特許 7345291 切削工具、工具ホルダ及び工具固定構造

(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】

(24)【登録日】2023-09-07

(45)【発行日】2023-09-15

(54)【発明の名称】切削工具、工具ホルダ及び工具固定構造

(51)【国際特許分類】

   B23B 29/00 20060101AFI20230908BHJP

   B23B 27/00 20060101ALI20230908BHJP

【ＦＩ】

B23B29/00 C

B23B27/00 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019115541

(22)【出願日】2019-06-21

(65)【公開番号】P2021000695

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-05-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000100827

【氏名又は名称】アイシン機工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】小出 好朗

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０４３３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３６３２４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３１０１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９６６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７７３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５２５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６６２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２０７００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２７６１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１８５９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１１２７０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／００－２９／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スカイビング加工を行う旋盤の工具ホルダに切削工具を固定する工具固定構造であって、
少なくとも前記工具ホルダと前記切削工具とに設けられ、前記切削工具の刃筋と直交する第１方向を向いた第１作用力を前記切削工具に作用させる締結機構と、
前記工具ホルダに形成され、前記第１方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字内側面を有するＶ字溝と、
前記切削工具に形成され、前記第１作用力によって前記１対のＶ字内側面に押し付けられる１対のＶ字外側面と、を有し、
前記工具ホルダに設けられる前記締結機構は、前記Ｖ字溝のうち前記１対のＶ字内側面の間に挟まれる底面に形成される工具固定構造。

【請求項2】

前記締結機構には、
ボルトと、
前記切削工具を前記第１方向に貫通し、前記ボルトが挿通される締結部品挿通孔と、
前記Ｖ字溝の前記底面に形成され、前記ボルトと螺合する螺子孔と、を備えてなる請求項１に記載の工具固定構造。

【請求項3】

前記Ｖ字溝は、前記旋盤によって回転駆動されるワークの回転軸と前記工具ホルダの前記ワークに対する送り方向との両方に直交する第２方向に向かって開口し、
前記工具ホルダには、前記Ｖ字溝より前記切削工具の送り方向の送り先側で、前記Ｖ字溝から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜する切り屑ガイド面が形成されている請求項１又は２に記載の工具固定構造。

【請求項4】

前記切り屑ガイド面は、前記旋盤のうちワークをチャックするチャック部から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜している請求項３に記載の工具固定構造。

【請求項5】

前記切削工具は、前記刃筋と直交する断面形状が左右対称になっている請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の工具固定構造。

【請求項6】

前記切削工具は、９０度の回転対称形状になるように４つの刃部を有する請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の工具固定構造。

【請求項7】

前記切削工具は、前記Ｖ字外側面から前記第１方向との平行に近くなる側に屈曲して、前記切削工具の刃先まで平坦に形成された刃先側外側面を有する請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の工具固定構造。

【請求項8】

スカイビング加工を行う旋盤の工具ホルダに固定される切削工具であって、
刃筋と直交する第１方向に前記切削工具を貫通し、前記工具ホルダに前記切削工具を締結するためのボルトその他の締結部品が挿通される締結部品挿通孔と、
前記締結部品挿通孔を間に挟んだ両側に配置され、前記第１方向で前記切削工具の刃先から離れるに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字外側面と、を有する切削工具。

【請求項9】

前記刃筋と直交する断面形状が左右対称になっている請求項８に記載の切削工具。

【請求項10】

９０度の回転対称形状になるように４つの刃部を有する請求項８又は９に記載の切削工具。

【請求項11】

前記Ｖ字外側面から前記第１方向との平行に近くなる側に屈曲して、前記刃先まで平坦に形成された刃先側外側面を有する請求項８乃至１０の何れか１の請求項に記載の切削工具。

【請求項12】

スカイビング加工を行う旋盤の切削工具を保持する工具ホルダであって、
前記切削工具を、その刃筋と直交する第１方向に貫通するボルトと、
前記ボルトが螺合する螺子孔と、
前記第１方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字内側面を有するＶ字溝と、を備え、
前記１対のＶ字内側面は、前記螺子孔を間に挟んだ両側に配置される工具ホルダ。

【請求項13】

前記Ｖ字溝は、前記旋盤によって回転駆動されるワークの回転軸と前記工具ホルダの前記ワークに対する送り方向との両方に直交する第２方向に向かって開口し、
前記工具ホルダには、前記Ｖ字溝より前記切削工具の送り方向の送り先側で、前記Ｖ字溝から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜する切り屑ガイド面が形成されている請求項１２に記載の工具ホルダ。

