切削工具、切削加工装置および切削加工方法
【課題】ワークを平削り加工して所定の溝条部を形成する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施でき、加工作業の簡略化を図れる切削工具を提供すること。
【解決手段】切削工具１０は、工具本体１１の中心軸Ｐまわりに放射状に配置された４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄを備え、各バイト１２Ａ〜１２Ｄが互いに異なる形状のチップ１２２Ａ〜１２２Ｄを有する。工具本体１１を中心軸Ｐまわりに回転させて、各チップ１２２Ａ〜１２２Ｄを所定の順番でワークに対向させる。チップ１２２Ａ〜１２２Ｄをワークに切り込まれた状態で、中心軸Ｐに沿って移動させ、ワークを中心軸Ｐに平行に平削り加工する。従って、ワークを平削り加工して所定の溝条部を形成する際に、１つの切削工具１０で複数の平削り加工を実施でき、加工作業の簡略化を図ることができる。
【解決手段】切削工具１０は、工具本体１１の中心軸Ｐまわりに放射状に配置された４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄを備え、各バイト１２Ａ〜１２Ｄが互いに異なる形状のチップ１２２Ａ〜１２２Ｄを有する。工具本体１１を中心軸Ｐまわりに回転させて、各チップ１２２Ａ〜１２２Ｄを所定の順番でワークに対向させる。チップ１２２Ａ〜１２２Ｄをワークに切り込まれた状態で、中心軸Ｐに沿って移動させ、ワークを中心軸Ｐに平行に平削り加工する。従って、ワークを平削り加工して所定の溝条部を形成する際に、１つの切削工具１０で複数の平削り加工を実施でき、加工作業の簡略化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具、切削加工装置および切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削加工装置に取付けられて被加工物を切削する切削工具であって、複数のバイトを有し、これらの各バイトが被加工物の複数の箇所をそれぞれ切削加工することによって、被加工物を所定の形状に加工できる切削工具が知られている。
例えば、特許文献１には、切削加工装置の主軸等に取付けられて、回転しながら被加工物を切削する回転工具であって、円孔の開口部の周縁に傾斜した面取り部分を形成する面取りナイフと、段付孔の孔内部の平坦面を形成するための平削りナイフとを有する回転工具が開示されている。
切削加工の際、工具本体を回転させながら被加工物に押し当てる。まず、工具本体に固定された平削りナイフによって段付孔の平坦面の切削が行われる。そして、工具本体が平坦面を切削しながら所定の深さまで押しこまれると、平削りナイフよりも後方に固定された面取りナイフによって開口部の周縁が面取りされる。
このように、特許文献１の回転工具を使用すれば、一つの回転工具により段付部の平坦面の形成と、開口部の周縁のバリ取りとが行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９０４６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の切削工具は、回転工具であるため、工具を回転させないで被加工物を切削加工（平削り加工）するような場合には適用できない。例えば、貫通孔の内周面に孔の軸方向に沿った溝を形成する際、一般的に、粗削り用のバイト（四角バイトなど）と、仕上げ用のバイト（側面加工バイトなど）とを用いて、被加工物を平削りする加工方法が採られる。このような被加工物に溝条部などを平削り加工する場合においても、１つの工具で複数の平削り加工を実施して、加工作業の簡略化を図りたいという要求が高くなっている。
【０００５】
本発明の目的は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施できて、加工作業の簡略化を図ることができる切削工具、切削加工装置および切削加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の切削工具は、中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定される複数のバイト、を備え、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具であって、前記複数のバイトは、互いに異なる形状の刃先を有し、かつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置されており、前記工具本体は、前記各刃先を所定の順番で前記被加工物に対向させるために、前記中心軸まわりの回転方向において位置決めされ、前記被加工物に対向された前記刃先は、前記被加工物に切り込まれた状態で、前記中心軸に沿って移動され、前記被加工物を前記中心軸に平行に平削り加工することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、切削工具が放射状に配置された複数のバイトを備え、各バイトの刃先形状が互いに異なっているので、複数のバイトによる平削り加工を組み合わせて、１つの切削工具によって所定の形状の溝条部や突条部を形成することができる。この際、工具本体を中心軸まわりに回転させるだけで、使用するバイトを複数のバイトから容易に選択して変更することができる。
【０００８】
ところで、円柱の外周面や円筒の内周面などに軸方向に沿った溝条部や突条部を形成する場合には、切削工具を被加工物に対して軸方向に往復運動させて、切削工具に送り運動を与えて加工する平削り加工が行われる。このような平削り加工では、複数のバイトが使用されることが多く、例えば、粗削り用のバイトにて粗削り加工を行った後、仕上げ用のバイトにて仕上げ加工を行うケースが多い。従って、工具本体を中心軸まわりに回転させるだけで、粗削り用のバイトから仕上げ用のバイトに変更することができる。
なお、切削工具をその中心軸まわりに回転させずに、被加工物を回転させることで、バイトの刃先を被加工物に対向させても、同様の効果が得られる。
【０００９】
以上のように、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。例えば、工具交換の手間が省けるので、加工時間が短縮され、作業効率を改善することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の切削工具では、複数のバイトが中心軸に直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイトの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体の中心軸に直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具を貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能な被加工物の対象範囲を広げることができる。
【００１１】
本発明の切削加工装置は、前記切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、前記被加工物を載置するテーブルと、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持し、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＸ軸移動機構と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＹ軸移動機構と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＺ軸移動機構と、を含んで構成され、前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１２】
ここで、回転移動機構は、切削工具をその中心軸まわりに回転自在に支持して、さらに、切削工具を回転させることで、使用するバイトの刃先が被加工面に対向するように、切削工具を位置決めする機能を有している。この回転移動機構として、サーボ機構を備えたものを採用でき、サーボ機構により切削工具の回転方向の位置決めを実施してもよい。
また、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構により、テーブルに載置された被加工物と回転移動機構に支持された切削工具とを三次元方向へ相対移動させる三次元相対移動機構が構成される。
【００１３】
この構成によれば、回転移動機構および三次元相対移動機構を備えているので、回転移動機構により切削工具を回転させて使用するバイトに容易に変更することができ、さらに、三次元相対移動機構によりバイトの刃先を被加工面に対して適宜移動させて、使用するバイトの切込量が所定量となるように調整することができる。そして、刃先を被加工面に沿って（工具本体の中心軸に平行に）相対移動させて、被加工物を平削り加工することができる。
このように、本発明の切削加工装置によれば、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。
【００１４】
