JP2014140932A - バリ取り工具 - Google Patents

Abstract

【課題】刃具の押圧力を簡易に調整して均一で高精度なバリ取り加工を可能とする。
【解決手段】工作機械の主軸装置に装着して回転させる筒状のシャンク２と、刃具を保持する刃具保持手段４と、を有し、刃具を回転させてワークを加工するバリ取り工具１であって、シャンク２に対して軸方向に移動自在に内挿されたステム３と、ステム３に対して刃具保持手段４を軸方向に移動自在に案内し回転方向に一体として回転する刃具案内手段５と、刃具保持手段４をステム３に対してワークに押圧する方向に付勢するばね部材６と、このばね部材６の初期長を調整して当該ばね部材による押圧力を調整する初期長調整手段と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は工作機械用のバリ取り工具に係り、特に、押圧力を調整するばね部材の初期長調整手段を備えたバリ取り工具に関する。

従来、アルミダイキャストなどの鋳造部品のバリ取りや面取りをする手段として、グラインダ等を使って手作業で行なったり、バリ取り用のブラシ工具で研磨したり、あるいはマシニングセンタに切削工具等（例えば、特許文献１，２）を取り付けて、倣い動作のプラグラムによりワークの鋳物形状に沿った軌跡を描くようにして加工したりする方法が知られている。

特許文献１に記載のバリ取り工具は、ワークの寸法のばらつきに対応するために、刃物取り付けホルダがシリンダ方向にスライドして、ある力が加わると刃物等が一定の力で逃げるようにしたものである。

特許文献２に記載の穴加工用工具ホルダは、工具保持体を加工方向に付勢するバネを備え、バネが圧縮されることで、素材寸法のばらつきによらず安定した面取り加工ができるようにしたものである。

特開２００６−２２４２８８号公報（課題を解決するための手段、図１、図２） 特開平７−９２０９号公報（請求項１、段落０００４、図３、図４）

しかしながら、従来のバリ取り工具等では、刃具をワークに押圧するばねによるばね力（押圧力）の調整ができないため、均一で精度の高いバリ取りや面取り加工を行うことができないという問題があった。
つまり、マシニングセンタに工具を取り付けて、バリ取りや面取り加工をしようとするときは、バリの形状やワークの凹凸に合わせて適正な押圧力に設定しないとバリが残ってしまったり、バリを取りすぎて深く削りすぎてしまったりするという問題があった。そのため、高精度に高い品質でバリ取り加工をするためには、工具を加工対象に合わせてその都度交換したり、倣い動作のプログラムを変更したりしなければならず、作業効率が悪いという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、刃具をワークに押圧する押圧力を簡易に調整して均一で高精度なバリ取りや面取り加工ができるバリ取り工具を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、工作機械の主軸装置に装着して回転させる筒状のシャンクと、刃具を保持する刃具保持手段と、を有し、前記刃具を回転させてワークを加工するバリ取り工具であって、前記シャンクに対して軸方向に移動自在に内挿されたステムと、このステムに対して前記刃具保持手段を軸方向に移動自在に案内し回転方向に一体として回転する刃具案内手段と、前記刃具保持手段を前記ステムに対して前記ワークに押圧する方向に付勢するばね部材と、このばね部材の初期長を調整して当該ばね部材による押圧力を調整する初期長調整手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、ばね部材による押圧力を調整する初期長調整手段を備えたことで、バリの形状や目的とする面取りの大きさ等に応じて加工時における押圧力の範囲を適宜設定することができるため、均一で高精度なバリ取りや面取り加工ができる。
そして、押圧力の範囲を好適に設定することで、寸法にバラツキがあるワークであっても比較的簡単なＮＣプログラムによる倣い動作で均一で高精度なバリ取りや面取り加工ができる。また、ワークの位置決めの許容範囲も増大するため、正確な位置出しが必要ないので作業時間を短縮することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバリ取り工具であって、前記初期長調整手段は、前記ステムを筒状に形成し、当該ステムの内周部に形成されたねじ部と、このねじ部に螺入され前記ばね部材の初期長を規制するばね受けと、このばね受けを前記シャンクに対して回転方向の回転を規制しながら軸方向に移動自在に案内する摺動案内部材と、前記シャンクの回転を前記ステムに伝達ないし切断するクラッチ機構と、を備え、前記ばね部材を前記刃具保持手段と前記ばね受けとの間に配設し、前記ステムの後退端を規制する規制部を設けたこと、を特徴とする。

