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Title:
ROTARY CUTTING TOOL AND METHOD OF DETECTING REFERENCE POSITION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/146506
Kind Code:
A1
Abstract:
A highly practical rotary cutting tool that can detect a reference position without causing a tool tip to come into contact with a contact type position detector and that can, even if the diameter of the rotary cutting tool is very small, highly precisely detect the reference position at low cost by using the contact type position detector. The rotary cutting tool has a blade part (1) on the tip side and also has a shank part (2) on the base end side. A surface (4) perpendicular to the rotation axis of the tool is formed on the shank part (2) or on a projection at which the blade part (1) projecting from the shank part (2) is formed.

Inventors:
OSAKI, Hideki (Minami-Ohi 4-chome Shinagawa-k, Tokyo 13, 1400013, JP)
大▲さき▼ 英樹 (〒13 東京都品川区南大井四丁目15番8号 ユニオンツール株式会社内 Tokyo, 1400013, JP)
HASEGAWA, Takeo (Minami-Ohi 4-chome Shinagawa-k, Tokyo 13, 1400013, JP)
Application Number:
JP2008/052464
Publication Date:
December 04, 2008
Filing Date:
February 14, 2008
Export Citation:
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Assignee:
UNION TOOL CO. (15-8, Minami-Ohi 4-chome Shinagawa-k, Tokyo 13, 1400013, JP)
ユニオンツール 株式会社 (〒13 東京都品川区南大井四丁目15番8号 Tokyo, 1400013, JP)
OSAKI, Hideki (Minami-Ohi 4-chome Shinagawa-k, Tokyo 13, 1400013, JP)
大▲さき▼ 英樹 (〒13 東京都品川区南大井四丁目15番8号 ユニオンツール株式会社内 Tokyo, 1400013, JP)
International Classes:
B23C5/10; B23B51/00; B23Q17/22
Attorney, Agent or Firm:
YOSHII, Takeshi et al. (5-8 Johnai-cho 3-chome, Nagaoka-shi Niigata, 61, 9400061, JP)
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Claims:
 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。
 請求項1記載の回転切削工具において、前記直角な面は、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。
 請求項2記載の回転切削工具において、前記直角な面は、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。
 請求項3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。
 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。
 請求項5記載の回転切削工具において、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。
 請求項6記載の回転切削工具において、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。
 請求項7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。
 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1~4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。
 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5~8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。
 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1~4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。
 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5~8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。
Description:
回転切削工具及び基準位置検出 法

 本発明は、回転切削工具及び基準位置検 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 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、 般的には、ワークC上面位置を基準として加 プログラムを作成して切削加工が行われて 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 正確に把握して加工プログラムに反映させ ことが高精度の切削加工を行う場合に重要 なる。尚、図1は縦型マシニングセンタを図 しているが、横型マシニングセンタの場合 同様である。

 具体的には、マシニングセンタの主軸に り付けられ、工具B(回転していない停止状 の工具B)の先端とワークC上面とが接触一致 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 面を単純に接触させると工具先端に設けら た切れ刃にチッピングが生じたり、小径の 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 ある専用の接触式位置検出器DをワークC上 に設置して該接触式位置検出器Dの既知寸法 差し引きしてワークC上面位置(基準位置)を 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 て突没可能に設けられる感圧部Eを有し、該 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 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 る押圧を感知してランプ等で報知する構成 一般的である。

 また、上述のような接触式位置検出器で 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 れたものである。

 しかしながら、非接触式位置検出器は高 であり、使用環境に制限があり、更に、検 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 位置検出対象である工具先端に切削油が付 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 分の誤差を生じてしまうが、この点、接触 位置検出器であれば、切削油が付着しても 具先端位置精度に大きな影響を与えること ない。

 一般には構造が簡単であり安価で且つ耐 境性に秀れ、位置検出時に工具の折損が無 、切れ刃の破損が無いか、若しくは許容で る程度に小さい限り、検出対象の制限もな ことから、接触式位置検出器が多用されて 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 、特に刃部外径が0.1mm以下の極小径工具を いる場合には、接触式位置検出器との接触 に工具の折損やチッピングが生じ易く、実 前に工具の機能を失わせてしまう可能性が い。

 本発明は、上述のような現状に鑑みなさ たもので、工具先端を接触式位置検出器に 接させずに、刃部以外のシャンク部等に設 た直角な面若しくは傾斜面と工具外周面と 交差稜線により接触式位置検出器の感圧部 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 を用いてコスト安に精密な基準位置検出を うことが可能となる極めて実用性に秀れた 転切削工具及び基準位置検出方法を提供す ものである。

 添付図面を参照して本発明の要旨を説明 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 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 転軸心と直角な面4が設けられていることを 徴とする回転切削工具に係るものである。

 また、請求項1記載の回転切削工具におい て、前記直角な面4は、工具先端視において 記刃部1の径方向外側に位置せしめられてい ことを特徴とする回転切削工具に係るもの ある。

 また、請求項2記載の回転切削工具におい て、前記直角な面4は、前記シャンク部2若し は前記突部の先端面外周寄り位置に設けら ていることを特徴とする回転切削工具に係 ものである。

 また、請求項3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 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 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 心側ほど工具基端側に向かって下り傾斜す 傾斜面5が設けられていることを特徴とする 転切削工具に係るものである。

 また、請求項5記載の回転切削工具におい て、前記傾斜面5は、工具先端視において前 刃部1の径方向外側に位置せしめられている とを特徴とする回転切削工具に係るもので る。

