(57)【要約】      （修正有）【課題】低加工コストにて穴の壁面に精度の高い溝を簡単に形成することができる穴の内壁への溝の加工方法を提供する。【解決手段】加工刃２６とボーリングバー２４とを穴１０に入れ、ボーリングバーの中心軸Ｏと穴の中心軸Ｐとの距離をＡとする。穴１０の中心軸Ｐを中心としてボーリングバー２４の中心軸Ｏと加工刃２６とを直線上の反対側に位置するように保ちながら、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを穴１０の中心軸Ｐを中心に半径Ａの円周上を回転させる。その回転を保ちながら、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを穴１０の中心軸Ｐに近づけるように、距離Ａを徐々にゼロに近づけるようにする。これによって、穴１０の中心軸Ｐからの加工刃２６の先端位置までの長さが徐々に大きくなって、穴１０の内壁に溝を形成することができる。【選択図】      図１
2004314190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転主軸の中心軸Ｏに対してその回転主軸から外側に突出する刃を備え、加工を行う穴の中心軸Ｐと前記回転主軸の中心軸Ｏとを平行に配置し、前記穴の中心軸Ｐと前記回転主軸の中心軸Ｏとの距離Ａとして前記刃と前記回転主軸とを前記穴に挿入し、前記中心軸Ｐを中心にして前記中心軸Ｏと前記刃とを直線上の反対側の位置に保った直線状態で前記回転主軸の中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐを中心として半径Ａの円周上を回転し、前記直線状態を保った回転をしながら前記回転主軸の中心軸Ｏを移動させて前記半径Ａを徐々にゼロにして穴の円周方向の壁面に溝を形成することを特徴とする穴の内壁への溝の加工方法。
【請求項２】
ワークに前記穴を備え、そのワークを保持する保持手段と、前記回転主軸を取付ける回転装置並びにその回転装置をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ方向駆動装置とを、同一の基台上に備えたことを特徴とする請求項１記載の穴の内壁への溝の加工方法。
【請求項３】
前記回転主軸を回転させる回転装置とその回転装置をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ方向駆動装置とを有し、前記回転装置が前記回転主軸に代えて穴開け手段とを取付け交換可能とし、前記穴開け手段で壁に前記穴を形成し、その後、前記回転装置に前記刃を備えた前記回転主軸を取付けることを特徴とする請求項１記載の穴の内壁への溝の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークや壁に形成される穴の内壁の円周方向に溝を形成するための穴の内壁への溝の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、穴を有するワークや壁面において、穴の内壁を加工する技術は知られている。例えば特許文献１には、ワークの穴の内壁において軸の進行方向位置に応じて、内壁の内径を徐々に拡大加工させる装置が提供されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１５５４２号公報（第２−４頁、図１及び図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、ワークの穴における軸の進行方向に伴って、穴の内壁の内径が同一かまたは徐々に大きくなるような加工を行うものである。即ち、特許文献１では、成形品が型から抜けるのと同様に、ワークの穴の内径が徐々に大きくなるような加工を行うものであるが、穴の途中位置にＯリング等を装着できるための溝（穴の内径よりも大きな内径の溝）を形成するものではない。また、従来既知の技術では、穴の途中位置に溝を形成するような技術は未だ開発されていない。
【０００５】
穴の内壁にＯリング等を装着する溝の形成する方法としては、例えば、リセッシング機構付きホルダーを用いて、バイトの径を変化させて溝を形成する方法や、内径よりも小さいメタルソーのようなミーリングカッターを用いてＣＮＣの円弧補間機能によって溝を形成することが考えられる。
【０００６】
