(57)【要約】【課題】加工精度を維持しつつ小径とされた下穴に対しても加工することができる切削加工装置を提供する。【解決手段】回転軸線ＣＬ１回りに回転する主軸８に取り付けられた面盤１０と、面盤１０に対して取り付けられ、回転軸線ＣＬ１に対して半径方向に偏心した長手軸線を有する偏心バー１４と、偏心バー１４の先端に刃物１６を着脱可能に収容する取付片１８とを備え、面盤１０には、切削加工時に前記偏心バー１４を面盤１０の径方向に移動させるスライド調整を可能とするスライド部２０を備えている。スライド部２０は、スライド機構によって駆動される。【選択図】図２
2020097068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転する主軸に取り付けられた面盤と、
前記面盤に対して取り付けられ、前記回転軸線に対して半径方向に偏心した長手軸線を有する偏心バーと、
前記偏心バーの先端に刃物を着脱可能に収容する取付片と、
を備え、
前記面盤には、切削加工時に前記偏心バーを該面盤の径方向に移動させるスライド調整を可能とするスライド部を備えている切削加工装置。
【請求項２】
回転軸線回りに回転する主軸に取り付けられた面盤と、
前記面盤に対して取り付けられ、前記回転軸線に対して半径方向に偏心した長手軸線を有する偏心バーと、
前記偏心バーの先端に刃物を着脱可能に収容する取付片と、
を用いた切削加工方法であって、
切削加工時に前記偏心バーを前記面盤の径方向にスライドさせるスライド工程を有している切削加工方法。
【請求項３】
前記スライド工程は、前記回転軸線方向へ移動させるＺ軸移動工程を経て、複数回行われる請求項２に記載の切削加工方法。
【請求項４】
前記スライド工程を行った後に、前記刃物を用いて角部を面取り加工および／または仕上加工工程を有する請求項３に記載の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば座ぐり加工等に用いて好適な切削加工装置及び切削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型構造物のフランジ面を設けた接合構造として、例えば蒸気タービンの内車室は、上下に分割された構造とされている。上下に分割された内車室を接続するために、複数の締結ボルトが用いられる。これら締結ボルトを挿入するために、内車室のフランジ部には多数の締結穴が設けられている。各締結穴には、締結ボルトの頭部が収納される座ぐり部が形成される。座ぐり部を形成する際には、中ぐり盤を用いて裏座ぐり加工が行われる（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−５８１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中ぐり盤を用いた裏座ぐり加工の一例として、例えば刃物を取り付けた加工工具を締結穴に挿入して回転させ、加工径を一定に保ちながら締結穴の軸方向へ刃先を送ることで切削加工している。切削加工する際は、回転する刃先の径方向が加工面と接触しながら切削すること及び加工工具が長尺であることで、加工工具へ印加される切削抵抗が大きくなり、刃物に振動が生じ易くなり、加工精度の低下しないよう切削加工条件を選定する必要がある。また、刃先が摩耗した刃物等を交換および調整して加工を行うために手間がかかる課題がある。
【０００５】
特許文献１では、大径のアーバに接続された偏心ディスクに複数のカッタを取り付けることで、剛性を高めるとともに切削速度を向上させている。
しかし、特許文献１では、剛性を高めるために大径のアーバを用いることが必須とされているので、小径とされた下穴に対して被加工物を切削加工する際に、送り量が制限されてしまい加工時間を要するという問題がある。また、小径とされた下穴を加工するためにアーバを小径とすると剛性が低下してしまうという問題がある。剛性が低下すると、被加工物への切削抵抗が大きくなる際に振動（ビビリ）が発生して加工精度が低下するおそれがある。
