特許 6244573 切削工具仕上げ装置および切削工具仕上げ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6244573

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】切削工具仕上げ装置および切削工具仕上げ方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 3/34 20060101AFI20171204BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20171204BHJP

   B24B 37/34 20120101ALI20171204BHJP

   B23H 5/08 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   B24B3/34

   B24B37/00 Z

   B24B37/34

   B23H5/08

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-4940(P2014-4940)

(22)【出願日】2014年1月15日

(65)【公開番号】特開2015-131376(P2015-131376A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2016年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】510269263

【氏名又は名称】株式会社小林機械製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】591108178

【氏名又は名称】秋田県

(73)【特許権者】

【識別番号】504237050

【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構

(74)【代理人】

【識別番号】100082669

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 賢三

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100095061

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 恭介

(72)【発明者】

【氏名】森 十九男

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 惠嗣

(72)【発明者】

【氏名】赤上 陽一

(72)【発明者】

【氏名】田中 浩

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０６−０３６７５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−２４９４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３００１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３３１７４１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０８５８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−１０２３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４７７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３９０６１６５（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ３／００−３／６０

Ｂ２４Ｂ３７／００−３７／３４

Ｂ２３Ｈ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具把持具によって把持した切削工具の刃先を、仕上げパッドによって仕上げる切削工具仕上げ装置において、
前記工具把持具を回転させることで、前記仕上げパッドに対する前記刃先の接触面を前記仕上げパッドに沿わせて変化させると共に、前記工具把持具の回転に応じて前記仕上げパッドと前記刃先との相対的な位置を変化させることで前記仕上げパッドに対する前記刃先の沈み込み量を一定にする、
ことを特徴とする切削工具仕上げ装置。

【請求項2】

前記工具把持具に、
前記切削工具のすくい面の反対側の面が接触する工具支持台と、
前記切削工具を側面側から挟持する開閉可能な挟持片と、
が備えられた、
ことを特徴とする請求項１に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項3】

前記切削工具をすくい面側から支持する支持部材が備えられた、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項4】

前記工具支持台の表面に溝が形成された、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項5】

前記工具把持具に挿入されるロッド部材が備えられ、
前記挟持片に、開閉の支点となる軸部と、前記軸部より先端側に形成されて前記切削工具を側面側から挟持する挟持先端部と、前記軸部より後端側に形成されて前記ロッド部材が接触する後端部とが形成され、
前記後端部同士の間に前記ロッド部材が配置されることで、前記後端部同士が離されると共に前記挟持片が閉じられる、
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項6】

前記仕上げパッドと前記切削工具との間に、誘電性の仕上げ材が供給されると共に電圧が印加され、電界によって前記刃先に前記仕上げ材が寄せられる、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項7】

前記挟持片のうち、互いが隣接する方向に前記刃先から近い側が金属製であり、互いが隣接する方向に前記刃先から遠い側が絶縁物製である、
ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載された切削工具仕上げ装置。

【請求項8】

工具把持具によって把持された切削工具の刃先を、仕上げパッドで仕上げる切削工具仕上げ方法において、
前記工具把持具を回転させることで、前記仕上げパッドに対する前記刃先の接触面を前記仕上げパッドに沿わせて変化させる手順と、
前記工具把持具の回転に応じて前記仕上げパッドと前記刃先との相対的な位置を変化させることで前記仕上げパッドに対する前記刃先の沈み込み量を一定にする手順と、
誘電性の仕上げ材を供給する共に電圧を印加することで、電界によって前記刃先に前記仕上げ材を寄せる手順と、
を含む、
ことを特徴とする切削工具仕上げ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削工具仕上げ装置および切削工具仕上げ方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

切削加工は工具を用いて工作物を切り削る加工方法であり一種の塑性加工である。または除去加工とも知られている。切削工具の刃先によって工作物に切り込み、割り裂いて、工作物の一部を削り出し、加工屑として排除しながら加工圧を与える加工方法である。工具刃先は、押し進める部位と工作物の表面との間のせん断面によって加工力と熱を発生し、すくい面の上を滑りながら変形を起こして、工作物から加工屑として取り除かれる。

【0003】

図２５に示すように、切削条件によって切りくずは工具の刃先先端部に溶着して構成刃先と呼ばれる現象を生じ成長しては刃先が脱落欠損を生じ、工具そのものの寿命を短命化することが知られ、さらに工作物の加工面を粗面化させる原因ともなる。加工屑である切りくずが連続的に生じることにより加工に発生する熱は、加工屑に転写し、工作物に熱歪を与える現象が抑制でき加工面が良好な仕上がり面を創成できる。一方、工具刃先寿命を低下させる原因の一つとして挙げられるのは、構成刃先の形成である。これにより刃物としての鋭利さが低下し、切削抵抗の上昇、さらに加工熱は上昇し、連続的に構成刃先は大きくなる現象を招く。このような構成刃先を生じさせ難くする方法としては、刃先を仕上げ滑らかすることで、工具の局部が工作物に衝突して熱の発生を抑制することがその形成原因を除去することになる。

