Tool and processing method for the machining of a workpiece

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念に基づく工作物の機械加工のための工具及び請求項１３の上位概念に基づく工作物の機械加工のための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで述べる種類の工具及び方法は知られている。 特に、マシニングセンタでは工作物に機械加工を施すために様々な種類の工具が使用される。 その場合には、バリが発生して、その後の負傷の危険をもたらすことが判明した。 そこで、工作物の機械加工の後に、生じたバリを除去するとともに、負傷の危険をなるべく取り除くために、バリ取り工具が使用される。 従って、機械加工で生じたバリを除去するために第２の工具が必要である。 そのため、多くの場合には、工具交換が必要になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記マシニングセンタでは、種々の工具によって大きな場所が必要になるので、これも大きな欠点になる。 また、一般に、このような工具を準備することは在庫管理の面で極めて不利になる。
そこで、本発明は、このような欠点のない工作物の機械加工のための工具を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１に挙げた特徴を示す工具を提案する。 この工具は、バリ取り装置を具備することを特徴とする。 それによって機械加工時に発生するバリを除去することが可能であり、別個の工具を使用する必要をなくすことができる。
【０００５】
バリ取り装置が、バリ取り工具と工具の刃先との間の相対運動を保証する操作装置（アクチュエータ）と共同で動作することを特徴とする工具の実施例が好適である。 特に、バリ取り工具を後退させておき、工作物の機械加工を行った後に生じたバリを、新たに突出させたバリ取り工具で除去するべく、バリ取り工具が引き込み及び突出を行うことがこの実施例で可能である。
その他の実施態様は、従属請求項で明らかである。
【０００６】
また、前記課題を解決するために、同一の工具によって、工作物の機械加工と、バリ取りとを行うことを特徴とする工作物の機械加工方法を提案する。
本方法のその他の実施形態は、従属請求項で明らかである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づき本発明を詳述する。
図１で明らかなように、工具１が本体部３を有し、該本体部の外周面５から少なくとも一個の刃先７が突出している。 図１には、二個の刃先７及び７'が示されている。 但し、ここに再現した概念図は簡素化されている。 ここでは、合計１２個の刃先が、工具１の外周面５から突出するものとする。 ここでは、刃先７はチップ９の一部である。 チップ９は通常の方法により、例えば、図示しないクランピング・ジョーと、いわゆるカセットとにより工具１の本体部３に固定されている。 生じる加工半径が正確に調整できるように、前記カセットが工具１の本体部３に対して変位可能であることが好ましい。
【０００８】
工具１は一般に回転させられ、工作物の機械加工時には、チップ９の刃先７は、工作物から所望量の切りくずを除去し得るようにされる。 図１の図示では、逆時計回りの回転である。
矢印１１で示めした工具１の回転方向に見て、刃先７の前、すなわち、チップ９の前には、夫々切りくずの排出のためのチップスペース１３、１３'があり、刃先７、７'によって除去された切りくずがここに到達し、そこから排出される。
【０００９】
機械工具の構造と機能は基本的に周知のことであるから、ここでは詳しく触れない。 重要なのは、前記工具の回転の際に、前記刃先によって切りくずが被削工作物から除去されることである。 その際には、バリが発生するのが通常である。
【００１０】
