(57)【要約】【課題】ワークの加工面に深穴を加工する際の加工時間を短縮すると共に、前記深穴の精度向上を図る。【解決手段】ワーク１６の深穴加工を行う加工面１２２にガイド部材７６のブッシュ１０２を当接させた後、超硬材等からなるブッシュ１０２の内部にドリル７４を挿通させることにより、該ドリル７４の外周面に形成された一組のガイド部８９ａ、８９ｂによって前記ドリル７４がブッシュ１０２によって軸線方向に沿って保持される。これにより、回転駆動源の駆動作用下に回転するドリル７４をワーク１６に向かって変位させることにより、前記ワーク１６に当接しているガイド部材７６を介してワーク１６に所定深さの深穴１７を形成する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源による駆動作用下に回転駆動する穿孔用工具を介してワークに深穴を形成する深穴加工装置において、
軸線方向に沿って延在する溝部が形成されると共に、前記溝部が形成される軸部の外周面より半径外方向に突出して延在する一組のガイド部を有し、前記ワークに対して接近・離間自在に設けられる穿孔用工具と、
前記穿孔用工具が挿通される孔部が形成されて超硬材又は高硬度材からなる保持部材を有し、前記保持部材を介して前記穿孔用工具を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド機構と、
前記ガイド機構を前記ワークに対して接近・離間する方向に変位させ、前記ワークの加工面に前記保持部材を当接させる変位機構と、
を備え、
前記穿孔用工具が前記保持部材の孔部に挿通された際、前記穿孔用工具の前記ガイド部が、該保持部材の孔部の内周面に対して当接してガイドされた状態で軸線方向に沿って変位することを特徴とする深穴加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記保持部材は円筒状のブッシュからなり、前記ブッシュの内部に形成される孔部の内周径と、前記穿孔用工具における前記ガイド部の外周径とが略同等に形成されることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記穿孔用工具は、螺旋状の溝部を有するツイストドリルからなることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記ツイストドリルは、該ツイストドリルの軸線に対する前記溝部の傾斜角度が２７〜３３°の範囲内に設定されることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項５】
請求項３記載の装置において、
前記ツイストドリルの軸線方向に沿った長さは、該ツイストドリルの直径の３５倍以上となるように設定されることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記穿孔用工具は、前記ワークに深穴加工を行う際に潤滑剤及び圧力流体が流通する通路と、
前記通路と連通し、前記ワークと対峙する端面に開口する噴射孔と、
を備え、
前記ワークに前記穿孔用工具を介して深穴加工を行う際に、前記通路を介して供給される潤滑剤が、前記圧力流体と混合された状態で前記噴射孔を介して前記ワークと前記穿孔用工具の端面との間に噴射されることを特徴とする深穴加工装置。
【請求項７】
駆動源による駆動作用下に回転駆動する穿孔用工具を介してワークに深穴を形成する深穴の加工方法において、
前記穿孔用工具を案内するガイド機構の保持部材を、変位機構による変位作用下に深穴が形成されるワークの加工面に当接させる工程と、
前記ワークに対して接近・離間自在に設けられた前記穿孔用工具を前記ワークの前記加工面に向かって変位させ、前記保持部材の孔部に沿って挿通させる工程と、
前記穿孔用工具の外周面に半径外方向に向かって突出するように形成された一組のガイド部が、前記孔部の内周面に当接してガイドされた状態で、前記孔部を貫通した前記穿孔用工具によって前記ワークの前記加工面に深穴を形成する工程と、
を有することを特徴とする深穴の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリル等の回転駆動する穿孔用工具によってワークに深穴を加工することが可能な深穴加工装置及びその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ドリル等の回転駆動する穿孔用の工具によってワークに対して所定深さの穴加工を行う加工装置が知られている。そして、近年、様々な製品の小型化を図るにあたり、前記製品を構成する各部品の小型化が要求されているため、これらのワークとなる部品に行われる穴加工も、前記部品の小型化に伴って小径且つ深穴であることが多く、且つ、高精度であることが要求されている。このため、このようなワークに深穴の加工を施す加工装置の工具は、ワークに加工する所望の穴形状に応じて小径且つ長手方向に沿って長尺に形成されている。
【０００３】
そして、前記工具を介してワークに深穴の加工を行う際に、前記ワークの表面が、鋳物の表面加工が施されていない素材面である場合や、前記ワークの表面が所定角度傾斜し、該ワークに施される穴加工が斜め穴となる場合がある。このような場合には、回転駆動した工具をワークに向かって変位させて該ワークの表面に接触させた際に該工具の先端がワークに対して位置ずれし、前記工具によって形成されるワークの深穴の位置が所望の位置よりずれてしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来から、ワークの表面に対して予め座ぐり加工等によって工具の軸線と直交する平面を有する座ぐり穴を形成することにより鋳物の素材面を除去し、次に、長尺な工具をガイドするガイド穴を前記座ぐり穴に対して所定深さだけ形成した後、前記長尺な工具によって座ぐり穴、ガイド穴を介してワークに対して深穴を加工する加工装置及び加工方法が知られている。これにより、ワークの表面に対して工具を位置ずれさせることなく当接させ、前記工具によってワークの所望の位置に深穴加工を施している。
【０００５】
しかしながら、上述の加工装置及び加工方法では、ワークに深穴加工を施す際に、前記ワークの表面に座ぐり穴及びガイド穴を形成する工程等が必要となるため、その加工工程が増大してワークの加工時間が長くなる。また、同時に、座ぐり穴の形成、ガイド穴の形成等の各加工作業に応じてそれぞれ別個の工具を準備する必要が生じるため、前記各工具に要するコストが増大してしまう。