【請求項14】

前記切り屑ガイド面は、前記旋盤のうちワークをチャックするチャック部から離れる側に従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜している請求項１３に記載の工具ホルダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スカイビング加工を行う旋盤に備えられる工具ホルダと、その工具ホルダに固定される切削工具と、工具ホルダに切削工具を固定する工具固定構造とに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な旋盤が行う所謂「一般的な旋盤加工」では、ワークの回転軸と平行な方向に切削工具を移動してワークを切削する。これに対し、近年、ワークの回転軸と直交する方向に切削工具を移動してワークを切削する「スカイビング加工」の技術開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４０３７号公報（段落［００１０］，図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、スカイビング加工によれば、一般的な旋盤加工に比べて加工面の面粗度を高くすることができるので、一般的な旋盤加工の加工品からスカイビング加工の加工品への切り替えが近年進んできている。また、その分、スカイビング加工の加工精度の更なる向上の要請が高くなってきている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためになされた請求項１の発明は、スカイビング加工を行う旋盤の工具ホルダに切削工具を固定する工具固定構造であって、少なくとも前記工具ホルダと前記切削工具とに設けられ、前記切削工具の刃筋と直交する第１方向を向いた第１作用力を前記切削工具に作用させる締結機構と、前記工具ホルダに形成され、前記第１方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字内側面を有するＶ字溝と、前記切削工具に形成され、前記第１作用力によって前記１対のＶ字内側面に押し付けられる１対のＶ字外側面と、を有し、前記工具ホルダに設けられる前記締結機構は、前記Ｖ字溝のうち前記１対のＶ字内側面の間に挟まれる底面に形成される工具固定構造である。

【0006】

請求項２の発明は、前記締結機構には、ボルトと、前記切削工具を前記第１方向に貫通し、前記ボルトが挿通される締結部品挿通孔と、前記Ｖ字溝の前記底面に形成され、前記ボルトと螺合する螺子孔と、を備えてなる請求項１に記載の工具固定構造である。

【0007】

請求項３の発明は、前記Ｖ字溝は、前記旋盤によって回転駆動されるワークの回転軸と前記工具ホルダの前記ワークに対する送り方向との両方に直交する第２方向に向かって開口し、前記工具ホルダには、前記Ｖ字溝より前記切削工具の送り方向の送り先側で、前記Ｖ字溝から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜する切り屑ガイド面が形成されている請求項１又は２に記載の工具固定構造である。

【0008】

請求項４の発明は、前記切り屑ガイド面は、前記旋盤のうちワークをチャックするチャック部から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜している請求項３に記載の工具固定構造である。

【0009】

請求項５の発明は、前記切削工具は、前記刃筋と直交する断面形状が左右対称になっている請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の工具固定構造である。

【0010】

請求項６の発明は、前記切削工具は、９０度の回転対称形状になるように４つの刃部を有する請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の工具固定構造である。

【0011】

請求項７の発明は、前記切削工具は、前記Ｖ字外側面から前記第１方向との平行に近くなる側に屈曲して、前記切削工具の刃先まで平坦に形成された刃先側外側面を有する請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の工具固定構造である。

【0012】

請求項８の発明は、スカイビング加工を行う旋盤の工具ホルダに固定される切削工具であって、刃筋と直交する第１方向に前記切削工具を貫通し、前記工具ホルダに前記切削工具を締結するためのボルトその他の締結部品が挿通される締結部品挿通孔と、前記締結部品挿通孔を間に挟んだ両側に配置され、前記第１方向で前記切削工具の刃先から離れるに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字外側面と、を有する切削工具である。

【0013】

請求項９の発明は、前記刃筋と直交する断面形状が左右対称になっている請求項８に記載の切削工具である。

【0014】

請求項１０の発明は、９０度の回転対称形状になるように４つの刃部を有する請求項８又は９に記載の切削工具である。

【0015】

請求項１１の発明は、前記Ｖ字外側面から前記第１方向との平行に近くなる側に屈曲して、前記刃先まで平坦に形成された刃先側外側面を有する請求項８乃至１０の何れか１の請求項に記載の切削工具である。

【0016】

請求項１２の発明は、スカイビング加工を行う旋盤の切削工具を保持する工具ホルダであって、前記切削工具を、その刃筋と直交する第１方向に貫通するボルトと、前記ボルトが螺合する螺子孔と、前記第１方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ前記刃筋と平行な１対のＶ字内側面を有するＶ字溝と、を備え、前記１対のＶ字内側面は、前記螺子孔を間に挟んだ両側に配置される工具ホルダである。

【0017】

請求項１３の発明は、前記Ｖ字溝は、前記旋盤によって回転駆動されるワークの回転軸と前記工具ホルダの前記ワークに対する送り方向との両方に直交する第２方向に向かって開口し、前記工具ホルダには、前記Ｖ字溝より前記切削工具の送り方向の送り先側で、前記Ｖ字溝から離れるに従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜する切り屑ガイド面が形成されている請求項１２に記載の工具ホルダである。

【0018】

請求項１４の発明は、前記切り屑ガイド面は、前記旋盤のうちワークをチャックするチャック部から離れる側に従って前記ワークの回転軸から徐々に離れるように傾斜している請求項１３に記載の工具ホルダである。

