(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライブシャフトの位置と金属管の中心がズレたとしても均一に管内の表面を切削加工することができる管内面の切削加工工具を提供する。【解決手段】棒状の基体部２には、回転中心Ｃを挟んで対向して一対のカートリッジ４が設けられている。ドライブシャフト３は、中心孔１０を前後動可能であり、回転中心の軸線に対して直交して交わる径方向溝１３が設けられている。連携体１１は、径方向溝に挿入され、回転中心に対して径方向には摺動可能である。連携体には、中心線ＢＣに線対称にカム面１１ａが径方向の外周両側に設けられている。一対のカートリッジの裏側には、カム面に当接する棒状のスライダー１２が設けられている。基体部には、径方向溝に連通する連絡孔１６が設けられており、スライダーは、連絡孔に挿入されて径方向の摺動が許容されている。スライダーは、カム面に当接する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に中心孔が設けられた棒状の基体部と、
夫々が金属管の管内面に対して切削加工を行う切り刃を保持し、回転中心に対して同一円周上であって、回転中心を挟んで対向して設けられ、前記回転中心に向けて付勢された一対のカートリッジと、
前記中心孔を前後動可能であり、前記一対のカートリッジの位置に対応して回転中心の軸線に対して直交して交わる径方向溝が設けられたドライブシャフトと、
径方向溝に対して軸方向において前側から後側に向けてバネ手段により付勢され、径方向溝に重なる押さえ部材と、
前記径方向溝の径方向と同じかそれよりも短い長さを有して前記径方向溝に挿入され、四方への移動を規制される一方、回転中心に対して径方向には摺動可能であって、径方向における中心線に線対称に当該中心線からの距離が変化するカム面が径方向の外周両側に設けられた連携体と、
前記一対のカートリッジの裏側に夫々設けられ、前記カム面に当接する棒状のスライダーとを備え、
さらに、前記基体部には、前記径方向溝に連通する連絡孔が設けられており、前記スライダーは、前記連絡孔に挿入されて四方への移動が規制され、径方向の摺動が許容されていることを特徴とする切削加工工具。
【請求項２】
請求項１の切削加工工具の先端には、先行加工具が取り付けられ、
前記先行加工具は、回転中心の軸線に対して直交して交わる揺動溝が設けられた先行加工具本体と、
前記揺動溝を前側から封鎖するキャップ部と、
前記先行加工具本体の中央に位置するように付勢されて前記揺動溝と前記キャップ部との間に挿入されて四方への移動が規制される一方、径方向には摺動可能であり、両端に切り刃が取り付けられた棒状の支持体とを備えたことを特徴とする切削加工工具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、鋼管、パイプ、シリンダー等の金属管の管内面を切削する切削加工工具に関し、金属管の中心と加工工具の回転中心との間にズレが生じても、金属管の管内面を均一に切削加工することができる管内面の切削加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管の管内面は、製管する際に発生した黒皮と呼ばれる酸化皮膜で覆われている。この酸化皮膜は、表面が粗く寸法精度を必要とする場合は表面をそぎ落とす切削（所謂、スカイビング）やブラスト加工によって表面を滑らかにする。
【０００３】
従来、金属管の管内面を高精度に切削加工する技術として、特許文献１や２に開示されている加工工具が知られている。これらの加工工具は、金属管の径方向に切り刃チップを搭載したカートリッジを押し当てて、切削加工を行う。特許文献１の加工工具では、加工工具の軸心に備えられたロッドを前後させることにより、加工工具が金属管に進入する際にはカートリッジを系方向に押し出し、後退する際には引き込むように構成している。
【０００４】
また、特許文献２によれば、荒びき切削加工とフローティング切削加工を行う切削工具の後方にさらにローラバニシング加工する工具を取り付けて、金属管に進入する際には切削加工を行い、後退する際にはバニシングローラーを繰り出して切削加工面を転圧する。
【０００５】
