JPH11277314A - 切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にエンジンのシリンダーヘッドのバルブ穴
の加工に用いられる切削工具において、工具本体１先端
に取り付けられる切刃チップ１３に干渉することがな
く、しかも工具本体１の軸線Ｏと穴加工工具Ｔの軸線と
にずれが生じることのないクランプ機構１６を備えた切
削工具を提供する。 【解決手段】 軸線Ｏ回りに回転される工具本体１の内
部に、ガンリーマ等の穴加工工具Ｔが着脱自在に装着さ
れる取付孔５が軸線Ｏに沿って形成されるとともに、工
具本体１先端の取付孔５開口部の外周側には切刃チップ
１３が取り付けられてなる切削工具において、工具本体
１の切刃チップ１３よりも工具後端側に、工具外周側か
らの操作によって穴加工工具Ｔのシャンクを軸線Ｏに対
して同軸的にクランプするクランプ機構１６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエンジンの
シリンダーヘッドにおけるバルブ穴の加工に用いて好適
な切削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の切削工具として、本発明の発明
者等は、例えば特開平６−３０４８０４号公報や特開平
７−２４１７０９号公報などにおいて、軸線回りに回転
される略円錐状の工具本体に上記軸線に沿って取付孔が
形成され、この取付孔にガンリーマ等の穴加工工具が、
工具本体に対して該軸線方向に相対的に進退自在かつ一
体に回転可能に取り付けられるとともに、上記工具本体
の外周には、工具本体先端の上記取付孔の開口部周辺
と、該工具本体がなす上記円錐の母線方向に沿って摺動
可能に装着されたスライダーとに切刃チップが取り付け
られた切削工具を提案している。しかるに、このような
切削工具によれば、上記穴加工工具によって上記バルブ
穴自体の内周加工がなされるとともに、上記切刃チップ
によってこのバルブ穴の開口部周縁の加工を該バルブ穴
の中心線に対して同軸的に行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
切削工具が装着されて切削加工を行う工作機械において
は、上記工具本体が取り付けられて回転させられるその
主軸に、該工具本体に対して上記穴加工工具を相対的に
進退させたり上記スライダーを摺動させたりするための
駆動機構を設けなければならず、このためかかる工作機
械はいきおい上記バルブ穴の加工専用のものとならざる
を得なかった。ところが、最近になってこのようなバル
ブ穴の加工についても、上記切削工具において穴加工工
具や切刃チップを進退させたり摺動させたりせずに工具
本体に直接的に取り付けることにより、上述のような専
用の工作機械ではなく、マシニングセンタのような汎用
の工作機械によってシリンダーヘッド全体の成形の中で
行なうことが試みられつつある。

【０００４】ここで、このようなマシニングセンタにガ
ンリーマ等の穴加工工具を取り付ける場合、通常は当該
工具をマシニングセンタの自動工具交換装置によって着
脱自在とするために、この交換装置のアームに把持可能
なシャンク形状を有するアダプタに上記穴加工工具のシ
ャンクをクランプするようにしている。そして、さらに
このようなアダプタに穴加工工具の軸状のシャンクをク
ランプする場合には、通常は上記アダプタの先端にドリ
ルチャックやコレットチャックのようなクランプ機構を
設けて、ドリルチャックの爪やコレットチャックのコレ
ットにより上記穴加工工具のシャンクを把持するように
している。

【０００５】しかしながら、上述のようなバルブ穴加工
用の切削工具においては、工具本体先端の上記穴加工工
具が装着される取付孔の開口部周辺に、上述のようにバ
ルブ穴の開口部周縁を切削加工する切刃チップを取り付
けなければならず、従って上記ドリルチャックやコレッ
トチャックのようにアダプタの先端部を占有してしまう
クランプ機構をそのまま適用することはできない。その
一方で、例えば穴加工工具の取付孔に連通するクランプ
ネジ穴を工具本体に形成し、このクランプネジ穴にクラ
ンプネジをねじ込んで上記シャンクを取付孔内壁に押し
付けることにより該シャンクをクランプするようなクラ
ンプ機構では、取付孔内壁が摩耗したりした場合に工具
本体の軸線と穴加工工具の軸線とがずれてしまい、加工
精度の劣化を招くおそれがある。

