JPH09234603A - 切削バイト及びこれを用いた切削加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削バイトの初期磨耗による加工寸法の狂い
を最小限に抑制することによって切削加工時の工程管理
の手間を低減するとともに不良品の発生を抑え、加工コ
ストを低減する。 【解決手段】 切削バイト１６の刃部に形成された前逃
げ面１６ｃに、前切れ刃１６ａから所定の形成幅ｋに形
成された加工面部１６ｅを形成する。この加工面部１６
ｅの傾斜角は、前逃げ面１６ｃの前逃げ角φに対して負
角θになるように設定されている。この加工面部１６ｅ
の形成により、バイトの初期磨耗が激減し、加工寸法の
変化が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削バイト及びこ
れを用いた切削加工機に係り、特に、切削加工機にワー
クに対して揺動する揺動部材が設けられ、この揺動部材
にバイト取付部を設けた場合に好適な切削バイトの構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図１に示すように、図示しな
い主軸に取付けられたワーク１０に対して所定距離隔て
た位置に設けられた中心軸１２を中心として回動する揺
動刃物台１３を備えた自動切削機が使用されている。こ
の自動切削機においては、揺動刃物台１３に２つのスラ
イド部材１４が摺動自在に取付けられている。このスラ
イド部材１４は、ダイヤルゲージ１４ａを回転させるこ
とにより揺動刃物台１３上を摺動し、切削バイト１６を
ワーク１０に向けて接離させることができるように構成
されている。

【０００３】このスライド部材１４には切削バイト１６
を取付けた刃物取付部材１５が回動自在に取付けられて
いる。この刃物取付部材１５は、調節ねじ１５ａにより
スライド部材１４に対する取付角度を調整できるように
構成されている。

【０００４】揺動刃物台１３にはカム板１７に当接した
従動部材１８が取付けられ、カム板１７の周縁に形成さ
れたカム面に従って揺動刃物台１３が揺動するように構
成される。切削バイト１６の先端に形成された加工刃部
は、揺動刃物台１３の揺動に従って、ワーク１０の中心
部から表面まで移動し、ワーク１０を適宜に切削加工で
きるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の自動
切削機に限らず一般の切削加工機に用いる切削バイトに
は、初期磨耗が大きく、加工当初からしばらくの間は加
工寸法の変化が大きくなるという問題点がある。特に、
上記自動切削機の揺動刃物台１３に取付けられた切削バ
イト１６は、ワーク１０に対して直線状に移動する直進
刃物台１９に取付けられた切削バイトよりも磨耗が激し
く、ワーク１０の加工寸法の狂いが大きいという問題が
あった。したがって、加工寸法を修正するために頻繁に
調整作業を行う必要があるとともに、加工寸法のばらつ
きによる不良品の発生率が高く、結果として加工コスト
の上昇を招いていた。

【０００６】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、切削バイトの初期磨耗による加工
寸法の狂いを最小限に抑制することによって、切削加工
時の工程管理の手間を低減するとともに、不良品の発生
を抑え、加工コストを低減することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が切削加工機の切削バイトに講じた手段は、先
端部に所定の逃げ角を備えた逃げ面が形成され、該逃げ
面の端部にワークに当接して切削加工を行う切れ刃を有
する切削バイトにおいて、前記逃げ面のうち前記切れ刃
から所定の形成幅に加工面部を形成し、該加工面部の傾
斜角を前記逃げ角よりも小さくし若しくは前記逃げ角の
基準面に対して負角になるように形成したことを特徴と
する。

【０００８】この場合において、前記加工面部の傾斜角
を、加工機により設定されたワーク表面に対する接触角
に応じて増減して形成することが好ましい。

【０００９】また、前記加工面部の傾斜角及び前記形成
幅をワークの挽肌不良を起こさない範囲に設定すること
が好ましい。

【００１０】さらに、これらの切削バイトは、ワーク位
置から距離を隔てた中心軸を中心として回動する揺動部
材にバイト取付部を設けた切削加工機に用いることによ
って大きな効果が得られる。

【００１１】

【作用】請求項１によれば、加工刃部の逃げ面に加工面
部を形成することにより、切れ刃近傍の逃げ角が小さく
なるため、磨耗速度が初期から抑制され、切削加工時の
加工寸法の安定性が向上する。この加工面部は切れ刃か
ら所定距離の範囲内に限定して形成されるため、逃げ角
の低下による挽肌荒れ等を防止できる。

【００１２】請求項２によれば、加工面部の傾斜角をバ
イトのワークに対する接触角に応じて増減して形成する
ことにより、バイトの接触角がある程度変わっても、加
工姿勢に適合した加工状態を実現でき、接触角の変化に
起因する磨耗量の増大を抑制することができる。

