JP2005081469A

JP2005081469A - スローアウェイチップ及びピンミラーカッター

Info

Publication number: JP2005081469A
Application number: JP2003314488A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Takiguchi; 正治滝口; Yasuharu Imai; 康晴今井
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】クランクシャフトを加工するスローアウェイチップ及び、ピンミラーカッターにおいて、ピン部の側面の面精度の確保を図ることのできるようにする。
【解決手段】略四角形平板状をなすチップ本体２０の上面２１又は下面２２と側面２４との少なくとも１の交差稜線部に切刃２５Ｂが形成され、交差稜線部を形成する一方の面である上面２１又は下面２２が逃げ面とされると共に、同他方の面である一の側面２４がすくい面とされ、すくい面とされた一の側面２４と、一の側面２４に隣接する二の側面２３との交差稜線部に副切刃３０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、往復式内燃機関に用いられるクランクシャフト等を加工する場合に用いて好適なスローアウェイチップ及びピンミラーカッターに関する。

周知のように、往復式内燃機関のクランクシャフト等を加工する工具としては、円環状をなす円環状のカッター本体と、カッター本体が取り付けられる取付部と、カッター本体の内周面と両端面とに脱着可能な状態で装着された複数のチップとから概ね構成されたピンミラーカッターが使用されている（特許文献１参照）。図６は、このピンミラーカッターの一例を示すものである。図６に示すピンミラーカッターは、軸線Ｏ回りに回転させられる略円環状をなすカッター本体１と、このカッター本体１が取り付けられる取付部１Ａとを備えてなるものであり、カッター本体１の内周面２Ａに、第一のチップ取付座３Ａが複数形成され、カッター本体の両端面２Ｂ、２Ｂに、複数のチップ取付座３Ｂが形成され、これら、第一チップ取付座３Ａと及び第二チップ取付座３Ｂとにスローアウェイチップ５０が装着されている。
図７に示されるように、ピンミラーカッターに使用されるスローアウェイチップ５０は、略四角形平板をなし、厚み方向の両端部の上下面５１、５２と、すくい面とされる一の側面５３と、この一の側面に隣接する二の側面５４とから形成され、二の側面５４の厚み方向の両端部には凸面形状に形成された曲面部５９、６０が形成されている。

二の側面５４の直線部５４aの延長線と、上面５１の直線部５１aの延長線との成す角度θ３が鋭角とされると共に、この部分において曲面部５９が形成され、この二の側面５４の曲面部５９と一の側面５３との交差稜線部に曲線刃５５が形成されている。
また、二の側面５４の直線部５４aの延長線と、下面５２の直線部５２aの延長線とのなす角度θ４が鈍角とされるとともに、この部分に曲面部６０が形成され、この二の側面の曲面部６０と一の側面５３との交差稜線部に曲線刃５６が形成されている。
また、すくい面とされた一の側面５３と上面５１との交差稜線部には直線刃５８が形成されている。ここで、曲線刃５５と直線刃５８とがクランクシャフトのピン部を加工するピン刃とされている。また、曲線刃５６がクランクシャフトにおけるカウンターウェイト部の側面を加工するウェイブ刃とされる。
さらに、一の側面５３と二の側面５４との交差稜線部には、曲線刃５５の端部から曲線刃５６の端部に向かうに従い漸次、チップ本体側に傾斜させられた傾斜部５７が形成されている。

このように構成されたピンミラーカッターは、カッター本体１が自転しつつ公転して、クランクシャフトの加工を行う。
この場合、図８に示されるように、第一のチップ取付座３Ａに装着されたスローアウェイチップ５０がクランクシャフトのピン部を加工する過程において、ピン部の底部７０を直線刃５８が加工する。
その一方で、スローアウェイチップ５０の一の側面５３と二の側面５４との交差稜線部には、曲線刃５５の端部から曲線刃５６側に向かうほどスローアウェイチップ５０本体側に傾斜させられて形成された傾斜部５７が形成されており、この傾斜部５７によってピン部の側面７１が加工されることになっている。
このため、ピン部の側面７１には、断面形状が略三角形状の突出部８０が形成されることになっている。
特開平１−２５２３０２号公報（第１−３頁）