かかる構成によれば、本発明に係るバリ取り工具は、前記クラッチ機構により、前記シャンクと前記ステムとの係合を切断することで、シャンクに対してステムを回転させることができる。そして、シャンクに対してステムを回転させることで、ステムに螺入されたばね受けを軸方向に移動させてばね部材の初期長を自在に調整することができる。このようにして、初期長調整手段により、ばね部材の初期長を縮小させれば押圧力の初圧を増大させ、初期長を増大させれば押圧力の初圧を減少させて押圧力を調整することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のバリ取り工具であって、前記クラッチ機構は、前記ステムに配設された係合部と、前記シャンクに配設された被係合部と、前記係合部を前記被係合部の方向に付勢して当該係合部と当該被係合部を係合させるクラッチばねと、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、本発明に係るバリ取り工具は、クラッチばねを備えたことで、クラッチばねの付勢力により当該係合部と当該被係合部を係合させて、シャンクとステムを一体として回転させることができるとともに、クラッチばねの付勢力に抗してステムを軸方向に引っ張り出す方向に移動させることにより、当該係合部と当該被係合部との係合を解除してシャンクに対してステムを自在に回転させて押圧力を調整することができる。

このようにして、本発明に係るバリ取り工具は、ステムを軸方向に引っ張り出す方向に移動させてクラッチ機構の切断を解除することができるため、工作機械の主軸装置に装着したままでステムを回転させてばね部材による押圧力を調整することができる。したがって、工具を工作機械から取り外したり、交換したりすることなく、工作機械の主軸装置に装着したままで自在に押圧力を調整することができるため、作業時間を短縮して、しかも、均一で高精度なバリ取りや面取り加工ができる。

本発明に係るバリ取り工具は、刃具をワークに押圧する押圧力を簡易に調整して均一で高精度なバリ取りや面取り加工等ができ、しかも作業時間を短縮して効率的な加工ができる。

本発明の実施形態に係るバリ取り工具の構成を示す図であり、（ａ）は半断面正面図、（ｂ）は部分断面平面図である。 本発明の実施形態に係るバリ取り工具の加工中の動作を示す半断面図である。 本発明の実施形態に係るバリ取り工具の初期長調整手段の動作を示す断面図であり、（ａ）の上半分はステムが後退端にある状態を示し、下半分はステムを引っ張り出して初期長を調整する様子を示す。（ｂ）はばね部材による押圧力を増大させた状態を示す半断面図である。

本発明の実施形態に係るバリ取り工具１について、適宜図１から図３を参照しながら詳細に説明する。バリ取り工具１は、マシニングセンタ等の工作機械（不図示）の主軸装置に装着して刃具Ｔ（図２参照）を回転させながらワークＷ（図２参照）のバリ取り、面取り、磨き加工等の種々の加工を行うための工具である。

なお、本発明において、説明の便宜上、「刃具」の用語を使用するが、切削工具に限定する趣旨ではなく、回転させてワークＷを加工、処理する「工具」を意味し、研磨具等も含まれる。

バリ取り工具１は、図１（ａ）に示すように、工作機械（不図示）の主軸装置に装着して回転させる筒状のシャンク２と、シャンク２に対して軸方向に移動自在に内挿されたステム３と、刃具Ｔ（図２参照）を保持する刃具保持手段であるコレット４と、ステム３に対してコレット４を軸方向に移動自在に案内し回転方向に一体として回転する刃具案内手段５を構成するコレットホルダ５０およびピン５１と、コレットホルダ５０をステム３に対してワークＷ（図２参照）に押圧する方向に付勢するばね部材６と、このばね部材の初期長を調整して押圧力を調整する初期長調整手段８と、を備えている。

なお、本実施形態に係るバリ取り工具１において、説明の便宜上、シャンク２側を後部（後方）、コレット４側を前部（前方）といい、各構成部材においても当該部材の後部、前部という表現を使用する。

シャンク２は、鍔部２１が形成された略円筒形状の部材であり、後部側の外周部を工作機械（不図示）の主軸装置に装着し、前部側の外周部にはハウジング２２が螺入されている。シャンク２の後端部には、エンドカバー２３が装着され、このエンドカバー２３には、エア抜き穴２３ａが形成されている。シャンク２の内周部には、後記する初期長調整手段８が内設されている。

