(57)【要約】  本発明は材料除去工作機械、とくに深孔ドリル機または旋盤に係り、ワークピース(30)を保持するワークピースホルダ(14)と、ツールホルダ(16)と、前記ツールホルダ(16)により前記ワークピースホルダ(14)と連係して回転し得る回転駆動部(18)と、を有し、トルクを防ぐように前記ツールホルダ(16)に連結されたベース(20)と、前記ツールホルダ(16)と対面する駆動側および前記ツールホルダ(16)から離間する出力側と、ドリルヘッド(22)と前記アダプター(20)とが互いに捩れるのを防ぐ回り止め装置(42)と、前記ドリルヘッド(22)の機械加工方向(B)に対して逆向きに移動され得るように切り屑を通すセントラル連続通路(44)と、トルクを防ぐように前記アダプター(20)に連結されたドリルヘッド(22)と、を備えるアダプター(20)と、を有する。本発明に従う前記ドリルヘッド(22)は、ドリルヘッドねじ山(48)およびテーパーシャフト(50)を有し、前記アダプター(20)は、ベース(20)に回転可能に取り付けられるユニオンナット(34)と、前記ドリルヘッドねじ山(48)に噛み合うアダプターねじ山(36)と、前記テーパーシャフト(50)を受けるテーパー穴(38)と、を有する。【選択図】    図１
2016522754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料除去工作機械、とくに深孔ドリル加工機または旋盤であって、
（ａ）ワークピース(30)を把持するワークピースホルダ(14)と、
（ｂ）ツールホルダ(16)と、
（ｃ）前記ツールホルダ(16)により前記ワークピースホルダ(14)と連係して回転し得る回転駆動部(18)と、
（ｄ）アダプター(20)と、
を具備し、
前記アダプター(20)は、トルクを防ぐように前記ツールホルダ(16)に連結されたベース(20)と、
前記ツールホルダ(16)と対面する入力側および前記ツールホルダ(16)から離間する出力側と、
ドリルヘッド(22)と前記アダプター(20)とが互いに捩れるのを防ぐ回り止め装置(42)と、
前記ドリルヘッド(22)の機械加工方向(B)に対して逆向きに移動され得るように切り屑を通す連続のセントラル通路(44)と、
（ｅ）トルクを防ぐように前記アダプター(20)に連結されたドリルヘッド(22)と、
を具備し、
（ｆ）前記ドリルヘッド(22)は、
ドリルヘッドねじ山(48)およびテーパーシャフト(50)を有し、
（ｇ）前記アダプター(20)は、
(i)前記ベース(20)に回転して取付けられるユニオンナットおよびドリルヘッドねじ山(48)と互いに噛み合うアダプターねじ山(36)と、
(ii)前記テーパーシャフト(50)を受けるためのテーパー穴と、
を有する、ことを特徴とする材料除去工作機械。
【請求項２】
前記セントラル通路(44)を通り抜ける圧力流体ライン(68)と、
前記圧力流体ライン(68)に接続され、前記圧力流体ライン(68)から冷却潤滑剤(62)が前記ドリルヘッド(22)とワークピース(30)の内壁との間のスペース(64)に供給され得るように、前記ドリルヘッド(22)の半径方向外面にて開口する開口をもつドリルヘッド冷却潤滑剤ライン(84)と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の材料除去工作機械。
【請求項３】
前記アダプター(20)と前記ドリルヘッド(22)との間の接続を自動で解除するか及び／又は生じさせるように、ユニオンナット(34)にフォーム-ロック接続形状に形成されたグリッパー(96)を有する自動制御可能把持ユニット(94)を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の材料除去工作機械。
【請求項４】
前記ユニオンナット(34)は、
前記アダプター(20)と連係して軸方向に移動しうる前記ドリルヘッド(22)を解除位置内に置くことができ、および
前記アダプター(20)にフォーム-ロック接続形状に接続される前記ドリルヘッド(22)をロック位置内に置くことができ、
前記ユニオンナット(34)は、前記ベース(20)に関して９０°未満の回転により前記ロック位置から前記解除位置に置くことができることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の材料除去工作機械。
【請求項５】
前記アダプター(20)は、前記セントラル通路(44)内に置かれ、流体圧力(p)が前記入力側から前記出力側へ伝わるように、ワークピースホルダ(14)に面する側に流体圧力(p)を掛ける圧力流体供給ユニット(24)に接続されたセントラル圧力流体ライン(68)を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の材料除去工作機械。
【請求項６】
前記圧力流体ライン(68)に接続するために設けられる入力開口(72)と、
少なくとも１つのスカイビングナイフを作動させる少なくとも１つの制御シリンダに接続された圧力通路(74)と、を備えるスカイビングバイト(70)を有し、
該スカイビングバイト(70)は、流体圧力(p)で圧力流体を圧力流体ラインにチャージすることにより連動され及び／又は連動を解除できるように形成されたことを特徴とする請求項５に記載の材料除去工作機械。
【請求項７】