【発明の効果】

【0019】

請求項１の工具固定構造では、締結機構によって切削工具の刃筋と直交する第１方向を向いた第１作用力が切削工具に作用する。また、工具ホルダには、第１方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ刃筋と平行な１対のＶ字内側面を有するＶ字溝が形成されている。そして、第１作用力によって切削工具の１対のＶ字外側面が１対のＶ字内側面に押し付けられる。これらにより、切削工具は、刃筋と直交する架空の刃筋直交面内において互いに異なる３方向から押されて固定され、ワークから様々な方向を向いた負荷を受けても固定が安定し、スカイビング加工の加工精度が向上する。なお、切削工具及び工具ホルダを、従前にはない請求項８及び１２の構成とすることで上記した請求項１の工具固定構造とすることができる。

【0020】

また、締結機構は、第１作用力を間接的に切削工具に作用させてもよいし、直接的に切削工具に作用させてもよい。具体的には、第１作用力を間接的に切削工具に作用させる一例としては、締結機構により第１方向と直交する方向に楔を押し込んでその楔にて切削工具を第１方向に押圧する構成が挙げられ、第１作用力を直接的に切削工具に作用させる一例として、請求項２の構成が挙げられる。

【0021】

Ｖ字溝は、工具ホルダのワークに対する送り方向の前向きに開口していてもよいし、送り方向の後向きに開口していてもよい。また、請求項３及び１３の構成ように、Ｖ字溝は、ワークの回転軸と工具ホルダのワークに対する送り方向との両方に直交する第２方向に向かって開口していてもよい。その場合、請求項３及び１３の構成によれば、スカイビング加工による切り屑が切り屑ガイド面に案内されて飛散方向が安定し、切り屑の回収が容易になる。また、請求項４及び１４の構成によれば、切り屑ガイド面は、旋盤のチャック部から離れる側に切り屑が案内され、チャック部の清掃が容易になる。

【0022】

請求項５及び９の構成では、切削工具を１８０度角度を変更して工具ホルダに取り付けることで、２つの刃部を使用することができる。

【0023】

請求項６及び１０の構成では、切削工具を９０度ずつ角度を変更して工具ホルダに取り付けることで、４つの刃部を使用することができる。

【0024】

請求項７及び１１の構成のように、切削工具に、Ｖ字外側面から屈曲して刃先まで平坦に形成された刃先側外側面に設けることで切削工具をコンパクトな構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の第１実施形態に係る旋盤の斜視図

【図2】工具ホルダの斜視図

【図3】切削工具と工具ホルダの斜視図

【図4】切削工具と工具ホルダの側断面図

【図5】切削工具がワークから受ける負荷を説明するための概念図

【図6】第２実施形態の切削工具及び工具ホルダの側断面図

【図7】工具ホルダの分解斜視図

【図8】（Ａ）切削工具及び工具ホルダの正面図、（Ｂ）工具ホルダの正面図、（Ｃ）工具ホルダの後面図

【図9】（Ａ）第３実施形態の切削工具及び工具ホルダの平面図，（Ｂ）それら切削工具及び工具ホルダの側面図，

【図10】（Ａ）切削工具及び工具ホルダの正面図、（Ｂ）工具ホルダの正面図、（Ｃ）切削工具及び工具ホルダの後面図

【図11】第４実施形態の切削工具及び工具ホルダの斜視図

【図12】実験結果を示すグラフ

【図13】変形例に係る切削工具の（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態］
以下、図１～図５を参照して本開示に係る切削工具３０Ａ、工具ホルダ１０Ａ及びそれらを固定する工具固定構造を含んだ旋盤１００の本実施形態について説明する。この旋盤１００は、スカイビング加工を行うものであって、切削工具３０Ａ及び工具ホルダ１０Ａ以外は公知な構造になっている。即ち、旋盤１００は、水平な回転軸を有する主軸１０１にチャック部１０２を備え、棒状のワークＷがチャック部１０２により芯出しされた状態に保持される。また、主軸１０１の前方には、ワークＷの先端に突き当てられ、ワークＷと共に回転する図示しないセンターツールが備えられている。そして、ワークＷがセンターツール側から見て例えば時計回り方向に回転駆動される。

【0027】

切削工具３０Ａは、それを保持する工具ホルダ１０Ａと共に、ワークＷの回転軸Ｊ１と直交する方向において、ワークＷの周速方向とは逆向きに進んでワークＷに接近し、ワークＷのうち回転軸Ｊ１からずれた位置に押し付けられる。ここで、工具ホルダ１０Ａの送り方向は、上下方向、水平方向、斜め上下方向の何れでもよく、また、ワークＷにおける切削工具３０Ａの当接位置は、回転軸Ｊ１からずれていれば、回転軸Ｊ１の上方、下方、側方、斜め側方の何れでもよいが、本実施形態の旋盤１００では、送り方向が例えば回転軸Ｊ１に直交する水平方向であり、ワークＷにおける切削工具３０Ａの当接位置が、回転軸Ｊ１より下側部分になっている。

【0028】

以下、工具ホルダ１０Ａ、切削工具３０Ａを詳説するために、回転軸Ｊ１と平行な水平方向を「Ｘ方向」といい、回転軸Ｊ１と直交する水平方向を「Ｙ方向」といい、Ｘ，Ｙの両方向と直交する上下方向を「Ｚ方向」という。また、Ｚ方向に関しては、適宜、上下方向ともいう。さらに、Ｙ方向に関しては、工具ホルダ１０ＡがＹ方向でワークＷから離れた状態で、ワークＷに近い側を「前側」、その反対側を「後側」と呼ぶこととする。

