JPH0741443B2 - 円形加工孔面取り加工用切削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削加工により円形の
孔を板材等に形成した場合、孔の縁部に生じた“バリ”
を除去するための、面取り加工用切削工具に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】工作機械による金属材料の切削加工にお
いて、円形の孔の切削には従来主として旋盤が使われ、
平面や角形の加工にはフライス盤や形削り盤が使われて
きたが、近年、電子制御技術の進歩に伴い、コンピュー
タのプログラムに従って多数の切削工具を自ら交換しな
がら多種類の加工を行うマシニングセンターと呼ばれる
工作機械が出現し、単一の機械で多種類の加工を行うこ
とが可能になった。

【０００３】しかしながら、マシニングセンターによる
加工が困難な行程も幾つか残されており、その一つに、
円形の孔の面取り加工がある。

【０００４】面取りは、従来の旋盤による加工では加工
品を回転させながら刃物を低速で手送りするので比較的
容易な作業であったが、マニシングセンターによる加工
では加工品が回転せず切削工具が回転するので加工品の
厚さにむらがあったりすると面取り量の変動を来すか
ら、旋盤による場合ほど容易ではない。特に、面取り対
象が大口径の孔である場合、マニシングセンターで使用
するのに適当な切削工具は無かった。このため、面取り
行程はマニシングゼンターを使用する本来の目的である
完全自動加工の障害となることがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の現状に鑑み、マニシングセンターによる大口径の孔の
面取りに適した切削工具を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】シャンク先端にシャンク
と同軸配置で固定された円盤状部材のシャンク取り付け
面と反対側の表面に、面取り用切削刃物を着脱可能に取
り付けた切削刃物支持アーム（以下、支持アームとい
う）をその基部を偏心位置において軸着して円盤状部材
と平行な面内において旋回可能にし、該支持アームに、
旋回範囲設定機構を付属させて支持アームの旋回に伴い
変位する支持アーム上の切削刃物が円盤状部材の縁の外
側の所定の領域でのみ変位可能なようにし、先端を丸味
を帯びて突出させた角部とし、角部に続く両縁を上部切
削刃及び下部切削刃とした板状体とし、且つ、切削刃物
を円盤状部材の中心から遠ざける方向に切削刃物支持ア
ームを付勢するスプリングを支持アームに取り付けた。

【０００７】この工具において、切削刃物としては正方
形のスロウアウェイチップを用い、これを、その対角線
の一つを工具の中心軸線と平行にし、いま一つの対角線
を工具の中心軸線と直交する方向に向ける配置で、支持
アームに取り付ける。この状態で外側を向いたスロウア
ウェイチップの角部を挟む２辺は、水平に対して４５°
傾いた状態でマシニングセンターに取り付けられ、切削
刃として作用することになる。なお、上記２辺で挟まれ
た角部は切削能力を失う程度に丸め加工しておく。

【０００８】

【作用】本発明の切削工具を用いて円形加工孔の面取り
を行うときは、まず、加工品に穿設された円形加工孔の
孔径に応じて、旋回範囲設定機構を調節して支持アーム
の旋回範囲を選定する。すなわち、加工孔の半径がＲの
とき、切削刃物の位置が下記条件を満足するように支持
アームの旋回範囲を調節する。 ａ＜Ｒ＜ｂ ｂ´＜Ｒ 但し、 ａ：切削刃物の上下切削刃の角部から最も遠い端部と工
具中心軸線との間の距離（但し支持アームに作用するス
プリングが伸び切った状態の値） ｂ：切削刃物の上記丸め加工した角部と工具中心軸線と
の間の距離（但し支持アームに作用するスプリングが伸
び切った状態の値） ｂ´：スプリングの力に抗して支持アームを旋回させる
ことにより切削刃物を工具の中心軸線に最も接近させた
ときの、切削刃物の上記丸め加工した角部と工具中心軸
線との間の距離。

【０００９】上述のように支持アームの旋回範囲を調節
後、この工具をシャンク部分でマシニングセンターに取
り付け、回転させながら、同軸配置で固定された加工品
に向けて加工させると、バリがある円形加工孔の縁部に
下側の切削刃が垂直に対して４５°の角度で接触する。
このため。マシニングセンターがさらに工具を押し下げ
ると、上記切削刃により切削が行われる。

