切削工具
【課題】工具本体を強固に工作機械に取り付けることができるとともに、容易かつ速やかに交換可能とし、交換作業における時間と労力を大幅に削減することができる切削工具を提供する。
【解決手段】工具本体１２の突起部２２に、円周溝２３と軸線Ｏに直交する方向に沿った切り欠き溝部２８を設け、工作機械の主軸１００に固定されたアダプタ１３に取付孔４５を形成し、該取付孔４５の内周壁面を工具径方向外側に貫通するクサビ挿入孔４７を周方向に一対対向するように設け、それぞれの該クサビ挿入孔４７にクサビ部材５１、５２を挿入してこれらを掛け渡すようにピン５３を配置し、一方のクサビ部材５１をピン５３と固定するとともに、他方のクサビ部材５２をピン５３に対して工具径方向に締緩自在にボルト締めする。
【解決手段】工具本体１２の突起部２２に、円周溝２３と軸線Ｏに直交する方向に沿った切り欠き溝部２８を設け、工作機械の主軸１００に固定されたアダプタ１３に取付孔４５を形成し、該取付孔４５の内周壁面を工具径方向外側に貫通するクサビ挿入孔４７を周方向に一対対向するように設け、それぞれの該クサビ挿入孔４７にクサビ部材５１、５２を挿入してこれらを掛け渡すようにピン５３を配置し、一方のクサビ部材５１をピン５３と固定するとともに、他方のクサビ部材５２をピン５３に対して工具径方向に締緩自在にボルト締めする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、この加工穴の開口部周縁を前記加工穴と同軸状に切削加工するための切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴を仕上げ加工するとともにこのバルブ穴の開口部を所定の形状に加工するための切削工具として、被切削材に予め設けられた下穴に挿入される穴加工工具と、この下穴の開口部を同軸状に切削加工を行う切刃とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
【０００３】
この種の切削工具としては、軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体の後端側部分には工作機械の工具保持部に装着される取付部が形成され、工具本体の先端面には、軸線に沿って延びる装着孔が穿設されている。この装着孔に長尺の略円柱状をなす穴加工工具として先端に刃先部を備えたリーマが挿入されている。この装着孔には、工具本体の外周面から穿設されたクランプねじ孔が連通されており、装着孔に挿入されたリーマは、クランプねじ孔に螺着されたクランプねじによって押圧されることで強固に固定されている。また、工具本体の先端外周部には切削インサートが装着されている。
【０００４】
この切削工具は、工具本体後端側に形成された取付部が工作機械の工具保持部に取り付けられ、工具本体が軸線回りに回転されつつ軸線方向先端側に向かって送られることにより、工具本体の装着孔に装着されたリーマが、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、工具本体先端外周部に装着された切削インサートの切刃によって、このバルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工するようになっている。このように加工することによってバルブ穴とバルブシート面とが同軸状に形成される。
【特許文献１】特許第２７４８８４６号公報
【特許文献２】特開平６−３０４８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来の切削工具においては、異なる仕様のバルブ穴やその開口部に加工する施す場合は、対応する切刃を備えた穴加工工具及び工具本体への交換作業を行う必要があり、また、切刃の寿命や欠損によっても穴加工工具及び工具本体を新しいものに交換する必要がある。この際、穴加工工具は比較的容易に着脱することができるものの、先端外周に切刃を備えた工具本体は、工作機械の工具保持部への取付剛性を確保するために該工具保持部に強固に固定されているため、工具本体を着脱して交換する作業には多くの時間と労力を要してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、工具本体を強固に工作機械に取り付けることができるとともに、容易かつ速やかに交換可能とし、交換作業における時間と労力を大幅に削減することができる切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る切削工具は、軸線回りに回転される工具本体を有し、前記軸線に沿って前記工具本体の先端側に延びる穴加工工具が装着されるとともに、前記工具本体の先端外周部に切刃が配置され、前記穴加工工具によって被削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、前記切刃によって前記加工穴の開口部を切削加工する切削工具であって、前記工具本体は、アダプタを介して工作機械に取りつけられ、前記工具本体の後端部と前記アダプタの先端部とのいずれか一方に前記軸線を中心とした突起部が設けられるとともに、他方には前記突起部と嵌合する取付孔が設けられ、前記突起部には、その外周に円周溝が設けられているとともに、前記軸線に直交する方向に沿って前記突起部先端側から後端側に向かって切り欠かれて形成された切り欠き溝部が設けられ、前記取付孔には、内周壁面を工具径方向外側に向けて貫通するようにして形成されたクサビ挿入孔が前記軸線を挟んで対向するように一対形成されており、該クサビ挿入孔のそれぞれに、前記円周溝と係合して前記工具本体及び前記アダプタを前記軸線方向に固定するクサビ部材が挿入され、これら２つの前記クサビ部材を掛け渡すようにして、前記切り欠き溝部に嵌入可能なピンが設けられ、前記クサビ部材の一方は、前記ピンと固定一体化されており、前記クサビ部材の他方は、前記ピンに対して工具径方向に離接可能にボルト締めされており、前記クサビ部材に、工具径方向外側に向かうに従い漸次前記取付孔の底部に近づく押圧面が設けられ、前記円周溝に、前記押圧面と等しい角度で傾斜し前記押圧面によって垂直に押圧される被押圧面が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴の切削工具は、工具本体はアダプタを介して工作機械に取り付けられる構成とされており、該工具本体をアダプタに装着する際には、まず工具本体と工具アダプタのいずれか一方の取付孔内に位置するピンを、他方の突起部に形成された切り欠き溝部に嵌入させるようにして、即ち、切り欠き溝部によってピンを挟み込むようにして取付孔と突起部とを嵌合させる。次にピンの両端に位置するクサビ部材のうちの上記の他方のクサビ部材のボルトを締めていくことによって、該他方のクサビ部材が工具径方向内側に移動するとともに、ピンを介して該ピンに固定された一方のクサビ部材も工具径方向内側に移動していく。
これによって、２つのクサビ部材のそれぞれが突起部の円周溝に係合して工具本体とアダプタとが軸線方向に固定され一体化される。
またこの際、クサビ部材の押圧面が円周溝の被押圧面を押圧して突起部を取付孔内に押し込むことにより、工具本体とアダプタとを軸線方向に強固に固定一体化することが可能となる。
【０００９】
このような状態から工具本体をアダプタから取り外す際には、上記の他方のクサビ部材のボルトを緩めることで、２つのクサビ部材のそれぞれが工具径方向外側に移動可能となり、これによってクサビ部材と円周溝との係合が解かれ、工具本体とアダプタとの軸線方向の固定が解除される。以上から、一方のクサビ部材のボルトの締緩の動作のみをもって、工具本体を強固にアダプタに取り付けることができるともに、容易かつ速やかに交換することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る切削工具は、前記工具本体及び前記アダプタに、前記穴加工工具を挿通するための装着孔が前記軸線に沿って貫通するように設けられるとともに、前記ピンに、前記軸線に沿って貫通し、開口部が該ピンの長手方向に延びる長孔が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
例えば、穴加工工具を保持するコレットチャック等が、工作機械側にある場合には、穴加工工具が工具本体とアダプタのそれぞれを貫通した状態で工作機械に至りコレットチャックに保持される必要があるが、本発明の切削工具では、工具本体及びアダプタに貫通孔が設けられているとともに、ピンに長孔が設けられているため、穴加工工具がこれらを挿通するように装着され、該穴加工工具の後端側が工作機械に保持される。また、このように穴加工工具が装着された状態において工具本体をアダプタから取り外す際には、上記の他方のクサビ部材のボルトを緩めることによって、該他方のクサビ部材を工具径方向外側に移動させる。この際、ピンは、長孔に穴加工工具を挿通させた状態で該長孔の開口部の長手方向の長さの範囲内で移動することができるため、このピンの移動に伴って、一方のクサビ部材も工具径方向外側へ移動することができる。従って、穴加工工具が工具本体及びアダプタを貫通して装着されている場合であっても、これに妨げられることなくクサビ部材が工具径方向に移動可能となるため、容易かつ速やかに工具本体とアダプタとの軸線方向の固定を解除して工具本体を取り外すことが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明に係る切削工具は、前記突起部が、前記軸線を中心として該突起部の先端側に向かうに従い縮径するテーパ側面を有し、前記取付孔が、前記テーパ側面と嵌合するテーパ内周壁面を有することを特徴としている。
