JP2019042833A - スカイビング加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】スカイビングカッタから工作物の切りくずを効率よく除去し、切削位置で切りくずが噛み込まないスカイビング加工機を提供する。【解決手段】ホルダ１０６の先端に歯車型のスカイビングカッタ１０２が保持されるスカイビング加工機１００において、ホルダ１０６は、ホルダ１０６内に流体を流す中央流路１２０と、中央流路１２０から半径方向外側に流体を流す分岐流路１２２と、分岐流路１２２から流れた流体を円周方向に流す環状流路１２６と、環状流路１２６からスカイビングカッタ１０２の歯１０３に向かって流体を吐出する複数の吐出孔１２８とを備えていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、スカイビング加工機に関するものである。

内歯車などを旋削する加工法として、スカイビング加工が知られている。スカイビング加工は、工作物の回転と工具の回転とを同期させつつ、工作物の回転軸に対して工具の回転軸を傾けて行われる。これによって、工作物の回転方向と工具の回転方向とに差異が生じ、工作物に工具を干渉させた際に“すべり”が生じる。このすべりを利用して工作物から干渉部分をそぎ落とし、工作物に歯溝などを加工する。このようなスカイビング加工は、近年では他の旋削加工や穴あけ加工と共に複合加工機の機能としても実装されている。

スカイビング加工は、通常の切削加工と同様に、潤滑や冷却、さらには切りくずの除去のために、切削液やクーラント（冷却液）、またはブロア（空気）などの流体を供給しながら行われる。これらの流体は、従来では外部装置のノズルから供給されることもあったが、近年のスカイビング加工機ではスカイビングカッタの近傍の専用口から供給される。例えば、特許文献１に記載のスカイビング加工装置では、スカイビングカッタ２９の中央部先端から切削液を供給する供給口３５が備えられている。

特開２０１６−２１５３２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スカイビングカッタ２９のすくい面の刃先に向けて切削液を供給するため、工具と工作物は効率よく潤滑できるものの、スカイビングカッタ２９の切削位置で工作物の切りくずが噛み込むおそれがある。

従来の一般的な切削加工で用いるバイトにおいては、バイトの先端のみが工作物と接するために、切りくずが入り込む当接面が存在しない。また従来の歯切工具においても、ピニオンカッタは歯溝に沿って往復するため、工具と工作物の間に切りくずが入り込むことはない。しかしスカイビングカッタにおいては工具と工作物の歯が噛み合うように回転するため、工具と工作物の間に切りくずが挟まってしまう場合がある。切りくずが挟まると、工作面を傷つけたり、切削位置がずれて工作精度が低下したりする原因となる。

本発明は、このような課題に鑑み、スカイビングカッタから工作物の切りくずを効率よく除去し、切削位置で切りくずが噛み込まないスカイビング加工機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明にかかるスカイビング加工機の代表的な構成は、ホルダの先端に歯車型のスカイビングカッタが保持されるスカイビング加工機において、ホルダは、ホルダ内に流体を流す中央流路と、中央流路から半径方向外側に流体を流す分岐流路と、分岐流路から流れた流体を円周方向に流す環状流路と、環状流路からスカイビングカッタの歯に向かって流体を吐出する複数の吐出孔とを備えていることを特徴とする。

上記構成によれば、工作物の切りくずをスカイビングカッタの歯から効率よく除去し、切りくずの噛み込みを防ぐことができる。したがって、スカイビング加工の精度を高く維持することが可能である。

上記の複数の吐出孔の吐出方向は、スカイビングカッタの歯に沿って、ホルダの軸線に対して半径方向に傾斜していてもよい。この構成によって、流体を切削位置まで到達させ、切削位置で発生した切りくずを効率よく除去することが可能になる。

上記の複数の吐出孔の吐出方向は、スカイビングカッタの歯に沿って、ホルダの軸線に対して円周方向に傾斜していてもよい。この構成によっても、流体を切削位置まで到達させ、切削位置で発生した切りくずを効率よく除去することが可能になる。

上記の複数の吐出孔は、スカイビングカッタの歯と同数の吐出孔が形成されていてもよい。これにより、それぞれの歯において切りくずの噛み込みを効率よく防止できる。

当該スカイビング加工機は、上記ホルダに分岐流路が形成されたあとにホルダに装着されるリングをさらに備え、環状流路および複数の吐出孔がリングに形成されていてもよい。これにより、分岐流路、環状流路、および吐出孔を容易に形成することができる。