【0029】

図２には、工具ホルダ１０Ａの詳細な形状が示されている。工具ホルダ１０Ａは、平面形状がＹ方向に長い直方体を一部を切除した構造をなしている。工具ホルダ１０Ａの四隅には、Ｚ方向に貫通する座ぐり孔１２が形成されている。そして、図４に示すように、座ぐり孔１２に通されたボルトＢ１によって、旋盤１００の制御出力部１０５に固定されている。その制御出力部１０５は、ＸＹＺのそれぞれの方向に対して任意の位置に位置決め制御されるようになっている。

【0030】

図２に示すように、工具ホルダ１０Ａの上面には、Ｙ方向とＸ方向とに対して傾斜して水平方向に延びるＶ字溝１３が形成されている。Ｖ字溝１３は、主軸１０１に近い側の一端部がワークＷに近くなるようにＸ方向及びＹ方向に対して傾斜し、そのＶ字溝１３の一端部は、工具ホルダ１０Ａの外縁の一方の長辺部分の途中に位置している。また、Ｖ字溝１３の他端部は、工具ホルダ１０Ａの一角部に位置し、そのＶ字溝１３の他端部内で座ぐり孔１２が開口している。なお、その座ぐり孔１２は、ボルトＢ１がＶ字溝１３内に突出しない深さに形成されている。

【0031】

Ｖ字溝１３は、工具ホルダ１０Ａの水平な上面１１Ａに開口している。その上面１１Ａは、Ｖ字溝１３より後側の全体と、Ｖ字溝１３より前側でＶ字溝１３に沿った一定幅の範囲に形成されている。そして、上面１１Ａより前側部分が、Ｖ字溝１３と平行な稜線１１Ｒを中心に上面１１Ａに対して下方に折れ曲がるように屈曲して切り屑ガイド面１１Ｅが形成されている。また、工具ホルダ１０Ａの前端部の１対の座ぐり孔１２は、切り屑ガイド面１１Ｅに開口している。

【0032】

図４には、Ｖ字溝１３の長手方向と直交しかつＺ方向と平行な切断面における工具ホルダ１０Ａの断面形状が示されている。Ｖ字溝１３は、上面１１Ａから折れ曲がり、下方に向かうに従って互いに接近するように傾斜した１対のＶ字内側面１３Ａと、それら１対のＶ字内側面１３Ａの下端部から鉛直下方に垂下した１対の垂直面１３Ｂと、１対の垂直面１３Ｂの下端部の間を連絡する水平な底面１３Ｃとを有する。また、底面１３Ｃの幅方向の中央には、長手方向の複数位置に螺子孔１４が穿孔されて底面１３Ｃから鉛直下方に延びている。

【0033】

図３に示すように、切削工具３０Ａは、Ｖ字溝１３と略同じ長さの長尺形状をなしている。図４に示すように、切削工具３０Ａは、Ｖ字溝１３の１対のＶ字内側面１３Ａに面当接する１対のＶ字外側面３３と、それら１対のＶ字外側面３３の下端部の間を連絡し、Ｖ字溝１３の底面１３Ｃと平行な下面３８とを有する。また、後側のＶ字外側面３３（図４における右側のＶ字外側面３３）は、前側のＶ字外側面３３（図４における左側のＶ字外側面３３）より上下幅が小さくなっている。そして、後側のＶ字外側面３３の上端部は、Ｖ字内側面１３Ａの上端部より下方に位置し、前側のＶ字外側面３３の上端部は、Ｖ字内側面１３Ａの上端部と略重なる。また、切削工具３０Ａには、前側のＶ字外側面３３の上端部から鉛直状に立ち上がった刃先側外側面３４と、その刃先側外側面３４の上端部から斜め下後方に屈曲した上部第１傾斜面３５とが形成され、それら刃先側外側面３４と上部第１傾斜面３５とが交差する稜線を刃筋３１とした刃部３９が備えられている。切削工具３０Ａの上面には、上部第１傾斜面３５の後部から鉛直下方に垂下した段差面３６と、上部第１傾斜面３５と平行になって段差面３６の下端部と後側のＶ字外側面３３の上端部との間を連絡する上部第２傾斜面３７が備えられている。なお、本実施形態では、刃先側外側面３４は、刃部３９のすくい面をなし、上部第１傾斜面３５は刃部３９の逃げ面になっている。

【0034】

また、図３に示すように、切削工具３０Ａには、長手方向の複数位置に上下方向に貫通する複数の座ぐり孔３２が形成され、それら座ぐり孔３２に通したボルトＢ２が図４に示すように工具ホルダ１０Ａの螺子孔１４に締め付けられて切削工具３０Ａが工具ホルダ１０Ａに固定されている。

【0035】

なお、前記段差面３６は、座ぐり孔３２より前側に位置している。また、切削工具３０Ａのうち刃部３９は、切削工具３０Ａの全体より硬度が高い部材（例えば、ｃＢＮ（立方晶型窒化硼素）粒子の焼結体）で構成されている。