【０００６】
これらの課題を解決するために、ワークの表面に向かって自在に変位するガイド手段を設け、前記ガイド手段をワークの表面へと当接させた後に、長尺な工具をガイド手段の内部を挿通させながら前記ワークに向かって変位させて前記表面へと接触させる。そして、ガイド手段によるガイド作用下にワークの表面に接触した工具をさらにワークに向かって変位させることにより、前記ワークの所望の位置に深穴加工を行う加工装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００７】
このような加工装置では、工具の先端がワークの表面に接触した際の該工具の滑りをガイド手段によって防止しているため、前記ワークに深穴加工を行う際の座ぐり穴、ガイド穴等の前加工の工程が不要となる、とされている。
【０００８】
【特許文献１】実公昭６０−３７２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３１４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１及び２に係る従来技術においては、ワークに深穴を加工するための工具が、前記ワークに形成する深穴の深さに対応して長尺に形成されている。そのため、ガイド手段の内部を挿通する前記工具の先端に半径方向の振れが生じ、前記工具によって形成されるワークの深穴位置及び深穴形状が安定しないという問題がある。
【００１０】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、ワークに深穴を形成する際の加工時間を短縮して生産性の向上を図ると共に、前記深穴の精度向上を図ることが可能な深穴加工装置及びその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】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、駆動源による駆動作用下に回転駆動する穿孔用工具を介してワークに深穴を形成する深穴加工装置において、
軸線方向に沿って延在する溝部が形成されると共に、前記溝部が形成される軸部の外周面より半径外方向に突出して延在する一組のガイド部を有し、前記ワークに対して接近・離間自在に設けられる穿孔用工具と、
前記穿孔用工具が挿通される孔部が形成されて超硬材又は高硬度材からなる保持部材を有し、前記保持部材を介して前記穿孔用工具を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド機構と、
前記ガイド機構を前記ワークに対して接近・離間する方向に変位させ、前記ワークの加工面に前記保持部材を当接させる変位機構と、
を備え、
前記穿孔用工具が前記保持部材の孔部に挿通された際、前記穿孔用工具の前記ガイド部が、該保持部材の孔部の内周面に対して当接してガイドされた状態で軸線方向に沿って変位することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ワークの加工面に深穴を形成する際に、保持部材を有するガイド機構を前記ワークに向かって変位させ、高硬度材や超硬材からなる前記保持部材をワークの加工面へと当接させた後、回転駆動する穿孔用工具をワークに向かって変位させて保持部材の孔部へと挿通させる。その際、穿孔用工具の外周面に形成された一組のガイド部が、保持部材の孔部の内周面に当接することにより、前記保持部材に挿通された穿孔用工具の半径方向への変位（振れ）が抑制される。
【００１３】
これにより、穿孔用工具が保持部材を介してワークの加工面に当接する際、前記加工面に対する穿孔用工具の位置精度を向上させることができると共に、前記保持部材を貫通した穿孔用工具によってワークの深穴加工が行われる際においても、前記保持部材の孔部によって穿孔用工具が軸線方向に変位自在に保持されているため、深穴加工時における穿孔用工具の半径方向への変位が抑制される。
【００１４】
従って、穿孔用工具が保持部材の孔部を貫通することにより、前記穿孔用工具のワークに対する直進性が好適に維持されると共に、前記穿孔用工具がワークに当接した際においても、前記保持部材とガイド部によるガイド作用下に前記穿孔用工具がワークの加工面に対して位置ずれすることがなく、常にワークに対して所望の位置に深穴の加工を確実に行うことができる。
【００１５】
また、ワークの加工面にガイド機構の保持部材を当接させ、前記保持部材によるガイド作用下に穿孔用工具によって前記ワークに対して深穴の加工を行うことができるため、前記ワークに対して、予め、座ぐり穴等を形成した後に深穴の加工を行っている従来の加工工程と比較して、深穴を加工する際の加工工程を短縮することができる。
【００１６】
さらに、保持部材は円筒状のブッシュからなり、前記ブッシュの内部に形成される孔部の内周径と、前記穿孔用工具における前記ガイド部の外周径とを略同等に形成するとよい。これにより、ブッシュの孔部に穿孔用工具を挿通させた際に、穿孔用工具のガイド部が、ブッシュの孔部の内周面に当接して確実に保持される。
【００１７】
さらにまた、穿孔用工具を螺旋状の溝部を有するツイストドリルとするとよい。
【００１８】
またさらに、ツイストドリルは、該ツイストドリルの軸線に対する溝部の傾斜角度を２７〜３３°の範囲内に設定するとよい。これにより、ツイストドリルによってワークに深穴加工を行う際、該ツイストドリルの溝部を介してワークから外部に排出される切粉の排出性を向上させることができる。
【００１９】
また、ツイストドリルの軸線方向に沿った長さを、該ツイストドリルの直径の３５倍以上となるように設定することにより、従来と比較して深穴加工装置によって加工することが可能なワークへの深穴の深さを増大させることができる。
【００２０】
さらに、穿孔用工具は、ワークに深穴加工を行う際に潤滑剤及び圧力流体が流通する通路と、
前記通路と連通し、前記ワークと対峙する端面に開口する噴射孔と、
を備え、
前記ワークに前記穿孔用工具を介して深穴加工を行う際に、前記通路を介して供給される潤滑剤を、前記圧力流体と混合された状態で前記噴射孔を介して前記ワークと前記穿孔用工具の端面との間に噴射するとよい。
【００２１】