本発明によれば、スカイビングカッタから工作物の切りくずを効率よく除去し、切削位置で切りくずが噛み込まないスカイビング加工機を提供することが可能になる。

本発明の実施形態にかかるスカイビング加工機の概要を示す図である。 ツーリング部の断面図および分解図である。 ツーリング部の稼働時の姿勢を示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態にかかるスカイビング加工機１００の概要を示す図である。図１（a）は、スカイビング加工機１００の全体を示している。スカイビング加工機１００は、回転するスカイビングカッタ１０２によって工作物（ワーク１０４）にスカイビング加工を施す工作機械である。スカイビングカッタ１０２は、ホルダ１０６を介して工具主軸１０８に取り付けられている。ワーク１０４は、ワーク主軸１１０に乗せられ、スカイビングカッタ１０２に同期して回転させながら加工が施される。工具主軸１０８は前後上下左右などの各方向に旋回可能であり、ワーク主軸１１０も前後等に移動可能になっている。

図１（ｂ）は、工具主軸１０８の先端のツーリング部１１４を拡大して示している。ツーリング部１１４では、ホルダ１０６の先端にスカイビングカッタ１０２が保持されている。スカイビングカッタ１０２は、歯車型であって外周上に歯を有し、押さえボルト１１６を使用してホルダ１０６に保持される。ホルダ１０６は、根本のプルスタッド１１８を介して工具主軸１０８に連結される。

図２は、ツーリング部１１４の断面図および分解図である。図２（ａ）は、ツーリング部１１４の部分断面である。ホルダ１０６は、内部の中央にクーラント等の流体が流れる中央流路１２０を備えた、いわゆるセンタースルー方式になっている。中央流路１２０は、プルスタッド１１８側からスカイビングカッタ１０２側に向かって、ホルダ１０６内の中央にホルダ１０６の軸線Ｌ１（回転軸）に沿って設けられている。

中央流路１２０に流す流体としては、クーラント（冷却液）の他にも、切削液、ブロア（空気）、オイルミストなどの潤滑、冷却および切りくず除去のために一般的に使用される様々な液体および気体が使用可能である。

中央流路１２０の先には、分岐流路１２２が設けられている。分岐流路１２２は、中央流路１２０から分岐する横穴であって、ホルダ１０６の半径方向外側に向かって延びている。分岐流路１２２は、後述する環状流路１２６に流体を送る流路であり、設ける数に限定はないが、複数設ける場合は円周方向に偏りなく配置すると好適である。

分岐流路１２２から送られた流体は、リング１２４が形成する環状流路１２６に流れ込む。リング１２４は、環状に形成された部材であって、ホルダ１０６の先端側の外周にはめ込まれている。リング１２４は、その外径Ｄ１がスカイビングカッタ１０２の歯の底面が形成する歯底円Ｄ２よりも小さく設定されていて、スカイビング加工時にワーク１０４（図１（ａ）参照）に接触しないよう配慮されている。環状流路１２６は、リング１２４の内側の窪みとホルダ１０６の外表面とで環状に形成され、分岐流路１２２から流れた流体を軸線Ｌ１に対して円周方向に流す。

リング１２４には、環状流路１２６からスカイビングカッタ１０２の歯１０３に向かって、複数の吐出孔１２８が設けられている。吐出孔１２８は、スカイビングカッタ１０２の個々の歯に向かって延びていて、流体を歯に向かって吐出する。

図２（ｂ）は、リング１２４およびホルダ１０６のＡ−Ａ断面図である。吐出孔１２８は、環状流路１２６に沿って円周上に多数形成されている。この構成であれば、複数の吐出孔１２８からスカイビングカッタ１０２の歯に向かって流体を吐出することで、工作物の切りくずをスカイビングカッタ１０２の歯から効率よく除去し、スカイビング加工の精度を高く維持することが可能になる。

吐出孔１２８は、例えばスカイビングカッタ１０２の歯と同数（歯溝と同数）設けることも可能である。各吐出孔１２８からスカイビングカッタ１０２の個々の歯に向かって流体を直接的に吐出することで、切りくずの噛み込みをより効率よく防止することが可能になる。

図２（ｃ）は、ツーリング部１１４の分解図である。上述しているように、本実施例では、環状流路１２６および吐出孔１２８は、リング１２４に設けられている。リング１２４は、ホルダ１０６の先端にはめ込まれ、スカイビングカッタ１０２を取り付けた後、スペーサ１３０および押さえボルト１１６によってホルダ１０６に装着される。環状流路１２６は、環状のリング１２４の内周面に窪んだ形状に形成されていて、リング１２４をホルダ１０６に装着することで、分岐流路１２２と連続する構成になっている。

