には、被加工物Ｗを保持する保持手段５や、保持手段５を回転させる回転手段６が配設されている。
なお、上記には昇降手段４がホルダ保持部１１を昇降させているが、ホルダ保持部１１を昇降させないで、保持手段５を昇降させてもよい。

昇降手段４には、Ｚ軸方向の回転軸４５をもつボールネジ４０と、ボールネジ４０を回転軸４５のまわりに回動させるモータ４２と、ボールネジ４０に螺合するナット４４と、ナット４４に接続された可動板４３とが備えられており、可動板４３と基台３０とがホルダ保持部１１を介して連結されている。

モータ４２によってボールネジ４０が駆動されて回転軸４５のまわりに回転すると、ナット４４がボールネジ４０に螺合しながらＺ軸方向に昇降移動する。これに伴って、ナット４４に接続している可動板４３が昇降移動して、可動板４３に接続されたホルダ保持部１１及びホルダ保持部１１に保持されているバイト工具１０が可動板４３と一体的に昇降移動する構成となっている。

図３（ａ）に示すように、保持手段５は支持部材５２を備えており、その下方には回転手段６が配設されている。回転手段６を用いて保持手段５を駆動することにより、保持手段５をＺ軸方向の回転軸６５のまわりに回転させることができる。また、保持手段５の下方には吸引源５６が配設されており、吸引源５６は、支持部材５２の内部を通る吸引路５４に接続されている。吸引源５６によって発揮される吸引力を、支持部材５２の内部を通る吸引路５４を通じて被加工物Ｗまで伝えることにより、支持部材５２に下から吸引保持している。

２バイト工具の動作
上記の構成のバイト工具１０を備えるバイト切削装置１を用いて被加工物Ｗを切削する際のバイト工具１０の動作について、以下に説明する。

まず、ガイドユニット３にチップホルダ２を配列する。図２（ａ）に示すように、例えば、オペレータ等がつまみ３８を＋Ｙ方向に引っ張ると、バネ３７の収縮とともに、軸３５と押さえプレート３６とが一体的に＋Ｙ方向に移動して、押さえプレート３６の前面３６ａと支持部３１の背面３１ｂとの間に隙間Ｓが形成される。
形成された隙間Ｓに＋Ｘ方向側もしくは＋Ｚ方向側からチップホルダ２を挿入して、チップホルダ２の被支持部２１と支持部３１の背面３１ｂとを嵌合させる。そして、チップホルダ２を－Ｙ方向にスライドさせて、支持部３１の－Ｙ方向側の端部まで移動させる。これにより、１つ目のチップホルダ２がガイドユニット３に配設される。

同様にして、２つ目のチップホルダ２をガイドユニット３に配設する。このとき、２つ目のチップホルダ２は、支持部３１の－Ｙ方向側の端部に配設されている１つ目のチップホルダ２の＋Ｙ方向側の隣に配設される。同様の工程を繰り返し行うことにより、複数のチップホルダ２がガイドユニット３の支持部３１の上に密接した状態で配設されていく。これにより、各々のチップホルダ２に備えるバイトチップ２２が所定の間隔Ｄをあけて等間隔に、ガイドユニット３に配列される。

所定の数のチップホルダ２をガイドユニット３に配列したのち、ストッパ３２をその穴３２０の位置とネジ穴３００の位置とが一致するように基台３０の前面３０ａに当接させる。そして、ネジ３３をネジ穴３００に螺合させてストッパ３２を基台３０に固定する。このようにして、図１に示すようなバイト工具１０を形成することができる。
なお、所定の数の複数のチップホルダ２をガイドユニット３の支持部３１に密接した状態で配設するために、支持部３１の前面３１ａから嵌入させた後、ストッパ３２を基台３０に固定させてもよい。

次に、図３（ａ）に示すように、ホルダ保持部１１を用いてガイドユニット３を保持して、ホルダ保持部１１の－Ｙ方向側の端部を昇降手段４の可動板４３に連結する。
そして、図示しない水平方向への移動手段等を用いて、保持手段５をバイト工具１０に対して水平方向に移動させることにより、図３（ａ）に示すように、バイト工具１０に備えるバイトチップ２２のうち最も＋Ｙ方向側に位置するバイトチップ２２Ｂが被加工物Ｗの中心Ｗｏよりも－Ｙ方向側に位置するように両者の位置関係を調整する。

