CN114273696A - 孔加工机及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法 - Google Patents

孔加工机及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种孔加工机，能够高精度地成形椭圆孔并能够高精度地进行如内径变化孔般的复杂孔加工，以及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法。孔加工机100具备保持具有切割刃103的加工工具102的两端部的主轴101以及辅助主轴120。主轴101具备使加工工具102于圆轨道上旋转位移的主轴驱动马达106、及使加工工具102自转的工具转动马达105。辅助主轴120具备辅助主轴驱动马达120b，其使加工工具102的前端部可自由滑动地嵌合的工具嵌合部120a在与主轴101相同的圆轨道上同步旋转驱动。于主轴101与辅助主轴120之间设置桌台来回位移机构111，其使被加工物WK在与主轴101的轴方向正交的X轴方向来回位移。

Description

孔加工机及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法
本申请是申请日为2019年7月2日、申请号为201980004610.X、发明名称 为“孔加工机及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法”的申请的分 案申请。
技术领域
本发明涉及一种孔加工机，对于被加工物成形椭圆孔及/或内径沿孔深 度方向变化的内径变化孔，以及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工 方法。
背景技术
以往已知一种孔加工机，对于被加工物成形椭圆孔及/或内径沿孔深度 方向变化的内径变化孔。例如下述专利文献1中已公开一种穿孔机，其在将 切割被加工物的钻孔车刀插入被加工物的孔内的状态下，使被加工物来回位 移，从而成形椭圆孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-248709号公报
然而，上述专利文献1所示的穿孔机中，由于使被加工物来回位移，而 有被加工物越重则越难以进行精密来回位移，且椭圆孔加工精度降低的问题。 此外，这种以往的穿孔机中，相对于椭圆孔，于成形内径在深度方向变化的 内径变化孔时，有用于使被加工物来回位移的控制变得复杂，而非常难以确 保加工精度的问题。
本发明是为了应对上述问题而完成，其目的在于提供一种孔加工机，能 够高精度地成形椭圆孔且能够高精度地进行如内径变化孔般的复杂孔加工， 以及使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法。
发明内容
为了达成上述目的，本发明的特征在于具备：工件工作台，其保持具有 贯通孔状的下孔的被加工物；主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工 具形成为贯通保持于工件工作台的被加工物中的下孔的棒状并保持切割加工 该被加工物的切割刃，使该加工工具绕轴线自转以使切割刃绕该轴线转动位 移，并在以相对于自转中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使该加工工 具整体旋转驱动；辅助主轴，其具有加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌 合的工具嵌合部，并使该工具嵌合部在与主轴中的圆轨道平行的圆轨道上旋 转驱动；主轴位移机构，其使主轴及工件工作台于该主轴的轴线方向即Y轴 方向相对位移，以使两者的距离接近或分离；及控制装置，其分别控制主轴、 辅助主轴及主轴位移机构的各运作；控制装置一边使加工工具于旋转驱动的 状态下在Y轴方向位移，一边使该加工工具进行转动位移，从而对于被加工 物成形椭圆孔与内径沿孔深度方向变化的内径变化孔中的至少一者。
根据如此构成的本发明的特征，孔加工机因为是加工工具一边在由主轴 及辅助主轴两端支撑的状态下于圆轨道上旋转驱动，一边通过由自转进行转 动而使切割刃相对于被加工物接近或分离并改变切入量，因此，相较于使被 加工物来回位移的情形，能够提高切割刃的定位精度，进行高精度的加工。 此外，根据本发明所涉及的孔加工机，因为是通过加工工具由自转进行转动 而使切割刃相对于被加工物接近或分离并改变切入量，因此，能够高精度地 进行如内径变化孔般的复杂孔加工。