しかし、リセッシングツールによる方式では、加工機主軸内にバイト径を変化させるための駆動機構を必要となるため、構造が複雑となってコストが高いものになるという欠点がある。また、ミーリング方式では、工具コストが高く、しかも円弧補間精度がそのまま加工精度となり、精度維持が難しいという欠点がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、低加工コストにて穴の壁面に精度の高い溝を簡単に形成することができる穴の内壁への溝の加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る穴の内壁への溝の加工方法は、回転主軸の中心軸Ｏに対してその回転主軸から外側に突出する刃を備え、加工を行う穴の中心軸Ｐと前記回転主軸の中心軸Ｏとを平行に配置し、前記穴の中心軸Ｐと前記回転主軸の中心軸Ｏとの距離Ａとして前記刃と前記回転主軸とを前記穴に挿入し、前記中心軸Ｐを中心にして前記中心軸Ｏと前記刃とを直線上の反対側の位置に保った直線状態で前記回転主軸の中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐを中心として半径Ａの円周上を回転し、前記直線状態を保った回転をしながら前記回転主軸の中心軸Ｏを移動させて前記半径Ａを徐々にゼロにして穴の円周方向の壁面に溝を形成するようにしたものである。
【０００９】
本発明はまた、ワークに前記穴を備え、そのワークを保持する保持手段と、前記回転主軸を取付ける回転装置並びにその回転装置をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ方向駆動装置とを、同一の基台上に備えるようにしたものである。
本発明はまた、前記回転主軸を回転させる回転装置とその回転装置をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ方向駆動装置とを有し、前記回転装置が前記回転主軸に代えて穴開け手段とを取付け交換可能とし、前記穴開け手段で壁に前記穴を形成し、その後、前記回転装置に前記刃を備えた前記回転主軸を取付けるようにしたものである。
【００１０】
【作用】
ボーリングバーの中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐと異なる位置にして、加工刃とボーリングバーとを穴の中に入れる。この状態におけるボーリングバーの中心軸Ｏと穴の中心軸Ｐとの距離をＡとする。その後、穴の中心軸Ｐを中心としてボーリングバーの中心軸Ｏと加工刃とを直線上の反対側に位置するように保ちながら、ボーリングバーの中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐを中心に半径Ａの円周上を回転させる。これによって、加工刃が穴の中心軸Ｐを中心とした同一半径上を回転することになる。その後、ボーリングバーの中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐに近づけるように、ボーリングバーの中心軸Ｏと穴の中心軸Ｐとの距離Ａを徐々にゼロに近づけるようにする。これによって、穴の中心軸Ｐからの加工刃の先端位置までの長さが徐々に大きくなって、穴の円周方向の壁面に溝を形成することができる。
【００１１】
【発明の第１実施形態】
次に本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る穴の内壁への溝の加工方法に使用する装置を示す概略構成図、図２はボーリングバーを穴に挿入した状態でのボーリングバーと穴との位置関係を示す断面図である。この第１実施形態においては、ワークに形成した穴の内壁に溝を形成するものである。穴１０を形成したワーク１２は保持手段１４に保持されており、その保持手段１４は基台１６に固定されている。図１及び図２において、穴１０の中心軸を線Ｐで示す。図１においては、穴１０は一端閉鎖のものを示したが、ワーク１２に形成される穴１０は貫通穴であっても良い。
【００１２】
基台１６の上には前記保持手段１４の他に移動装置１８が備えられており、この移動装置１８の移動方向は、ワーク１２の穴１０の中心軸Ｐと平行な方向（Ｚ方向）となるよう設定されている。この移動装置１８の上には、保持する装置を平面上での位置を変位させることができるＸ−Ｙ方向駆動装置２０が取付けられている。
【００１３】
Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０には回転手段２２が固定され、その回転手段２２に回転主軸としてのボーリングバー２４が固定される。このＸ−Ｙ方向駆動装置２０は、回転手段２２並びにボーリングバー２４をＸ−Ｙ方向に自由に移動（例えば円弧運動等）させるものである。回転手段２２は、ボーリングバー２４をその中心軸Ｏを中心に回転させるものである。ボーリングバー２４の先端付近には、その外面から外側に中心軸Ｏに対して直角方向に伸びる加工刃２６が取付けられる。
【００１４】
移動装置１８の基台１６上でのＺ方向への移動や、Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０による回転手段２２並びにボーリングバー２４のＸ−Ｙ方向の移動や、回転手段２２によるボーリングバー２４の中心軸Ｏを中心とする回転は、コンピュータ２８によって制御する。
【００１５】