【0004】

従来、切削工具の刃先仕上げ装置は、エンジン部品、トランスミッション部品、ステアリング部品などの金属加工に多用される例えばスローアウェイチップなどの切削工具（以下、「ＴＡ工具」と記す。）の刃先仕上げには、ブラシに砥粒を取り付けた特殊工具による仕上げ方法によって刃先を仕上げている。一方、金型創成に用いられるエンドミルなどの刃先を仕上げる際に用いられる。刃先を仕上げる方法として、例えば下記特許文献１に記載された電界砥粒による刃先研磨仕上げ方法がある。この方法によれば、仕上げパッド上に、砥粒が含まれた機能性流体が滴下されると共に電圧が印加される。与えられた電界により生じた吸引力に応じて砥粒が工具の刃先に集められ、相対運動を与えることで、工具の刃先を短時間で高品位に仕上げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３９０６１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、ＴＡ工具は刃先の形状が様々であるため、特許文献１に記載された電界砥粒による刃先研磨仕上げ方法によると、電界によって発生する吸引力により、工具の刃先に砥粒が密に集まる効果が生じ、刃先が滑らかになるが、例えば、工具の刃先のＲ形状の精度制御は困難な場合がある。そこで、電界に応じて発生する力によって集まる砥粒を刃先の形状に合わせて配置制御する必要がある。すなわち従来の技術では仕上げパッドに対する工具の刃先の配置精度が低く、刃先の仕上げ量や形状を一定にすることが困難である。

【0007】

本発明は、上記の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、ＴＡ工具などの刃先を高精度、かつ均一に仕上げることができ、これによりＴＡ工具の長寿命化を実現することができる切削工具仕上げ装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る切削工具仕上げ装置は、工具把持具によって把持した切削工具の刃先を、仕上げパッドによって仕上げる切削工具仕上げ装置において、前記工具把持具を回転させることで、前記仕上げパッドに対する前記刃先の接触面を前記仕上げパッドに沿わせて変化させると共に、前記工具把持具の回転に応じて前記仕上げパッドと前記刃先との相対的な位置を変化させることで前記仕上げパッドに対する前記刃先の沈み込み量を一定にする、ことを特徴としている。

【0009】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記工具把持具に、前記切削工具のすくい面の反対側の面が接触する工具支持台と、前記切削工具を側面側から挟持する開閉可能な挟持片と、が備えられた、ことを特徴としている。

【0010】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記切削工具をすくい面側から支持する支持部材が備えられた、ことを特徴としている。

【0011】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記工具支持台の表面に溝が形成された、ことを特徴としている。

【0012】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記挟持片のうち、互いが隣接する方向に前記刃先から近い側が金属製であり、互いが隣接する方向に前記刃先から遠い側が絶縁物製である、ことを特徴としている。

【0013】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記工具把持具に挿入されるロッド部材が備えられ、前記挟持片に、開閉の支点となる軸部と、前記軸部より先端側に形成されて前記切削工具を側面から挟持する挟持先端部と、前記軸部より後端側に形成されて前記ロッド部材が接触する後端部とが形成され、前記後端部を互いに寄せる弾性部材が前記後端部に備えられ、前記後端部同士の間に前記ロッド部材が配置されることで、前記後端部同士が離されると共に前記挟持片が閉じられ、前記後端部同士の間の外側に前記ロッドが配置されることで、前記弾性部材の復元力により前記後端部同士が寄せられると共に前記挟持片が開く、ことを特徴とする。

【0014】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、前記仕上げパッドと前記切削工具との間に、誘電性の仕上げ材が供給されると共に電圧が印加され、電界によって前記刃先に前記仕上げ材が寄せられる、ことを特徴としている。

【0015】

本発明に係る切削工具仕上げ方法は、工具把持具によって把持された切削工具の刃先を、仕上げパッドで仕上げる切削工具仕上げ方法において、前記工具把持具を回転させることで、前記仕上げパッドに対する前記刃先の接触面を前記仕上げパッドに沿わせて変化させる手順と、前記工具把持具の回転に応じて前記仕上げパッドと前記刃先との相対的な位置を変化させることで前記仕上げパッドに対する前記刃先の沈み込み量を、例えば５〜５００μｍに一定にする手順と、を含む、ことを特徴としている。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は上記した構成である。この構成により、刃先を高精度、かつ均一に仕上げることができ、これにより切削工具の長寿命化を実現することができる。また、刃先のアール形状を制御して任意に調節することができる。

【0017】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、工具把持具に、切削工具のすくい面の反対側の面が接触する工具支持台と、切削工具を側面側から挟持する開閉可能な挟持片とが備えられている。この構成により、開閉する挟持片の間隔が工具の形状に応じて調節される。したがって、様々な形状の工具を容易に挟持することができる。

【0018】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、切削工具をすくい面側から支持する支持部材が備えられている。この構成により、切削工具の脱落を防ぐことができる。

【0019】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、工具支持台の表面に溝が形成されている。この構成により、切削工具と接触する工具支持台の面積が適度に減少する。したがって、切削工具と工具支持台との密着状態が緩和され、切削工具を工具把持具から容易に取り外すことができる。