为达成上述目的，本发明的特征在于具备：工件工作台，其保持具有贯 通孔状的下孔的被加工物；主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工具 形成为贯通保持于工件工作台的被加工物中的下孔的棒状并保持切割加工该 被加工物的切割刃，使该加工工具绕轴线自转以使切割刃绕该轴线转动位移， 并在以相对于自转中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使该加工工具整 体旋转驱动；辅助主轴，其具有加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌合的 工具嵌合部，并使该工具嵌合部在与主轴中的圆轨道平行的圆轨道上旋转驱 动；主轴位移机构，其使主轴及工件工作台于该主轴的轴线方向即Y轴方向 相对位移，以使两者的距离接近或分离；工作台来回位移机构，其使工件工 作台在与Y轴方向正交的X轴方向来回位移；及控制装置，其分别控制主轴、 辅助主轴、主轴位移机构及工作台来回位移机构的各运作；控制装置一边使 加工工具于旋转驱动的状态下在Y轴方向位移，一边使该加工工具转动位移， 从而对于被加工物成形内径沿孔深度方向变化的内径变化孔，并一边使加工 工具于旋转驱动的状态下在Y轴方向位移，一边使工件工作台在X轴方向来回位移，从而对于被加工物成形椭圆孔。
根据如此构成的本发明的特征，孔加工机因为是加工工具一边在由主轴 及辅助主轴两端支撑的状态下于圆轨道上旋转驱动，一边通过由自转进行转 动而使切割刃相对于被加工物接近或分离并改变切入量，因此，相较于被加 工物来回位移的情形，能够提高切割刃的定位精度，进行高精度加工。此时， 孔加工机中，通过工件工作台来回位移，也会使切割刃相对于被加工物接近 或分离并改变切入量。亦即，本发明所涉及的孔加工机中，通过使加工工具 进行所述转动，从而成形内径变化孔，并通过使工件工作台来回位移从而成 形椭圆孔，通过两个机制进行两个成形加工，因此，能够高精度进行复杂孔 加工。
另外，本发明的其他特征在于，所述孔加工机中进一步具备工件推压机 构，其在与工件工作台独立的状态下对向配置，并将被加工物推抵于工件工 作台；工件推压机构中，将被加工物推抵于工件工作台的推压体是通过工作 台来回位移机构而追随于X轴方向来回位移的被加工物。
根据如此构成的本发明的其他特征，孔加工机中，在与工件工作台独立 的状态下进一步设置工件推压机构，将被加工物推抵于工件工作台的推压体 是通过工作台来回位移机构而追随于X轴方向来回位移的被加工物；因此， 于在X轴方向来回位移的工件工作台上能够稳定支撑被加工物，并进行高精 度成形加工。
另外，本发明的其他特征在于，所述孔加工机中进一步具备：工件定位 机构，其将贯通保持于工件工作台的被加工物中的下孔的棒状定位体以对于 该下孔接近贯通或分离的方式保持；及选择配置机构，其使辅助主轴与工件 定位机构一体地位移，以相对于保持在工件工作台的被加工物选择地进行对 向配置。
根据如此构成的本发明的其他特征，孔加工机进一步具备：工件定位机 构，其使贯通保持于工件工作台的被加工物中的下孔的棒状定位体以相对于 该下孔接近贯通或分离的方式保持；及选择配置机构，其使该工件定位机构 与辅助主轴一体地位移，相对于保持于工件工作台的被加工物选择地进行对 向配置。由此，孔加工机中，相对于工件工作台上的被加工物，通过工件定 位机构及辅助主轴中的一者的定位，从而能够进行另一者的退避，能够提高 工作效率。
另外，本发明不仅是能够作为孔加工装置的发明实施，也能够作为使用 孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法的发明实施。