本発明の切削加工装置は、前記切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、前記被加工物を載置するテーブルと、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持する工具支持部と、Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＸ軸移動機構と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＹ軸移動機構と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＺ軸移動機構と、前記テーブルを前記中心軸に平行な回転軸まわりに回転自在に支持し、前記回転軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、を含んで構成され、前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１５】
ここで、回転移動機構は、テーブルを回転軸まわりに回転自在に支持して、さらに、テーブルを回転させることで、使用するバイトの刃先が被加工面に対向するように、テーブルを位置決めする機能を有している。
この構成によれば、テーブルを回転させる回転移動機構を備えているので、テーブルを回転させることで、使用するバイトに容易に変更することができ、前述の切削加工装置と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の切削加工方法は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工方法であって、平行な中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定されるとともに互いに異なる形状の刃先を有しかつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置された複数のバイト、を備えた切削工具を用いて、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持して、前記各刃先を所定の順番で前記被加工面に対向させるために、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めし、または、前記被加工物を前記中心軸に平行な回転軸まわりの回転方向において位置決めして、前記被加工面に対向された前記刃先を前記被加工面に切り込ませた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動させて、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前記切削工具を使用するので、前述と同様の効果が得られる。すなわち、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。
そして、複数のバイトが中心軸に直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイトの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体の中心軸に直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具を貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能な被加工物の対象範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の前提となる第１実施形態に係る切削加工装置を示す正面図。
【図２】前記切削加工装置の切削工具を示す正面図。
【図３】前記切削工具を示す上方から見た横断面図。
【図４】前記切削工具を使用した切削加工方法を示す縦断面図。
【図５】(Ａ)〜(Ｄ)は、前記切削工具の第１バイト〜第４バイトを使用した切削加工方法を示すそれぞれ上方から見た横断面図。
【図６】本発明の実施形態である第２実施形態に係る切削工具を示す正面図。
【図７】(Ａ)，(Ｂ)は、前記切削加工装置によって形成される溝条部および突条部の一例を示す横断面図。
【図８】(Ａ)，(Ｂ)は、前記切削加工装置によって形成される溝条部および突条部の他の例を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図５に示す第１実施形態は、本発明には含まれないが、本発明の前提となる技術であり、本発明である第２実施形態の説明では、第１実施形態との相違に基づいて説明を行う。
なお、後述する第２実施形態以降において、以下に説明する第１実施形態での構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
＜切削加工装置の構成＞
図１は、本発明には含まれないが本発明の前提となる切削加工装置の実施形態を示す正面図である。
切削加工装置は、図１に示すように、ＮＣ装置などの制御装置２０により制御される加工装置であって、ベース１と、このベース１上に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられ上面にワーク（被加工物）Ｗを載置するテーブル２と、ベース１の両側に立設された一対のコラム３，４と、この両コラム３，４の上部間に掛け渡されたクロスレール５と、このクロスレール５に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたサドル６と、このサドル６に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたラム７と、このラム７の下端に設けられ主軸８を回転自在に支持する主軸頭（回転移動機構）９と、を備える。
切削加工装置は、主軸８に着脱自在に取り付けられた切削工具１０によって、ワークＷの被加工面Ｗａを平削り加工して所定の溝条部を形成するためのものである。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。
【００２１】
ベース１には、テーブル２をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構２１が設けられ、クロスレール５には、サドル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構５１が設けられ、サドル６には、ラム７をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構６１が設けられている。これらのＸ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１およびＺ軸移動機構６１から、テーブル２（ワークＷ）と主軸頭９（切削工具１０）とを三次元方向へ相対移動させる三次元相対移動機構が構成されている。
また、ベース１には、切削工具１０を予備の切削工具３０あるいは異なる形状のバイトを有した切削工具に交換するための工具スタンド４０が設けられており、Ｘ軸移動機構５１およびＺ軸移動機構６１により主軸８を、工具スタンド４０に接近させて、例えば、使用中の切削工具１０と工具スタンド４０の切削工具３０とを容易に交換できるようになっている。
【００２２】
主軸頭９は、主軸８をＺ軸方向に平行な回転軸Ｃ１まわりに位置決めするものであり、後述する第２実施形態において本発明の回転移動機構を構成する。主軸８が回転することで、切削工具１０に設けられた後述する各バイトが被加工面Ｗａに対向する位置に移動するようになっている。主軸頭９には、主軸８を回転駆動させるサーボモータ（不図示）が内蔵されており、このサーボモータのサーボ機構により、主軸頭９が切削工具１０を回転軸Ｃ１まわりの任意の回転位置に位置決めできるようになっている。
制御装置２０は、主軸頭９およびＸ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１を制御する制御手段を構成している。
【００２３】
＜切削工具の構成＞
図２、図３は、切削工具１０を示す正面図、および、上方から見た横断面図である。
切削工具１０は、図２に示すように、主軸８（図１参照）に固定された状態で回転軸Ｃ１と一致する中心軸Ｐを有する工具本体１１と、中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で放射状に配置された４本のバイト１２と、工具本体１１の基端に形成されたテーパシャンク１３と、を含んで構成されている。４本のバイト１２は、第１バイト１２Ａ、第２バイト１２Ｂ、第３バイト１２Ｃおよび第４バイト１２Ｄからなり、中心軸Ｐに直交する１つの平面上に配置され、工具本体１１の先端（図中下端）の外周に固定されている。
【００２４】
工具本体１１は、円柱状に形成され、図３に示すように、円柱先端に形成された４箇所のバイト取付穴１１１を有する。これらのバイト取付穴１１１に４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが嵌め込まれ、工具本体１１の下方から各バイト１２Ａ〜１２Ｄがボルト止めされている。また、工具本体１１の円柱基端には、第１フランジ１１２（図２）が形成されており、第１フランジ１１２は工具スタンド４０（図１）に切削工具１０が載置される際に利用される。
