(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴あけ工具が装着される主軸と、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における前記主軸の位置を調整する主軸位置調整機構と、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における、穴あけ加工前の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の位置（ｘ０、ｙ０）から、穴あけ加工中の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の先端の位置（ｘ１、ｙ１）の変位（δＸ＝ｘ１−ｘ０、δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得する変位取得手段と、
前記変位取得手段によって取得された変位（δＸ、δＹ）に基づいて、前記主軸の前記ＸＹ平面における位置（Ｘ、Ｙ）を（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に穴あけ加工中に移動させるように前記主軸位置調整機構を制御する調整機構制御手段と、を有することを特徴とする深穴加工装置。
【請求項２】
前記穴あけ工具は、工具胴部と当該工具胴部の先端に設けられた切削刃を有し、
前記穴あけ加工中の前記主軸位置調整機構による前記主軸の移動量δＸ、δＹは、前記切削刃の最外周と前記工具胴部の最外周の差以下とすることを特徴とする請求項１に記載の深穴加工装置。
【請求項３】
主軸に穴あけ工具が装着された深穴加工装置を用いた深穴加工方法であって、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における、送り方向においてワークに進入する直前の場所の穴あけ加工前の穴あけ工具の位置（ｘ０、ｙ０）から、穴あけ加工中の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の位置（ｘ１、ｙ１）までの変位（δＸ＝ｘ１−ｘ０、δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得し、
前記変位取得手段によって取得された変位（δＸ、δＹ）に基づいて、前記主軸の前記ＸＹ平面における位置（Ｘ、Ｙ）を（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に穴あけ加工中に移動させることを特徴とする深穴加工方法。
【請求項４】
前記穴あけ工具は、工具胴部と当該工具胴部の先端に設けられた切削刃を有し、
前記穴あけ加工中の前記主軸位置調整機構による前記主軸の移動量δＸ、δＹは、前記切削刃の最外周と前記工具胴部の最外周の差以下とすることを特徴とする請求項３に記載の深穴加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深穴加工装置及び深穴加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工材（ワーク）に深穴を形成する深穴加工装置が知られている。深穴加工装置では、穴あけ加工を施す工具として、長尺ドリルが用いられる。長尺ドリルとは、一般に、ドリルの長さＬと、ドリル径Ｄの比であるＬ／Ｄが５以上である。
【０００３】
ワークの加工端面に傾斜や凹凸が存在する場合では、加工開始時のドリルの振れにより、主軸に取り付けられたドリルが、主軸に対して斜め方向に進む。そして、そのまま加工を継続すると、加工穴の直進性が悪化し、加工穴とドリル胴部が接触し、工具破損に至ることもある。長尺ドリルは、主軸と長尺ドリルの先端までの距離が長くなるため、この加工穴の直進性の問題が顕著になる。
【０００４】
このような問題に対し、特許文献１には、ワークの先端をガイドブッシュのガイド孔に挿入することで、ワークの位置決めを行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３８３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法では、ガイドブッシュが、ドリル側面に備え付けたガイドパッドおよび刃先側面が当たり、ガイドブッシュが徐々に摩耗する。そのため、特許文献１の方法では、ガイドブッシュの摩耗量を管理する工程が増え、また、ガイドブッシュの交換コストがかかり生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点に対してなされたものであり、生産性を低下させずに、穴あけ工具の破損や磨耗を回避又は軽減させることができる深穴加工装置及び深穴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】
【０００８】
本発明に係る深穴加工装置及び深穴加工方法は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］穴あけ工具が装着される主軸と、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における前記主軸の位置を調整する主軸位置調整機構と、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における、穴あけ加工前の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の位置（ｘ０、ｙ０）から、穴あけ加工中の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の先端の位置（ｘ１、ｙ１）の変位（δＸ＝ｘ１−ｘ０、δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得する変位取得手段と、