ワーク１２を保持する保持手段１４も、回転手段２２を保持するＸ−Ｙ方向駆動装置２０も共に、同一の基台１６の上に備えられているので、ボーリングバー２４がどの位置に移動したとしても、ボーリングバー２４の中心軸Ｏが前記ワーク１２の穴１０の中心軸Ｐと常に平行に設定することが可能になる。また、コンピュータ２８は、ワーク１２の穴１０の中心軸Ｐとボーリングバー２４の中心軸Ｏとを関連付けて認識することができる。
【００１６】
図１に示すように、穴１０の内径をＤとし、ボーリングバー２４の外径をｄとし、加工刃２６におけるボーリングバー２４の外壁からの突出長さをＬとすると、Ｄ＞ｄ＋Ｌとなるように、ボーリングバー２４の外径ｄと加工刃２６の突出長さＬとの寸法を設定する。
【００１７】
次に、穴１０の内壁への溝の加工方法について説明する。ボーリングバー２４と加工刃２６がワーク１２の穴１０に挿入できるように、Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０によって穴１０の中心軸Ｐに対するボーリングバー２４の中心軸Ｏの位置を先ず設定する。その後、移動装置１８をワーク１２側に移動させて、ボーリングバー２４と加工刃２６とをワーク１２の穴１０に挿入する。
【００１８】
穴１０の所定の位置までボーリングバー２４と加工刃２６とが挿入された状態（図１及び図２）では、ワーク１２の穴１０の中心軸Ｐとボーリングバー２４の中心軸Ｏとの間には、距離Ａ（Ａ１）が開いている。穴１０の中心軸Ｐとボーリングバー２４の中心軸Ｏとは平行な状態であり、その距離Ａ１をコンピュータ２８が認識している。
【００１９】
次に、Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０と回転手段２２とを作動させる。Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０は、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを、穴１０の中心軸Ｐを中心とする半径Ａ１の円（想像円）３２に沿って回転させる。それと共に、回転手段２２は、ボーリングバー２４の中心軸Ｏが、穴１０の中心軸Ｐを中心として常に加工刃２６の反対側に位置するようにボーリングバー２４を回転させる。即ち、ボーリングバー２４の中心軸Ｏと、穴１０の中心軸Ｐと、加工刃２６とが常に一直線の位置関係を保つようにして、ボーリングバー２４がその中心軸Ｏを中心に回転させられる。図２に示すように、ボーリングバー２４の中心軸Ｏが、穴１０の中心軸Ｐを中心とする半径Ａ１の円３２の上を回転すると共に、ボーリングバー２４が中心軸Ｏを中心として、ボーリングバー２４の中心軸Ｏと穴１０の中心軸Ｐと加工刃２６とを常に一直線の位置関係を保つようにして回転する状態では、円３２上のどの位置にボーリングバー２４の中心軸Ｏが移動しても、加工刃２６の先端は穴１０の中心軸Ｐを中心とする円周上を移動する。即ち、円３２上のどの位置にボーリングバー２４の中心軸Ｏが移動しても、加工刃２６の先端と穴１０の内壁３０との間には、必ず隙間Ｂが生じる。
【００２０】
その後、Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０によってボーリングバー２４の中心軸Ｏと穴１０の中心軸Ｐとの距離ＡをＡ１からゼロに向けて徐々に小さくしてゆく。距離ＡがＡ１からゼロに向かう途中において、距離ＡがＡ２になった状態を図３に示す。この図３の状態では、加工刃２６の先端と穴１０の内壁３０との間の隙間Ｂがゼロとなり、加工刃２６が穴１０の内壁３０の円周方向に丁度接触した状態を示す。即ち、ボーリングバー２４の中心軸Ｏと穴１０の中心軸Ｐとの距離ＡがＡ１からＡ２に至るまでの間は、穴１０の内壁３０に加工刃２６が接触しないため、穴１０の内壁３０には加工が施されない。
【００２１】
この図３の状態から、前述と同様に、ボーリングバー２４の中心軸Ｏが、穴１０の中心軸Ｐを中心とする円３２の上を回転すると共に、ボーリングバー２４の中心軸Ｏが穴１０の中心軸Ｐを中心として常に加工刃２６の反対側に位置するように、ボーリングバー２４を中心軸Ｏを中心に回転させる。その際、ボーリングバー２４の中心軸Ｏと穴１０の中心軸Ｐとの距離ＡをＡ２から徐々にゼロになるようにする。これによって、穴１０の内壁３０が同一半径で徐々に円周方向に削られる。ボーリングバー２４の中心軸Ｏと穴１０の中心軸Ｐとの距離Ａがゼロになった状態（図４及び図５）においては、穴１０の内壁３０の円周方向に、Ａ２の深さの環状の溝３４が形成される。
【００２２】
穴１０の内壁３０の円周方向に環状の溝３４を形成した後は、例えば図４及び図５の状態からボーリングバー２４の中心軸Ｏを穴１０の中心軸Ｐから距離Ａ１まで離れた位置（図１及び図２の状態）まで移動させ、その後、移動装置１８を作動させて、ボーリングバー２４及び加工刃２６を穴１０の外部に移動させる。以上の操作を繰り返すことによって、ワーク１２の穴１０の壁面３２の円周方向に溝３４を加工形成することができる。なお、溝３４の深さを深くするには、ボーリングバー２４の外面より突出する加工刃２６の長さを長くすれば良い。
