JP2008296348A - 回転切削工具及び基準位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工具先端を接触式位置検出器に当接させずに基準位置を検出可能で、極小径の回転切削工具であっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能な実用性に秀れた回転切削工具及び基準位置検出方法の提供。
【解決手段】先端側に刃部１を有し基端側にシャンク部２を有する回転切削工具であって、前記シャンク部２若しくは該シャンク部２に突設された前記刃部１が設けられる突部に前記工具の回転軸心と直角な面４を設ける。
【選択図】図７

Description

本発明は、回転切削工具及び基準位置検出方法に関するものである。

図１に図示したように、マシニングセンタ（回転工作機械）の主軸に、ホルダＡを介してエンドミルやドリル等の回転切削工具Ｂを取り付け、この工具Ｂによりテーブル表面Ｆ上に載置されるワークＣに対して切削加工を行う際、一般的には、ワークＣ上面位置を基準として加工プログラムを作成して切削加工が行われている。このため、ワークＣ上面位置と主軸に取り付けられた工具Ｂの先端位置との相対距離を正確に把握して加工プログラムに反映させることが高精度の切削加工を行う場合に重要となる。尚、図１は縦型マシニングセンタを図示しているが、横型マシニングセンタの場合も同様である。

具体的には、マシニングセンタの主軸に取り付けられ、工具Ｂ（回転していない停止状態の工具Ｂ）の先端とワークＣ上面とが接触一致するときの工具軸方向座標を基準位置（ゼロ点）としている。ここで、工具Ｂの先端とワークＣ上面を単純に接触させると工具先端に設けられた切れ刃にチッピングが生じたり、小径の工具Ｂでは折損に至る可能性が高い。そのため、予め寸法（底面から頂面までの高さ）が既知である専用の接触式位置検出器ＤをワークＣ上面に設置して該接触式位置検出器Ｄの既知寸法を差し引きしてワークＣ上面位置（基準位置）を算出している。

接触式位置検出器Ｄとしては、例えば特許文献１に開示されるように、検出器本体に対して突没可能に設けられる感圧部Ｅを有し、該感圧部Ｅは工具側に向けて適宜な付勢部材により付勢されるように構成され、前記感圧部Ｅが前記付勢部材の付勢力に抗して没入した際、この感圧部Ｅの没入を検出することで工具による押圧を感知してランプ等で報知する構成が一般的である。

また、上述のような接触式位置検出器ではなく、例えば特許文献２に開示されるようなレーザーやＣＣＤカメラを用いた非接触式位置検出装置も使用されている。尚、この非接触式位置検出装置がマシニングセンタに組み込まれたものある。

しかしながら、非接触式位置検出器は高価であり、使用環境に制限があり、更に、検出対象径に制限があるなど汎用性に劣る。

また、非接触式位置検出器は、例えば先端位置検出対象である工具先端に切削油が付着した状態（一般的な加工環境においては珍しくない）で位置検出を行う場合、この切削油の分の誤差を生じてしまうが、この点、接触式位置検出器であれば、切削油が付着しても工具先端位置精度に大きな影響を与えることはない。

一般には構造が簡単であり安価で且つ耐環境性に秀れ、位置検出時に工具の折損が無く、切れ刃の破損が無いか、若しくは許容できる程度に小さい限り、検出対象の制限もないことから、接触式位置検出器が多用されているのが現状である。

特開２００６−６２０６１号公報 特開２００１−３２８０４９号公報

ところで、接触式位置検出器を用いる場合、特に刃部外径が０．１ｍｍ以下の極小径工具を用いる場合には、接触式位置検出器との接触時に工具の折損やチッピングが生じ易く、実用前に工具の機能を失わせてしまう可能性が高い。

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、工具先端を接触式位置検出器に当接させずに、刃部以外のシャンク部等に設けた直角な面若しくは傾斜面と工具外周面との交差稜線により接触式位置検出器の感圧部を押圧して基準位置検出を行うことが可能で、極小径のドリルであっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れた回転切削工具及び基準位置検出方法を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