【０００６】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工精度を維持しつつ多数の締結穴の座ぐり加工を施す場合において、加工時間を短縮することができる切削加工装置及び切削加工方法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】
本開示の一態様に係る切削加工装置は、回転軸線回りに回転する主軸に取り付けられた面盤と、前記面盤に対して取り付けられ、前記回転軸線に対して半径方向に偏心した長手軸線を有する偏心バーと、前記偏心バーの先端に刃物を着脱可能に収容する取付片と、を備え、前記面盤には、切削加工時に前記偏心バーを該面盤の径方向に移動させるスライド調整を可能とするスライド部を備えている。
【０００８】
面板に取り付けた偏心バーの先端に取り付けられた取付片に着脱可能に収容した刃物によって、下穴に対して座ぐり加工が行われる。すなわち、スライド部によって偏心バーが径方向にスライドされることに伴い、刃物が径方向に送られることによって座ぐり加工が行われる。このように、径方向にスライドさせて切削できるので、径方向にわたってバイトを被加工物に接触させながら加工方向に送って切削を行う場合に比べて、切削抵抗を低減することができる。これにより、刃物や偏心バーの振動発生を低減することで、加工精度を維持しつつ加工速度を向上させることができる。
刃物としては、例えば、超硬チップが用いられる。
【０００９】
本発明の一態様に係る切削加工方法は、回転軸線回りに回転する主軸に取り付けられた面盤と、前記面盤に対して取り付けられ、前記回転軸線に対して半径方向に偏心した長手軸線を有する偏心バーと、前記偏心バーの先端に刃物を着脱可能に収容する取付片と、を用いた切削加工方法であって、切削加工時に前記偏心バーを前記面盤の径方向にスライドさせるスライド工程を有している。
【００１０】
偏心バーの先端に取り付けられた刃物によって、下穴に対して座ぐり加工が行われる。すなわち、偏心バーが径方向にスライドされることに伴い、刃物が回転軸線の径方向に送られることによって座ぐり加工が行われる。このように、径方向にスライドさせて切削できるので、径方向にわたって切削可能とする長い刃先を保有する刃物を被加工物に接触させながら加工方向に送って切削を行う場合に比べて、切削抵抗を低減することができる。これにより、刃物や偏心バーの振動発生を低減することで、加工精度を維持しつつ加工速度を向上させることができる。
刃物としては、刃先の先端部分で切削加工が行えるものでよく、例えば、超硬チップが用いられる。
【００１１】
さらに、本発明の一態様に係る切削加工方法では、前記スライド工程は、前記回転軸線方向へ移動させるＺ軸移動工程を経て、複数回行われる。
【００１２】
回転軸線方向であるＺ軸方向へ移動させた後に、スライド工程を複数回行うこととした。これにより、Ｚ軸方向の切込み量を調整することで、切削抵抗を適正化することができる。
【００１３】
さらに、本発明の一態様に係る切削加工方法では、前記スライド工程を行った後に、前記刃物を用いて角部を面取り加工および／または仕上加工工程を有する。
【００１４】
スライド工程にて角部を面取り加工する。これにより座ぐり部の角部に面取り部（例えばＲ形状部）を形成することができる。このように、スライド工程と面取り工程を連続して行うことで、加工工程の短時間化を図ることができる。
また、スライド工程及び面取り加工工程を行った後に、仕上げ工程を行う。仕上げ加工工程を行うときには、スライド工程及び面取り工程と同じ刃物を用いることができるので、加工工程の短時間化を図ることができる。
仕上げ加工工程としては、座ぐり部の底面や側周面の仕上加工が含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
スライド部によって径方向に送りながら加工することとしたので、加工精度を維持しつつ多数の締結穴の座ぐり加工を施す場合において、加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】内車室を示した側面図である。