【０００６】本発明は、このような背景の下になされた
もので、特に上述のようなバルブ穴の加工に用いられる
切削工具において、工具本体先端に取り付けられる切刃
チップに干渉することがなく、しかも工具本体の軸線と
穴加工工具の軸線とにずれが生じることのないクランプ
機構を備えた切削工具を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに
回転される工具本体の内部に、ガンリーマ等の穴加工工
具が着脱自在に装着される取付孔が上記軸線に沿って形
成されるとともに、上記工具本体先端の上記取付孔開口
部の外周側には切刃チップが取り付けられてなる切削工
具において、上記工具本体の上記切刃チップよりも工具
後端側に、工具外周側からの操作によって上記穴加工工
具のシャンクを上記軸線に対して同軸的にクランプする
クランプ機構を備えたことを特徴とする。従って、この
ような構成の切削工具によれば、クランプ機構が切刃チ
ップよりも工具後端側に設けられているので、工具本体
先端に取り付けられる切刃チップに干渉することがな
く、また穴加工工具のシャンクが工具本体の軸線に対し
て同軸的にクランプされるため、両軸線にずれが生じる
ことがない。しかも、工具外周側からの操作によって穴
加工工具をクランプできるので操作性が良く、例えば工
具本体を工作機械に取り付けた状態でも穴加工工具の着
脱を行うことが可能となる。

【０００８】ここで、このような工具外周側からの操作
によって穴加工工具のシャンクを工具本体の軸線に対し
て同軸的にクランプするクランプ機構を構成するには、
例えば当該クランプ機構に、工具外周側からの操作によ
って上記軸線を中心とする円の接線方向に延びる回転軸
回りに回転させられるウォームと、上記取付孔の内周に
形成された雌ねじ部に螺合するとともに上記ウォームに
ウォームホイールを介して歯合して上記軸線回りに回転
させられることにより該軸線方向に進退させられる円筒
状のナット部材と、このナット部材の進退によって上記
軸線方向に押圧されることにより、上記穴加工工具のシ
ャンクが内周部に挿通されたコレットが収縮して該シャ
ンクをクランプするチャックとを備えればよい。すなわ
ち、このような構成のクランプ機構によれば、工具外周
側から上記ウォームを回転することにより、取付孔の雌
ねじ部に螺合したナット部材がウォームホイールを介し
て回転されて上記軸線方向に進退させられ、これによっ
てチャックが押圧されてそのコレットが収縮し、穴加工
工具のシャンクが工具本体の軸線と同軸的にクランプさ
れる。また、上記取付孔に、上記軸線を中心とした周方
向に上記穴加工工具のシャンクに係合する係合部を形成
すれば、穴加工工具をより確実かつ効率的に工具本体と
一体回転させることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１ないし図４は、本発明の一実
施形態を示すものである。本実施形態において工具本体
１は、工具先端側のホルダ２と工具後端側のアダプタ３
とがセットボルト４…によって一体化されて軸線Ｏを中
心とする外観略多段円柱状に形成されており、この工具
本体１には、ホルダ２の先端から工具後端側に向けて上
記アダプタ３を貫通するように、ガンリーマ等の穴加工
工具Ｔが装着される取付孔５が上記軸線Ｏに沿って形成
されるとともに、アダプタ３の後端には当該工具本体１
をマシニングセンタ等の工作機械の主軸に装着するため
のテーパシャンク部６が形成され、またこのテーパシャ
ンク部６の工具先端側には、上記マシニングセンタ等の
工具自動交換装置のアームに当該工具本体１を把持せし
めるための把持部７が形成されている。なお、上記取付
孔５には、上記穴加工工具のシャンクが嵌挿可能な内径
を有する鍔付き円筒状のブッシュ８が工具先端側から嵌
挿されてクランプネジ９により固定されている。