工具１は、少なくとも一個のバリ取り工具１７からなるバリ取り装置１５を備えている。 ここでは、バリ取り工具１７が刃先７に割り当てられている。 図１の概念図で明らかなように、刃先７'にもバリ取り工具１７'が割り当てられ、この他に、さらに１０個の別のバリ取り工具が設けられている。 これらを同心円Ｋ１、Ｋ２で示唆した。 この点については以下でさらに詳しく言及する。 こうして、各バリ取り工具にも刃先又はチップが割り当てられ、反対に、つまり、ここに示す工具１の実施例は、バリ取り工具と同数の刃先又はチップを有する。 個々の刃先に割り当てられた個別のバリ取り工具の代わりに、単一の、場合によっては大型のバリ取り工具を複数個の刃先に割り当てさせることもできる。
しかし、工具１の機能にとって、刃先又はチップとバリ取り工具の数は基本的に重要なものではない。
【００１１】
図２は、図１に示した工具１の各部材が切断されている工具の側面図を示している。 同じ部材には前記の参照符号を付したから、図１で述べた説明を参照することができる。
図２は、工具１の本体部３の外周面５から突出されるチップ９と刃先７を示す。 刃先７は工具１の端面１９からも突出している。 ここに示すように、工具１は、例えば、正面フライスである。
【００１２】
図２には、前記カセット２１を略示した。 カセット２１は工具１の本体部３に固定され、これにチップ９が通常の方法によりクランプされる。 この場合には、前記カセットを工具１の中心軸２３の方向に調整することができる。 この調整装置２５は周知のものであり、ここでは示唆するにとどめる。 調整装置２５は、チップ９を工具１の端面１９上で様々な態様に変位させるために使用される。 そして、半径方向、すなわち、前記中心軸に対して垂直に適当に調整する可能性を持たせることもできる。
【００１３】
工具１の本体部３には、凹部２７が穿設されている。 凹部２７は中心軸２３と平行に延びており、バリ取り工具１７を収容するために使用される。 このことは以下で図３及び４に基づきさらに詳しく説明する。
本体部３は、端面１９の反対側にフランジ２９を備えている。 フランジ２９は本体部３に密着して取り付けられており、中心軸２３の方向に延びる連絡路３１を具備する。 連絡路３１は、例えば、単数個又は複数個の環状路３３を介して互いを結ぶ、又は凹部２７とを結ぶ媒質が存在する。
【００１４】
工具１は、フランジ２９及び周知の固定用シャンク３５により工作機械又はマシニングセンタと連結させることができる。 図２の部分断面図で明らかなように、固定用シャンクは中空であり、空洞３７を有する。 この空洞によって、一方では環状路３３、連絡路３１及び凹部２７と媒質で結ばれ、他方では前記刃先に冷却及び潤滑剤を給送させることができる。
前記シャンクを介して工具に冷却及び／又は潤滑剤もしくはその他の媒質を供給することは基本的に周知とされていることから、この点については詳述しない。
【００１５】
図３は、工具１の一部、即ちバリ取り工具１７の断面を大幅に拡大して示す。 すなわち、本体部３には、凹部２７が穿設され、ここでは、凹部２７は、段付き穴として形成されており、ワイヤブラシ３７として形成されたバリ取り工具１７及び操作装置たるアクチュエータ３９を収容する。 アクチュエータ３９は、操作ピストン４１を備えている。 操作ピストン４１は凹部２７の上部区域４３に密着して配設され、凹部２７の縦軸４５の方向に移動させることができる。 工具１の端面１９に面した操作ピストン４１の下面に、操作ピン４７が取り付けられ、これにワイヤブラシ３７が固定され、ここでは、例えば、ねじ付きピン４９で螺着されている。 操作ピン４７の外径は、凹部２７の内径より小さいから、前記操作ピンの周囲に弾性部材、ここでは、コイルばね５１を配設させることができる。 コイルばね５１は、一方では凹部２７の下段に、他方では操作ピストン４１の下面に支えられ、凹部２７にて予め押圧されて格納されている。 このようにしてコイルばね５１は、操作ピストン４１を押し上げ、操作ピストン４１は、適当な受け、ここでは、閉鎖板５５に支えられる。 閉鎖板５５は、ここでは工具１の本体部３に埋め込まれ、止めねじ５７で固定されている。
【００１６】
図３に示すように、操作ピストン４１は、上側の第一の動作位置、すなわち、閉鎖板５５に当接しているから、バリ取り装置１５又はバリ取り工具１７は作動しない。 ワイヤブラシ３７は、凹部２７の下部５９内に完全に後退されており、工具１の端面１９からは突出されない。
【００１７】
図３に示すように、下部５９の開口区域は、端面１９に円錐形のテーパ部６１を備えている。 このことを図１では同心円Ｋ１及びＫ２で示唆した。