【００１３】
突起部を取付孔に嵌入させる最に、突起部のテーパ側面と取付孔のテーパ内壁面とを嵌合させることによって、突起部と取付孔のそれぞれの中心軸線が一致させられる。従って、アダプタに対して工具本体を高精度で芯出しを行うことができるため、加工精度を高く維持することが可能となる
【００１４】
また、本発明に係る切削工具は、前記クサビ部材の工具径方向外側への移動を一定の範囲に制限するストッパーが設けられたことを特徴としている。これによって、不クサビ部材やピンが切削工具から不用意に抜け落ちてしまうことを防止することができ安全性を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の切削工具によれば、先端外周部に切刃を備えた工具本体を、工作機械に強固に取り付けることができるとともに、容易かつ速やかに交換することが可能となるため、交換作業における時間と労力を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の切削工具の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る切削工具の一実施形態を示す側断面図である。
【００１７】
切削工具１１は、加工時に軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転される多段円柱状の工具本体１２と、この工具本体１２の工具後端側（図１において右側）に位置し、後端部が工作機械の主軸に連結されているアダプタ１３と、工具本体１２の工具先端側（図１において左側）に向けて軸線Ｏに沿って延びる穴加工工具としての長尺状のリーマ１４と、工具本体１２の工具先端側外周に切刃３７を向けて配置される切削インサート３６とを有している。リーマ１４は、概略円柱状をなしており、その先端側部分に刃先部１４ａが形成されるとともに、後端側部分がシャンク部１４ｂとされている。
【００１８】
工具本体１２は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、工具先端側から後端側に向かうに従い外径が大きくなる多段円柱状をなしており、外径が最も大きい部分が胴部２１とされ、胴部２１の工具後端側には、該胴部２１よりも小径とされた突起部２２が、工具後端側に向かって軸線Ｏに沿って、かつ軸線Ｏを中心として延びるように形成されている。
【００１９】
該突起部２２の軸線Ｏ方向の中央部には、詳しくは工具本体１２の工具後端側部分の側面図である図２に示すように、外周側面が一段工具径方向内側に向かって窪むようにして円周溝２３が形成されており、該突起部２２の外周側面は円周溝２３によって軸線Ｏ方向に二分され、工具後端側の外周側面が軸線Ｏに平行な平坦側面２４とされ、工具先端側の外周側面が、工具後端側に向かうに従って軸線Ｏを中心として漸次縮径するテーパ側面２５とされている。また、円周溝２３と平坦側面２４及びテーパ側面２５との境界部は、それぞれ傾斜するように形成されており、特に円周溝２３と平坦側面２４との境界部は、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成された凸円錐面状の被押圧面２６とされている。
【００２０】
さらに、突起部２２における工具後端側を臨む端面である突起部端面２７と、この突起部２２の周りの工具本体の後端側を向く面とは、軸線Ｏに垂直な平坦面とされており、工具本体１２の工具後端側部分の平面図である図３に示すように、該突起部端面２７が軸線Ｏに直交する方向に沿って工具先端側に向かって切り欠かれるようにして切り欠き溝部２８が形成されている。該切り欠き溝部２８の溝幅は後述するピン５３の直径と略同一に形成されているとともに、溝底２８ａは円弧状をなしており、後述するピン５３が切り欠き溝部２８に嵌入可能な構成とされている。
【００２１】
また、図１に示すように、工具本体１２には、工具先端側から後端側に向かって軸線Ｏに沿って貫通するように形成された、リーマ１４を挿通させるための装着孔２９が設けられており、該装着孔２９の工具先端側部分は、一段径が縮径された小径孔２９ａとされている。この小径穴２９ａには、円筒形状を有し、その内周側にリーマ１４のシャンク部１４ｂが挿入されるブッシュ３１が嵌入されている。
【００２２】
工具本体１２の軸線Ｏ方向の略中央部には、軸線Ｏと直交し、かつ径方向に沿って延びて工具本体１２の外周面から装着孔２９の小径部２９ａへと連通する調整ねじ孔３２が形成されている。この調整ねじ孔３２には、リーマ１４の振れ出しを調整する調整手段として、先端面がリーマ１４のシャンク部１４ｂを押圧する押圧端面３３ａとされた略円柱状をなす調整ねじ３３が螺着されている。
【００２３】
また工具本体１２の先端側外周部には、工具径方向外側及び工具先端側に向けて開口するように切り欠き部３５が形成されており、この切り欠き部３５の工具回転方向Ｔ後方側には、切刃３７を有する切削インサート３６が、取付ねじ３８によって着脱可能に装着されている。本実施形態においては、該切削インサート３６は周方向に１２０°間隔で３つが配置されており、これら３つの切削インサート３６の切刃３７と軸線Ｏとがなす角度がそれぞれ異なるように構成されている。また、切削インサート３６の工具後端側には、切削インサート３６の軸線Ｏ方向の位置を調整するための押圧ネジ３９が備えられている。
【００２４】
アダプタ１３は、図１に示すように、その後端側で同軸状に配置された工作機械の主軸１００の略円筒状の外周スリーブ１０１の先端部と、図６に示す係合穴２０に挿入された図示されないボルトにより締結されることによって連結されており、外周スリーブ１０１の回転がアダプタ１３に伝達されるようになっている。
【００２５】
このアダプタ１３は、詳しくは図４及び図５に示すように、軸線Ｏに沿って延びるとともに、工具先端側が後端側に比べて一段縮径した概略二段円柱形状をなしており、この工具先端側が取付部４１とされ、工具後端側が大径部４２とされている。また、大径部４２のさらに工具後端側には、該大径部４２よりも小径とされた軸線Ｏを中心とした突起である嵌合部４２ａが形成されており、上記の外周スリーブ１０１の先端部に形成された嵌合孔１０１ａに嵌まり込む構成とされている。
【００２６】
アダプタ１３の取付部４１の工具先端側を臨む端面はアダプタ先端面４４とされて、軸線Ｏに垂直な平坦面とされるとともに、このアダプタ先端面４４の中央には、軸線Ｏを中心として断面円形状に凹んだ有底孔である取付孔４５が開口されており、さらにこの取付孔４５の底部４５ａには、該底部４５ａから軸線Ｏに沿って工具後端側に延びるようにして貫通する、リーマ１４を挿通させるための装着孔４６が設けられている。
【００２７】
また、取付孔４５の内周壁面の軸線Ｏ方向の中央部には、図４から図６に示すように、該内周壁面と取付孔４５の外周側面を工具径方向に連通し、その開口形状を四角形状としたクサビ挿入孔４７が、取付孔４５の軸線Ｏを挟んで工具径方向に対向するようにして、一対形成されている。さらに、取付孔４５の内周壁面はクサビ挿入孔４７によって軸線Ｏ方向に二分されるようにして、工具先端側の内周壁面が、工具先端側に向かうに従って軸線Ｏを中心として漸次拡径し、上記のテーパ側面２５と同一のテーパ角度を有するテーパ内周壁面４８とされ、工具後端側の内周壁面が、軸線Ｏに平行な平坦内壁面４９とされている。
【００２８】
そして、上記のように取付部４１の工具径方向に対向するようにして２つが形成されたクサビ挿入孔４７のそれぞれに、クサビ部材５１、５２がそれぞれ挿入されるとともに、これら２つのクサビ部材５１、５２を取付孔４５の直径方向に掛け渡すようにして、ピン５３が配置されている。
【００２９】
２つのクサビ部材５１、５２のうち、図４から図６における上側に位置する一方のクサビ部材５１は、詳しくは図７及び図８に示すように、軸線Ｏ方向に一定の厚みを備えた板片状であって、径方向内側に臨む面５５が軸線Ｏを中心とする円に沿った円弧状に形成された形状を有している。このクサビ部材５１には、径方向内側に臨む面５５と径方向外側に臨む面５６とを工具径方向に連通するようにして延びるボルト挿通孔５７が形成されており、このボルト挿入孔５７の工具径方向外側部分にボルト挿通孔５７よりも一段大径とされた座ぐり孔５８が設けられている。
【００３０】