【0020】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、工具把持具に挿入されるロッド部材が備えられ、挟持片に、開閉の支点となる軸部と、軸部より先端側に形成されて切削工具を側面側から挟持する挟持先端部と、軸部より後端側に形成されてロッド部材が接触する後端部とが形成されている。この構成により、後端部同士の間に前記ロッド部材が配置されることで、後端部同士が離されると共に挟持片が閉じられる。したがって、切削工具を均一に把持し、また容易に着脱することができる。

【0021】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、仕上げパッドと切削工具との間に、誘電性の仕上げ材を誘電性の油内に分散させた、誘電性の仕上げ材の濃度は１．０から３０ｗｔ％誘電性の仕上げ材が供給されると共に、０．５から１０ｋV、周波数０．１から１００Hz、波形が矩形波の電圧が印加され、電界によって刃先に仕上げ材が寄せられる。この構成により、切削工具の仕上げ面における仕上げ材の配置が制御される。すなわち、電界によって誘電性の仕上げ材が切削工具の刃先に寄せられる。したがって、切削工具を効率よく迅速に加工することができる。

【0022】

詳説すれば、工具把持具の回転に応じて発生する遠心力によって無電界時には、飛散する誘電性の仕上げ材は工具刃先に均一に引き寄せられず不均一の仕上げ加工となる。しかし、電界を供給することで、誘電性の仕上げ材は均一に寄せられ、均一仕上げが可能となる。また、電界を供給する効果としては、仕上げ加工の回転数を高速回転可能となり、前記仕上げ工具に与える加工圧を軽減させることが可能となる。これにより仕上げ後の工具刃先の加工ストレスは低減される。

【0023】

本発明に係る切削工具仕上げ装置は、挟持片のうち、互いが隣接する方向に刃先から近い側が金属製であり、互いが隣接する方向に刃先から遠い側が絶縁物製である。この構成により、刃先から近い側に電界が生じ、この電界によって誘電性の仕上げ材が切削工具の刃先に寄せられる。したがって、切削工具を効率よく迅速に加工することができる。また、刃先部分に電界が集中するような構造とすることで、刃先先端の表面を改質し、あるいは形状を変化させ、更なる仕上げの効率化、および刃先表面の強化を実現することができる。

【0024】

本発明に係る切削工具仕上げ方法は、工具把持具によって把持された切削工具の刃先を、仕上げパッドで仕上げる切削工具仕上げ方法において、工具把持具を回転させることで、仕上げパッドに対する刃先の接触面を仕上げパッドに沿わせて変化させる手順と、工具把持具の回転に応じて仕上げパッドと刃先との相対的な位置を変化させることで仕上げパッドに対する刃先の沈み込み量を一定にする手順と、誘電性の仕上げ材を供給する共に電圧を印加することで、電界によって前記刃先に前記仕上げ材を寄せる手順と、を含むものである。この構成により、刃先の先端の表面を改質し、あるいは形状を変化させることで、刃先を高精度、かつ均一に仕上げることができ、これにより長寿命化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置を示し、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置の一部を拡大したものであり、（ａ）が切削工具が把持される前の状態の部分断面説明図、（ｂ）が切削工具が把持された状態の部分断面説明図である。

【図3】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置の工具把持具が示され、（ａ）が後端側から視した図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）が側面図、（ｅ）が先端側から視した図である。

【図4】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置の工具把持具の斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置の側面Ａ−Ａ断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされる切削工具の状態を説明する説明概略図である。

【図7】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされる切削工具が示され、（ａ）が切削工具の斜視図、（ｂ）が刃先の拡大図、（ｃ）が刃先のＢ−Ｂ断面拡大図である。

【図8】本発明の実施例１に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の刃先を示す刃先拡大図である。

【図9】本発明の実施例１に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の刃先の状態を示す図である。

【図10】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の刃先を示すグラフであり、（ａ）が表示倍率１０００倍のグラフ、（ｂ）が表示倍率２０００倍のグラフである。

【図11】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具のすくい面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図12】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具のすくい面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図13】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の逃げ面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図14】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の切削抵抗値を示す図である。

【図15】本発明の実施例２に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の逃げ面摩耗量を示す図である。

【図16】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の刃先を示すグラフであり、（ａ）が表示倍率１０００倍のグラフ、（ｂ）が表示倍率２０００倍のグラフである。

【図17】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具のすくい面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図18】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の逃げ面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図19】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の刃先を示すグラフ（表示倍率１０００倍）である。

【図20】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具のすくい面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図21】本発明の実施例３に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされた切削工具の逃げ面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図22】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされる前の切削工具を示すグラフ（表示倍率１０００倍）である。

【図23】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされる前の切削工具のすくい面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図24】本発明の実施形態に係る切削工具仕上げ装置によって仕上げされる前の切削工具の逃げ面側から視した刃先を示す刃先拡大図である。

【図25】一般的な切削加工の加工状態を説明する概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、「仕上げ」とは、切削工具の刃先の表面の特徴を発現させる工程をいい、例えば、研削、研磨、タンブリングなどを用いて、表面を平滑、改質、あるいは形状を変化させることをいう。