具体地讲，使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法为使用孔加 工机对于被加工物成形椭圆孔及内径沿孔深度方向变化的内径变化孔的加工 方法，所述孔加工机具备：工件工作台，其保持具有贯通孔状的下孔的被加 工物；主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工具形成为贯通保持于工 件工作台的被加工物中的下孔的棒状并保持切割加工该被加工物的切割刃， 使该加工工具绕轴线自转以使切割刃绕该轴线转动位移，并在以相对于自转 中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使该加工工具整体旋转驱动；辅助 主轴，其具有加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌合的工具嵌合部，并使 该工具嵌合部在与主轴中的圆轨道平行的圆轨道上旋转驱动；主轴位移机构， 其使主轴及工件工作台于该主轴的轴线方向即Y轴方向相对位移，以使两者 的距离接近或分离；工作台来回位移机构，其使工件工作台在与Y轴方向正 交的X轴方向来回位移；控制装置，其分别控制主轴、辅助主轴、主轴位移 机构及工作台来回位移机构的各运作；其中，控制装置使一边使加工工具于 旋转驱动的状态下在Y轴方向位移，一边使该加工工具进行转动位移，从而 于被加工物成形内径变化孔，并一边使加工工具于旋转驱动的状态下在Y轴 方向位移，一边使工件工作台在X轴方向来回位移，从而对于被加工物成形 椭圆孔。
据此，使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法能够期待具有与 上述孔加工装置的发明同样的作用效果。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的孔加工机的外观构成的概略的 前视图。
图2是表示省略图1所示孔加工机中的外装盖并表示内部构造中的主要 部分的概略的局部剖面主要部分放大前视图。
图3是用以控制图1所示孔加工机的运作的控制系统的方框图。
图4是表示图1所示孔加工机的加工对象即被加工物的外观构成的概略 的立体图。
图5是表示图4所示被加工物的内部构造的概略的局部剖面立体图。
图6是表示图1所示孔加工机中由主轴及辅助主轴支撑的加工工具的外 观构成的概略的侧视图。
图7是示意表示图2所示孔加工机的主要部分的内部构造的概略的俯视 图。
图8是表示图2所示辅助主轴、工件定位机构及选择配置机构的外观构 成的概略的俯视图。
图9是示意表示图2所示加工工具中切割刃向径向外侧以最大量突出的 状态的说明图。
图10是示意表示通过图9所示加工工具由自转引起的转动下，切割刃向 径向外侧以最小量突出的状态的说明图。
图11是示意表示相对于图2所示加工工具的圆轨道(虚线圆)上的位移 位置，工件工作台上的被加工部的振动(特殊)状态的说明图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明所涉及的孔加工机及使用孔加工机的椭圆孔及 内径变化孔的加工方法的一实施方式。图1是表示本发明所涉及的孔加工机 100的外观构成的概略的前视图。此外，图2是表示省略图1所示孔加工机 100中的外装盖132的内部构造中的主要部分的概略的局部剖面主要部分放 大前视图。此外，图3是用以控制图1所示孔加工机100的运作的控制系统 的方框图。此外，本说明书中，为了容易理解本发明，所参照的附图有局部 的构成要素夸张表示等示意性表示。因此，各构成要素间的尺寸或比率等有 所不同。
所述孔加工机100是一种机械加工装置，对于往复式发动机(未图示) 中由活塞所组成的被加工物WK，通过计算机控制(NC控制)使加工工具 102相对移动并进行切割加工，从而于被加工物WK成形椭圆形状且内径于 轴方向变化的贯通孔。本实施方式中，被加工物WK分别如图4及图5所示， 是往复式发动机中于汽缸内来回滑动的活塞。
此时，被加工物WK中，事先通过其他加工成形下孔H，下孔H是用以 成形所述椭圆状的贯通孔即椭圆孔、及沿孔深度方向内径大小变大或变小的 贯通孔即内径变化孔。此下孔H是为了对于由活塞所组成的被加工物WK成 形连结连杆的销孔，而在以孔加工机100加工前，作为比销孔更小径的贯通 孔而事前成形者。亦即，孔加工机100是一种切割加工装置，用以对于由活 塞所组成的被加工物WK最终成形连结连杆的销孔。
(孔加工机100的构成)
孔加工机100具备主轴101。主轴101是用以保持加工工具102并使其 旋转驱动的机械装置，主要分别具备工具保持机构104、工具转动驱动马达 105及主轴驱动马达106而构成。
在此，如图6所示，加工工具102是装卸自如地保持切割被加工物WK 的片状切割刃103的器具，将金属材料形成为棒状而构成。此时，加工工具 102中，一侧(图示左侧)端部是装卸自如地保持于主轴101，另一侧(图示 右侧)端部是装卸自如地嵌合于后述辅助主轴120。此外，切割刃103是以 往径向外侧拉出的状态下保持于棒状延伸的加工工具102中的长边方向中央 部。