また、クサビ部材５１の工具先端側を臨む面５９は、工具径方向外側に位置する部分が工具後端側に一段窪んで収納窪部６０とされ、これら工具先端側を臨む面５９と収納窪部６０との間の段部が当接段部６１とされている。さらに、クサビ部材５１の工具後端側に臨む面６２と径方向内側を臨む面５５との境界部には、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成されるとともに、上記の被押圧面２６と同様の傾斜角を有する押圧面６３が形成されている。
【００３１】
このような構成のクサビ部材５１は、その径方向内側を臨む面５５がピン５３の一端部６５に当接されるようにして固定一体化されている。ピン５３は、詳しくは図７及び図８に示すように、工具直径方向に延びる円筒形状を有しており、その一端部６５にボルト固定孔６６が開口しているとともに、他端部６７にボルト挿入孔６８が開口している。また、ピン５３には、軸線Ｏに沿って貫通するとともに、開口部が軸線Ｏから該ピン５３の他端部６７に向かって略楕円径に延びる長孔６９が設けられている。このようなピン５３の一端部６５がクサビ部材５１の径方向内側を望む面と当接するようにして、クサビ部材５１のボルト挿通孔５７及びピン５３のボルト固定孔６６に固定ボルト７０がねじこまれて、クサビ部材５１とピン５３とが固定一体化されている。
【００３２】
また、２つのクサビ部材５１、５２のうち、図４から図６における下側に位置する他方のクサビ部材５２は、詳しくは図９及び図１０に示すように、クサビ部材５１と同様に、軸線Ｏ方向に一定の厚みを備えた板片状であって、径方向内側を臨む面７２が軸線Ｏを中心とする円に沿った円弧状に形成された形状を有している。また、クサビ部材５２には、径方向内側を臨む面７２と径方向外側を臨む面７３とを工具径方向に連通するようにして延びるボルト挿通孔７４が形成されている。
【００３３】
また、クサビ部材５２の工具先端側を臨む面７５は、工具径方向外側寄りの部分が工具後端側に一段凹んで収納溝部７６とされ、該収納溝部７６と工具先端側を臨む面７５との間の２つの段部が当接段部７７とされている。さらに、クサビ部材５２の工具後端側に臨む面７８と工具径方向内側を臨む面７２との境界部には、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成されるとともに、上記の被押圧面２６と同様の傾斜角を有する凹円錐面状の押圧面７９が形成されている。
【００３４】
このようなクサビ部材５２は、図１及び図４から図６に示すように、クサビ部材５２の工具径方向内側を臨む面７２とピン５３の他端部６７が向き合うようにして、クサビ部材５２のボルト挿通孔７４及びピン５３のボルト挿入孔６８に締緩ボルト８０がねじこまれる。そして、この締緩ボルト８０を締めつけ、あるいは緩めることによって、クサビ部材５２がピン５３に対して離接可能な構成とされている。
【００３５】
なお、アダプタ１３のアダプタ先端面４４とそれぞれのクサビ挿入孔４７の工具先端側の内壁面４７ａとの間には、詳しくは図４又は図５に示すように、これらを軸線Ｏ方向に連通する２つの連通孔８１が形成されており、該連通孔８１にピン状のストッパー８２が挿入されている。そして、これらストッパー８２はそれぞれのクサビ挿入孔４７の工具先端側の内壁面４７ａから工具後端側に向けて突出し、クサビ部材５１の収納窪部６０及びクサビ部材５２の収納溝部に収納されている。
【００３６】
上記のような構成のアダプタ１３の後端側に位置する工作機械の主軸１００においては、図１に示すように、略円筒状の外周スリーブ１０１の内周側に略円筒状の内周スリーブ１０２が同軸状に配置されている。この内周スリーブ１０２に形成された内周孔は、先端面に向けて開口した第１孔１０５と、この第１孔１０５よりも一段小径とされた第２孔１０６と、この第２孔１０６よりもさらに一段小径の第３孔１０７とが連設されて構成されている。この第１孔１０５には、その外周面にギア歯１０３ａが形成されたナット部材１０３の工具後端側部分が嵌入されている。
【００３７】
第２孔１０６には、リーマ１４を支持するためのコレットチャック１０８が挿入されている。コレットチャック１０８は、軸線Ｏ方向に縦列するように配置された一対のチャック部材１０９、１１０と、これらチャック部材１０９、１１０の径方向内側に配置されるコレット１１１とから構成されている。
【００３８】
チャック部材１０９、１１０は、第２孔１０６に嵌挿可能な外径を有する概略円筒状に形成されており、工具先端側に配置されるチャック部材１０９はナット部材１０３の工具後端側を向く面に当接させられ、工具後端側に配置されるチャック部材１１０は第２孔１０６の工具先端側を向く底面に当接させられるとともに、これら一対のチャック部材１０９、１１０の間には軸線Ｏ方向に間隔が開けられて配置されている。さらに、これらのチャック部材１０９、１１０の内周側には、互いに他方のチャック部材１０９、１１０側に向かうにしたがい漸次拡径するテーパ部１０９ａ、１１０ａが形成されている。
【００３９】
コレット１１１は、その外周側がテーパ部１０９ａ、１１０ａと密着するような形状とされた概略円筒状をなしており、その円筒壁部には、コレット１１１の中心軸を含む平面に沿った多数のスリット（図示なし）が形成されていて、このスリットに挟まれた部分が中心軸に対する径方向内側に撓むことにより、コレット１１１の内径が縮径される構成とされている。このコレット１１１の内周側にリーマ１４のシャンク部１４ｂが挿入される。
【００４０】
また、アダプタ１３には、チャック１０８の工具先端側に配置されたナット部材１０３を軸線Ｏ方向に進退可能に移動させる図示しない移動部材が配置されている。この移動部材には、円板状をなしてその外周にウォーム歯が形成されており、該ウォーム歯がナット部材１０３のギア歯１０３ａと歯合され、移動部材を回転させることでナット部材１０３を軸線Ｏ方向に移動可能な構成とされている。この移動部材は、六角棒レンチ等の作業用工具によって回転される構成とされている。
【００４１】
次に、以上のような構成の切削工具１１において、工作機械の主軸１００に同軸に固定されているアダプタ１３に工具本体１２を取り付ける手順について説明する。まず、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めて一対のクサビ部材５１、５２の間隔が突起部２２の外径より大きくなった状態で、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５に挿入する。このとき、アダプタ１３の取付孔４５を工具直径方向に掛け渡すように配置されているピン５３が、工具本体１２の突起部２２の切り欠き溝部２８に嵌入するようにして、即ち、切り欠き溝部２８によってピン５３を挟みこむようにして、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５内に押し込む。
【００４２】
なお、この際、工具本体１２の突起部２２のテーパ側面２５と、アダプタ１３の取付孔４５のテーパ内周壁面４８とは互いに等しいテーパ角のテーパ状であって、それぞれの断面は軸線Ｏを中心とした円形状であることから、取付孔４５に突起部２２を取り付けた状態においては、これらテーパ側面２５と外周テーパ部３４とが互いに嵌合することによって、工具本体１２の中心軸線がアダプタ１３の中心軸線に一致させられる。
【００４３】
このように、アダプタ１３の取付孔４５に工具本体１２の突起部２２が嵌入された状態で、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を締めていくと、クサビ部材５１、５２同士が互いに近接するようにして工具径方向内側に向かって移動していく。
【００４４】
このように、締緩ボルト８０を締めることによって、２つのクサビ部材５１、５２が工具径方向内側に向かって移動すると、図４に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９から工具径方向内側に突出した状態となり、図１及び図６に示すように、クサビ部材５１、５２のそれぞれが工具本体１２の突起部２２に形成された円周溝２３に当接するように係合して、工具本体１２のアダプタ１３に対しての軸線Ｏ方向の移動が阻止されることになる。これによって、工具本体１２とアダプタ１３とが固定一体化される。
【００４５】
そして、上記のように２つのクサビ部材５１、５２が工具径方向内側に移動すると、それぞれのクサビ部材５１、５２の押圧面６３、７９が突起部２２の被押圧面２６を押圧するため、工具本体１２はアダプタ１３に向かって押圧され、工具本体１２とアダプタ１３とが軸線Ｏ方向に強固に密着される。
【００４６】