操作ピストン４１が、コイルばね５１の力に抗して図３に示す位置から下に向かって第二の動作位置へ移動されると、ついには、凹部２７の上段６３又は凹部２７内側に向けて挿入され、縦軸４５と同心に配設された、例えば、ストップリング６５に衝接する。
【００１８】
閉鎖板５５には、接続管６７が取り付けられおり、凹部２７は、接続管６７を介して接続ホース６９により媒質供給部と連絡する。 こうして最終的には、コイルばね５１の逆方向力よりも大きな下向きの力が発生するために、端面１９の反対側の操作ピストン４１の上面には、例えば、圧縮空気又は作動油による正の圧力が形成されることになる。 このようにして、操作ピストン４１、それとともに操作ピン４７及びバリ取り工具１７、すなわちワイヤブラシ３７も下方へ移動される。
【００１９】
図４は、下方に移動された操作ピストン４２、それとともに端面１９から突出されたバリ取り工具１７又はワイヤブラシ３７を示す。 図４に示すように、テーパ部６１によりワイヤブラシ３７が末広形になる。
図４は、図３に比して僅かに変更された実施例を示す。 すなわち、ここでは、閉鎖板５５がやや小さく形成されている。 しかし、バリ取り工具１７とアクチュエータ３９の基本構造は同じであり、図３及びその他の図の説明を参照することができる。 なお、一致する部材には同じ参照符号を付した。
【００２０】
図４で明らかなように、前記上段６３とストップリング６５とを不要にすることができる。 すべての線輪が重なり合い、それ以上の圧縮が不可能となり、コイルばね５１を段階的に収縮させることによって、操作ピストン４１の下向き運動が制限される。
【００２１】
ここに示すアクチュエータ３９の実施形態において、操作ピストン４１、操作ピン５７及びバリ取り工具１７又はワイヤブラシ３７の前記下向き運動にとって重要なのは、操作ピストン４１の上面に、コイルばね５１の逆方向力より大きい圧縮力Ｐが働くことである。 それによってバリ取り工具１７は工具１の端面１９から突出させられ、バリ取り作業のために利用される。
【００２２】
加圧された媒質が、操作ピストン４１の上側の凹部２７に、図３及び４に示す接続管６７を経て送られるか、あるいは図２で説明したフランジ２９を経て送られるかは、圧縮力の形成のためには問題でないことが直ちに明らかである。 加圧された媒質が環状路３３に供給されると、連絡路３１にも圧力が形成されるからである。 次に、この圧力は、端面１９の反対側の操作ピストン４１の上面に伝達されるから、操作ピストン４１は、結局、コイルばね５１の力に抗して移動させられ、バリ取り工具１７が工具１の本体部３から突出させられる。
【００２３】
ここに示す操作装置３９の実施例では、バリ取り装置１５を作動させ、バリ取り工具１７、すなわち、ワイヤブラシ３７を、例えばコイルばね５１からなる復帰装置の力に抗させ、工具１の端面１９から押し出すために、ガス状媒質によるにせよ、液状媒質によるにせよ、圧縮力を的確に働かせることが最も重要である。
操作ピストン４１の上面に作用する圧力が減圧されると、コイルばね５１は、ついに前記操作ピストンを、またそれとともにバリ取り工具１７をも初期位置に押し戻す。 こうしてワイヤブラシ３７は再び工具１の本体部３の中へ逆送される。
【００２４】
次に、工具の機能と工作物の機械加工方法を詳述する。
まず工具１は、第一の加工段階において、工作物から所望量の切りくずを除去するために使用される。 その場合には、図１又は２で明らかなように、工具１がフライスであるか、その他の切削等の機械加工用工具、例えば、リーマ等であるかは大きな問題ではない。 機械加工では、刃先７は、工具１の本体部３の外周面５、及び場合によっては端面１９から突出し、前記工作物から所望量の切りくずを除去することができる。 工具１によるこの機能の際に、バリ取り装置１５は作動しない。 すなわち、バリ取り工具１７又はワイヤブラシ３７は、本体部３の中に後退させられている。 前記機械加工の後、工具１は、被削された前記工作物から離され、初期位置に戻される。 そして、今度は、バリ取り装置１５が作動される。 すなわち、ここでは、ワイヤブラシ３７として形成されたバリ取り工具１７が、以後の加工段階にて前記工作物の表面をバリ取り工具１７が加工できるように、工具１の本体部３から突出させられる。
【００２５】
重要なのは次の観点である。