すなわち、前記圧力流体と混合された潤滑剤を、穿孔用工具における通路を介して噴射孔からワークと前記穿孔用工具との間に噴射することにより、前記穿孔用工具によってワークに深穴が形成される際の穿孔用工具とワークとの間の潤滑及び冷却を行うことができる。
【００２２】
これにより、前記ワークに深穴加工を行う際に、常時、穿孔用工具の外部から潤滑剤の供給を行っていた場合と比較して、前記深穴の加工を行う際に使用する潤滑剤の量を抑制することができる。そのため、ワークの深穴の加工を行う際に必要とされる潤滑剤にかかるコストを低減することが可能となる。
【００２３】
さらにまた、本発明は、駆動源による駆動作用下に回転駆動する穿孔用工具を介してワークに深穴を形成する深穴の加工方法において、
前記穿孔用工具を案内するガイド機構の保持部材を、変位機構による変位作用下に深穴が形成されるワークの加工面に当接させる工程と、
前記ワークに対して接近・離間自在に設けられた前記穿孔用工具を前記ワークの前記加工面に向かって変位させ、前記保持部材の孔部に沿って挿通させる工程と、
前記穿孔用工具の外周面に半径外方向に向かって突出するように形成された一組のガイド部が、前記孔部の内周面に当接してガイドされた状態で、前記孔部を貫通した前記穿孔用工具によって前記ワークの前記加工面に深穴を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、ガイド機構における高硬度材や超硬材からなる保持部材を変位機構を介してワークの加工面へと当接させた後、回転駆動する穿孔用工具を前記ワークの加工面に当接した保持部材の孔部へと挿通させる。その際、穿孔用工具の外周面に形成された一組のガイド部を、前記孔部の内周面に当接させた状態で前記穿孔用工具をワークに向かって変位させる。これにより、前記穿孔用工具に設けられた一組のガイド部が、保持部材における孔部の内周面によって保持されるため、穿孔用工具が軸線方向に沿って好適にガイドされた状態とすることができる。
【００２５】
従って、ガイド機構の保持部材をワークの加工面に当接させた後に、穿孔用工具を保持部材の孔部に挿通させることにより、前記穿孔用工具のワークに対する直進性が好適に維持されると共に、前記穿孔用工具がワークに当接した際に、保持部材の孔部を貫通した該穿孔用工具が、前記保持部材の孔部によるガイド作用下にワークの加工面に対して位置ずれすることなく、常にワークに対して所望の位置に深穴の加工を確実に行うことができる。
【００２６】
さらに、ワークの加工面にガイド機構の保持部材を当接させ、前記保持部材によるガイド作用下に穿孔用工具によって前記ワークに対して深穴の加工を行うことができるため、前記ワークに対して、予め、座ぐり穴等を形成した後に深穴の加工を行っている従来の加工工程と比較して、深穴を加工する際の加工工程を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２８】
すなわち、ガイド機構を構成する保持部材をワークに向かって変位させ、前記保持部材をワークの加工面へと当接させた後、外周面に一組のガイド部を有する穿孔用工具を保持部材の孔部に沿って挿通させることにより、前記ガイド部が前記孔部の内周面によって保持される。これにより、穿孔用工具の半径方向への振れが抑制され、該穿孔用工具の直進性が好適に維持されると共に、前記保持部材によって前記穿孔用工具がワークに当接した際にワークの加工面に対して位置ずれしないため、常にワークに対して所望の位置に深穴の加工を行うことができる。
【００２９】
また、ワークの加工面に当接させた保持部材によるガイド作用下に穿孔用工具を介して前記ワークに深穴の加工を行うことができるため、前記ワークに対して、予め、座ぐり穴等を形成した後に深穴の加工を行っている従来の加工工程と比較して、深穴の加工工程を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に係る深穴の加工方法について前記加工方法を実施する深穴加工装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお、ここでは、自動車等のエンジンに採用されているクランクシャフトをワークとし、前記クランクシャフトに対して油穴として機能する深穴を加工する場合について説明する。
【００３１】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る深穴加工装置を示す。
【００３２】
この深穴加工装置１０（以下、単に加工装置１０という）は、図１及び図２に示されるように、図示しない床面等に設置された基台（図示せず）の上部に固定されている。そして、加工装置１０は、基台（図示せず）の上部に設けられ、前記基台に対してＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に直線状に往復変位する第１変位機構１２と、前記第１変位機構１２の上部に設けられ、該第１変位機構１２に対してＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に直線状に往復変位する第２変位機構１４と、前記第２変位機構１４の上部に設けられ、ワーク１６に深穴１７の加工を行うための加工部１８を有する加工ユニット２０とを備える。
【００３３】
また、前記基台の上面と第１変位機構１２との間には、加工ユニット２０を該加工ユニット２０の軸線（Ｘ軸）と略直交するＹ軸方向（図３参照）に直線状に往復変位させるＹ軸変位機構２２が設けられている。なお、図示しない基台の側部には、加工部１８と対向する位置にワーク１６（図２参照）を保持するためのワーク保持機構（図示せず）が設けられている。
【００３４】
第１変位機構１２は、Ｙ軸変位機構２２の上部に設けられ、電流によって回転駆動する第１駆動源２４と、前記第１駆動源２４の駆動作用下に基台の上部に形成されるガイドレール２６に沿って往復変位する第１スライダ２８と、前記ガイドレール２６と対向する第１スライダ２８の下面側に設けられる支持部材３０とからなる。そして、第１駆動源２４に電流が供給されることにより、前記第１駆動源２４による駆動作用下に第１スライダ２８が支持部材３０を介してガイドレール２６に沿って直線状に往復変位する。
【００３５】
第２変位機構１４は、長尺に形成されるベース部材３２と、前記ベース部材３２の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って変位自在に設けられる第２スライダ３４と、前記ベース部材３２の一端部に装着され、電流によって回転駆動して第２スライダ３４を変位させる第２駆動源３６と、前記第２駆動源３６の回転駆動力を直線運動へと変換する変換機構３８とからなる。