次に、このようにアダプタ１３に工具本体１２が取り付けられた状態において、リーマ１４を装着する手順を説明する。まず、リーマ１４のシャンク部１４ｂ側を、工具本体１２の先端側からブッシュ３１に挿入し、工具本体１２の装着孔２９、ピン５３の長孔６９、アダプタ１３の装着孔４６を挿通させて、アダプタ１３の後端側に位置する工作機械の主軸１００に至らせる。このとき、コレット１１１の内周を拡径させた状態で、リーマ１４のシャンク部１４ｂをナット部材１０３、コレット１１１の内部へと挿入させ、図示しない移動部材を六角棒レンチ等の作業工具を用いて回転させて、ナット部材１０３を工具後端側へと移動させる。すると、ナット部材１０３の工具後端側を向く面がチャック部材１０９、１１０を押圧することになり、コレット１１１の内径が縮径するように変形され、リーマ１４のシャンク部１４ｂを支持することになる。そして、調整ねじ３３によって、リーマ１４の振れ出しを調整して、リーマ１４の装着作業が完了する。
【００４７】
以上で工具本体１２及びリーマ１４の装着作業が完了し、工具本体１２を軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させるとともに、軸線Ｏ方向先端側に向かって送りを与えることにより、リーマ１４の刃先部１４ａが、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、切削インサート３６の切刃３７が該バルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工する。
【００４８】
そして、リーマ１４及び工具本体１２の交換するためにこれらを取り外す際には、取り付ける際とは逆の手順で取り外し作業を行う。即ち、図示しない移動部材を六角棒レンチ等の作業工具で回転させて、コレットチャック１０８によるリーマ１４のシャンク部１４ｂの支持を解除して、リーマ１４を工具本体先端側から抜き取り、次いで、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めていくと、クサビ部材５１、５２が工具径方向外側に移動して、これらクサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３との係合が解除されるとともに、図５に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９と面一の状態となり、工具本体１２をアダプタ１３から取り外すことができるようになる。なお、このようにクサビ部材５１、５２が工具径方向外側へある程度移動すると、クサビ部材５１、５２の当接段部６１、７７のそれぞれにストッパー８２が当接して、これらクサビ部材５１、５２の径方向外側への移動が阻止されるため、クサビ部材５１、５２やピン５３がアダプタ１３から不用意に抜け落ちてしまうことはない。
【００４９】
また、このようにリーマ１４を取り外してから工具本体１２を取り外す手順の他、本実施形態の切削工具１１においては、リーマ１４を取り付けた状態で、工具本体１２のみの交換作業を行うことも可能である。即ち、リーマ１４のシャンク部１４ｂが工作機械の主軸１００のコレットチャック１０８に支持されている際に、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めていくと、クサビ部材５２が工具径方向外側へ移動するとともに、ピン５３は長孔６９にリーマ１４を挿通させた状態で、長孔６９の開口部の長手方向の長さの範囲内でリーマ１４の存在に妨げられることなく工具径方向外側に移動することができるため、ピン５３に固定されたクサビ部材５１も該ピン５３の移動に伴い容易に工具径方向外側へ移動することができる。これにより、クサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３との係合が解除されるとともに、図５に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９と面一の状態となり、工具本体１２をアダプタ１３から分離して軸線Ｏ方向に移動することができるようになる。従って、この状態で工具本体１２をリーマ１４の工具先端側に向けてずらすようにして取り外すことによって、リーマ１４を装着したまま、工具本体１２のみの交換作業を行うことができる。
【００５０】
以上から、本実施形態に係る切削工具１１では、締緩ボルト８０を締緩する動作をもって、２つのクサビ部材５１、５２を工具径方向内側又は外側に移動させることができ、これらクサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３とを係脱させることができるため、工具本体１２をアダプタ１３に対して強固に固定することができるとともに、容易かつ速やかに工具本体１２の交換作業を行うことが可能となる。
【００５１】
また、上記のように、ピン５３に長孔６９が形成されていることによって、リーマ１４が工具本体１２及びアダプタ１３を貫通して工作機械の主軸１００に支持されている場合であっても、該リーマ１４の存在に妨げられることなく容易かつ速やかに工具本体１２とアダプタ１３との軸線Ｏ方向の固定を解除して工具本体１２のみを取り外すことが可能になる。
【００５２】
また、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５に嵌入させる際には、テーパ側面２５と外周テーパ部３４とが互いに嵌合することによって、工具本体１２及びアダプタ１３中心軸線が一致させられるため、高精度で芯出しを行うことができ、加工精度を高く維持することが可能となる。さらに、クサビ部材５１、５２の工具径方向外側への移動を阻止するストッパー８２が設けられたことによって、これらクサビ部材５１、５２やピン５３がアダプタ１３から不用意に抜け落ちてしまうことはなく、安全性を確保することができる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせあるいは動作手順等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る切削工具の一実施形態を示す側断面図である
【図２】工具本体の工具後端側部分の側面図である。
【図３】工具本体の工具後端側部分の平面図である。
【図４】クサビ部材が径方向内側に移動した際のアダプタ、クサビ部材及びピンの側断面図である。
【図５】クサビ部材が径方向外側に移動した際のアダプタ、クサビ部材及びピンの側断面図である。
【図６】図１におけるＡ―Ａ断面図である。
【図７】一方のクサビ部材及びピンの側断面図である。
【図８】一方のクサビ部材及びピンの正面図である。
【図９】他方のクサビ部材の側断面図である。
【図１０】他方のクサビ部材の正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 切削工具
１２ 工具本体
１３ アダプタ
１４ リーマ（穴加工工具）
２２ 突起部
２３ 円周溝
２５ テーパ側面
２６ 被押圧面
２８ 切り欠き溝部
２９ 装着孔
３７ 切刃
４５ 取付孔
４６ 装着孔
４７ クサビ挿入孔
４８ テーパ内周壁面
５１ クサビ部材
５２ クサビ部材
５３ ピン
６３ 押圧面
６９ 長孔
７９ 押圧面
８０ 締緩ボルト
８２ ストッパー
１００ 工作機械の主軸
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被切削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、この加工穴の開口部周縁を前記加工穴と同軸状に切削加工するための切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴を仕上げ加工するとともにこのバルブ穴の開口部を所定の形状に加工するための切削工具として、被切削材に予め設けられた下穴に挿入される穴加工工具と、この下穴の開口部を同軸状に切削加工を行う切刃とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
【０００３】
この種の切削工具としては、軸線回りに回転される工具本体を有し、該工具本体の後端側部分には工作機械の工具保持部に装着される取付部が形成され、工具本体の先端面には、軸線に沿って延びる装着孔が穿設されている。この装着孔に長尺の略円柱状をなす穴加工工具として先端に刃先部を備えたリーマが挿入されている。この装着孔には、工具本体の外周面から穿設されたクランプねじ孔が連通されており、装着孔に挿入されたリーマは、クランプねじ孔に螺着されたクランプねじによって押圧されることで強固に固定されている。また、工具本体の先端外周部には切削インサートが装着されている。
【０００４】
この切削工具は、工具本体後端側に形成された取付部が工作機械の工具保持部に取り付けられ、工具本体が軸線回りに回転されつつ軸線方向先端側に向かって送られることにより、工具本体の装着孔に装着されたリーマが、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、工具本体先端外周部に装着された切削インサートの切刃によって、このバルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工するようになっている。このように加工することによってバルブ穴とバルブシート面とが同軸状に形成される。
