JP4186795B2 - ピンミラーカッタ及びこれに装着されるスローアウェイチップ - Google Patents

Description

本発明は、例えば往復動式内燃機関に用いられるクランクシャフトを加工するためのピンミラーカッタ及びこれに装着されるスローアウェイチップ（以下、チップと称する）に関するものである。

従来より、例えば特許文献１に開示されているような、いわゆるインターナル型のピンミラーカッタが知られている。
このピンミラーカッタは、軸線回りに回転される略円環状をなすカッタ本体の内周面に、第一のチップ取付座が複数形成されているとともに、カッタ本体の両端面に、第二のチップ取付座が複数形成されていて、これら第一のチップ取付座及び第二のチップ取付座に対して、同一種類のチップがそれぞれ装着されたものである。

このチップは、略平行四辺形平板状をなすチップ本体の対向配置された一対の側面とチップ本体の上下面との交差稜線部に合計８つの切刃が形成されたものであり、上記一対の側面とは異なる他方の一対の側面においては、チップ本体の鈍角コーナー部側の領域がそのコーナー角を大きくするように切り落とされていることにより、この他方の一対の側面が２つの壁面から構成されてチップ本体の外方側に凸となる山型状をなしている。さらに、チップ本体の上下面における上記他方の一対の側面への接続部分のそれぞれは、凸曲面状に面取り加工されている。

第一のチップ取付座に装着されたチップは、その略平行四辺形平板状をなすチップ本体の鋭角コーナー部に形成された一の切刃が、アキシャルレーキ（軸方向すくい角）：正、ラジアルレーキ（径方向すくい角）：負となるように、カッタ本体の内周面から突出させられて、クランクシャフトにおけるピン部（シャフト部）の外周面を加工するピン刃とされている。
また、第二のチップ取付座に装着されたチップは、その略平行四辺形平板状をなすチップ本体の鈍角コーナー部に形成された一の切刃が、アキシャルレーキ（軸方向すくい角）：負、ラジアルレーキ（径方向すくい角）：負となるように、カッタ本体の端面から突出させられて、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ている。

このようなピンミラーカッタでは、同一種類のチップを第一及び第二のチップ取付座に装着していることにより、１つのチップで合計８カ所に形成された切刃をそれぞれ切削に供して、工具費の抑制を図ることができる。そして、上記のような他方の一対の側面を備えた略平行四辺形平板状のチップ本体を有するチップを使用したことにより、第一のチップ取付座に装着されるチップについて、そのピン刃とされる切刃に与えられるアキシャルレーキを正に設定して、切削抵抗の低減を図ろうとしている。
特開２００２−４６００９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたピンミラーカッタでは、アキシャルレーキが正に設定されるピン刃としての切刃が、略平行四辺形平板状をなすチップ本体の鋭角コーナー部に形成されているとともに、このチップ本体が、上記のような鈍角コーナー部側の領域が切り落とされた他方の一対の側面を備えているために、チップ本体の鈍角コーナー部に形成されたウェイブ刃としての切刃のラジアルレーキは、どうしても負角側へ非常に大きくなってしまう。そのため、この特許文献１に開示されたピンミラーカッタでは、切削抵抗の低減を図るための効果的な解決手段とはなり得ないのが現状であった。
しかも、このようなチップのチップ本体が、上記のような鈍角コーナー部が切り落とされた他方の一対の側面を備えていることにより、その切り落とし分だけチップ本体の長さを長くしなければ切刃長さを十分に確保することができず、カッタ本体に形成されるチップ取付座の占有スペースが大きくなって、このカッタ本体の強度を低めてしまうのであった。加えて、チップ本体の形状が複雑であるため、その製造が困難であり、加工コストの増大を招いてしまうという問題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、切削抵抗を効果的に低減することができるとともに、カッタ本体の強度を高く保つことができ、かつ、製造が容易であるピンミラーカッタ及びこれに装着されるチップを提供することを目的とする。