【００２５】
テーパシャンク１３は、主軸８に係止される係止部１３１と、テーパ部１３２と、第２フランジ１３３とを有する。主軸８の内部に係止部１３１およびテーパ部１３２を挿入した状態（図４参照）で、第２フランジ１３３は切削工具１０の中心軸Ｐ方向の位置決めに使用される。
【００２６】
第１バイト１２Ａ〜第４バイト１２Ｄは、図３にも示すように、工具本体１１の中心軸Ｐから放射状に広がる方向に伸びる角柱状のバイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄをそれぞれ備え、バイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄの各基端が工具本体１１のバイト取付穴１１１に嵌め込まれボルト止めされている。また、バイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄの各先端には、ダイアモンド製のチップ（刃先）１２２Ａ〜１２２Ｄが一体的に取り付けられている。すなわち、第１バイト１２Ａ〜第４バイト１２Ｄは、互いに異なる形状の第１チップ１２２Ａ、第２チップ１２２Ｂ、第３チップ１２２Ｃおよび第４チップ１２２Ｄをそれぞれ有している。
【００２７】
第１バイト１２Ａは、四角柱状のチップ１２２Ａを有した四角バイトであり、ワークＷを突切りして四角溝を形成する際に用いられる。四角柱状のチップ１２２Ａは、バイト本体１２１Ａの長手方向に直交する幅方向に沿って配置されている。
第２バイト１２Ｂは、端縁が円弧状に形成されたチップ１２２Ｂを有した円弧バイトであり、ワークＷに円弧溝を形成する際に用いられる円弧バイトである。円弧状の端縁を有するチップ１２２Ｂは、バイト本体１２１Ｂの長手方向に直交する幅方向に沿って、円弧状の端縁が外向きとなるように配置されている。
【００２８】
第３バイト１２Ｃは、四角柱状のチップ１２２Ｃを有し、溝条部の右側の内側面を切削加工する際に用いられる右側面バイトである。四角柱状のチップ１２２Ｃは、バイト本体１２１Ｃの長手方向に沿って配置されている。
第４バイト１２Ｄは、四角柱状のチップ１２２Ｄを有し、溝条部の左側の内側面を切削加工する際に用いられる左側面バイトである。四角柱状のチップ１２２Ｄは、バイト本体１２１Ｄの長手方向に沿って、第３バイト１２Ｃのチップ１２２Ｃとは反対側に配置されている。
【００２９】
ワークＷに溝条部を切削加工する際には、ワークＷを粗加工する粗加工バイトとして第１バイト１２Ａが使用される。また、ワークＷを仕上げ加工する仕上げ加工バイトとして、第２バイト１２Ｂ、第３バイト１２Ｃおよび第４バイト１２Ｄが使用される。
【００３０】
［切削加工方法］
切削加工装置を用いてワークＷを平削り加工する切削加工方法について、図４および図５を用いて説明する。本実施形態では、図４に示すように貫通する円形孔Ｗｂを有したワークＷを用いて、この円形孔Ｗｂの内側面を被加工面Ｗａとして、被加工面Ｗａにスプライン溝（溝条部）Ｗｃを形成する場合について例示する。
図４、図５は、切削工具１０を使用した切削加工方法を説明する縦断面図、および、上方から見た横断面図である。
【００３１】
切削加工は、主軸８に切削工具１０を支持させる支持手順Ｓ１と、第１バイト１２Ａを使用して平削り加工を行う第１加工手順Ｓ２と、第２バイト１２Ｂを使用して平削り加工を行う第２加工手順Ｓ３と、第３バイト１２Ｃを使用して平削り加工を行う第３加工手順Ｓ４と、第４バイト１２Ｄを使用して平削り加工を行う第４加工手順Ｓ５と、により実施される。
【００３２】
本実施形態では、ワークＷの円形孔Ｗｂの中心軸が主軸８の回転軸Ｃ１と平行となるように、ワークＷがテーブル２に載置されるので、支持手順Ｓ１において、切削工具１０を主軸８に取付ければ、被加工面Ｗａと切削工具１０の中心軸Ｐとが平行となる。
【００３３】
以下、第１加工手順Ｓ２について、詳しく説明する。
第１加工手順Ｓ２では、まず、工具移動手順Ｓ２１にて、三次元相対移動機構（Ｘ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１）により、切削工具１０を初期位置から被加工面Ｗａの加工開始位置まで移動させる。
次に、バイト位置決め手順Ｓ２２にて、第１バイト１２Ａのチップ１２２Ａが被加工面Ｗａに対向するように、主軸頭９により切削工具１０を中心軸Ｐまわりに回転させて、第１バイト１２Ａを位置決めする。
そして、切込量調整手順Ｓ２３にて、三次元相対移動機構により切削工具１０を移動させて、第１バイト１２Ａのチップ１２２Ａの被加工面Ｗａに対する切込量を調整する。
次に、平削り加工手順Ｓ２４にて、Ｚ軸移動機構６１により切削工具１０を回転軸Ｃ１方向に移動させて、被加工面Ｗａを平削り加工する（図４参照）。ここでは、第１バイトを被加工面Ｗａに沿って上部から下部に向かって移動させる際に、被加工面Ｗａが平削り加工される。なお、図５（Ａ）に示すように、切削加工するスプライン溝Ｗｃの幅寸法がチップ１２２Ａの幅寸法より大きい場合には、所定の溝幅が得られるまで平削り加工手順Ｓ２４を繰り返し実施すればよい。
最後に、退避手順Ｓ２５にて、第１バイト１２Ａを被加工面Ｗａから退避させて、第１加工手順Ｓ２が終了し、被加工面Ｗａが粗加工され、四角溝が形成される。
【００３４】
第２加工手順Ｓ３〜第４加工手順Ｓ５については、使用するバイト１２Ｂ〜１２Ｄが異なるだけであり、第１加工手順Ｓ２と同様の手順で実施される。
なお、第２加工手順Ｓ３では、円弧バイトである第２バイト１２Ｂにより、四角溝の溝底が円弧状に切削加工され（図５（Ｂ）参照）て、被加工面Ｗａに円弧溝が形成される。このように、第２加工手順Ｓ３ではスプライン溝Ｗｃの溝底の仕上げ加工が実施される。
また、第３加工手順Ｓ４および第４加工手順Ｓ５では、右側面バイトである第３バイト１２Ｃおよび左側面バイトである第４バイト１２Ｄにより、円弧溝の左右の内側面が仕上げ加工される（図５（Ｃ）、図５（Ｄ）参照）。
【００３５】
以上の手順Ｓ１〜Ｓ５により、第１バイト１２Ａから第４バイト１２Ｄまでの４本のバイトを所定の順番で使用して被加工面Ｗａを平削り加工して、スプライン溝Ｗｃが形成される。すなわち、粗加工バイトである第１バイト１２Ａを使用してスプライン溝が粗加工された後、仕上げ加工バイトである第２バイト１２Ｂ〜第４バイト１２Ｄを順番に使用してスプライン溝Ｗｃが仕上げ加工される。このようにして切削加工されたスプライン溝Ｗｃの一例を図７（Ａ）に示す。
【００３６】
［本実施形態による効果］
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）切削工具１０が４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄを備え、各バイトのチップ１２２Ａ〜１２２Ｄの形状が互いに異なっているので、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄによる第１加工手順Ｓ２から第５加工手順Ｓ５を組み合わせれば、１つの切削工具１０で所定の形状のスプライン溝Ｗｃを形成することができる。
【００３７】
（２）主軸頭９によって切削工具１０を中心軸Ｐ（回転軸Ｃ１）まわりに回転させるだけで、使用するバイトを４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄから容易に選択して変更することができる。従って、加工作業の簡略化を図ることができ、例えば、切削工具１０の交換の手間が省けるので、加工時間が短縮され、作業効率を改善することが可能となる。
【００３８】
（３）４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが同一平面上に配置されているので、使用するバイトを変更する際に、各バイト１２Ａ〜１２Ｄの位置を工具本体１１の中心軸Ｐ方向に位置決めする時間を短縮することができ、加工作業の簡略化をさらに図ることができる。
【００３９】
（４）三次元相対移動機構（Ｘ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１）によりバイト１２Ａ〜１２Ｄのチップ１２２Ａ〜１２２Ｄを被加工面Ｗａに対して適宜移動させて、使用するバイトの切込量が所定量となるように調整することができる。また、チップ１２２Ａ〜１２２Ｄを被加工面Ｗａに沿って相対移動させて、ワークＷを平削り加工することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、本発明の実施形態である第２実施形態に係る切削工具について図６に基づいて説明する。本実施形態は、前述した第１実施形態の構成を基に、切削工具におけるバイトの配置を変化させたものである。
図６は、本実施形態の切削工具１０Ａを示す正面図である。切削工具１０Ａは、前述の第１実施形態の切削工具１０に対して４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄの配置構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。すなわち、切削工具１０Ａは、工具本体１１Ａと、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄと、テーパシャンク１３と、を備えている。