なお、ローラバニシング加工はローラにより切削加工面を転圧して塑性変形させ、平滑に仕上げる加工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平１−１０１７０８号公報
【特許文献２】特開平６−３９６０７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び２の技術は、切り刃を備えたカートリッジは、加工工具の回転中心に設けられたドライブシャフトに対して、径方向から突き当たるように設けられている。特許文献１の技術においては、ドライブシャフト（ピストンロッド１２ａ、同公報図１）の前端にテーパ部が形成されており、このテーパ部にカートリッジが乗り上げることにより、カートリッジは押し出される。このような構造のため、加工工具の軸心にあるドライブシャフトの位置と金属管の中心がズレると、金属管の管内面を均一に切削することができない。
【０００８】
また、特許文献２の技術においても、ドライブシャフト（移動軸１４、同公報図１）を中心に、径方向に一対のカートリッジ（アダプタ）が配置され、夫々のカートリッジから中心方向に当てボルトが螺着されている。ドライブシャフトが貫通したインナーカラーにボルトが当接しており、特許文献１と同様にカートリッジの位置はドライブシャフトの位置に依存することになる。
【０００９】
製管する際に発生した黒皮は薄い酸化膜であり、特許文献１や２の加工工具では、金属管とドライブシャフトの位置がズレると、黒皮を薄く精度良く削り落とす事ができなかった。このようなズレは、金属管や加工工具の歪みや、回転のブレ等で頻繁に発生する。従って、従来の加工工具では、このようなズレが生じることに対応するためには、黒皮よりも厚く切削加工することが必要とされる。
【００１０】
特許出願人は、特願２０２１−５０２４３号において、ドライブシャフトの位置と金属管の中心がズレたとしても均一に管内の表面をそぎ落とす切削加工をすることのできる加工工具を提案した。この加工工具は、回転中心に中心孔が設けられた棒状の基体部と、夫々が金属管の管内面に対して切削加工を行う切り刃を保持し、回転中心に対して同一円周上であって、回転中心を挟んで対向して設けられ、前記回転中心方向に向けて付勢された一対のカートリッジと、前記中心孔を前後動可能であり、前記一対のカートリッジの位置に対応して回転中心の軸線に対して直交して交わる貫通孔が設けられたドライブシャフトと、前記貫通孔に挿入され、回転中心の軸線方向の移動を規制される一方、回転中心に対して径方向には摺動可能であって、径方向における中心線に線対称に当該中心線からの距離が変化するカム面が径方向の外周両側に設けられた連携体と、前記一対のカートリッジに夫々設けられ、前記カム面に当接するスライダーとを備える。
【００１１】
この加工工具では、連携体により加工工具の直径上に対向したカートリッジが互いの距離関係を維持した状態で、加工工具のドライブシャフトから径方向に自由状態に保持されるため、ドライブシャフトの位置と金属管の中心がズレたとしても均一に切削加工することができる。本考案は、特願２０２１−５０２４３号の発明を改良するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を解決するために、本考案の切削加工工具は、回転中心に中心孔が設けられた棒状の基体部と、
夫々が金属管の管内面に対して切削加工を行う切り刃を保持し、回転中心に対して同一円周上であって、回転中心を挟んで対向して設けられ、前記回転中心に向けて付勢された一対のカートリッジと、
前記中心孔を前後動可能であり、前記一対のカートリッジの位置に対応して回転中心の軸線に対して直交して交わる径方向溝が設けられたドライブシャフトと、
径方向溝に対して軸方向において前側から後側に向けてバネ手段により付勢され、径方向溝に重なる押さえ部材と、
前記径方向溝の径方向と同じかそれよりも短い長さを有して前記径方向溝に挿入され、四方への移動を規制される一方、回転中心に対して径方向には摺動可能であって、径方向における中心線に線対称に当該中心線からの距離が変化するカム面が径方向の外周両側に設けられた連携体と、
前記一対のカートリッジの裏側に夫々設けられ、前記カム面に当接する棒状のスライダーとを備え、