４５バール以下の圧力で冷却潤滑剤(62)を送り出す冷却潤滑剤供給ユニット(24)と、
前記冷却潤滑剤供給ユニットに接続され、少なくとも５０バールの圧力の増加を形成する圧力増加ユニットと、
を有する旋盤であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の材料除去工作機械。
【請求項８】
（ａ）アダプター(20)と、
該アダプター(20)は、
(i)トルクを防ぐように材料除去工作機械のツールホルダ(16)に接続することができ、
(ii) 前記ツールホルダ(16) に面する入力側と、前記ツールホルダ(16)から離れる出力側と、
(iii)セントラル連続通路(44)と、を有することと、
（ｂ）ドリルヘッド(22)と、
を具備するツールセットであって、
（ｃ）前記ドリルヘッド(22)の加工方向(B)とは反対方向に切り屑および冷却潤滑剤を除去するようにセントラル通路(44)が形成されていることと、
（ｄ）前記アダプター(20)は、前記ドリルヘッド(22)と前記アダプター(20)とが互いに捩れるのを防ぐ回り止め装置(42)を有することと、
（ｅ）前記アダプター(20)は、
(i) アダプターねじ山(36)を有するユニオンナット(34)と、
(ii) テーパー穴(38)と、を有し、
（ｆ）前記ドリルヘッド(22)は、
(i)前記アダプターねじ山(36)との間の相互作用でロックを形成するドリルヘッドねじ山(48)と、
(iii) 前記テーパー穴(38)との間の相互作用でロックを形成するテーパーシャフト(50)と、を有し、
（ｇ）前記ツールセットは、スカイビングバイト(70)を有し、とくに前記ドリルヘッド(22)の代わりに前記アダプター(20)に接続され得るロックを形成するスカイビングバイト−バニシ仕上ツールの組合せツールを有する、ことを特徴とするツールセット。
【請求項９】
前記アダプター(20)は、前記セントラル通路(44)内を走り、前記入力側(40)から前記出力側へ抜ける圧力流体ライン(68)を有し、
前記スカイビングバイト(70)は、少なくとも１つのスカイビングナイフおよび流体圧力(p)により前記スカイビングナイフを作動させる少なくとも１つの作動装置を有し、
前記圧力流体ライン(68)は、前記少なくとも１つのスカイビングナイフを伸長させ及び／又は退入させる前記流体圧力(p)が該圧力流体ライン(68)に掛かるように前記作動装置に接続されている、ことを特徴とする請求項８に記載のツールセット。
【請求項１０】
前記ドリルヘッド(22)を前記アダプター(22)に選択的にロック形成状に接続され得るバニシ仕上ツールと、
前記アダプター(20)のテーパー穴(38)にロック接続を形成するためのテーパーシャフト(50)と、
好ましくはアダプター冷却潤滑剤ラインに接続可能に形成され、かつ、前記アダプター冷却潤滑剤ラインからの冷却潤滑剤(62)を前記バニシ仕上ツールとワークピース(30)の内壁(28)との間のスペースに供給できるように、前記バニシ仕上ツールの半径外面に開口する開口を有する転造ツール潤滑剤ライン(90)と、を有することを特徴とする請求項８又は９のいずれか１項に記載のツールセット。
【請求項１１】
盲目穴及び／又は段付き穴を有するシリンダを製造する方法において、
(i)上記請求項のいずれか１項に係る工作機械(10)においてワークピース(30)をクランプで固定し、
(ii) アダプター(20)を有するツールホルダ(16)に接続されたドリルヘッド(22)でワークピース内部(80)を穴あけ加工し、
(iii) 前記ドリルヘッド(22)を前記アダプター(20)から自動で取り外し、
(iv) スカイビングバイト(70)を前記アダプター(20)に自動で接続し、それにより前記アダプター(20)の圧力ライン(68)が前記スカイビングバイト(70)の圧力通路(74)に接続され、
(v)前記アダプター(20)の前記圧力ライン(68)を流体圧力(p)で用いることにより、前記スカイビングバイト(70)の少なくとも１つのスカイビングナイフを作動させ、前記スカイビングバイト(70)で前記ワークピース(30)の前記ワークピース内部(80)をスカイビング加工し、
(vi)前記スカイビングバイト(70)を自動で取り外し、前記アダプター(20)に転造ツール(82)を接続し、
(vii) 前記転造ツール(82)で前記ワークピース(30)の前記ワークピース内部(80)をバニシ仕上加工し、
(viii)前記同じクランプ内において、ワークピース(30)を穴あけ加工し、スカイビング加工し、バニシ仕上加工しており、
(ix)また、シリンダ内壁の切削加工により生じる切り屑を加工方向(B)とは反対の向きに前記アダプター(44)内の連続のセントラル通路(44)を通して除去している、ことを特徴とするシリンダ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提文に従う材料除去工作機械に関する。本発明の第２の面に従うツールセットに関する。本発明の第３の面に従う盲目穴及び／又は段付き穴を有するシリンダの製造方法に係り、とくに深い穴を加工する穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダの製造には、例えばドリルアウト加工、スカイビング加工、およびそれに続くバニシ仕上加工のように少なくとも３つの加工工程が通常要求される。このようにシリンダはいくつもの加工工程を経て製造されるものであるため、シリンダ内壁の形状や表面の精密さのニーズは高い要求レベルに到達し得るものである。