【特許文献１】特許第２７４８８４６号公報
【特許文献２】特開平６−３０４８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来の切削工具においては、異なる仕様のバルブ穴やその開口部に加工する施す場合は、対応する切刃を備えた穴加工工具及び工具本体への交換作業を行う必要があり、また、切刃の寿命や欠損によっても穴加工工具及び工具本体を新しいものに交換する必要がある。この際、穴加工工具は比較的容易に着脱することができるものの、先端外周に切刃を備えた工具本体は、工作機械の工具保持部への取付剛性を確保するために該工具保持部に強固に固定されているため、工具本体を着脱して交換する作業には多くの時間と労力を要してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、工具本体を強固に工作機械に取り付けることができるとともに、容易かつ速やかに交換可能とし、交換作業における時間と労力を大幅に削減することができる切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る切削工具は、軸線回りに回転される工具本体を有し、前記軸線に沿って前記工具本体の先端側に延びる穴加工工具が装着されるとともに、前記工具本体の先端外周部に切刃が配置され、前記穴加工工具によって被削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、前記切刃によって前記加工穴の開口部を切削加工する切削工具であって、前記工具本体は、アダプタを介して工作機械に取りつけられ、前記工具本体の後端部と前記アダプタの先端部とのいずれか一方に前記軸線を中心とした突起部が設けられるとともに、他方には前記突起部と嵌合する取付孔が設けられ、前記突起部には、その外周に円周溝が設けられているとともに、前記軸線に直交する方向に沿って前記突起部先端側から後端側に向かって切り欠かれて形成された切り欠き溝部が設けられ、前記取付孔には、内周壁面を工具径方向外側に向けて貫通するようにして形成されたクサビ挿入孔が前記軸線を挟んで対向するように一対形成されており、該クサビ挿入孔のそれぞれに、前記円周溝と係合して前記工具本体及び前記アダプタを前記軸線方向に固定するクサビ部材が挿入され、これら２つの前記クサビ部材を掛け渡すようにして、前記切り欠き溝部に嵌入可能なピンが設けられ、前記クサビ部材の一方は、前記ピンと固定一体化されており、前記クサビ部材の他方は、前記ピンに対して工具径方向に離接可能にボルト締めされており、前記クサビ部材に、工具径方向外側に向かうに従い漸次前記取付孔の底部に近づく押圧面が設けられ、前記円周溝に、前記押圧面と等しい角度で傾斜し前記押圧面によって垂直に押圧される被押圧面が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴の切削工具は、工具本体はアダプタを介して工作機械に取り付けられる構成とされており、該工具本体をアダプタに装着する際には、まず工具本体と工具アダプタのいずれか一方の取付孔内に位置するピンを、他方の突起部に形成された切り欠き溝部に嵌入させるようにして、即ち、切り欠き溝部によってピンを挟み込むようにして取付孔と突起部とを嵌合させる。次にピンの両端に位置するクサビ部材のうちの上記の他方のクサビ部材のボルトを締めていくことによって、該他方のクサビ部材が工具径方向内側に移動するとともに、ピンを介して該ピンに固定された一方のクサビ部材も工具径方向内側に移動していく。
これによって、２つのクサビ部材のそれぞれが突起部の円周溝に係合して工具本体とアダプタとが軸線方向に固定され一体化される。
またこの際、クサビ部材の押圧面が円周溝の被押圧面を押圧して突起部を取付孔内に押し込むことにより、工具本体とアダプタとを軸線方向に強固に固定一体化することが可能となる。
【０００９】
このような状態から工具本体をアダプタから取り外す際には、上記の他方のクサビ部材のボルトを緩めることで、２つのクサビ部材のそれぞれが工具径方向外側に移動可能となり、これによってクサビ部材と円周溝との係合が解かれ、工具本体とアダプタとの軸線方向の固定が解除される。以上から、一方のクサビ部材のボルトの締緩の動作のみをもって、工具本体を強固にアダプタに取り付けることができるともに、容易かつ速やかに交換することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る切削工具は、前記工具本体及び前記アダプタに、前記穴加工工具を挿通するための装着孔が前記軸線に沿って貫通するように設けられるとともに、前記ピンに、前記軸線に沿って貫通し、開口部が該ピンの長手方向に延びる長孔が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
例えば、穴加工工具を保持するコレットチャック等が、工作機械側にある場合には、穴加工工具が工具本体とアダプタのそれぞれを貫通した状態で工作機械に至りコレットチャックに保持される必要があるが、本発明の切削工具では、工具本体及びアダプタに貫通孔が設けられているとともに、ピンに長孔が設けられているため、穴加工工具がこれらを挿通するように装着され、該穴加工工具の後端側が工作機械に保持される。また、このように穴加工工具が装着された状態において工具本体をアダプタから取り外す際には、上記の他方のクサビ部材のボルトを緩めることによって、該他方のクサビ部材を工具径方向外側に移動させる。この際、ピンは、長孔に穴加工工具を挿通させた状態で該長孔の開口部の長手方向の長さの範囲内で移動することができるため、このピンの移動に伴って、一方のクサビ部材も工具径方向外側へ移動することができる。従って、穴加工工具が工具本体及びアダプタを貫通して装着されている場合であっても、これに妨げられることなくクサビ部材が工具径方向に移動可能となるため、容易かつ速やかに工具本体とアダプタとの軸線方向の固定を解除して工具本体を取り外すことが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明に係る切削工具は、前記突起部が、前記軸線を中心として該突起部の先端側に向かうに従い縮径するテーパ側面を有し、前記取付孔が、前記テーパ側面と嵌合するテーパ内周壁面を有することを特徴としている。
【００１３】
突起部を取付孔に嵌入させる最に、突起部のテーパ側面と取付孔のテーパ内壁面とを嵌合させることによって、突起部と取付孔のそれぞれの中心軸線が一致させられる。従って、アダプタに対して工具本体を高精度で芯出しを行うことができるため、加工精度を高く維持することが可能となる
【００１４】
また、本発明に係る切削工具は、前記クサビ部材の工具径方向外側への移動を一定の範囲に制限するストッパーが設けられたことを特徴としている。これによって、不クサビ部材やピンが切削工具から不用意に抜け落ちてしまうことを防止することができ安全性を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の切削工具によれば、先端外周部に切刃を備えた工具本体を、工作機械に強固に取り付けることができるとともに、容易かつ速やかに交換することが可能となるため、交換作業における時間と労力を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の切削工具の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る切削工具の一実施形態を示す側断面図である。
【００１７】
切削工具１１は、加工時に軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転される多段円柱状の工具本体１２と、この工具本体１２の工具後端側（図１において右側）に位置し、後端部が工作機械の主軸に連結されているアダプタ１３と、工具本体１２の工具先端側（図１において左側）に向けて軸線Ｏに沿って延びる穴加工工具としての長尺状のリーマ１４と、工具本体１２の工具先端側外周に切刃３７を向けて配置される切削インサート３６とを有している。リーマ１４は、概略円柱状をなしており、その先端側部分に刃先部１４ａが形成されるとともに、後端側部分がシャンク部１４ｂとされている。
【００１８】
工具本体１２は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、工具先端側から後端側に向かうに従い外径が大きくなる多段円柱状をなしており、外径が最も大きい部分が胴部２１とされ、胴部２１の工具後端側には、該胴部２１よりも小径とされた突起部２２が、工具後端側に向かって軸線Ｏに沿って、かつ軸線Ｏを中心として延びるように形成されている。
【００１９】