【００３６】
ベース部材３２は中空状に形成され、第１変位機構１２における第１スライダ２８の上面に固定されている。そして、前記第１スライダ２８の変位作用下にＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って一体的に変位する。また、ベース部材３２の上部には、その両側面から所定長だけ突出したガイドレール４０が軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って延在し、前記ガイドレール４０には、ベース部材３２の上方より第２スライダ３４が係合され、ガイドレール４０に沿って自在に変位する。
【００３７】
変換機構３８は、ベース部材３２に装着された第２駆動源３６の駆動軸に連結されるねじシャフト４４と、前記ねじシャフト４４に螺合される変位部材４６とからなる。ねじシャフト４４の外周面にはねじが刻設され、その両端部がベース部材３２の両側壁によってそれぞれ回転自在に支持されている。
【００３８】
変位部材４６は、ねじシャフト４４の回転作用下に該ねじシャフト４４の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って変位自在に設けられ、その回転方向への変位が図示しない規制手段によって規制されている。そのため、変位部材４６がねじシャフト４４の回転作用下に軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って変位した場合にも、前記変位部材４６が該ねじシャフト４４と一体的に回転変位することがない。また、変位部材４６には半径外方向に拡径したフランジが形成され、前記フランジを介して第２スライダ３４の端面に連結されている。
【００３９】
すなわち、第２駆動源３６に電流が供給されることにより駆動軸に連結されたねじシャフト４４が回転し、前記ねじシャフト４４に螺合された変位部材４６が第２スライダ３４と一体的にガイドレール４０に沿って矢印Ｘ方向に沿って変位する。換言すると、第２駆動源３６からねじシャフト４４へと伝達される回転駆動力を、変位部材４６を介して第２スライダ３４のベース部材３２に対する直線運動へと変換している。
【００４０】
加工ユニット２０は、第１変位機構１２による変位作用下に第２変位機構１４と一体的に矢印Ｘ方向（Ｘ軸方向）に沿って変位すると共に、さらに、第２変位機構１４による変位作用下に該第２変位機構１４の第２スライダ３４と一体的に矢印Ｘ方向（Ｘ軸方向）に沿って変位する。また、第１及び第２変位機構１２、１４が変位する矢印Ｘ方向（Ｘ軸方向）と略直交する方向（図３中、矢印Ｙ方向）に変位させることが可能なＹ軸変位機構２２によって加工ユニット２０がＹ軸方向（矢印Ｙ方向）に変位する。
【００４１】
そのため、第１及び第２変位機構１２、１４、前記Ｙ軸変位機構２２によって、前記ワーク保持機構に保持されたワーク１６の形状及び該ワーク１６に対する深穴１７の加工を行う所望の部位に応じて加工ユニット２０をＸＹ平面上に沿って自在に変位させることができる。
【００４２】
この加工ユニット２０は、第２変位機構１４の第２スライダ３４の上面に固定される本体部５０と、前記本体部５０の内部に回転自在に保持される第１シャフト５２を介してワーク１６（図２参照）に深穴１７を加工する加工部１８と、電流によって前記加工部１８を回転駆動させる駆動部５６と、前記加工部１８へと潤滑剤（例えば、切削油）を供給する潤滑剤供給部５８と、前記加工部１８によってワーク１６に深穴１７の加工を施した際に排出される切粉を収納するチップボックス６０とを備える。
【００４３】
本体部５０は、中空状に形成され、その側壁に形成された一組の貫通孔（図示せず）を介して円筒状の第１シャフト５２が回転自在に保持されている。
【００４４】
また、本体部５０の上方には、開口した開口部を閉塞するようにプレート部材６２が装着され、前記プレート部材６２の上面にはアダプタ６４を介して駆動部５６の回転駆動源６８が固定されている。そして、本体部５０は、第２変位機構１４の第２スライダ３４の上面に固定されているため、前記第２スライダ３４のベース部材３２のガイドレール４０に沿ったＸ軸方向への変位作用下に一体的に変位する。
【００４５】
さらに、本体部５０の一方の側面には、チップボックス６０の側面との間に進入防止カバー７０ａがＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って伸縮自在に装着され、前記本体部５０の他方の側面には、同様に第２駆動源３６の外周面との間に進入防止カバー７０ｂがＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に伸縮自在に装着されている。この進入防止カバー７０ａ、７０ｂは、複数の部材が重ね合わされるように形成され、本体部５０がベース部材３２に沿って変位する際に、前記本体部５０の変位に伴って進入防止カバー７０ａ、７０ｂが伸縮動作する。すなわち、進入防止カバー７０ａ、７０ｂによって常にベース部材３２の上面が覆われているため、加工部１８によってワーク１６に深穴１７の加工が施された際に該ワーク１６から発生する切粉が、第２変位機構１４の第２スライダ３４、ガイドレール４０等へと進入することを防止することができる。
【００４６】
加工部１８は、本体部５０に回転自在に保持される長尺な第１シャフト５２と、前記第１シャフト５２の一端部に連結される長尺な第２シャフト７２と、前記第２シャフト７２の端部に連結され、ワーク１６に対して深穴１７の加工を行うドリル（穿孔用工具）７４と、前記ドリル７４の軸線方向に沿った変位をガイドするガイド部材７６とからなる。
【００４７】
図３に示されるように、第１シャフト５２は中空状に形成され、その略中央部には、軸線方向に沿って第１供給通路７８が貫通している。そして、第１シャフト５２の一端部側には、ボルトによって連結フランジ８０を介して中空状の第２シャフト７２が連結され、前記第２シャフト７２の略中央部に軸線方向に沿って形成される第２供給通路８２が、第１シャフト５２の第１供給通路７８と連通している。そして、第１シャフト５２の他端部に装着された潤滑剤供給部５８から第１供給通路７８を介して潤滑剤が第２シャフト７２の第２供給通路８２へと供給される。
