JPH01500651A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 切削工具 （産業上の利用分野） 本発明は金属切削に係り、より詳細には、明確な基準を有する切削工具に関する 。

（従来技術およびその問題点） 公知の切削工具（ソ連発明者証第１４１，７１６号、国際分類番号Ｂ２３Ｂ２７ ／１２、公報第１９号、１９６１年を参照されたい）はホルダと円形の差込み工 具とを有し、この差込み工具がてこ形のビンに固定され、このてこ形のビンがホ ルダの内部に整合し、このホルダが差込み工具と一体の状態で回転し、この回転 を行うものがラッチと爪とから成る機構であり、このラッチと爪とから成る機構 がてこ形のピンの端部に設けられており、このピンのラッチおよび爪が取り付け である端部の反対側の端部に差込み工具が取り付けられている構造である。

爪はプランジャに取り付けられ、このプランジャに電磁石が設けられ、この電磁 石に電気的エネルギーが供給された時に、上記爪が差込み工具を回転させ、この 構造によって、その切れ刃の磨耗した部分が被加工物に対して接触しない状態に なる。差込み工具が回転する角度（５ないし１５度）はラチェットの歯の数によ って決められる。ラチェットの歯の数が７２である場合には、差込み工具が回転 する角度の最少値は３６０度／７２−５度である。ラチェットが２つの歯の分だ け回転する都度、差込み工具が１回ずつ回転するように設定されている場合には 、差込み工具が回転する角度は、５Ｘ２−”１０度に増加する。ラチェットが３ つの歯の分だけ回転する都度、差込み工具が１回ずつ回転するように設定されて いる場合には、差込み工具が回転する角度はさらに増加して５Ｘ３−１５度にな る。差込み工具の回転する角度を５度未満にする必要がある場合には、ラチェッ トの歯の数を増加させれば良いが、その場合にはラチェットの直径を増加させな ければならず、従って、切削工具全体の直径を大きくせざるを得ないから、この 方法は実用的ではない。

ラチェットの５ないし１５度の回転角度は、差込み工具が被加工物に接触する角 度に等しく、この角度によって、切削の深さが決められる。この差込み工具の被 加工物に対する接触角度は、上記差込み工具が被加工物に接触する時に描く部分 円に対応する角度である。このようにすれば、差込み工具が回転する度に、切れ 刃の磨耗した部分を被切削範囲に接触しない状態にすることができる。この被切 削範囲は、差込み工具が被加工物に接触する角度と、切れ刃の心耗した部分が鋭 利な部分に置換される角度とによって決まる。

接触角の中に形成される切り屑は、それが如何なるものであっても、均一な厚さ になるものであり、このことは公知である。機械加工の際に加えられる力が切れ 刃に対する負荷となるが、この切れ刃に加えられる負荷は、最少の値から最大の 値まで変化する。この負荷が最少であるのは切り屑の厚さが最少の時であり、こ の負荷が最大になるのは切り屑の厚さが最も厚くなった時である。

切れ刃の負荷が最大である部分は摩滅して切削能力を失うが、これに対して、切 れ刃の残余の部分は加えられる負荷が小さく、摩滅しないので、切削能力を維持 している。成る切れ刃が摩滅した時には、差込み工具を回転させて、切削能力を 維持している切れ刃を被切削部位まで移動させなければならない。この場合、切 れ刃の耐用命数の終点は、切れ刃の負荷が最大である部分の耐摩滅能力によって 決まる。そのために、差込み工具の耐用命数、すなわち、単位長さの切れ刃の耐 摩滅能力が低下するので、無駄が生じる。

単位長さの切れ刃の回転角度を５度より大きくした場合には、切削工具の切削精 度が低下して、切削加工の仕上がり寸法のバラツキが大きくなる。これを具体的 に説明すれば、次のようになる。すなわち、切れ刃の摩滅した部分から回転軸線 までの距離が、切れ刃の鋭利な部分から回転軸線までの距離より短いから、被加 工物の切削された部分の寸法は、前者の場合、すなわち、切れ刃の摩滅した部分 によって切削加工された被加工物の部分の寸法が、後者の場合、すなわち、切れ 刃の鋭利な部分によって切削加工した被加工物の部分の寸法より大きくなる。

さらに、単位長さの切れ刃を回転させる角度が５度より大きい場合には、切削加 工の表面仕上げのバラツキが大きくなる。その一つの原因は、摩滅した切れ刃を 交換せずにそのまま使用し続けることにあり、また他の原因は、切れ刃を酷く摩 滅するまで使用した後に、いきなり鋭利な切れ刃に交換することにある。

