特開 2022-18554 スカイビング加工用工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022018554

(43)【公開日】2022-01-27

(54)【発明の名称】スカイビング加工用工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/16 20060101AFI20220120BHJP

【ＦＩ】

B23B27/16 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020121735

(22)【出願日】2020-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】503212652

【氏名又は名称】住友電工ハードメタル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】大嵩 吉文

(72)【発明者】

【氏名】上久保 俊孝

(72)【発明者】

【氏名】上園 陽

【テーマコード（参考）】

3C046

【Ｆターム（参考）】

3C046AA00

3C046EE13

(57)【要約】

【課題】被削材の加工部に形成されるテーパ形状を低減できる、スカイビング加工用工具を提供する。
【解決手段】チップ１６をホルダ１４に取り付けるときには、チップ押え部材１８によってチップ１６のクランプ面３２が押し付けられる。ここで、クランプ面３２が刃部４０からチップ側基準面２６に向かうほど側壁当接面３０からの距離が長くなる方向に傾斜しているため、クランプ面３２がチップ押え部材１８によって押し付けられると、チップ１６にはチップ側基準面２６側に向かって作用する荷重Ｆ２が作用する。従って、チップ側基準面２６がホルダ１４の溝２２を形成する底壁面２２ａに押し付けられるため、チップ１６がホルダ１４に対して傾くことが抑制される。その結果、回転軸１２の表面に形成されるテーパ形状が抑制されることとなる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

刃部が設けられているチップと、該チップを収容する溝が形成されたホルダと、前記チップを前記ホルダの前記溝に固定するためのチップ押え部材と、を備えるスカイビング加工用工具であって、
前記チップは、直方体状または立方体状に形成され、
前記チップは、前記ホルダに取り付けられた状態で前記ホルダの前記溝に形成される底壁面に当接するチップ側基準面と、前記チップ側基準面に対して背面側に位置し、被削材と対向する対向面と、前記ホルダに取り付けられた状態で前記ホルダの前記溝を形成する一対の側壁面の一方に当接する側壁当接面と、前記側壁当接面の背面側に位置し、前記ホルダに取り付けられた状態で前記チップ押え部材に当接するクランプ面と、前記チップ側基準面に対して直角に形成されたチップ側直角面と、を含み、
前記刃部は、前記対向面と前記クランプ面との角部に沿って長手状に設けられ、
前記チップの前記クランプ面は、前記刃部から前記チップ側基準面に向かうほど、前記側壁当接面からの距離が長くなる方向に傾斜し、
前記チップ押え部材には、前記ホルダに取り付けられた状態において前記チップの前記クランプ面に当接するチップ押え面が形成され、
前記ホルダには、前記チップの前記チップ側直角面に当接するホルダ側直角面が形成されている
ことを特徴とするスカイビング加工用工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スカイビング加工用工具の加工精度向上に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼部品の研磨仕上げ加工は、研削盤を使った研削加工が行われていた。研削加工とは、図８に示すように、砥石１００と被削材１０２とをそれぞれ回転させながら、砥石１００に微小な切り込みを与えて被削材１０２を削る方法である。研削加工は、設備が高額で加工時間が長く、設備の維持にも多額の費用と技術力とが必要になるなど課題が多かった。これに対して、研削加工の効率化を考慮し、スカイビング加工を用い、研削加工並の高い精度と高い効率を実現することが提案されている。特許文献１に記載のスカイビング加工がそれである。特許文献１には、スカイビング加工に関する技術が開示されている。スカイビング加工とは、図９に示すように、バイト１０４を用いて被削材１０６を削り加工するものであり、被削材１０６に向かってバイト１０４を送ることで、バイト１０４の先端に取り付けられているチップ１０８によって被削材１０６を切削する加工技術である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－６５２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、図９において、チップ１０８を固定するホルダ１１０に対してチップ１０８が傾いた状態でスカイビング加工されると、被削材１０６の加工部にテーパ形状が生じ、加工精度が悪化する虞があった。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、被削材の加工部に形成されるテーパ形状を低減できる、スカイビング加工用工具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明の要旨とするところは、（ａ）刃部が設けられているチップと、そのチップを収容する溝が形成されたホルダと、前記チップを前記ホルダの前記溝に固定するためのチップ押え部材と、を備えるスカイビング加工用工具であって、（ｂ）前記チップは、直方体状または立方体状に形成され、（ｃ）前記チップは、前記ホルダに取り付けられた状態で前記ホルダの前記溝に形成される底壁面に当接するチップ側基準面と、前記チップ側基準面に対して背面側に位置し、被削材と対向する対向面と、前記ホルダに取り付けられた状態で前記ホルダの前記溝を形成する一対の側壁面の一方に当接する側壁当接面と、前記側壁当接面の背面側に位置し、前記ホルダに取り付けられた状態で前記チップ押え部材に当接するクランプ面と、前記チップ側基準面に対して直角に形成されたチップ側直角面と、を含み、（ｄ）前記刃部は、前記対向面と前記クランプ面との角部に沿って長手状に設けられ、（ｅ）前記チップの前記クランプ面は、前記刃部から前記チップ側基準面に向かうほど、前記側壁当接面からの距離が長くなる方向に傾斜し、（ｆ）前記チップ押え部材には、前記ホルダに取り付けられた状態において前記チップの前記クランプ面に当接するチップ押え面が形成され、（ｇ）前記ホルダには、前記チップの前記チップ側直角面に当接するホルダ側直角面が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