【００４８】
また、第２シャフト７２は、第１シャフト５２に連結される一端部側とは反対側の他端部側に、ドリル７４が装着される装着孔８４が開口するように形成され、前記装着孔８４が第２供給通路８２と連通している。
【００４９】
ドリル７４は、例えば、切粉排出用のねじれ溝（溝部）８５（図５参照）を有するツイストドリルからなり、該ドリル７４は、第２シャフト７２の装着孔８４に嵌合されるドライバ部８６と、前記ドライバ部８６に連結され、前記ねじれ溝８５を有して軸線方向に沿って一直線状に延在する軸部８７と、前記軸部８７の先端部に形成され、ワーク１６の加工面１２２を切削する切刃部９０と、前記軸部８７及びドライバ部８６の内部を貫通する２本の油通路（通路）９２（図６参照）とを有する。
【００５０】
この軸部８７の軸線方向に沿った長さＬ（図４参照）は、該軸部８７の外周径（直径）Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が３５以上（Ｌ／Ｄ＞３５）となるような長尺に形成されている。換言すると、軸部８７の長さＬは、該軸部８７の直径Ｄの３５倍以上（Ｌ＞３５Ｄ）となるように形成されている。なお、従来から深穴の加工を行うためのツイストドリルには、一般的に、前記長さＬと直径Ｄとの比が３０（Ｌ／Ｄ＜３０）以下のものが採用されている。
【００５１】
また、ねじれ溝８５は、図４及び図５に示されるように、軸部８７の外周面８７ａより半径内方向に窪んで螺旋状に形成されると共に、前記外周面８７ａにおけるねじれ溝８５に沿った端部には、該軸部８７の外周面８７ａより半径外方向に若干突出して形成される一組のガイド部８９ａ、８９ｂが形成されている。換言すると、図４に示されるように、軸部８７の外周面８７ａは、ねじれ溝８５に沿って螺旋状に形成されているため、該外周面８７ａに沿って形成されるガイド部８９ａ、８９ｂも同様に螺旋状に形成されている。なお、ガイド部８９ａ、８９ｂの外周径は略一定となるように形成されると共に、その幅寸法もそれぞれ略一定となるように形成されている（図５参照）。
【００５２】
さらに、２本の油通路９２は、ドライバ部８６が嵌合される装着孔８４を介して第２シャフト７２の第２供給通路８２と連通すると共に、超硬材からなる軸部８７にはワーク１６と対向する切刃部９０が形成されている（図８参照）。この切刃部９０には、油通路９２と連通する油孔（噴射孔）９４が形成され、深穴１７を形成する際に前記油通路９２を介して前記油孔９４から潤滑剤及び圧縮エアが混合された状態で霧状に外部へと噴射される。なお、前記圧縮エアは、第１及び第２供給通路７８、８２に連通するエア供給源（図示せず）から油通路９２へと供給されている。
【００５３】
切刃部９０の略中央部には、図４及び図５に示されるように、切削されるワーク１６に向かって突出したチゼル部９１が形成され、前記チゼル部９１からドライバ部８６に向かって所定角度傾斜するように形成されている。
【００５４】
このツイストドリルからなるドリル７４は、図６に示されるように、その軸線Ｂに対するねじれ溝８５の角度を表すツイスト角θが２７°〜３３°の範囲内となるように設定されている。これにより、ドリル７４におけるねじれ溝８５から外部へと排出される切粉の排出性を向上させることが可能となる。また、前記ツイスト角θを３０°と設定するとさらに好適である。
【００５５】
なお、ドリル７４は上述したツイストドリルに限定されるものではなく、図１０〜図１２に示されるように、ドリル７４ａとして外周面に軸線方向に沿ったＶ字状の溝１２４が形成されるガンドリルを採用するようにしてもよい。
【００５６】
このガンドリルからなるドリル７４ａは、第２シャフト７２の装着孔８４にドライバ部８６が嵌合され、該ドライバ部８６に連結されるシャンク部８８及び超硬材からなる軸部８７ｂの外周面にそれぞれＶ字状の溝１２４が延在するように形成されている点でドリル７４と相違している。また、軸部８７ｂの先端に形成され、ワーク１６と対向する切刃部９０ａには、油通路９２ａと連通する油孔９４ａが形成され、深穴１７を形成する際に前記油孔９４ａより潤滑剤及び圧縮エアが混合された状態で霧状に外部へと噴射される。
【００５７】
一方、ガイド部材７６は円筒状に形成され、チップボックス６０における側壁の挿通孔１１４ｂに挿入されるカバー部材９６の端部にフランジ部１０１を介して連結されている。
【００５８】
このガイド部材７６の内部には、ドリル７４の軸部８７が挿通可能なガイド孔１００が形成され、前記ガイド孔１００はカバー部材９６から離間する方向（図３中、Ｘ１方向）に向かって徐々に縮径するように形成されている。
【００５９】
また、ガイド部材７６におけるワーク１６と対向する一端部側には、ガイド孔１００を介して円筒状のブッシュ（保持部材）１０２が嵌合されている。そして、前記ブッシュ１０２は、ガイド部材７６の端面より所定長だけ突出するように嵌合されている（図６参照）。これにより、ガイド部材７６をワーク１６に向かって変位させ、該ワーク１６の加工面１２２へと当接させた際にブッシュ１０２の端面のみを前記加工面１２２へと当接させることができる。なお、ブッシュ１０２を含むガイド部材７６は、ガイド機構として機能する。
【００６０】
このブッシュ１０２は、非加工物を切削可能な硬度を有する高硬度材や超硬材から形成され、その内部に形成されるブッシュ孔（孔部）１０２ａ（図６参照）の内周径は、ドリル７４の軸部８７に形成されるガイド部８９ａ、８９ｂの外周径（直径）より若干大きく形成され、前記ブッシュ孔１０２ａと軸部８７のガイド部８９ａ、８９ｂとの間にはクリアランス１２６（図５及び図６参照）が形成されている。前記クリアランス１２６は、例えば、半径方向で約２０〜３０μｍとなるように形成されている。
【００６１】
これにより、ドリル７４を構成する軸部８７が、ブッシュ１０２の内部に挿通された状態で半径方向に振れた際に、前記軸部８７のガイド部８９ａ、８９ｂがブッシュ１０２におけるブッシュ孔１０２ａの内周面にクリアランス１２６を介して接触することにより半径方向への振れが防止される。換言すると、図５に示されるように、ガイド部８９ａ、８９ｂは、ドリル７４における螺旋状の外周面８７ａに沿って延在するように形成されているため、該ガイド部８９ａ、８９ｂとブッシュ１０２とが当接する際に、前記軸部８７の周方向に沿って所定間隔離間した４点で常に接触している。
【００６２】