【０００３】
シリンダの製造は、シリンダが盲目穴及び／又は段付き穴を有する場合には、とくに念入りに仕上げる。とくにドリルアウトする穴あけ加工時において結果として生じる切り屑を穴の外部へ排出しなければならないことがこの理由である。これは盲目穴のなかのツールを通してのみ可能なことである。次いで、シリンダ内壁をスカイビング加工し、バニシ仕上げするために、例えばスカイビングナイフの出し入れ及び／又はローラーを圧力とともに進入させることのいずれかのために、高い流体圧力を要する他のツールが少なくとも必要になる。このツール交換は、個々のツールごとに異なる要求の理由があるため困難である。
【０００４】
とくに大量生産において、全ワークピースに最初のドリルアウトを確立するようにするために、ロットの全ワークピースにスカイビングバイトを組み込み、スカイビング加工処理を行う。この手順の不利な点は、再クランプすることが最高の精密さに達することを困難にしていること、および再クランプすること自体が高い労力を要することである。
【０００５】
ドイツ特許DE 10 2010 013 480 A1公報から、ドリルヘッドがツール運搬器とともにドリル管に接続された材料除去工作機械が知られる。方向制御は、処理中において処理方向に積極的な影響を及ぼすことを許容し、とくに偏心内管構造の製造において達成可能な精度を増加させる。
【０００６】
ドイツ特許DE 10 2011 110 044 B4公報から、１つのクランプ内で処理することができるシリンダおよびフロントを有するシリンダユニットの製造方法が知られる。この方法によれば、追加の部材を持ち込むことなくスカイビング加工用のスカイビングナイフを切り替えるために、スカイビングナイフを材料除去用の冷却潤滑剤とともに切り替えることができる。
【０００７】
欧州特許EP 048 578 A2公報から、ツールの円錐台形状シャフトに締結され得る円錐穴を有するツールホルダが知られる。該シャフトは、ユニオンナットツールホルダにツールホルダを取り付けられる。この種のツールホルダは、切り屑の排出が保証されないので、オープンシリンダを穴あけ加工するのには適していない。
【０００８】
国際公開WO 2014/011 198 A1公報から、アダプターを有する深孔ドリル機が知られる。アダプターは、１つのクランプ内に非連続シリンダの穴あけ（ドリルオープン）、スカイブおよびバニシ仕上げするための深孔ドリル機を許容する。スカイビングナイフは、中央圧力ラインにより圧力流体をチャージし、切り替えることができる。この深孔ドリル機は、盲目穴を作製することができないという不利点がある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、盲目穴及び／又は段付き穴を有するシリンダの製造を改善するという課題に基づいてなされたものである。
【００１０】
本発明は、請求項１の特徴をもつ工作機械に付随する問題を解決する。第２の面に従う発明は、第２の請求項に従うツールセットにより問題を解決する。第３の面に従う発明は、方法請求項の特徴をもつ方法により問題を解決する。
【００１１】
本発明の利点は、旋盤または深孔ドリル機のような材料除去工作機械が自動ツール交換用の性能を向上させることができるという点にある。
【００１２】
本発明のもう１つの利点は、ツール交換中およびレンダリングされた全ツールの不使用時に生じるねじ山の受ける損傷のリスクが大幅に減少するという点にある。テーパー穴および回り止め装置は、相互接触によりねじ山を損傷の危険にさらすことなく、ドリルヘッドが軸面一にあるアダプターに完全に接触しないようにすることができる。ドリルヘッドは、アダプターのなかにドリルヘッドを押し込むことによりアダプターに面一に位置合わせできる。この位置合わせが達成されたときに、ドリルヘッドはユニオンナットでアダプターに堅固に接続される。
【００１３】
本発明に従うアダプターは、ツールタイプ、マシンタイプおよび処理作業に応じて切り屑とともに基本的に圧力フリーの冷却潤滑剤を排出し、ドリル刃を冷却するために４０バール以上の圧力でスカイビングバイトまたは冷却潤滑剤を制御するための空気圧力を供給し、材料除去ばかりでなく同時ツール制御（カンカレントツールコントロール）も行うものである。
【００１４】
本明細書の記載の範囲において材料除去工作機械は深孔ドリル機（ディープドリリングマシン）であってもよい。深孔ドリル機は、金属加工対象物に対して少なくとも１０のアスペクト比で穿孔するようにとくに構成された装置である。アスペクト比は孔の長さと径の商である。そのような深孔ドリル機は、特殊な空圧シリンダを製造できるようにするために十分な精密さをもつ深い孔を穿孔しなければならないことから特殊な機械である。
【００１５】
ドリルヘッドはアダプターおよびツールホルダから分離できるユニットであり、シリンダが処理される結果として１枚または数枚のドリル刃が切削してシリンダ内面を形成することになる。回り止め装置は、少なくとも１つの回転方向にアダプターとドリルヘッドとの間にねじれ（ツイスト）が生じないようにする特殊な装置である。しかしながら、回り止め装置は、１つの回転方向ばかりでなく両回転方向において互いに連関するドリルヘッドとアダプターとの間でねじれが生じるのを防止するものであれば、とくに有益である。例えば、そのような回り止め装置は固定キーまたは固定ピンを有している。