【００１０】また、取付孔５の工具先端側の開口部の周
辺には、工具本体１のホルダ２の外周が断面Ｌ字状に切
り欠かれることによって取付座１０が形成されており、
この取付座１０にはカートリッジ１１がクランプネジ１
２によって着脱自在に装着されるとともに、このカート
リッジ１１の先端には、超硬合金等の硬質材料よりなる
切刃チップ１３がその切刃を工具先端外周側に突出させ
てクランプ駒１４により固定されている。なお、上記カ
ートリッジ１１は軸線Ｏ方向に進退可能に取り付けられ
るとともに、このカートリッジ１１の後端には調整ネジ
１５がねじ込まれており、この調整ネジ１５のねじ込み
量を調整して上記取付座１０の工具先端側を向く壁面に
当接させることにより、上記切刃チップ１３の軸線Ｏ方
向の位置が位置決めされるようになされている。

【００１１】そして、工具本体１の内部には、上記切刃
チップ１３よりも工具後端側（特に本実施形態では上記
取付座１０よりも工具後端側）に、上記穴加工工具Ｔの
シャンクをクランプするためのクランプ機構１６が設け
られている。ここで、本実施形態におけるこのクランプ
機構１６は、ホルダ２における上記取付孔５の工具後端
側が２段に拡径するように形成されて、この拡径部にナ
ット部材１７、ウォームホイール１８、およびカラー１
９が取り付けられるとともに、ホルダ２の外周部から上
記拡径部にかけては、上記軸線Ｏを中心とする円の接線
方向にウォーム取付孔２０が該拡径部に連通するように
形成されていて、このウォーム取付孔２０にウォーム２
１およびカラー２２が取り付けられており、さらに上記
アダプタ３における取付孔５も、その工具先端側が一段
拡径するように形成されて、この拡径部にチャック２３
が取り付けられた構成とされている。

【００１２】上記ウォーム２１には、その両端に小径の
軸部２１Ａ，２１Ｂが形成されるとともに、大径の中央
部の外周にはウォーム歯２１Ｃが当該ウォーム２１の回
転軸Ｘ回りに捩れるように形成されており、該ウォーム
２１は、上記軸部２１Ａをウォーム取付孔２０の孔底の
凹部に挿入させるとともに、軸部２１Ｂを、ウォーム取
付孔２０に挿入されてクランプネジ２４によって固定さ
れた上記カラー２２の内周部に貫通させることにより、
上記回転軸Ｘ回りに回転可能にウォーム取付孔２０内に
支持され、かつ所定の回転位置において、ホルダ２の工
具先端側から上記カラー２２を貫通してねじ込まれるク
ランプネジ２５により固定可能とされている。なお、上
記軸部２１Ｂの端面には、ウォーム２１を回転させるた
めの六角レンチ等の作業用工具が挿入されるレンチ穴２
１Ｄが形成されている。そして、このようにしてウォー
ム取付孔２０に取り付けられた状態で、このウォーム２
１の上記ウォーム歯２１Ｃは、上記取付孔５の２段目の
拡径部に露出させられている。

