(57)【要約】【課題】簡単な構成で、高精度の真円度で加工対象の下穴を確実且つ容易に中ぐり加工することができ、高度な加工精度で穴を成形することができるボーリング加工装置を提供する。【解決手段】本発明のボーリング加工装置は、工具１を軸Ｃ回りに回転させることにより中ぐり加工するものであって、工具１の回転径方向において異なる複数の方向（Ｘ，Ｙ方向）の振動レベルを検知する振動レベル検知手段２と、この振動レベル検知手段２により検知された振動レベルの小さい方向（Ｘ方向）に、振動レベルの大きい方向（Ｙ方向）との差を修正する修正振動Ｖを、工具１の回転により発生している振動と同じ周波数で加える加振手段３とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を軸回りに回転させることにより中ぐり加工するボーリング加工装置であって、
工具の回転径方向において異なる複数の方向の振動レベルを検知する振動レベル検知手段と、
該振動レベル検知手段により検知された振動レベルの小さい方向に、振動レベルの大きい方向との差を修正する修正振動を加える加振手段とを備えていることを特徴とするボーリング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーリング加工装置に関し、特に、工具を軸回りに回転させることにより加工対象に形成された下穴を中ぐり加工するボーリング加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボーリング加工装置は一般に、図４に示すように、刃具１０をホルダ１１に支持させてなる工具１と、工具１を保持する主軸４と、この主軸４と周囲に介装されたベアリング６により主軸４をその軸Ｃ回りに回転可能に支持するベース５と、主軸４を回転駆動するモータ７とを有する回転系を備えている。このようなボーリング加工装置を用いて、工具１を軸Ｃ回りに回転させて加工対象の下穴の内周面を切削加工して中ぐり加工を行って断面円形の穴を成形する場合、一般に、工具１の回転速度、切り込み量、あるいは固有振動数などの加工条件により、図４に鎖線で示すように、加工時の工具１の回転軸Ｃ’が本来の回転軸Ｃに対して偏心したり傾斜して振動が生じ、成形する穴の真円度などの加工精度が低下する原因となる。
【０００３】
そのため、ボーリング加工装置においては、一般に、工具１や主軸４、モータ７などの回転系にバランス修正面を設け、工具を回転させてその振動を測定し、この振動が小さくなる方向にバランス修正面に修正ウエイトを設置したり修正穴加工を成形するなどして、振動を抑制することが行われている。
【０００４】
また、ボーリング加工装置に関連する従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、スピンドルに連結されて回転し、工具によりワークを加工するツールホルダを備える回転加工装置であって、前記ツールホルダは、前記工具を保持するとともに、摺動シャフトを設け、前記スピンドルの回転軸方向に交差する径方向に進退可能な移動部材と、前記摺動シャフトを挿入するクランプ穴部を有し、外力が解除された状態で、復元力により前記クランプ穴部を縮径させて前記摺動シャフトを移動不能に保持する弾性クランプ部材と、供給される流体圧を増圧し、増圧された流体圧を前記弾性クランプ部材に付与することにより、前記クランプ穴部を拡径させて前記摺動シャフトを移動可能にする流体圧供給機構と、を備えることなどを特徴とする回転加工装置が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献１には、ワークの加工時に発生する振動エネルギーを、滑り摩擦によって吸収するフリクションダンパー部をツールホルダに設けることが開示されている。
【０００６】
そして、特許文献１の段落番号００２６には、以下の事項が記載されている。
フリクションダンパー部５４は、ハウジング２２の外周の溝５６に挿入され、円周方向にスライド回転可能なダンパー部材５８を備える。ダンパー部材５８の一端面には、マグネット６０が埋め込まれ、磁力によりハウジング２２に固定される。びびり振動の発生時には、ダンパー部材５８が円周方向に加振され、ハウジング２２のコンタクト面との間で摩擦（フリクション）が発生するように配される。