 また、請求項6記載の回転切削工具におい て、前記傾斜面5は、前記シャンク部2若しく 前記突部の先端面外周寄り位置に設けられ いることを特徴とする回転切削工具に係る のである。

 また、請求項7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 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 位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に り付けられた請求項1~4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 逃がす凹部10と前記直角な面4が当接する当 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 位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に り付けられた請求項5~8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 逃がす凹部10と前記傾斜面5と工具外周面と 交差稜線が当接する当接部11とを具備した 具9を載置し、この治具9の前記当接部を前記 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 位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に り付けられた請求項1~4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 4により直接押圧せしめて前記基準位置を検 することを特徴とする基準位置検出方法に 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 位置検出器6を用いて回転工作機械の主軸に り付けられた請求項5~8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を前記傾斜面5 工具外周面との交差稜線により直接押圧せ めて前記基準位置を検出することを特徴と 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 先端を接触式位置検出器に当接させずに基 位置を検出可能で、極小径の回転切削工具 あっても接触式位置検出器を用いてコスト に精密な基準位置検出を行うことが可能と る極めて実用性に秀れた回転切削工具及び 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 基づいて本発明の作用を示して簡単に説明 る。

 マシニングセンタの主軸に取り付けられ 工具により加工を施すにあたり基準位置を 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 直接的若しくは間接的に押圧して検出を行 ことが可能となり、従って、工具先端を接 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 を行うことが可能となり、折損し易い極小 の回転切削工具であっても精度良く且つコ ト安に基準位置を検出することが可能とな 。

 本発明の具体的な実施例について図面に 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 、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 工具外周面との交差稜線に前記工具の回転 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 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 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 一体のソリッド工具を採用しても良いし、 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 筒部等の突部に設ける構成とし、このテー 部や円筒部等の突部(の先端面)に傾斜面5や 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 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 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 り傾斜するように略すり鉢状に設けられて 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 る。

 また、傾斜面5と工具外周面(シャンク部2 外周面16)との交差稜線には、工具軸芯と直 な縁8が設けられている。尚、傾斜面5と交 稜線を形成する工具外周面としては、シャ ク部2の外周面16に限らず、図4に図示したよ 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1 7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 な縁8を接触式位置検出器6の感圧部7に当接 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 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 めシャンク部2にマーキング18が設けられて る。尚、本実施例においては説明を簡略化 るため上述のように構成しているが、交差 線の一部に工具先端から交差稜線までの距 が既知である部位を特定しておけば、必ず も直角な縁8を設ける必要はない(上記傾斜 5と工具外周面との交差稜線のうち工具軸心 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 触式位置検出器6の感圧部7を押圧すること 、工具先端を接触式位置検出器6に当接させ ことなく、工具の基準位置を検出すること 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 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 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 設けられた切れ刃の強度が低くチッピング 生じ易い回転切削工具に対しても容易に且 良好に接触式位置検出器6による基準位置検 が可能となる。尚、図1の工具Bのようにシ ンク部の先端にテーパ部等が設けられ前記 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 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 9は、刃部1を逃がす凹部10が凹設された平面 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 11が設けられたものである。尚、治具9の高 は少なくとも交差稜線(直角な縁8)から工具 端までの長さ以上に設定する。また、断面 略コ字状体に限らず、円筒状や角筒状であ ても良い。

 従って、一般的な市販の接触式位置検出 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 位置し傾斜面5と外周面16との交差稜線にし 直角な縁8が当接部11の先端稜線と接触し得 ように位置合わせした後、工具を下降させ ことで(図2(a)→(b))、工具先端を接触させる となく前記直角な縁8により治具9を介して 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、 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 の既知長さを加えることで、基準位置(ワー 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 ある別の面(例えば図1のテーブル表面F)があ 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 置(ワーク表面位置)を算出することが可能 あり、例えばワーク表面の面積が小さく接 式位置検出器6を載置することが困難な場合 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 圧部7’とを接触せしめた際、工具先端(刃 1)が検出器本体20等と干渉しない構成の接触 位置検出器6’を採用し、直角な縁8により 接感圧部7’を押圧して基準位置検出を行っ 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 圧部7’上面に上記同様の当接部11’を設け と共に、刃部1が接触しないように平面視に いて感圧部7’に対する検出器本体20の突出 を直角な縁8から刃部1側面までの距離以下 突出量にした構成としても良い。更に、図 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 でも良く、先端には当接部11’を設ける。) 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 ることが可能となり、より精密に押圧を感 可能となる。

 また、交差稜線のごく一部ではなく所定 囲(感圧部7’と接触する範囲または工具全 )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 しているが、図7に図示した別例のように工 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 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 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 を用いる。位置検出方法等は本実施例と同 である。尚、この場合も本実施例と同様、 9,10に図示したように直接直角な面4により 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 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 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、 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、 シニングセンタの主軸に取り付けられた工 の基準位置を検出する際、接触式位置検出 6の感圧部7を、直角な縁8により直接的若し 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 、工具先端を破損させることなく基準位置 出を行うことが可能となり、折損し易い極 径の回転切削工具であっても精度良く且つ スト安に基準位置を検出することが可能と る。

 従って、本実施例は、工具先端を接触式 置検出器に接触させることなく基準位置を 出可能で、極小径の回転切削工具であって 接触式位置検出器を用いてコスト安に精密 基準位置検出を行うことが可能となる極め 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 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 。 シャンク部の先端にテーパ部を設けた 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 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 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 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。