【００１３】また、上記ナット部材１７は、略円筒状の
部材であって、その先端部の外周に形成された雄ねじ部
１７Ａを、上記取付孔５の１段目の拡径部の内周に形成
された雌ねじ部５Ａに螺合させるとともに、後端部を、
取付孔５の２段目の拡径部に挿入されてクランプネジ２
６により固定された上記カラー１９の内周部に嵌挿させ
ることにより上記軸線Ｏと同軸に支持され、該軸線Ｏ回
りに回転自在、かつこの回転により上記雌雄ねじ部５
Ａ，１７Ａのネジピッチに合わせて軸線Ｏ方向に進退可
能とされている。さらに、上記ウォームホイール１８
は、軸線Ｏに平行に延びるキー２７を介してナット部材
１７の外周に嵌挿されて、上記取付孔５の２段目の拡径
部の上記カラー１９よりも工具先端側の部分に収容され
ており、その外周には上記ウォーム２１のウォーム歯２
１Ｃに歯合するウォーム歯１８Ａが形成されている。そ
して、このウォームホイール１８は、上記ウォーム２１
を回転することにより、キー２７を介して上記ナット部
材１７と一体に軸線Ｏ回りに回転可能、かつ軸線Ｏ方向
にはその移動が拘束されるとともに、ナット部材１７に
対しては上記キー２７によって軸線Ｏ方向に相対移動可
能とされて、上述したナット部材１７の軸線Ｏ方向の進
退は許容するようになされている。

【００１４】一方、上記チャック２３は、アダプタ３側
の取付孔５の上記拡径部の工具先端側と工具後端側とに
収容される一対のチャック部材２８，２９と、これらの
チャック部材２８，２９の間に収容されるコレット３０
とから構成されている。上記チャック部材２８，２９
は、取付孔５の上記拡径部に嵌挿可能な外径を有する概
略円筒状に形成されており、工具先端側のチャック部材
２８は上記ナット部材１７の後端に当接させられるとと
もに、工具後端側のチャック部材２９は上記拡径部の底
に当接させられ、かつ両チャック部材２８，２９の間に
は軸線Ｏ方向に間隔があけられている。さらに、これら
のチャック部材２８，２９の内周部には、互いに他方の
チャック部材２９，２８側に向かうに従い漸次拡径する
テーパ部２８Ａ，２９Ａが形成されている。

【００１５】また、上記コレット３０は、その外周部の
工具先端側と工具後端側とに上記テーパ部２８Ａ，２９
Ａに密着するテーパ部３０Ａ，３０Ｂが形成された概略
円筒状の部材であり、その円筒壁部には該コレット３０
の中心軸を含む平面に沿って多数の図示されないスリッ
トが形成されていて、このスリットに挟まれた部分が上
記中心軸に対する径方向内周側に撓むことにより、当該
コレット３０はその内径が縮径可能とされている。さら
に、このコレット３０が収容される上記拡径部よりも工
具後端側の取付孔５は、図４に示すように断面が円の一
部を直線で切り欠いた形状に形成されており、この直線
部分によって画成される平面部が本実施形態における係
合部３１とされる。なお、穴加工工具Ｔのシャンクの後
端は、円柱の一部が該円柱の中心軸に平行な平面によっ
て切り欠かれた形状とされていて、この平面を上記係合
部３１に密着させて該係合部３１が形成された取付孔５
の工具後端側部分に嵌合可能とされている。

【００１６】このように構成された切削工具は、工具本
体１の上記取付孔５に穴加工工具Ｔが挿入されて上記チ
ャック２３によりクランプされた状態で、上記アダプタ
３のシャンク部６がマシニングセンタ等の工作機械の主
軸に取り付けられ、上記軸線Ｏ回りに回転されつつ該軸
線Ｏ方向に工具先端側に送り出されることにより、上記
穴加工工具Ｔによってバルブ穴自体の内径が加工される
とともに、上記切刃チップ１３によってこのバルブ穴の
開口部周縁の加工が行われる。そして、上記穴加工工具
Ｔをチャック２３によってクランプするには、この穴加
工工具Ｔのシャンクを取付孔５に工具先端側から挿入し
てその後端を取付孔５の上記係合部３１に嵌合させ、次
いでクランプ機構１６の上記ウォーム２１を工具外周側
からの操作によって回転させ、コレット３０の内径を縮
径させればよい。

