(57)【要約】【課題】簡易な構造であり、加工精度を向上させた中ぐり加工装置を提供することにある。【解決手段】ベッド１上に設けられ被加工部材３０を載置したテーブル２と、工具を保持し回転可能な主軸ヘッド４とを相対移動させることにより、被加工部材３０に形成された穴の内周面を加工する中ぐり加工装置４０であって、主軸ヘッド４を被加工部材３０に支持固定する固定手段であるアウトリガー装置５を設けたことで、主軸ヘッド４の撓みを防止して、被加工部材３０の加工精度を向上させるようにした。【選択図】図２
2007152465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上に設けられ被加工部材を載置したテーブルと、工具を保持し回転可能な主軸を備えた主軸ヘッドとを相対移動させることにより、前記被加工部材に形成された穴の内周面を加工する中ぐり加工装置であって、
前記主軸ヘッドを前記被加工部材に支持固定する固定手段を設けた
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載された中ぐり加工装置であって、
前記固定手段を前記工具の近傍に配置する
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された中ぐり加工装置であって、
前記固定手段は、前記主軸ヘッドの外周に設けられ、前記被加工部材の内周面に向けて突出可能な突出具を有する
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載された中ぐり加工装置であって、
前記固定手段は、前記主軸ヘッドの外周に設けられたシリンダと、前記突出具に連結され、前記シリンダへの作動流体の給排により前記主軸ヘッドの長手方向に沿って伸縮自在なピストンとを有する
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載された中ぐり加工装置であって、
前記固定手段を複数設ける
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載された中ぐり加工装置であって、
前記固定手段を各々前記主軸ヘッドの外周の４方向に設ける
ことを特徴とする中ぐり加工装置。
【請求項７】
ベッド上に設けられ被加工部材が載置されるテーブルと、工具を保持し回転可能な主軸を備えた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを被加工部材に支持固定させる突出具と、前記突出具を前記主軸ヘッドに沿って移動させる移動手段とを有し、前記テーブルと前記主軸ヘッドとを相対移動させることで、前記被加工部材に形成された穴の内周面を加工する中ぐり加工装置を用いた加工方法であって、
前記被加工部材の穴に前記主軸ヘッドを挿入させ、前記移動手段により前記主軸ヘッド近傍に前記突出具を配置させる位置調整工程と、前記突出具により前記主軸ヘッドを前記被加工部材に固定させる主軸ヘッド固定工程と、前記主軸ヘッドと前記テーブルとを相対移動させて、前記被加工部材の穴の内周面を加工させる加工工程と、前記突出具による前記主軸ヘッドの前記被加工部材への固定を解除させる主軸ヘッド固定解除工程とを有し、前記工程を順次繰り返し行うようにした
ことを特徴とする中ぐり加工装置を用いた加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中ぐり加工装置およびそれを用いた加工方法に関し、特に長尺な被加工部材の内面加工に用いて好適な中ぐり加工装置およびそれを用いた加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加工部材にボール盤などで穴を開け、この穴を必要寸法に削り広げたり、精密に仕上げたりするために、中ぐり加工装置が用いられている。このような中ぐり加工装置の一例として、特許文献１に記載された加工装置が知られている。この加工装置では、バルブガイド穴加工工具が取り付けられた第１のピストンにおける軸線方向後方部の第１の空間および軸線方向前方部の第２の空間に作動流体を給排することで、工具切刃部の進退動作の安定性を高めると共に、それに要する時間を短縮している。
【０００３】