【００１０】切削中、切削刃物には反作用として工具中
心軸線方向への力が作用する。この力は支持アームに伝
達され、スプリングの力に抗して支持アームを旋回さ
せ、切削刃物を工具中心軸線方向に変位させようとす
る。このため、面取り切削の速さに応じて工具の加工速
度を適当に選ぶと、切削刃物が前記丸め加工した角部で
円形加工孔の縁に接するようになるまで、切削刃物を工
具中心軸線方向に変位させ、かつその間に適度の面取り
切削が行われるようにすることができる。切削刃物が丸
め加工した角部い加工孔の縁に接するようになると、切
削は行われなくなり、切削刃物は丸め加工した角部で加
工孔の壁面を摺動しながら加工する。切削刃物の上記角
部が加工孔の下側開口部に達し更にその下側に出ると、
今度は角部上側の切削刃が垂直に対して４５°の角度で
加工孔縁部に接触するようになり、下側開口部の面取り
が行われる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示して本発明を説明する。

【００１２】この工具の主要部品の基本配置は図１に現
れており、シャンク１の先端にシャンク１と同軸配置で
円盤状部材２が固定され、該円盤状部材２のシャンク１
取り付け面の反対面（図１で下側）に、切削刃物３の支
持アーム４が、ボルト５により旋回可能に取り付けられ
ている。

【００１３】底面図である図１のＢにより支持アーム４
とそれに属する機構の詳細を説明すると、支持アーム４
の取り付けボルト５は、円盤状部材２の中心から離れ、
縁に近い位置にある。支持アーム４は円弧状に湾曲して
いて、その先端に近い位置に、切削刃物３がネジ６によ
り取り付けられている。

【００１４】支持アーム４の先端には、その旋回範囲を
設定するための機構の一部品であるロッド７の一端が、
ピン８によって連結されている。ロッド７は、円筒状部
材９に緩挿されているが、円筒状部材９から突き出した
反対側端部７ａにクリップ状のストッパー１０が固定さ
れていて、支持アーム４方向へ抜け出すことはない。円
筒状部材９の内径は支持アーム４に対向する約半分の部
分でやや拡大していて、内径が拡大する肩状部分１１と
支持アーム４との間に、ロッド７と同軸配置でスプリン
グ１２が挿入されている。このスプリング１２により支
持アーム４と円筒状部材９は、支持アーム４に連結され
たロッド７のストッパー１０が円筒状部材９端部に当接
する図１Ｂの状態まで、離れようとする。

【００１５】円筒状部材９には、円盤状部材２上におけ
るその位置を固定するための支持具１３が、ボルト１４
により固定されている。支持具１３は、図２に現れてい
るようにおおむねＵ字状をしており、貫通部分１５に円
筒状部材９を挿通しネジ穴１６にボルト１４を締め付け
ることにより、円筒状部材９を支持具１３上の任意の位
置に固定することができる。

【００１６】支持具１３には、貫通状部分１５を挟んで
ネジ穴１６と反対側に、ボルト挿通孔１７が穿設されて
いる。ここには、ブッシュ１８を嵌着した上で、ボルト
２０が挿通されるが、ボルト２０は、あらかじめ円盤状
部材２に穿設された円弧状かつ断面Ｔ字状の溝１９に頭
部２０ａを嵌入させたものであって、溝１９に沿って滑
動可能ではあるが円盤状部材２から離れることはできな
い。このボルト２０の先端にナット２１を嵌着し締め付
けると、ボルト２０も滑動不能になるので、支持具１３
を円盤状部材２に固定することができる。但し、ボルト
挿通孔１７にブッシュ１８が嵌着されていることによ
り、ボルト２０のみで固定された支持具１３はボルト２
０を支軸にして回転可能である。

【００１７】以上により、支持具１３とそれに支持され
た円筒状部材９の固定位置は、ナット２１を締め付ける
とき溝１９上におけるボルト２０の位置を選ぶことによ
り、一定の範囲で変えることができる。