【００４１】
４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、前記実施形態では中心軸Ｐに直交する１つの平面上に配置されていたが、本実施形態では、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、中心軸Ｐに直交する複数の平面上に、それぞれ配置されている。すなわち、工具本体１１Ａには、中心軸Ｐに沿って異なる高さ位置に、バイト固定用のフランジ１１３Ａ〜１１３Ｄが形成され、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、各フランジ１１３Ａ〜１１３Ｄに１本ずつ中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で放射状に配置されている。
【００４２】
このような本実施形態によれば、前述の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（５）４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが中心軸Ｐに直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイト１２Ａ〜１２Ｄの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体１１Ａの中心軸Ｐに直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具１０Ａを貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能なワークＷの対象範囲を広げることができる。
【００４３】
［本発明の変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明の切削工具を使用して被加工面に形成される溝条部としては、図８（Ａ）に示すセレーション溝Ｗｅでもよい。また、これらの溝条部に限らず、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示す突条部を形成する際にも本発明の切削工具を利用できる。突条部としては、図７（Ｂ）のスプライン軸のスプラインＷｄや、図８（Ｂ）のセレーション軸のセレーションＷｆなどが例示される。スプライン軸やセレーション軸は、比較的大きなトルクを伝達する際に用いられ、ボスを軸に固定する場合などに用いられる。なお、溝条部としては、キー溝、ダブルキー溝、外径溝などであってもよい。
【００４４】
また、回転移動機構として、切削工具を回転軸Ｃ１まわりの回転方向において位置決めする主軸頭を説明したが、これに限られず、テーブルをＺ軸に平行な回転軸Ｃ２（図１参照）まわりの回転方向において位置決めするテーブル回転移動機構（不図示）でもよい。テーブルを回転軸Ｃ２まわりに回転させることにより、使用するバイトの刃先を所定の順番でワークに対向させることができる。すなわち、変形例としての切削加工装置は、中心軸とワークの被加工面とが平行となるように切削工具を支持する工具支持部と、この工具支持部とテーブルとを３次元方向に相対移動可能な三次元相対移動機構と、テーブルの回転移動機構と、を含んで構成される。
【００４５】
また、切削工具には、４本のバイトが中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で均等に放射状に配置されているが、９０度の中心角となる配置に限らず、例えば、６０度および１２０度の中心角で各バイトが配置されていてもよい。
【００４６】
また、Ｙ軸移動機構はテーブルをＹ軸方向に移動させ、Ｘ軸移動機構はサドルをＸ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構は主軸頭をＺ軸方向に移動させるものと説明したが、Ｙ軸移動機構が切削工具をＹ軸方向に移動させ、または、Ｘ軸移動機構がテーブルをＸ軸方向に移動させ、あるいは、Ｚ軸移動機構がテーブルをＺ軸方向に移動させるものとしてもよい。すなわち、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構は、テーブルおよび切削工具を三次元方向に相対移動させる機構であればよい。
【００４７】
また、複数のバイトとして４本のバイトの場合を説明したが、バイトの本数としては複数であれば何本であっても構わない。
【００４８】
また、前記実施形態では、サドルはＸ軸移動機構によりＸ軸方向に移動可能に設けられているが、さらに、サドルをＹ軸まわりに揺動可能に設けてもよい。すなわち、主軸がＹ軸まわりに揺動する傾斜主軸を備えた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具、切削加工装置および切削加工方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
２…テーブル
９…主軸頭（回転移動機構）
１０Ａ…切削工具
１１Ａ…工具本体
１２…複数のバイト
１２Ａ…第１バイト
１２Ｂ…第２バイト
１２Ｃ…第３バイト
１２Ｄ…第４バイト
２１…Ｙ軸移動機構
５１…Ｘ軸移動機構
６１…Ｚ軸移動機構
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ…チップ（刃先）
Ｃ１…主軸の回転軸
Ｃ２…テーブルの回転軸
Ｐ…切削工具の中心軸
Ｗ…ワーク（被加工物）
Ｗａ…被加工面
Ｗｃ…スプライン溝（溝条部）
Ｗｄ…スプライン（突条部）
Ｗｅ…セレーション溝（溝条部）
Ｗｆ…セレーション（突条部）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具、切削加工装置および切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削加工装置に取付けられて被加工物を切削する切削工具であって、複数のバイトを有し、これらの各バイトが被加工物の複数の箇所をそれぞれ切削加工することによって、被加工物を所定の形状に加工できる切削工具が知られている。
例えば、特許文献１には、切削加工装置の主軸等に取付けられて、回転しながら被加工物を切削する回転工具であって、円孔の開口部の周縁に傾斜した面取り部分を形成する面取りナイフと、段付孔の孔内部の平坦面を形成するための平削りナイフとを有する回転工具が開示されている。
切削加工の際、工具本体を回転させながら被加工物に押し当てる。まず、工具本体に固定された平削りナイフによって段付孔の平坦面の切削が行われる。そして、工具本体が平坦面を切削しながら所定の深さまで押しこまれると、平削りナイフよりも後方に固定された面取りナイフによって開口部の周縁が面取りされる。
このように、特許文献１の回転工具を使用すれば、一つの回転工具により段付部の平坦面の形成と、開口部の周縁のバリ取りとが行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９０４６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の切削工具は、回転工具であるため、工具を回転させないで被加工物を切削加工（平削り加工）するような場合には適用できない。例えば、貫通孔の内周面に孔の軸方向に沿った溝を形成する際、一般的に、粗削り用のバイト（四角バイトなど）と、仕上げ用のバイト（側面加工バイトなど）とを用いて、被加工物を平削りする加工方法が採られる。このような被加工物に溝条部などを平削り加工する場合においても、１つの工具で複数の平削り加工を実施して、加工作業の簡略化を図りたいという要求が高くなっている。
【０００５】
本発明の目的は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施できて、加工作業の簡略化を図ることができる切削工具、切削加工装置および切削加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の切削工具は、中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定される複数のバイト、を備え、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具であって、前記複数のバイトは、互いに異なる形状の刃先を有し、かつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置されており、前記工具本体は、前記各刃先を所定の順番で前記被加工物に対向させるために、前記中心軸まわりの回転方向において位置決めされ、前記被加工物に対向された前記刃先は、前記被加工物に切り込まれた状態で、前記中心軸に沿って移動され、前記被加工物を前記中心軸に平行に平削り加工することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、切削工具が放射状に配置された複数のバイトを備え、各バイトの刃先形状が互いに異なっているので、複数のバイトによる平削り加工を組み合わせて、１つの切削工具によって所定の形状の溝条部や突条部を形成することができる。この際、工具本体を中心軸まわりに回転させるだけで、使用するバイトを複数のバイトから容易に選択して変更することができる。