そのため、ドリル７４の軸部８７がブッシュ１０２の内部に挿通されて軸線方向に沿って変位する際、長尺に形成されるドリル７４の半径方向への変位を、ガイド部８９ａ、８９ｂを介して前記ブッシュ１０２によって抑制し、該ドリル７４の直進性を好適に維持することができる。
【００６３】
その際、ブッシュ１０２が高硬度材や超硬材から形成されているため、ドリル７４、７４ａとの接触作用下に摩耗することを抑制することができ、前記ブッシュ１０２の耐久性の低下を防止することができる。
【００６４】
同様に、ブッシュ１０２におけるブッシュ孔１０２ａの内周径は、ガイド孔１００におけるブッシュ１０２と隣接する部位の内周径と略同等となるように形成されている。これにより、加工部１８の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿った変位作用下にドリル７４、７４ａがガイド部材７６のガイド孔１００へと挿入された際、長尺なドリル７４、７４ａにおける先端部が半径方向に撓んでいた場合においても、前記ドリル７４、７４ａの先端部が、徐々に縮径するガイド孔１００の内周面に沿って前記ガイド孔１００の略中央部へとガイドされ、ブッシュ１０２のブッシュ孔１０２ａの内周径と略同等に形成されたガイド孔１００によってドリル７４、７４ａがブッシュ１０２の内部へと確実に導かれる。
【００６５】
また、ブッシュ１０２の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿った長さは、長くなるに伴ってドリル７４、７４ａの直進性をより一層安定させることが可能となるが、前記ドリル７４、７４ａに形成されたねじれ溝８５又は溝１２４を介してワーク１６からカバー部材９６の内部へと排出される切粉の排出性を考慮する場合には、ブッシュ１０２の軸線方向に沿った長さが短い方が前記切粉の排出性に優れている。
【００６６】
このため、ブッシュ１０２の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿った長さＡは、ドリル７４、７４ａの軸線方向への直進性と、該ドリル７４、７４ａを介して排出される切粉の排出性との兼ね合いを基に所定長さに設定されている。
【００６７】
駆動部５６は、モータ等からなる回転駆動源６８と、前記回転駆動源６８からの駆動力を本体部５０に保持された第１シャフト５２へと伝達する動力伝達ベルト１０６とからなる。回転駆動源６８の駆動軸には円盤状の駆動プーリ１０８が設けられ、第１シャフト５２の一端部にも同様に円盤状の従動プーリ１１０が設けられている。そして、駆動プーリ１０８と従動プーリ１１０との間に動力伝達ベルト１０６が懸架され、前記回転駆動源６８の駆動力が、駆動プーリ１０８から動力伝達ベルト１０６を介して従動プーリ１１０へと伝達されることにより、第１シャフト５２を介して第２シャフト７２及びドリル７４が回転駆動する。
【００６８】
この動力伝達ベルト１０６、駆動プーリ１０８及び従動プーリ１１０は、本体部５０の側壁に固定された箱状のケーシング１１２の内部に配設されている。
【００６９】
チップボックス６０は箱状に形成され、図示しないワーク保持機構と対向するベース部材３２の他端部側に連結されている。そして、第２シャフト７２と対向するチップボックス６０の側壁には、それぞれ挿通孔１１４ａ、１１４ｂが形成されている。
【００７０】
チップボックス６０における本体部５０側の一方の側壁に形成される一方の挿通孔１１４ａには、円筒状の保持部材１１６が装着され、加工ユニット２０が第２変位機構１４による変位作用下にワーク１６に接近する方向（矢印Ｘ１方向）へと変位した際、前記第２シャフト７２が保持部材１１６の内部を挿通することにより回転自在に保持される。
【００７１】
また、ワーク１６と対向するチップボックス６０の他方の側壁に形成される他方の挿通孔１１４ｂには、筒状のカバー部材９６が軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って変位自在に挿入されている。
【００７２】
カバー部材９６は、チップボックス６０に装着された一端部側から他端部側に向かって徐々に縮径する略円錐状に形成され、その略中央部には保持プレート１１８ａが係合されると共に、先端部にはガイド部材７６がボルト１１７を介して連結されている。
【００７３】
そして、第２シャフト７２が第２変位機構１４による変位作用下にワーク１６に接近する方向（矢印Ｘ１方向）へと変位した際、前記カバー部材９６の内部には、チップボックス６０の内部を挿通した第２シャフト７２及びドリル７４が挿通される。
【００７４】
保持プレート１１８ａは、チップボックス６０の内部を挿通する複数の連結軸１２０の一端部側に連結され、前記連結軸１２０の他端部側には、チップボックスの他方の側壁側に設けられた別の保持プレート１１８ｂが連結されている。
【００７５】
そして、チップボックス６０の内部には、保持プレート１１８ａを介してカバー部材９６を軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿って一体的に変位させる駆動機構（図示せず）が設けられている。これにより、前記駆動機構による変位作用下に保持プレート１１８に係合されたカバー部材９６とガイド部材７６とがＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に沿って一体的に変位する。
【００７６】
本発明の実施の形態に係る深穴加工装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、予め加工装置１０の側部にワーク１６となるクランクシャフトがワーク保持機構（図示せず）によって保持されている場合について説明する。また、加工ユニット２０には、ツイストドリルからなるドリル７４が採用されている場合について説明する。
【００７７】
先ず、図示しない基台の上面に設けられたＹ軸変位機構２２によって第１及び第２変位機構１２、１４、加工ユニット２０をＹ軸方向（図３中、矢印Ｙ方向）に一体的に変位させ、前記加工ユニット２０における加工部１８をワーク１６における所望の深穴１７を形成する位置と対峙するように変位させた状態とする。
【００７８】
次に、図１に示されるように、第１駆動源２４による駆動作用下に第１スライダ２８をワーク１６（図２参照）に接近する方向（矢印Ｘ１方向）へと変位させることにより、前記第１スライダ２８と一体的に第２変位機構１４及び加工ユニット２０が変位する。そして、図示しない検出手段によってワーク１６と加工ユニット２０との離間距離が検出され、予め設定された離間距離となった際に第１駆動源２４へと供給されている電流が停止される。