【0027】

図１は、本実施形態に係る切削工具仕上げ装置１０の外観が示されている。図１に示されているとおり、切削工具仕上げ装置１０は、仕上げパッド２１が取り付けられた仕上げ定盤２０、仕上げパッド２１と対面して配置され、ＴＡ工具である切削工具としてのチップ１が把持される工具把持具３０（図２および図３参照）、絶縁された状態で工具把持具３０が取り付けられた駆動軸部５０、この駆動軸部５０および仕上げ定盤２０を制御する制御部としてのＮＣ制御盤（図示省略）、電界を発生させる電源部（図示省略）から構成されている。チップ１を仕上げる際は誘電性の仕上げ材１０７が用いられる（図６参照）。

【0028】

図２は、駆動軸部５０の一部が拡大されて示されている。図２に示されているとおり、駆動軸部５０は工具把持具３０が本体部５１の先端に取り付けられ、本体部５１の内側に取り付けられたロッド部材５２と、本体部５１と並列して配置された支持部材５３とが備えられている。

【0029】

ロッド部材５２は先端が尖った棒状であり、先端が工具把持具３０に挿入され、後端がエア式の挟持用シリンダー（図示省略）に取り付けられている。ロッド部材５２は長手方向に前後（矢印１０４，１０５参照）に移動する。仕上げ定盤２０に対して前進して近づく方向が前であり、後退して遠ざかる方向が後である。ロッド部材５２の前後の移動は挟持用シリンダー（図示省略）によって実現され、工具把持具３０の中を前方１０４へ前進、後方１０５へ後退する。挟持用シリンダーはロック用シリンダー（図示省略）が取り付けられ、動作が停止した状態がロック用シリンダーによって維持される。

【0030】

支持部材５３は略Ｌ字状であり、この支持部材５３を移動させる支持用シリンダー５４が備えられている。支持部材５３の先端は略ヘラ状の押さえ部５５であり、支持部材５３の先端から工具把持具３０に至る長さに形成されている。支持部材５３はロッド部材５２と同様に前後に（矢印１０４，１０５参照）に移動する。支持部材５３の前後の移動は支持用シリンダー５４によって実現される。支持部材５３はチップ１をすくい面３側から支持する。

【0031】

駆動軸部５０は、駆動軸角度（矢印１００参照）、Ｚ軸（矢印１０１参照）、Ｘ軸（矢印１０２参照）、およびＣ軸（矢印１０３参照）がそれぞれ、ＮＣ制御盤による制御によって自在に変化する。図１および図２に示されているとおり、駆動軸角度１００は正面視した駆動軸部５０の傾き度合である。駆動軸角度１００が変化することにより、仕上げパッド２１に対するチップ１の角度（逃げ角１０８）が変化する。Ｚ軸１０１は垂直方向である。Ｚ軸１０１が変化することにより、仕上げパッド２１対するチップ１の高さ方向の位置が変化する。Ｘ軸１０２は水平方向である。Ｘ軸１０２が変化することにより、仕上げパッド２１の中心から円周に向けてチップ１に対する仕上げパッド２１の接触面が変化する。Ｃ軸１０３は工具把持具３０の回転軸である。Ｃ軸３０が変化することにより、仕上げパッド２１とのチップ１の接触面が仕上げパッドに沿って変化する。後に詳述する。

【0032】

なお、本実施形態において各軸１０１，１０２，１０３は駆動軸部５０の位置が変化する際の軌道であるが、仕上げ定盤２０の位置が変化する際の軌道であってもよい。すなわち、駆動軸部５０と仕上げ定盤２０との相対的な位置が変化する構成であればよく、例えば駆動軸部５０が仕上げ定盤２０に対して移動する場合や、仕上げ定盤２０が駆動軸部５０に対して移動する場合のいずれであってもよい。

【0033】

図３、図４、および図５は、工具把持具３０の外観が示されている。図３から図５に示されているとおり、工具把持具３０は略筒状に形成された把持具本体３１、この把持具本体３１の一方の開口部に配置された挟持片３７、この挟持片３７の外周に取り付けられた弾性部材としてのバネ部材４２から構成されている。

【0034】

略筒状の把持具本体３１は、先端側の開口部である工具支持台３２、後端側の開口部である着脱部３４、工具支持台３２と着脱部３４との間の挟持片支持部３３とから構成されている。工具支持台３２は、挟持片支持部３３に至って軸方向（Ｃ軸１０３方向）に複数の切欠き部３５が形成されている。この切欠き部３５は、挟持片３７が取り付けられている。

【0035】

工具支持台３２は平坦であり、切欠き部３５によって複数に分割されている。分割された各工具支持台３２の表面は溝部３６が形成されている。工具支持台３２は金属製であり、チップ１のすくい面３の反対側の面である裏面５が接触する（図２参照）。

【0036】

挟持片３７は金属製であり、開閉の支点となる軸部３８、この軸部３８より先端側に形成されてチップ１を側面側から挟持する挟持先端部３９と、軸部３８より後端側に形成されてロッド部材５２が接触する後端部４０が形成されている。挟持先端部３９は略平板状に形成されている。軸部３８から後端部４０までは、徐々に幅広に形成されている。挟持片３７は、軸部３８から後端部４０が把持具本体３１の切欠き部３５に配置され、挟持先端部３９が工具支持台３２の側面に配置される。この状態で挟持片３７は、軸部３８が把持具本体３１の挟持片支持部３３と共に軸部材４１によって貫通され、後端部４０の外周に弾性部材としてのバネ部材４２が取り付けられている。