第１発明のスカイビング加工用工具によれば、チップがチップ押え部材によってホルダに取り付けられた状態において、チップに形成される、チップ側基準面、側壁当接面、およびチップ側直角面の３面がホルダに当接し、さらに、チップのクランプ面が刃部からチップ側基準面に向かうほど、側壁当接面からの距離が長くなる方向に傾斜し、チップ押え部材には、ホルダに取り付けられた状態においてチップのクランプ面に当接するチップ押え面が形成されているため、チップがホルダに対して傾くことが抑制される。その結果、チップのホルダに対する傾きに起因して被削材に形成される、テーパ形状が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用されたスカイビング加工用工具の全体構造を示す斜視図である。

【図2】図１のスカイビング加工用工具を矢印Ｄ方向から見た図である。

【図3】ホルダの溝に収容されるチップおよびチップ押え部材の構造を示す斜視図である。

【図4】図３のチップの形状を示す投影図である。

【図5】ホルダにチップおよびチップ押え部材が取り付けられるとき、チップにかかる荷重の関係を示す図である。

【図6】スカイビング加工用工具を用いて加工した回転軸の円筒度を測定した測定結果を示す図である。

【図7】従来構造のチップの形状を示す投影図である。

【図8】従来技術である砥石を使った研削加工の概要を説明する図である。

【図9】スカイビング加工の概要を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例0010】

図１は、本発明が適用されたスカイビング加工用工具１０の全体構造を示す斜視図である。また、図２は、図１のスカイビング加工用工具１０を矢印Ｄ方向から見た図である。

【0011】

スカイビング加工は、回転軸線ＣＬを中心にして回転している被削材としての回転軸１２に対して、スカイビング加工用工具１０を矢印Ｘに示す方向すなわち回転軸１２に向かう方向に移動させ、スカイビング加工用工具１０に設けられているチップ１６を押し当てることで、回転軸１２の表面を切削する加工方向である。

【0012】

スカイビング加工用工具１０は、ホルダ１４と、ホルダ１４に取り付けられるチップ１６と、チップ１６をホルダ１４に固定するためのチップ押え部材１８と、を備えている。

【0013】

ホルダ１４はＬ字状に形成されている。ホルダ１４は、長手状に形成された本体部１４ａと、チップ１６およびチップ押え部材１８が取り付けられるチップ固定部１４ｂと、から構成されている。本体部１４ａは、ホルダ１４のＬ字形状の長辺を形成し、チップ固定部１４ｂは、ホルダ１４のＬ字形状の短辺を形成している。