【００７９】
これにより、第１スライダ２８の矢印Ｘ１方向への変位が停止し、加工ユニット２０がワーク１６と所定間隔離間した状態で停止する。すなわち、加工ユニット２０におけるガイド部材７６が、深穴１７の加工が行われるワーク１６の加工面１２２と所定間隔離間して対峙した状態となる。
【００８０】
次に、チップボックス６０の内部に設けられた駆動機構（図示せず）によって該チップボックス６０の挿通孔１１４ｂに挿入されたカバー部材９６をワーク１６に接近させる方向（矢印Ｘ１方向）に変位させ、前記カバー部材９６に連結されたガイド部材７６のブッシュ１０２をワーク１６の加工面１２２に当接させる（図７参照）。この際、図７に示されるように、ワーク１６の加工面１２２と、ガイド部材７６を含む加工ユニット２０の軸線Ｂとが予め直交するように設定されている。換言すると、ワーク１６の加工面１２２とブッシュ１０２の端面とが平行となるように設定されているため、ブッシュ１０２の端面の全体がワーク１６の加工面１２２に当接した状態となる。
【００８１】
そして、ガイド部材７６のブッシュ１０２をワーク１６の加工面１２２に当接させた後、図１及び図２に示されるように、図示しない電源からの電流が駆動部５６の回転駆動源６８へと供給されることにより、前記回転駆動源６８が回転駆動し、その駆動力が駆動プーリ１０８、動力伝達ベルト１０６を介して従動プーリ１１０から第１シャフト５２へと伝達される。
【００８２】
これにより、第１シャフト５２が本体部５０に保持された状態で回転駆動し、それに伴って前記第１シャフト５２に連結された第２シャフト７２及びドリル７４が一体的に回転駆動する。
【００８３】
図示しない電源より第２駆動源３６へと電流を供給することにより、前記第２駆動源３６の駆動作用下にねじシャフト４４が一体的に回転し、前記ねじシャフト４４に螺合された変位部材４６がワーク１６に接近する方向（矢印Ｘ１方向）へと軸線方向に沿って変位する。
【００８４】
これにより、前記変位部材４６と連結された第２スライダ３４の変位作用下に加工ユニット２０がワーク１６に向かって変位する。なお、その際、ドリル７４の回転数は、４５００ｒｐｍ前後に設定されると共に、前記ドリル７４がワーク１６に向かってＸ軸方向（矢印Ｘ方向）に変位する際の変位速度は、６７５〜１３５０ｍｍ／ｍｉｎに設定されている。
【００８５】
次に、第２シャフト７２とドリル７４とが、チップボックス６０に装着された保持部材１１６の内部を挿通した後、前記チップボックス６０の内部を介して前記カバー部材９６の内部へと挿入され、第２シャフト７２が、保持部材１１６の内周面によって回転自在に支持される。そして、カバー部材９６の内部に挿入されたドリル７４は、ガイド部材７６のガイド孔１００の内周面に沿って変位してブッシュ１０２のブッシュ孔１０２ａへと挿入される。
【００８６】
その際、ドリル７４は、軸線方向に沿って長尺に形成されていると共に回転駆動しているため、軸部８７の先端部近傍が、ドライバ部８６を支点として半径外方向に所定量だけ撓んでいる状態にある。この場合においても、前記軸部８７の外周面８７ａに形成されたガイド部８９ａ、８９ｂが、ワーク１６の加工面１２２に当接しているブッシュ１０２のブッシュ孔１０２ａの内周面に当接し、該ブッシュ孔１０２ａの内部において周方向に沿って所定間隔離間した４点で支持されることにより、前記軸部８７をワーク１６の加工面１２２に対して略直交するようにガイドすることができる。
【００８７】
次に、ドリル７４のチゼル部９１をワーク１６の加工面１２２に対して接触させ、さらにドリル７４を第２駆動源３６による駆動作用下にワーク１６に向かって変位させることにより、前記チゼル部９１を基点としてワークの加工面１２２が切刃部９０によって切削され、前記ワーク１６に所定深さの深穴１７が形成される（図２及び図９参照）。
【００８８】
その際、第１シャフト５２に連結された潤滑剤供給部５８（図１参照）及びエア供給源（図示せず）から第１及び第２供給通路７８、８２を介してドリル７４の油通路９２へと潤滑剤（例えば、切削油）及び圧縮エアが供給され、前記圧縮エアに混合された潤滑剤が、油通路９２から油孔９４を介してドリル７４と対向するワーク１６の加工面１２２に向かって霧状に噴射される。これにより、ドリル７４の切刃部９０によって深穴１７の加工を行う際のドリル７４とワーク１６の加工面１２２との間を広範囲にわたって潤滑すると共に冷却している。そして、ドリル７４の油孔９４からワーク１６に向かって噴射される潤滑剤は、ワーク１６とドリル７４との間に生じる摩擦抵抗等に応じた量だけ噴射される。
【００８９】
また、ワーク１６に深穴１７を形成する際に該ワーク１６が切削されて発生する切粉が、前記潤滑剤と共にドリル７４の外周面に形成されたねじれ溝８５を介して第２シャフト７２側へと排出され、前記切粉がチップボックス６０側に向かって下方に傾斜したガイド孔１００及びカバー部材９６の内周面に沿って該チップボックス６０の内部に落下して収容される。すなわち、ガイド部材７６のガイド孔１００、カバー部材９６の内周面は、それぞれチップボックス６０の下方側に向かって所定角度傾斜しているため、前記切粉のチップボックス６０への排出性を向上させることができる。
【００９０】
なお、ガンドリルからなるドリル７４ａを加工部１８に採用した場合には、Ｖ字状の溝１２４（図１０及び図１１参照）を介して切粉が潤滑剤と共にチップボックス６０の内部へと排出される。そのため、ワーク１６に深穴１７の加工を行う際に発生する切粉がチップボックス６０の外部に排出されることが防止される。
【００９１】
最後に、ワーク１６に対して所望の深さの深穴１７が形成された後、図示しないコントローラによって電源から第２駆動源３６へと供給されている電流の極性を逆転させることにより、前記とは反対に第２スライダ３４を介して加工ユニット２０がワーク１６より離間する方向（矢印Ｘ２方向）に沿って変位し、前記ドリル７４がワーク１６に形成された深穴１７から離脱することにより前記ワーク１６に対する深穴１７の加工が完了する。
【００９２】
