JPH0386405A - 刃先施回半径の変更可能な切削加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は刃先旋回半径の変更が可能な切削加工装置に関
するものであり、特に、その変更可能量を増大させる技
術に関するものである。

従来の技術 刃先旋回半径の変更可能な切削加工装置として、例えば
、実開昭６２−９１２２１号がある。これは、（イ）軸
心まわりに回転する主回転軸と、（ロ）その主回転軸に
同軸かつ回転可能に保持され、内周面が主回転軸の軸心
から偏心した偏心スリーブと、（ハ）その偏心スリーブ
の内周面に回転可能に嵌合され、かつ、主回転軸に対す
る相対回転が防止された刃具保持部材と、（ニ）その刃
具保持部材に刃先が前記主回転軸の軸心から外れた位置
に位置する状態で保持される刃具と、（ホ）前記主回転
軸に保持され、前記偏心スリーブを主回転軸に対して相
対回転させる回転装置とを含むように構成される。この
切削加工装置においては、回転装置により偏心スリーブ
を主回転軸に対して相対回転させれば、偏心スリーブに
嵌合された刃具保持部材が回転軸の半径方向に移動し、
刃具の回転軸の半径方向の位置が変化して、刃先の旋回
半径が変更される。

このように偏心スリーブを介して主回転軸に刃具保持部
材を保持させる場合には、刃先の旋回半径の変更量を大
きくするためには偏心スリーブの偏心量を大きくしなけ
ればならず、主回転軸の外径が大きくなってしまう。ま
た、刃具の支持剛性が不足し勝ちで、切削時に切削抵抗
に伴う歪や振動が発生し易いために、加工精度の向上に
限界があり、また、重切削に不向きとなる。

そこで、本発明者等は、次のような刃先位置変更が容易
な切削加工装置を開発し、出願した。特願平１−１７２
５２６号がそれである。この装置をよ、（ｉ）軸心まわ
りに回転する主回転軸と、（ｉｉ）その主回転軸の軸心
から偏心した軸心まわりに回転可能に主回転軸に保持さ
れた偏心回転部材と、（ｉｊ）その偏心回転部材に刃先
がその偏心回転部材の軸心から外れた位置に位置する状
態で取り付けられ、偏心回転部材と共に回転する刃具と
、（ｉｖ　）前記主回転軸に保持され、前記偏心回転部
材を回転軸に対して相対回転させる回転装置とを含むよ
うに構成されており、回転装置を作動させて偏心回転部
材を主回転軸に対して相対回転させることにより、偏心
回転部材に取り付けられた刃具の刃先の主回転軸の軸心
からの距離を変更し、主回転軸の回転時における刃先の
旋回半径を変更し得るようになっている。したがって、
前記従来装置に比較して、主回転軸の外径が大きくなる
ことを回避しつつ刃先の旋回半径の変更量を大きくする
ことができ、また、刃具の支持剛性が高くなり、切削抵
抗に伴う歪や振動を防止し得、加工精度を向上させるこ
とができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記切削加工装置においては、回転装置
によって偏心回転部材が直接的に回転させられるため、
主回転軸に対する偏心回転部材の偏心量に限界があり、
刃先の旋回半径の変更量が未だ十分とは言えない。すな
わち、直径が大きく異なる段付の被加工物の内面の切削
や、広い面積の端面切削を行うことができないのである
。

本発明は上記問題に鑑み、従来に比較して刃先の旋回半
径の変更可能量を大きくできる切削加工装置を得ること
を課題として為されたものである。

課題を解決するための手段 そして、本発明に係る切削加工装置は、（ａ）軸心まわ
りに回転する主回転軸と、（ｂ）その主回転軸の軸心か
ら偏心した軸心まわりに回転可能に主回転軸に保持され
た偏心回転軸と、（Ｃ）その偏心回転軸の主回転軸から
突出した部分に刃先がその偏心回転軸の軸心から外れた
位置に位置する状態で取り付けられ、偏心回転軸と共に
回転する刃具と、（ｄ）前記主回転軸内に同心かつ相対
回転可能に設けられた中間回転軸と、（ｅ）その中間回
転軸の回転を前記偏心回転軸に伝達する回転伝達機構と
、（ｆ）前記主回転軸に保持され、前記中間回転軸を主
回転軸に対して相対回転させる回転装置とを含むように
構成される。