【0037】

なお、本実施形態では工具支持台３２の形状が略三角形であり、各辺に合わせて挟持片３７が３個取り付けられているが、工具支持台３２の形状が四角形その他の形状であってもよく、挟持片３７の数が各辺の数に合わせて取り付けられていてもよい。

【0038】

工具把持具３０の変形例として、工具支持台３２が絶縁性であり、一方、挟持片３７のうち、互いが隣接する方向に刃先から近い側が金属製であり、刃先から遠い側が絶縁物製であってもよい（図６参照）。詳説すれば、挟持片３７が３個である場合、挟持片３７は、チップ１のうち、刃先２の一部が形成された側面に接触する第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂ、刃先２の背面側の側面に接触する第三挟持片３７ｃ、から構成されている。第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂは、後端部４０および軸部３８が金属製であるが、挟持先端部３９のうち軸部３８が連ねられた部分が金属製の金属先端部３９ａであり、他の部分が絶縁物製の絶縁先端部３９ｂである。第三挟持片３７ｃは全体（挟持先端部３９、軸部３８、および後端部４０）が絶縁物製（絶縁先端部３９ｂ）である。隣接する第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂは、互いが隣接する方向に刃先から近い側が金属先端部３９ａであり、刃先から遠い側が絶縁先端部３９ｂである。隣接する第一挟持片３７ａおよび第三挟持片３７ｃは、互いが隣接する方向に刃先から遠い側が絶縁先端部３９ｂである。同様に、隣接する第二挟持片３７ｂおよび第三挟持片３７ｃは、互いが隣接する方向に刃先から遠い側が絶縁先端部３９ｂである。

【0039】

ＮＣ制御盤は、刃先２の形状に応じて工具把持具３０を回転させることで、仕上げパッド２１に対する刃先２の接触面を仕上げパッド２１に沿わせてずらすと共に、工具把持具３０の回転に応じて仕上げパッド２１と刃先２との相対的な位置を変化させることで仕上げパッド２１に対する刃先２の沈み込み量１０６を一定にするための制御を実現する。詳説すれば、仕上げされるチップ１のパラメータ、およびＣ軸１０３の値がＮＣ制御盤に入力される。チップ１のパラメータは、例えば厚み６、ノーズＲ７、駆動軸角度１００（逃げ角１０８）、ランド幅８などである（図７参照）。入力されたパラメータに基づいて、Ｃ軸１０３とＺ軸１０１の関係が、仕上げパッド２１への沈み込み量１０６が一定になるように算出される。なお、チップの形状は任意である。

【0040】

仕上げパッド２１は例えばスエード、ポリウレタンなどである。仕上げ材１０７は、多結晶ダイヤモンドまたは化学処理などの形状加工処理が施された単結晶ダイヤモンドなどの誘電性の砥粒が仕上げ剤として用いられ、シリコンオイルなどの絶縁性の溶媒で、粘度が５ｃｓｔから２００ｃｓｔの加工油が用いられる。砥粒径は約０．１μｍから約１００μｍである。電源部は、周波数発振器および交流電源装置から構成されている。交流電圧は約５００Ｖ以上であることが好ましく、また周波数は約１Ｈｚ以上、約３０Ｈｚ以下であることが好ましい。

【0041】

以上のとおり、切削工具仕上げ装置１０が構成されている。

【0042】

次に、切削工具仕上げ装置１０の作用を図面に基づいて説明する。

【0043】

ＮＣ制御盤にチップ１のパラメータ（厚み６、ノーズＲ７、駆動軸角度（逃げ角１０８）１００、ランド幅８）、およびＣ軸１０３の値を入力する。入力されたパラメータに基づいて、Ｃ軸１０３とＺ軸１０１の関係が、仕上げパッド２１への沈み込み量１０６が一定になるように算出される。入力された駆動軸角度１００の値に基づいて駆動軸部５０が傾斜する。駆動軸角度１００は、約１０度から６０度であることが好ましい。

【0044】

図２に示されているとおり工具把持具１０にチップ１を把持させる。その際、チップ１は刃先２を下に向けた状態で第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂの間に配置すると共に（図６参照）、裏面５を工具支持台３２に接触させる。この状態で駆動軸部５０を駆動させる。挟持用シリンダーが稼働してロッド部材５２が前方１０４へ前進すると、挟持片３７が閉じられてチップ１が側面側から挟持される。ロッド部材５２はロック用シリンダーが稼働することで、動作が停止した状態が維持される。工具把持具３０の動作について詳説すれば、工具把持具３０の挟持片３７は、ロッド部材５２が前方１０４へ前進して挟持片３７の後端部４０同士の間に配置されることで、バネ部材４２の弾性力に逆らって後端部４０同士の間が押し広げられ、後端部４０同士が軸部３８を軸にして離されると共に挟持先端部３９が寄せられる。すなわち、挟持片３７が閉じられる。エア式の挟持用シリンダーにより、ロッド部材５２が前進する程度が微調整されることで、チップ１を挟持する力は微調整されてチップ１に対して均一に緩やかに働く。

【0045】

チップ１が側面側から挟持された状態で支持部材５３を駆動させる。支持用シリンダー５４が稼働して挟持部材５３が後方１０５へ後退し、押さえ部５５が接触してチップ１がすくい面３側から支持される。