円形の切れ刃を公知の多角形の切れ刃に置換することは、公知の切削工具の場合 、実用上、不可能である。その理由は、切れ刃の切削範囲は差込み工具の被加工 物に対する接触角度によって決められるものであるが、多角形の切れ刃の連続し た面によって形成される切れ刃を５ないし１５度回転させた時に、この切れ刃が 切削範囲の外に出てしまう。この場合に、機械加工の精度の低下を避けることが できない。

また、切削工具を回転させるための公知の回転用装置には、構造が複雑であり、 製造の所要工数が大きいという欠点がある。

（発明の目的） 本発明の主たる目的は、差込み工具を回転させるための装置を簡単な構造とし、 この回転用装置を用いて切れ刃を被加工物に接触させる角度を小刻みにすること ができ、この構造によって、被加工物加工の寸法精度を適確にし、表面仕上げの 品質を向上させることができる切削工具を提供することにある。

（発明の概要） 上記目的は次の切削工具によりて達成される。すなわち、ホルダと、てこ形であ ってホルダに整合した状態のビンに固定されている差込み工具と、このてこ形の ビンと差込み工具を一体の状態にして、ホルダに対する相対的な回転運動をさせ るための回転用装置とを備えている切削工具において、差込み工具を回転させる ための回転用装置が対を成すねじの形であり、この対を成すねじがホルダに上記 てこ形のビンと同様に整合して差込み工具を支持し、ホルダが動的に対を成す「 ナツト」を形成し、この動的に対を成す形のねじが部分的に二次曲線の回転体の 面と同様の形であり、てこ形のビンの側面に突出部が設けられ、突出部がねじに 対面すると共に、二次曲線の回転体の面に接触し、これにより、接触点が、ねじ の軸線と上記てこ形のビンの軸線とをよぎる面の外側にある切削工具である。

差込み工具を回転させるための装置の構造上の特徴は、対を成すねじによって形 成され、この回転用装置が部分的に、二次曲線の回転によって形成される面と同 様の形状であり、この二次曲線の回転体のような面が上記てこ形のビンの側面の 突出部に接触し、この突出部によって差込み工具を無段階的に小さい角度で回転 させ得る状態にし、この構造によって、機械加工の際に切れ刃に加えられる付加 を均一化して、機械加工を効率良く行うことができることにある。差込み工具の 耐用命数を、公知の切削工具より、明らかに３ないし４倍に延伸させることがで きる。また、差込み工具を小刻みの角度で回転できるようにすることによって、 被加工物の寸法のバラツキを減少させ、機械加工の精度を向上させることができ る。

その理由は、この場合には、切れ刃からその切れ刃の回転軸線までの距離がほぼ 一定であり、かつ、はとんど変化しないからである。

また、差込み工具を小刻みの角度で回転させることによって、被加工物の表面仕 上げを均一にすることが可能になる。その理由は、摩滅した切れ刃から鋭利な切 れ刃への移行を漸進的に行うことができるからである。しかも、この切れ刃の交 換を、時間的に短い間隔で、容易に、かつ、頻繁に行うことができるからである 。

本明細書に開示した差込み工具回転用装置は、金属切削加工に広く使用されてい る多角形の差込み工具回転用装置と共に使用することができる。多角形の差込み 工具を使用すれば、被加工物を、その直線的な母線に沿って機械加工できるだけ でなく、段差を有する母線に沿って、同様に機械加工することもできる。

また、二次曲線の回転体の面をねじの軸線と同軸の円錐形とすることは好ましい ことである。

円錐形の面を作ることには問題はない。差込み工具を正確に所要の角度に回転さ せることは、困難なことが全くな（、極めて容易なことである。その理由は、こ の場合、ナツトとねじと円錐形部材とてこ形のビンの動的連結により構成される 連結機構の速度の比率と、円錐形部材のテーパの角度と、突出部の接触点からね じの軸線およびてこ形のビン３の軸線をよぎる面までの距離が大きいからである 。なお、ナツトとねじと円錐形部材とてこ形のビンの動的連結により構成される 連結機構の速度の比率は、ナツトのピッチおよびねじのねじ部のピッチによって 決められ、突出部の接触点は、突出部が二次曲線の回転体を有する面に接触する 点である。ねじを回転させる角度の精度が低くても、差込み工具を回転させる角 度に実用的き影響が現れることはない。

また、二次曲線の回転体の面を、ねじの軸線から偏位している円筒形にすること は好ましいことである。

この面は、複雑な形状の輪郭を各種の切削条件の下で機械加工する場合に、ねじ を一定の速度で前進させ、このねじの前進速度に応答するように、差込み工具の 前進速度を変化させる必要がある場合に、実用的な意味がある。