【０００７】
また、特許文献１の段落番号００４５〜００４６には、以下の事項が記載されている。
摺動シャフト６２ａ、６２ｂは、切削抵抗によりわずかに変形するため、加工時において、円周方向の振動が移動部材６４に生じ易い。そこで、特許文献１の第１の実施形態では、フリクションダンパー部５４が作用する。このフリクションダンパー部５４では、リング状のダンパー部材５８が円周方向に振動することにより、このダンパー部材５８とハウジング２２のコンタクト面との間でマグネット６０からの磁力の力による摩擦が生じる。この摩擦エネルギーが振動エネルギーを消費吸収して、びびりの発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−８１５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術のうち、回転系にバランス修正面を設けて振動を抑制する場合にあっては、工具１や、主軸４、ベアリング６などの回転系毎にバランスに個体差がある。また、工具１を回転させたときの振動の測定と、バランス修正面に対する修正ウエイトの設置や修正穴加工の成形とを、振動が十分に小さくなるまで繰り返し調整する修正作業を行わなければならない。そのため、手間や時間がかかり煩雑である。
【００１０】
そして、上記回転系にバランス修正面を設けて振動を抑制する場合にあっては、中ぐり加工を繰り返し行うことなどによって工具１やベアリング６が摩耗してバランスが変化した場合に、再び振動が発生することとなり、振動を完全に抑制することができず、加工精度を維持するのが困難であるという問題があった。さらに、上記回転系にバランス修正面を設ける場合にあっては、再度振動が小さくなる方向にバランス修正面に修正ウエイトを設置したり修正穴加工を成形して、変化したバランスを修正するために煩雑な作業を繰り返し行う必要となるという問題もあった。
【００１１】
そして、振動の発生は、工具の本来の回転軸と直交する仮想上の平面（すなわち、工具の径回転軸に対する方向）において、例えば図５に示した互いに直交する水平な方向（Ｘ方向）と鉛直な方向（Ｙ方向）など、互いに異なる方向で振幅などの振動レベルが同じではなく、差（この差を振動方向差という）が生じることが多い。このような振動方向差が生じていると、図６に示すように、軸Ｃ回りに回転駆動される工具１に保持された刃具１０の刃先の回転軌跡Ｔ’も楕円や長円となり、その結果、高精度の真円度で穴を成形することができないなど、加工精度が低下するという問題があった。そして、従来の技術では、振動方向差に応じて、振動を抑制するものがなかった。
【００１２】
また、上記従来の技術のうち、上記特許文献１にあっても、加工時に移動部材６４に円周方向に発生する振動エネルギーを消費吸収することが出来るとしても、振動方向差を考慮していないために、図５および図６に示したように、互いに異なる方向で振動レベルに差が生じ、その結果、高精度の真円度で穴を成形することができないなど、加工精度が低下するという問題があった。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、高精度の真円度で加工対象の下穴を確実且つ容易に中ぐり加工することができ、もって、高度な加工精度で穴を成形することができるボーリング加工装置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】
【００１４】
請求項１のボーリング加工装置に係る発明は、上記目的を達成するため、工具を軸回りに回転させることにより中ぐり加工するボーリング加工装置であって、工具の回転径方向において異なる複数の方向の振動レベルを検知する振動レベル検知手段と、該振動レベル検知手段により検知された振動レベルの小さい方向に、振動レベルの大きい方向との差を修正する修正振動を加える加振手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、工具を軸回りに回転させて、加工対象の下穴を中ぐり加工する際に、振動レベル検知手段によって互いに異なる複数の方向の振動レベルと振動の周波数を検知する。加振手段は、振動レベル検知手段により検知された振動レベルの小さい方向に、振動レベルの大きい方向との差を修正する修正振動を、発生している振動と同じ周波数で加える。これにより、加工時に工具の回転径方向において互いに異なる複数の方向の振動が均衡し、振動方向差をなくすことができ、その結果、各方向における工具の回転軌跡の径が等しくなる。そのため、確実且つ容易に中ぐり加工することができ、したがって、高度な加工精度で穴を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のボーリング加工装置の実施の一形態を説明するために概略で示した断面図である。