【0046】

図６は、図２の正面視右方側から視した図であり、仕上げパッド２１に埋没したチップ１が示されている。図６に示されているとおり、仕上げ定盤２０を駆動させて回転させ、Ｘ軸１０２、Ｚ軸１０１、およびＣ軸１０３の値を変化させながらチップ１の刃先２を仕上げる。駆動軸部５０の動作について詳説すれば、駆動軸部５０がＺ軸１０１において下降し、チップ１の刃先２が沈み込み量１０６分だけ仕上げパッド２１に埋没する。工具把持具３０がＣ軸１０３において回転することで、仕上げパッド２１に対する刃先２の接触面をノーズＲ７の端から端まで仕上げパッド２１に沿ってずれ、刃先２の全面が均一に仕上げされる。その際、Ｚ軸１０１の値はＣ軸１０３の値が０．１度変化する度に算出されて、工具把持具３０の回転に応じてＺ軸１０１の値が変化し、仕上げパッド２１に対する刃先２の沈み込み量１０６が一定となる。詳説すれば、刃先２は鋭角であり、ノーズＲ７のうち中央が最も突出しているため、端から中央まではチップ１がＺ軸１０１を僅かに上昇しながら刃先２が仕上げされる。一方、中央から端まではチップ１がＺ軸１０１を僅かに下降しながら刃先２が仕上げされる。なお、沈み込み量１０６は任意であるが、例えば５〜５００μｍである。

【0047】

一方、チップ１が仕上げパッド２１に接触すると共に、駆動軸部５０がＸ軸１０２を移動することで、チップ１に対する仕上げパッド２１の接触面がずれる。すなわち、Ｃ軸１０３における工具把持具３０が回転することでチップ１の刃先２がノーズＲ７の端から端まで仕上げパッド２１に沿ってずれる間に、駆動軸部５０がＸ軸１０２を移動することにより仕上げパッド２１の中心から円周に向けてチップ１が移動する。

【0048】

刃先２が仕上げされる際、チップ１と仕上げパッド２１との間に仕上げ材１０７が供給されると共に、電源部によって電圧が印加される。電圧によって仕上げパッド２１とチップ１との間に電界が生じ、周波数に応じて砥粒が運動し、仕上げ材１０７がクーロン力の作用によってチップ１の刃先２に引き寄せられる。特に、第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂのうち、刃先２から近い側である金属先端部３９ａに電界が生じることから、仕上げ材１０７が刃先２に集中する。

【0049】

以上のとおり、切削工具仕上げ装置１０によってチップ１の刃先２が仕上げされる。

【0050】

なお、工事把持具３０からチップ１を取り外す場合は、挟持用シリンダーを後方１０５へ後退させて挟持片３７を開く。工具把持具３０の動作について詳説すれば、ロッド部材５２が後方１０５へ後退して挟持片３７の後端部４０同士の間から離脱することで、バネ部材４２の復元力によって後端部４０同士が引き寄せされると共に軸部３８を軸にして挟持先端部３９が離される。すなわち、挟持片３７が開く。チップ１は工具支持台３２の溝部３６を介して取り外される。

【0051】

次に、切削工具仕上げ装置１０の効果を説明する。

【0052】

上記したとおり、切削工具仕上げ装置１０および切削工具仕上げ方法によれば、ＮＣ制御盤に入力されたチップ１のパラメータにより、Ｃ軸１０３とＺ軸１０１の関係が、仕上げパッド２１への沈み込み量１０６が一定になるように算出される。駆動軸部５０がＺ軸１０１において下降し、チップ１の刃先２が沈み込み量１０６分だけ仕上げパッド２１に埋没する。工具把持具３０がＣ軸１０３において回転することで、仕上げパッド２１に対する刃先２の接触面をノーズＲ７の端から端まで仕上げパッド２１に沿ってずれ、刃先２の全面が均一に仕上げされる。その際、Ｚ軸１０１の値はＣ軸１０３の値が０．１度変化する度に算出されて、工具把持具３０の回転に応じてＺ軸１０１の値が変化し、仕上げパッド２１に対する刃先２の沈み込み量１０６が一定となる。

【0053】

したがって、湾曲した刃先２を高精度、かつ均一に仕上げることができる。また、刃先２のアール形状を制御して任意に調節することができる。これにより、使用に際しチップ１の逃げ面４の摩耗量を抑えることができ、長寿命化を実現することができる。詳説すれば、刃先２のアール形状のばらつきを抑え、そのアール形状を０．０１から０．０５Ｒに抑えることで、折損等の原因を軽減し１２０から１５０％程度の延命化を可能とする。また、刃先２のアール形状の寸法が、０．０１から０．０５Ｒまで調整可能であり、チップ１本来の特性である切れ味の確保や各種切削特性の要望に対応できる。すなわち、切削工具仕上げ装置１０および切削工具仕上げ方法によって刃先２の研削砥石による微細加工痕の凸部が排除されることで、被削材と刃先２に残存していた微細凸部の当たり部が点から刃先面になることで、加工圧が分散し軽減することによって、チップ１の折損原因が抑制され、チップ１の本来の寿命が得られ、このことからチップ１のメンテナンス上の交換頻度は軽減することが期待され、顧客の生産能力向上が見込まれる。