如图7所示，工具保持机构104是一机械装置，其与辅助主轴120共同 保持加工工具102，使该加工工具102绕轴线自转以使切割刃103绕该轴线 转动位移，并且使该加工工具102的整体在以相对于所述自转中心轴O1偏心 的位置的中心轴O2为中心的圆轨道上连续地位移并旋转驱动。具体地讲，工 具保持机构104主要分别具备工具保持筒104a、运动转换部104b、内筒104c 及外筒104d而构成。此外，图7中以二点链线表示被加工物WK。
工具保持筒104a是使加工工具102的一侧(图示左侧)端部装卸自如地 连结于图示右侧的端部侧的零件，是将金属材料形成为圆筒状而构成。此工 具保持筒104a于运动转换部104b连接于图示左侧的端部侧的状态下，于旋 转自如的状态下保持在内筒104c内。
运动转换部104b是用以使工具保持筒104a于内筒104c内绕该内筒104c 的中心轴线转动的机构，是以将工具转动驱动马达105的直线来回运动转换 为工具保持筒104a的自转运动的方式构成。具体地讲，运动转换部104b例 如可通过事先于棒状滑杆的外周面形成咬合于工具保持筒104a的内周面的螺 旋沟，所述滑杆通过工具转动驱动马达105沿工具保持筒104a的轴线方向来 回滑动，从而通过滑杆的来回滑动使工具保持筒104a分别往绕轴线的一方向、 或该方向的相反方向即另一方转动。本实施方式中，运动转换部104b使工具保持筒104a转动180°。
工具转动驱动马达105是通过运动转换部104b使工具保持筒104a于自 转的状态下转动的电动机，并通过后述控制装置130控制运作。本实施方式 中，工具转动驱动马达105是通过线性马达而构成。此外，工具转动驱动马 达105能够以伺服马达等旋转驱动型的电动机所构成。此时，运动转换部104b 能够具备齿轮机构而构成，所述齿轮机构将工具转动驱动马达105的旋转运 动转换为工具保持筒104a的自转运动。
内筒104c是将工具保持筒104a于可转动滑动状态下与运动转换部104b 共同保持的零件，是将金属材形成为圆筒状而构成。此内筒104c中，使容纳 工具保持筒104a的圆筒部的轴芯相对于内筒104c的外周面的轴芯偏移而形 成。因此，内筒104c将加工工具102保持于偏心的位置。亦即，容纳内筒104c 中的工具保持筒104a的圆筒部的轴芯是加工工具102的自转中心轴O1，内 筒104c中的外周面的轴芯是使加工工具102旋转的中心轴O2。此内筒104c 是于主轴驱动马达106连接于图示左侧的端部侧的状态下，在旋转自如的状 态下保持于外筒104d内。
主轴驱动马达106是用以使内筒104c旋转驱动的电动机，通过控制装置 130控制运作。本实施方式中，主轴驱动马达106是通过伺服马达构成。
外筒104d是将内筒104c通过轴承于旋转自如的状态下保持的零件，是 将金属材形成为筒状而构成。所述外筒104d固定于孔加工机100中的主轴进 给机构107上。
主轴进给机构107是一机械装置，用以使主轴101整体于相对于后述的 工件工作台110在接近或分离的Y轴方向来回位移，是以板状的主轴台通过 主轴进给马达107a来回位移的方式构成，所述主轴台通过线性导轨(未图示) 等的各零件而被支撑于孔加工机100的基台上。此时，主轴进给马达107a是 通过控制装置130控制运作的伺服马达所构成。
工件工作台110为用以支撑被加工物WK的零件，将金属材料形成为圆 锥梯形而构成。此工件工作台110固定于孔加工机100中的工作台来回位移 机构111上。此外，工件工作台110上方设置有工件推压机构112。
工作台来回位移机构111是一机械装置，用以使工件工作台110在与所 述Y轴方向正交的X轴方向来回位移，是以板状的工作台支撑台通过工作台 位移马达111a来回位移的方式构成，所述工作台支撑台通过线性导轨(未图 示)等的各零件而被支撑于孔加工机100的基台上。此时，工作台位移马达 111a是通过控制装置130控制运作的线性马达所构成。
工件推压机构112是一机械装置，用以将载置于工件工作台110的被加 工物WK推抵夹持于工件工作台110侧。此工件推压机构112是以推压被载 置于工件工作台110的被加工物WK的推压体112a通过工件推压马达112b 相对于工件工作台110接近或分离的方式构成(参照图2中的虚线箭号)。