該突起部２２の軸線Ｏ方向の中央部には、詳しくは工具本体１２の工具後端側部分の側面図である図２に示すように、外周側面が一段工具径方向内側に向かって窪むようにして円周溝２３が形成されており、該突起部２２の外周側面は円周溝２３によって軸線Ｏ方向に二分され、工具後端側の外周側面が軸線Ｏに平行な平坦側面２４とされ、工具先端側の外周側面が、工具後端側に向かうに従って軸線Ｏを中心として漸次縮径するテーパ側面２５とされている。また、円周溝２３と平坦側面２４及びテーパ側面２５との境界部は、それぞれ傾斜するように形成されており、特に円周溝２３と平坦側面２４との境界部は、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成された凸円錐面状の被押圧面２６とされている。
【００２０】
さらに、突起部２２における工具後端側を臨む端面である突起部端面２７と、この突起部２２の周りの工具本体の後端側を向く面とは、軸線Ｏに垂直な平坦面とされており、工具本体１２の工具後端側部分の平面図である図３に示すように、該突起部端面２７が軸線Ｏに直交する方向に沿って工具先端側に向かって切り欠かれるようにして切り欠き溝部２８が形成されている。該切り欠き溝部２８の溝幅は後述するピン５３の直径と略同一に形成されているとともに、溝底２８ａは円弧状をなしており、後述するピン５３が切り欠き溝部２８に嵌入可能な構成とされている。
【００２１】
また、図１に示すように、工具本体１２には、工具先端側から後端側に向かって軸線Ｏに沿って貫通するように形成された、リーマ１４を挿通させるための装着孔２９が設けられており、該装着孔２９の工具先端側部分は、一段径が縮径された小径孔２９ａとされている。この小径穴２９ａには、円筒形状を有し、その内周側にリーマ１４のシャンク部１４ｂが挿入されるブッシュ３１が嵌入されている。
【００２２】
工具本体１２の軸線Ｏ方向の略中央部には、軸線Ｏと直交し、かつ径方向に沿って延びて工具本体１２の外周面から装着孔２９の小径部２９ａへと連通する調整ねじ孔３２が形成されている。この調整ねじ孔３２には、リーマ１４の振れ出しを調整する調整手段として、先端面がリーマ１４のシャンク部１４ｂを押圧する押圧端面３３ａとされた略円柱状をなす調整ねじ３３が螺着されている。
【００２３】
また工具本体１２の先端側外周部には、工具径方向外側及び工具先端側に向けて開口するように切り欠き部３５が形成されており、この切り欠き部３５の工具回転方向Ｔ後方側には、切刃３７を有する切削インサート３６が、取付ねじ３８によって着脱可能に装着されている。本実施形態においては、該切削インサート３６は周方向に１２０°間隔で３つが配置されており、これら３つの切削インサート３６の切刃３７と軸線Ｏとがなす角度がそれぞれ異なるように構成されている。また、切削インサート３６の工具後端側には、切削インサート３６の軸線Ｏ方向の位置を調整するための押圧ネジ３９が備えられている。
【００２４】
アダプタ１３は、図１に示すように、その後端側で同軸状に配置された工作機械の主軸１００の略円筒状の外周スリーブ１０１の先端部と、図６に示す係合穴２０に挿入された図示されないボルトにより締結されることによって連結されており、外周スリーブ１０１の回転がアダプタ１３に伝達されるようになっている。
【００２５】
このアダプタ１３は、詳しくは図４及び図５に示すように、軸線Ｏに沿って延びるとともに、工具先端側が後端側に比べて一段縮径した概略二段円柱形状をなしており、この工具先端側が取付部４１とされ、工具後端側が大径部４２とされている。また、大径部４２のさらに工具後端側には、該大径部４２よりも小径とされた軸線Ｏを中心とした突起である嵌合部４２ａが形成されており、上記の外周スリーブ１０１の先端部に形成された嵌合孔１０１ａに嵌まり込む構成とされている。
【００２６】
アダプタ１３の取付部４１の工具先端側を臨む端面はアダプタ先端面４４とされて、軸線Ｏに垂直な平坦面とされるとともに、このアダプタ先端面４４の中央には、軸線Ｏを中心として断面円形状に凹んだ有底孔である取付孔４５が開口されており、さらにこの取付孔４５の底部４５ａには、該底部４５ａから軸線Ｏに沿って工具後端側に延びるようにして貫通する、リーマ１４を挿通させるための装着孔４６が設けられている。
【００２７】
また、取付孔４５の内周壁面の軸線Ｏ方向の中央部には、図４から図６に示すように、該内周壁面と取付孔４５の外周側面を工具径方向に連通し、その開口形状を四角形状としたクサビ挿入孔４７が、取付孔４５の軸線Ｏを挟んで工具径方向に対向するようにして、一対形成されている。さらに、取付孔４５の内周壁面はクサビ挿入孔４７によって軸線Ｏ方向に二分されるようにして、工具先端側の内周壁面が、工具先端側に向かうに従って軸線Ｏを中心として漸次拡径し、上記のテーパ側面２５と同一のテーパ角度を有するテーパ内周壁面４８とされ、工具後端側の内周壁面が、軸線Ｏに平行な平坦内壁面４９とされている。
【００２８】
そして、上記のように取付部４１の工具径方向に対向するようにして２つが形成されたクサビ挿入孔４７のそれぞれに、クサビ部材５１、５２がそれぞれ挿入されるとともに、これら２つのクサビ部材５１、５２を取付孔４５の直径方向に掛け渡すようにして、ピン５３が配置されている。
【００２９】
２つのクサビ部材５１、５２のうち、図４から図６における上側に位置する一方のクサビ部材５１は、詳しくは図７及び図８に示すように、軸線Ｏ方向に一定の厚みを備えた板片状であって、径方向内側に臨む面５５が軸線Ｏを中心とする円に沿った円弧状に形成された形状を有している。このクサビ部材５１には、径方向内側に臨む面５５と径方向外側に臨む面５６とを工具径方向に連通するようにして延びるボルト挿通孔５７が形成されており、このボルト挿入孔５７の工具径方向外側部分にボルト挿通孔５７よりも一段大径とされた座ぐり孔５８が設けられている。
【００３０】
また、クサビ部材５１の工具先端側を臨む面５９は、工具径方向外側に位置する部分が工具後端側に一段窪んで収納窪部６０とされ、これら工具先端側を臨む面５９と収納窪部６０との間の段部が当接段部６１とされている。さらに、クサビ部材５１の工具後端側に臨む面６２と径方向内側を臨む面５５との境界部には、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成されるとともに、上記の被押圧面２６と同様の傾斜角を有する押圧面６３が形成されている。
【００３１】
このような構成のクサビ部材５１は、その径方向内側を臨む面５５がピン５３の一端部６５に当接されるようにして固定一体化されている。ピン５３は、詳しくは図７及び図８に示すように、工具直径方向に延びる円筒形状を有しており、その一端部６５にボルト固定孔６６が開口しているとともに、他端部６７にボルト挿入孔６８が開口している。また、ピン５３には、軸線Ｏに沿って貫通するとともに、開口部が軸線Ｏから該ピン５３の他端部６７に向かって略楕円径に延びる長孔６９が設けられている。このようなピン５３の一端部６５がクサビ部材５１の径方向内側を望む面と当接するようにして、クサビ部材５１のボルト挿通孔５７及びピン５３のボルト固定孔６６に固定ボルト７０がねじこまれて、クサビ部材５１とピン５３とが固定一体化されている。
【００３２】
また、２つのクサビ部材５１、５２のうち、図４から図６における下側に位置する他方のクサビ部材５２は、詳しくは図９及び図１０に示すように、クサビ部材５１と同様に、軸線Ｏ方向に一定の厚みを備えた板片状であって、径方向内側を臨む面７２が軸線Ｏを中心とする円に沿った円弧状に形成された形状を有している。また、クサビ部材５２には、径方向内側を臨む面７２と径方向外側を臨む面７３とを工具径方向に連通するようにして延びるボルト挿通孔７４が形成されている。
【００３３】
また、クサビ部材５２の工具先端側を臨む面７５は、工具径方向外側寄りの部分が工具後端側に一段凹んで収納溝部７６とされ、該収納溝部７６と工具先端側を臨む面７５との間の２つの段部が当接段部７７とされている。さらに、クサビ部材５２の工具後端側に臨む面７８と工具径方向内側を臨む面７２との境界部には、工具径方向外側に向かうに従い漸次工具後端側に近づくように形成されるとともに、上記の被押圧面２６と同様の傾斜角を有する凹円錐面状の押圧面７９が形成されている。
【００３４】
このようなクサビ部材５２は、図１及び図４から図６に示すように、クサビ部材５２の工具径方向内側を臨む面７２とピン５３の他端部６７が向き合うようにして、クサビ部材５２のボルト挿通孔７４及びピン５３のボルト挿入孔６８に締緩ボルト８０がねじこまれる。そして、この締緩ボルト８０を締めつけ、あるいは緩めることによって、クサビ部材５２がピン５３に対して離接可能な構成とされている。
【００３５】
なお、アダプタ１３のアダプタ先端面４４とそれぞれのクサビ挿入孔４７の工具先端側の内壁面４７ａとの間には、詳しくは図４又は図５に示すように、これらを軸線Ｏ方向に連通する２つの連通孔８１が形成されており、該連通孔８１にピン状のストッパー８２が挿入されている。そして、これらストッパー８２はそれぞれのクサビ挿入孔４７の工具先端側の内壁面４７ａから工具後端側に向けて突出し、クサビ部材５１の収納窪部６０及びクサビ部材５２の収納溝部に収納されている。
【００３６】