さらに、前記基体部には、前記径方向溝に連通する連絡孔が設けられており、前記スライダーは、前記連絡孔に挿入されて四方への移動が規制され、径方向の摺動が許容されていることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１３】
本考案に係る切削加工装置では、加工工具の直径上に対向したカートリッジが互いの距離関係が維持された状態で、加工工具のドライブシャフトから径方向に自由状態に保持されるため、ドライブシャフトの位置と金属管の中心がズレたとしても均一に切削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】切削加工工具の斜視図である。
【図２】切削加工工具の断面を示す図である。
【図３】切削加工工具に取り付ける先行加工具を示す図である。
【図４】切削加工工具に、先行加工具及びバニシング工具を連結した複合工具の例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面に基づき本考案の切削加工工具１の実施例を説明する。図１は切削加工工具１の斜視図である。切削加工工具１は、工作機械のスピンドル（図示せず）に装着され、切削加工工具１は、金属管の中心に切削加工工具１の回転中心Ｃを合わせて金属管の孔内に差し込まれ（往き方向Ｆ）る。スピンドルの回転中心の軸廻りに回転され、金属管の管内面に対して精密仕上げ加工をする。
【００１６】
切削加工工具１は、棒状の基体部２と、基体部２の外周に一対のカートリッジ４（図１においては、一方側のカートリッジのみが示されている。）を備えている。一対のカートリッジ４は、回転中心Ｃに対して同一円周上であって、回転中心Ｃを挟んで直径上に対向して配置されており、夫々のカートリッジ４には外周に向けて切り刃５が装着されている。また、基体部２の後端には、バネ部材６の一端がボルト７により固定されている。バネ部材６の他端は、回転中心Ｃに向けてカートリッジ４を付勢する。回転中心Ｃを中心に等角度間隔に基体部２の外周にガイド８が計４つ設けられている（図１においては、１つのガイド８が、基体部２の裏側に隠れている。）。
【００１７】
切削加工工具１は、往き方向Ｆにおいて、切削対象のワークである金属管の管内面に向けてカートリッジ４を繰り出し、戻り方向Ｂにおいてはカートリッジ４を引き込んで、切り刃５の刃先が金属管の管内面に当たらないようにする。ドライブシャフト３には、回転中心Ｃの軸線方向（往き方向Ｆ／戻り方向Ｂ）に対して直交して交わる径方向溝１３が設けられている。連携体１１は、径方向溝１３に挿入されている。径方向溝１３の往き方向Ｆの前側は、押さえ部材９が重なっている。押さえ部材９は、バネ手段１９により戻り方向Ｂに付勢されている。バネ手段１９の一端は、基体部２の前端の蓋部材１８により固定されている。連携体１１は、その三方を径方向溝１３により三方を囲まれて、残りの一方前側から押さえ部材９により径方向溝１３の戻り方向Ｂ側に押さえつけられている。このため連携体１１は四方への動きを規制されている状態である。一方で、連携体１１は、径方向溝１３に沿って径方向Ｒには摺動可能である。連携体１１の径方向Ｒの長さは、径方向溝１３の径方向Ｒの長さと同じか、短い長さである。また、軸線方向において、連携体１１の方が長くなっている。径方向Ｒにおいて外周側になる連携体１１の両側面はカム面１１ａになっている。カム面１１ａは、径方向Ｒにおける連携体１１の中心線ＢＣを基準とすると、中心線ＢＣからの距離が変化する面である。両側のカム面１１ａは中心線ＢＣに対して線対称である。本例においては前側１１ｂが中心線ＢＣに平行でかつ離れた面であり、後側１１ｄが中心線ＢＣに平行でかつ近い面であり、その間は前側１１ｂと後側１１ｄを滑らかに連結するテーパ１１ｃになっている。
【００１８】
図２は、切削加工工具１の断面を示す。基体部２の回転中心Ｃには中心孔１０が設けられており、ドライブシャフト３（破線）が挿入されている。工作機械に設けられた油圧シリンダー等の駆動力付与機構と連結されることにより、ドライブシャフト３は中心孔１０に沿って回転中心Ｃの軸線方向に移動する。図２Ａはドライブシャフト３が往き方向Ｆ（前進）に移動したときの断面であり、図２Ｂはドライブシャフト３が戻り方向Ｂ（後退）に移動したときの断面である。