また、上述した中ぐり加工装置の他の例として特許文献２に記載された中ぐり加工装置が知られている。この加工装置では、長尺の工具の一端を保持し回転させる工具の他端又は中間部をテーブル上に固定された支持ジグの筒状支持面にて支持し、前記支持面に流体を供給して、前記支持面と前記工具の外周面との間に流体軸受を形成することで、支持ジグの筒状支持面と工具の外周面との接触によるびびりに起因する加工精度の悪化を防止している。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載される加工装置など、工具が固定された主軸を片持ち支持する加工装置では、主軸の長さ（加工装置による加工深さ）（Ｌ）／主軸の直径（Ｄ）の数値を６以下に規定しており、主軸および工具の自重による撓みに起因した加工精度の悪化を防止している。また、前記加工装置にて加工する被加工部材が長尺であり、主軸の長さ／主軸の直径の数値が６より大きくなる際には、前記加工装置の主軸と前記被加工部材に形成された穴との間にブッシュを介在させ、この状態にて加工することで、所定の加工精度を得るようにしていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２００３０９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４１９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したブッシュを介在させる方法では、ある程度の加工精度を得ることができるものの、その加工精度をさらに向上させることができなかった。また、特許文献２に記載の中ぐり加工装置では、片持ち支持された工具の他端側を支持ジグにより支持するので、所定の加工精度を得ることができるものの、工具を被加工部材よりも長くする必要があった。その結果、工具の重量が増大し、これに伴い、前記支持ジグ、および前記工具を片持ち支持するコラムを強固にする必要が生じるため、加工装置自体のコストが増大してしまう。また、被加工部材の形状、大きさ適合する工具を選定する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、簡易な構造であり、加工精度を向上させた中ぐり加工装置およびそれを用いた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】
上述した課題を解決する第１の発明に係る中ぐり加工装置は、ベッド上に設けられ被加工部材を載置したテーブルと、工具を保持し回転可能な主軸を備えた主軸ヘッドとを相対移動させることにより、前記被加工部材に形成された穴の内周面を加工する中ぐり加工装置であって、前記主軸ヘッドを前記被加工部材に支持固定する固定手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第２の発明に係る中ぐり加工装置は、第１の発明に記載された中ぐり加工装置であって、前記固定手段を前記工具の近傍に配置することを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第３の発明に係る中ぐり加工装置は、第１または第２の発明に記載された中ぐり加工装置であって、前記固定手段が、前記主軸ヘッドの外周に設けられ、前記被加工部材の内周面に向けて突出可能な突出具を有することを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第４の発明に係る中ぐり加工装置は、第３の発明に記載された中ぐり加工装置であって、前記固定手段が、前記主軸ヘッドの外周に設けられたシリンダと、前記突出具に連結され、前記シリンダへの作動流体の給排により前記主軸ヘッドの長手方向に沿って伸縮自在なピストンとを有することを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第５の発明に係る中ぐり加工装置は、第１乃至第４の何れかの発明に記載された中ぐり加工装置であって、前記固定手段を複数設けることを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第６の発明に係る中ぐり加工装置は、第１乃至第５の何れかの発明に記載された中ぐり加工装置であって、前記固定手段を各々前記主軸ヘッドの外周の４方向に設けることを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第７の発明に係る中ぐり加工装置を用いた加工方法は、ベッド上に設けられ被加工部材が載置されるテーブルと、工具を保持し回転可能な主軸を備えた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを被加工部材に支持固定させる突出具と、前記突出具を前記主軸ヘッドに沿って移動させる移動手段とを有し、前記テーブルと前記主軸ヘッドとを相対移動させることで、前記被加工部材に形成された穴の内周面を加工する中ぐり加工装置を用いた加工方法であって、前記被加工部材の穴に前記主軸ヘッドを挿入させ、前記移動手段により前記主軸ヘッド近傍に前記突出具を配置させる位置調整工程と、前記突出具により前記主軸ヘッドを前記被加工部材に固定させる主軸ヘッド固定工程と、前記主軸ヘッドと前記テーブルとを相対移動させて、前記被加工部材の穴の内周面を加工させる加工工程と、前記突出具による前記主軸ヘッドの前記被加工部材への固定を解除させる主軸ヘッド固定解除工程とを有し、前記工程を順次繰り返し行うようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る中ぐり加工装置によれば、固定手段で主軸ヘッドを被加工部材に支持固定するようにしたことにより、主軸の撓みを防止することができる。その結果、主軸の長さ／主軸の直径の数値が６より大きい被加工部材の加工精度を向上させることができる。また、加工時に生じるびびりを防止することができると共に、加工時に生じる反力を得ることができる。その結果、加工精度を向上させることができる。また、固定手段を工具の近傍に配置することにより、主軸の撓みおよび加工時に生じるびびりをより一層防止することができ、加工精度をさらに向上させることができる。