【図１Ｂ】図１の内車室の平面図である。
【図２】横中ぐり機の要部を示した斜視図である。
【図３】図２の偏心バー及びホルダを示した側面図である。
【図４】スライド機構を示した部分断面側面図である。
【図５Ａ】裏座ぐり加工の開始時に超硬チップを所定の径寸法に位置させた状態を示した平面図である。
【図５Ｂ】スライド工程によって座ぐり部を加工している状態を示した平面図である。
【図５Ｃ】面取り加工を行う状態を示した平面図である。
【図５Ｄ】仕上げ加工を行う状態を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下においては、上方及び下方の表現を用いて説明した各構成要素の位置関係は、各々鉛直上方側、鉛直下方側を示すものである。
【００１８】
図１Ａには、本実施形態による横中ぐり機（切削加工装置）によって加工される大型構造物のフランジ面を設けた接合構造として、例えば内車室１が示されている。内車室１は、発電用とされた低圧蒸気タービンの低圧車室の一部を構成する。内車室１は、例えばＳＳ４００等の鉄製とされた円筒形状とされており、その内部に低圧タービン（図示せず）が収納される。
【００１９】
内車室１は、円筒形状の軸線を含む面を分割面として分割された半割構造とされており、上半部１ａと下半部１ｂとを備えている。上半部１ａ及び下半部１ｂのそれぞれには、互いの合わせ面に対応する位置に、円筒形状の軸線に対して径方向外側に突出するフランジ部２ａ，２ｂを備えている。
【００２０】
フランジ部２ａ，２ｂには、内車室１の上半部１ａ及び下半部１ｂを締結固定するための締結ボルト（図示せず）を挿入する締結穴３ａ，３ｂが形成されている。上半部１ａに形成された締結穴３ａは、合わせ面となる下方へ向けて貫通する下穴３ａ１と、下穴３ａ１の上方に位置するとともに下穴３ａ１から拡径された座ぐり部３ａ２とを備えている。座ぐり部３ａ２には、締結ボルトの頭部が収納される。
下穴３ａ１は、例えばφ５０ｍｍ以上φ９０ｍｍ以下とされ、座ぐり部は、例えばφ９０ｍｍ以上φ１５０ｍｍ以下とされている。
【００２１】
下半部１ｂに形成された締結穴３ｂは、合わせ面となる上方から下方へ向けて形成された有底穴とされている。締結穴３ｂの内周面には締結ボルトに対応した雌ネジが形成されている。
【００２２】
締結穴３ａ，３ｂは、図１Ｂに示すように、フランジ部２ａ，２ｂの長手方向に所定間隔をおいて多数個が形成されている。なお、締結穴３ａ，３ｂの個数は、本実施形態に限定されるものではなく、内車室１の大きさに応じて適宜設定される。
【００２３】
図２には、横中ぐり機７の要部が示されている。本実施形態では内車室１は、軸線が鉛直方向になるように立て起こした状態で、横方向（水平方向）に中ぐりするように横中ぐり機７によって締結穴３ａの座ぐり加工が行われる。座ぐり加工は、横中ぐり機７から見て反対側の加工面（裏面）を加工する裏座ぐり加工として行われる。
【００２４】
横中ぐり機７の主軸８は、略円筒形状とされ、Ｚ軸方向に延在する中心軸線ＣＬ１回りに回転する。主軸８は、図示しない電動モータによって回転駆動する。主軸８の回転数は、図示しない制御部によって制御される。また、主軸８は、図示しない制御部によって、矢印Ａ１で示すように、Ｚ軸方向（具体的には水平方向）に移動できるようになっている。
【００２５】
主軸８の先端には、面盤１０が取り付けられ固定されている。面盤１０は、偏平の円柱形状とされた外形を有している。面盤１０の中心は、主軸８の中心と一致するように取り付けられている。これにより、面盤１０は、矢印Ａ２方向に中心軸線ＣＬ１回りに回転する。面盤１０には、ホルダ１２を介して偏心バー１４が取り付けられている。偏心バー１４の先端には溝部が形成されており、超硬チップ（刃物）１６を取り付けた取付片１８が固定されている。
【００２６】
図３には、ホルダ１２及び偏心バー１４が示されている。偏心バー１４の長手軸線ＣＬ２は、ホルダ１２の中心軸線ＣＬ３に対して所定間隔をあけてオフセットされている。偏心バー１４は、ホルダ１２とともに回転するようにホルダ１２に対して回転等の相対移動が行われないように固定されている。