【００１９】
基体部２には、基体部２を径方向Ｒに貫通して、径方向溝１３に連通する連絡孔１６が設けられている。連絡孔１６が基体部２の外周に開口した位置に、カートリッジ４が配置される。カートリッジ４の裏側（回転中心Ｃ側）には、スライダー１２が夫々のカートリッジ４に対応して設けられている。スライダー１２は、連絡孔１６に挿入されている。スライダー１２は、連絡孔１６により四方への動きを規制される一方、径方向Ｒには摺動可能である。スライダー１２は、連携体１１のカム面１１ａの上をスライドする。スライダー１２の両端は、カム面１１ａに当接する面及びカートリッジ４に当接する面になっており、それぞれに面取りがされている。
【００２０】
前述したようにカートリッジ４は、バネ部材６により径方向Ｒにおいて回転中心Ｃに向けて押さえつけられている。ドライブシャフト３が往き方向Ｆに前進したときには、上下のカートリッジ４のスライダー１２は、連携体１１の低い側の後側１１ｄに当接しており、切り刃５が径方向Ｒにおいて縮径方向に後退した状態（図２Ａ）である。ドライブシャフト３が戻り方向に後退したときには、スライダー１２は、連結カラーの高い側の前側１１ｂに当接しており、切り刃５が拡径方向に突出した状態（図２Ｂ）である。テーパ１１ｃは、スライダー１２による乗り移りを滑らかにするものである。切り刃５が拡径方向に突出した状態で金属管の加工を行う。尚、本例では、ドライブシャフト３が戻り方向に後退したときにおける連携体１１の移動は、バネ手段１９による弾発力によるものである。
【００２１】
加工対象となるワークの金属管は歪みや切削加工工具のブレなどがあり、金属管の中心ＰＣと切削加工工具の回転中心Ｃがズレることが発生する。基体部２にはこのズレを抑制するためにカートリッジ４と同周の位置にガイド８（図１参照）を設けている。
【００２２】
一対のカートリッジ４の間に、スライダー１２、連携体１１が挟まれており、一対のカートリッジ４の間の距離Ｌは、スライダー１２と連携体１１により定められる。金属管は歪みや金属管の加工の最中の切削加工工具のブレなどによって、切削加工工具１の回転中心Ｃの位置が金属管の中心がズレても、これには依存しない。一対のカートリッジ４の間の距離Ｌの中心、すなわち連携体１１の中心である中心線ＢＣは、金属管の加工中、常に金属管の中心に位置することになり、金属管の管内面に倣った位置での切削ができる。
【００２３】
さらに、スライダー１２は、基体部２の連絡孔１６により、径方向Ｒ以外の動きを拘束されている。そして、連携体１１も、径方向溝１３および押さえ部材９により、径方向Ｒ以外の動きを拘束されている。一対のカートリッジ４による切削により、基体部２とドライブシャフト３との間に回転中心Ｃを中心とした微少な捻れが生じる場合であっても、スライダー１２と連携体１１とは夫々独立して周方向にずれるだけであり、一対のカートリッジ４の間の間隔は一定に保たれる。仮に、連携体１１が、連絡孔１６若しくは径方向溝１３に跨がるように配置されていたのならば、基体部２とドライブシャフト３との間に微少な捻れが生じる場合には、連携体１１のいずれか跨がったほうに歪みが生じ、場合によっては座屈が発生するのである。尚、カム面と当接するスライダー１２の端部は、面取り加工により湾曲している。従って、スライダー１２が回転中心Ｃ側に移動したとしても、径方向溝１３とは干渉しないようになっている。
【００２４】
大口径の金属管の加工に対応するには、連絡孔１６およびスライダー１２の長さを長くした切削加工工具１の設計にすればよい。その際においても、スライダー１２と連携体１１とは連絡孔１６若しくは径方向溝１３により夫々独立して保持されるため、歪みが生じることを避けることができる。
【００２５】
図３は、切削加工工具１の前方に取り付けられる先行加工具３０の例を示している。先行加工具３０は、切削加工工具１による切削の前段階で粗く金属管内を切削する工具である。先行加工具本体３１は、回転中心Ｃに対して直交して交わる揺動溝３３が設けられている。棒状の支持体３２の両端には、切り刃３９が取り付けられている。キャップ部３５は揺動溝３３を前側から封鎖する。支持体３２は、揺動溝３３とキャップ部３５により形成された揺動路に対して、四方への移動が規制される一方、径方向Ｒに摺動することが可能ではある。一方、支持体３２は、バネ部材３４により、先行加工具本体３１の中央に位置するように付勢されている。バネ部材３４は、先行加工具本体３１に穿孔された孔３７に収容され、覆い部３６により押さえられている。
