JP6697865B2

JP6697865B2 - テーパー穴加工ツール

Info

Publication number: JP6697865B2
Application number: JP2015204602A
Authority: JP
Inventors: 照戸田
Original assignee: 株式会社戸田精機
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: JP2017074657A

Description

この発明は、刃先の消耗が早くなる問題をなくするテーパー穴加工ツールに関する。

ワークに前もって加工してある穴にテーパー穴を加工する従来の技術としては、下穴にカッターのボデーを貫通したのち、このカッターを後退移動と横移動（カッターのボデーの径方向）との複合移動をさせながら、下穴にテーパー穴を加工している（特許文献１）。

特開２００１−２７７０１５号公報

ところで、特許文献１の加工方式によると、ストレートシャンクの先端にストレートシャンクの軸心から所定量オフセットした位置に小径な首部を介して逆円錐台形のボデーを一体に形成すると共に、このボデーには、加工すべきテーパー穴の形状に応じたいわゆる先広がり形状の直線刀の如き単一の切刃が形成された加工テーパー穴の形状に見合う専用のカッターが必要になる。

このため、テーパー穴の周穴斜面形状に合致する切刃を有するカッターを加工テーパー穴の斜面が変わるその都度必要になる。すなわち、市販の刃物（チップ）を使用することができない問題があった。

その要因は、テーパー穴の全面幅を成形切刃でツールの主軸の下り送りによって一発で行っていることに起因する。

特に、近年、加工製品の寿命を考慮して焼き入れ硬度の高い材質が一般的に使用されるようになってきているので、加工切刃（カッター）の寿命が問題、すなわち、切刃の面幅全体の加工負荷が大きく、またテーパー穴の大径部と小径部の切削スピードが違うために理想的な切削スピードで加工できず、刃先の消耗が早くなる問題があった。

そこで、この発明は、上述の問題を解決したテーパー穴加工ツールを提供することにある。

上記の課題を解決するために、この発明は、工作機械に対し位置決め手段を介し不回転状態に接続するケーシングと、このケーシングの中心に貫通してフリーに回転するように軸承すると共に、上記工作機械側から回転伝達を受けるように設けた主軸と、この主軸に平行して上記ケーシング内でフリーに回転するように軸承した伝達軸と、上記主軸から上記伝達軸に回転伝達を受けるように設けた噛み合う歯車と、上記主軸内の中心線上に定位置でフリーに回転するように軸承した送り雄ネジと、上記主軸の先端側内にガイド手段により上記主軸の軸線方向にスライドし、かつピンにより上記送り雄ネジが回転しても上記主軸に対して回り止めされるよう組み込んだスライドロッドと、このスライドロッドの末端面から内方に向け上記送り雄ネジをねじ込むように設けた雌ネジと、上記主軸の先端に設けたガイドにより仕上げテーパー穴の角度に沿ってガイド手段によりガイドされてスライドする刃物ホルダと、この刃物ホルダの低所先端にセットした刃物と、上記スライドロッドの周面先端部から先端に向け先細りになるように設けた勾配面部と、上記主軸の先端内に支軸を介し中間を回動自在に支持すると共に、上記勾配面部に先端を当接し、かつ上記刃物ホルダに末端を係合したレバーと、このレバーに上記勾配面部に上記レバーの先端が常に圧接するように付与した押圧手段と、上記伝達軸の回転を上記送り雄ネジに伝達するように設けた減速伝達手段とからなる構成を採用する。

また、前記減速伝達手段が、送り雄ネジの外周でフリーに回転するように組み込んだ外、内歯車と、この外、内歯車の外歯に回転を伝達するように噛合させて伝達軸に設けた第１歯車と、送り雄ネジの外周に設けた第２歯車と、主軸内の複数位置に軸承して上記外、内歯車の内歯及び外歯に噛合して上記第２歯車に回転を伝達するように設けた遊星歯車とで構成した構成を採用することもある。

以上のように、この発明のテーパー穴加工ツールによれば、主軸の一方向回転（正転）にともない歯車から伝達軸の回転を、減速伝達手段から送り雄ネジに伝達し、この回転伝達によりスライドロッドを前進させる。

すると、前進するスライドロッドの勾配面部によりレバーを回動させながら、押圧手段の押圧力にさからって刃物ホルダをガイドにより案内しながら押し出すので、刃物ホルダの保持刃物により下穴のテーパー穴加工を行うことができる。

このため、切削切刃を特殊な形状に加工することなく、市販の刃物（チップ）で加工することができる特有な効果がある。

また、加工時に刃物、ワーク材質条件に最適な主軸回転（切削時周速）を設定し加工を行うが、その回転を減速伝達手段を用いて、刃物支持ホルダのスライド部に取り出し、定速で（切り込み速度が変化することなく）最適な切り込み量をあたえることができる効果がある。

