JPH06143009A - 振動切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のチップを通常の取り付け手段で取り付
けることができ、しかも多方向かつ一定の微振動を発生
させることができる振動切削装置を提供することであ
る。 【構成】 第１の中空シャンク１１と、切削チップＴの
保持座２２を有する第２のシャンク１２とを連結ボルト
１３で接続し、この連結ボルト１３と第１のシャンク１
１との間にクリアランスを設け、かつ連結ボルト１３と
第１のシャンク１１との間に弾性手段４０を取り付けた
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、切削加工中に生ずる
刃物の自励振動を有効に利用しながらワークを切削加工
するようにした振動切削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】刃物を用いてワークを切削加工する工作
機械として、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、
平削り盤、形削り盤などがある。

【０００３】これらの工作機械において、刃物に適当な
振動を与えつつ切削加工を行なうと、切削速度、加工精
度の向上、切削刃物の耐久性の向上などの優れた効果が
認められることが知られている。

【０００４】上記のように刃物を振動させるための起振
装置としては、発振機からの周波数で励振された電わい
型や磁わい型の振動子が多く用いられており、その他に
も電磁振動型、電気−油圧型、機械−油圧型などが提案
されている。

【０００５】上記のような従来の刃物の振動手段は、複
雑な電気回路が必要なものや油圧シリンダなどの大形で
複雑な機構の高価な装置を必要とする点で問題がある。

【０００６】

【発明の課題】そこで、特開平１−１５９１０４号公報
には、ホルダに対して刃物を一方向に揺動し得るように
取付け、ホルダに取付けたバネと刃物の間に、刃物の刃
先の微小振動を受けて振動し、刃先に打撃力を逆伝達す
る振動子を設けた振動切削装置が開示されている。

【０００７】この振動切削装置は、構造が簡単で通常の
切削装置と外観形状がほとんど同一であるから、取扱い
操作が容易であるなどの多くの利点を有するが、加工形
状が複雑な場合切削力の方向に変動が生じるため、一方
向の揺動では対応できないこと、また取り付けるチップ
（刃物）の形状、構造が特殊なものに限定されること、
チップ自体とその取り付け部に振動機構が組み込まれて
いるため、チップの取り付けを正確厳密に行なわないと
切削効率に影響を及ぼすことなどの問題が生じている。

【０００８】この発明の課題は、チップの多方向に均一
な振動を発生させることができ、通常のチップを通常の
取り付け手段で取り付けることができる振動切削装置を
提供することである。

【０００９】

【課題の解決手段】上記の課題を解決するため、この発
明においては、第１の中空シャンクと、切削チップを取
り付ける第２のシャンクとを、前記第１のシャンクに挿
入した連結ボルトで接続し、この連結ボルトと第１のシ
ャンクとの間に弾性手段を取り付けかつ少くとも半径方
向のクリアランスを設けたのである。

【００１０】また、前記第１のシャンクと連結ボルトと
の間に、クリアランスを調節するアジャストリングを取
り付けることができる。

【００１１】

【作用】前記第１のシャンクと、連結ボルトの間に半径
方向のクリアランスが設けられているので、第２のシャ
ンクは３６０°の方向にクリアランスの範囲内で揺動可
能である。

【００１２】そして、第１のシャンクと連結ボルトの間
には弾性手段が設けられているため、切削力の変動巾が
比較的小さいときは、シャンクの曲げ剛性は、前記弾性
手段のばね力によって決定されるため、チップ刃先の振
動はあまり制限を受けず、切削効果の大きくなる範囲で
増巾される。

【００１３】刃先の変動巾が前記クリアランスを超えて
大きくなると、第１と第２のシャンクが一体化するた
め、シャンクの曲げ剛性は従来の一体形のものと同様に
なり、刃先の振幅は、切削効果の大きくなる範囲で縮
少、制限される。

【００１４】このように、刃先の振動は切削効果の大き
くなる範囲で均一化される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１６】図１に示すように、振動切削装置としての
ホルダ１０は、第１のシャンク１１と、それから分離さ
れた第２のシャンク１２と、これらのシャンクをつなぐ
連結ボルト１３と、この連結ボルト１３とシャンク１１
の間に取り付けられた弾性手段４０より成る。