【００１８】支持アーム４に取り付けられた切削刃物３
は、１辺が約１２ｍｍの正方形のスロウアウェイチップ
であって、図１から明かなように、先端を丸味を帯びて
突出させた角部２２とし、角部２２に続く両縁を上部切
削刃２３及び下部切削刃２４とした板状体とし、横方向
中心線を水平にし、縦方向中心線を工具の中心軸線と平
行する方向に向ける配置で、支持アーム４に取り付けて
ある。したがって、角部２２を挟む二つの刃のうち上側
の刃２３は水平に対して４５°傾いており、下側の刃は
−４５°傾いている。なお、角部２２は、図３に拡大し
て示したようにハンドラッパーで丸め加工してあり、切
削能力のない状態になっている。

【００１９】この工具の支持アーム４は、その先端が上
述のような機構と連結されていることにより、旋回角が
一定の範囲に制限され、かつ旋回する領域が可変であ
る。すなわち、溝１９上におけるボルト２０の位置が決
定され、それに伴い支持具１３および円筒状部材９の位
置も決まると、スプリング１２に押された支持アーム４
の先端位置が決まり、それが、支持アーム４の切削刃物
３が最突出した限界位置になる。

【００２０】そして、支持アーム４は、図１Ｂで時計針
方向に旋回させようとする一定の大きさ以上の力が作用
すると、スプリング１２を圧縮しながら、スプリング１
２の圧縮限界まで旋回することができる。この旋回中、
ピン８で連結されたロッド７は円筒状部材９の中を摺動
する。スプリング１２およびロッド７を介して支持アー
ム４からの力を受けた支持具１３は、ボルト２０の周り
に少しずづ回動することにより円筒状部材９およびロッ
ド７の中心軸線を変化させ、支持アーム４の円滑な旋回
を可能にする。

【００２１】ボルト２０による支持具１３の固定位置が
図１Ｂの溝１９上で右方向へ移るほど、支持アーム４の
旋回領域は工具の中心軸線寄りになり、それに伴い、工
具を回転させたときの支持アーム４上の切削刃物３の旋
回半径は小さくなる。

【００２２】この切削工具を用いて行う円形加工孔の面
取りを図４により説明する。まず、上記方法により支持
アーム４の旋回位置を調節し、支持アーム４上の切削刃
物３の位置が下記条件を満足するようにする。 ａ＜Ｒ＜ｂ ｂ´＜Ｒ 但し、 Ｒ：円形加工孔の半径 ａ：切削刃物３の上下切削刃２３，２４の角部２２から
最も遠い端部と、工具中心軸線ｃとの間の距離（但し支
持アーム４に作用するスプリング１２が伸び切った状態
の値） ｂ：切削刃物３の上記丸め加工した角部２２と工具中心
軸線との間の距離）（但し支持アーム４に作用するスプ
リング１２が伸び切った状態の値） ｂ´：スプリング１２の力に抗して支持アーム４を旋回
させることにより切削刃物３を工具の中心軸線ｃに最も
接近させたときの、切削刃物３の上記丸め加工した角部
２２と工具中心軸線ｃとの間の距離。

【００２３】その後、この工具をシャンク１部分でマシ
ニングセンターに取り付け、回転させながら、加工孔２
５を工具と同軸配置にして固定された加工品２６に向け
て加工させる。切削刃物３は、半径がほぼＲの縁の周上
を旋回運動しながら加工することになる。そして、最初
に、バリがある円形加工孔２５の縁部２７に下側の切削
刃２４が垂直に対して４５°の角度で接触する（図４Ａ
の状態）。

【００２４】マシニングセンターがさらに工具を押し下
げると、旋回する切削刃２４により面取りが行われ、面
取り部分３０が形成される。切削中、切削刃物３には押
し下げ力の反作用として工具中心軸線方向への力が作用
する。この力は支持アーム４に伝達され、スプリング１
２の力に抗して支持アーム４を内側に旋回させ、切削刃
物３を工具中心軸線方向に変位させようとする。このた
め、面取り切削の速さに応じて工具の加工速度を適当に
選ぶと、切削刃物３が前記丸め加工した角部２２で円形
加工孔２５の縁２７に接するようになるまで、切削刃物
３を工具中心軸線に変位させ、かつその間に適度の面取
り切削が行われるようにすることができる。切削刃物３
が丸め加工した角部２２で加工孔２５の縁に接するよう
になると、面取り切削が終わり、その後、切削刃物３は
丸め加工した角部２２で加工孔２５の壁面２５ａを摺動
しながら加工する（図４Ｂの状態）。