本実施形態では、ホルダ１０６とは別部材のリング１２４に環状流路１２６および複数の吐出孔１２８を形成することで、ツーリング部１１４の製造の容易化を図っている。しかしながら、必ずしもリング１２４を備える必要はなく、環状流路１２６および複数の吐出孔１２８はホルダ１０６自体に設けても良い。

再び図２（ａ）を参照する。スカイビングカッタ１０２は、刃先に向かって末広がり（逆テーパ）になるよう、工具主軸側から先端に向かって径が次第に大きくなっている（角度α）。したがって、本実施形態では、吐出孔１２８の吐出方向も同じ角度αで、ホルダ１０６の軸線Ｌ１に対して、半径方向に傾斜させて設けている。すなわち、複数の吐出孔１２８は、環状流路１２６から末広がりに延びている。これによって、流体を歯すじと平行に流すことができ、流体を切削位置まで効率よく到達させ、切削位置で発生した切りくずを効率よく除去することが可能になる。

なお、先細り（テーパ）のスカイビングカッタであった場合は、複数の吐出孔１２８も環状流路１２６から先細りになるように傾斜させて設けてもよい。

図３は、ツーリング部１１４の稼働時の姿勢を示した図である。スカイビングカッタ１０２は、はすば歯車型であって、歯１０３がホルダ１０６の軸線Ｌ１に対して角度βで円周方向に傾斜している。これは、スカイビング加工において、スカイビングカッタ１０２はワーク１０４に対して斜めの姿勢で接触するためであり、ワークに上下方向に沿った内歯車（歯１０５）を加工するための構成である。したがって、複数の吐出孔１２８も、吐出方向がスカイビングカッタ１０２の歯に沿うよう、ホルダ１０６の軸線Ｌ１に対して同じ角度βで円周方向に傾斜させて設けている。この吐出孔１２８であれば、はすば歯車型のスカイビングカッタ１０２であっても歯すじと平行に流体を吐出することができ、流体を切削位置まで到達させ、切削位置で発生した切りくずをより効率よく除去することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態にかかるスカイビング加工機１００によれば、スカイビングカッタ１０２の歯１０３に向かってホルダ１０６側の近距離から歯すじと平行に流体を吐出することができる。また、スカイビングカッタ１０２の歯１０３のすくい面以外の位置へと流体を吐出することで、スカイビングカッタ１０２から工作物の切りくずを効率よく除去し、切削位置での切りくずの噛み込みを防ぎ、スカイビング加工を高い精度で行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態においては、吐出孔１２８の数をスカイビングカッタ１０２の歯１０３と同数と説明したが、適宜これよりも少なくてもよい。また、吐出孔１２８の方向をスカイビングカッタ１０２の歯１０３の方向に沿って、半径方向に角度αで傾斜させ、円周方向に角度βで傾斜させるように説明したが、いずれか一方でもよく、またいずれの方向にも傾斜させていなくてもよい。

本発明は、スカイビング加工機に利用することができる。

１００…スカイビング加工機、１０２…スカイビングカッタ、１０３…スカイビングカッタの歯、１０４…ワーク、１０５…ワークの歯、１０６…ホルダ、１０８…工具主軸、１１０…ワーク主軸、１１４…ツーリング部、１１６…押さえボルト、１１８…プルスタッド、１２０…中央流路、１２２…分岐流路、１２４…リング、１２６…環状流路、１２８…吐出孔、１３０…スペーサ、Ｌ１…ホルダの軸線、Ｄ１…リングの外径、Ｄ２…スカイビングカッタの歯底円、α…半径方向の傾斜角、β…円周方向の傾斜角

Claims (5)

1. ホルダの先端に歯車型のスカイビングカッタが保持されるスカイビング加工機において、
   前記ホルダは、
   該ホルダ内に流体を流す中央流路と、
   前記中央流路から半径方向外側に流体を流す分岐流路と、
   前記分岐流路から流れた流体を円周方向に流す環状流路と、
   前記環状流路から前記スカイビングカッタの歯に向かって流体を吐出する複数の吐出孔とを備えていることを特徴とするスカイビング加工機。
2. 前記複数の吐出孔の吐出方向は、前記スカイビングカッタの歯に沿って、前記ホルダの軸線に対して半径方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のスカイビング加工機。
3. 前記複数の吐出孔の吐出方向は、前記スカイビングカッタの歯に沿って、前記ホルダの軸線に対して円周方向に傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のスカイビング加工機。
4. 前記複数の吐出孔は、前記スカイビングカッタの歯と同数の吐出孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスカイビング加工機。
5. 前記ホルダに前記分岐流路が形成されたあとに該ホルダに装着されるリングをさらに備え、
   前記環状流路および前記複数の吐出孔が前記リングに形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスカイビング加工機。

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