先端側に刃部１を有し基端側にシャンク部２を有する回転切削工具であって、前記シャンク部２若しくは該シャンク部２に突設された前記刃部１が設けられる突部には、前記工具の回転軸心と直角な面４が設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、先端側に刃部１を有し基端側にシャンク部２を有する回転切削工具であって、前記シャンク部２若しくは該シャンク部２に突設された前記刃部１が設けられる突部には、工具中心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜する傾斜面５が設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記直角な面４若しくは前記傾斜面５は、工具先端視において前記刃部１の径方向外側に位置せしめられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記直角な面４若しくは前記傾斜面５は、前記シャンク部２若しくは前記突部の先端面外周寄り位置に設けられていることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、刃部外径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする回転切削工具に係るものである。

また、ワーク表面19若しくはワーク表面19との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部７を有する接触式位置検出器６を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項１〜５いずれか１項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部７に、前記刃部１を逃がす凹部10と前記直角な面４若しくは傾斜面５と工具外周面との交差稜線が当接する当接部11とを具備した治具９を載置し、この治具９の前記当接部11を前記直角な面４若しくは前記交差稜線で押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法に係るものである。

また、ワーク表面19若しくはワーク表面19との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部７を有する接触式位置検出器６を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項１〜５いずれか１項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部７を前記直角な面４若しくは傾斜面５と工具外周面との交差稜線により直接押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、工具先端を接触式位置検出器に当接させずに基準位置を検出可能で、極小径の回転切削工具であっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れた回転切削工具及び基準位置検出方法となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具により加工を施すにあたり基準位置を検出する際、接触式位置検出器６の感圧部７を、刃部以外のシャンク部２等に設けた直角な面４若しくは傾斜面５と工具外周面との交差稜線を直接的若しくは間接的に押圧して検出を行うことが可能となり、従って、工具先端を接触式位置検出器６に接触させることなく、即ち、工具先端を破損させることなく基準位置検出を行うことが可能となり、折損し易い極小径の回転切削工具であっても精度良く且つコスト安に基準位置を検出することが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、先端側に刃部１を有し基端側にシャンク部２を有する回転切削工具であって、前記シャンク部２には、前記刃部１より径大にして工具中心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜する傾斜面５が設けられ、該傾斜面５と工具外周面との交差稜線に前記工具の回転軸心と直角な縁８が設けられているものである。

各部を具体的に説明する。

刃部１は、マシニングセンタの主軸に装着される工具ホルダ14にチャック筒15を介して保持される該刃部１より径大なシャンク部２と連設され、この刃部１とシャンク部２との連設部の段差部（シャンク部２の先端面）が肩部３に設定され、この肩部３に傾斜面５が設けられている。尚、工具としては、刃部１とシャンク部２とが一体のソリッド工具を採用しても良いし、刃部１とシャンク部２とをロウ付け等により接合した工具を採用しても良い。また、刃部１を、シャンク部２に突設された複数のテーパ部や円筒部等の突部に設ける構成とし、このテーパ部や円筒部等の突部（の先端面）に傾斜面５や後記直角な面４を形成しても良い。

肩部３に設けられる傾斜面５は、一般的な接触式位置検出器６の感圧部７に当接し得るよう、工具先端視において前記刃部１の径方向外側に設けられている。

具体的には、図２に図示したように、傾斜面５は、肩部３の先端面全面にわたって肩部３の最外周位置から刃部１の根元位置に向かって下り傾斜するように略すり鉢状に設けられている。また、この傾斜面５は肩部３を適宜な砥石（直径７０ｍｍ〜２００ｍｍ）により研削することで形成され、この砥石の半径に起因するＲ形状となっている。

また、傾斜面５と工具外周面（シャンク部２の外周面16）との交差稜線には、工具軸芯と直角な縁８が設けられている。尚、傾斜面５と交差稜線を形成する工具外周面としては、シャンク部２の外周面16に限らず、図４に図示したようにシャンク部２の先端部に上記突部としてのテーパ部17を設けた場合には、このテーパ部17の外周面としても良い。

即ち、傾斜面５は、シャンク部２の外周面16との交差稜線に直角な縁８を形成し、この直角な縁８を接触式位置検出器６の感圧部７に当接させ得る構成（肩部３において最も先端側に位置する構成）であれば、例えば傾斜面５を肩部３の先端面全面にではなく一部に設ける構成等、どのような形状としても良い。

