JPH05162006A - 旋盤用バイト及びその取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ツールホルダに狭持して固定されるシャンク
と、このシャンクの先端に取付けられる切削のためのチ
ップとからなる旋盤用バイトにおいて、 前記シャンク
の少なくともツールホルダから突出して先端までの部位
をセラミックスで形成する。 【効果】 バイトの先端部周辺がセラミックスで形成し
てあるため、バイトが不用意にワークまたはワークチャ
ック等に衝突すると、直ちにセラミックスからなるシャ
ンクの先端部分が破断する。従って、旋盤の主軸に過大
な力が加わることはなく、主軸のかじりを防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、特に静圧軸受等の非接触
軸受によって主軸を支持し、超精密の切削加工を行なう
ための旋盤用バイト及びその取付方法に関するものであ
る。

【０００２】

【発明の技術的背景】工作物の超精密の切削加工を行な
う旋盤では、振動のない回転運動をする主軸に、工作物
としてのワークの一側を狭持固定するワークチャックが
設けられている。また、ワークチャックに取付けられた
ワークの他方側は、必要に応じて心押軸によってセンタ
支持され、これにより安定して回転するようにされてい
る。切削は、回転するワークに対してバイトを手操作あ
るいはＮＣ制御により当接させて行なわれている。

【０００３】こうした旋盤において０．１ミクロン程度
の加工精度を求める超精密加工を行う場合には、ワーク
を支持するための主軸を、摩擦係数が極めて小さくまた
摩耗も生じない空圧や油圧等の静圧軸受あるいは磁気軸
受等の非接触軸受けによって支持し、それにより主軸を
非常に円滑で振動のない状態で回転させるようにしてい
る。

【０００４】ところで、このような旋盤において、操作
者が不容易に操作することにより、あるいはＮＣ旋盤に
おいては加工プログラムのミスにより、バイトがワーク
またはワークチャック等に衝突することがある。その結
果、主軸には衝突による衝撃力が作用し、主軸と主軸の
軸受部とが接触し主軸をかじらせあるいは軸受部に圧痕
が生じて、結果的には、軸受の性能を低下させ、旋盤の
精度を落とすという問題が生じる。

【０００５】このような不具合を解消するため、旋盤の
刃物台に図３及び図４に示すような機構が設けてあるこ
とがある。この機構では、刃物台２が、基板２ａと、こ
の上にピボット３を中心として回動可能に設けられ且つ
バイト４のためのツールホルダ５が固定された上板２ｂ
とからなっている。基板２ａの左方には、Ｌ字状部材６
が設けてあり、このＬ字状部材６内に、バネ８により付
勢されたボール９を有する押えネジ７が設けてあり、Ｌ
字状部材６の下方に設けられた上記上板２ｂの段差部に
刻設されたＵ字状孔に係合する押えネジ７のボール９に
より押圧されて位置決め固定されている。

【０００６】従って、バイト４がワーク等に衝突した
際、衝突による衝撃力がボール９の押圧による係止力を
越えていると、ボール９は上板２ｂの段差部のＵ字状孔
から押し出され、上板２ｂは、バイト４と一体的にピボ
ット３を中心として水平方向に基板２ａ上を回動する。
これにより、衝突による衝撃力はこの上板２ｂの移動に
より吸収され、旋盤の主軸へ伝達されることがなく、こ
の主軸のかじりといった問題が防止される。

【０００７】しかしながら、この図３、図４に示す例で
は、バイト４の位置と、上板２ｂの摺動面の位置とが水
平方向で異なっているため、バイト４に加わった衝突に
よる衝撃力は、上板２ｂを持ち上げようとするモーメン
ト力としても作用し、基板２ａを上板２ｂとの摩擦が大
きくなり、バイト４の衝突の際、上板２ｂは、上記のよ
うにピボット３を中心として回動しないことがあり、主
軸のかじり防止機構としては必ずしも適切なものといえ
なかった。

【０００８】しかも、上板２ｂの摺動を許容する必要か
ら、上板２ｂへのボール９の押圧力は、あまり強くする
ことができないため、上板２ｂを基板２ａに充分に強く
固定することができず、重切削するときには切削中の微
小振動によりＬ字状部材６の固定ねじ１０にゆるみが生
じ、ボール９の位置がずれることによって、旋盤の作動
中にバイト４の位置がずれる虞れがあり、バイト６を正
確に位置決めできない虞れがあった。