ところで、従来のスローアウェイチップ及びピンミラーカッターにおいては、加工後におけるピン部の側面の面精度を確保できないという問題があった。
即ち、チップがクランクシャフトのピン部を切削する場合に、切削動作に一定の間隔が生じる一方で、その間にチップが加工面に対して送られることから、チップ本体の傾斜部がピン部の側面を加工することになり、ピン部の側面７１に断面形状が略三角形状の突出部８０が形成されることになる。
したがって、加工後におけるピン部の側面の面精度を確保できないという問題があった。
さらに、ピン部の側面の面精度を確保するためには、砥石でピン部の側面部を研磨する必要が生じるという問題が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、クランクシャフトの加工において、ピン部側面の面精度の確保を図ることのできるピンミラーカッター及び、スローアウェイチップを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載された発明は、ピンミラーカッターのカッター本体の内周面に形成されたチップ取付座に装着されるスローアウェイチップにおいて、略四角形平板状をなすチップ本体の上面又は下面と側面との少なくとも１の交差稜線部に切刃が形成され、上記交差稜線部を形成する一方の面である上面又は下面が逃げ面とされると共に、同他方の面である一の側面がすくい面とされ、該すくい面とされた上記一の側面のコーナ部にコーナ刃が形成されると共に、上記一の側面と上記二の側面との交差稜線部のうち上記コーナ刃の端部に連続して副切刃が形成されていることを特徴とする。

この発明に係るピンミラーカッター用スローアウェイチップによれば、すくい面とされた一の側面と、上面又は下面との交差稜線部に形成された切刃と、すくい面と二の側面の交差稜線上に形成された曲線刃とを用いて加工する際において、上記切刃が加工する加工面に略垂直に形成される加工側面を副切刃が切削することになり、加工側面が平坦に加工されることになる。

請求項２に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載のピンミラーカッター用スローアウェイチップにおいて、上記副切刃の上記チップ本体の上記厚み方向の長さが０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする。

この発明に係るピンミラーカッター用スローアウェイチップによれば、チップに送りを加えて加工した際においても、加工側面が平坦に加工される。
つまり、副切刃の厚み方向の幅が、０．２ｍｍよりも狭いと、既に加工された加工面を次のチップの切刃が更に加工する際において、加工側面に突出部が形成されることになり、また、副切刃の厚み方向の幅が３．０ｍｍよりも厚いと副切刃と加工側面との切削抵抗が過大なものとなる。

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載のピンミラーカッター用スローアウェイチップにおいて、上記副切刃は、上記曲線刃と連続する端部側から他端部側に向かうに従い上記厚さ方向に平行な軸線から漸次チップ本体側に乖離するように０度５０分以上３度５０度以下傾斜させられて形成されていることを特徴とする

この発明に係るピンミラーカッター用スローアウェイチップによれば、加工側面が略平坦に形成される一方で、副切刃に生じる切削抵抗が過大なものとならない。

請求項４に記載の発明は、軸線回りに回転させられる円環状のカッター本体と、該カッター本体の取付部とを備えてなり、上記カッター本体に請求項１から３のいずれかに記載のピンミラーカッター用スローアウェイチップが装着されていることを特徴とする。

この発明に係るピンミラーカッターによれば、ピンミラーカッターに装着されたピンミラーカッター用スローアウェイチップに形成された副切刃によって、加工側面が平坦に加工されることになる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のピンミラーカッターにおいて、カッター本体には、その内周面に第一のチップ取付座が形成されると共に、その端面には第二の取付座が形成され、これら第一、第二のチップ取付座に請求項１から３のいずれかに記載のピンミラーカッター用スローアウェイチップが装着されていることを特徴とする。

この発明に係るピンミラーカッターによれば、第一のチップ取付座に装着されたピンミラーカッター用スローアウェイチップが加工する際に、このピンミラーカッター用スローアウェイチップの副切刃によって加工側面が平坦に加工される。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のピンミラーカッターにおいて、上記カッター本体の径方向の軸線と副切刃とのなす角度が０度以上３度以下とされていることを特徴とする。

この発明に係るピンミラーカッターによれば、加工の際に生じる切削抵抗が軽減される。
つまり、カッター本体の径方向の軸線と副切刃との成す角度が、０度より小さい場合には、切削抵抗が過大なものとなり、また、３度より大きい場合には加工側面が平坦に形成されなくなる。