【００１６】
トルクを防ぐ（トルクプルーフ）の用語は、一方の対象物から他方の対象物に、このケースではツールホルダからベースに対して少なくとも１つの回転方向に回転力を伝達できることを意味する。必ずしも必要ではないが、回転力を両回転方向に伝達できるようにすることは可能である。
【００１７】
好適な実施の形態によれば、アダプターは、ドリルヘッドの加工方向のためのセントラル通路にアンダーカットが無いようにするために、ユニオンナットで取り付けられたベースと、テーパーシャフトの前面とベースとの間に配置されたリング要素とを有する。リング要素は、ベース及び／又はドリルヘッドのテーパーシャフトの作製材料に比べて弾性的に変形容易な材料でつくられることが好ましい。このように、リング要素は、アダプターまたはドリルヘッドよりも容易に変形することから、これらの相互に連関する取付けの精密さはリング要素から影響を受けない。
【００１８】
アダプターの前面と対向面との間に少なくともドリルヘッドの加工方向に関してセントラル通路にアンダーカットが無いという点が本発明の特徴であり、アダプターおよびドリルヘッドの内壁に沿ってインプット側からアウトプット側へドリルヘッドの加工方向に移動する際に、どのポイントにおいても１ｍｍ以上半径方向外方に移動しない直径１ｍｍの仮想ボールをとくに意味している。逆に言えば、これは、ドリルヘッドからインプット側へ流動する切り屑を捕捉し得るように半径方向内方を向くエッジに切り屑が支配されないであろうということを意味している。これは最適化された切り屑の流れを保証するものである。
【００１９】
好適な実施の形態によれば、ＣＮＣ旋盤の形態での材料除去工作機械は、セントラル通路を通り抜ける加圧流体ラインと、アダプター冷却潤滑剤ラインに接続され、ドリルヘッドの半径方向外方面に開口するドリルヘッド冷却潤滑剤ラインとを有し、アダプター冷却潤滑剤ラインからの冷却潤滑剤をドリルヘッドと被加工物の内壁との間のスペースに供給することができるようになっている。両冷却潤滑剤ラインは、少なくとも５０バールの圧力で冷却潤滑剤を導くように特に形成されている。
【００２０】
材料除去工作機械がドリルヘッドに代わるものとしてアダプターにポジティブロック式に接続できるスカイビングバイトを有する場合にとくに有益である。そのようなスカイビングバイトはテーパーシャフトおよび開口を有している。テーパーシャフトは、アダプターのテーパー穴とスカイビングバイト冷却潤滑剤ラインとのフォーム-ロック接続(form-locking connection)に用いられるものである。スカイビングバイト冷却潤滑剤ラインは、アダプター冷却潤滑剤ラインに接続できるように形成されている。また、開口は、スカイビングバイトの半径方向外面に開口している。これにより、アダプター冷却潤滑剤ラインからの冷却潤滑剤をスカイビングバイトと被加工物の内壁との間のスペースに供給することができるようになっている。
【００２１】
ドリルヘッド、スカイビングバイト、およびバニシ仕上ツールが自動で作動できるツールマガジン内に設けられるものである場合にとくに効果的であり、これらは材料除去工作機械のマシンコントロールから制御され得るものである。とくに優先的に、材料除去工作機械は、アダプターとドリルヘッドとの間の接続を自動で解除及び／又は接続できるように、ポジティブロック接続のためにユニオンナットに形成されるグリッパーを具備する自動制御可能なグリッパー装置を有する。例えばグリッパーをドリルヘッドの凹みに連結するか及び／又はユニオンナットの突起をグリッパーの凹みに連結することにより、ポジティブロック接続を得ることができる。勿論、これらのロック接続がたとえ低トルクしか伝えられないものであるとしても、摩擦ロック接続はポジティブロック接続と同様に一般的に考えられている。
【００２２】
また、材料除去工作機械は、アダプター冷却潤滑剤ラインからの冷却潤滑剤がバニシ仕上加工ツールと被加工物との間のスペースに供給できるように、ドリルヘッド用のアダプターにポジティブロック接続される代替品としての転造ツールと、アダプターの段付コアにポジティブロック接続される段付シャフトと、転造ツール冷却潤滑剤ラインと、を有する場合にとくに効果的である。このバニシ仕上ツールは、シリンダの最終工程に用いることができる。
【００２３】
回り止め装置にテーパーシャフトとテーパー穴が存在するために、自動グリッパーを用いることができる。グリッパーで達成可能な精度が、ねじ山を直接ねじ込むためには十分ではないからである。しかし、アダプターの構造はシステムの位置合わせ許容差の増加を招くことになるので、自動グリッパーに容易に達成できる精度は、ツールをアダプターに接続し、ツールをアダプターから取り外すためには十分である。
【００２４】
グリッパーの場合に、グリッパーのホルダに関して旋回（ターニング）を形成する場合に、とくに効果的である。グリッパーとホルダとの間の回転（ロテーション）がシリンダ、とくに油圧シリンダにより達成できる場合、とくにセットアップが簡単になる。このシリンダは圧力流体とくに冷却潤滑剤や油圧流体を充填することができる。油圧流体は、スカイビングバイトのスカイビングナイフを作動させるのにも用いることができる。
【００２５】