第一の工程段階において、前記工作物は、工具１によって機械加工される。 第二の工程段階において、同じ工具１が前記工作物のバリ取りを直接に行う。 そのためには、刃先７とバリ取り工具１７との間に相対運動が必要である。 ここで説明する実施例では、当初後退されていたワイヤブラシ３７又はバリ取り工具１７は、前記工作物の表面に接触せず、まず、刃先７による所望量の切りくずの除去がアクチュエータ３９によって保証される。 その上で、前記バリ取り工具が突出され、前記工作物表面のバリ取りのために利用することができる。
【００２６】
また、刃先７側の運動が考えられることは直ちに明らかである。 工具１の回転の際、刃先７は、前記工具の外側輪郭から前記バリ取り工具又は前記ワイヤブラシ位置よりも突出させるように、まず刃先７を突出させることができる。 この動作位置で前記工作物の機械加工を行うことができる。 この機械加工が完了したならば、今度は、前記バリ取り工具が前記工作物の表面を加工し得るべく、前記刃先を後退させる。
前記工具によるこの動作方式が考えられるにしても、前述の動作の方が優れている。 なぜならば、工具１の動作交替のために、前記刃先を移動させる必要がなく、つまり、本体部３に対する位置決めを極めて正確に行うことができるからである。 また、前記バリ取り工具が前記ワイヤブラシとして形成されているならば、前記バリ取り工具の突出・後退の際に、前記ブラシをどの程度進出させるかは大して重要ではない。 重要なのは、工具１がバリ取りを行えるように、前記ブラシは、本体部３から外側に、刃先７よりも突出させることだけである。
【００２７】
また、工具１の高い寿命が得られるように、特に個々の剛毛に耐摩耗性の被覆が施されたワイヤブラシ３７が工作物のバリ取りに使用できる。
なお、前記バリ取り工具の制御と駆動のための別態様の構造のアクチュエータ３９、すなわち、バリ取り工具１７を電磁的に突出・後退させるアクチュエータもまた、工具１の上記の動作のために使用できることは明らかである。
【００２８】
さらに、例えば、所定の回転数からばね力に抗して移動させられ、バリ取り工具１７の操作のために利用される周知の物体によって、つまり、アクチュエータ３９を回転数に応じて操作することも考えられる。 この場合にも、結局、動作の逆転、すなわち、固定されたワイヤブラシに対する刃先の移動が可能である。 そのほかすべての場合に、前記刃先と前記バリ取り工具との間で相対運動を行わせるために、種々の作動方式（空気圧式、油圧式、遠心力による機械式、電磁石による機械式）の各組合せも可能である。
【００２９】
すなわち、工具１は、固定されたチップ９を備えることが好ましいことは明瞭である。 但し、工具１の正確な調整のためにチップの移動は可能である。 バリ取り工具１７、つまり、ワイヤブラシ３７は、アクチュエータ３９によって移動することができるので、工具１によって前記工作物の機械加工も、バリ取りも可能になる。
この態様により、工作物の加工のために必要な工具を大幅に減少することができ、当該工具センタ又はマシニングセンタの所要場所の減少を図ることができる。 しかも、工具１は簡単に形成でき、故障又は摩耗の影響も少ないものである。
【００３０】
要するに、原則として機械加工とバリ取りとを同一の工程で遂行できることが明らかである。 これは、機械加工時において、すでにバリ取り工具を作動し、すなわち、突出させることによって達成される。 この加工法は大変な時間の節約になる。 しかし、上記の方法による利点は、機械加工とバリ取り加工との二つの加工工程が相互に妨害されないことにある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明により、機械加工とバリ取り加工とが相互に妨害されないので、加工時間の節約と、工具の収納設備の削減とを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の工具の端面を示す平面図。
【図２】図１の工具の部分断面図。
【図３】図１の工具における第一の動作位置、すなわちバリ取り装置の詳細を示す図。
【図４】図１の工具における第二の動作位置、すなわちバリ取り装置の詳細を示す図。
【符号の説明】
１ 工具３ 本体部７ 刃先７' 刃先９ チップ１５ バリ取り装置１７ バリ取り工具３７ ワイヤブラシ３９ アクチュエータ４１ 操作ピストン