ステム３は、円筒形状をなして構成され、所定のクリアランスを設けてシャンク２に対して軸方向に移動自在に内挿されている。ステム３は、後記するクラッチ機構９を介してシャンク２に連結されているため、回転方向に対しては、一体として回転するように連結または解除することができるようになっている。
ステム３の前部側には、直径方向に外周部から貫通するようにピン５１が挿通して固定されている。このピン５１は、コレットホルダ５０に形成された長穴５２に挿通され、刃具案内手段５を構成する。ステム３の後部側には、内周部にねじ部３１が形成されている。このねじ部３１は、後記する初期長調整手段８を構成するばね受け８１が螺入される。

コレット４は、コレットホルダ５０にねじ込んで刃具Ｔ（図２参照）をコレットホルダ５０に装着するためのチャック部材であるが、刃具Ｔの種類に応じて種々の形態を採用することができるため、詳細な説明は省略する。

刃具案内手段５は、コレット４を支持するコレットホルダ５０と、ステム３に挿通して固定されたピン５１と、コレットホルダ５０に形成された長穴５２と、を備えている。
コレットホルダ５０は、円柱形状をなした部材であり、前部にはコレット４が挿入され、胴部には直径方向に貫通して軸方向に沿う長穴５２（図１（ｂ）参照）が形成され、後端部にはばね部材６を支持するばね座５３が形成されている。長穴５２には、ピン５１が挿通され、コレットホルダ５０とステム３が連結されている。

このようにして、刃具案内手段５は、コレットホルダ５０に固定されたピン５１を介してコレットホルダ５０とステム３を連結することで、コレットホルダ５０はステム３と一体として回転しながら、軸方向には移動できるようにしている。
そして、コレットホルダ５０は、後端部がばね部材６により前方に付勢されているため、図２に示すように、バリ取り加工中では、刃具Ｔを回転させながら、ピン５１が長穴５２に挿通されたままでコレットホルダ５０がばね部材６の押圧力に抗して軸方向に移動するため、ワークＷの形状に応じて工具長が軸方向に伸縮できるようになっている。

なお、本実施形態においては、刃具案内手段５を主としてピン５１と長穴５２により構成したがこれに限定されるものではなく、いわゆるスプラインやキー部材で摺動自在に連結した構成を採用してもよい。

初期長調整手段８は、図３（ａ）に示すように、ステム３の内周部に形成されたねじ部３１に螺入されたばね受け８１と、このばね受け８１をシャンク２に対して回転を規制しながら軸方向に移動自在に案内する摺動案内部材であるガイドシャフト８２と、シャンク２の回転をステム３に伝達ないし切断するクラッチ機構９と、ステム３の軸方向移動の後退側の停止位置（後退端）を設定する規制部８３と、を備えている。

ばね受け８１は、ガイドシャフト８２に挿入される内周部８１ａと、ステム３のねじ部３１に螺入される外周部８１ｂと、からなる円環状の部材で構成されている。内周部８１ａは、断面が正方形の角穴形状をなし、外周部８１ｂには、ねじ部３１に螺入される雄ねじが形成されている。

ガイドシャフト８２は、ねじ状の支持部８２ａと、支持部８２ａから軸方向に延びて立設された案内部８２ｂと、を備えている。支持部８２ａをシャンク２の後端内周部にねじ込んで固定している。案内部８２ｂは、ばね受け８１を挿通して案内する断面のコーナ部が丸い略正方形の角棒形状をなし、ステム３の中心軸方向に沿ってばね受け８１を案内するように配設されている。
ガイドシャフト８２は、ばね受け８１の回転を規制しながら、ばね受け８１を軸方向に沿って移動自在に案内することで、シャンク２に対してステム３を回転させるとばね受け８１を軸方向に移動できるようになっている（初期長調整手段８）。

クラッチ機構９は、ステム３の外周部に配設された係合部９１と、シャンク２の前端部２４に配設された被係合部９２と、ハウジング２２の内周部先端と係合部９１との間に配設されたクラッチばね９３と、を備えている。
係合部９１と被係合部９２は、例えばドグクラッチのような噛み合い機構を有し、両者が噛み合うことでステム３とシャンク２とが一体として回転する。クラッチばね９３は、係合部９１を被係合部９２の方向に付勢するようになっている。

規制部８３は、ステム３の後退側の移動の終端を設定するストッパ部であり、ステム３の外周部に配設された係合部９１と、シャンク２の前端部２４との当接部であり、係合部９１をシャンク２の前端部２４に当接させてステム３の後退端を規制している。シャンク２の端面（前端部２４）に規制部８３を設けることで剛性を確保して耐久性を向上させることができる。

なお、係合部９１をシャンク２の前端部２４に当接させた状態では、ステム３の後端部３２は、ガイドシャフト８２の支持部８２ａやシャンク２のエンドカバー２３に当接しないようになっている。