作用 上記のように構成された切削加工装置においては、刃具
を保持した偏心回転軸とは別に中間回転軸が設けられ、
回転装置によりまず中間回転軸が主回転軸に対して相対
回転させられ、その回転が回転伝達機構を介して偏心回
転軸に伝達される。

回転伝達機構は例えばギヤの組み合わせ等によって構成
され、偏心回転軸の軸心が主回転軸の軸心から大きく偏
心している場合にも、中間回転軸の回転を良好に偏心回
転軸に伝達し得る。そのため、偏心回転軸が回転させら
れれば、刃具の刃先の主回転軸の軸心からの距離が大き
く変わることとなり、主回転軸の回転に伴う刃先の旋回
半径が大きく変更される。

発明の効果 したがって、直径が大きく異なる段付の被加工物の内面
の切削や広い面積の端面切削を行うことが可能となる効
果が得られる。また、端面切削と内周面切削とを組み合
わせて連続的に行うこともできる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図において１０は主軸である。主軸１０はベアリン
グ１２．シール１４等を介してハウジング１６に回転可
能に保持されている。第３図に示すように、主軸１０の
ハウジング１６から突出した後端部にはＶプーリ１８が
相対回転不能に取り付けられている。ハウジング１６は
第４図に示すようにスライド２０上に載置されており、
スライド２０の後部には複数本のボルト２２によって高
さｉｌｌ　ｆｉｆｆ可能にプレート２４が取り付けられ
るとともに、そのプレート２４上にモータ２６が載置さ
れている。モータ２６の出力軸にはＶプーリ２８が固定
されており、Ｖプーリ１８とＶブー＋Ｊ　２　ＢとにＶ
ベルト３０が巻き掛けられることにより、モータ２６に
よって主軸１０が回転させられるようになっている。

主軸１０は第１図に示すように軸方向に延びる中心穴３
２を備えており、ロッド３４が軸方向に移動可能に嵌合
されている。中心穴３２の先端部は大径とされており、
ここにアダプタ３６の嵌合突部３８が嵌合されている。

アダプタ３６の端面４０にはボルト４２によりハウジン
グ４４が固定され、また、ハウジング４４が主軸１０の
端面４６に第２図に示すように６本のボルト４８により
固定されており、アダプタ３６およびハウジング４４が
主軸１０と共に一体的な主回転軸５０を構成している。

アダプタ３６には中心穴３２と同心の貫通穴５２が形成
されており、貫通穴５２内にはベアリング５４．５５を
介して中間回転輪５６が回転可能に嵌合されている。中
間回転軸５６のワンド３４例の端面には雌ねし部材５８
が固定されており、ロッド３４の先端部に形成された雄
ねじ部６０が螺合されている。雄ねじ部６０は４条ねじ
等の多条ねじとされており、ねじ山のリード角が大きく
設定されている。また、中間回転軸５６には軸方向穴６
２が形成されて雄ねじ部６０が中間回転軸５６の内部に
進入することが許容されており、その軸方向穴６２の開
口側端部には雄ねじ部６０を案内するガイドブツシュ６
３が設けられている。

中間回転軸５６の軸方向穴６２の開口端側とは反対側の
端部はアダプタ３６の貫通穴５２からハウジング４４内
へ延び出させられており、ここに外歯車６４が相対回転
不能に取り付けられている。

ハウジング４４の先端は小径の偏心円筒部６５とされて
いる。偏心円筒部６５にはその軸心、すなわち主回転軸
５０の軸心から偏心した偏心穴６６が形成されており、
偏心回転軸６８が回転可能かつ軸方向の移動不能に嵌合
されている。偏心回転軸６８の先端部は小径とされて偏
心円筒部６５から突出しており、この突出部７０にチッ
プホルダ７２が取り付けられている。チップホルダ７２
はハウジング４４の偏心円筒部６５と同径あるいはやや
小径とされており、偏心穴６６と同心に嵌合穴７４を備
えている。チップホルダ７２は、第２図に示すキー７６
によって偏心回転軸６８との相対回転を防止されるとと
もにナツト７８により偏心回転軸６８の段部に押し付け
られ、軸方向移動不能に固定されている。このチップホ
ルダ７２には刃具たるチップ８０が取り付けられている
。