【００１３】請求項３によれば、加工面部の傾斜角及び
形成幅を挽肌不良を起こさない範囲に設定することによ
り、バイトの磨耗量を抑制しつつ、良好な切削面を得る
ことができる。

【００１４】請求項４によれば、揺動刃物台に取付けら
れた切削バイトに加工面部を設けることによって、揺動
刃物台の揺動によって生ずるバイトの接触点の中心ずれ
があっても、加工面部の傾斜角によって中心ずれに起因
するワークの被加工面に対するバイト姿勢の相対的変化
を補償することができるので、バイト磨耗量を有効に低
減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る切削バイト及びこれを用いた切削加工機の実施形
態を説明する。

【００１６】本実施形態において使用する切削加工機
は、図１に示された揺動刃物台１３に取付けられた２つ
の切削バイト１６、１６と、別途進退自在に構成された
３つの直進刃物台１９にそれぞれ取付けられた３つの切
削バイトとを有する５つの加工工具を備えたものであ
る。この切削加工機の全体構成は上記従来技術に述べた
通りであり、その説明は省略する。

【００１７】図２は従来の切削バイトに関する説明図で
ある。この図は、この切削加工機の揺動刃物台１３に取
付けられた２つの切削バイト１６のうち、右側に取付け
られた従来の切削バイト１６のワーク１０に対する位置
関係を示している。この切削バイト１６には、先端部に
形成されワーク１０に対して切削加工を行う前切れ刃１
６ａと、ワーク１０から離れる方向に前切れ刃１６ａの
位置から形成されたすくい面１６ｂと、ワーク１０の表
面に対向する前逃げ面１６ｃとが形成されている。

【００１８】すくい面１６ｂは切削バイト１６の上面の
先端部に形成されている。切削バイト１６の上面は、揺
動刃物台１３が水平状態にありしかもバイト取付部材１
５も水平状態にある場合に、その延長面がワーク１０の
中心軸Ｏを通過するように予め設定されている。

【００１９】このような通常の切削バイト１６を用いる
場合、まず、揺動刃物台１３及び刃物取付部材１５を水
平に固定した状態で、スライド部材１４の位置を調整す
ることにより、切削バイト１６の前切れ刃１６ａをワー
ク１０のＰ点に当接させる。次に、ワーク１０を引き込
んだ後、ワーク１０の中心に向かって前切れ刃１６ａを
ワーク１０の中心Ｏに近づけるように、揺動刃物台１３
を回動させる。

【００２０】このとき、揺動刃物台１３はワーク１０か
ら所定距離隔てられた中心軸１２を中心として回動する
ので、前切れ刃１６ａは中心Ｏに向かうことなく、中心
Ｏよりも上にあるＱ点に移動する。このとき、前切れ刃
１６ａの位置を中心Ｏに合致させるために、刃物取付部
材１５の角度を調整する。すると、図中一点鎖線に示す
ように切削バイト１６の上面が若干傾斜した状態で前切
れ刃１６ａはワーク１０の中心Ｏに合致する。

【００２１】従来の切削バイト１６を用いる場合、上記
のようにまずバイトの位置決めをした後に、図３に破線
で示すようにバイトの刃を移動させて加工を行う。上記
のようなバイトの位置決めを行うのは、図３に示すワー
ク１０の端面１０ａと周面１０ｂとを同じ切削バイトで
連続して加工する必要があるためである。すなわち、最
初の端面１０ａの加工の際には、前切れ刃１６ａはワー
ク１０の中心に合致するように調整されていなければな
らないからである。なお、図３に示す１６ｄは切削バイ
ト１６の横切れ刃である。

【００２２】切削バイト１６の前逃げ面１６ｃの前逃げ
角φを変えると、図７に示すように前逃げ角φが大きく
なる程、即ち、前切れ刃１６ａの形状が鋭角になる程、
切れ刃の磨耗が大きくなり、切削バイトの加工刃部の経
時変化量、したがって、加工ワークの加工寸法の変化量
が大きくなる。一方、前逃げ角φを小さくすると切削バ
イトの初期磨耗は抑制されるが、条件によってはワーク
の挽肌が荒れ、挽肌不良が発生する。

【００２３】上記図２に示すように、揺動刃物台１３に
取付けられた切削バイトの場合、切削バイトの先端の前
切れ刃１６ａはワーク１０の中心Ｏを通過する水平面よ
りも低い位置でワーク１０の周面に当接するとともに、
切削バイト１６の姿勢も水平面からやや右上がりに傾斜
した状態となるため、ワーク１０の周面（図中に示す接
線ｔ）に対しては、通常の場合よりも大きな角度で当接
することとなり、前逃げ角φが通常よりも大きい場合と
同等になるため、図７に示す磨耗度も大きくなる。