上記のような構成のアダプタ１３の後端側に位置する工作機械の主軸１００においては、図１に示すように、略円筒状の外周スリーブ１０１の内周側に略円筒状の内周スリーブ１０２が同軸状に配置されている。この内周スリーブ１０２に形成された内周孔は、先端面に向けて開口した第１孔１０５と、この第１孔１０５よりも一段小径とされた第２孔１０６と、この第２孔１０６よりもさらに一段小径の第３孔１０７とが連設されて構成されている。この第１孔１０５には、その外周面にギア歯１０３ａが形成されたナット部材１０３の工具後端側部分が嵌入されている。
【００３７】
第２孔１０６には、リーマ１４を支持するためのコレットチャック１０８が挿入されている。コレットチャック１０８は、軸線Ｏ方向に縦列するように配置された一対のチャック部材１０９、１１０と、これらチャック部材１０９、１１０の径方向内側に配置されるコレット１１１とから構成されている。
【００３８】
チャック部材１０９、１１０は、第２孔１０６に嵌挿可能な外径を有する概略円筒状に形成されており、工具先端側に配置されるチャック部材１０９はナット部材１０３の工具後端側を向く面に当接させられ、工具後端側に配置されるチャック部材１１０は第２孔１０６の工具先端側を向く底面に当接させられるとともに、これら一対のチャック部材１０９、１１０の間には軸線Ｏ方向に間隔が開けられて配置されている。さらに、これらのチャック部材１０９、１１０の内周側には、互いに他方のチャック部材１０９、１１０側に向かうにしたがい漸次拡径するテーパ部１０９ａ、１１０ａが形成されている。
【００３９】
コレット１１１は、その外周側がテーパ部１０９ａ、１１０ａと密着するような形状とされた概略円筒状をなしており、その円筒壁部には、コレット１１１の中心軸を含む平面に沿った多数のスリット（図示なし）が形成されていて、このスリットに挟まれた部分が中心軸に対する径方向内側に撓むことにより、コレット１１１の内径が縮径される構成とされている。このコレット１１１の内周側にリーマ１４のシャンク部１４ｂが挿入される。
【００４０】
また、アダプタ１３には、チャック１０８の工具先端側に配置されたナット部材１０３を軸線Ｏ方向に進退可能に移動させる図示しない移動部材が配置されている。この移動部材には、円板状をなしてその外周にウォーム歯が形成されており、該ウォーム歯がナット部材１０３のギア歯１０３ａと歯合され、移動部材を回転させることでナット部材１０３を軸線Ｏ方向に移動可能な構成とされている。この移動部材は、六角棒レンチ等の作業用工具によって回転される構成とされている。
【００４１】
次に、以上のような構成の切削工具１１において、工作機械の主軸１００に同軸に固定されているアダプタ１３に工具本体１２を取り付ける手順について説明する。まず、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めて一対のクサビ部材５１、５２の間隔が突起部２２の外径より大きくなった状態で、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５に挿入する。このとき、アダプタ１３の取付孔４５を工具直径方向に掛け渡すように配置されているピン５３が、工具本体１２の突起部２２の切り欠き溝部２８に嵌入するようにして、即ち、切り欠き溝部２８によってピン５３を挟みこむようにして、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５内に押し込む。
【００４２】
なお、この際、工具本体１２の突起部２２のテーパ側面２５と、アダプタ１３の取付孔４５のテーパ内周壁面４８とは互いに等しいテーパ角のテーパ状であって、それぞれの断面は軸線Ｏを中心とした円形状であることから、取付孔４５に突起部２２を取り付けた状態においては、これらテーパ側面２５と外周テーパ部３４とが互いに嵌合することによって、工具本体１２の中心軸線がアダプタ１３の中心軸線に一致させられる。
【００４３】
このように、アダプタ１３の取付孔４５に工具本体１２の突起部２２が嵌入された状態で、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を締めていくと、クサビ部材５１、５２同士が互いに近接するようにして工具径方向内側に向かって移動していく。
【００４４】
このように、締緩ボルト８０を締めることによって、２つのクサビ部材５１、５２が工具径方向内側に向かって移動すると、図４に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９から工具径方向内側に突出した状態となり、図１及び図６に示すように、クサビ部材５１、５２のそれぞれが工具本体１２の突起部２２に形成された円周溝２３に当接するように係合して、工具本体１２のアダプタ１３に対しての軸線Ｏ方向の移動が阻止されることになる。これによって、工具本体１２とアダプタ１３とが固定一体化される。
【００４５】
そして、上記のように２つのクサビ部材５１、５２が工具径方向内側に移動すると、それぞれのクサビ部材５１、５２の押圧面６３、７９が突起部２２の被押圧面２６を押圧するため、工具本体１２はアダプタ１３に向かって押圧され、工具本体１２とアダプタ１３とが軸線Ｏ方向に強固に密着される。
【００４６】
次に、このようにアダプタ１３に工具本体１２が取り付けられた状態において、リーマ１４を装着する手順を説明する。まず、リーマ１４のシャンク部１４ｂ側を、工具本体１２の先端側からブッシュ３１に挿入し、工具本体１２の装着孔２９、ピン５３の長孔６９、アダプタ１３の装着孔４６を挿通させて、アダプタ１３の後端側に位置する工作機械の主軸１００に至らせる。このとき、コレット１１１の内周を拡径させた状態で、リーマ１４のシャンク部１４ｂをナット部材１０３、コレット１１１の内部へと挿入させ、図示しない移動部材を六角棒レンチ等の作業工具を用いて回転させて、ナット部材１０３を工具後端側へと移動させる。すると、ナット部材１０３の工具後端側を向く面がチャック部材１０９、１１０を押圧することになり、コレット１１１の内径が縮径するように変形され、リーマ１４のシャンク部１４ｂを支持することになる。そして、調整ねじ３３によって、リーマ１４の振れ出しを調整して、リーマ１４の装着作業が完了する。
【００４７】
以上で工具本体１２及びリーマ１４の装着作業が完了し、工具本体１２を軸線Ｏ回りに工具回転方向Ｔに回転させるとともに、軸線Ｏ方向先端側に向かって送りを与えることにより、リーマ１４の刃先部１４ａが、例えばエンジンのシリンダーヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、切削インサート３６の切刃３７が該バルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工する。
【００４８】
そして、リーマ１４及び工具本体１２の交換するためにこれらを取り外す際には、取り付ける際とは逆の手順で取り外し作業を行う。即ち、図示しない移動部材を六角棒レンチ等の作業工具で回転させて、コレットチャック１０８によるリーマ１４のシャンク部１４ｂの支持を解除して、リーマ１４を工具本体先端側から抜き取り、次いで、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めていくと、クサビ部材５１、５２が工具径方向外側に移動して、これらクサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３との係合が解除されるとともに、図５に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９と面一の状態となり、工具本体１２をアダプタ１３から取り外すことができるようになる。なお、このようにクサビ部材５１、５２が工具径方向外側へある程度移動すると、クサビ部材５１、５２の当接段部６１、７７のそれぞれにストッパー８２が当接して、これらクサビ部材５１、５２の径方向外側への移動が阻止されるため、クサビ部材５１、５２やピン５３がアダプタ１３から不用意に抜け落ちてしまうことはない。
【００４９】
また、このようにリーマ１４を取り外してから工具本体１２を取り外す手順の他、本実施形態の切削工具１１においては、リーマ１４を取り付けた状態で、工具本体１２のみの交換作業を行うことも可能である。即ち、リーマ１４のシャンク部１４ｂが工作機械の主軸１００のコレットチャック１０８に支持されている際に、クサビ部材５２の締緩ボルト８０を緩めていくと、クサビ部材５２が工具径方向外側へ移動するとともに、ピン５３は長孔６９にリーマ１４を挿通させた状態で、長孔６９の開口部の長手方向の長さの範囲内でリーマ１４の存在に妨げられることなく工具径方向外側に移動することができるため、ピン５３に固定されたクサビ部材５１も該ピン５３の移動に伴い容易に工具径方向外側へ移動することができる。これにより、クサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３との係合が解除されるとともに、図５に示すようにクサビ部材５１、５２が取付孔４５の平坦内壁面４９と面一の状態となり、工具本体１２をアダプタ１３から分離して軸線Ｏ方向に移動することができるようになる。従って、この状態で工具本体１２をリーマ１４の工具先端側に向けてずらすようにして取り外すことによって、リーマ１４を装着したまま、工具本体１２のみの交換作業を行うことができる。