さらに、主軸の回転を取り出して送り雄ネジを回動させる減速伝達手段に外、内歯車を使用しているので、二段の歯車で取り出すことができ、コンパクトになる効果がある。

この発明のテーパー穴加工ツールの実施の形態を示す縦断正面図である。同上の要部を示す縦断拡大正面図である。同、横断平面図である。刃物ホルダの作用を示す縦断拡大正面図である。ワークのテーパー穴を示す縦断拡大正面図である。

次に、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
実施形態の図１から図３に示す１は、工作機械Ａに対し位置決め手段Ｂを介し不回転状態に接続するケーシングで、このケーシング１には、ベアリング２によりフリーに回転するように軸承した主軸３が貫通させてある。

上記の位置決め手段Ｂは、例えば、図１に示すように、ケーシング１の外側から突出する突出部材４に上面が開放する凹入孔５を設けて、この凹入孔５に上方への突出力を付与するバネ６を挟み込んだ軸材７を嵌入し、工作機械Ａに主軸３をセットした際、工作機械Ａのブロック８のテーパー穴９にバネ６を圧縮しながら軸材７の先端が嵌入して係合関係になるので、ケーシング１が不回転状態になるようにしてある。

なお、ケーシング１の外周から突出して軸材７の貫通孔１３を有する片１０を設けて、この片１０に設けてある孔１１に突出部材４から上方に起立するピン１２を貫通させて、主軸３に対するケーシング１の回り止めと、軸材７の昇降をガイドするようにしてある。

また、工作機械Ａにケーシング１を接続した際に、工作機械Ａのスピンドルａから主軸３に回転を伝達するようになっている。

この回転伝達は、例えば、図１に示すように、スピンドルａのテーパー穴１４に主軸３の元部のテーパーシャンク１５を嵌入するようになっている。

さらに、ケーシング１内には、主軸３に平行してフリーに回転する伝達軸１６が軸承してあり、この伝達軸１６に設けてある第１歯車１７には、主軸３の外周に主軸３と共に回転する第２歯車１８が設けてある。

また、主軸３内の中心線上には、ベアリング１９を介し定位置でフリーに回転するように軸承した送り雄ネジ２０が設けてあり、主軸３の先端側内には、ガイド手段としての外周面軸線方向の縦溝２１と、この縦溝２１に先端が嵌入するように主軸３の外周面からねじ込んだピン２２により主軸３に対して回り止めされ、かつ図示昇降方向にスライドするスライドロッド２３が組み込まれ、このスライドロッド２３の上端面から下方に向けて雌ネジ２４を設けて、この雌ネジ２４に送り雄ネジ２０がねじ込んである。

さらに、主軸３の主軸先端４８（図示下端）には、被加工ワークＷに前もって設けてあるバルブシートなどのテーパー穴Ｘ（図５参照）の角度に沿ってガイド手段Ｃによりガイドされてスライドする刃物ホルダ２５が設けてある。

上記ガイド手段Ｃは、図１、２に示すように、主軸３の先端（下端）面に先端面（下位端面）が開放するレールの役目をするカバー２６がボルトなどの固着手段を介し取り付けてあり、このカバー２６の先端面開口から内方に刃物ホルダ２５を挿入することで、刃物ホルダ２５が斜め上下にスライドできるようになっている。
なお、テーパー穴Ｘの角度が変わると、その角度に見合う主軸先端４８を使用する。

上記刃物ホルダ２５の先端（図示下端）には、切削刃物Ｙが支持（この支持は、ビス止めなど既知につき説明を省略する）されている。

また、スライドロッド２３の周面先端部から先端に向け先細りになる勾配面部２７が設けてある。

さらに、主軸３の先端内に中空室２８を設けて、この中空室２８内にレバー２９の中間を支軸３０を介し回動自在に支承すると共に、このレバー２９の先端は、勾配面部２７に当接し、レバー２９の末端は、刃物ホルダ２５の途中に係合させる。

上記の係合は、図示の場合、刃物ホルダ２５に凹入部３１を設けて、この凹入部３１にレバー２９の末端を嵌入して係合関係にしてある。

さらに、勾配面部２７に対しレバー２９の先端が常に圧接するように押圧手段Ｄが設けてある。

上記の押圧手段Ｄとしては、図示の場合、筒状部３２にスライダ３３を嵌入して、筒状部３２に一端が筒状部３２の底に、他端がスライダ３３の末端にそれぞれ当接するバネ３４を組み込んで構成してある。

すると、スライダ３３の先端がレバー２９の先端部に押し付けられて、勾配面部２７に対しレバー２９の先端を安定した状態で常に圧接することができる。

また、伝達軸１６の回転を歯車の組み合わせにより構成した減速伝達手段Ｅを介し送り雄ネジ２０に伝達するようにしてある。

図中３６はスライドロッド２３がどの位置にいるかを目視で確認できるようにしたピンで、長孔３５のどの位置にいるかを確認できる。

上記のように構成すると、主軸３の一方向回転（正転）にともない第２歯車１８から第１歯車１７により伝達軸１６がドライブされ、次に減速伝達手段Ｅにより減速されて送りネジ２０をドライブする。