【００２５】切削刃物３の角部２２が加工孔２５の下側
開口部の縁部２８に達し更にその下側に出てＣ図の状態
になると、角部２２上側の切削刃２３が垂直に対して４
５°の角度で縁部２８に接触しながら旋回するようにな
り、下側開口部の面取り３０が始まる。上側開口部と同
様にして面取りが終わり、切削刃物３が完全に加工品２
６の下側に出ると、支持アーム４はスプリング１２の復
元力により原位置に戻る。その後、工具を急速度で上昇
させると、加工孔２５と接触する切削刃物３が上記加工
行程の場合とは反対の旋回を支持アーム４に生じさせな
がら、但し上昇速度が早いことにより付加的な面取り切
削はほとんど行うことなしに、面取り切削開始前の状態
に復帰する。

【００２６】上述のようにして適度の面取り切削を確実
かつ能率的に行うには、工具の押し下げに伴う支持アー
ム４の内方旋回を阻止しようとするスプリング１２のバ
ネ定数を適切に選ぶことが必要である。スプリング１２
の作用は、支軸１３が円筒状部材９を把持固定する位置
をずらすことにより微調節することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は。上述のような構成に基ずき次
のような効果を奏するものである。 １）マシニングセンターにより従来の面取り切削工具で
面取りを行う場合、切削工具の送り端の座標を決める作
業が極めて繁雑であり、また、多くのテスト加工を必要
としていた。特に加工品の厚み精度が悪い場合は困難
で、手作業によらざるを得ない場合すらあり、完全自動
加工の障害になっていた。本発明によればこの問題が一
挙に解決され、加工孔内径に合わせて支持アーム旋回領
域を設定し加工品の厚さに合わせて工具の上下動範囲を
設定するだけで確実に面取りを行なうことができる。 ２）支持アーム旋回領域を調節することにより一つの工
具で種々の内径の加工孔の面取りに使用することができ
るから、用意する工具数が少なくて済む。 ３）円盤状部材を大径のものにすることによりどのよう
な大口径の加工孔にも対応可能なものを製作できる。 ４）従来の面取り切削工具では、困難な、裏面の面取り
加工も容易に行うことができる。 ５）工具軸方向送り速度を加減することにより（ときに
は送りを一時停止することにより）、面取り切削量を簡
単に調節することができる。従って、表面と裏面で面取
りの大きさを変えることも容易である。 ６）安価で入手容易な汎用スロウアウェイチップを切削
刃物に用いるので、刃先の更新が容易であり費用も安く
て済む。７）加工孔に対しシャンクを１回進出或いは退去させる
ことにより、加工孔の両側端縁の面取加工が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示すものでＡは正面
図、Ｂは底面図である。

【図２】支持具１３の正面図である。

【図３】切削刃物３の先端拡大図である。

【図４】面取り切削加工の説明図である。

【符号の説明】

１ シャンク ２ 円盤状部材 ３ 切削刃物 ４ 支持アーム ７ ロッド ８ ピン ９ 円筒状部材 １２ スプリング １３ 支持具 １９ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンク先端にシャンクと同軸配置で固
   定された円盤状部材のシャンク取り付け面と反対側の表
   面に、面取り用切削刃物を着脱可能に固定した切削刃物
   支持アームをその基部を偏心位置において軸着して円盤
   状部材と平行な面内において旋回可能にし、該切削刃物
   支持アームに、旋回範囲設定機構を付属させて切削刃物
   支持アームの旋回に伴ない変位する切削刃物支持アーム
   上の切削刃物が円盤状部材の縁の外側の所定の領域での
   み変位可能なようにし、先端を丸味を帯びて突出させた
   角部とし、角部に続く両縁を上部切削刃及び下部切削刃
   とした板状体とし、且つ、切削刃物を円盤状部材の中心
   から遠ざける方向に切削刃物支持アームを付勢するスプ
   リングを切削刃物支持アームに取り付けたことを特徴と
   する円形加工孔面取り加工用切削工具。