また、交差稜線の一部に、この交差稜線から工具先端までの長さを予め測定した部位（直角な縁８）を設け、該部位を判別し易くするためシャンク部２にマーキング18が設けられている。尚、本実施例においては説明を簡略化するため上述のように構成しているが、交差稜線の一部に工具先端から交差稜線までの距離が既知である部位を特定しておけば、必ずしも直角な縁８を設ける必要はない（上記傾斜面５と工具外周面との交差稜線のうち工具軸心に対して直角でない部分を用いて後記感圧部７を押圧する構成としても良い。）。

よって、上記交差稜線（直角な縁８）により接触式位置検出器６の感圧部７を押圧することで、工具先端を接触式位置検出器６に当接させることなく、工具の基準位置を検出することが可能となり、刃部外径（工具径）が０．１ｍｍ以下の折損し易い回転切削工具であっても、容易に且つ良好に接触式位置検出器６による基準位置検出が可能となる。また、刃部外径（工具径）が０．１ｍｍを超える工具であっても刃部を有する突部が工具軸方向に細長く（アスペクト比が大きく）折損し易い回転切削工具や、工具先端に設けられた切れ刃の強度が低くチッピングが生じ易い回転切削工具に対しても容易に且つ良好に接触式位置検出器６による基準位置検出が可能となる。尚、図１の工具Ｂのようにシャンク部の先端にテーパ部等が設けられ前記傾斜面５や後記直角な面４がない場合、このテーパ部により感圧部７を押圧して精密な基準位置検出を行うことはできない。

具体的には、例えば図３に図示したような治具９を用いて基準位置を検出する。この治具９は、刃部１を逃がす凹部10が凹設された平面視略コ字状体であって、上面に前記交差稜線（直角な縁８）と一点で当接する三角柱状の当接部11が設けられたものである。尚、治具９の高さは少なくとも交差稜線（直角な縁８）から工具先端までの長さ以上に設定する。また、断面視略コ字状体に限らず、円筒状や角筒状であっても良い。

従って、一般的な市販の接触式位置検出器６をワーク表面19に載置し、治具９を接触式位置検出器６の感圧部７に載置し、刃部１が凹部10に位置し傾斜面５と外周面16との交差稜線にして直角な縁８が当接部11の先端稜線と接触し得るように位置合わせした後、工具を下降させることで（図２（ａ）→（ｂ））、工具先端を接触させることなく前記直角な縁８により治具９を介して感圧部７を押圧することが可能となる。

そして、感圧部７が押圧されたことを感知することで得られた直角な縁８の位置から、接触式位置検出器６の高さ寸法及び治具９の高さ寸法を差し引き、工具先端から直角な縁８までの既知長さを加えることで、基準位置（ワーク表面位置）を算出することが可能となる。

また、ワーク表面19との相対距離が既知である別の面（例えば図１のテーブル表面Ｆ）がある場合は、当該面上に接触式位置検出器６を載置し、上記と同様に位置検出し、前記ワーク表面19との相対距離を加減算することで基準位置（ワーク表面位置）を算出することが可能であり、例えばワーク表面の面積が小さく接触式位置検出器６を載置することが困難な場合に有効である。

尚、直角な縁８により直接押圧可能な構成の接触式位置検出器６’、即ち、直角な縁８と感圧部７’とを接触せしめた際、工具先端（刃部１）が検出器本体20等と干渉しない構成の接触式位置検出器６’を採用し、直角な縁８により直接感圧部７’を押圧して基準位置検出を行っても良い。例えば図５に図示したように感圧部７’を上記治具９と感圧部７とを一体化せしめたような構成としたり、図６に図示したように感圧部７’上面に上記同様の当接部11’を設けると共に、刃部１が接触しないように平面視において感圧部７’に対する検出器本体20の突出量を直角な縁８から刃部１側面までの距離以下の突出量にした構成としても良い。更に、図示しないが、感圧部７’を直角な縁８から工具先端までの長さより長い長軸筒状（円筒でも角筒でも良く、先端には当接部11’を設ける。）として検出器本体20の中心に突設せしめる構成としても良く、特にこの場合には、図５，６の構成に比し感圧部７’の中央近傍を工具で押圧することが可能となり、より精密に押圧を感知可能となる。

また、交差稜線のごく一部ではなく所定範囲（感圧部７’と接触する範囲または工具全周）を極めて精度良く工具軸心と直角な縁８に形成できる場合には、感圧部７’に突出部11’を設ける必要はない。