【００２４】そこで、本実施形態では、図４に示すよう
に、前逃げ面１６ｃのうち前切れ刃１６ａから所定の形
成幅の領域に、前逃げ角φよりも小さい逃げ角となるよ
うに形成した加工面部１６ｅを形成している。この加工
面部１６ｅは、ワーク１０の周面上の当接点における接
線ｔ（即ち、被加工面）との角度が前逃げ面１６ｃより
も小さくなるように形成されている。

【００２５】図４に示す基準面ｓは切削バイト１６の上
面、即ちすくい面１６ｂと直交する面であり、通常はこ
の基準面ｓから正方向に前逃げ角φが設けられるが、加
工面部１６ｅの角度θは、基準面ｓを基準として前逃げ
角φよりも小さいが同じ正方向に設けられる場合と、基
準面ｓを基準として逆の負方向に設けられる場合とが考
えられる。

【００２６】揺動刃物台１３に取付けられた本実施形態
の切削バイトの場合には、ワーク１０の直径が２ｍｍ、
揺動刃物台１３の回動中心とワーク中心との距離が５２
ｍｍ、ワーク中心と刃物取付部材１５の回動中心との水
平距離が６５ｍｍ、垂直距離が１８ｍｍの切削加工機を
用いて、前逃げ角φ＝１０度とした場合、加工面部１６
ｅの角度θを基準面ｓから前逃げ角φとは逆方向（負の
方向）に数度程度とすることにより大きな効果が得られ
ることが判明した。本実施形態において角度θを前逃げ
角φとは逆方向（即ち、負角）にとっているのは、ワー
ク１０の周面との当接角が上述したようにバイト自身の
傾斜及びワークの傾斜した接線ｔのために大きくなって
いるからである。

【００２７】図５には、本実施形態における切削バイト
１６の刃部の拡大断面を示す。加工面部１６ｅは基準面
ｓに対して前逃げ角φとは逆方向の負角度θを有すると
ともに前切れ刃１６ａから所定の形成幅ｋ（以下、負角
量という。）の領域に形成されている。この負角度θと
負角量ｋに対する切削バイト１６の磨耗による加工寸法
の経時変化量を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】このデータは、図３に示すワーク１０を本
実施形態の切削バイトにより連続加工して４８時間経過
した時点の加工寸法（軸径）の変化量（μｍ）を示した
ものである。負角度θを２度よりも負側に大きくすると
経時変化量が低減され、加工寸法の変化が少なくなるこ
とが判る。一方、負角度θを６度以上にした場合及び負
角量ｋを１２０μｍ以上にした場合には、ワーク周面の
挽肌不良（挽肌荒れ）が発生することが確認された。し
たがって、切削バイトの磨耗量を低減しつつワークの表
面状態を良好に保つためには、負角度θは２〜５度、好
ましくは３〜４度、負角量ｋは２０〜１００μｍ、好ま
しくは４０〜８０μｍであることが望まれる。

【００３０】図６には、従来の切削バイトの形状（ａ）
と、本実施形態の切削バイトの形状（ｂ）とを比較して
示す。本実施形態の切削バイト１６には、前逃げ面１６
ｃの先端部を切り落としたように加工面部１６ｅが形成
されている。この加工面部１６ｅは、（ａ）に示す従来
の切削バイトを所定時間（例えば４８時間）使用した場
合に生じる磨耗面と似ているが、滑らかな加工面部１６
ｅを予め前逃げ面１６ｃに設けることによって切削バイ
トの初期磨耗が大きく抑制される。なお、本実施形態と
同じ概略形状を備え、同じ前逃げ角を有する従来の切削
バイトに発生する初期磨耗によって形成された磨耗面の
負角度は約６度であった。

【００３１】以上のようにして、切削バイト１６に改良
を施した結果、負角度θ＝４度、負角量ｋ＝７０μｍが
最適であると判断し、この条件の元に、連続加工実験を
行った。この結果を図８に示す。図８に示すように、加
工面部１６ｅを形成しない従来の切削バイトを用いた場
合と較べて、バイト刃部の磨耗に起因する加工寸法の変
化が激減した。この結果、寸法調整の作業が不要になる
とともに、不良品の極めて少ない切削加工を行うことが
可能になった。

【００３２】従来の連続加工においては、初期磨耗が激
しく、頻繁に調整作業を繰り返す必要があるとともに、
開始から２０時間程度経過して磨耗速度が低下して安定
した後でも、調整作業なしで連続加工を行うことができ
るのは２４時間程度でしかない。４８時間経過時の加工
寸法の累積変化量は３２μｍである。この実験の間には
約７万個弱の廃却部品が発生している。この中で軸径寸
法の不良による廃却数は最も多く、全体の６割以上とな
っている。