前記変位取得手段によって取得された変位（δＸ、δＹ）に基づいて、前記主軸の前記ＸＹ平面における位置（Ｘ、Ｙ）を（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に移動させるように前記主軸位置調整機構を制御する調整機構制御手段と、を有することを特徴とする深穴加工装置。
［２］前記穴あけ工具は、工具胴部と当該工具胴部の先端に設けられた切削刃を有し、
前記穴あけ加工中の前記主軸位置調整機構による前記主軸の移動量δＸ、δＹは、前記切削刃の最外周と前記工具胴部の最外周の差以下とすることを特徴とする［１］に記載の深穴加工装置。
［３］主軸に穴あけ工具が装着された深穴加工装置を用いた深穴加工方法であって、
前記穴あけ工具の送り方向と直交するＸＹ平面における、送り方向においてワークに進入する直前の場所の穴あけ加工前の穴あけ工具の位置（ｘ０、ｙ０）から、穴あけ加工中の送り方向においてワークに進入する直前の場所の前記穴あけ工具の位置（ｘ１、ｙ１）までの変位（δＸ＝ｘ１−ｘ０、δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得し、
前記変位取得手段によって取得された変位（δＸ、δＹ）に基づいて、前記主軸の前記ＸＹ平面における位置（Ｘ、Ｙ）を（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に移動させることを特徴とする深穴加工方法。
［４］前記穴あけ工具は、工具胴部と当該工具胴部の先端に設けられた切削刃を有し、
前記穴あけ加工中の前記主軸位置調整機構による前記主軸の移動量δＸ、δＹは、前記切削刃の最外周と前記工具胴部の最外周の差以下とすることを特徴とする［３］に記載の深穴加工方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る深穴加工装置及び深穴加工方法によれば、生産性を低下させずに、穴あけ工具の破損や磨耗を回避又は軽減させることができる深穴加工装置及び深穴加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る深穴加工装置の構成を示す図である。
【図２】穴あけ工具の先端を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る深穴加工装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の深穴加工方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る深穴加工方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る深穴加工装置の構成を示す図である。この深穴加工装置１００は、ワーク１に対して粗加工穴を形成する装置である。なお、粗加工穴とは、高い直進性が要求されない加工穴を示すものとする。図１において、紙面前後方向をＸ軸とし、左右方向をＺ軸とし、上下方向をＹ軸とし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ他の軸と直交しているものとする。また、Ｘ軸とＹ軸によって規定される面をＸＹ平面と呼ぶ。
【００１３】
架台２１の上には、被加工材であるワーク１がセットされている。架台２１には、主軸２３を支持する主軸位置調整機構２２が設けられている。主軸位置調整機構２２には、主軸台２５が設けられ、主軸台２５の先端には、主軸２３が回転可能に支持されている。主軸２３の先端は、穴あけ工具２４が着脱可能に支持されている。
【００１４】
主軸位置調整機構２２は、主軸２３のＸＹ平面上の位置を移動させることができるように構成されている。具体的には、主軸位置調整機構２２には、主軸２３をＸ軸方向に移動させるＸ軸調整機構１１と、主軸２３をＹ軸方向に移動させるＹ軸調整機構１２が設けられている。
【００１５】
Ｘ軸調整機構１１には、Ｘ軸調整機構１１を駆動するＸ軸調整モータ３１が設けられている。Ｘ軸調整モータ３１は、ボールねじを回転駆動することにより、主軸２３をＸ方向に移動させることができる。Ｘ軸調整モータ３１の回転方向を切り替えることで、−Ｘ方向、＋Ｘ方向の切り替えを行うことができる。
【００１６】
同様に、Ｙ軸調整機構１２には、Ｙ軸調整機構１２を駆動するＹ軸調整モータ３２が設けられている。Ｙ軸調整モータ３２は、ボールねじを回転駆動することにより、主軸２３をＹ方向に移動させることができる。Ｙ軸調整モータ３２の回転方向を切り替えることで、−Ｙ方向、＋Ｙ方向の切り替えを行うことができる。
【００１７】
穴あけ工具２４は、主軸２３が送り方向に移動することによって、ワーク１側に移動する。穴あけ工具２４は、回転しながら送り方向に送り出されることで、ワーク１に深穴を形成することができる。なお、主軸２３の送り方向（Ｚ軸方向）の駆動は、図示しない送り方向駆動機構によって行われる。
【００１８】
主軸２３とワーク１の間には、穴あけ工具２４のワーク１側の位置の変位を検出する変位センサ５が設けられている。変位センサ５は、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸変位センサ５１とＸ軸変位センサ５２を有し、ＸＹ平面の穴あけ工具２４の変位を検出する。なお、図１においては、Ｙ軸変位センサ５１のみを示し、Ｘ軸変位センサ５２については図示していない。図１に示すように、Ｙ軸変位センサ５１は、ワーク１の切削端面に近接して設けられている。なお、図示しないＸ軸変位センサ５２も、ワーク１の切削端面からの距離は、Ｙ軸変位センサ５１と同程度の位置に設置されている。Ｙ軸変位センサ５１とＸ軸変位センサ５２は、穴あけ加工中の送り方向においてワークに進入する直前の場所の穴あけ工具のＸＹ平面における位置（Ｘ、Ｙ）を取得する。
【００１９】