以上説明したように、本発明によれば、クランクシャフトの加工において、ピン部の側面の面精度の確保を図ることのできるピンミラーカッター用スローアウェイチップ及び、ピンミラーカッターを提供することができる。

以下、図１、図２を参照し、この発明の一実施形態について説明する。まず、スローアウェイチップが装着されるピンミラーカッターについて説明する。ピンミラーカッターは軸線Ｏ回りに回転させられる軸線Ｏを中心とした略円環状に形成されているカッター本体１０と、クランクシャフトが架け渡されるチャックと、カッター本体１０の取付部とから略構成されている。

図１、図２に示されるように、カッター本体１０の径方向内側を向く内周面１１には、複数の第一のチップ取付座１３が、カッター本体１０の周方向に沿って略等間隔に形成され、軸線Ｏ方向外方を向く端面１２Ａ、１２Ｂのうちそれぞれ内周面１１側には、複数の第二のチップ取付座１４が、カッター本体１０の周方向に沿って略等間隔に形成されている。

カッター本体１０の内周面１１に形成された複数の第一のチップ取付座１３は、カッター本体１０の両端面１２Ａ，１２Ｂのうち一方の端面１２Ａよりに形成されたものと、他方の端面１２Ｂよりに形成されたものとが、カッター本体１０の周方向に交互に配置されている。
ここで、カッター本体１０の第一のチップ取付座１３及び第二のチップ取付座１４に装着されるチップ本体２０について説明する。
図３に示されるように、チップ本体２０は、略長方形平板（略四角形平板）をなすものであり、チップ本体２０の厚み方向の両端において、対向配置される互いに平行な上下面２１,２２と、チップ本体２０の長手方向の両端において対向配置される互いに平行な一対の短側面（二の側面）２３，２３と、チップ本体２０の短手方向の両端において対向配置される一対の長側面（一の側面）２４，２４とが設けられている。
ここで、図３（a）に示されるように、チップ本体２０の略中央部には、チップがネジ止めされる際に用いられるクランプネジを挿通させてなるための挿通孔２６が上下面２１、２２に略直交する方向、つまり、チップ本体の厚み方向に貫通するように形成されている。
図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、チップ本体２０の上下面２１、２２は、チップ本体２０の長手方向（一対の短側面２３、２３に直交する方向）の両端部において、チップ２０本体の一対の短側面２３、２３に対してそれぞれ交差させられ、短側面２３、２３のそれぞれにおける上記厚み方向の両端側部分は、上下面２１,２２に対してそれぞれ滑らかに接続するような凸曲面状に加工された曲面部２３Ａ１，２３Ａ２とされている。

チップ本体２０の短側面２３、２３は、それぞれチップ本体２０の厚み方向に対して僅かに（例えば５度程度）傾斜させられている。
図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、一方の短側面２３の直線部４３の延長線と、下面２２の直線部４２の延長線との成す角度αが鋭角（例えば、８５度程度）とされると共に、この部分に曲面部２３Ａ１が形成され、また、上面２１の直線部４１の延長線との成す角度βが鈍角（例えば、９５度程度）とされると共に、曲面部２３Ａ２が形成されている。
他方の短側面２３の直線部４３の延長線と、下面２２の直線部４２の延長線とのなす角度βが鈍角（例えば、９５度程度）とされると共に、この部分に曲面部２３Ａ２が形成され、また、上面２１の直線部４１の延長線との成す角度αが鋭角（例えば、８５度程度）とされると共に、この部分に曲面部２３Ａ１が形成されている。

また、短側面２３の曲面部２３Ａ１と長側面２４との交差稜線部にはた曲線刃２５Ａ１が形成されており、さらに、短側面２３の曲面部２３Ａ２と長側面２４との交差稜線部には、曲線刃２５Ａ２が形成されている。
そして、チップ本体２０には、一対の長側面２４、２４と上下面２１,２２との交差稜線上に直線刃２５Ｂが形成されている。
即ち、一対の短側面２３、２３の曲面部２３Ａ１，２３Ａ２と一対の長側面２４，２４との交差稜線部に略凸曲線状をなすような曲線刃２５Ａ１、２５Ａ２がそれぞれ４つずつ形成されており、上下面２１、２２と、一対の長側面２４，２４との交差稜線部に、略直線状をなすような直線刃２５Ｂが計４つ形成されている。