【００２７】
超硬チップ１６は、偏心バー１４の先端から長手軸線ＣＬ２に直交する方向に突出する板状とされた取付片１８に対して交換可能に固定されている。
【００２８】
図２に示すように、ホルダ１２の基端部は、面盤１０のスライド部２０に対して固定されている。スライド部２０は、面盤１０に設けられたスライド機構によって、面盤１０の径方向（矢印Ａ３方向：Ｖ方向）に移動できるようになっている。
【００２９】
図４には、スライド部２０をスライドさせるスライド機構２２が示されている。スライド機構２２は、ねじ送り機構となっている。スライド機構２２は、スライド部２０に固定されたナット２４と、ナット２４に螺合する送りねじ２５と、送りねじ２５に動力を伝達する傘歯車２６ａ，２６ｂとを備えている。
【００３０】
傘歯車２６ｂの上流端（図において紙面右端）には、ギア２７が設けられている。ギア２７に対してピニオン２８が歯合し、ピニオン２８はドライブ軸２９に取り付けられている。ドライブ軸２９は、軸受３０によって回転自在に支持されている。ドライブ軸２９には、送り軸３１及び位置決め機構３２を介してスライド用電動モータ３３から動力が伝達されるようになっている。位置決め機構３２は、スライド部２０のＡ３方向の移動量を決定するものであり、図示しない制御部によってＮＣ制御されるようになっている。
【００３１】
このように、制御部からＮＣ制御によって所定の移動量が指令されると位置決め機構３２によって送りねじ２５の回転量が決定される。すると、回転量に応じたスライド用電動モータ３３からの動力が、ドライブ軸２９、ピニオン２８、ギア２７、傘歯車２６ａ，２６ｂを介して、送りねじ２５に伝達される。送りねじ２５が回転することによって、ナット２４に固定されたスライド部２０がＡ３方向に往復動を可能するとともに、面盤１０はＡ２方向への回転を可能にしている。
【００３２】
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００３３】
次に、上記構成の横中ぐり機７を用いた裏座ぐり加工方法について説明する。なお、以下に示す一連の加工工程は、制御部によるＮＣ制御によって行われる。また、以下に説明する一連の工程において、超硬チップ１６を取り替える必要なく、荒加工と仕上加工に連続して使用した状態で加工が行われる。
【００３４】
図５Ａに示すように、フランジ部２ａ（図１参照）に対して予め形成された下穴３ａ１を挿通するように、偏心バー１４を差し込み、超硬チップ１６をフランジ部２ａの裏面（同図において紙面上側の面）側に位置させる。そして、制御部によるＮＣ制御によって、切削加工時に座ぐり部３ａ２（図１参照）の所定の径寸法に対応させた位置までスライド部２０を移動させることによって超硬チップ１６の径位置を移動調整しながら切削加工をすることができる。また、主軸８（図２参照）を中心軸線ＣＬ１回りに回転させるとともに、超硬チップ１６を引き込むようにＺ軸方向＋側に（同図において紙面下方へ）主軸８を移動させることによって、超硬チップ１６をフランジ部２ａに接触させて座ぐり部３ａ２の切削加工を開始する。なお、超硬チップ１６の先端での切削加工を行うため、切削加工中の摩擦熱を低減させることができるため、超硬チップ１６へ供給される切削油の給油は行われなくてもよい。
【００３５】
切削加工が開始されると、図５Ｂに示すように、スライド部２０がスライド機構２２によって径方向（Ｖ方向）に移動調整されて、径方向への切削加工が行われる（スライド工程）。径方向の切削が終わると、Ｚ軸方向に所定量だけ主軸８をＺ軸方向＋側に移動させてＺ軸移動工程を行う。このＺ軸方向の移動量は、適正な切削量等から決定し、制御部によるＮＣ制御によって行われる。Ｚ軸移動工程を行った後に、再び被加工物の内側から外側へと径方向にスライドさせて加工を行う。このスライド工程とＺ軸移動工程は、複数回繰り返し行われる。繰返し回数は、適正な切削量等から決定される。
【００３６】