【００５０】
以上から、本実施形態に係る切削工具１１では、締緩ボルト８０を締緩する動作をもって、２つのクサビ部材５１、５２を工具径方向内側又は外側に移動させることができ、これらクサビ部材５１、５２と工具本体１２の突起部２２の円周溝２３とを係脱させることができるため、工具本体１２をアダプタ１３に対して強固に固定することができるとともに、容易かつ速やかに工具本体１２の交換作業を行うことが可能となる。
【００５１】
また、上記のように、ピン５３に長孔６９が形成されていることによって、リーマ１４が工具本体１２及びアダプタ１３を貫通して工作機械の主軸１００に支持されている場合であっても、該リーマ１４の存在に妨げられることなく容易かつ速やかに工具本体１２とアダプタ１３との軸線Ｏ方向の固定を解除して工具本体１２のみを取り外すことが可能になる。
【００５２】
また、工具本体１２の突起部２２をアダプタ１３の取付孔４５に嵌入させる際には、テーパ側面２５と外周テーパ部３４とが互いに嵌合することによって、工具本体１２及びアダプタ１３中心軸線が一致させられるため、高精度で芯出しを行うことができ、加工精度を高く維持することが可能となる。さらに、クサビ部材５１、５２の工具径方向外側への移動を阻止するストッパー８２が設けられたことによって、これらクサビ部材５１、５２やピン５３がアダプタ１３から不用意に抜け落ちてしまうことはなく、安全性を確保することができる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせあるいは動作手順等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る切削工具の一実施形態を示す側断面図である
【図２】工具本体の工具後端側部分の側面図である。
【図３】工具本体の工具後端側部分の平面図である。
【図４】クサビ部材が径方向内側に移動した際のアダプタ、クサビ部材及びピンの側断面図である。
【図５】クサビ部材が径方向外側に移動した際のアダプタ、クサビ部材及びピンの側断面図である。
【図６】図１におけるＡ―Ａ断面図である。
【図７】一方のクサビ部材及びピンの側断面図である。
【図８】一方のクサビ部材及びピンの正面図である。
【図９】他方のクサビ部材の側断面図である。
【図１０】他方のクサビ部材の正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 切削工具
１２ 工具本体
１３ アダプタ
１４ リーマ（穴加工工具）
２２ 突起部
２３ 円周溝
２５ テーパ側面
２６ 被押圧面
２８ 切り欠き溝部
２９ 装着孔
３７ 切刃
４５ 取付孔
４６ 装着孔
４７ クサビ挿入孔
４８ テーパ内周壁面
５１ クサビ部材
５２ クサビ部材
５３ ピン
６３ 押圧面
６９ 長孔
７９ 押圧面
８０ 締緩ボルト
８２ ストッパー
１００ 工作機械の主軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体を有し、前記軸線に沿って前記工具本体の先端側に延びる穴加工工具が装着されるとともに、前記工具本体の先端外周部に切刃が配置され、前記穴加工工具によって被削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、前記切刃によって前記加工穴の開口部を切削加工する切削工具であって、
前記工具本体は、アダプタを介して工作機械に取りつけられ、
前記工具本体の後端部と前記アダプタの先端部とのいずれか一方に前記軸線を中心とした突起部が設けられるとともに、他方には前記突起部と嵌合する取付孔が設けられ、
前記突起部には、その外周に円周溝が設けられているとともに、前記軸線に直交する方向に沿って前記突起部先端側から後端側に向かって切り欠かれて形成された切り欠き溝部が設けられ、
前記取付孔には、内周壁面を工具径方向外側に向けて貫通するようにして形成されたクサビ挿入孔が前記軸線を挟んで対向するように一対形成されており、
該クサビ挿入孔のそれぞれに、前記円周溝と係合して前記工具本体及び前記アダプタを前記軸線方向に固定するクサビ部材が挿入され、
これら２つの前記クサビ部材を掛け渡すようにして、前記切り欠き溝部に嵌入可能なピンが設けられ、
前記クサビ部材の一方は、前記ピンと固定一体化されており、前記クサビ部材の他方は、前記ピンに対して工具径方向に離接可能にボルト締めされており、
前記クサビ部材に、工具径方向外側に向かうに従い漸次前記取付孔の底部に近づく押圧面が設けられ、
前記円周溝に、前記押圧面と等しい角度で傾斜し前記押圧面によって垂直に押圧される被押圧面が設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記工具本体及び前記アダプタに、前記穴加工工具を挿通するための装着孔が前記軸線に沿って貫通するように設けられるとともに、
前記ピンに、前記軸線に沿って貫通し、開口部が該ピンの長手方向に延びる長孔が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記突起部が、前記軸線を中心として該突起部の先端側に向かうに従い縮径するテーパ側面を有し、
前記取付孔が、前記テーパ側面と嵌合するテーパ内周壁面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記クサビ部材の工具径方向外側への移動を一定の範囲に制限するストッパーが設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削工具。
【請求項１】
軸線回りに回転される工具本体を有し、前記軸線に沿って前記工具本体の先端側に延びる穴加工工具が装着されるとともに、前記工具本体の先端外周部に切刃が配置され、前記穴加工工具によって被削材に予め設けられた下穴の内壁面を切削加工して加工穴を形成するとともに、前記切刃によって前記加工穴の開口部を切削加工する切削工具であって、
前記工具本体は、アダプタを介して工作機械に取りつけられ、
前記工具本体の後端部と前記アダプタの先端部とのいずれか一方に前記軸線を中心とした突起部が設けられるとともに、他方には前記突起部と嵌合する取付孔が設けられ、
前記突起部には、その外周に円周溝が設けられているとともに、前記軸線に直交する方向に沿って前記突起部先端側から後端側に向かって切り欠かれて形成された切り欠き溝部が設けられ、
前記取付孔には、内周壁面を工具径方向外側に向けて貫通するようにして形成されたクサビ挿入孔が前記軸線を挟んで対向するように一対形成されており、
該クサビ挿入孔のそれぞれに、前記円周溝と係合して前記工具本体及び前記アダプタを前記軸線方向に固定するクサビ部材が挿入され、
これら２つの前記クサビ部材を掛け渡すようにして、前記切り欠き溝部に嵌入可能なピンが設けられ、
前記クサビ部材の一方は、前記ピンと固定一体化されており、前記クサビ部材の他方は、前記ピンに対して工具径方向に離接可能にボルト締めされており、
前記クサビ部材に、工具径方向外側に向かうに従い漸次前記取付孔の底部に近づく押圧面が設けられ、
前記円周溝に、前記押圧面と等しい角度で傾斜し前記押圧面によって垂直に押圧される被押圧面が設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
前記工具本体及び前記アダプタに、前記穴加工工具を挿通するための装着孔が前記軸線に沿って貫通するように設けられるとともに、
前記ピンに、前記軸線に沿って貫通し、開口部が該ピンの長手方向に延びる長孔が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記突起部が、前記軸線を中心として該突起部の先端側に向かうに従い縮径するテーパ側面を有し、
前記取付孔が、前記テーパ側面と嵌合するテーパ内周壁面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記クサビ部材の工具径方向外側への移動を一定の範囲に制限するストッパーが設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の切削工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１５４２２０（Ｐ２００９−１５４２２０Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１８３４（Ｐ２００７−３３１８３４）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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