チップ８０は、第２図に示すように、チップホルダ７２
の半径方向の先端部に、すくい面がほぼ主回転軸５０の
軸心を含む平面上に位置する状態で取り付けられ、チッ
プホルダ７２と共に回転して第１図において二点鎖線で
示すワークＷの端面Ｗｌの切削を行うものである。

一方、偏心回転軸６８の後端部は、ハウジング４４の貫
通穴６６の大径部８２内に延び出させられており、内歯
車８４が相対回転不能に取り付けられている。大径部８
２はアダプタ３６の貫通穴５２と連通しており、中間回
転輪５６に取り付けられた外歯車６４が内歯車８４と噛
み合わされて外歯車６４の回転が偏心回転輪６８に伝達
されるようになっている。したがって、雄ねじ部６０の
前進・後退によって外歯車６４が回転させられれば、そ
の回転が内歯車８４から偏心回転軸６８に伝達され、偏
心回転軸６８が偏心した軸心まわりに正・逆両方向゛に
回転させられる。すなわち、本実施例においては、外歯
車６４および内歯車８４が中間回転軸５６の回転を偏心
回転輪６８に伝達する回転伝達機構を構成しているので
ある。

さらに、偏心回転軸６８の外周面にはフランジ８６が形
成されている。フランジ８６は、ハウジング４４の貫通
穴６６の中径部８８内において、フランジ８６を挟んで
設けられた一対のベアリング９０．９２と共にリングね
じ９４によりハウジング４４の段付面に押し付けられて
おり、偏心回転軸６８のハウジング４４、つまり主回転
軸５０との軸方向の相対移動が防止されるとともに、チ
ップ８０によるワークＷの切削の際に発生する軸方向の
切削抵抗を偏心回転軸６８を介してハウジング４４が受
けるようにされている。

第３図に示すように、前記Ｖプーリ１８の後端にはケー
シング１００が固定されるとともに、ケーシング１００
には更に別のケーシング１０２が同定されている。ロッ
ド３４の後端部の外周面には、直径方向に隔たった４箇
所°に面取り１０４が施され、ケーシング１０２に形成
された矩形の貫通穴１０６に相対回転不能に嵌合される
ことによって、ロッド３４の主軸１０に対する回転が防
止されている。ケーシング１０２はハウジング１６から
後方に延び出させられたアーム１０８に固定のケーシン
グ１１０と相対回転可能に嵌合されている。

ロッド３４には後端面から軸方向穴１１２が形成されて
おり、ここにねじ軸１１４の前端部が嵌入させられてい
る。ねじ軸１１４は、その後方に配設されているモータ
１１６の出力軸１１８に連結されている。一方、ケーシ
ング１１０には軸方向に延びる貫通穴１２０が形成され
ており、貫通穴１２０の内部には移動部材１２２が摺動
可能に嵌合されている。移動部材１２２は軸方向穴１２
４を備え、その後端部にはねじ軸１１４と螺合されたナ
ツト１２６が固定されるとともに、前端部においてベア
リング１２８，１３０を介してロッド３４を回転可能か
つ軸方向に移動不能に保持している。

したがって、モータ１１６によりねし軸１１４が回転さ
せられれば、ナツト１２６および移動部材１２２が貫通
穴１２０内を移動し、それに伴ってロッド３４が軸方向
に移動させられる。ロッド３４が前進させられれば、中
間回転軸５６が回転させられ、それに伴って外歯車６４
．内歯車８４を介して偏心回転軸６８およびチップホル
ダ７２が回転し、チップ８０の主軸１０（主回転輪５０
）の軸心からの距離が増大する。チップ８０は偏心回転
軸６８が１８０度回転させられたとき主回転軸の軸心か
ら最も遠くなる。この１８０度の回転の最初と最後にお
いては、チップ８０の先端が主軸ｌＯの軸心と偏心回転
軸６８の軸心とを含む一平面上に位置するようにされて
いるのであり、この回転に伴うチップ８０の先端の主軸
ＩＯの軸心からの距離の変化量は、上記両輪心の偏心量
の２倍である。逆にロッド３４が後退させられれば、偏
心回転軸６８およびチップホルダ７２が逆回転させられ
てチップ８０が主軸１０の軸心に接近させられる。すな
わち、本実施例においては、ねし軸１１４．モータ１工
６．移動部材１２２．ナツト１２６．ロッド３４．雌ね
じ部材５８．ａねじ部６０等が偏心回転軸６日を主軸１
０に対して相対回転させる回転装置を構成しているので
ある。