【図２】図１のボーリング加工装置の正面図である。
【図３】本発明によるボーリング加工装置において、軸回りに回転駆動される工具に保持された刃具の刃先の軌跡を示した説明図である。
【図４】従来の一般的なのボーリング加工装置の一例を説明するために概略で示した断面図である。
【図５】図４のボーリング加工装置の正面図である。
【図６】従来のボーリング加工装置において、軸回りに回転駆動される工具に保持された刃具の刃先の軌跡を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のボーリング加工装置の実施の一形態を、図１〜３に基づいて詳細に説明する。なお、図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明のボーリング加工装置は、概略、工具１を軸Ｃ回りに回転させることにより中ぐり加工するものであって、工具１の回転径方向において異なる複数の方向（Ｘ，Ｙ方向）の振動レベルと振動の周波数を検知する振動レベル検知手段２と、この振動レベル検知手段２により検知された振動レベルの小さい方向（Ｙ方向）に、振動レベルの大きい方向（Ｘ方向）との差を修正する修正振動Ｖを、工具１の回転により発生している振動と同じ周波数で加える加振手段３とを備えている。
【００１８】
図１に示すように、工具１は、加工対象の下穴の内周面を切削する刃具１０と、この刃具１０を保持するホルダ１１とを備えている。工具１のホルダ１１は、主軸４の先端に着脱可能に取り付けられる。主軸４は、ベース５内に配置されている。主軸４とベース５との間には、主軸４とこれに保持された工具１をその軸Ｃ回りに回転可能に支持するためのベアリング６が設けられている。主軸４の基端には、主軸４を軸Ｃ回りに回転駆動するためのモータ７が接続されている。ベース５は、加工対象に対して刃具１０を相対的に移動させるためのＬＭガイド８（図１のみに示した）に支持されている。
【００１９】
振動レベル検知手段２は、この実施の形態の場合、単一で、図２における鉛直方向（Ｙ方向）と水平方向（Ｘ方向）の２つの異なる方向（互いに直交する方向）の振動レベル（振幅や、加速度、周波数など）をそれぞれ自動で検出するセンサにより構成されている。
【００２０】
加振手段３は、この実施の形態の場合、単一で、所定の方向に（図２においては、鉛直方向（Ｙ方向）と水平方向（Ｘ方向）の少なくともいずれか一方）所定の振動レベル（振幅や、加速度、周波数など）を工具１の振動と同じ周波数で付与することができる加振装置により構成されている。
【００２１】
そして、振動レベル検知手段２と加振手段３は、図２に示すように、ベース５の工具１が取り付けられる側の端面に、工具１の回転軸Ｃを通る鉛直線上であって、回転軸Ｃを挟んで互いに対称の位置となる関係に、それぞれ設けられている。
【００２２】
なお、振動レベル検知手段２と加振手段３は、それぞれ単一でＹ方向とＸ方向の振動レベルの検知と振動を加えるものであることに限定されることはなく、振動レベル検知手段２として、Ｙ方向とＸ方向の振動レベルをそれぞれ個別に検知する一対のセンサにより構成することができる。さらに振動レベル検知手段２は、工具１の回転軸Ｃに対する径方向であって、Ｙ方向とＸ方向以外の方向の振動レベルをそれぞれ検知するセンサにより構成することもできる。この場合には、センサにより検出されたＹ方向とＸ方向以外の方向の振動レベルを合成することにより、加振すべき方向と振動の大きさを決定することができる。
【００２３】