【0014】

本体部１４ａは、断面が四角の長手状の部材であり、長手方向でチップ固定部１４ｂと反対側が、図示しない固定機構によって固定される。

【0015】

チップ固定部１４ｂは、本体部１４ａの長手方向の端部に設けられ、本体部１４ａの長手方向に対して直角に伸びている。

【0016】

スカイビング加工用工具１０および回転軸１２が図示しない加工機に取り付けられた状態において、チップ固定部１４ｂの回転軸１２に対向する面２０には、チップ１６およびチップ押え部材１８を収容するための溝２２が形成されている。溝２２は、断面がＵ字形状を有し、回転軸１２の回転軸線ＣＬに対して所定角だけ傾斜するようにして伸びている。溝２２は、Ｕ字形状の底部を形成する底壁面２２ａ（図１参照）と、互いに向かい合う一対の側壁面２２ｂ、２２ｃ（図２参照）とから形成されている。

【0017】

溝２２には、刃部４０が設けられているチップ１６およびチップ押え部材１８が収容された状態で固定されている。図３は、溝２２に収容されるチップ１６およびチップ押え部材１８の構造を示す斜視図である。チップ押え部材１８には、ネジ穴２５が形成されており、チップ押え部材１８は、そのネジ穴２５に螺合するネジ２４によってホルダ１４に固定される。また、チップ１６も同様に、チップ押え部材１８によって押し付けられるようにしてホルダ１４に固定される。

【0018】

図４は、チップ１６の形状を説明する投影図である。図４（ａ）が、図３においてチップ１６を矢印Ｅ方向に見たときの正面図に対応し、図４（ｂ）が、図４（ａ）を正面図としたときの上面図に対応し、図４（ｃ）が、図４（ａ）を正面図としたときの側面図に対応している。

【0019】

図４に示すようにチップ１６は、直方体状に形成されている。図４に示す面２６が、ホルダ１４に取り付けられた状態で、ホルダ１４の溝２２を形成する底壁面２２ａに当接するチップ側基準面２６に対応している。

【0020】

図４に示す面２８が、チップ側基準面２６に対して背面側に位置し、ホルダ１４に取り付けられた状態で回転軸１２と対向する対向面２８に対応している。

【0021】

図４に示す面３０が、ホルダ１４に取り付けられた状態でホルダ１４の溝２２を形成する側壁面２２ｃに当接する側壁当接面３０に対応している。なお、側壁面２２ｃが、前記ホルダの前記溝を形成する一対の側壁面の一方に対応している。

【0022】

図４に示す面３２が、側壁当接面３０の背面側に位置し、ホルダ１４に取り付けられた状態でチップ押え部材１８に当接するクランプ面３２に対応している。

【0023】

図４に示す面３４が、ホルダ１４に取り付けられた状態でホルダ１４に形成されるホルダ側直角面３６（図２参照）に当接する、チップ側直角面３４に対応している。チップ側直角面３４は、チップ側基準面２６に対して直角に形成されている。また、ホルダ側直角面３６は、チップ１６がホルダ１４に取り付けられた状態で、チップ側直角面３４に当接するように形成されている。

【0024】

対向面２８とクランプ面３２とが接する長手状の角部には、その角部に沿って長手状に形成された刃部４０が設けられている。刃部４０は、例えばＣＢＮ結晶体から構成されている。刃部４０は、チップ側基準面２６に対して平行に配置されている。すなわち、刃部４０は、長手方向が回転軸１２の回転軸線ＣＬに対して平行になるように配置されている。刃部４０は、クランプ面３２側に位置するすくい面４０ａ、対向面２８側に位置する逃げ面４０ｂ、およびすくい面４０ａと逃げ面４０ｂとの交線を形成する切れ刃４０ｃからなる。