【００１７】すなわち、ウォーム２１の上記レンチ穴２
１Ｄに六角レンチ等の作業用工具を挿入して該ウォーム
２１を回転させることにより、このウォーム２１のウォ
ーム歯２１Ｃにウォーム歯１８Ａが歯合したウォームホ
イール１８が軸線Ｏ回りに回転し、これに伴いキー２７
を介して上記ナット部材１７も回転して、上記雌雄ねじ
部５Ａ，１７Ａの螺合により該ナット部材１７が工具後
端側に後退する。すると、このナット部材１７の後端に
当接するチャック２３の工具先端側のチャック部材２８
も後退し、このチャック部材２８の上記テーパ面２８Ａ
と工具後端側のチャック部材２９のテーパ面２９Ａとの
間でコレット３０のテーパ面３０Ａ，３０Ｂが軸線Ｏ方
向に押圧され、コレット３０のスリットに挟まれた部分
が内周側に撓んでコレット３０が縮径するので、その内
周部に挿通された穴加工工具Ｔのシャンクをクランプす
ることができるのである。

【００１８】しかるに、このように構成された切削工具
によれば、このクランプ機構１６が工具本体１先端の切
刃チップ１３よりも工具後端側に設けられていて、従来
のドリル用チャックやコレットチャックのように工具本
体１の先端部を占有することがなく、従ってクランプ機
構１６に干渉することなく切刃チップ１３を装着するこ
とができるので、上述したようなバルブ穴の内周加工と
開口部周縁の加工とをマシニングセンタのような汎用の
工作機械を用いて一つの切削工具で同軸的に行うことが
可能となる。また、クランプ機構１６による穴加工工具
Ｔのクランプが上述のようにウォーム２１を工具外周側
から回転させるだけで可能であるので、操作が簡単であ
り、例えば工具本体１を工作機械の主軸に取り付けたま
までも、容易に穴加工工具Ｔの着脱を行うことができ
る。

【００１９】しかも、上記構成の切削工具では、クラン
プ機構１６のチャック２３が、チャック部材２８，２９
を軸線Ｏ方向に押圧することによりコレット３０を径方
向に収縮させて穴加工工具Ｔのシャンクをクランプする
構造であって、上記シャンクはこのコレット３０により
軸線Ｏに対する径方向に等方的に締め付けられ、該軸線
Ｏに同軸的にクランプされることとなる。このため、上
記構成の切削工具によれば、同じ工具外周側からの操作
によって穴加工工具をクランプする場合でも、例えば工
具本体の外周から取付孔に向けて形成されたクランプネ
ジ穴にクランプネジをねじ込んで、上記シャンクを押し
付けることによりクランプするようなクランプ機構に比
べ、取付孔５の内壁の摩耗等によって工具本体１と穴加
工工具Ｔとの軸線にずれが生じるようなことが無く、両
者の同軸性を安定的に維持して高い加工精度を得ること
が可能となる。

【００２０】また、具体的に、本実施形態では、このク
ランプ機構１６が、工具外周側からの操作によって工具
本体１の上記軸線Ｏを中心とする円の接線方向に延びる
回転軸Ｘ回りに回転させられるウォーム２１と、上記取
付孔５の内周に形成された雌ねじ部５Ａに螺合するとと
もに上記ウォーム２１にウォームホイール１８を介して
歯合して上記軸線Ｏ回りに回転させられることにより該
軸線Ｏ方向に進退させられる円筒状のナット部材１７
と、このナット部材１７の進退によって上記軸線Ｏ方向
に押圧されることにより、上記穴加工工具Ｔのシャンク
が内周部に挿通されたコレット３０が収縮して該シャン
クをクランプするチャック２３とを備えており、これに
より確実に工具外周側からの操作によって穴加工工具Ｔ
を軸線Ｏに同軸的にクランプすることができる。また、
円筒状のナット部材１７の内周に穴加工工具Ｔのシャン
クを挿通させて上記チャック２３によりクランプするこ
とができるので、クランプ機構１６のコンパクト化を図
ることができるとともに、この円筒状のナット部材１７
で押圧することによってコレット３０を均等に径方向内
周側に縮径させることができ、一層確実に工具本体１と
穴加工工具との同軸性を維持することができる。