【０００８】
ところで、円柱の外周面や円筒の内周面などに軸方向に沿った溝条部や突条部を形成する場合には、切削工具を被加工物に対して軸方向に往復運動させて、切削工具に送り運動を与えて加工する平削り加工が行われる。このような平削り加工では、複数のバイトが使用されることが多く、例えば、粗削り用のバイトにて粗削り加工を行った後、仕上げ用のバイトにて仕上げ加工を行うケースが多い。従って、工具本体を中心軸まわりに回転させるだけで、粗削り用のバイトから仕上げ用のバイトに変更することができる。
なお、切削工具をその中心軸まわりに回転させずに、被加工物を回転させることで、バイトの刃先を被加工物に対向させても、同様の効果が得られる。
【０００９】
以上のように、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。例えば、工具交換の手間が省けるので、加工時間が短縮され、作業効率を改善することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の切削工具では、複数のバイトが中心軸に直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイトの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体の中心軸に直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具を貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能な被加工物の対象範囲を広げることができる。
【００１１】
本発明の切削加工装置は、前記切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、前記被加工物を載置するテーブルと、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持し、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＸ軸移動機構と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＹ軸移動機構と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＺ軸移動機構と、を含んで構成され、前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１２】
ここで、回転移動機構は、切削工具をその中心軸まわりに回転自在に支持して、さらに、切削工具を回転させることで、使用するバイトの刃先が被加工面に対向するように、切削工具を位置決めする機能を有している。この回転移動機構として、サーボ機構を備えたものを採用でき、サーボ機構により切削工具の回転方向の位置決めを実施してもよい。
また、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構により、テーブルに載置された被加工物と回転移動機構に支持された切削工具とを三次元方向へ相対移動させる三次元相対移動機構が構成される。
【００１３】
この構成によれば、回転移動機構および三次元相対移動機構を備えているので、回転移動機構により切削工具を回転させて使用するバイトに容易に変更することができ、さらに、三次元相対移動機構によりバイトの刃先を被加工面に対して適宜移動させて、使用するバイトの切込量が所定量となるように調整することができる。そして、刃先を被加工面に沿って（工具本体の中心軸に平行に）相対移動させて、被加工物を平削り加工することができる。
このように、本発明の切削加工装置によれば、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。
【００１４】
本発明の切削加工装置は、前記切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、前記被加工物を載置するテーブルと、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持する工具支持部と、Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＸ軸移動機構と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＹ軸移動機構と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＺ軸移動機構と、前記テーブルを前記中心軸に平行な回転軸まわりに回転自在に支持し、前記回転軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、を含んで構成され、前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１５】
ここで、回転移動機構は、テーブルを回転軸まわりに回転自在に支持して、さらに、テーブルを回転させることで、使用するバイトの刃先が被加工面に対向するように、テーブルを位置決めする機能を有している。
この構成によれば、テーブルを回転させる回転移動機構を備えているので、テーブルを回転させることで、使用するバイトに容易に変更することができ、前述の切削加工装置と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の切削加工方法は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工方法であって、平行な中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定されるとともに互いに異なる形状の刃先を有しかつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置された複数のバイト、を備えた切削工具を用いて、前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持して、前記各刃先を所定の順番で前記被加工面に対向させるために、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めし、または、前記被加工物を前記中心軸に平行な回転軸まわりの回転方向において位置決めして、前記被加工面に対向された前記刃先を前記被加工面に切り込ませた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動させて、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、前記切削工具を使用するので、前述と同様の効果が得られる。すなわち、被加工物に溝条部または突条部を平削り加工する際に、１つの切削工具で複数の平削り加工を実施することができるとともに、使用するバイトを容易に変更できるので、加工作業の簡略化を図ることができる。
そして、複数のバイトが中心軸に直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイトの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体の中心軸に直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具を貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能な被加工物の対象範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の前提となる第１実施形態に係る切削加工装置を示す正面図。
【図２】前記切削加工装置の切削工具を示す正面図。
【図３】前記切削工具を示す上方から見た横断面図。
【図４】前記切削工具を使用した切削加工方法を示す縦断面図。
【図５】(Ａ)〜(Ｄ)は、前記切削工具の第１バイト〜第４バイトを使用した切削加工方法を示すそれぞれ上方から見た横断面図。
【図６】本発明の実施形態である第２実施形態に係る切削工具を示す正面図。
【図７】(Ａ)，(Ｂ)は、前記切削加工装置によって形成される溝条部および突条部の一例を示す横断面図。
【図８】(Ａ)，(Ｂ)は、前記切削加工装置によって形成される溝条部および突条部の他の例を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図５に示す第１実施形態は、本発明には含まれないが、本発明の前提となる技術であり、本発明である第２実施形態の説明では、第１実施形態との相違に基づいて説明を行う。
なお、後述する第２実施形態以降において、以下に説明する第１実施形態での構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
＜切削加工装置の構成＞
図１は、本発明には含まれないが本発明の前提となる切削加工装置の実施形態を示す正面図である。