【００１６】
固定手段が突出具を有することにより、主軸を被加工部材に容易に支持固定することができる。固定手段がシリンダおよびピストンを有することにより、主軸の長手方向に沿って突出具を容易に移動させることができる。固定手段を複数設けることで、加工時に生じる反力をより適切に得ることができる。その結果、加工精度をより一層向上させることができる。また、固定手段を４つ設けることで、被加工部材が断面略四角形の筒形状であるときに、固定手段により被加工部材の各面にて主軸ヘッドを支持固定することができるので、加工時に生じる反力をより適切に得ることができる。その結果、加工精度をより一層向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る中ぐり加工装置を用いた加工方法によれば、被加工部材の穴の内周面を加工する際に、主軸ヘッドの近傍にて、前記主軸ヘッドを前記被加工部材に支持固定するようにしたことにより、主軸の撓みを防止することができる。その結果、主軸の長さ／主軸の直径の数値が６より大きい被加工部材の加工精度を向上させることができる。また、加工時に生じるびびりを防止することができると共に、加工時に生じる反力を得ることができる。その結果、加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る中ぐり加工装置を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下に、本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置について、図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置におけるロングライトアングルヘッドの概略図であり、図２は、本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置の概略図であり、図３は、図２における囲み線ＩＩＩの拡大図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。図５は、本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置の説明図であり、図５（ａ）にそれが有する工具を被加工部材の貫通穴に挿入した状態、図５（ｂ）にそれが有するピストンを延ばした状態、図５（ｃ）にそれが有する突起具にて主軸ヘッドを被加工部材に支持固定した状態、図５（ｄ）に被加工部材を移動した状態を示す。
【００２０】
本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置４０は、図２に示すように、ベッド１と、ベッド１上に設けられ、被加工部材３０が載置されるテーブル２と、先端に工具を支持固定するライトアングルヘッド３が取り付けられ、回転可能に水平方向に片持ち支持される主軸ヘッド４とを有する中ぐり加工装置であって、主軸ヘッド４を被加工部材３０に支持固定する固定手段であるアウトリガー装置５が設けられる。なお、被加工部材３０は、断面略四角形の筒形状であり、被加工部材３０の内周面３０ａには、その軸心側に突出して形成された突出部３１が複数設けられる。これら突出部３１は、被加工部材３０の長手方向および周方向において所定の間隔で配置される。なお、突出部３１は、機器を取り付ける取付座である。
【００２１】
アウトリガー装置５は、図３に示すように、主軸ヘッド４の外周面４ａに設けられたガイドレール６に沿って移動自在であり、作動流体の供給および排出によりシリンダ７から移動可能なピストン（移動手段）８の先端に取り付けられた（連結された）突出具９を有する。この突出具９は、図４に示すように、作動流体の供給および排出によりシリンダ１０から主軸半径方向に移動可能なピストン１１を有する。すなわち、被加工部材３０の内周面に向けて突出自在となっている。ピストン１１の先端には、被加工部材３０の内周面３０ａに当接した際の衝撃を吸収し、当接時の位置を保持する保持部材１２が取り付けられる。保持部材１２の先端（当接する側）は、当接しやすいように球形状であることが望ましい。