また、本実施例は、肩部３に傾斜面５を形成しているが、図７に図示した別例のように工具軸心と直角な面４を形成しても良い。ただ、この場合、精密な基準位置検出を行うには、傾斜面５を形成する場合に比し、極めて高精度な直角平面加工が必要となる。

また、直角な面４を形成した場合、例えば治具９としては、図８に図示したような刃部１を逃げる逃げ凹部10が凹設された平面視略コ字状体であって、上面に前記直角な面４と一点で当接する略半球状の当接部11が設けられたものを用いる。位置検出方法等は本実施例と同様である。尚、この場合も本実施例と同様、図９，１０に図示したように直接直角な面４により感圧部７’を押圧可能な接触式位置検出器６’や、長軸筒状の感圧部７’を有する接触式位置検出器６を採用しても良い。また、シャンク部２や突部の先端面の所定範囲（感圧部７’と接触する範囲または工具全周）を極めて精度良く工具軸心と直角な面４に形成できる場合には、感圧部７’に突出部11’を設ける必要はない。

本実施例は上述のように構成したから、マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具の基準位置を検出する際、接触式位置検出器６の感圧部７を、直角な縁８により直接的若しくは治具９を介して間接的に押圧して検出を行うことが可能となり、従って、工具先端を接触式位置検出器６に接触させることなく、即ち、工具先端を破損させることなく基準位置検出を行うことが可能となり、折損し易い極小径の回転切削工具であっても精度良く且つコスト安に基準位置を検出することが可能となる。

従って、本実施例は、工具先端を接触式位置検出器に接触させることなく基準位置を検出可能で、極小径の回転切削工具であっても接触式位置検出器を用いてコスト安に精密な基準位置検出を行うことが可能となる極めて実用性に秀れたものとなる。

工具基準位置検出方法の概略説明側面図である。 本実施例の概略説明側面図である。 本実施例の治具の概略説明斜視図である。 シャンク部の先端にテーパ部を設けた工具の概略説明図である。 本実施例に係る接触式位置検出器の一例を示す概略説明図である。 本実施例に係る接触式位置検出器の一例を示す概略説明図である。 別例の概略説明側面図である。 別例の治具の概略説明斜視図である。 別例に係る接触式位置検出器の一例を示す概略説明図である。 別例に係る接触式位置検出器の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 刃部
２ シャンク部
４ 直角な面
５ 傾斜面
６ 接触式位置検出器
７ 感圧部
９ 治具
10 凹部
11 当接部
19 ワーク表面

Claims (7)

1. 先端側に刃部を有し基端側にシャンク部を有する回転切削工具であって、前記シャンク部若しくは該シャンク部に突設された前記刃部が設けられる突部には、前記工具の回転軸心と直角な面が設けられていることを特徴とする回転切削工具。
2. 先端側に刃部を有し基端側にシャンク部を有する回転切削工具であって、前記シャンク部若しくは該シャンク部に突設された前記刃部が設けられる突部には、工具中心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする回転切削工具。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記直角な面若しくは前記傾斜面は、工具先端視において前記刃部の径方向外側に位置せしめられていることを特徴とする回転切削工具。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の回転切削工具において、前記直角な面若しくは前記傾斜面は、前記シャンク部若しくは前記突部の先端面外周寄り位置に設けられていることを特徴とする回転切削工具。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の回転切削工具において、刃部外径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする回転切削工具。
6. ワーク表面若しくはワーク表面との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部を有する接触式位置検出器を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項１〜５いずれか１項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部に、前記刃部を逃がす凹部と前記直角な面若しくは傾斜面と工具外周面との交差稜線が当接する当接部とを具備した治具を載置し、この治具の前記当接部を前記直角な面若しくは前記交差稜線で押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法。
7. ワーク表面若しくはワーク表面との相対距離が既知である面を基準面とし、この基準面に載置され頂部に回転切削工具による押圧を感知し得る感圧部を有する接触式位置検出器を用いて回転工作機械の主軸に取り付けられた請求項１〜５いずれか１項に記載の回転切削工具の先端と前記基準面との相対距離を測定して基準位置を検出する基準位置検出方法であって、前記感圧部を前記直角な面若しくは傾斜面と工具外周面との交差稜線により直接押圧せしめて前記基準位置を検出することを特徴とする基準位置検出方法。

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