【0025】

また、クランプ面３２は、刃部４０からチップ側基準面２６に向かって傾斜している。具体的には、クランプ面３２は、刃部４０からチップ側基準面２６に向かうほど、側壁当接面３０からの距離が長くなる方向に傾斜角θだけ傾斜している。すなわち、クランプ面３２は、ホルダ１４に取り付けられた状態において、刃部４０からチップ側基準面２６に向かうほど、チップ押え部材１８側に向かう方向に傾斜角θだけ傾斜している。

【0026】

図５は、ホルダ１４にチップ１６およびチップ押え部材１８が取り付けられるとき、チップ１６にかかる力の関係を示している。チップ押え部材１８のネジ穴２５にネジ２４が螺合されることで、チップ押え部材１８がネジ２４の螺合する方向に押し付けられる。このとき、チップ押え部材１８に形成されているチップ押え面４２がチップ１６のクランプ面３２を押圧する。なお、チップ押え面４２は、チップ押え部材１８がホルダ１４に取り付けられた状態でチップ１６のクランプ面３２に当接するように、クランプ面３２と同じ傾斜角θで傾斜している。

【0027】

図５に示すように、チップ押え部材１８のチップ押え面４２がチップ１６のクランプ面３２を押圧することで、チップ１６にはクランプ面３２に対して垂直な荷重Ｆが作用する。ここで、クランプ面３２が傾斜角θだけ傾斜しているため、荷重Ｆが、側壁当接面３０に対して垂直な荷重Ｆ１（＝Ｆ×ｃｏｓθ）、および、チップ側基準面２６に対して垂直な荷重Ｆ２（＝Ｆ×ｓｉｎθ）に分解される。従って、チップ１６は、ホルダ１４の溝２２に形成される底壁面２２ａをチップ側基準面２６で押圧するとともに、溝２２に形成される側壁面２２ｃを側壁当接面３０で押圧する。

【0028】

このように、チップ１６に荷重Ｆ２が作用することで、チップ側基準面２６がホルダ１４の底壁面２２ａに押し付けられるため、チップ１６をホルダ１４に取り付けるとき、チップ側基準面２６が溝２２の底壁面２２ａに対して傾くことが抑制される。また、チップ１６に荷重Ｆ１が作用することで、側壁当接面３０がホルダ１４の側壁面２２ｃに押し付けられる。さらに、チップ１６がホルダ１４に取り付けられた状態で、チップ１６のチップ側直角面３４が、ホルダ１４のホルダ側直角面３６に当接させられる。従って、チップ１６は、ホルダ１４に取り付けられた状態で、チップ側基準面２６、側壁当接面３０、およびチップ側直角面３４の３面で保持されることとなり、チップ１６がホルダ１４に対して傾くことが好適に抑制される。その結果、チップ１６がホルダ１４に対して傾くことで形成される、回転軸１２のテーパ形状が抑制され、高精度の加工が可能になる。なお、クランプ面３２に形成される傾斜角θは、予め実験的または設計的に求められ、チップ１６をホルダ１４に取り付けるときに、チップ１６のホルダ１４に対する傾きを抑制できる荷重Ｆ２を発生させることができる大きさに設定されている。

【0029】

図６は、スカイビング加工用工具１０を用いて加工した回転軸１２の円筒度を測定した測定結果を示している。図６において、横軸が加工数Ｎ（個）を示しており、縦軸が加工後の回転軸１２の円筒度Ｃs（μｍ）を示している。試験では、３種類のチップを使用し、加工数Ｎとしてそれぞれ１０個の回転軸１２を加工した。