第４図において、ハウジング１６が載置されたスライド
２０は、ガイドレール１４０上を移動可能とされている
。ガイドレール１４０は、基台１４２上に設けられた案
内台１４４上に主軸ＩＯの軸心に平行な方向に配設され
ている。スライド２０の下側に、ブラケット１４６によ
って取り付けられたナツト１４Ｂには、モータ１５０に
よって回転駆動される送りねじ１５２が螺合されており
、スライド２０が送りねし１５２の回転によって案内台
１４２上を移動させられることにより、ハウジング１６
が主軸１０の軸方向に送られるようになっている。すな
わち、スライド２０．ガイドレール１４０．ナツト１４
８．モータ１５０．送りねじ１５２等によって、チップ
８０を主軸１０ハウジング１６等と共に主軸ＩＯの軸方
向に移動させる移動装置が構成されているのである。

モータ１１６および１５０は第５図に示す制御装置１６
０によって制御される。制御装置１６０は、ＣＰＵ１６
２　　ＲＡＭ１６４およびＲＯＭＩ６６を備えており、
エンコーダ１６８，１７０モータ１１６を駆動するため
の駆動回路１７２およびモータ１５０を駆動するための
駆動回路１７４が接続されている。制御装置ｔ１６０は
、それぞれエンコーダ１６８，１７０により検出される
モータ１１６，１５０の回転量が目標回転量と等しくな
るように、駆動回路１７２，１７４を介してモータ１１
６．モータ１５０を制御する。

以上のように構成された切削加工装置によって、第１図
のワークＷの端面ＷＩの切削加工を行う場合には、制御
装置１６０のＲＡＭ１６４に被加工物に施すべき端面切
削に関するデータを入力することにより、モータ１１６
，１５０が制御されて所定の量ずつ回転し、チップ８０
が主軸１０の軸方向および半径方向に移動させられて切
削を行う。

すなわち、偏心回転軸６８を１８０度回転させ、チップ
１８２が第１図に二点鎖線で示す位置、つまり主軸１０
の最も半径方向外側に位置させた状態から第２図に一点
鎖線で示す円軌跡に沿って徐々に回転させることにより
、チップ８０の刃先旋回半径が変更されて端面Ｗ、の切
削が行われるのであり、チップ８０が原位置に戻れば切
削が完了する。

次に、本発明の別の実施例を第６図および第７図に示す
。なお、前記実施例と同様の部材には同一の符号を付し
て詳細な説明は省略する。

本実施例の切削加工装置においては、チップホルダ１８
０に２つのチップ１８２，１８４が取り付けられている
。これらチップ１８２，１８４は前記実施例と同様の偏
心回転軸６８の軸心Ｐから外れた位置に取り付けられて
おり、チップホルダ１８０と共に回転させられる。また
、第６図に実線で示す原位置において、主回転軸５０の
軸心Ｏからチップ１８２，１８４の先端までの距離は同
じとされるとともに、両チップ１８２，１８４の先端が
円筒状のワークＡの内周面Ａ１と干渉しないようにされ
ている。

偏心回転軸６日が第６図において左まわりに回転させら
れれば、チップ１８２の先端が主回転軸５０の軸心から
離れ、チップ１８４の先端が近づく。そして、偏心回転
軸６８が左回りに９０度回転させられたときに、第６図
に二点鎖線で示すように、チップ１８２の先端が主回転
軸５０の軸心から最も遠くなり、チップ１８４の先端が
最も近くなる。偏心回転軸６８が右回りに回転させられ
たときはその逆となる。第７図に示すように、チップ１
８２は三角形を威し、ワークＡの端面Ａ２と内周面Ａ、
との切削を行うものである。チップ１８４もチップ１８
２と同様に三角形状を成し、ワークＡの端面Ａ２とは反
対側の端面Ａ３および内周面Ａ、の切削を行うものであ
る。