【００２６】
図４は、切削加工工具１の前方に先行加工具３０を、後方にさらにローラバニシング加工するバニシング工具２０を取り付けた複合工具の例を示している。このバニシング工具２０の例では、金属管に進入する際にはバニシングローラー２１は収容された状態で、後退する際にはバニシングローラーを繰り出して切削加工面を転圧する。先行加工具３０の切り刃３９は、切削加工工具１の切り刃５よりも距離Ｓだけ若干外周側に突出している。
【００２７】
バニシング工具２０は、図示しない駆動力付与機構と切削加工工具１の間に連結される。工具本体２２の先端には、切削加工工具１の基体部２に設けられた雌螺子孔２ｂに連結する雄螺子部２２ａが設けられている。工具本体２２の内部を貫通する駆動軸２７は、ドライブシャフト３を押すことによりカートリッジ４を縮径方向に後退させる。
【００２８】
工具本体２２の外周にはインナーリング２３が固定されている。またインナーリング２３を被うように円筒体のアウターレース２４が装着されている。アウターレース２４はスラストベアリング２５、スプリング２６により回転中心Ｃに沿って若干移動可能に保持されている。またアウターレース２４の外周面には等ピッチに平行して複数個のバニシングローラー２１の嵌合孔２４ａが穿孔されている。またインナーリング２３の外周は往き方向Ｆに拡径するテーパに形成されていて、このテーパ面上にアウターレース２４の嵌合孔２４ａに嵌挿されたバニシングローラ−２１が転動自在に当接している。バニシングローラー２１は往き方向Ｆに縮径するテーパに形成されている。
【００２９】
従って、バニシング工具２０が往き方向Ｆのとき、バニシングローラー２１は金属管の管内面に接触し、もし抵抗を受ければインナーリング２３の逆テーパ面を摺動してスプリング２６を圧縮し、縮径する。次に戻り方向Ｂのときは、インナーリング２３の逆テーパ面を拡径方向に摺動し、管内面を転圧する。なお、金属管は、切削加工工具１の切り刃５により内周が切削されているため径が大きくなっており、戻り方向Ｂのときには先行加工具３０の切り刃３９は金属管に当たらない。
【００３０】
この例においては、戻り方向Ｂのときに転圧するバニシング工具を接続したが、往き方向Ｆのときに拡径して転圧し、戻り方向Ｂのときは縮径するバニシング工具（例えば、ＵＳＰ４３６７５７６、１９８３年１月１１日）を接続しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１     切削加工工具
２     基体部
２ｂ     雌螺子孔
３     ドライブシャフト
４     カートリッジ
５     切り刃
６     バネ部材
７     ボルト
８     ガイド
９     押さえ部材
１０     中心孔
１１     連携体
１１ａ     カム面
１１ｂ     前側
１１ｃ     テーパ
１１ｄ     後側
１２     スライダー
１３     径方向溝
１４     移動軸
１４     連結部
１４ａ     雌螺子孔
１６     連絡孔
１８     蓋部材
１９     バネ手段
２０     バニシング工具
２１     バニシングローラー
２２     工具本体
２２ａ     雄螺子部
２３     インナーリング
２４     アウターレース
２４ａ     嵌合孔
２５     スラストベアリング
２６     スプリング
２７     駆動軸
３０     先行加工具
３１     先行加工具本体
３２     支持体
３３     揺動溝
３４     バネ部材
３５     キャップ部
３６     覆い部
３７     孔
３９     切り刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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