上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によるピンミラーカッタは、軸線回りに回転される略円環状をなすカッタ本体の周面に第一のチップ取付座が形成され、前記カッタ本体の端面に第二のチップ取付座が形成されていて、前記第一のチップ取付座には、略台形平板状をなすチップ本体が対向配置された一対の長側面と前記チップ本体の厚み方向の両端において対向配置される上下面と前記チップ本体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とを備えて、前記一対の長側面と前記上下面との交差稜線部に切刃が形成されるとともに前記厚み方向に沿って見て互いに略同一のコーナ角を有する一対の鋭角コーナー部と同じく互いに同一のコーナ角を有する一対の鈍角コーナ部とを備えているチップが、前記一対の長側面のうちの１つをカッタ回転方向前方側に向けてすくい面とするとともに、前記チップ本体の厚み方向を前記カッタ本体の径方向に略一致させて、前記チップ本体の鋭角コーナー部に形成された切刃を切削に供するように装着され、前記第二のチップ取付座には、前記スローアウェイチップと同一種類のスローアウェイチップが、前記一対の長側面のうちの１つをカッタ回転方向前方側に向けてすくい面とするとともに、前記チップ本体の厚み方向を前記カッタ本体の軸線方向に略一致させて、前記チップ本体の鈍角コーナー部に形成された切刃を切削に供するように装着されていることを特徴とするものである。
また、本発明によるチップは、本発明のピンミラーカッタに装着されるチップであって、略台形平板状をなすチップ本体が対向配置された一対の長側面と前記チップ本体の厚み方向の両端において対向配置される上下面と前記チップ本体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とを備えて、前記一対の長側面と前記上下面との交差稜線部に前記一対の側面をすくい面とする切刃が形成されるとともに前記厚み方向に沿って見て互いに略同一のコーナ角を有する一対の鋭角コーナー部と同じく互いに同一のコーナ角を有する一対の鈍角コーナ部とを備えていることを特徴とするものである。

このような本発明によれば、第一及び第二のチップ取付座に装着された同一種類のチップのチップ本体が、上述したような略台形平板状をなしていて、第一のチップ取付座に装着されたチップは、チップ本体の鋭角コーナー部に形成された切刃をピン刃として切削に供し、第二のチップ取付座に装着されたチップは、チップ本体の鈍角コーナー部に形成された切刃をウェイブ刃として切削に供するようになっていることから、第一のチップ取付座に装着されるチップにおけるピン刃としての切刃について、そのアキシャルレーキを正に設定することができる。しかも、チップ本体が略台形平板状をなしていて、上記一対の側面とは異なる他方の側面のそれぞれが１つの壁面から構成されることにより、第二のチップ取付座に装着されるチップにおけるウェイブ刃としての切刃について、そのラジアルレーキは、負に設定されるものの負角側へ著しく大きくなることがない。そのため、本発明では、切削抵抗を効果的に低減させることができ、高精度かつ安定したクランクシャフトの加工を継続していくことが可能となる。
また、チップ本体における他方の一対の側面のそれぞれが１つの壁面によって構成されていることにより、チップ本体の長さを長くせずとも切刃長さを十分に確保することができ、カッタ本体に形成されるチップ取付座の占有スペースを小さくして、このカッタ本体の強度を高く保つことができる。
さらには、チップ本体が簡略な形状をなしているため、その製造を容易にすることができ、加工コストの低減を図ることもできる。

以下、本発明の実施形態によるピンミラーカッタを、添付した図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態によるピンミラーカッタのカッタ本体１０は、図１〜図２の要部拡大図に示すように、軸線Ｏ回りに回転される軸線Ｏを中心とした略円環状をなすものである。
このカッタ本体１０において、径方向内周側を向く内周面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方向外方側を向く両端面１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの内周面１１側には、複数の第二のチップ取付座１４…が、カッタ本体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、周方向において、カッタ本体１０の両端面１２Ａ，１２Ｂのうちの一方の端面１２Ａ寄りに配置されたものと、他方の端面１２Ｂ寄りに配置されたものとが、カッタ本体１０の周方向で交互に配列されるようになっている。
カッタ本体１０の一方の端面１２Ａに形成された複数の第二のチップ取付座１４…は、他方の端面１２Ｂ寄りの内周面１１に形成された複数の第一のチップ取付座１３…のそれぞれのわずかにカッタ回転方向Ｔ後方側に配置されるように周方向で配列され、カッタ本体１０の他方の端面１２Ｂに形成された複数の第二のチップ取付座１４…も、一方の端面１２Ａ寄りの内周面１１に形成された複数の第一のチップ取付座１３…のそれぞれのわずかにカッタ回転方向Ｔ後方側に配置されるように周方向で配列されている。