上記切削加工装置によりワークへの切削を行う際には、
まず、偏心回転輪６８を左まわりに９０度回転させて、
チップ１８２の切刃を主回転軸５０の軸心から最も遠い
位置に置き、その状態からチップ１８２を原位置へ戻し
つつ、すなわち刃先旋回半径を縮小しつつ主回転軸５０
を回転させて端面Ａ２の切削を行う。そして、チップ１
８２の旋回半径が製品の内径よりやや小さくなったとき
偏心回転軸６８の回転を止め、主回転軸５０を軸方向に
前進させ、チップ１８２によりワークへの内周面Ａ１の
押しポーリングを行う。そして、チップ１８２による切
削が終了してチップホルダ１８０がワークＡを貫通すれ
ば、今度は偏心回転軸６８を右まわりに９０度回転させ
てチップ１８４の先端を半径方向外側に位置させ、刃先
旋回半径を縮小しつつ主回転輪５０を回転させて端面Ａ
３の切削を行う。旋回半径が製品の内径と等しくなっと
き、偏心回転輪６８の回転を止め、内周面Ａ。

を引きポーリングにより仕上げ加工しつつ、主回転軸５
０を原位置に戻せば一連の切削が終了する。

主回転軸５０の１往復でワークＡの両端面Ａｚ。

Ａ３の切削および内周面Ａ、の粗加工および仕上げ加工
を行い得るのであり、加工能率を向上させることができ
る。

また、第８図に示すように、チップホルダ１８６にそれ
ぞれ（ａ）ないしくＣ）に示す状態でチップ１８８を取
り付けることにより、順に、端面切削、押しポーリング
および引きポーリングをそれぞれ行うことができる。さ
らに、（ｄ）に示すように、比較的薄いチップホルダ１
９０にチップ１９２を２頂点が突出する状態で取り付け
れば、１枚のチップ１９２によりワークＢの肩面Ｂ８．
内周面Ｂ２および肩面Ｂ３の切削を行うことができる。

さらに、工作機械の主軸に取外し可能に主回転軸を取り
付け、その主回転軸内に回転装置を設けることも可能で
あり、その他、チップホルダやチップの形状あるいは回
転伝達機構の構造を変更する等、当業者の知識に基づい
て種々の変形、改良を施した態様で、本発明を実施する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である切削加工装置の主要部
の前部を示す正面断面図であり、第２図はその側面図で
ある。第３図は上記装置の主要部の後部を示す正面断面
図であり、第４図は上記装置の全体を示す正面図（一部
所面）である。第５図は上記装置の電気制御部を示すブ
ロック図である。第６図は本発明の別の実施例をワーク
と共に示す正面図であり、第７図はその側面図である。 第８図（ａ）ないしくｄ）はそれぞれ本発明のさらに別
の実施例であるチップの取付例を示す一部正面図である
。 ３４：ロッド　　　　　５０：主回転軸５６：中間回転
軸　　　５８：雌ねじ部材６０：雄ねじ部　　　　６４
：外歯車 ６８：偏心回転軸　　　８０；チップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軸心まわりに回転する主回転軸と、 その主回転軸の軸心から偏心した軸心まわりに回転可能
   に主回転軸に保持された偏心回転軸と、その偏心回転軸
   の主回転軸から突出した部分に刃先がその偏心回転軸の
   軸心から外れた位置に位置する状態で取り付けられ、偏
   心回転軸と共に回転する刃具と、 前記主回転軸内に同心かつ相対回転可能に設けられた中
   間回転軸と、 その中間回転軸の回転を前記偏心回転軸に伝達する回転
   伝達機構と、 前記主回転軸に保持され、前記中間回転軸を主回転軸に
   対して相対回転させる回転装置とを含むことを特徴とす
   る刃先旋回半径の変更可能な切削加工装置。