さらに、長側面２４と短側面２３との交差稜線部の曲線刃２５Ａ１と曲線刃２５Ａ２との間において、曲線刃２５Ａ２の端部からチップ本体２０の厚み方向と略平行に形成された副切刃３０が形成され、副切刃３０の端部から曲線刃２５Ａ２の端部の間に傾斜部３１が形成されている。
長側面２４と短側面２３との交差稜線部に形成された副切刃３０は、曲線刃２５Ａ１の端部から曲線刃２５Ａ２の端部側に向かうに従い、チップ本体１０の厚み方向と平行な軸線からチップ本体側に乖離する方向に傾斜して形成されている。詳細には、チップ本体１０の厚み方向と平行な軸線と副切刃３０とのなす角度は、０度５０分以上３度５０分以下となるように形成されている。
つまり、０度５０分より角度が小さくなると、ピン部を加工する際に切削抵抗が大きくなり、また、３度５０分より大きな角度に設定されると、ピン部の側面７１を平坦に加工することができないことになる。

また、この副切刃３０のチップ本体２０の厚み方向の長さＬは、０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に形成されている。なお、この副切刃３０の長さＬは、加工の際、加工面に対して送られる送り量に１．５を乗した値が好ましい。
この一方で、傾斜部３１は、副切刃３０の端部から曲線刃２５Ａ２の端部に向かうに従い、チップ本体２０の厚み方向と平行な軸線からチップ本体２０側に乖離するように傾斜して形成されている。
ここで、傾斜部３１とチップ本体２０の厚み方向と平行な軸線とのなす角度は、５度程度とされ、曲線刃２５Ａ１の端部から曲線刃２５Ａ２の端部に向かうに従って、チップ本体２０側に傾斜させられて形成されている。
このように形成されたチップ本体２０を、カッター本体１０の第一チップ取付座１３と第二チップ取付座１４とに装着する。

ここで、図２に示されるように、第一チップ取付座１３に装着されたチップ本体２０は、チップ本体２０に形成された曲線刃２５Ａ１の４つの切刃のうち一つの曲線刃２５Ａ１をカッター本体１０の内周面１１からカッター本体１０の径方向内周側に突出させるとともに、カッター本体１０の端面１２Ａ又は端面１２Ｂから上記軸線Ｏ方向外方へ突出させ、この曲線刃２５Ａ１に連設される直線刃２５Ｂをカッター本体の内周面から突出させている。即ち、チップ本体２０の長側面２４をすくい面として設置する。
このような突出状態に配置された曲線刃２５Ａ１と直線刃２５Ｂとが、クランクシャフトにおけるピン部の外周面を加工するピン刃とされている。

また、図４（a）、（ｂ）はカッター本体１０が回転したときの、チップ本体２０の軌跡を示したものであり、第一チップ取付座１３に装着されたチップ本体２０は、カッター本体１０の径方向に平行な軸線Ｐと副切刃３０との成す角度θ１が０度以上３度以下となるように設置し、副切刃３０は径方向内方から外方に向かうに従って、上記軸線Ｏ方向外内方に向かうように設置されている。
なお、副切刃３０とカッター本体１０の径方向に平行な軸線Ｐとの成す角度θ１は、０度１５分以上０度２０分以下に設定されることが好ましい。
また、傾斜部３１は、カッター本体１０の径方向に平行な軸線Ｐとの成す角度θ２は、４度１０分程度であり、径方向内方から外方に向かうに従って、カッター本体１０の軸線Ｏの外方から内方に向かうように傾斜させられるように設置させられている。

また、第二チップ取付座１４に装着されたチップ本体２０は、チップ本体２０の厚み方向をカッター本体１０の軸線方向に略一致させて、一対の長側面２４、２４のうち一つをカッター回転方向Ｔ前方側に向けてすくい面とするように、チップ本体２０の挿通孔２０Ａに挿通されるクランプネジ１５によってネジ止めされて装着される。
このように、第二のチップ取付座１４に装着されたチップ本体２０は、曲線刃２５Ａ２を、カッター本体１０の端面１２Ａから突出するように設置されている。
このような突出状態に配置された曲線刃２５Ａ２がクランクシャフトにおけるカウンターウェイト部の側面を加工するウェイブ刃とされる。