保持手段５は回転手段６によって駆動されて回転軸６５のまわりに回転している。その状態で昇降手段４のモータ４２を用いてボールネジ４０を駆動させて、ボールネジ４０を回転軸４５のまわりに回動させることにより、可動板４３を－Ｚ方向に降下させる。すると、図３（ｂ）に示すように、可動板４３にホルダ保持部１１を介して保持されているバイト工具１０が－Ｚ方向に降下して、間隔Ｄを有する複数のバイトチップ２２の刃部２２ａが回転する被加工物Ｗの表面Ｗａを切削する。このとき、バイト工具１０を－Ｚ方向に降下させる距離を制御して、被加工物Ｗの表面Ｗａに形成される溝の深さを制御している。
被加工物Ｗに対してバイトチップ２２の刃部２２ａが切り込んでいる状態で、保持手段５が一周回転すると、バイトチップ２２の間隔Ｄの大きさと同じ間隔を等間隔に有する複数の同心円状の溝Ｇを同時に形成することができ、これにより、加工時間を短縮することができる。

例えば、上記のようにバイト切削を行った後に、保持手段５をバイトチップ２２の間隔Ｄの大きさよりも小さな距離だけＹ軸方向に水平移動させてから、再びバイト切削を行うことによって、バイトチップ２２の間隔Ｄよりも狭い間隔を有する溝を形成することもできる。
このとき、バイトチップ２２の間隔Ｄを２等分した間隔を有する溝を形成したいならば、上記のように１回目の切削を行った後に、保持手段５をバイトチップ２２の間隔Ｄの２分の１の距離だけ径方向（＋Ｙ方向）に移動させて２回目の切削を行えばよい。
また、バイトチップ２２の間隔Ｄを３等分した間隔を有する溝を形成したいならば、１回目の切削を行った後に、保持手段５をバイトチップ２２の間隔Ｄの３分の１の距離だけ径方向（＋Ｙ方向）に移動させて、２回目の切削を行う。そして、再び保持手段５を同じくバイトチップ２２の間隔Ｄの３分の１の距離だけ径方向（＋Ｙ方向）に移動させてから、３回目の切削を行うことによって、バイトチップ２２の間隔Ｄを３等分した間隔を有する溝を形成することができる。
被加工物Ｗに形成する溝の間隔を予め定めて、上記のように、バイト切削と保持手段５の水平移動とを交互に実施することによって、バイトチップ２２の間隔Ｄを４等分した間隔を有する溝、５等分した間隔を有する溝、といったような所望の間隔を有する複数の溝を形成することが可能となる。

３バイトチップの交換
上記のバイト工具１０を用いてバイト切削を行うと、バイトチップ２２の刃部２２ａが次第に摩耗していく。そこで、加工精度を維持するために、加工により摩耗したバイトチップ２２が装着されているチップホルダ２をガイドユニット３から取り外して、摩耗していないバイトチップ２２が装着されているチップホルダ２をガイドユニット３に新たに取り付ける必要がある。以下、チップホルダ２の交換方法について説明する。

バイト切削においては、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すガイドユニット３に支持されている複数のチップホルダ２のバイトチップ２２の中でも、ストッパ３２の近くに配列されているものほど、保持手段５が一周回転した際に、バイトチップ２２の刃部２２ａと被加工物Ｗの表面Ｗａとが当接する距離が長くなり摩耗しやすい。
そこで、図４（ａ）に示すように、バイト切削によって、例えば、ガイドユニット３に支持された複数のチップホルダ２のうち、最もストッパ３２に近い位置に配置されているチップホルダ２Ａに装着されたバイトチップ２２Ａの刃部２２ａが、ガイドユニット３に支持されている他のチップホルダ２に装着されたバイトチップ２２の刃部２２ａよりも相対的に大きく摩耗したと仮定する。以下、摩耗したバイトチップ２２Ａを取り外して新たなバイトチップ２２Ｃを取り付ける方法について記す。