【0030】

図６において、「□」が、図７に示す比較チップ５０を用いて回転軸１２を加工したときの回転軸１２の円筒度Ｃsの測定結果を示している。比較チップ５０は、図７に示すように、クランプ面５２が傾斜していない比較対象としてのチップである。また、「△」が、本実施例のチップ１６と同じ形状のテストチップ１６Ａを用いて回転軸１２を加工したときの回転軸１２の円筒度Ｃsの測定結果を示している。また、「○」が、本実施例のチップ１６と同じ形状のテストチップ１６Ｂを用いて回転軸１２を加工したときの回転軸１２の円筒度Ｃsの測定結果を示している。なお、テストチップ１６Ａおよびテストチップ１６Ｂは、チップ１６の寸法が異なっている。詳細には、図４に示す刃部４０の長手方向の寸法Ｌが異なり、テストチップ１６Ａの方が、テストチップ１６Ｂよりも刃部４０の長手方向の寸法が長くなっている。

【0031】

図６に示すように、本実施例のテストチップ１６Ａ、１６Ｂで加工した回転軸１２の円筒度Ｃsの方が、比較チップ５０で加工した回転軸１２の円筒度Ｃsに比べて値が小さくなっている。すなわち、テストチップ１６Ａ、１６Ｂの方が比較チップ５０に比べて円筒度Ｃsの精度が高くなった。また、テストチップ１６Ａ、１６Ｂの方が、比較チップ５０に比べて円筒度Ｃsのバラツキ（標準偏差）も小さくなった。

【0032】

比較チップ５０では、図７に示すようにクランプ面５２が傾斜していないため、チップ側基準面５４がホルダ１４の溝２２の底壁面２２ａに向かって押し付けられる方向の荷重Ｆ２が作用しない。その結果、比較チップ５０がホルダ１４に対して傾いた状態で取り付けられやすくなることで、円筒度Ｃsが大きくなり、回転軸１２毎の円筒度Ｃsのバラツキも大きくなる。これに対して、テストチップ１６Ａ、１６Ｂでは、クランプ面３２が傾斜して形成されることで、チップ側基準面２６がホルダ１４の溝２２の底壁面２２ａに向かって押圧する荷重Ｆ２が作用する。その結果、テストチップ１６Ａ、１６Ｂがホルダ１４に対して傾いた状態で取り付けられることが抑制されるため、円筒度Ｃsが小さくなり、回転軸１２毎の円筒度Ｃsのバラツキも小さくなる。

【0033】

上述のように、本実施例によれば、チップ１６をホルダ１４に取り付けるときには、チップ押え部材１８によってチップ１６のクランプ面３２が押し付けられる。ここで、クランプ面３２が刃部４０からチップ側基準面２６に向かうほど側壁当接面３０からの距離が長くなる方向に傾斜しているため、クランプ面３２がチップ押え部材１８によって押し付けられると、チップ１６にはチップ側基準面２６側に向かって作用する荷重Ｆ２が作用する。従って、チップ側基準面２６がホルダ１４の溝２２を形成する底壁面２２ａに押し付けられるため、チップ１６がホルダ１４に対して傾くことが抑制される。また、チップ１６が、チップ側基準面２６、側壁当接面３０、およびチップ側直角面３４の３面で保持されることで、チップ１６がホルダ１４に対して傾くことが好適に抑制される。その結果、回転軸１２の表面に形成されるテーパ形状が抑制されることとなる。

【0034】

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

【0035】

例えば、前述の実施例では、チップ１６が直方体状に形成されるものであったが、本発明は必ずしも直方体状に限定されない。例えば、チップが立方体状に形成されるものであっても構わない。

【0036】

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0037】

１０：スカイビング加工用工具
１２：回転軸（被削材）
１４：ホルダ
１６：チップ
１８：チップ押え部材
２２：溝
２２ａ：底壁面
２２ｂ、２２ｃ：側壁面
２６：チップ側基準面
２８：対向面
３０：側壁当接面
３２：クランプ面
３４：チップ側直角面
３６：ホルダ側直角面
４０：刃部
４２：チップ押え面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】