【００２３】
【発明の第２実施形態】
次に本発明の他の実施形態について説明する。前記第１実施形態においては、保持手段１４によって保持されるワーク１２に形成した穴１０に溝３４を形成する場合について説明した。この第２実施形態は、保持手段１４によって保持することができない壁（この壁は基台１６と固定関係にあるものだけでなく、基台１６に対して着脱自在に固定できる大きな部材の壁面も含むものとする）の穴に、溝を形成するものである。図６及び図７は発明の第２実施形態を示す構成図である。図６及び図７において、図１及び図２と同一参照番号は同一部材を示す。図６に示すように、壁３６は最初から穴が形成されていないものを用いる。移動装置１８の上にＸ−Ｙ方向駆動装置２０が取付けられ、そのＸ−Ｙ方向駆動装置２０に回転手段２２が固定され、その回転手段２２に穴開け手段としてのドリル３８を取付ける。Ｘ−Ｙ方向駆動装置２０によってドリル３８の位置を壁３６に穴を開ける位置に合致させ、ドリル３８によって壁３６に穴４０を形成する。この穴４０の中心軸をＰとする。
【００２４】
壁３６に穴４０を形成した後、図７に示すように、ドリル３８に代えて、加工刃２６を備えたボーリングバー２４を回転手段２２に固定する。ボーリングバー２４の中心軸Ｏは、穴４０の中心軸Ｐと平行である。その後、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを穴４０の中心軸Ｐと変位させることによって、加工刃２６を備えたボーリングバー２４を壁３６の穴４０に挿入することができる。以後、穴４０の壁面に溝を形成する作業手順は発明の第１実施形態と同じであり、この第２実施形態においても第１実施形態と同様に穴４０に溝を形成することができる。
【００２５】
なお、加工刃２６が穴１０の内壁に接触しない図２の状態から、加工刃２６が穴１０の内壁に接触する図３の状態までの間は、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを穴１０の中心軸Ｐを中心として半径Ａの円３２上を回転させながら半径Ａを小さくするとした。それに代えて、図２の状態から図３の状態までの間は、ボーリングバー２４の中心軸Ｏを、図２の状態から図３の状態まで直線的に移動させるようにしても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る穴の内壁への溝の加工方法によれば、加工刃とボーリングバーとを穴に入れた後、ボーリングバーの中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐを中心として常に加工刃の反対側に位置するように保ちながら、ボーリングバーの中心軸Ｏを穴の中心軸Ｐを中心に距離Ａを半径とする円に沿って回転させる。この状態を保ちながら、穴の中心軸Ｐとボーリングバーの中心軸Ｏとの距離Ａを徐々にゼロに近づけるようすることで、ボーリングバーに取付けた加工刃によって穴の内壁の円周方向に溝を形成することができる。溝底の形状をＡ＝０で切削することで溝の形状は回転手段の回転精度で決定され、Ｘ−Ｙ方向駆動手段の補間精度に依存しない。この結果、穴の内壁に形成する溝の精度は高く、しかも溝を簡単に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る穴の内壁への溝の加工方法に使用する装置の概略構成図である。
【図２】ボーリングバーを穴に挿入した状態でのボーリングバーと穴との位置関係を示す断面図である。
【図３】加工刃が穴の内壁に接触した状態を示す図２相当図である。
【図４】加工刃が穴の内壁に溝を形成した状態を示す要部断面図である。
【図５】加工刃が穴の内壁に溝を形成した状態を示す図１相当図である。
【図６】本発明に係る他の実施形態の加工方法を施すために壁に穴を開ける装置の概略構成図である。
【図７】図６で形成した穴の壁に本発明の溝を加工する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  穴
１２  ワーク
１４  保持手段
１６  基台
１８  移動装置
２０  Ｘ−Ｙ方向駆動手段
２２  回転手段
２４  ボーリングバー
２６  加工刃
３０  内壁
３４  溝
３６  壁
３８  ドリル
４０  穴
【図１】
2004314190.tif 000003
【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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【図７】
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