切削加工装置は、図１に示すように、ＮＣ装置などの制御装置２０により制御される加工装置であって、ベース１と、このベース１上に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられ上面にワーク（被加工物）Ｗを載置するテーブル２と、ベース１の両側に立設された一対のコラム３，４と、この両コラム３，４の上部間に掛け渡されたクロスレール５と、このクロスレール５に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたサドル６と、このサドル６に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたラム７と、このラム７の下端に設けられ主軸８を回転自在に支持する主軸頭（回転移動機構）９と、を備える。
切削加工装置は、主軸８に着脱自在に取り付けられた切削工具１０によって、ワークＷの被加工面Ｗａを平削り加工して所定の溝条部を形成するためのものである。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに直交している。
【００２１】
ベース１には、テーブル２をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構２１が設けられ、クロスレール５には、サドル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構５１が設けられ、サドル６には、ラム７をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動機構６１が設けられている。これらのＸ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１およびＺ軸移動機構６１から、テーブル２（ワークＷ）と主軸頭９（切削工具１０）とを三次元方向へ相対移動させる三次元相対移動機構が構成されている。
また、ベース１には、切削工具１０を予備の切削工具３０あるいは異なる形状のバイトを有した切削工具に交換するための工具スタンド４０が設けられており、Ｘ軸移動機構５１およびＺ軸移動機構６１により主軸８を、工具スタンド４０に接近させて、例えば、使用中の切削工具１０と工具スタンド４０の切削工具３０とを容易に交換できるようになっている。
【００２２】
主軸頭９は、主軸８をＺ軸方向に平行な回転軸Ｃ１まわりに位置決めするものであり、後述する第２実施形態において本発明の回転移動機構を構成する。主軸８が回転することで、切削工具１０に設けられた後述する各バイトが被加工面Ｗａに対向する位置に移動するようになっている。主軸頭９には、主軸８を回転駆動させるサーボモータ（不図示）が内蔵されており、このサーボモータのサーボ機構により、主軸頭９が切削工具１０を回転軸Ｃ１まわりの任意の回転位置に位置決めできるようになっている。
制御装置２０は、主軸頭９およびＸ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１を制御する制御手段を構成している。
【００２３】
＜切削工具の構成＞
図２、図３は、切削工具１０を示す正面図、および、上方から見た横断面図である。
切削工具１０は、図２に示すように、主軸８（図１参照）に固定された状態で回転軸Ｃ１と一致する中心軸Ｐを有する工具本体１１と、中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で放射状に配置された４本のバイト１２と、工具本体１１の基端に形成されたテーパシャンク１３と、を含んで構成されている。４本のバイト１２は、第１バイト１２Ａ、第２バイト１２Ｂ、第３バイト１２Ｃおよび第４バイト１２Ｄからなり、中心軸Ｐに直交する１つの平面上に配置され、工具本体１１の先端（図中下端）の外周に固定されている。
【００２４】
工具本体１１は、円柱状に形成され、図３に示すように、円柱先端に形成された４箇所のバイト取付穴１１１を有する。これらのバイト取付穴１１１に４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが嵌め込まれ、工具本体１１の下方から各バイト１２Ａ〜１２Ｄがボルト止めされている。また、工具本体１１の円柱基端には、第１フランジ１１２（図２）が形成されており、第１フランジ１１２は工具スタンド４０（図１）に切削工具１０が載置される際に利用される。
【００２５】
テーパシャンク１３は、主軸８に係止される係止部１３１と、テーパ部１３２と、第２フランジ１３３とを有する。主軸８の内部に係止部１３１およびテーパ部１３２を挿入した状態（図４参照）で、第２フランジ１３３は切削工具１０の中心軸Ｐ方向の位置決めに使用される。
【００２６】
第１バイト１２Ａ〜第４バイト１２Ｄは、図３にも示すように、工具本体１１の中心軸Ｐから放射状に広がる方向に伸びる角柱状のバイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄをそれぞれ備え、バイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄの各基端が工具本体１１のバイト取付穴１１１に嵌め込まれボルト止めされている。また、バイト本体１２１Ａ〜１２１Ｄの各先端には、ダイアモンド製のチップ（刃先）１２２Ａ〜１２２Ｄが一体的に取り付けられている。すなわち、第１バイト１２Ａ〜第４バイト１２Ｄは、互いに異なる形状の第１チップ１２２Ａ、第２チップ１２２Ｂ、第３チップ１２２Ｃおよび第４チップ１２２Ｄをそれぞれ有している。
【００２７】
第１バイト１２Ａは、四角柱状のチップ１２２Ａを有した四角バイトであり、ワークＷを突切りして四角溝を形成する際に用いられる。四角柱状のチップ１２２Ａは、バイト本体１２１Ａの長手方向に直交する幅方向に沿って配置されている。
第２バイト１２Ｂは、端縁が円弧状に形成されたチップ１２２Ｂを有した円弧バイトであり、ワークＷに円弧溝を形成する際に用いられる円弧バイトである。円弧状の端縁を有するチップ１２２Ｂは、バイト本体１２１Ｂの長手方向に直交する幅方向に沿って、円弧状の端縁が外向きとなるように配置されている。
【００２８】
第３バイト１２Ｃは、四角柱状のチップ１２２Ｃを有し、溝条部の右側の内側面を切削加工する際に用いられる右側面バイトである。四角柱状のチップ１２２Ｃは、バイト本体１２１Ｃの長手方向に沿って配置されている。
第４バイト１２Ｄは、四角柱状のチップ１２２Ｄを有し、溝条部の左側の内側面を切削加工する際に用いられる左側面バイトである。四角柱状のチップ１２２Ｄは、バイト本体１２１Ｄの長手方向に沿って、第３バイト１２Ｃのチップ１２２Ｃとは反対側に配置されている。
【００２９】
ワークＷに溝条部を切削加工する際には、ワークＷを粗加工する粗加工バイトとして第１バイト１２Ａが使用される。また、ワークＷを仕上げ加工する仕上げ加工バイトとして、第２バイト１２Ｂ、第３バイト１２Ｃおよび第４バイト１２Ｄが使用される。
【００３０】
［切削加工方法］
切削加工装置を用いてワークＷを平削り加工する切削加工方法について、図４および図５を用いて説明する。本実施形態では、図４に示すように貫通する円形孔Ｗｂを有したワークＷを用いて、この円形孔Ｗｂの内側面を被加工面Ｗａとして、被加工面Ｗａにスプライン溝（溝条部）Ｗｃを形成する場合について例示する。
図４、図５は、切削工具１０を使用した切削加工方法を説明する縦断面図、および、上方から見た横断面図である。
【００３１】
切削加工は、主軸８に切削工具１０を支持させる支持手順Ｓ１と、第１バイト１２Ａを使用して平削り加工を行う第１加工手順Ｓ２と、第２バイト１２Ｂを使用して平削り加工を行う第２加工手順Ｓ３と、第３バイト１２Ｃを使用して平削り加工を行う第３加工手順Ｓ４と、第４バイト１２Ｄを使用して平削り加工を行う第４加工手順Ｓ５と、により実施される。
【００３２】
本実施形態では、ワークＷの円形孔Ｗｂの中心軸が主軸８の回転軸Ｃ１と平行となるように、ワークＷがテーブル２に載置されるので、支持手順Ｓ１において、切削工具１０を主軸８に取付ければ、被加工面Ｗａと切削工具１０の中心軸Ｐとが平行となる。
【００３３】
以下、第１加工手順Ｓ２について、詳しく説明する。
第１加工手順Ｓ２では、まず、工具移動手順Ｓ２１にて、三次元相対移動機構（Ｘ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１）により、切削工具１０を初期位置から被加工面Ｗａの加工開始位置まで移動させる。
次に、バイト位置決め手順Ｓ２２にて、第１バイト１２Ａのチップ１２２Ａが被加工面Ｗａに対向するように、主軸頭９により切削工具１０を中心軸Ｐまわりに回転させて、第１バイト１２Ａを位置決めする。
そして、切込量調整手順Ｓ２３にて、三次元相対移動機構により切削工具１０を移動させて、第１バイト１２Ａのチップ１２２Ａの被加工面Ｗａに対する切込量を調整する。
次に、平削り加工手順Ｓ２４にて、Ｚ軸移動機構６１により切削工具１０を回転軸Ｃ１方向に移動させて、被加工面Ｗａを平削り加工する（図４参照）。ここでは、第１バイトを被加工面Ｗａに沿って上部から下部に向かって移動させる際に、被加工面Ｗａが平削り加工される。なお、図５（Ａ）に示すように、切削加工するスプライン溝Ｗｃの幅寸法がチップ１２２Ａの幅寸法より大きい場合には、所定の溝幅が得られるまで平削り加工手順Ｓ２４を繰り返し実施すればよい。