【００１７】前記連結ボルト１３は、第１のシャンク１
１に設けられた貫通孔１４に挿入され、ボルト１３の先
端のねじ部１５は、第２のシャンク１２に設けられたね
じ孔１６にねじ込まれ、第１と第２のシャンク１１と１
２を連結している。そしてボルト１３の先端部は、セッ
トビス１７によって固定されている。

【００１８】前記第１のシャンク１１と第２のシャンク
１２の突き合せ面には、図２及び図３に示すように、互
に対応する半球形凹所１８と１９が設けられておりそれ
ぞれにスチールボール２０が嵌め込まれている。なお、
ボール２０を嵌め込む凹所１８及び１９は、図３のよう
に４個所であっても、或は図４に示すように、３個所で
あってもよい。勿論、４個所以上であっても差し支えな
い。また、前記突き合せ面にピン２１を遊嵌して、第２
のシャンク１２の軸方向及び周方向の移動を一定範囲に
制限することができる。さらに、ボール２０の保持凹所
１８、１９は、円錐形であってもよい。さらにまた、第
１のシャンク１１と第２のシャンク１２の突き合せ面に
間隙を設けておいてもよい。

【００１９】なお、図１において、符号２２は、切削チ
ップＴの保持座である。チップＴのクランプ手段は、ど
のようなものであってもよい。

【００２０】図５に示すように、前記第１シャンク１１
の貫通孔１４の後端部には、段部２３を介して大径孔２
４が設けられており、前記連結ボルト１３の後端部も、
肩部２５を介して大径部２６になっている。この段部２
３と肩部２５との間に、前記弾性手段４０が取り付けら
れている。この弾性手段４０は、連結ボルト１３の外周
に取り付けられたベアリング４１と、リング４２と、そ
れらを段部２３及び肩部２５にそれぞれ押圧する皿バネ
４３より成る。

【００２１】また、第１シャンク１１の端面２７と、連
結ボルト１３のヘッド２９の内面２８との間には、クリ
アランスＣａが設けられている。さらにクリアランスＣ
ｂが、連結ボルト１３と貫通孔１４との間及び弾性手段
４０と大径孔２４との間にも設けられている。従って、
連結ボルト１３は、第１シャンク１１に対して、前記ク
リアランスＣａ又はＣｂの範囲で、弾性手段４０のばね
力に対抗して揺動可能になっている。

【００２２】なお、図５中、符号３０は連結ボルト１３
を回動させるための角孔である。この角孔３０にレンチ
を嵌め込み、ボルト１３を回動させると、その先端のね
じ部１５と第２シャンク１２のねじ孔１６との係合によ
って（図１参照）、ボルト１３が前進又は後退するた
め、クリアランスＣａが調節され、同時に弾性手段４０
のばね力が調節される。

【００２３】図６に示すように、第１シャンク１１の端
面２７と連結ボルト１３のヘッド内面２８との間に、ク
リアランスＣａを調節するアジャストリング３１を取り
付けることができる。

【００２４】このアジャストリング３１は、弾性手段４
０の外周に沿って延びるスリーブ３２を有し、このスリ
ーブ３２に雄ねじが形成され、シャンク１１の後端部の
大径孔２４内面に形成された雌ねじと係合しており、前
記アジャストリング３１の外周に設けた係合孔３３にレ
ンチを挿し込んで、リング３１を回動させると、リング
３１は連結ボルト１３のヘッド内面２８に接近又は離反
する。そして、図示しないセットビスでリング３１の位
置を固定できるようにしてある。

【００２５】一方、連結ボルト１３を回動させると、図
５の例と同様に、弾性手段４０のばね力を調節すること
ができる。即ち図６の実施例では、クリアランスＣａの
調節とばね力の調節を別個に行なうことができる。

【００２６】いま、図７に示すように、ホルダ１０の先
端にチップＴを取り付け、工作機械（図示せず）に第１
シャンク１１を固定してワークＷの切削を開始し、弾性
手段４０のばね力よりも切削力が大きくなると、チップ
Ｔを保持した第２シャンク１２が第１シャンク１１と分
離しており、かつ連結ボルト１３と第１シャンク１１と
の間にクリアランスＣａ、Ｃｂが設けられているため、
第２シャンク１２は切削方向に∠αだけ傾く。