以上のように、本実施の形態では、ワーク１６に深穴１７の加工を行う加工ユニット２０に、ドリル７４の軸線方向（矢印Ｘ方向）に沿った変位を保持するブッシュ１０２を含むガイド部材（ガイド機構）７６を設けている。そして、ワーク１６に深穴１７の加工を行う際に、該ワーク１６の深穴１７を形成する加工面１２２に高硬度材や超硬材からなるブッシュ１０２を当接させ、前記ブッシュ１０２のブッシュ孔１０２ａに沿ってドリル７４を挿通させている。
【００９３】
これにより、ガイド部材７６を構成するブッシュ１０２のガイド作用下にワーク１６の加工面１２２に対してドリル７４によって深穴１７の加工を行うことができる。そのため、ワークに対して予め座ぐり穴、ガイド穴を形成した後に深穴１７の加工を行っている従来の加工工程と比較して、ワーク１６に深穴１７を加工する際の加工工程を短縮することができる。これにより、深穴１７の加工が施されるワーク１６の生産性の向上を図ることができる。
【００９４】
また、それに伴って、従来の座ぐり加工を行う工具、ガイド穴を加工するための工具、深穴１７を加工するための工具等のそれぞれ異なる複数の工具を準備する必要がないため、これらの工具に要するコストを低減することが可能となる。
【００９５】
さらに、前記ドリル７４が、軸部８７の外周面８７ａに形成された一組のガイド部８９ａ、８９ｂを介してブッシュ孔１０２ａの内周面によってガイドされるため、前記ドリル７４の先端を、ワーク１６の所望の位置に対して高精度に位置決めすることが可能となる。
【００９６】
さらにまた、ブッシュ１０２によるガイド作用下にワーク１６の加工面１２２に当接したドリル７４によって深穴加工を行う際に、前記ドリル７４の軸部８７に半径方向への振れが生じた場合においても、前記軸部８７の外周面８７ａに形成されたガイド部８９ａ、８９ｂが、ブッシュ孔１０２ａの内周面に当接することにより、前記ドリル７４の半径方向への振れが防止され、ワーク１６に向かってドリル７４が変位する際に安定した直進性が得られる。
【００９７】
従って、長尺なドリル７４をガイド部材７６のブッシュ１０２のブッシュ孔１０２ａによってガイドすることにより前記ドリル７４の半径方向への振れを抑制することができ、且つ、ドリル７４の直進性が向上するため、前記ドリル７４によってワーク１６の加工面１２２に確実且つ高精度な深穴１７を形成することができる。
【００９８】
さらにまた、ガンドリルからなるドリル７４ａが採用された加工部１８によってワーク１６に深穴１７の加工を行う場合には、例えば、ツイストドリルを採用したドリル７４によって深穴加工を行う場合と比較して、前記ガンドリルが小径の深穴１７の加工に適した特性を有しているため、ワーク１６に対してより高精度な深穴１７を形成することができると共に、前記ワーク１６に形成された深穴１７において良好な仕上げ面を得ることができる。
【００９９】
またさらに、潤滑剤供給部５８及びエア供給源（図示せず）より第１及び第２シャフト５２、７２を介してドリル７４の油孔９４から圧縮エアに混合された潤滑剤を必要な量だけ霧状に噴射し、ワーク１６とドリル７４との潤滑及び冷却を行っている。これにより、従来のように、ドリル７４の外部から潤滑剤のみを常時供給しながらワーク１６の深穴１７の加工を行っていた場合と比較して、前記深穴１７の加工を行う際に使用する潤滑剤の量を抑制することができる。そのため、ワーク１６の深穴１７の加工を行う際に必要とされる潤滑剤にかかるコストを低減することができると共に、使用済みの潤滑剤を廃棄する際に懸念される環境への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る深穴加工装置及びその加工方法における深穴加工装置の一部省略縦断面図である。
【図２】図１の加工ユニットがワークに向かって変位し、前記加工ユニットのドリルがガイド部材に挿通されて前記ワークに深穴が形成された状態を示す深穴加工装置の一部省略縦断面図である。
【図３】図２の加工ユニットにおける加工部近傍の拡大断面図である。
【図４】図３の加工ユニットにおけるドリルの一部省略斜視図である。
【図５】図３のドリルをチゼル部側から見た正面図である。
【図６】図５のドリルがガイド部材におけるブッシュの内部に挿通された状態を示す一部断面拡大側面図である。
【図７】ガイド部材が、深穴加工を行うワークの加工面に当接した状態を示す動作説明図である。
【図８】図７のワークの加工面に当接したガイド部材のブッシュの内部にドリルが挿通された状態を示す動作説明図である。
【図９】図８のワークの加工面に当接したガイド部材を介してガイドされたドリルによって前記ワークに深穴を形成する状態を示す動作説明図である。
【図１０】図８においてガイド部材に挿通されるドリルにガンドリルが採用された状態を示す一部省略拡大縦断面図である。
【図１１】図１０のガンドリルをチゼル部側から見た正面図である。
【図１２】図１０におけるガイド部材近傍の一部断面拡大側面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…深穴加工装置                  １２…第１変位機構
１４…第２変位機構                  １６…ワーク
１７…深穴                          １８…加工部
２０…加工ユニット                  ２４…第１駆動源
２８…第１スライダ                  ３２…ベース部材
３４…第２スライダ                  ５０…本体部
５２…第１シャフト                  ５６…駆動部
５８…潤滑剤供給部                  ６０…チップボックス
６８…回転駆動源                    ７２…第２シャフト
７４、７４ａ…ドリル                ７６…ガイド部材
８７、８７ｂ…軸部                  ８９ａ、８９ｂ…ガイド部
９０、９０ａ…切刃部                ９６…カバー部材
１００…ガイド孔                    １０２…ブッシュ
１０２ａ…ブッシュ孔                １１６…保持部材
１２２…加工面
【図１】
2005342829.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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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