最後に、退避手順Ｓ２５にて、第１バイト１２Ａを被加工面Ｗａから退避させて、第１加工手順Ｓ２が終了し、被加工面Ｗａが粗加工され、四角溝が形成される。
【００３４】
第２加工手順Ｓ３〜第４加工手順Ｓ５については、使用するバイト１２Ｂ〜１２Ｄが異なるだけであり、第１加工手順Ｓ２と同様の手順で実施される。
なお、第２加工手順Ｓ３では、円弧バイトである第２バイト１２Ｂにより、四角溝の溝底が円弧状に切削加工され（図５（Ｂ）参照）て、被加工面Ｗａに円弧溝が形成される。このように、第２加工手順Ｓ３ではスプライン溝Ｗｃの溝底の仕上げ加工が実施される。
また、第３加工手順Ｓ４および第４加工手順Ｓ５では、右側面バイトである第３バイト１２Ｃおよび左側面バイトである第４バイト１２Ｄにより、円弧溝の左右の内側面が仕上げ加工される（図５（Ｃ）、図５（Ｄ）参照）。
【００３５】
以上の手順Ｓ１〜Ｓ５により、第１バイト１２Ａから第４バイト１２Ｄまでの４本のバイトを所定の順番で使用して被加工面Ｗａを平削り加工して、スプライン溝Ｗｃが形成される。すなわち、粗加工バイトである第１バイト１２Ａを使用してスプライン溝が粗加工された後、仕上げ加工バイトである第２バイト１２Ｂ〜第４バイト１２Ｄを順番に使用してスプライン溝Ｗｃが仕上げ加工される。このようにして切削加工されたスプライン溝Ｗｃの一例を図７（Ａ）に示す。
【００３６】
［本実施形態による効果］
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）切削工具１０が４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄを備え、各バイトのチップ１２２Ａ〜１２２Ｄの形状が互いに異なっているので、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄによる第１加工手順Ｓ２から第５加工手順Ｓ５を組み合わせれば、１つの切削工具１０で所定の形状のスプライン溝Ｗｃを形成することができる。
【００３７】
（２）主軸頭９によって切削工具１０を中心軸Ｐ（回転軸Ｃ１）まわりに回転させるだけで、使用するバイトを４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄから容易に選択して変更することができる。従って、加工作業の簡略化を図ることができ、例えば、切削工具１０の交換の手間が省けるので、加工時間が短縮され、作業効率を改善することが可能となる。
【００３８】
（３）４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが同一平面上に配置されているので、使用するバイトを変更する際に、各バイト１２Ａ〜１２Ｄの位置を工具本体１１の中心軸Ｐ方向に位置決めする時間を短縮することができ、加工作業の簡略化をさらに図ることができる。
【００３９】
（４）三次元相対移動機構（Ｘ軸移動機構５１、Ｙ軸移動機構２１、Ｚ軸移動機構６１）によりバイト１２Ａ〜１２Ｄのチップ１２２Ａ〜１２２Ｄを被加工面Ｗａに対して適宜移動させて、使用するバイトの切込量が所定量となるように調整することができる。また、チップ１２２Ａ〜１２２Ｄを被加工面Ｗａに沿って相対移動させて、ワークＷを平削り加工することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、本発明の実施形態である第２実施形態に係る切削工具について図６に基づいて説明する。本実施形態は、前述した第１実施形態の構成を基に、切削工具におけるバイトの配置を変化させたものである。
図６は、本実施形態の切削工具１０Ａを示す正面図である。切削工具１０Ａは、前述の第１実施形態の切削工具１０に対して４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄの配置構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。すなわち、切削工具１０Ａは、工具本体１１Ａと、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄと、テーパシャンク１３と、を備えている。
【００４１】
４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、前記実施形態では中心軸Ｐに直交する１つの平面上に配置されていたが、本実施形態では、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、中心軸Ｐに直交する複数の平面上に、それぞれ配置されている。すなわち、工具本体１１Ａには、中心軸Ｐに沿って異なる高さ位置に、バイト固定用のフランジ１１３Ａ〜１１３Ｄが形成され、４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄは、各フランジ１１３Ａ〜１１３Ｄに１本ずつ中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で放射状に配置されている。
【００４２】
このような本実施形態によれば、前述の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（５）４本のバイト１２Ａ〜１２Ｄが中心軸Ｐに直交する複数の平面上に分かれて配置されているので、各バイト１２Ａ〜１２Ｄの取付部も中心軸方向に互いにずれた位置に配置することができ、工具本体１１Ａの中心軸Ｐに直交する方向の外径寸法を小さくすることができる。例えば、切削工具１０Ａを貫通孔に挿入させて切削加工する際に、比較的小さな貫通孔にも挿入させることができるので、切削可能なワークＷの対象範囲を広げることができる。
【００４３】
［本発明の変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明の切削工具を使用して被加工面に形成される溝条部としては、図８（Ａ）に示すセレーション溝Ｗｅでもよい。また、これらの溝条部に限らず、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示す突条部を形成する際にも本発明の切削工具を利用できる。突条部としては、図７（Ｂ）のスプライン軸のスプラインＷｄや、図８（Ｂ）のセレーション軸のセレーションＷｆなどが例示される。スプライン軸やセレーション軸は、比較的大きなトルクを伝達する際に用いられ、ボスを軸に固定する場合などに用いられる。なお、溝条部としては、キー溝、ダブルキー溝、外径溝などであってもよい。
【００４４】
また、回転移動機構として、切削工具を回転軸Ｃ１まわりの回転方向において位置決めする主軸頭を説明したが、これに限られず、テーブルをＺ軸に平行な回転軸Ｃ２（図１参照）まわりの回転方向において位置決めするテーブル回転移動機構（不図示）でもよい。テーブルを回転軸Ｃ２まわりに回転させることにより、使用するバイトの刃先を所定の順番でワークに対向させることができる。すなわち、変形例としての切削加工装置は、中心軸とワークの被加工面とが平行となるように切削工具を支持する工具支持部と、この工具支持部とテーブルとを３次元方向に相対移動可能な三次元相対移動機構と、テーブルの回転移動機構と、を含んで構成される。
【００４５】
また、切削工具には、４本のバイトが中心軸Ｐまわりに９０度の中心角で均等に放射状に配置されているが、９０度の中心角となる配置に限らず、例えば、６０度および１２０度の中心角で各バイトが配置されていてもよい。
【００４６】
また、Ｙ軸移動機構はテーブルをＹ軸方向に移動させ、Ｘ軸移動機構はサドルをＸ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構は主軸頭をＺ軸方向に移動させるものと説明したが、Ｙ軸移動機構が切削工具をＹ軸方向に移動させ、または、Ｘ軸移動機構がテーブルをＸ軸方向に移動させ、あるいは、Ｚ軸移動機構がテーブルをＺ軸方向に移動させるものとしてもよい。すなわち、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構およびＺ軸移動機構は、テーブルおよび切削工具を三次元方向に相対移動させる機構であればよい。
【００４７】
また、複数のバイトとして４本のバイトの場合を説明したが、バイトの本数としては複数であれば何本であっても構わない。
【００４８】
また、前記実施形態では、サドルはＸ軸移動機構によりＸ軸方向に移動可能に設けられているが、さらに、サドルをＹ軸まわりに揺動可能に設けてもよい。すなわち、主軸がＹ軸まわりに揺動する傾斜主軸を備えた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具、切削加工装置および切削加工方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
２…テーブル
９…主軸頭（回転移動機構）
１０Ａ…切削工具
１１Ａ…工具本体
１２…複数のバイト
１２Ａ…第１バイト
１２Ｂ…第２バイト
１２Ｃ…第３バイト
１２Ｄ…第４バイト
２１…Ｙ軸移動機構
５１…Ｘ軸移動機構
６１…Ｚ軸移動機構
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ…チップ（刃先）
Ｃ１…主軸の回転軸
Ｃ２…テーブルの回転軸
Ｐ…切削工具の中心軸
Ｗ…ワーク（被加工物）
Ｗａ…被加工面
Ｗｃ…スプライン溝（溝条部）