【００２７】切削力の変動巾が小さいときは、上記∠α
は弾性手段４０のばね力によって決定されるため、曲げ
剛性は比較的小さく、従ってチップＴの刃先の振動はあ
まり制限されないので、刃先の振動は切削効果の大きく
なる範囲で、従来の一体形ホルダに比較して大きくな
る。

【００２８】刃先の切削力の変動巾が大きくなり、これ
にともなって弾性手段４０の圧縮量が大きくなると、図
８のように∠αが大きくなり、連結ボルト１３と第１シ
ャンク１１が当接するので、シャンク全体としての曲げ
剛性は、従来の一体形ホルダに近い大きな値となる。こ
のため、刃先の振動は、切削効果の大きくなる範囲で縮
少、制限される。

【００２９】上記の作用によって、刃先の過大な振動は
抑制され、反対に小さい振動は、従来の一体形ホルダよ
りも大きくなって、切削効果が向上するように均一化す
ることができる。

【００３０】上記は切削方向の振動のみに単純化して述
べたが、チップＴの切刃には必ずしも一定方向の切削力
が加わるとは限らない。しかしながら、第２シャンク１
２は、クリアランスＣａ又はＣｂの範囲内で３６０°の
方向に揺動可能になっており、かつ軸方向にもクリアラ
ンスＣａの範囲で移動可能であるから、送り方向及び切
込み方向に切削力が変動しても不都合は生じない。

【００３１】さらに、ボール２０とその保持凹所１８、
１９との間に間隙を設けておくと、第２シャンク１２
は、そのねじり方向（周方向）にも一定の範囲で振動可
能である。

【００３２】

【効果】この発明によれば、以上のようにホルダのシャ
ンクを分割して分割面で突き合せ、これらを軸方向の連
結ボルトで接続し、このボルトと一方のシャンクとの間
に弾性手段を介在させ、かつ一定のクリアランスを設
け、他方のシャンクにチップを取り付けるようにしたの
で、他方のシャンクは一方のシャンクに対して前記一定
のクリアランスの範囲内で３６０°揺動自在となり、か
つ前記弾性手段によって切削力に対応した曲げ剛性を発
揮するので、切削時の振動が均一化される。従って効果
的な切削が可能となり、仕上面の粗度も一定となる。

【００３３】また、このような振動の均一化機構がホル
ダに内蔵され、ホルダの形状が従来のものと同一にで
き、チップの取り付け方法も従来通りでよく、取り扱い
に特別の操作を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の振動切削装置の一実施例を示す縦断
面図

【図２】同上の結合機構を示す部分縦断面図

【図３】同上の分割面の平面図

【図４】同上の他の例を示す平面図

【図５】同上の弾性手段の部分拡大縦断面図

【図６】同上の他の例を示す部分拡大縦断面図

【図７】この発明の振動切削装置の動作を示す断面線図

【図８】同上と同様の断面線図

【符号の説明】

１０ ホルダ １１ 第１のシャンク １２ 第２のシャンク １３ 連結ボルト １８、１９ 凹所 ２０ ボール ２１ ピン ２３ 段部 ２４ 大径孔 ２５ 肩部 ２６ 大径部 ２７ 第１シャンクの端面 ２８ ヘッドの内面 ３１ アジャストリング ３２ スリーブ ４０ 弾性手段 ４１ ベアリング ４２ リング ４３ 皿バネ Ｃａ、Ｃｂ クリアランス Ｔ チップ

フロントページの続き (72)発明者 若野 福男 大阪市東成区神路４丁目11番５号 日本ニ ューマチック工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の中空シャンクと、切削チップを取
   り付ける第２のシャンクとを前記第１のシャンクに挿入
   した連結ボルトで接続し、この連結ボルトと第１のシャ
   ンクとの間に弾性手段を取り付けかつ少くとも半径方向
   のクリアランスを設けた振動切削装置。
2. 【請求項２】 前記第１のシャンクと連結ボルトの間
   に、クリアランスを調節するアジャストリングを取り付
   けた請求項１記載の振動切削装置。