そして、上記のような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のチップ本体２０は、図３に示すように、略台形平板状をなすものであり、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２１，２１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２２，２２（一方の一対の側面）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２３，２３（他方の一対の側面）とを備えている。そのため、チップ本体２０は、その上面視で（チップ本体２０の厚み方向に沿って見て）図３（ａ）に示すように、互いに略同一のコーナー角を有する一対の鋭角コーナー部２４Ａ，２４Ａと、同じく互いに同一のコーナー角を有する一対の鈍角コーナー部２４Ｂ，２４Ｂとを備えている。
ここで、チップ本体２０の略中央部には、チップがネジ止めされるときに用いられるクランプネジを挿通させるための挿通孔２０Ａが、このチップ本体２０の厚み方向（図３（ｂ）における左右方向、上下面２１に略直交する方向）を貫通するように形成されている。

チップ本体２０の一対の長側面２２，２２は、それぞれチップ本体２０の厚み方向に対して略平行とされた１つの略平坦面から構成され、チップ本体２０の一対の短側面２３，２３も、それぞれチップ本体２０の厚み方向に対して略平行とされた１つの略平坦面から構成されている。
チップ本体２０の上下面２１，２１は、それぞれチップ本体２０の長手方向（図３（ａ）における左右方向）の両端側部分において、チップ本体２０の一対の短側面２３，２３に対してそれぞれ交差させられるのであるが、図３（ｃ）に示すように、上下面２１，２１のそれぞれにおける上記長手方向の両端側部分は凸曲面状に加工されている。
上下面２１において、一対の鋭角コーナー部２４Ａ，２４Ａ同士をつなぐ一方の短側面２３への接続部分は、図３（ｃ）の左側領域に示すように、短側面２３に対して滑らかに接続される曲面部分２１Ａとされ、一対の鈍角コーナー部２４Ｂ，２４Ｂ同士をつなぐ他方の短側面２３への接続部分は、図３（ｃ）の右側領域に示すように、短側面２３に対して滑らかには接続されない曲面部分２１Ｂとされている。

そして、チップ本体２０には、一対の長側面２２，２２と上下面２１，２１との交差稜線部に切刃が形成されている。
詳述すれば、上下面２１，２１のそれぞれにおける曲面部分２１Ａ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｂと、一対の長側面２２，２２との交差稜線部に、略凸曲線状をなすような曲線刃２５Ａが合計８つ形成され、上下面２１，２１のそれぞれにおける曲面部分２１Ａ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｂを除いた部分と、一対の長側面２２，２２との交差稜線部に、略直線状をなすような直線刃２５Ｂが合計４つ形成されており、１つのチップには、合計８つの曲線刃２５Ａ…と合計４つの直線刃２５Ｂ…とが形成される。

上記のような構成とされたチップは、第一のチップ取付座１３に対し、チップ本体２０の厚み方向をカッタ本体１０の径方向に略一致させて、一対の長側面２２，２２のうちの１つをカッタ回転方向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。

第一のチップ取付座１３に装着されたチップは、それに形成された８つの曲線刃２５Ａ…のうちの鋭角コーナー部２４Ａに形成された１つの曲線刃２５Ａ（とくに、上下面２１，２１と短側面２３，２３とが交差しあう部分を構成する曲面部分２１Ａと長側面２２との交差稜線部に形成された合計４つの曲線刃２５Ａ…のうちの１つの曲線刃２５Ａ）を、カッタ本体１０の内周面から上記径方向内周側へ突出させるとともにカッタ本体１０の端面１２Ａ（１２Ｂ）から上記軸線Ｏ方向外方側へ突出させ、この曲線刃２５Ａに連なる直線刃２５Ｂを、カッタ本体１０の内周面１１から上記径方向内周側へ突出させている。
このような突出状態に配置された曲線刃２５Ａと直線刃２５Ｂとが、クランクシャフトにおけるピン部（シャフト部）の外周面を加工するピン刃となる。

また、ピン刃とされる曲線刃２５Ａのカッタ回転方向Ｔ後方側に連なる曲面部分２１Ａは、カッタ回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい上記径方向外周側へ向かうように傾斜させられるとともに、カッタ回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい上記軸線Ｏ方向内方側へ向かうように傾斜させられていて、ピン刃とされる曲線刃２５Ａの逃げ面をなすこの曲面部分２１Ａに対して逃げが与えられている。
そのため、ピン刃とされる曲線刃２５ＡのラジアルレーキＲ（径方向すくい角）は、この曲線刃２５Ａが上記径方向外周側へ向かうにしたがいカッタ回転方向Ｔ前方側へ向かうように傾斜させられることによって、負に設定されている（例えば−８°）。