【００２２】
このような構成を有するアウトリガー装置５は、主軸ヘッド４の周囲に沿って複数設けられる。ただし、アウトリガー装置のシリンダ７は、主軸ヘッド４の長手方向に延伸して配置される。なお、突出具９は、図４中では主軸ヘッド４の外周の４方向にそれぞれ設けられており、これら突出具９により、後述の切刃による被加工部材３０の突出部３１を加工する時の反力に抗する。前記作動流体としては、空気や油などが挙げられる。
【００２３】
主軸ヘッド４は、図１に示すように、主軸３５と、軸受２０を介して回転可能に支持するハウジング１８とを有する。主軸３５は、その大きさによっては、複数の主軸をつなぎ合わせて（本実施例では５つの主軸３５ａ〜３５ｅ）構成され、隣接する主軸を継手１３〜１６により連結されても良い。主軸３５の基端側近傍、すなわち、中ぐり加工装置本体４０ａ近傍には、イナーシャ（慣性体）２１が取り付けられる。後述のフライス盤２６の中心から主軸ヘッド４の基端までの長さ（加工装置による加工深さ）は、Ｌとなる。
【００２４】
ここで、主軸３５とライトアングルヘッド３内に配置される切刃主軸２３とは、ベベルギヤ２２を介して連結されており、主軸３５の回転が切刃主軸２３に伝達される。よって、切刃主軸２３は、主軸３５の軸心に対して直角方向を軸心として回転することができる。なお、主軸ヘッド４に対するライトアングルヘッド３の位置調整は、割出ウォーム２４により行われる。また、ライトアングルヘッド３は、主軸３５の回転方向に９０°毎にその位置を調整することが可能であり、ノッチピン２５により行われる。
【００２５】
切刃主軸２３の先端には、フライス盤２６が取り付けられ、その下面における外周近傍に工具である切刃２７が複数取り付けられる。切刃主軸２３が回転することで、フライス盤２６および切刃２７が回転される。なお、切刃主軸２３は、軸受２８を介してライトアングルヘッド３のライトアングルヘッド本体３ａに回転可能に固定される。
【００２６】
テーブル２は、図２に示すように、図２中Ｚ軸方向に移動可能な水平方向移動手段である水平レール２９と、図２中のＢ軸を中心にして回転可能な回転方向移動手段である回転機構（図示せず）とを有する。すなわち、テーブル２は、被加工部材３０を水平方向に移動したり、回転したりすることができる。なお、被加工物３０は貫通孔３０ｂが水平方向になるようにテーブル２上に設置される。
【００２７】
主軸ヘッド４が取り付けられる中ぐり加工装置本体４０ａは、図２中Ｘ軸方向に移動可能な移動レール（Ｘ軸方向移動手段）３２と、図２中Ｙ軸方向（上下方向）に移動可能な上下方向移動機構（上下方向移動手段）３３とを有する。よって、主軸ヘッド４は、上下方向に移動したり、水平後方に移動したりすることができる。主軸ヘッド４内に配置される主軸３５は、中ぐり加工装置本体４０ａに設けられた主軸モータ３４により回転される。
【００２８】
ここで、中ぐり加工装置４０による加工動作について、図５を用いて説明する。
最初に、図５（ａ）に示すように、中ぐり加工装置４０の主軸ヘッド４を被加工部材３０の貫通穴３０ｂに挿入する。ただし、アウトリガー装置５のピストン８，１１は縮めた状態である。
【００２９】
続いて、加工開始位置に到達すると、図５（ｂ）に示すように、シリンダ１０内へ作動流体を供給して、ピストン８を延伸（移動）し、ライトアングルヘッド３近傍に突出具９を配置させる（位置調整工程）。
【００３０】
続いて、図５（ｃ）に示すように、ピストン１１の先端の保持部材１２を被加工部材３０の内周面３０ａに当接するまで延ばし、主軸ヘッド４を被加工部材３０の内周面３０ａに固定させる（主軸ヘッド固定工程）。
【００３１】
続いて、図５（ｄ）に示すように、テーブル２を水平方向（主軸３５の軸方向）、図５（ｄ）中では、右方向に移動させる。この移動により、被加工部材３０の内周面３０ａに形成された突出部３１に切刃２７が接触して加工される（加工工程）。このとき、ピストン１１の先端の保持部材１２は被加工部材３０の内周面３０ａに当接して突っ張った状態とさせておく。一方、シリンダ１０内への作動流体の供給は行わない。よって、突出具９は、テーブル２の移動による被加工部材３０の移動と共に主軸ヘッド４に対して移動し、ピストン８がシリンダ７に対して挿入されて収縮されることになる。
【００３２】
この際、テーブル２の移動は、シリンダ７に対するピストン８の可動範囲を超えない程度とする。テーブル移動停止後、さらに加工を行う場合は、一旦、ピストン１１を主軸ヘッド側へ収縮させ（主軸ヘッド固定解除工程）、シリンダ１０内へ作動流体を供給して再度ピストン８を移動させる（位置調整工程）。そして、ピストン１１を突出させ、保持部材１２を被加工部材３０の内周面３０ａに当接するまで延ばし、主軸ヘッド４を被加工部材３０の内周面３０ａに固定させた（主軸ヘッド固定工程）後、テーブル２を移動させ加工（加工工程）を行う。
【００３３】