そして、図５Ｃに示すように、座ぐり部３ａ２の底面に対応する位置にて内周側から外周側に向けて最後のスライド工程を行った際に、続けて、座ぐり部３ａ２の角部３ｄに対応する位置にて面取り加工を行う（面取り加工工程）。面取り加工としては、例えば曲面を形成するＲ加工が行われる。面取り加工についても、制御部によるＮＣ制御によってスライド工程とＺ軸移動工程により行われる。このように、スライド工程から面取り加工工程への移行は連続して行われ、超硬チップ１６の交換は行われない。
【００３７】
そして、図５Ｄに示すように、座ぐり部３ａ２の底面を仕上げるように、スライド部２０を径方向に送りながら底面仕上げ加工を行う。それに続けて、座ぐり部３ａ２の側周面を仕上げるように、超硬チップ１６をＺ軸方向逆方向（紙面上方向）へ送りながら側周面仕上げ加工を行う。仕上加工としては、具体的には、所定の面粗度となるように超硬チップ１６の送り速度等が制御される。
【００３８】
上述した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
切削加工中に、スライド部２０によって偏心バー１４を径方向にスライドさせることとした。これにより、超硬チップ１６が径方向に送られることによって被加工物の座ぐり加工が行われる。このように、径方向にスライドさせて切削できるので、径方向にわたってバイトを被加工物に接触させながら軸線方向に送って切削を行う場合に比べて、切削抵抗を低減することができる。これにより、超硬チップ１６や偏心バー１４の振動発生を低減することで、加工精度を維持しつつ加工速度を向上させることができる。
【００３９】
Ｚ軸方向へ移動させた後に、スライド工程を複数回行うこととした。これにより、Ｚ軸方向の切込み量を調整することで、切削抵抗を適正化することができる。
【００４０】
スライド工程を行った後に、角部３ｄを面取り加工することとした。これにより座ぐり部３ａ２の角部３ｄに面取り部を形成することができ、さらには面取り加工を行うときには、スライド工程と同じ超硬チップ１６を用いることとした。このように、スライド工程と面取り加工を連続して行うことで、加工工程の短時間化を図ることができる。
【００４１】
面取り加工から続けて、仕上加工する仕上工程を行うこととした。仕上加工工程を行うときには、制御部によるＮＣ制御によって行われることとしたので、加工工程の短時間化を図ることができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態では、内車室１のフランジ部２ａに対する座ぐり部３ａ２の加工を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。一般に金属材料の裏座ぐり加工であれば本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  内車室
１ａ  上半部
１ｂ  下半部
２ａ  （上半部の）フランジ部
２ｂ  （下半部の）フランジ部
３ａ  （上半部の）締結穴
３ａ１  下穴
３ａ２  座ぐり部
３ｂ  （下半部の）締結穴
３ｄ  角部
７  横中ぐり機（切削加工装置）
８  主軸
１０  面盤
１２  ホルダ
１４  偏心バー
１６  超硬チップ（刃物）
１８  取付片
２０  スライド部
２２  スライド機構
２４  ナット
２５  送りねじ
２６ａ，２６ｂ  傘歯車
２７  ギア
２８  ピニオン
２９  ドライブ軸
３０  軸受
３１  送り軸
３２  位置決め機構
３３  スライド用電動モータ
ＣＬ１  （主軸の）中心軸線
ＣＬ２  （偏心バーの）長手軸線
ＣＬ３  （ホルダの）中心軸線
【図１Ａ】
2020097068.tif 000003
【図１Ｂ】
2020097068.tif 000004
【図２】
2020097068.tif 000005
【図３】
2020097068.tif 000006
【図４】
2020097068.tif 000007
【図５Ａ】
2020097068.tif 000008
【図５Ｂ】
2020097068.tif 000009
【図５Ｃ】
2020097068.tif 000010
【図５Ｄ】
2020097068.tif 000011