これに対し、ピン刃とされる曲線刃２５ＡのアキシャルレーキＡ（軸方向すくい角）は、この曲線刃２５Ａが上記軸線Ｏ方向内方側へ向かうにしたがいカッタ回転方向Ｔ後方側へ向かうように傾斜させられることによって、正に設定されている（例えば６°）。
つまり、すくい面をなす長側面２２と短側面２３とが鋭角に交差する鋭角コーナー部２４Ａが存在しているために、ピン刃とされる曲線刃２５Ａの逃げ面をなす曲面部分２１Ａに対して逃げを与えたとしても、ピン刃とされる曲線刃２５Ａのアキシャルレーキを正に設定することができるようになっているのである。

また、上記のような構成とされたチップは、第二のチップ取付座１４に対し、チップ本体２０の厚み方向をカッタ本体１０の軸線Ｏ方向に略一致させて、一対の長側面２２，２２のうちの１つをカッタ回転方向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。

第二のチップ取付座１４に装着されたチップは、それに形成された８つの曲線刃２５Ａ…のうちの鈍角コーナー部２４Ｂに形成された１つの曲線刃２５Ａ（とくに、上下面２１，２１と短側面２３，２３とが交差しあう部分を構成する曲面部分２１Ｂと長側面２２との交差稜線部に形成された合計４つの曲線刃２５Ａ…のうちの１つの曲線刃２５Ａ）を、カッタ本体１０の端面１２Ａ（１２Ｂ）から上記軸線Ｏ方向外方側へ突出させている。
このような突出状態に配置された曲線刃２５Ａ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なる。
このような突出状態に配置された曲線刃２５Ａ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なる。

また、ウェイブ刃とされる曲線刃２５Ａのカッタ回転方向Ｔ後方側に連なる曲面部分２１Ｂは、カッタ回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい上記軸線Ｏ方向内方側へ向かうように傾斜させられるとともに、カッタ回転方向Ｔ後方側へ向かうにしたがい上記径方向外周側へ向かうように傾斜させられていて、ウェイブ刃とされる曲線刃２５Ａの逃げ面をなすこの曲面部分２１Ｂに対して逃げが与えられている。
そのため、ウェイブ刃とされる曲線刃２５ＡのアキシャルレーキＡ（軸方向すくい角）は、この曲線刃２５Ａが上記軸線Ｏ方向内方側へ向かうにしたがいカッタ回転方向Ｔ前方側へ向かうように傾斜させられることによって、負に設定されている（例えば−６°）。また、ウェイブ刃とされる曲線刃２５ＡのラジアルレーキＲ（径方向すくい角）は、この曲線刃２５Ａが上記径方向外周側へ向かうにしたがいカッタ回転方向Ｔ前方側へ向かうように傾斜させられることによって、負に設定されている（例えば−１７°）。

このような構成とされたピンミラーカッタは、加工機のカッタ取付部に、カッタ本体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線（カッタ本体１０の軸線Ｏ）方向に沿って移動しながら、カッタ本体１０の軸線Ｏ回りに自転するとともに、クランクシャフトの軸線回りに公転することにより、このクランクシャフトを所定形状に加工していく。

以上説明したように、本実施形態によるピンミラーカッタでは、まず、カッタ本体１０に形成された第一のチップ取付座１３…及び第二のチップ取付座１４…に装着すべきチップとして、同一種類のものを使用していることから、１つのチップで合計８カ所に形成された曲線刃２５Ａ…を、ピン刃あるいはウェイブ刃としてそれぞれ切削に供することができて、工具費を抑制することが可能となっている。

そして、このようなチップのチップ本体２０が、上述したような一対の長側面２２，２２及び一対の短側面２３，２３を備えた略台形平板状をなしていることから、第一のチップ取付座１３に装着されるチップについては、ピン刃とされる曲線刃２５ＡのアキシャルレーキＡを正に設定することができる。しかも、チップ本体２０の短側面２３，２３のそれぞれが１つの略平坦面によって構成されていることにより、第二のチップ取付座１４に装着されるチップにおけるウェイブ刃としての曲線刃２５Ａについて、そのラジアルレーキＲは、負に設定されるものの負角側へ著しく大きくなることがない。
したがって、本実施形態によれば、ピン刃とされる曲線刃２５ＡのアキシャルレーキＡを正に設定して、切削抵抗を効果的に低減させることができ、これにともない、高精度かつ安定したクランクシャフトの加工を継続していくことが可能となる。