また、加振手段３は、Ｙ方向とＸ方向に所定の大きさの振動をそれぞれ個別に加える複数の加振装置により構成することができる。さらに加振手段３は、工具１の回転軸Ｃに対する径方向であって、Ｙ方向とＸ方向以外の方向に振動をそれぞれ加えることができるものにより構成することもできる。この場合においては、振動レベル検知手段２により検知する振動の方向と、加振手段３により加える振動の方向とが一致するように設けることが望ましい。
【００２４】
なお、振動レベル検知手段２により検知された所定の方向（Ｘ、Ｙ方向）における振動レベルの差を求めることとと、この差を修正するために加振手段３に対して指示する修正振動の大きさとその方向を決定することとは、演算機能を有する制御手段によって行わせることができる。また、振動レベル検知手段２が、検知された所定の方向（Ｘ、Ｙ方向）における振動レベルの差を求めて修正振動の大きさとその方向を決定し、その決定された内容を加振手段３に対して指示することができるよう構成してもよく、また、加振手段３が、振動レベル検知手段２が検知した所定の方向（Ｘ、Ｙ方向）における振動レベルの信号を受け取って振動レベルの差を求めて修正振動の大きさとその方向を決定し、その決定内容にしたがって振動を加えることができるように構成してもよい。
【００２５】
このように構成されたボーリング加工装置では、所定の刃具１０が保持されたホルダ１１を主軸４に取り付け、ＬＭガイド８により刃具１０が加工対象の下穴に対して所定の位置に配置されるよう刃具１０を加工対象に対して相対的に移動させるとともに、モータ７により主軸４を回転駆動して、下穴の内周面を切削する。このとき、図４に参照されるように、工具１に保持された刃具１０の実際の回転軸Ｃ’が本来の回転軸Ｃに対して傾斜したり偏心したりすると、振動が発生することとなる。そして、図２に示した実施の形態では、鉛直のＹ方向の振動レベルが比較的小さく、水平のＸ方向との振動レベルが比較的大きくなっており、異なる方向で振動レベルに差が生じている。この場合には、図６に参照されるように、軸Ｃ回りに回転駆動される工具１に保持された刃具１０の刃先の軌跡が、Ｙ方向の径が比較的小さく、Ｘ方向の径が比較的大きくなり、その結果、楕円や長円となり（図６のＴ’を参照）、その結果、高精度の真円度で穴を成形することができない。
【００２６】
しかしながら、本発明のボーリング加工装置では、下穴を中ぐり加工する刃具１０に近いベース５の端面に設けられた振動レベル検知手段２により、所定の方向（Ｙ方向とＸ方向）の振動レベルと振動の周波数をそれぞれ自動で検知する。そして、この検知された各方向における振動レベルを比較し、振動レベルが大きい方向と小さい方向とを判断し、その振動レベルの差を求めて、振動レベルが小さい方向に対して付与する振動レベルの大きさ（これを修正振動と称する）Ｖとその加える方向を決定する。この修正振動Ｖの方向と大きさと方向の決定は、上述したように演算機能を有する制御手段、振動レベル検知手段２、加振手段３のいずれかで行うよう構成することができる。
【００２７】
続いて、加振手段３は、決定された方向と大きさの修正振動Ｖを、工具１の回転により発生している振動と同じ周波数でベース５の加工位置と最も近い端面に加える。これにより、図３に示すように、振動レベルが小さいＹ方向に修正振動Ｖが工具１の回転により発生している振動と同じ周波数で加えられて、大きいＸ方向の振動レベルと同じとなる。つまり、振動レベルの大きいＸ方向と小さいＹ方向との差が消滅して均衡するように修正される。そのため、中ぐり加工時の刃具１０の刃先の回転軌跡Ｔは、Ｘ方向とＹ方向で同じように振れて略円形となる。その結果、高精度の真円度で穴を成形することができる。
【００２８】
なお、本発明は、ボーリング加工装置の稼動中または各加工対象の中ぐり加工中に常時振動レベル検知手段２により各方向における振動レベルを検知してもよく、また、例えば所定の数の加工対象を中ぐり加工するごとに振動レベル検知手段２により各方向における振動レベルを検知してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１：工具、  ２：振動レベル検知手段、  ３：加振手段、  Ｘ：振動レベルが大きい方向、  Ｙ：振動レベルが小さい方向、  Ｖ：修正振動
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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