【００３３】これに対し、本実施形態を用いた加工で
は、当初から連続して７２時間無調整で連続加工を行う
ことができ、４８時間経過後の加工寸法の累積変化量は
５μｍであった。この実験の間に発生した廃却部品数は
約２万５千個であり、軸径寸法の不良の発生は殆どな
く、上記従来の場合に較べて廃却部品数は約４万２千個
減少した。

【００３４】本実施形態では、図１に示す揺動刃物台１
３の右側に取付けられた切削バイトを例として説明を行
ってきたが、揺動刃物台１３の左側に取付ける切削バイ
トについても同様に加工面部を形成することにより同様
の効果を得ることができる。

【００３５】上記実施形態では、揺動刃物台１３に取付
けられた切削バイトについて説明をしてきたが、加工面
部の形成に起因する効果はこのような場合に限らず、通
常の直進運動により移動される切削バイトについても効
果的である。加工面部の存在はこのような通常のバイト
刃部の初期磨耗量をも激減させ、寸法安定性を向上させ
るからである。この場合、加工面部の角度θは、上記実
施形態のように負角になることはなく、逃げ角よりも小
さい所定の角度に調整することによって、効果的な切削
状態が得られる。

【００３６】また、本実施形態では前逃げ面に加工面部
を形成したが、この加工面部は、例えば横逃げ面又は主
逃げ面に形成してもよく、或いは２つの隣接した逃げ面
に跨がって形成しても、さらには２つ以上の逃げ面にそ
れぞれ形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
イトの加工刃部の逃げ面に加工面部を形成することによ
り、切れ刃近傍の逃げ角が小さくなるため、磨耗速度が
初期から抑制され、切削加工時の加工寸法の安定性が向
上する。この加工面部は切れ刃から所定の形成幅に限定
して形成されるため、逃げ角の低下による挽肌荒れ等を
防止できる。したがって、加工品位を落とすことなく、
バイトの初期磨耗による加工寸法の変化を抑制できるか
ら、調整作業なしで長時間連続加工することができると
ともに、加工寸法の変化に起因する寸法不良を防止し、
不良部品の発生を抑制することができ、加工コストを低
減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動切削加工機の要部構造を示す
正面図である。

【図２】ワークと従来の切削バイトの刃部先端との位置
関係を説明するための拡大断面図である。

【図３】切削バイトの加工軌跡を示す断面図である。

【図４】ワークと実施形態の切削バイトの加工刃部先端
との位置関係を説明するための拡大断面図である。

【図５】同実施形態の切削バイトの加工刃部の形状を示
す拡大断面図である。

【図６】従来の切削バイトの加工刃部を示す斜視図
（ａ）、及び実施形態の切削バイトの加工刃部を示す斜
視図（ｂ）である。

【図７】従来の切削バイトの前逃げ角と加工寸法の経時
変化量との関係を示すグラフである。

【図８】従来の切削バイトを用いた切削加工の加工寸法
の経時変化と、実施形態の切削バイトを用いた切削加工
の加工寸法の経時変化とを比較して示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ワーク １３ 揺動刃物台 １６ 切削バイト １６ａ 前切れ刃 １６ｂ すくい面 １６ｃ 前逃げ面 １６ｅ 加工面部 φ 前逃げ角 θ 負角度 ｋ 負角量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松沢 浩 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 三井 八重美 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に所定の逃げ角を備えた逃げ面が
   形成され、該逃げ面の端部にワークに当接して切削加工
   を行う切れ刃を有する切削バイトにおいて、 前記逃げ面のうち前記切れ刃から所定の形成幅に加工面
   部を形成し、該加工面部の傾斜角を前記逃げ角よりも小
   さくし若しくは前記逃げ角の基準面に対して負角になる
   ように形成したことを特徴とする切削バイト。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記加工面部の傾斜
   角を、加工機により設定されたワーク表面に対する接触
   角に応じて増減して形成したことを特徴とする切削バイ
   ト。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記加工面部の傾斜
   角及び前記形成幅をワークの挽肌不良を起こさない範囲
   に設定したことを特徴とする切削バイト。
4. 【請求項４】 ワーク位置から所定距離を隔てた中心軸
   を中心として回動する揺動部材にバイト取付部を設けた
   切削加工機において、 前記バイト取付部に、先端部に所定の逃げ角を備えた逃
   げ面が形成され、該逃げ面の端部にワークに当接して切
   削加工を行う切れ刃を有する切削バイトを取付け、前記
   逃げ面のうち前記逃げ刃から所定の形成幅に加工面部を
   形成し、該加工面部の傾斜角を前記逃げ角よりも小さく
   し若しくは前記逃げ角の基準面に対して負角になるよう
   に形成したことを特徴とする切削加工機。