さらに、本実施形態では、チップ本体２０における短側面２３，２３のそれぞれが１つの略平坦面によって構成されていることから、チップ本体２０の長さを長くせずとも切刃長さを十分に確保することができ、カッタ本体１０に形成されるチップ取付座１３の占有スペースを小さくして、このカッタ本体１０の強度を高く保つことができる。
加えて、チップ本体２０は、単に略台形平板状をなしていて簡略な形状であるため、その製造を容易にすることができ、加工コストの低減を図ることもできる。

なお、上述した各実施形態では、いわゆるインターナル型のピンミラーカッタに本発明を適用したものとして説明しているが、これに限定されることはなく、カッタ本体において、径方向外周側を向く外周面に、複数の第一のチップ取付座が形成され、軸線方向を向く両端面のそれぞれの外周面側に、複数の第二のチップ取付座が形成されていて、これら第一のチップ取付座及び第二のチップ取付座に対してチップがそれぞれ装着される、いわゆるエクスターナル型のピンミラーカッタに本発明を適用してもよい。

本発明の実施形態によるピンミラーカッタのカッタ本体における端面の要部拡大説明図である。 本発明の実施形態によるピンミラーカッタのカッタ本体における内周面の要部拡大説明図である。 （ａ）は本発明の実施形態によるピンミラーカッタに装着されるチップのチップ本体を示す上面図、（ｂ）は同チップのＡ方向側面図、（ｃ）は同チップのＢ方向矢視図のＣ方向矢視図である。

符号の説明

１０ カッタ本体
１１ 内周面
１２Ａ，１２Ｂ 端面
１３ 第一のチップ取付座
１４ 第二のチップ取付座
２０ チップ本体
２１ 上面、下面
２１Ａ，２１Ｂ 曲面部分
２２ 長側面
２３ 短側面
２４Ａ 鋭角コーナー部
２４Ｂ 鈍角コーナー部
２５Ａ 曲線刃
２５Ｂ 直線刃
Ａ アキシャルレーキ
Ｒ ラジアルレーキ
Ｏ カッタ本体の軸線
Ｔ カッタ回転方向

Claims (2)

1. 軸線回りに回転される略円環状をなすカッタ本体の周面に第一のチップ取付座が形成され、前記カッタ本体の端面に第二のチップ取付座が形成されていて、
   前記第一のチップ取付座には、略台形平板状をなすチップ本体が対向配置された一対の長側面と前記チップ本体の厚み方向の両端において対向配置される上下面と前記チップ本体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とを備えて、前記一対の長側面と前記上下面との交差稜線部に切刃が形成されるとともに前記厚み方向に沿って見て互いに略同一のコーナ角を有する一対の鋭角コーナー部と同じく互いに同一のコーナ角を有する一対の鈍角コーナ部とを備えているスローアウェイチップが、前記一対の長側面のうちの１つをカッタ回転方向前方側に向けてすくい面とするとともに、前記チップ本体の厚み方向を前記カッタ本体の径方向に略一致させて、前記チップ本体の鋭角コーナー部に形成された切刃を切削に供するように装着され、
   前記第二のチップ取付座には、前記スローアウェイチップと同一種類のスローアウェイチップが、前記一対の長側面のうちの１つをカッタ回転方向前方側に向けてすくい面とするとともに、前記チップ本体の厚み方向を前記カッタ本体の軸線方向に略一致させて、前記チップ本体の鈍角コーナー部に形成された切刃を切削に供するように装着されていることを特徴とするピンミラーカッタ。
2. 請求項１に記載のピンミラーカッタに装着されるスローアウェイチップであって、
   略台形平板状をなすチップ本体が対向配置された一対の長側面と前記チップ本体の厚み方向の両端において対向配置される上下面と前記チップ本体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とを備えて、前記一対の長側面と前記上下面との交差稜線部に前記一対の長側面をすくい面とする切刃が形成されるとともに前記厚み方向に沿って見て互いに略同一のコーナ角を有する一対の鋭角コーナー部と同じく互いに同一のコーナ角を有する一対の鈍角コーナ部とを備えていることを特徴とするスローアウェイチップ。

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