【０００９】又、数値制御によりバイトを移動させて切
削加工を行うＮＣ旋盤においては、加工プログラムの作
成ミスによりワーク等にバイトが衝突する虞れがある。
かかる場合の対策として、バイトがワーク等に衝突する
虞れがある領域を干渉領域として規定し、バイトがこの
干渉領域に入った場合には、バイトの移動を強制的に早
送り速度から切削速度に減速させる対策を講じることが
ある。

【００１０】しかし、このような対策では、想定される
ワーク形状の全てを対象として干渉領域を設定するため
に、干渉領域を安全側に広くとらなければならず、遊び
時間が多く、切削に要する時間が多くかかり、ひいては
生産コストの高騰を招来することになる。また、バイト
の種類によっては、切削しているワークの箇所以外の箇
所に、バイトが衝突することがある。かかる場合には、
上記の干渉領域による対策も功を奏さず、主軸をかじら
せることがある。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、上述した従来技術の有する課
題を、解決するためになされたもので、誤動作やプログ
ラムミス等によりバイトがワーク等に強く衝突した場合
であっても主軸をかじらせたりすることを防止し、旋盤
の軸受を保護するためのできる旋盤用バイト及びその取
付方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【発明の概要】かかる目的を達成するための本発明の請
求項１に係る旋盤用バイトは、ツールホルダに狭持して
固定されるシャンクと、このシャンクの先端に取付けら
れる切削のためのチップとからなる旋盤用バイトにおい
て、前記シャンクの少なくともツールホルダから露出し
て先端までの部位をセラミックスで形成してあることを
特徴としている。

【００１３】このように、バイトのツールホルダから突
出する部分がセラミックスで形成してあるため、バイト
が所定値を越えた衝撃力で、ワークまたはワークチャッ
ク等に衝突すると、直ちにセラミックスからなるシャン
クの先端が破断する。従って、旋盤の主軸に大きな衝撃
力が加わることはなく、主軸のかじりを防止することが
できる。

【００１４】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る旋盤用バイト
及びその取付方法を図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例による旋盤用バイ
トを装着した旋盤の刃物台４０を示したものである。こ
の刃物台４０には、断面コ字状のツールホルダ２１が突
設されている。ツールホルダ２１には、凹所２２が形成
されている。旋盤用バイト２３は、断面矩形状のシャン
ク２４と、このシャンク２４の先端に取付けられるチッ
プ２５とからなる。本発明に係るシャンク２４は、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 等のセラミックスで形成されている。シャンク２
４のツールホルダ２１から突出した位置には、取付状態
で上下方向に延びる溝状の切欠き２９がバイトの送り側
に形成されている。

【００１６】このように形成されたシャンク２４は、凹
所２２内に硬度６０〜８０程度のウレタンゴム等の弾性
体２６及び鋼板２７を介在させ、切欠き２９が形成され
た部分をツールホルダ２１から突出させて配置し、上方
から鋼板２７を押圧するねじ２８、２８によりツーホル
ダ２１に狭持されている。

【００１７】今、旋盤用バイト２３の一部がワークまた
はワークチャック等に衝突したとする。すると、その衝
撃力がシャンク２４に加わる。しかし、シャンク２４
は、セラミックスから形成してあり、セラミックスは、
高速度鋼などの切削工具材料に比べて、曲げ応力（特
に、その上面に生じる引張応力）に弱く、更に、靱性が
低く、強い衝撃を受けたときに折れやすい。しかも、本
実施例では、切欠き２９がこのシャンク２４の送り側に
設けてあるため、衝撃による衝撃力は曲げ応力となって
この切欠き２９に応力集中し、シャンク２４は、この切
欠きから容易に破断される。これにより、衝突による衝
撃力は吸収され、旋盤の主軸にはほとんど伝達されな
い。

【００１８】従って、衝突により軸受と主軸とが接触さ
れて主軸がかじられることを確実に防止することができ
る。しかし、このようにセラミックス材料は金属材料に
比べて靱性が低く折れやすいが、例えば、セラミックス
の材料として上述のＡｌ₂ Ｏ₃ で形成した場合と、金属
材料としてＳＣＭ４４０で形成した場合と対比すると、
曲げ強度は２／３程度にしか低下しないので、通常の切
削負荷の場合には、従来と同じシャンク径又は１回り大
きなシャンク径で充分使用することができるが、衝撃値
は１／１０程度に低下するので、セラミックで形成され
たシャンクは金属材料のシャンクに比較すると、より容
易に破断されることが理解される。