さらに、交差形の部材を、回転させるねじの端部に、このねじに交差する形の部 材を設けることは好ましいことである。

切削工具を用いて切削作業を開始する時に、ねじに交差する形の部材を工作機械 の停止具に突き当てれば、手動操作を行うことなく、交差形部材がプログラムに 基づいて、ねじと差込み工具とを、その間で、自動的に回転させる。

以上の構造を全て採用すれば、本発明に基く切削工具によって、飛躍的に、差込 み工具の耐用命数の延伸、機械加工の精度の向上、および、表面仕上げのバラツ キの減少を実現することが可能になる。

ここに開示した切削工具は、構造が簡単で、形状がコンパクトであり、取り扱い が容易であり、操作上の信頼性が高（、耐久力が大きい。この切削工具は大量生 産の製造ラインで製造することができる。この切削工具は、汎用工具として使用 することも、自動化された工作機械の工具として使用することも、可能である。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に基く切削工具の全体を概略的に示す側面図、第２図は第１図の 切削工具を反時計回りに９０度回転させた状態における切削工具の線■−Ｈに沿 う断面図、第３図は二次元の線の回転体の面が円筒形であり、この円筒形の面が ねじの軸線から偏位し、この円筒形の面の端部に交差形の部材が整合している構 造の切削工具の第２図と同様の断面図、第４図は第３図に示した切削工具の矢印 Ａに沿う側面図、第５図は差込み工具と被加工物との相対的な位置を示す部分拡 大図である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図によって詳細に説明する。

本発明が提供する切削工具は角柱状のホルダ１を有しく第１図）、このホルダ１ の端部に頭部２があり、この頭部２が部分的に、この頭部２の頂部の面から先ま で延びている。

てこ形のピン３（第２図）は差込み工具４（第１図および第２図）を支持するも のであり、頭部２に取り付けられる。この差込み工具４は多角形の板状部材であ る。

この板状部材は、図に示す場合には、３箇所に切れ刃５（第１図）を有し、この 各切れ刃５はそれぞれ部分円の形状を有する。この切れ刃５は等距離ずつ離間し 、すなわち、２つの側部によって分離されている。

差込み工具は円形にしても差し支えない。

止めねじ６は六角形の頭部７を有し、この頭部７はピン３のてこの軸線８（第２ 図）に沿って延びて、差込み工具４をピン３の上端部に支持する作用を行う。ピ ン３の下端部のねじ部にナツト９．９′が螺合され、その上側のナツト９′　（ 第２図）がばねとしての作用をするものであり、このナツトの形のばね９′とホ ルダユ（第２図）との間に円盤状部材１０が取り付けである。ナツト９′と円盤 状部材１０とが、干渉した状態で、てこ形のピン３とホルダ１との間に支持され ている。

差込み工具４を回転させるための回転用装置１１は、ピン３によってホルダ１と 一体にされている。この差込み工具４を回転させるための装ｆｌ’ｌｌは対を成 す形のねじであり、この対を成すねじも符号１１で表わしである。

この差込み工具４を回転させるための装置１１は、てこ形のピン３と平行である 。ホルダ１の下方、より正確には、このホルダ１の頭部２の下方に延びている部 分２ａは、動的な止め具の機能を有する「ナツト」としての作用を行う。

対１１を構成しているねじ１２は、頭部２の開口部１３に整合する。このねじ１ ２にねじ部１４が設けられ、このねじ部１４が、ナツト、すなわち、頭部２の下 方に延びている部分２　ａ　ｌ：螺合される。

案内装置１５は円筒形であり、開口部１３に整合することができる。この案内装 置１５はねじ部１４の上に取り付けられ、この案内装置１５の上に部材１６が取 り付けである。この部材１６の表面は、二次元の線を回転させることにより形成 される曲面、すなわち、二次元の線の回転体の面を有する。

この形態では、二次元の線の回転体の面１６が円錐形であり、この円錐形はテー バ部分を有し、このテーパは下に向かって細くなっている。この円錐形の面１６ の上に頭＃１７が設けられ、この頭部１７には面が設けられている。この頭部１ ７の面にレンチ（図示せず）を掛けて、このレンチを用いて、この頭部１７を回 転させることができる。

ねじ１２の軸線１８が軸１８と平行であるから、円錐形の面１６も、ねじ１２と 同軸である。

突出部１９（第１図および第２図）は、てこ形のピン３の側面に位置付けられて 、ねじ１２に対面し、円錐形の面１６に接触している。この接触が行われる点２ ０は、ねじ１２（第２図）の軸線１８とピン３の軸線８とをよぎる仮想面上の外 にある。