Ｙ軸変位センサ５１は、穴あけ工具２４のＹ軸方向の変位δＹを検出する。具体的には、Ｙ軸変位センサ５１は、穴あけ加工を施すワーク１の加工端面に穴あけ工具２４が進入する前（穴あけ加工前）の穴あけ工具２４の位置（ｙ０）から、加工端面に穴あけ工具２４が進入した後（穴あけ加工中）の穴あけ工具２４の位置（ｙ１）までの変位量（δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得する。
【００２０】
同様に、Ｘ軸変位センサ５２は、穴あけ工具２４のＸ軸方向の変位δＸを検出する。Ｘ軸変位センサ５２は、穴あけ工具２４のＸ軸方向の変位δＸを検出する。具体的には、Ｘ軸変位センサ５２は、穴あけ加工を施すワーク１の加工端面に穴あけ工具２４が進入する前（穴あけ加工前）の穴あけ工具２４の位置（ｘ０）から、加工端面に穴あけ工具２４が進入した後（穴あけ加工中）の穴あけ工具２４の位置（ｘ１）までの変位量（δＸ＝ｘ１−ｘ０）を取得する。
【００２１】
なお、穴あけ加工中の穴あけ工具２４の位置（ｘ１、ｙ１）は、工具胴部２４ｂの一部が加工穴に進入し、加工振動が収まった後の穴あけ工具２４の位置とすることが好ましい。また、穴あけ工具２４の変位（δＸ、δＹ）は、穴あけ工具の基準点（例えば、最外周の位置や径中心）の変位を検出すればよい。
【００２２】
図２は、穴あけ工具の先端を示す図である。穴あけ工具２４は、工具胴部２４ｂの先端に、切削刃２４ａが形成されている。穴あけ工具２４には、切削刃２４ａ及び工具胴部２４ｂを送り方向に貫通する切り屑溝２４ｃが形成されている。切削刃２４ａによって切削されたワーク１の切り屑は、切り屑溝２４ｃに沿って、送り方向と反対側に移動し、穴あけ工具２４の外部に排出される。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態に係る深穴加工装置の構成を示すブロック図である。Ｙ軸変位センサ５１によって検出された穴あけ工具２４のＹ軸方向の変位δＹと、Ｘ軸変位センサ５２によって検出された穴あけ工具２４のＸ軸方向の変位δＸは、コンピュータ６０の調整機構制御手段６１に出力される。調整機構制御手段６１は、Ｘ軸調整機構１１及びＹ軸調整機構１２を駆動し、主軸２３のＸＹ平面の座標値（Ｘ、Ｙ）を、座標値（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に移動させる。
【００２４】
なお、穴あけ加工中のＸ軸調整機構１１及びＹ軸調整機構１２による主軸２３の移動量δＸ、δＹは、図２に示す切削刃２４ａの最外周と、工具胴部２４ｂの最外周の差（オフセット量δγ）以下とすることが好ましい。
【００２５】
次に、本実施の形態１に係る深穴加工方法の動作について説明する。図４は、従来の深穴加工方法を示す図であり、図５は、本発明の実施の形態に係る深穴加工方法を示す図である。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、従来の深穴加工方法では、穴あけ工具２４をワーク１に対して直進させた場合、図４（ｂ）に示すように、穴あけ工具２４が、主軸２３に対して斜め方向に進むことがある。穴あけ工具２４が、主軸２３（ワーク１）に対して斜め方向に進むと、穴あけ工具２４の工具胴部２４ｂが、ワーク１の切削面に形成された加工穴の入口と接触し、穴あけ工具２４の工具胴部２４ｂが磨耗する。
【００２７】
また、場合によっては、穴あけ工具２４がワーク１との接触により破損することもある。特に、穴あけ工具２４が、径の５倍以上の長さを有する長尺ドリルの場合では、穴あけ工具２４の先端と主軸２３の先端とのずれが大きくなり、この影響が顕著となる。
【００２８】
そこで、本実施の形態に係る深穴加工方法では、図５（ａ）に示すように、穴あけ加工を施す加工端面に、穴あけ工具２４が進入する前（穴あけ加工前）の穴あけ工具２４の実線で示す位置（ｘ０、ｙ０）から、加工端面に穴あけ工具２４が進入した後（穴あけ加工中）の穴あけ工具２４の点線で示す位置（ｘ１、ｙ１）の変位量（δＸ＝ｘ１−ｘ０、δＹ＝ｙ１−ｙ０）を取得する。
【００２９】
そして、図５（ｂ）に示すように、調整機構制御手段６１が、Ｘ軸調整機構１１及びＹ軸調整機構１２を駆動し、主軸２３の座標値（Ｘ、Ｙ）を、座標値（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に移動させる。これにより、主軸２３と穴あけ工具２４先端の傾斜が軽減される方向に、主軸２３が移動する。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る深穴加工方法では、主軸２３の座標値（Ｘ、Ｙ）を、座標値（Ｘ＋δＸ、Ｙ＋δＹ）に移動させることで、穴あけ工具２４とワーク１の加工穴の入り口との接触を軽減することができる。この結果、穴あけ工具２４の工具胴部２４ｂの磨耗や欠損を低減または防止し、生産性を向上させることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記の説明に限定されるものではなく、種々の設計変更を実施することができる。例えば、上記の説明では、Ｙ軸変位センサ５１、Ｘ軸変位センサ５２により穴あけ工具２４の変位（δＸ、δＹ）を検出したが、Ｙ軸変位センサ５１及びＸ軸変位センサ５２の代わりに、穴あけ工具２４の位置を検出するセンサを設置し、センサによって検出した位置からコンピュータ６０が変位（δＸ、δＹ）を検出するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  ワーク
５  変位センサ
１１  Ｘ軸調整機構
１２  Ｙ軸調整機構
２２  主軸位置調整機構
２３  主軸
２４  穴あけ工具
２４ａ  切削刃
２４ｂ  工具胴部
２４ｃ  切り屑溝
２５  主軸台
３１  Ｘ軸調整モータ
３２  Ｙ軸調整モータ
５１  Ｙ軸変位センサ
５２  Ｘ軸変位センサ
６０  コンピュータ
６１  調整機構制御手段
【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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