【0054】

切削工具仕上げ装置１０によれば、工具把持具３０の挟持片３７は、開閉の支点となる軸部３８、この軸部３８より先端側に形成されてチップ１を挟持する側面側から挟持先端部３９と、軸部３８より後端側に形成されてロッド部材５２が接触する後端部４０が形成されている。挟持先端部３９は略平板状に形成されている。軸部３８から後端部４０までは、徐々に幅広に形成されている。挟持片３７は、軸部３８から後端部４０が把持具本体３１の切欠き部３５に配置され、挟持先端部３９が工具支持台３２の側面に配置される。この状態で挟持片３７は、軸部３８が把持具本体３１の挟持片支持部３３と共に軸部材４１によって貫通され、後端部４０の外周にバネ部材４２が取り付けられている。

【0055】

この構成により挟持片３７は、ロッド部材５２が前方１０４へ前進して挟持片３７の後端部４０同士の間に配置されることで、バネ部材４２の弾性力に逆らって後端部４０同士の間が押し広げられ、後端部４０同士が軸部３８を軸にして離されると共に挟持先端部３９が寄せられる。すなわち、挟持片３７が閉じられる。エア式の挟持用シリンダーにより、ロッド部材５２が前進する程度が微調整されることで、チップ１を挟持する力は微調整されてチップ１に対して均一に緩やかに働き、開閉する挟持片３７の間隔がチップ１の形状に応じて調節される。工事把持具３０からチップ１を取り外す場合は、ロッド部材５２が後方１０５へ後退して挟持片３７の後端部４０同士の間から離脱することで、バネ部材４２の復元力によって後端部４０同士が引き寄せされると共に軸部３８を軸にして挟持先端部３９が離される。すなわち、挟持片３７が開く。チップ１は工具支持台３２の溝部３６を介して取り外される。

【0056】

したがって、様々な形状のチップを容易に挟持し、かつ均一に把持することができ、また容易に着脱することができる。また、エア式の挟持用シリンダーにより、ロッド部材５２が前進する程度が微調整されることで、チップ１を挟持する力は微調整されてチップ１に対して均一に緩やかに働くため、逃げ面４が鋭いチップを挟持する場合であっても、チップが先端挟持部３９から滑って脱落することが抑止される。

【0057】

切削工具仕上げ装置１０によれば、支持部材５３は略Ｌ字状であり、先端が略ヘラ状の押さえ部５５である。押さえ部５５は支持部材５３の先端から工具把持具３０に至る長さに形成されている。この構成により、支持部材５３は前後に（矢印１０４，１０５参照）に移動し、後方１０５へ後退することで押さえ部５５がチップ１をすくい面３側から支持する。したがって、チップ１の脱落を防ぐことができる。

【0058】

切削工具仕上げ装置１０によれば、工具支持台３２の表面は溝３６が形成されている。この構成により、チップ１と接触する工具支持台３２の面積が適度に減少する。したがって、チップ１と工具支持台３２との密着状態が緩和され、チップ１を工具把持具３０から容易に取り外すことができる。

【0059】

切削工具仕上げ装置１０によれば、刃先２が仕上げされる際、チップ１と仕上げパッド２１との間に仕上げ材１０７が供給されると共に、電源部によって電圧が印加され、電圧によって仕上げパッド２１とチップ１との間に電界が生じ、仕上げ材１０７がクーロン力の作用によってチップ１の刃先２に引き寄せられる。この構成により、チップ１の仕上げ面における仕上げ材１０７の配置が制御される。すなわち、電界によって誘電性の仕上げ材１０７がチップ１の刃先２に引き寄せられる。したがって、チップ１を効率よく迅速に加工することができる。

【0060】

切削工具仕上げ装置１０によれば、挟持片３７は、チップ１のうち、刃先２の一部が形成された側面に接触する第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂ、刃先２の背面側の側面に接触する第三挟持片３７ｃ、から構成されている。第一挟持片３７ａおよび第二挟持片３７ｂは、後端部４０および軸部３８が金属製であるが、挟持先端部３９のうち軸部３８が連ねられた部分が金属製の金属先端部３９ａであり、他の部分が絶縁物製の絶縁先端部３９ｂである。この構成により、刃先２から近い側である金属先端部３９ａに電界が生じ、この電界によって誘電性の仕上げ材１０７がチップ１の刃先２に寄せられる。したがって、チップ１を効率よく迅速に加工することができる。また、刃先２への電界集中度を安定的に高めることができ、刃先２の加工の高効率化させ、刃先２をより強固な表面へと変化させることができる。