まず、基台３０のネジ穴３００に螺嵌しているネジ３３を取り外して、ストッパ３２を基台３０の前面３０ａから取り外す（図１及び図２参照）。その後、図４（ｂ）に示すように、つまみ３８を＋Ｙ方向に引っ張って、最も押さえプレート３６に近い位置に配設されているチップホルダ２Ｂと押さえプレート３６との間に、チップホルダ２を１つ挿入することができる大きさのスペースをあける。そして、該スペースに新しいチップホルダ２Ｃを挿入する。次いで、チップホルダ２Ｃを－Ｙ方向にスライドさせることにより、隣に配設されているチップホルダ２Ｂに密接させる。

その後、つまみ３８を＋Ｙ方向に引っ張る力を弱めることにより、つまみ３８、つまみ３８に連結されている軸３５、及び軸３５に連結されている押さえプレート３６がバネ３７の反発力で－Ｙ方向に移動する。押さえプレート３６が－Ｙ方向に移動すると、これに伴ってガイドユニット３に支持されている各々のチップホルダ２が押さえプレート３６により－Ｙ方向に押し込まれていく。これにより、図４（ｃ）に示すように、最も－Ｙ方向側に位置しているチップホルダ２Ａが、支持部３１の上から－Ｙ方向に押し出される。このようにして、摩耗したバイトチップ２２Ａが装着されたチップホルダ２Ａを容易に取り外すことができる。
なお、もっとも－Ｙ方向側に位置している押し出されたチップホルダ２Ａは、支持部３１から脱落しない位置で－Ｙ方向に飛び出されることで、容易に取り外すことができる。

最後に、図４（ｄ）に示すように、ストッパ３２を基台３０の前面３０ａにネジ止めすることにより、隣り合うチップホルダ２が互いに密接した状態でガイドユニット３の支持部３１に配列される。

上記のような、チップホルダ２とガイドユニット３とを備えるバイト工具１０を用いることによって、バイトチップ２２の刃部２２ａが摩耗した際のバイトチップ２２の交換がスムーズになり、加工時間を短縮することができる。

また、本発明においては、バイトチップ２２の交換の際にチップホルダ２を着脱するため、交換時にオペレータ等がバイトチップ２２に直接触れる必要がなく、バイトチップ２２の刃部２２ａとの接触事故を防ぐことができる。

１：バイト切削装置１０：バイト工具１１：ホルダ支持部
２、２Ａ～２Ｃ：チップホルダ２ａ：チップホルダ上部
２０：凹部２００：ネジ穴
２１：被支持部２２、２２Ａ～２２Ｃ：バイトチップ２２ａ：刃部２２０：穴
２３：ネジ
３：ガイドユニット３０：基台３０ａ：基台の上面３０ｂ：基台の背面
３００：ネジ穴
３１：支持部３１ａ：支持部の上面３１ｂ：支持部の背面３１ｄ：支持部の断面
３２：ストッパ３２０：穴３３：ネジ３４：押さえ手段３５：軸
３５０：大筒部
３６：押さえプレート３７：バネ３８：つまみ
４：昇降手段４０：ボールネジ４２：モータ４３：可動板４４：ナット
４５：回転軸
５：チャックテーブル５２：支持部材５４：吸引路５６：吸引源
６：回転手段６５：回転軸
Ｗ：被加工物Ｗａ：被加工物の上面Ｄ：バイトチップの間隔
Ｓ：支持部と押さえプレートとの隙間

Claims

被加工物に複数の溝を形成するバイト工具であって、
バイトチップが装着されるチップホルダと、一方向に複数の該チップホルダを密接させ該バイトチップを所定の間隔で配列させるガイドユニットと、を備え、
該ガイドユニットは、
該チップホルダを該一方向に摺動可能とし該一方向に対し直交する方向に該チップホルダを支持する支持部と、
該支持部の一方の端側に配設されるストッパと、
該支持部に支持される複数の該チップホルダのうち、該支持部の他方の端側の該チップホルダに接触し該ストッパに向かって押す押さえ手段と、を備え、
該チップホルダは、該支持部の断面形状に対応した形状の被支持部を備え、
該支持部に支持される複数の該チップホルダを該押さえ手段により該ストッパに向かって押しつけ、該複数の該チップホルダを密接させ、複数の該バイトチップを所定の間隔で配列した状態で、個々の該バイトチップを該チップホルダに対して脱着可能とするバイト工具。