【0036】

本実施形態の構成に関する説明は以上である。次に、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の工具固定構造では、ボルトＢ２の締め付けによって切削工具３０Ａの刃筋３１と直交するＺ方向（特許請求の範囲の「第１方向」に相当する）を向いた第１作用力が切削工具３０Ａに作用する。また、工具ホルダ１０Ａには、Ｚ方向の一方に向かうに従って互いに接近しかつ刃筋３１と平行な１対のＶ字内側面１３Ａを有するＶ字溝１３が形成されている。そして、第１作用力によって切削工具３０Ａの１対のＶ字外側面３３が１対のＶ字内側面１３Ａに押し付けられる。これらにより、切削工具３０Ａは、刃筋３１と直交する架空の刃筋直交面内において互いに異なる３方向から押されて固定され（図４の力Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３参照）、ワークＷから様々な方向を向いた負荷を受けても固定が安定する。換言すれば、異なる方向を向いた３つの面で負荷を受けることができるので切削工具３０Ａの固定が安定する。これにより、スカイビング加工の加工精度が向上する。

【0037】

詳細には、図５（Ａ）から図５（Ｂ）への変化に示すように、スカイビング加工では、切削工具３０Ａが、回転しているワークＷに向けて送られ、その送り方向（本実施形態では「Ｙ方向」）と反対方向を向いた力成分を含む第１負荷Ｆ１を受けると共に、ワークＷに当接した当初は、図５（Ｂ）に示すように、送り方向（即ち、Ｙ方向）及びワークＷの回転軸Ｊ１の両方に直交する第２方向（本実施形態では、Ｚ方向）でワークＷに引っ張られる力成分を含んだ第２負荷Ｆ２を受ける。そして、切削が始まると図５（Ｃ）に示すように切削の背分力により第２方向（即ち、Ｚ方向）でワークＷに押される力成分を含んだ第３負荷Ｆ３を受ける。なお、第２負荷Ｆ２は、一般的な旋盤加工では切削工具３０Ａが受けない負荷である。

【0038】

本実施形態の工具固定構造では、このようにスカイビング加工によって第１～第３の負荷Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を含む様々な方向から切削工具３０Ａが負荷を受けても、上述の通り、切削工具３０Ａが工具ホルダ１０Ａによって刃筋直交面内の互いに異なる３方向から押されて固定されているので安定し、スカイビング加工の加工精度が向上する。また、切削工具３０Ａ及び工具ホルダ１０Ａを従前にはない上記構造にすることで、上記した工具固定構造とすることが可能になる。

【0039】

また、本実施形態の工具ホルダ１０Ａでは、Ｖ字溝１３より前側に備えた切り屑ガイド面１１Ｅにより、スカイビング加工による切り屑が旋盤１００のチャック部１０２から離れる側に案内され、チャック部１０２の清掃が容易になる。

【0040】

さらに、切削工具３０Ａは、Ｖ字外側面３３から屈曲して刃筋３１まで平坦に形成された刃先側外側面３４に備えたことで、その刃先側外側面３４を備えずにＶ字外側面３３を刃筋３１まで延長した場合に比べて切削工具３０Ａがコンパクトになる。

【0041】

なお、本実施形態の切削工具３０Ａは、Ｖ字溝１３と略同一の長さであったが、Ｖ字溝１３より短く２つの座ぐり孔３２を備えたものや、さらに短く１つの座ぐり孔３２を備えたものを工具ホルダ１０Ａに固定して使用してもよい。また、本実施形態の工具固定構造では、ボルトＢ２の締め付け力を直接的に切削工具３０Ａに作用させる締結機構を備えた一例を示したが、締結機構としては、ボルトＢ２の締め付け力を間接的に切削工具３０Ａに作用させる構成としてもよい。具体的には、例えば、特開２０１６－２０３２８６号の図３の開示された構造のように、ボルトの締め付けにより楔を切削工具と工具ホルダの壁面の間に押し込み、ボルトの締め付け力と直交する方向に切削工具を押圧し、その押圧方向で切削工具の１対のＶ字外側面と工具ホルダの１対のＶ字内側面とが押し付けられるようにしてもよい。

【0042】

［第２実施形態］
以下、図６～図８を参照して本開示の第２実施形態に係る工具ホルダ４０及び切削工具３０Ｂについて説明する。本実施形態の工具ホルダ４０は、回転ベース部５０と固定ベース部４１とを備えてなる。回転ベース部５０は、ヘッド部５２から断面円形のシャフト５１が垂下した構造をなしている。

【0043】

ヘッド部５２は、略直方体状をなし、ヘッド部５２の下面は、シャフト５１の中心軸でもある旋回軸に対して直交する平坦面になっている。

【0044】

ヘッド部５２の前面には、前述した第１実施形態のＶ字溝１３と断面形状が略同一のＶ字溝１３が水平に横切っている。また、図８（Ｂ）に示すように、Ｖ字溝１３の上側のＶ字内側面１３Ａは、下側のＶ字内側面１３Ａより上下幅が小さい。そして、図６に示すように、上側のＶ字内側面１３Ａの前端縁は、下側のＶ字内側面１３Ａの前端縁より後方に位置している。また、図８（Ｂ）に示すように、底面１３Ｃの上下左右の中央には、底面１３Ｃに直交してヘッド部５２を水平に貫通する貫通孔５２Ａが形成されている。また、図６に示すように、ヘッド部５２の後面５５は、貫通孔５２Ａと直交する平面になっている。