アダプター、とくにユニオンナット、およびそれぞれのツールは、ドリルヘッドがアダプターにポジティブロック接続されるロック位置からダイユニオンナットが移動できるように形成されていることが好ましい。解除位置内において、ドリルヘッドは、９０°以下、とくに８０°以下に旋回（ターニング）することによりアダプターに関連する軸方向に移動することができる。このドリルヘッドの移動は、グリッパーが制御され易くなるように、駆動シリンダの作動によりそのホルダに関連するグリッパーにより実施することができる。
【００２６】
好ましくは、アダプターは、入力側に向かう移動により出力弁を開放できる出力弁本体を有する出力側の出力弁を有する。ドリルヘッド、スカイビングバイト及び／又は固定ローラーツールが、アダプターから軸方向への移動によりハンドオーバー弁を閉じるハンドオーバー弁本体を有するハンドオーバー弁を有する場合に有益である。このハンドオーバー弁は、流体、とくに冷却潤滑剤及び／又は圧力流体を非接続部分での漏れから防止する。
【００２７】
好ましい実施の形態によれば、アダプターは、流体圧力が入力側から出力側へ伝わるように、セントラル通路内に収容され、被加工物ホルダに向かう側に流体圧力をチャージする圧力流体供給ユニットに接続されたセントラル圧力流体ラインを有する。
【００２８】
圧力流体供給ラインは、冷却潤滑剤供給ライン及び／又は油圧流体供給ラインを有する。セントラル圧力流体ラインは、アダプターに接続されたスカイビングバイトに例えば油圧流体を導くものである。油圧流体の流体圧力は、スカイビングナイフの延び出し及び／又は引っ込めをさせるものである。この場合に、マシンツールは、スカイビングバイトと被加工物の内壁との間のスペースに冷却潤滑剤が供給され得るようにする冷却潤滑剤供給ユニットを有することが好ましい。
【００２９】
好ましくは、ツールホルダは、流体を流すための通路が形成されるように中空に形成される。通路は、圧力流体が冷却潤滑剤の形態及び／又は油圧流体の形態のいずれでも通流できるように圧力流体供給ユニットに接続されている場合が効果的である。代替的または追加的に、ツールホルダは、アダプターのセントラル通路からの冷却潤滑剤が冷却潤滑剤供給ユニットまでツールホルダを通って流れることができるように、圧力流体供給ユニットに接続される。なお、冷却潤滑剤供給ユニットは、フィルターで冷却潤滑剤を浄化し、それを加圧下でアダプターに通流させるか及び／又はスカイビングバイトとワークピース内壁との間のスペース内の冷却潤滑剤ラインに通流させるものである。
【００３０】
本発明に係る材料除去工作機械、とくに深孔ドリル機またはＣＮＣ旋盤は、
（ａ）アダプター(20)と、該アダプター(20)は、(i)トルクを防ぐように材料除去工作機械のツールホルダ(16)に接続することができ、(ii) 前記ツールホルダ(16) に面する入力側と、前記ツールホルダ(16)から離れる出力側と、(iii)連続のセントラル通路(44)と、を有することと、
（ｂ）ドリルヘッド(22)と、該ドリルヘッドは、(i)前記アダプターねじ山(36)との間でロックを形成するドリルヘッドねじ山(48)と、(iii) 前記テーパー穴(38)との間で相互にロックを形成するテーパーシャフト(50)と、を有し、
（ｃ）前記アダプター(20)は、前記ドリルヘッド(22)と前記アダプター(20)とが互いに捩れるのを防止するための回り止め装置を有することと、
（ｄ）前記ツールセットは、スカイビングバイト(70)を有し、とくに前記ドリルヘッド(22)の代わりに前記アダプター(20)にロック接続形状に形成できるスカイビングバイト−バニシ仕上ツールの組合せツールを有する。
【００３１】
以下、添付図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明に係る材料除去工作機械の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に従う工作機械において本発明に係るツールセットのアダプターを示す部分拡大断面図である。
【図３】図３の左図は図１に従うアダプターをＡ-Ａ線で切断して示す横断面図、図３の右図は図１に従うアダプターをＢ-Ｂ線で切断して示す横断面図である。
【図４】図４は、スカイビングバイトに接触し、圧力流体ラインを有する図１に従うアダプターを示す断面図である。
【図５】図５は、図３に従う他の実施形態に係るアダプターを示す断面図である。
【図６】図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明の深孔ドリル機に本発明のツールセットを用いて本発明のシリンダを製造する方法を模式的に示す概略構成断面図である。
【図７】図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ本発明に従うCNC旋盤に本発明のツールセットを用いて本発明のシリンダを製造する方法を模式的に示す概略構成断面図である。
【図８】図８は、本発明の工作機械の一部を切り欠いて示す部分断面図である。
【図９】図９は、工作機械をＢ-Ｂ線で切断して示す横断面図である。
【図１０】図１０は、図７に従う工作機械をＣ-Ｃ線で切断して示す横断面図である。
【図１１】図１１は、図７に従う工作機械をＡ-Ａ線で切断して示す横断面図である。