上述した中ぐり加工装置４０の動作、すなわち、突出具９の移動、突出具９による主軸ヘッド４の固定、テーブル２の移動に伴う被加工部材３０の突出部３１の加工は、被加工部材３０の略中央付近まで繰り返し行われる。被加工部材３０の他方側近傍の突出部３１は、被加工部材３０を反転させた状態にて上述した動作を繰り返すことにより加工される。
【００３４】
したがって、本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置４０によれば、突出具９で主軸ヘッド４を被加工部材３０に支持固定するようにしたことにより、主軸ヘッド４の撓みを防止することができる。その結果、主軸３５の長さＬ／主軸の直径Ｄの数値が６より大きい被加工部材３０の加工精度を向上させることができる。また、加工時に生じるびびりを防止することができると共に、加工時に生じる反力を得ることができる。その結果、加工精度を向上させることができる。また、突出具９を切刃２７が取り付けられるライトアングルヘッド３の近傍に配置することにより、主軸３５の撓みおよび加工時に生じるびびりをより一層防止することができ、加工精度をさらに向上させることができる。突出具９をピストン８により主軸ヘッド４に沿って移動可能にしたことで、ピストン８による送り量だけ連続加工が可能になり、加工作業の効率性を向上させることができる。
【００３５】
アウトリガー装置５が突出具９を有することにより、主軸３５を被加工部材３０に容易に支持固定することができる。アウトリガー装置５がシリンダ７およびピストン８を有することにより、突出具９を主軸３５の長手方向に沿って容易に移動させることができる。アウトリガー装置５を複数設けることで、加工時に生じる反力をより適切に得ることができる。その結果、加工精度をより一層向上させることができる。また、アウトリガー装置５を４つ設けることで、被加工部材３０が断面略四角形の筒形状であるときに、アウトリガー装置５により被加工部材３０の各面にて主軸ヘッド４を支持固定することができるので、加工時に生じる反力をより適切に得ることができる。その結果、加工精度をより一層向上させることができる。
【００３６】
なお、上記では、加工対象として断面略四角形であり、長尺な筒状の被加工部材３０を用いて説明したが、加工対象として、例えば断面円形であり、長尺な筒状の被加工部材に適用しても良い。このような被加工部材に適用しても上記と同様な作用効果を奏する。
【００３７】
上記では、被加工部材３０の貫通穴３０ｂの入口側からその中心に向かって順次内面を加工する手順にて説明したが、被加工部材の中心側から入口側に向かって順次内面を加工する手順としても良く、上記と同様な作用効果を奏する。
【００３８】
上記では、加工装置４０の加工対象物として、長尺な被加工部材４０を用いて説明したが、加工対象物が主軸よりも短尺な被加工部材である場合には、被加工部材の一方側からのみ加工するようにしても良く、上記と同様な作用効果を奏する。
【００３９】
なお、本実施例に係る中ぐり加工装置は、中ぐり加工装置本体４０ａをＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能とし、テーブル２をＺ軸方向に移動可能として、テーブル移動により加工するものとして説明したが、中ぐり加工装置本体４０ａをＹ，Ｚ軸移動可能、テーブル２をＸ軸移動可能として、中ぐり加工装置本体４０ａを移動させて加工を行うものとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、中ぐり加工装置およびそれを用いた加工方法に利用することが可能であり、特に長尺な被加工部材の内面加工に用いて好適な中ぐり加工装置およびそれを用いた加工方法に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置におけるロングライトアングルヘッドの概略図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置の概略図である。
【図３】図２における囲み線ＩＩＩの拡大図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る中ぐり加工装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ベッド
２      テーブル
３      ライトアングルヘッド
４      主軸ヘッド
５      アウトリガー装置
６      ガイドレール
７      シリンダ
８      ピストン
９      突出具
３０    被加工部材
４０    中ぐり加工装置
【図１】
2007152465.tif 000003
【図２】
2007152465.tif 000004
【図３】
2007152465.tif 000005
【図４】
2007152465.tif 000006
【図５】
2007152465.tif 000007