【0045】

ヘッド部５２の上部には、前側部分に水平上面５４Ａが備えられると共に、その水平上面５４Ａの後部から下方に屈曲して後面５５まで傾斜する傾斜上面５４Ｂが備えられている。また、傾斜上面５４Ｂと両側面との両角部には、後端から前端寄り位置に向かうに従って徐々に面取り幅が小さくなるように面取りされた１対の三角形の面取り面５３が備えられている（図８（Ｃ）参照）。

【0046】

図７に示すように、固定ベース部４１は、平面形状が正方形の直方体の上に角錐台を重ねた形状をなし、その角錐台部分の傾斜した側面が切り屑ガイド面４１Ｂになっている。また、固定ベース部４１の四隅を座ぐり孔４１Ｆが上下に貫通していて、図６に示すように、それら座ぐり孔４１Ｆに通したボルトＢ５を前述した制御出力部１０５の図示しない螺子孔に螺合して固定ベース部４１が制御出力部１０５に固定されている。

【0047】

また、固定ベース部４１の平面形状の中心部には、支持孔４２が上下に貫通している。図６に示すように、支持孔４２は、小径部４２Ｂと大径部４２Ａとを上下に並べて備え、それらの間に水平な段差面４２Ｃを有する。また、支持孔４２の内部には、嵌合スリーブ４９と押え蓋４８とが嵌合されている。嵌合スリーブ４９は、大径部４２Ａ内に丁度嵌合される大径スリーブ４９Ａと、小径部４２Ｂ内に丁度嵌合される小径スリーブ４９Ｂとを有し、それら大径スリーブ４９Ａと小径スリーブ４９Ｂの内面が面一に連続している。また、押え蓋４８は、嵌合スリーブ４９と略同一の形状をなして大径部４２Ａ内で大径スリーブ４９Ａの下方に嵌合されている。そして、固定ベース部４１が制御出力部１０５に取り付けられることで、押え蓋４８を介して大径スリーブ４９Ａの上面が、支持孔４２の段差面４２Ｃに押し付けられている。

【0048】

図７に示すように、嵌合スリーブ４９には、小径スリーブ４９Ｂ側の内部に、流体を収容する図示しない収容部屋が備えられている。また、大径スリーブ４９Ａには、前記収容部屋に連通する図示しない螺子孔と、その螺子孔に螺合した螺合操作部Ｂ４とが備えられている。また、固定ベース部４１には、外部から螺合操作部Ｂ４を操作するための貫通孔４１Ｅが形成されている。そして、螺合操作部Ｂ４を締め込む螺合操作によって流体の内圧が増加して小径スリーブ４９Ｂが内外に膨出するようになっている。

【0049】

図６に示すように、回転ベース部５０は、シャフト５１が嵌合スリーブ４９の内側に嵌合され、ヘッド部５２の下面を固定ベース部４１の上面４１Ａに重ねた状態にして固定ベース部４１に組み付けられている。そして、螺合操作部Ｂ４を緩めた状態では、固定ベース部４１に対して回転ベース部５０が任意の旋回位置に旋回可能であると共に、回転ベース部５０を固定ベース部４１から抜き取ることができる。また、螺合操作部Ｂ４が締め込まれると、回転ベース部５０が固定ベース部４１に対して回転不能かつ上下に移動不能に固定される。なお、図７に示すように、固定ベース部４１の上面４１Ａには、固定ベース部４１に対するヘッド部５２の旋回角を示す目盛り４１Ｍが刻印されている。

【0050】

図６及び図８（Ａ）には、工具ホルダ４０に固定される切削工具３０Ｂの一例が示されている。この切削工具３０Ｂは、９０度の回転対称形状である略角錐台形状になっている。ここで、９０度の回転対称形状とは、９０度回転させても同じ形状に見えるものをいう。詳細には、切削工具３０Ｂの正面形状は正方形をなしかつ、図６に示すように、後方に向かって窄んだ略角錐台形状になっている。なお、切削工具３０Ｂの後面３８Ｂは、前面３５Ｂと平行になっている。

【0051】

切削工具３０Ｂには、正面形状である正方形の中心部分を座ぐり孔３２が貫通している。そして、その座ぐり孔３２の中心軸回りに切削工具３０Ｂを９０度回転させても同じ形状に見えるようになっている。また、切削工具３０Ｂの四方を向いた各斜面は、Ｖ字溝１３のＶ字内側面１３Ａに面当接可能なＶ字外側面３３Ｂと、Ｖ字外側面３３Ｂの前端縁と前面３５Ｂとの間を連絡する刃先側外側面３４Ｂとからなる。そして、前面３５Ｂと各刃先側外側面３４Ｂとが交差する稜線を刃筋３１とした４つの刃部３９が備えられている。