突出部１９は傾斜した側面１９ａを有しく第１図）、この傾斜した側面１９ａは 上記ねじ１２の軸線１８とピン３の軸線８とをよぎる仮想面に対して傾斜してい る。

第３図および第４図に、本発明に基く切削工具の他の形態を示す。この形態の切 削工具を構成している部材は、既に説明した形態の切削工具の構成部材と同様で ある。

すなわち、この切削工具はホルダ１（第４図）と回転用の装置ｔ２１（第３図） とを有し、このホルダ１にピン３（第３図）が整合し、このピン３がてこの形で あり、このてこ形のピン３が差込み工具４（第３図および第４図）を支持してい る。上記回転用の装置２１は差込み工具４を回転させるためのものであり、てこ 形のピン３によって、ホルダ１に一体になるように取り付けられる。

この差込み工具回転用装置２１は、対を成すねじによって構成されている。この 対を成すねじに対しても、符号２１を付しである。この対を成すねと２１は、て こ形のピン３に平行な状態で、ホルダ１に整合している。突出部２ａは、ホルダ １の下方、より正確には、このホルダ１の頭部２の下方に延びており、動的に対 を成すナツトとして作用する。対の形のねじ２１を構成している部材であるねじ ２２は頭部２の開口部１３に整合しており、このねじ２２がねじ部２３を有し、 このねじ部２３がナツト、すなわち、頭部２の一部分２ａに作用する。案内装置 ２４は円筒形であり、ねじ部２３の上に設けられた開口部１３に整合することが できる。

二次元の線の回転によって形成される回転体の面２５は円筒形であり、この円筒 形の面２５の中心軸線がねじ２２の軸線１８から偏位している。この円筒形の面 ２５は案内装置２４の上にある。この円筒形の面２５と同軸のねじ２２の偏位距 離、すなわち、ねじ２２の中心線から軸線１８までの距離を符号ｅで表わす。こ の円筒形の面２５は、てこ形のピン３の突出部１９に接触している。

この円筒形の面２５とピン３の突出部１９との接触点は、ねじ２２の軸線１８と 、てこ形のピン３の軸線８とをよぎる仮想面の外にある。

ねじ２２のねじ部２３の端部２７にも、ねじ部が設けられており、このねじ部に 部材２８が交差している。この交差形の部材２８（第３図および第４図）のハブ ２９のねじ部に、ねじ２２の端部２７のねじ部が咬合しており、この交差形の部 材２８を用いてねじ２２を回転させる。このねじ２２の回転は、このねじ２２が 工作機械（図示せず）の停止具３０（第３図および第４図）に接触するまで、継 続される。ねじ２２に交差している形の部材２８はハブ２９を有し、このハブ２ ９が部材２８を貫いており、このハブ２９がねじ２２の端部２７に固定されてい るので、交差形の部材２８もねじ２２の端部２７に固定される。停止具３０は直 線的に配設され、相互に離間している。この離間距離は、被加工物３１（第５図 ）を機械加工するためのプログラムによって決められる。

本発明に基く切削工具は、第１図および第２図に示した形態の場合には次のよう に作用する。

機械加工を行う時に、被加工物３１を矢印Ｖ（第５図）で示す方向に回転させ、 所要の時にねじ１２を回転させて、切れ刃５を用いて被加工物３１の一部分３２ を切削する。この切削される部分３２の範囲は、被加工物３１の角度ψに対応す る範囲であり、この角度ψは差込み工具４が被加工物３１に対して接触する角度 である。ねじ１２を回転させるためには、レンチを頭部２の面１７に掛ける。こ のレンチを回転させる角度は、差込み工具回転用装置１１の速度と切削の条件と 比率に応じて変えることができる。この差込み工具回転用装置１１の速度と切削 の条件と速度の比率は、ねじ１２のねじ部１４のピッチと、而１６のテーバの角 度と、突出部１９と回転体の面１６との接触点２０から仮想面までの距離によっ て決められる。この仮想面は軸線８．１８をよぎる面である。機械加工の前に、 ねじ１２を回転させて、接触点２０を円錐形の面１６の最小直径部分に接触させ なければならない。

ナツト９，９′　と円盤状のワッシャ１０とが共働して、てこ形のビン３とホル ダ１の頭部２とを相互に整合させて、このてこ形のビン３とホルダ１の頭部２と を共働可能の状態にする。