ここで、上記のようにチップ本体２０が装着されたカッター本体１０は、加工機の取付部１０Ａに、カッター本体１０の軸線Ｏが主軸と一致するように取り付けられ、チャックに架け渡されたクランクシャフトをカッター本体１０の内空部に貫通させた状態で、クランクシャフトの軸方向に沿って移動しながら、カッター本体１０の軸線Ｏを中心に自転するとともに、クランクシャフトの軸線回りを公転しながら、クランクシャフトを所定形状に加工する。
図５に示されるように、クランクシャフトのピン部を加工する際において、ピン部の底部７０はチップ本体２０の下面２２と長側面２４との交差稜線部に形成された直線刃２５Ｂによって加工される。また、ピン部の底部７０と側面部７１とを連接する曲面部７２は曲線刃２５Ａ１によって加工され、ピン部の側面部７１は副切刃３０によって加工される。
ここで、一のチップ本体２０がピン部を加工した後に、次のチップ本体２０が既に加工されたピン部を加工する際には、チップ本体２０は一定量送りが加えられて加工することになる。
チップ本体２０が送られる方向は、カッター本体１０の径方向と略平行な方向である。その一方で、副切刃３０はカッター本体１０の径方向と略平行となるように装着されている。
このため、一のチップ本体２０がピン部を加工した後に、さらに、次のチップ本体２０が加工する際には、既に加工された加工側面７１と略平行に設置された副切刃３０が、既に形成された加工側面７１の曲面部７２側から新たに加工側面を形成する。この新たに形成される加工側面７１と、既に形成されていた加工側面７１とは、平坦に連設されることになる。
つまり、ピン部の加工側面７１はチップ本体２０の副切刃３０によって、平坦に形成されることになる。
したがって、ピン部の側面が平坦面にされることから、ピン部の側面の面精度を確保することができる。

以上説明したように、本発明によれば、クランクシャフトの加工において、ピン部の側面の面精度の確保を図ることのできるスローアウェイチップ及び、ピンミラーカッターを提供することができる。

スローアウェイカッターが装着されるピンミラーカッターの上面図である。図１のピンミラーカッターの内周面を示す図である。本発明に係るスローアウェイチップの上面図と、側面図と、側面の一部拡大図である。カッター本体が回転した際のチップ本体の軌跡を示す概略図である。クランクシャフトのピン部を加工する過程を表した図である。従来のピンミラーカッターの上面図である。従来のスローアウェイチップの側面の一部拡大図である。ピン部の加工工程を示した図である。

符号の説明

１０カッター本体
１１カッター本体の内周面
２０チップ本体（スローアウェイチップ）
２１上面
２２下面
２３短側面（他の側面）
２３Ａ１、２３Ａ２曲面部
２４長側面（一の側面）
２５Ａ１，２５Ａ２曲線刃
２５Ｂ直線刃（切刃）
３０副切刃

Claims

ピンミラーカッターのカッター本体の内周面に形成されたチップ取付座に装着されるスローアウェイチップにおいて、
略四角形平板状をなすチップ本体の上面又は下面と側面との少なくとも１の交差稜線部に切刃が形成され、上記交差稜線部を形成する一方の面である上面又は下面が逃げ面とされると共に、同他方の面である一の側面がすくい面とされ、該すくい面とされた上記一の側面のコーナ部にコーナ刃が形成されると共に、上記一の側面と上記二の側面との交差稜線部のうち上記コーナ刃の端部に連続して副切刃が形成されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
請求項１に記載のスローアウェイチップにおいて、
上記副切刃の上記チップ本体の上記厚み方向の長さが０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に形成されていることを特徴とするスローアウェイチップ。
請求項１または請求項２に記載のスローアウェイチップにおいて、
上記副切刃は、上記コーナ刃と連続する端部側から他端部側に向かうに従いチップ本体の内側に後退するように０度５０分以上３度５０分以下傾斜させられて形成されていることを特徴とするスルーアウェイチップ。
中心軸線回りに回転させられる円環状のカッター本体と、該カッター本体の取付部とを備えてなるピンミラーカッターにおいて、
上記チップ取付座に請求項１から３のいずれかに記載のスローアウェイチップが装着されていることを特徴とするピンミラーカッター。
請求項４に記載のピンミラーカッターにおいて、
上記カッター本体の径方向の軸線と副切刃とのなす角度が０度以上３度以下とされていることを特徴とするピンミラーカッター。