【0061】

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【0062】

実施例で用いたチップ１は、超硬工具あるいはＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）（両者とも住友電工ハードメタル社製、ＴＮＭＡ１６０４０８−ＢＮ２５０）である。仕上げ定盤２０は回転数が２０から２００ｒｐｍ、仕上げパッド２１がポリウレタン製である。仕上げ定盤２０の回転数は、電界によって誘電性の仕上げ材１０７がチップ１の刃先２に引き寄せられる効果があるため、高速回転でも仕上げが可能である。仕上げ材１０７は砥粒平均径が１μｍから２０μｍ、砥粒濃度が１から３０ｗｔ％である。印加電圧は交流電圧が０．５から１０ｋＶであり、周波数が０．５から１００Ｈｚである。また、研磨される被削材が良電気伝導性素材であると、加工屑が仕上げ工具刃先に取りつく可能性があるので、印加電界は与える時間と与えない時間を設け、印加電界を与えるＤｕｔｙ比を１０から５０％で調整する。電界を与えることで、砥粒に電子が供給され、工具刃先と接触することで、電子が供給され、工具刃先部材のボンディングフォースが弱まり仕上げが容易になるとともに、均一な面が得られることで、接触抵抗も低下し、工具折損も抑制される。また，電界の効果で刃先表面は、工具寿命が向上する強固な表面に変化していると考えられる。

【0063】

以下の各実施例によれば、各図のとおり湾曲した刃先２を高精度、かつ刃先２の全面を均一に仕上げることができた。また、刃先２のアール形状を制御して任意に調節することができた。これにより、切削に際しチップ１の逃げ面４の摩耗量を抑えることができ、長寿命化を実現することができた。考察すれば、切削の際の摩耗圧力が分散化、均一化され、また微小なクラックによる刃先の微細割れが軽減されるためであると考えられる。

【0064】

＜実施例１＞
実施例１は、チップ１が超硬工具であり、沈み込み量１０６が５０μｍ、駆動軸角度１００が３５度、Ｃ軸１０３が０度から１２０度、加工回数（Ｃ軸１０３の往復回数）が３回である。印加電圧は１．５、４ｋＶ、周波数は８Ｈｚである。仕上げされた刃先の状態を光学顕微鏡で観察した結果、電圧を印加し，仕上げ材１０７を引き付けて仕上げたチップ１で、仕上げ量が大きくなった。また、電圧が高い方が、仕上げ量（仕上げ幅）が大きく、高能率に仕上げが可能であった（図８、図９）。

【0065】

＜実施例２＞
実施例２は、チップ１がＣＢＮ工具であり、沈み込み量１０６が１００μｍ、駆動軸角度１００が３５度、Ｃ軸１０３が０度から１２０度、加工回数（Ｃ軸１０３の往復回数）が３回である。仕上げされた刃先の状態を光学顕微鏡（表示倍率１０００倍、２０００倍）で観察した結果、刃先はＲ＝１４μｍから２０μｍであった（図１０、図１１、図１２および図１３参照）。また、図１４はチップ１を使ったときの切削抵抗値を仕上げなしのチップと比較したものである。仕上げたチップ１の方が、切削抵抗値が小さい。また、チップの摩耗量（逃げ面）を、チップ１を使ったときの切削抵抗値を仕上げなしのチップと比較した結果を図１５に示す。摩耗量は仕上げた方が小さい。

【0066】

＜実施例３＞
実施例３は、チップ１がＣＢＮ工具であり、沈み込み量１０６が１００μｍ、駆動軸角度１００が３５度、Ｃ軸１０３が０度から１２０度、加工回数（Ｃ軸１０３の往復回数）が６回である。仕上げされた刃先の状態を光学顕微鏡（表示倍率１０００倍、２０００倍）で観察した結果、刃先はＲ＝３１μｍであった（図１６、図１７、および図１８参照）。

【0067】

＜実施例４＞
実施例３は、チップ１がＣＢＮ工具であり、沈み込み量１０６が５０μｍ、駆動軸角度１００が５４．５度、Ｃ軸１０３が０度から１２０度、加工回数（Ｃ軸１０３の往復回数）が３５回である。仕上げされた刃先の状態を光学顕微鏡（表示倍率１０００倍）で観察した結果、刃先はＲ＝１１１μｍであった（図１９、図２０および図２１参照）。

【0068】

＜比較例＞
比較例のチップは仕上げされる前の状態であり、刃先はネガランド角が略２５度、ネガランド幅が略０．１３ｍｍ、Ｒ＝５μｍである（図２２、図２３および図２４参照）。

【0069】

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ チップ（切削工具）
２ 刃先
３ すくい面
４ 逃げ面
５ 裏面
６ 厚み
７ ノーズＲ
８ ランド幅
９ ランド角
１０ 切削工具仕上げ装置
２０ 仕上げ定盤
２１ 仕上げパッド
３０ 工具把持具
３１ 把持具本体
３２ 工具支持台
３３ 挟持片支持部
３４ 着脱部
３５ 切欠き部
３６ 溝部
３７ 挟持片
３７ａ 第一挟持片
３７ｂ 第二挟持片
３７ｃ 第三挟持片
３８ 軸部
３９ 挟持先端部
３９ａ 金属先端部
３９ｂ 絶縁先端部
４０ 後端部
４１ 軸部材
４２ バネ部材（弾性部材）
５０ 駆動軸部
５１ 本体部
５２ ロッド部材
５３ 支持部材
５４ 支持用シリンダー
５５ 押さえ部
１００ 駆動軸角度
１０１ Ｚ軸
１０２ Ｘ軸
１０３ Ｃ軸
１０４ 前方
１０５ 後方
１０６ 沈み込み量
１０７ 仕上げ材
１０８ 逃げ角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】