Ｗｄ…スプライン（突条部）
Ｗｅ…セレーション溝（溝条部）
Ｗｆ…セレーション（突条部）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定される複数のバイト、を備え、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具であって、
前記複数のバイトは、互いに異なる形状の刃先を有し、かつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置されており、
前記工具本体は、前記各刃先を所定の順番で前記被加工物に対向させるために、前記中心軸まわりの回転方向において位置決めされ、
前記被加工物に対向された前記刃先は、前記被加工物に切り込まれた状態で、前記中心軸に沿って移動され、前記被加工物を前記中心軸に平行に平削り加工することを特徴とする切削工具。
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、
前記被加工物を載置するテーブルと、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持し、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、
Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＸ軸移動機構と、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＹ軸移動機構と、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＺ軸移動機構と、を含んで構成され、
前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載の切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、
前記被加工物を載置するテーブルと、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持する工具支持部と、
Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＸ軸移動機構と、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＹ軸移動機構と、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＺ軸移動機構と、
前記テーブルを前記中心軸に平行な回転軸まわりに回転自在に支持し、前記回転軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、を含んで構成され、
前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工装置。
【請求項４】
被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工方法であって、
平行な中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定されるとともに互いに異なる形状の刃先を有しかつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置された複数のバイト、を備えた切削工具を用いて、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持して、
前記各刃先を所定の順番で前記被加工面に対向させるために、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めし、または、前記被加工物を前記中心軸に平行な回転軸まわりの回転方向において位置決めして、
前記被加工面に対向された前記刃先を前記被加工面に切り込ませた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動させて、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工方法。
【請求項１】
中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定される複数のバイト、を備え、被加工物を平削り加工して所定の溝条部または突条部を形成する切削工具であって、
前記複数のバイトは、互いに異なる形状の刃先を有し、かつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置されており、
前記工具本体は、前記各刃先を所定の順番で前記被加工物に対向させるために、前記中心軸まわりの回転方向において位置決めされ、
前記被加工物に対向された前記刃先は、前記被加工物に切り込まれた状態で、前記中心軸に沿って移動され、前記被加工物を前記中心軸に平行に平削り加工することを特徴とする切削工具。
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、
前記被加工物を載置するテーブルと、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持し、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、
Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＸ軸移動機構と、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＹ軸移動機構と、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記回転移動機構を相対移動させるＺ軸移動機構と、を含んで構成され、
前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工装置。
【請求項３】
請求項１に記載の切削工具を有し、被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工装置であって、
前記被加工物を載置するテーブルと、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持する工具支持部と、
Ｘ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＸ軸移動機構と、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＹ軸移動機構と、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交するＺ軸方向へ前記テーブルおよび前記工具支持部を相対移動させるＺ軸移動機構と、
前記テーブルを前記中心軸に平行な回転軸まわりに回転自在に支持し、前記回転軸まわりの回転方向において位置決めする回転移動機構と、を含んで構成され、
前記各刃先は、所定の順番で、前記被加工面に対向され、前記被加工面に切り込まれた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動され、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工装置。
【請求項４】
被加工物を平削り加工して所定の溝条部、または、突条部を形成する切削加工方法であって、
平行な中心軸を有する工具本体、および、前記中心軸まわりに放射状に配置されて前記工具本体に固定されるとともに互いに異なる形状の刃先を有しかつ前記中心軸に直交する複数の平面上にそれぞれ配置された複数のバイト、を備えた切削工具を用いて、
前記中心軸と前記被加工物の被加工面とが平行となるように前記切削工具を支持して、
前記各刃先を所定の順番で前記被加工面に対向させるために、前記切削工具を前記中心軸まわりの回転方向において位置決めし、または、前記被加工物を前記中心軸に平行な回転軸まわりの回転方向において位置決めして、
前記被加工面に対向された前記刃先を前記被加工面に切り込ませた状態で、前記被加工面に対して前記中心軸方向に相対移動させて、前記被加工面を平削り加工することを特徴とする切削加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６８１６（Ｐ２０１２−１６８１６Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８１２７（Ｐ２０１１−２０８１２７）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【分割の表示】特願２００８−１９４７８７（Ｐ２００８−１９４７８７）の分割
【原出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【分割の表示】特願２００８−１９４７８７（Ｐ２００８−１９４７８７）の分割
【原出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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