【0052】

なお、本実施形態では、刃先側外側面３４Ｂが刃部３９の逃げ面をなす一方、前面３５Ｂが刃部３９のすくい面になっている。

【0053】

切削工具３０Ｂの座ぐり孔３２に通されたボルトＢ３は、工具ホルダ４０のヘッド部５２における貫通孔５２Ａにも通され、ヘッド部５２の後面５５に宛われた工具ホルダ４０の一部としてのナットＮの螺子孔Ｎ１に螺合されている。これにより、切削工具３０Ｂが４つのＶ字外側面３３Ｂのうちの対向する１対のＶ字外側面３３ＢがＶ字溝１３の１対のＶ字内側面１３Ａに押し付けられ、第１実施形態の工具ホルダ１０Ａと同様に、切削工具３０Ｂが、刃筋３１と直交する刃筋直交面内において互いに異なる３方向から押されて工具ホルダ４０に固定される。そして、切削工具３０Ｂの上部に位置する刃部３９がヘッド部５２より上方に突出した状態になってスカイビング加工に使用される。即ち、切削工具３０Ｂの前面３５ＢがワークＷ側に向けられ、切削工具３０Ｂの上部の刃部３９の刃筋３１がＹ方向に対して傾斜した状態にされて工具ホルダ４０がＹ方向に前進し、切削工具３０Ｂの刃部３９がワークＷに押し付けられてスカイビング加工が行われる。

【0054】

ここで、本実施形態の切削工具３０Ｂも、前述の通り、刃筋直交面内において互いに異なる３方向から押されて工具ホルダ４０に固定されるので、スカイビング加工によって回転しているワークＷから様々な方向を向いた負荷を受けても固定が安定し、スカイビング加工の加工精度が向上する。

【0055】

本実施形態の工具ホルダ４０では、シャフト５１を中心にして切削工具３０Ｂを旋回させて加工条件を調整することができ、この点においてもスカイビング加工の加工精度を向上させることができる。また、嵌合スリーブ４９の螺合操作部Ｂ４の回転操作によって固定ベース部４１に対する回転ベース部５０の固定及びその解除を容易に行うことができる。さらには、固定ベース部４１に対して回転ベース部５０を抜くことができるので、複数の回転ベース部５０に予め切削工具３０Ｂを固定しておき、固定ベース部４１に取り付ける回転ベース５０を交換することで、切削工具３０Ｂの交換を迅速に行うことができる。その際、後述する第３及び第４の実施形態の回転ベース部５０Ｂ，５０Ｃを本実施形態の回転ベース部５０に代えて固定ベース部４１に取り付けてもよい。また、本実施形態の切削工具３０Ｂは、９０度の回転対象形状をなしているので、９０度ずつ角度を変更して工具ホルダ４０に取り付けることで、工具ホルダ４０の４つの刃部３９を使用することができる。

【0056】

［第３実施形態］
以下、図９及び図１０を参照して本開示の第３実施形態に係る回転ベース部５０Ｂ及び切削工具３０Ｃについて説明する。本実施形態の回転ベース部５０Ｂは、前記第２実施形態の回転ベース部５０とシャフト５１が共通し、ヘッド部５２Ｂが異なる。そして、図９（Ｂ）に示すように、第２実施形態で説明した固定ベース部４１に組み付けて工具ホルダ４０Ｂとして使用される。

【0057】

具体的には、図１０（Ｂ）に示すように、回転ベース部５０Ｂのヘッド部５２Ｂの前面は、正面から見た形状が横長の長方形をなし、横長のＶ字溝１３を備える。そのＶ字溝１３は、図９（Ｂ）に示すように、１対のＶ字内側面１３Ａに対して中心に位置する架空の中心面５０Ｚが前下がりに傾斜するようにＶ字溝１３が傾斜している。また、ヘッド部５２Ｂの後面５５は、Ｖ字溝１３の底面１３Ｃと平行になってシャフト５１の旋回軸に対して傾斜している。さらに、ヘッド部５２Ｂには、図１０（Ｂ）に示した１対の貫通孔５２Ａが、図９（Ｂ）に示すように、底面１３Ｃと後面５５とに直交した状態に形成されている。

【0058】

また、図９（Ａ）、図１０（Ａ）及び図１０（Ｃ）に示すように、切削工具３０Ｃは、Ｖ字溝１３より僅かに長い長尺状をなし、Ｖ字溝１３の１対のＶ字内側面１３Ａに当接する１対のＶ字外側面３３を有すると共に、ヘッド部５２Ｂの１対の貫通孔５２Ａに対向する１対の貫通孔３２Ｂを備えている。そして、ワッシャＢＷに通されたボルトＢ３が、１対の貫通孔３２Ｂと１対の貫通孔５２Ａとに通されて後面５５側のナットＮに螺合されている。また、切削工具３０Ｃは、上側に配置される一方の角部のみに刃部３９を備え、その刃部３９の刃筋３１と上側のＶ字外側面３３との間は、Ｖ字外側面３３よりボルトＢ３の中心軸と平行に近づく側に寝た刃先側外側面３４になっている。