【図１２】図１２の（ａ）と（ｂ）（上段の図）は段付き穴を製造するアダプターセットを深孔ドリル機に用いたところをそれぞれ示す部分断面図、図１２の（ｃ）と（ｄ）と（ｅ）（下段の図）は盲目穴を製造するアダプターセットを深孔ドリル機に用いたところをそれぞれ示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１に、機械ベッド12、ワークピースホルダ14、およびツールホルダ16を有する深孔ドリル機の形態での材料除去工作機械10の概要を示す。ツールホルダ16は、このケースでは電動モータである回転駆動部18によりワークピースホルダ14に対して回転されるようになっている。代替的または追加的に、ワークピースホルダ14のほうを回転させることも可能である。ワークピースホルダとツールホルダ16との間の相対運動に関連することがらである。工作機械10は、以降の図面にさらに詳しく示すアダプター20、および切断板断片の形で挿入した概略図示のドリル刃を持つドリルヘッド22を有する。
【００３４】
工作機械10は、ドリルヘッド22とワークピース30の内壁28との間のスペース64（図６の下方を参照）に冷却潤滑剤供給ライン26を介して冷却潤滑剤を供給する冷却潤滑剤供給ユニット24および油圧流体供給ユニット24aを有する圧力流体供給装置を備えている。油圧流体供給ユニット24aは、例えば中空ツールホルダ16によってつくられた接続（コネクション）をもつスカイビング加工刃（ブレード）を制御するスカイビングバイトに圧力流体ライン（参照符号68、以下参照）により接続することができる。
【００３５】
ワークピース30はワークピースホルダ14内でクランプされている。ワークピースホルダ14とツールホルダ16とはモーターによりリニアガイドされて互いに向き合って移動され得るようになっている。対応するガイドおよび複数又は１つの駆動モータは、従来からの部品であるため図示していない。
【００３６】
図２にベース32を有するアダプター20の詳細を示す。ベース32は、例えばねじ山によりトルクの発生が防止されるようにツールホルダ16に接続されている。また、アダプター20は、ベース32に回転可能に取り付けられたユニオンナット34を有するとともに、アダプターねじ山36を有する。
【００３７】
アダプター20は、テーパー穴38を有する。このテーパー穴38は、とくに回転軸Lまわりに回転対象であり、アダプター22の入力側40からの距離が増加するに従って単調に増加する、とくに厳密に単調増加する半径をもつ凹所である。そのため、テーパー穴38の内面輪郭形状が数学的感覚では円錐台であり得ることが可能であり、かつ好ましいことではあるが、必ずしも必要なことではない。
【００３８】
また、アダプター20は、このケースでは長手溝内に挿入された２つのタペットを有する回り止め装置42を有する。アダプター20において、セントラル連続通路44は、ドリルヘッド22のドリルヘッド通路46への接続を形成するものである。アダプターねじ山36は、ドリルヘッド22のテーパーシャフト50を引っ張ってテーパー穴38にフォーム-ロック接続することができるように、ドリルヘッド22のドリルヘッドねじ山48と噛み合う。この条件において、ドリルヘッド22の肩52とベース22の対向適用面54とは、互いに面一であり、堅固な結合を確保する。
【００３９】
テーパーシャフト50の前面56とベース32の支持面58との間には、回り止め装置のタペット42の数に対応する数に分割されたリング要素60が配置される。このリング要素60は、ドリルヘッド通路46とセントラル通路44との間において流体を連続的に移送することができるように、テーパーシャフト50とベース32との間のエリアに存在するアンダーカット又はそれ以外の欠落・欠陥を充填するものである。これは切り屑の蓄積を防止する。
【００４０】
図６の（ａ）に、ワークピース30とドリルヘッド22との間のスペース64に冷却潤滑剤62をどのようにして供給するかその様子の概要を示す。この冷却潤滑剤62は、切削加工の結果として発生する切り屑とともにドリルヘッド通路46を通って処理される盲目穴のなかに移動する。ドリルヘッド通路46は、ドリルヘッド22の前面に向かって開口し、次いで通路44に入る（図２）。そこ（通路44）から、冷却潤滑剤は、ツールホルダ内の穴66に入り、そこから冷却潤滑剤処理システムに供給される。
【００４１】
図３の左側に図２のＡ-Ａ横断面を示し、図３の右側に図２のＢ-Ｂ横断面を示す。図３の左部分図には、少なくとも３つ、このケースでは４つ、ドリルヘッド22に関連してユニオンナット34の角度位置に存在するように、アダプターねじ山36およびドリルヘッドねじ山48が各々断続している。この場合に、ユニオンナットの回転が９０°以下、このケースでは８０°以下、特に７０°以下にすれば、アダプターがドリルヘッドに十分に接続される。
【００４２】
図３の右部分図には凹所67.1,67.2,67.3,67.4を示す。凹所67.1,67.2,67.3,67.4は、上述のグリッパーがそれらにポジティブロック接続的に、例えば形状ロック接続的に連結できるように、ユニオンナット34の中に導入される。
【００４３】
図４にセントラル圧力流体ライン68のホルダを有するリング要素60（図２参照）の代わりとなるアダプター20を示す。この圧力流体ライン68は、セントラル通路44内に配置され、操作において油圧流体供給ユニット24a（図１参照）からスカイビングバイト70に圧力ｐの流体を移送し、図３中のドリルヘッドの代わりにアダプター20に接続されている。