すると、送り雄ネジ２０のねじ込み雌ネジ２４を有するスライドロッド２３が降送されて、この降送にともない勾配面部２７によりレバー２９を図１、２の時計方向に回動（揺動）する。

すると、レバー２９の先端移動によって、刃物ホルダ２５を図４に示すように押し出すので、図５に示すように、ワークＷのテーパー穴Ｘを刃物Ｙにより切削する。

なお、切削終了後には、主軸３の他方向回転（逆転）にともない上述の逆動作によってスライドロッド２３を上昇させ、またレバー２９の反時計方向の回動（揺動）にともない刃物ホルダ２５を押し戻す（図１に示すように）。
図中３８はスライドロッド２３の嵌入孔である。

次に、前記の減速伝達手段Ｅの構成を図１、２により説明する。
送り雄ネジ２０の外周に組み込んだフリーに回転する外、内歯車４１と、この外、内歯車４１の外歯４２に回転を伝達するように伝達軸１６に設けた噛合第１歯車４３と、送り雄ネジ２０の外周に設けた第２歯車４４と、主軸３内の複数位置に支軸４５を介して軸承すると共に、外、内歯車４１の内歯４６と外歯４２とに噛合する遊星歯車４７とで減速伝達手段Ｅを構成する。
なお、内歯４６の歯数は、外歯４２の歯数より少なくなっている。

すると、主軸３の回転を取り出して送り雄ネジ２０を回動させる減速に、外、内歯車４１を使用しているので、二段の歯車で取り出すことができ、著しくコンパクトになる効果がある。

Ａ工作機械
ａスピンドル
Ｂ位置決め手段
Ｃガイド手段
Ｄ押圧手段
Ｅ減速伝達手段
Ｗワーク
Ｘテーパー穴
Ｙ刃物
１ケーシング
２ベアリング
３主軸
４突出部材
５凹入孔
６バネ
７軸材
８ブロック
９テーパー穴
１０片
１１孔
１２ピン
１３貫通孔
１４テーパー穴
１５テーパーシャンク
１６伝達軸
１７第１歯車
１８第２歯車
１９ベアリング
２０送り雄ネジ
２１縦溝
２２ピン
２３スライドロッド
２４雌ネジ
２５刃物ホルダ
２６カバー
２７勾配面部
２８中空室
２９レバー
３０支軸
３１凹入部
３２筒状部
３３スライダ
３４バネ
４１外、内歯車
４２外歯
４３第１歯車
４４第２歯車
４５支軸
４６内歯
４７遊星歯車
４８主軸先端

Claims

工作機械に対し位置決め手段を介し不回転状態に接続するケーシングと、このケーシングの中心に貫通してフリーに回転するように軸承すると共に、上記工作機械側から回転伝達を受けるように設けた主軸と、この主軸に平行して上記ケーシング内でフリーに回転するように軸承した伝達軸と、上記主軸から上記伝達軸に回転伝達を受けるように設けた噛み合う歯車と、上記主軸内の中心線上に定位置でフリーに回転するように軸承した送り雄ネジと、上記主軸の先端側内にガイド手段により上記主軸の軸線方向にスライドし、かつピンにより上記送り雄ネジが回転しても上記主軸に対して回り止めされるよう組み込んだスライドロッドと、このスライドロッドの末端面から内方に向け上記送り雄ネジをねじ込むように設けた雌ネジと、上記主軸の先端に設けたガイドにより仕上げテーパー穴の角度に沿ってガイド手段によりガイドされてスライドする刃物ホルダと、この刃物ホルダの低所先端にセットした刃物と、上記スライドロッドの周面先端部から先端に向け先細りになるように設けた勾配面部と、上記主軸の先端内に支軸を介し中間を回動自在に支持すると共に、上記勾配面部に先端を当接し、かつ上記刃物ホルダに末端を係合したレバーと、このレバーに上記勾配面部に上記レバーの先端が常に圧接するように付与した押圧手段と、上記伝達軸の回転を上記送り雄ネジに伝達するように設けた減速伝達手段とからなることを特徴とするテーパー穴加工ツール。
前記減速伝達手段が、送り雄ネジの外周でフリーに回転するように組み込んだ外、内歯車と、この外、内歯車の外歯に回転を伝達するように噛合させて伝達軸に設けた第１歯車と、送り雄ネジの外周に設けた第２歯車と、主軸内の複数位置に軸承して上記外、内歯車の内歯及び外歯に噛合して上記第２歯車に回転を伝達するように設けた遊星歯車とで構成したこと特徴とする請求項１に記載のテーパー穴加工ツール。