【0059】

図９（Ｂ）に示すように、ヘッド部５２Ｂの下部からは後面５５より後方に回転当接部５９が張り出している。図９（Ａ）に示すように、回転当接部５９は、平面形状が円弧状をなし、回転当接部５９の下面はヘッド部５２Ｂの下面と面一になって固定ベース部４１の上面４１Ａに当接する。

【0060】

本実施形態の回転ベース部５０Ｂによれば、回転当接部５９がシャフト５１から側方に張り出して固定ベース部４１の上面４１Ａに当接するので、ワークＷからの負荷に対して回転ベース部５０Ｂが曲がり難くなり、切削工具３０Ｃの固定が安定する。これにより、切削工具３０Ｃによるスカイビング加工の形状が安定する。

【0061】

［第４実施形態］
以下、図１１を参照して本開示の第４実施形態に係る回転ベース部５０Ｃについて説明する。本実施形態の回転ベース部５０Ｃは、ヘッド部５２Ｃの構造のみが第３実施形態と異なる。そして、第２実施形態で説明した固定ベース部４１に組み付けられて工具ホルダ４０Ｃとして使用される。具体的には、回転ベース部５０Ｃは、シャフト部５１から側方に張り出す回転当接部７０を備えると共に、回転当接部７０から上方の突出する支持ブロック７１を有する。そして、その支持ブロック７１のうちシャフト５１の旋回中心側を向いた面にＶ字溝１３を備え、そこに前述の切削工具３０Ｃが固定されている。

【0062】

本実施形態の回転ベース部５０Ｃでも、第３実施形態と同様に、負荷を受けて曲げ変形し難くなり、切削工具３０Ｃによるスカイビング加工の形状が安定する。

【0063】

［実施例］
前記第３実施形態で説明した工具ホルダ４０Ｂ及び切削工具３０Ｃを使用し、ワークＷを一定の外径となるようにスカイビング加工した実施品と、特開２０１６－２０３２８６号の図３の開示されているように平板状の上端部に刃部を有する切削工具を、工具ホルダに挟んで摩擦係合によってＺ方向への抜け止めを行ったもので、実施品と同じ条件でスカイビング加工を行った比較品とを製作し、ワークＷの長手方向における外径の均一度を測定して図１２に示したグラフ化にした。

【0064】

同グラフによれば、比較品は、加工開始直後の外径の均一度が悪いことを確認することができる。これは、加工開始直前に切削工具がワークＷから前述の第２負荷Ｆ２（図５（Ｂ）参照）を受けてＺ方向で工具ホルダとの当接面から浮いてしまい、加工開始後に切削工具が工具ホルダとの当接位置まで戻るためと推測される。これに対し、実施品では、比較品に比べて、加工開始直後の外径の均一度が大幅に改善されていることを確認することができる。

【0065】

［他の実施形態］
（１）前記第２～第４の実施形態のＶ字溝１３は、工具ホルダ４０のワークＷに対する送り方向の前向きに開口していたが、送り方向の後向きに開口していてもよい。

【0066】

（２）前記第２実施形態の切削工具３０Ｂは、ボルトＢ３を中心とした９０度の回転対称形状をなしていたが、図１３に示した切削工具３０Ｄのように複数の貫通孔３２Ｄを切削工具３０Ｄの中心軸の回りに備えて、ボルト以外の部位を中心とする９０度の回転対称形状としてもよい。

【0067】

（３）前記実施形態の１対のＶ字内側面１３Ａ及び１対のＶ字外側面３３は、ボルトＢ２，Ｂ３の中心軸に対して左右対称に傾斜していたが、左右非対象であってもよく、一方のＶ字内側面１３Ａ，Ｖ字外側面３３がボルトＢ２，Ｂ３の中心軸と平行であってもよい。

【0068】

（４）前記第２実施形態の工具ホルダ４０は、回転ベース５０と、固定ベース部４１とが別部品で構成されていたが、これら回転ベース５０と固定ベース４１とが一体的に構成されていてもよい。なお、第３～第４実施形態の工具ホルダ４０Ｂ、４０Ｃについても同様である。

【符号の説明】

【0069】

１０Ａ，４０ 工具ホルダ
１１Ｅ，４１Ｂ 切り屑ガイド面
１３ Ｖ字溝
１３Ａ Ｖ字内側面
１４ 螺子孔
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 切削工具
３１ 刃筋
３３，３３Ｂ Ｖ字外側面
３４，３４Ｂ 刃先側外側面
４０，４０Ｂ，４０Ｃ 工具ホルダ
４１ 固定ベース部
４２ 支持孔
４９ 嵌合スリーブ
５０，５０Ｂ，５０Ｃ 回転ベース部
５１ シャフト
５２，５２Ｂ，５２Ｃ ヘッド部
１００ 旋盤
１０１ 主軸
１０２ チャック部
Ｂ１～Ｂ３，Ｂ５ ボルト
Ｂ４ 螺合操作部
Ｎ１ 螺子孔

【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】