【００４４】
スカイビングバイト70は、圧力流体ライン68に対する接続を形成し、かつ圧力通路64を形成する入力開口72を有する。圧力通路64は、図３に示さない制御シリンダに通じており、また図示しないスカイビングナイフを延び出させ及び／又は引っ込めるように圧力流体を通流させることができる。この場合に、ワークピースの内面がスカイビングナイフにより損傷を受けない処理方向Ｂに移動できるように、使用後のスカイビングナイフを引っ込めることが可能である。そのため、盲目穴が存在しない場合であれば、段付き穴を製造するために図３に示すアダプターで段付き穴を製造することが可能である。
【００４５】
さらに図４に、出力側に出力弁体78を有する出力弁76を持つアダプター20を示す。これは、スカイビングバイト70が非接続状態にあるときに圧力流体の逃げ出しを防止するために開口を閉じている。圧力流体は、スカイビングバイトをとくに清浄にできるという利益が得られる油圧オイルを用いることができる。代わりに、圧力流体として冷却潤滑剤を用いることもできる。冷却潤滑剤を圧力流体に用いることにより、冷却潤滑剤に添加して供給されるべき分離油圧流体が不要になる。
【００４６】
図５に出力弁76を持たない変形実施形態を示す。この実施形態は例えばＣＮＣ旋盤の方式での工作機械に用いられる。圧力流体ライン68は、ＣＮＣ旋盤の冷却潤滑剤供給ユニット24に接続され、これにより冷却潤滑剤がツールまたはドリルヘッドを通流することができるようになる。
【００４７】
図６に深孔ドリル機で盲目穴を加工する発明に係る方法を示す。ドリルヘッド22は加工方向Ｂに向けて進行することが明らかである。ドリルヘッド22とワークピース内部80との間のスペース64に冷却潤滑剤62を圧入し、加工方向Ｂとは反対方向にドリルヘッド通路を通して排出する。ドリルアウト後、ワークピースからドリルヘッドを加工方向Ｂとは反対方向に移動させる。スカイビングバイト70は上述の方法でアダプターに接続され、ワークピース内部がスカイビング加工される。その後、図５（ｃ）に示す転造ツール82がアダプターに接続され、ワークピース内部80が滑らかな面に転造加工される。
【００４８】
図７にＣＮＣ旋盤での段付き穴の加工プロセスを示す。ＣＮＣ旋盤では図５に示すように、ツールとワークピース内部との間のスペースに冷却潤滑剤を供給することができない。図７（ａ）に示すように、ドリルヘッド22は、ドリルヘッド通路46に接続されるドリルヘッド冷却潤滑剤ライン84を有し、それにより圧力流体ライン68（図３または図４参照）からの冷却潤滑剤がスペース64内に送り出すことができるようになっている。切り屑とともに冷却潤滑剤62は機械加工方向Ｂに排出される。
【００４９】
図７（ｂ）にスカイビングバイト70の変形例を示す。スカイビングバイト70は、通路88に接続され、圧力流体ライン68に順次接続されている（図３、図４参照）。
【００５０】
図７（ｃ）に転造ツール冷却潤滑剤ライン90を有する転造ツール82の変形例を示す。転造ツール82は、通路92に接続され、操作中において圧力流体ライン68に順次接続されている。
【００５１】
図８にグリッパー装置94を示す。グリッパー装置94は、ドリルヘッド22、スカイビングバイト70および転造ツール82を保持することができるグリッパー96を有する。グリッパー96は、少なくとも１つのハンドルを有する。このケースでは、凹所67.1,67.2（図３参照）に係合連結する２つのハンドル98.1,98.2を有している。
【００５２】
グリッパー装置94は自動で位置決めすることができる。例えば、グリッパー装置94は工作機械のツール交換機に取り付けられ、図示しない工作機械のマシン制御によりグリッパー96が自動で位置決めされ得るようになっている。この自動位置決めの目的のために、工作機械は、ワークピースホルダがその位置をはっきりと明記できる角度位置にくるように形成されている場合に有益である。換言すれば、工作機械は、ツールホルダのマシンフレームに基づいて該マシンフレームに対する角度位置を特定することができるアングルエンコーダーを有することが有益である。しかしながら、工作機械は、グリッパー装置をマシンベッドに関連して取り付け、グリッパー96を位置決めできる専用の制御装置を有することも可能である。この場合に、機械制御上で作動するプログラムがグリッパーを位置決めできるように、グリッパー装置の制御により行われる機械制御がボトムにおいてなされることが有益である。
【００５３】
図９に、図８の矢視Ｂ-Ｂを示す。グリッパー96が少なくとも１つの把持アームを有すること、この場合は２つの把持アーム100.1,100.2を有することが示されている。２つの把持アーム100.1,100.2は、ツール、例えばドリルヘッド22、スカイビングバイト70または転造ツール82を把持するために、このケースでは油圧または空圧シリンダで形成される駆動部102により開閉される。把持アーム100（対応する全ての対象物に対して常に参照符号番号を付すものではない）は、他の駆動部106をはっきり明記できる位置とすることができるホルダ104に取り付けられている。
【００５４】