【００２１】一方、本実施形態では、上記取付孔５の後
端に、該取付孔５の断面がなす円を直線状に切り欠くよ
うにして平面部が係合部３１として形成されており、こ
の係合部３１に穴加工工具Ｔのシャンク後端の平面が密
着した状態で該シャンクが取付孔５に嵌合されて取り付
けられている。このため、当該穴加工工具Ｔは上記係合
部３１を介して工具本体１のアダプタ３に軸線Ｏに対す
る周方向に係合して取り付けられることとなり、クラン
プ機構１６によるクランプとも相俟って工具本体１と穴
加工工具Ｔとを確実に一体回転させることが可能となる
とともに、工作機械の主軸から工具本体１に与えられる
回転力を穴加工工具Ｔにも効率的に伝達することがで
き、より円滑なバルブ穴等の加工を促すことができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クランプ機構が工具本体先端の切刃チップよりも工具後
端側に設けられているので、エンジンのシリンダーヘッ
ドのバルブ穴の加工を行なう場合などにおいて、工具本
体先端に設けられる切刃チップにクランプ機構が干渉す
ることがなく、かかるバルブ穴の内周加工と開口部周縁
の加工とを同時に行うことができる切削工具を提供する
ことができる。また、このクランプ機構の操作が工具外
周側から行われるので操作性が良く、さらに該クランプ
機構により穴加工工具のシャンクは工具本体の軸線と同
軸的にクランプされるため、高精度の切削加工を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す側断面図である。

【図２】 図１に示す実施形態を工具先端側から見た正
面図である。

【図３】 図１におけるＺＺ断面図である。

【図４】 図１に示す実施形態を工具後端側から見た背
面図である。

【符号の説明】

１ 工具本体 ２ ホルダ ３ アダプタ ５ 取付孔 ５Ａ 雌ねじ部 ８ ブッシュ １１ カートリッジ １３ 切刃チップ １６ クランプ機構 １７ ナット部材 １７Ａ 雄ねじ部 １８ ウォームホイール １８Ａ ウォーム歯 ２１ ウォーム ２１Ｃ ウォーム歯 ２３ チャック ２７ キー ２８，２９ チャック部材 ２８Ａ，２９Ａ テーパ面 ３０ コレット ３０Ａ，３０Ｂ テーパ面 ３１ 係合部 Ｏ 工具本体１の軸線 Ｘ ウォーム２１の回転軸 Ｔ 穴加工工具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線回りに回転される工具本体の内部
   に、ガンリーマ等の穴加工工具が着脱自在に装着される
   取付孔が上記軸線に沿って形成されるとともに、上記工
   具本体先端の上記取付孔開口部の外周側には切刃チップ
   が取り付けられてなる切削工具において、上記工具本体
   には、上記切刃チップよりも工具後端側に、工具外周側
   からの操作によって上記穴加工工具のシャンクを上記軸
   線に対して同軸的にクランプするクランプ機構が備えら
   れていることを特徴とする切削工具。
2. 【請求項２】 上記クランプ機構には、工具外周側から
   の操作によって上記軸線を中心とする円の接線方向に延
   びる回転軸回りに回転させられるウォームと、上記取付
   孔の内周に形成された雌ねじ部に螺合するとともに上記
   ウォームにウォームホイールを介して歯合して上記軸線
   回りに回転させられることにより該軸線方向に進退させ
   られる円筒状のナット部材と、このナット部材の進退に
   よって上記軸線方向に押圧されることにより、上記穴加
   工工具のシャンクが内周部に挿通されたコレットが収縮
   して該シャンクをクランプするチャックとが備えられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
3. 【請求項３】 上記取付孔には、上記軸線を中心とした
   周方向に上記穴加工工具のシャンクに係合する係合部が
   形成されていることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の切削工具。