第３図および第４図に示した形態では、ねじ２２が自動的に回転される。この回 転が行われるのは所要の時であり、この回転の方向は矢印Ｓ（第５図）で示す方 向であり、この回転の経路は切削工具の送りの経路に沿う経材２８である。この 交差形の部材２８はねじ２２の端部２７に動かないように固定されており、工作 機械の動かない停止具３０のアームに交互に接触する。このねじが回転される角 度は、このねじと交差した部材２８に設けられた隣接しているアームとアームと がなす角度に等しい。

さらに、ねじ２２の円筒形の面２５は軸線１８から偏位しており、突出部１９に 点２０で接触して、てこ形のビン３を回転させる。この時に、てこ形のビン３は 差込み工具４と一体の状態で回転する。この端部を回転させるために必要なトル クは、本発明のいずれの形態の場合でも、接触点２０から上記仮想面までの距離 によって設定される。これは、突出部１９と回転体の面１６または２５との接触 点２０が上記面から離間した位置にあるからである。なお、上記仮想面は軸線８ ，１８をよぎる仮想面である。

本発明に基いて切削工具を試作し、この試作した切削工具を用いて、耐久力の試 験を行った。その結果、特に堅くて強靭な材料に対する耐久力に優れ、高い加工 精度で、優れた表面仕上げを行い得ることが確認された。

本発明によって開示された切削工具は、構造が簡単であり、形状がコンパクトで あり、取り扱いが容易であり、操作の信頼性が高く、耐久力が大きいものである 。また、この切削工具は大量生産の製造ラインで製造することができる。さらに 、この切削工具は、汎用工具として使用することも、０動化された工作機械の工 具として使用することも可能である。

（効果） 本発明は、多角形の差込み工具を有する切削工具を使用することにより、堅くて 強靭な材料、例えば、耐熱性鋼材に対して各種の程度の表面仕上げおよび機械加 工を行う工作機械製造工業に使用することができる。

本発明に基く切削工具は、他の任意の構造材料を上記と同様に回転させるために 使用することができる。

１・・・ホルダ、２・・・頭部、３・・・てこ形のビン、４・・・差込み工具、 ５・・・切れ刃、７・・・頭部、８・・・ねじの軸線、１１・・・回転用装置、 １２・・・動的に対を成す形のねじ、１５・・・案内装置、１６・・・二次曲線 の回転体の面にあるねじ１２の一部分、１８・・・ねじの軸線、１９・・・突出 部、２０・・・接触点、２２・・・ねじ、２５・・・二次曲線の回転体の面、２ ７・・・ねじの端部、２８・・・交差形の部材、２９・・・１１ブ、３０・・・ 停止具、３１・・・被加工物。

国際調査報告

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ホルダ（１）と、差込み工具（４）と、回転用装置（１１）とを備え、上記 差込み工具（４）がビン（３）に固定され、上記ピン（３）がてこ形であってホ ルダ（１）に整合し、上記回転用装置（１１）が差込み工具（４）を回転させる ためのものであり、上記回転用装置（１１）による差込み工具（４）の回転がホ ルダ（１）を基準として行われ、上記差込み工具（４）の回転が差込み工具（４ ）とてこ形のピン（３）とを一体の状態で回転させるものである切削工具におい て、差込み工具（４）を回転させるための回転用装置（１１）が対を成す形のね じであり、この対を成すねじがてこ形のピン（３）に整合して差込み工具（４） をホルダ（１）に支持し、ホルダ（１）が動的に対を成す「ナット」を形成し、 動的に対を成す形のねじ（１２）の一部分（１６）が二次元の線の回転体の面の 形状であり、てこ形のピン（３）の側面に突出部（１９）が設けられ、突出部（ １９）がねじ（１２）に対面すると共に二次元の線の回転体の面（１６）に接触 し、この構造によって、接触点（２０）が、ねじ（１２）の軸線（１８）および 、てこ形のピン（３）の軸線（８）をよぎる面の外側にあることを特徴とする切 削工具。
2. ２．二次元の線の回転体の面（１６）が円錐形であり、上記円錐形の面がねじ（ １２）の軸線（１８）と同軸であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 切削工具。
3. ３．二次元の線の回転体の面（２５）が円筒形であり、上記円筒形の面がねじ（ ２２）の軸線（１８）から偏位していることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の切削工具。
4. ４．ねじ（２２）と交差する部材（２８）が、設けられ、上記交差する部材（２ ８）の取り付けられる位置が上記ねじ（２２）の端部（２７）であり、上記交差 する部材（２８）がねじ（２２）を回転させることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の切削工具。