また、本実施形態においては、剛性を確保して耐久性を向上させるためにシャンク２の端面に規制部８３を設けたが、これに限定されるものではなく、工具の仕様や負荷等に応じてステム３の後端部３２に設けてもよいし、緩衝部材を介在させてもよい。

以上のように構成された本実施形態に係るバリ取り工具１の動作について、主として図２と図３を参照しながら説明する。
本実施形態に係るバリ取り工具１は、図３（ａ）の上半分に示すように、バリ取り加工中には、クラッチばね９３の付勢力によりステム３を後方に移動させることで、クラッチ機構９が噛み合って係合するので工作機械（不図示）の駆動力によるシャンク２の回転をステム３に伝達し一体として刃具Ｔを回転させる（図２参照）。

一方、非加工中には、図３（ａ）の下半分に示すように、作業者（不図示）がクラッチばね９３の付勢力に抗してステム３を前方に引っ張り出して（符号Ｓ参照）移動させクラッチ機構９の係合を解除することで、工作機械（不図示）に装着されたシャンク２に対してステム３を回転（符号Ｒ，Ｌ参照）させることができる。

そして、ステム３を前方に引っ張り出した状態で（符号Ｓ参照）、ステム３を先端側（紙面左）から見て右に回転させると（符号Ｒ参照）、ばね受け８１をステム３に対して前進方向に移動させてばね部材６による加工時（図２参照）の押圧力を高めることができる。また、ステム３を左に回転させると（符号Ｌ参照）、ばね受け８１をステム３に対して後退方向に移動させてばね部材６による押圧力を減少させることができる。

このようにして、本発明の実施形態に係るバリ取り工具１は、ステム３を軸方向に引っ張り出す方向に移動させてクラッチ機構９の切断を解除することができるため（図３（ａ）の下半分）、工作機械の主軸装置に装着したままでステム３を回転させてばね部材６による押圧力を調整することができる。
したがって、バリ取り工具１を工作機械から取り外したり、交換したりすることなく、工作機械の主軸装置に装着したままで自在に押圧力を調整することができるため、作業時間を短縮して、しかも、ワークＷ（図２参照）の形状等に応じて適切な押圧力を設定できるため均一で高精度なバリ取りや面取り加工ができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、作業性を向上させるために工作機械の主軸装置に装着したままで押圧力を調整するようにしたが、ばね受け８１を移動させて初期長を調整する調整ねじ等の公知の調整機構を設けて、工作機械の主軸装置から取り外した状態で押圧力を調整してもよい。

１ バリ取り工具
２ シャンク
３ ステム
４ コレット（刃具保持手段）
５ 刃具案内手段
６ ばね部材
８ 初期長調整手段
９ クラッチ機構
５０ コレットホルダ
５１ ピン
５２ 長穴
５３ 座
８１ ばね受け
８２ ガイドシャフト（摺動案内部材）
８３ 規制部
９１ 係合部
９２ 被係合部
Ｔ 刃具
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 工作機械の主軸装置に装着して回転させる筒状のシャンクと、
   刃具を保持する刃具保持手段と、を有し、前記刃具を回転させてワークを加工するバリ取り工具であって、
   前記シャンクに対して軸方向に移動自在に内挿されたステムと、
   このステムに対して前記刃具保持手段を軸方向に移動自在に案内する刃具案内手段と、
   前記刃具保持手段を前記ステムに対して前記ワークに押圧する方向に付勢するばね部材と、
   このばね部材の初期長を調整して当該ばね部材による押圧力を調整する初期長調整手段と、
   を備えたことを特徴とするバリ取り工具。
2. 前記初期長調整手段は、前記ステムを筒状に形成し、当該ステムの内周部に形成されたねじ部と、
   このねじ部に螺入され前記ばね部材の初期長を規制するばね受けと、
   このばね受けを前記シャンクに対して回転方向の回転を規制しながら軸方向に移動自在に案内する摺動案内部材と、
   前記シャンクの回転を前記ステムに伝達ないし切断するクラッチ機構と、を備え、
   前記ばね部材を前記刃具保持手段と前記ばね受けとの間に配設し、前記ステムの後退端を規制する規制部を設けたこと、
   を特徴とする請求項１に記載のバリ取り工具。
3. 前記クラッチ機構は、前記ステムに配設された係合部と、
   前記シャンクに配設された被係合部と、
   前記係合部を前記被係合部の方向に付勢して当該係合部と当該被係合部を係合させるクラッチばねと、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載のバリ取り工具。

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