【００１９】なお、本実施例では、バイトの送り側に切
欠き２９を設けたが、バイトの上面に設けても同様に作
用し、更に、切欠き２９は必須ではなく、必ずしも設け
なくともよい。この場合にも、シャンク２４がセラミッ
クスから形成してあるため、ワーク等との衝突時には金
属材料のシャンクに比較して充分に小さな衝撃力で確実
に破断され、主軸のかじりを防止することができる。

【００２０】上述したように、セラミックスは応力集中
に弱いので、本実施例では、シャンク２４を押圧するね
じ２８、２８とシャンク２４との間にウレタンゴム等の
弾性体２６と鋼板２７とを介装し、シャンク２４に加え
られる応力を分散するとともに確実に固定するようにし
ている、必要ならばシャンク２４の下面にも弾性体を介
装して、下面での応力集中を分散する。

【００２１】図２は、本発明の他の実施例を示したもの
で、図１と同一要素は同一記号で示している。この実施
例では、上記のようにシャンクの全てをセラミックスで
形成することにかえ、ツールホルダ２１から突出して先
端までの部位３０のみをセラミックスとし、残りの部位
３１を金属で形成したものである。このように形成され
る旋盤用バイト３２であっても、上記旋盤用バイト２３
と同様の作用効果を奏し、衝突による応力集中が切欠き
２９に集中し、シャンク２４は、この切欠きから破断さ
れる。

【００２２】従って、同様に、衝突により軸受と主軸と
が接触されて主軸がかじられることを確実に防止するこ
とができると共に、シャンク２４の残りの部位３１は金
属材料なのでねじ２８、２８で充分強固に固定すること
ができる。

【００２３】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されず、本発明の技術的思想に
基づき種々の変形が可能である。例えば、以上の実施例
では、シャンク２４の片側に溝状の凹所２９を設けてい
るが、この凹所は両側に１個づつ設けても良く、また、
配設する位置も上記実施例に限定されず、他の部位であ
っても良い。

【００２４】また、図２に示した実施例では、金属から
なる部位とセラミックスからなる部位との境を、ツール
ホルダ２１内に配置しているが、この部分をツールホル
ダの端面に合致させ、あるいはツールホルダの端面から
突出した位置であってもよい。

【００２５】更に、ダイヤモンド単結晶をバイトのチッ
プとして使用する場合には、高価なダイヤモンドチップ
の破損を防ぐために、例えば、ガラス繊維のような靱性
の高い材料をセラミックシャンクの長手方向に沿って一
体的に組み込むことにより、シャンクが折れた際にバイ
トの先端部が落下するのを防止し、落下したチップが旋
盤の構造部分に衝突してチップを破損することを防ぐ構
造とすることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る旋
盤用バイトによれば、バイトの先端部周辺がセラミック
スで形成してあるため、バイトが不用意にワークまたは
ワークチャック等に衝突すると、直ちにセラミックスか
らなるシャンクの先端部分が破断する。従って、旋盤の
主軸に過大な力が加わることはなく、主軸のかじりを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の一実施例に係る旋盤用バイト
及びツールシャンクを示す斜視図である。

【図２】 図２は本発明の他の実施例に係る旋盤用バイ
ト及びツールシャンクを示す斜視図である。

【図３】 図３は従来例を示す斜視図である。

【図４】 図４は図３の一部破断斜視図である。

【符号の説明】

２１ ツールホルダ ２３ 旋盤用バイト ２４ シャンク ２５ チップ ２７ 弾性体 ２９ 切欠部 ３０ ツールホルダから突出して先端までの部分 ３２ 旋盤用バイト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ツールホルダに狭持して固定されるシャ
   ンクと、このシャンクの先端に取付けられる切削のため
   のチップとからなる旋盤用バイトにおいて、 前記シャンクの少なくともツールホルダから突出して先
   端までの部位をセラミックスで形成したことを特徴とす
   る旋盤用バイト。
2. 【請求項２】 前記シャンクのセラミックスから形成さ
   れた部位に、少なくとも１つの切欠部を形成した請求項
   １に記載の旋盤用バイト。
3. 【請求項３】 前記セラミックスから形成された旋盤用
   バイトのシャンクを弾性体を介装させてツールホルダで
   狭持することを特徴とする請求項２に記載の旋盤用バイ
   トの取付方法。