図１０に、図８の矢視Ｃ-Ｃを示す。駆動部106は、ホルダ104に取り付けられたＣレンチ105がターンできるように、またＣレンチ105に取り付けられたハンドル98.1,98.2がツールホルダ16の回転軸Ｄまわりに円形を描くように、次いでアダプター20および夫々に接続されたツールのまわりに円形を描くように、配置されていることが図から明らかである。このケースでは駆動部106は油圧または空圧シリンダとして形成されている。
【００５５】
図９に示すように、それぞれのツール22,70,82は少なくとも１つのグリッパーアームによって締結され、少なくとも１つのハンドル98はツールに係合するユニオンナット34（図２参照）を回転させることができ、またベース32に係合するナットも回転させることができ、それによりツールとアダプターとの間の結合が緩まる。
【００５６】
図１１に、図８の矢視Ａ-Ａを示す。ハンドル98が取り付けられたＣレンチ105（図１０参照）は、ローラー108.1,…,108.7によりホルダ104に取り付けられている。駆動部106を作動させることによりローラー108がホルダ104に対して回転され、それによりＣレンチ105が回転軸Ｄまわりに移動するようになっている。
【００５７】
本発明に係る方法は、工作機械10においてシリンダーブランクの形状のワークピースを最初に把持する初期クランピングにより行われる。次いで、ワークピース内部80はドリルヘッド22により穿孔される。その後に、上述のように自動でグリッパー装置を位置させてアダプターからドリルヘッドを取り外し、グリッパー96を回転させてユニオンナットとドリルヘッド22との間の接続を緩める。
【００５８】
次いで、グリッパー装置により、ドリルヘッドを例えばツールマガジン内に自動で仕舞い込み、スカイビングバイトを取り出し、圧力流体ライン68（図３参照）とスカイビングバイトの圧力通路74とが接続されている接続部を有するアダプターにスカイビングバイトを自動で取り付ける。その後に、アダプターからスカイビングバイトを自動で取り外し、バニシ仕上ツールをアダプターに自動で接続する。以降の加工工程において、ワークピース内部を滑らかな面に転造する。
【００５９】
図１２の（ａ），（ｂ）に、深孔ドリル機で段付き穴を製造するときのアダプターセットの使用の状態をそれぞれ示す（上段の部分図）。図１２の（ｃ），（ｄ），（ｅ）に、深孔ドリル機で盲目穴を製造するときのアダプターセットの使用の状態をそれぞれ示す（下段の部分図）。図１２の（ｄ）ではスカイビングバイト70を図示していない。また、図１２の（ｅ）では転造ツール82を図示していない。また、図１２の（ｂ）ではスカイビング−転造加工組合せツール110の各ツールを圧力流体により作動させることができるようになっている。圧力流体の流体圧力を変えることにより転造ツール82のロールを出したり引っ込めたりできるようになっている。同様に、圧力流体の流体圧力を変えることによりスカイビングバイト82のスカイビングナイフを出し入れできるようになっている。深孔ドリル機用ツールセットおよびＣＮＣ旋盤用ツールセットは、必要であれば段付き穴および盲目穴を有するシリンダの自動処理を可能にするものであることが示される。
【符号の説明】
【００６０】
10…工作機械、12…機械ベッド、14…ワークピースホルダ、16…ツールホルダ、18…回転駆動部、20…アダプター、22…ドリルヘッド、24…冷却潤滑剤供給ユニット、24a…油圧油供給ユニット、26…冷却潤滑剤供給ライン、28…内壁、30…ワークピース、32…ベース、34…ユニオンナット、36…アダプターねじ山、38…テーパー穴、
40…駆動側、42…回り止め装置、44…通路、46…ドリルヘッド通路、48…ドリルヘッドねじ山、50…テーパー軸、52…肩、54…塗布面、56…支持面、58…支持面、60…リング要素、62…冷却潤滑剤、64…スペース、66…穴（孔）、67.1〜67.4…凹所、68…圧縮空気ライン、70…スカイビングバイト、72…入力開口、74…圧力通路、76…出力弁、78…出力弁体、
80…ワークピース内部、82…転造ツール、84…ドリルヘッド冷却潤滑剤ライン、86…スカイビングバイト冷却潤滑剤ライン、88…通路、90…転造ツール冷却潤滑剤ライン、92…通路、94…グリッパー装置、96…グリッパー、98…ハンドル、100…把持アーム、102,106…駆動部、104…ホルダ、105…Ｃレンチ、108…回転、110…組合せツール、L…長手軸、P…流体圧力、B…機械加工方向、D…回転軸。
【図１】
2016522754.tif 000003
【図２】
2016522754.tif 000004
【図３】
2016522754.tif 000005
【図４】
2016522754.tif 000006
【図５】
2016522754.tif 000007
【図６】
2016522754.tif 000008
【図７】
2016522754.tif 000009
【図８】
2016522754.tif 000010
【図９】
2016522754.tif 000011
【図１０】
2016522754.tif 000012
【図１１】
2016522754.tif 000013
【図１２】
2016522754.tif 000014
【国際調査報告】
2016522754.tif 000015
2016522754.tif 000016
2016522754.tif 000017
2016522754.tif 000018
2016522754.tif 000019
2016522754.tif 000020