此时，推压体112a是对于从工件推压马达112b延伸的支撑轴通过球形 接头(未图示)连结，相对于该支撑轴分别可在X轴方向及Y轴方向摆动(参 照图2中的虚线箭号)。此外，工件推压马达112b是通过控制装置130控制 运作的伺服马达所构成。此工件推压机构112是以位于工件工作台110上方 的方式，通过框材固定于孔加工机100中的基台上。此外，推压体112a形成 为能够至少于工作台来回位移机构111的来回位移方向(本实施方式中的X 轴方向)摆动即可。
如图8所示，辅助主轴120是支撑主轴101所保持的加工工具102的机 械装置，主要分别具备工具嵌合部120a及辅助主轴驱动马达120b而构成。 工具嵌合部120a是加工工具102的两端部中与主轴101保持的端部相反侧(图 示右侧)的端部于可滑动自如的状态下嵌合的部分，是将金属材料形成为圆 筒状而构成。此时，工具嵌合部120a是于辅助主轴120中的主轴101侧的侧 面开口的状态下设置。
所述工具嵌合部120a是在与工具保持筒104a同轴上旋转驱动，工具保 持筒104a使工具保持机构104于偏心的圆轨道上旋转驱动。辅助主轴驱动马 达120b是使工具嵌合部120a旋转驱动的电动机，通过控制装置130控制运 作。此时，辅助主轴驱动马达120b是通过控制装置130以与主轴驱动马达 106同步旋转驱动的方式控制。本实施方式中，辅助主轴驱动马达120b是通 过伺服马达构成。此时，辅助主轴驱动马达120b是使用与主轴驱动马达106 相同规格的伺服马达，从而可同步控制两马达及抑制停电时的减速举动产生 差异，容易维持同步状态。
此辅助主轴120是与工件定位机构121共同被支撑于选择配置机构122 上。工件定位机构121是用于在工件工作台110上定位被加工物WK的机械 装置，定位体121a是以通过定位体驱动马达121b向主轴101侧前进或退避 的方式构成。
定位体121a是在嵌合于形成在被加工物WK的被加工部分即下孔H的 状态下插入的零件，是将金属材形成为圆形棒状并以于Y轴方向延伸的方式 设置。定位体驱动马达121b是使定位体121a向主轴101侧前进或退避的电 动机，通过控制装置130控制运作。本实施方式中，定位体驱动马达121b是 通过伺服马达构成。
选择配置机构122是一机械装置，用以相对于工件工作台110上的被加 工物WK选择地定位辅助主轴120及工件定位机构121中的一者，以通过线 性导轨(未图示)等的各零件而被支撑于孔加工机100的基台上的板状的支 撑台通过选择配置机构驱动马达122a沿X轴方向来回位移的方式构成。此时， 选择配置机构驱动马达122a是通过控制装置130控制运作的伺服马达所构 成。
控制装置130是通过包括CPU、ROM、RAM等的微型计算机构成，统 合控制孔加工机100的整体运作，操作者实行所准备的未图示的加工程序(所 谓NC(Numerical Control，数控)程序)，从而对于被加工物WK进行机械 加工。
具体地讲，控制装置130控制工具转动驱动马达105、主轴驱动马达106、 主轴进给马达107a、工作台位移马达111a、工件推压马达112b、辅助主轴驱 动马达120b、定位体驱动马达121b及选择配置机构驱动马达122a的各运作， 使加工工具102所保持的切割刃103相对于被加工物WK在X轴方向及Y轴 方向相对位移，以对被加工物WK分别进行椭圆孔及内径变化孔的各切割加 工。
此控制装置130连接操作面板131。操作面板131是由接受来自操作者 的指示并输入至控制装置130的开关群所组成的输入装置、及显示控制装置 130的运作状况的液晶表示装置所构成，并设置于构成孔加工机100的外表 面的外装盖132。
所述外装盖132设置有开关门133，其于孔加工机100的正面侧的前表 面通过操作者而进行开关，并面对主轴101及工件工作台110。进而，所述 孔加工机100具备供给用于分别使工具转动驱动马达105、主轴驱动马达106、 主轴进给马达107a、工作台位移马达111a、工件推压马达112b、辅助主轴驱 动马达120b、定位体驱动马达121b、选择配置机构驱动马达122a及控制装 置130运作的电气的电源部、或用于将外部机器电性连接至控制装置130的 外部接口等，但这些与本发明无直接相关的构成则省略其说明。(孔加工机 100的运作)
接下来说明上述的方式所构成的孔加工机100的运作。此孔加工机100 是单独配置于加工被加工物WK的工厂内、或组装于加工产线内而构成加工 被加工物WK的一工序。本实施方式中对于被加工物WK仅说明关于椭圆孔 及内径变化孔的加工工序事项，省略不与本发明直接相关关的其他加工工序 的说明。
首先，操作者操作操作面板131并打开孔加工机100的电源。由此，孔 加工机100实行事先存储于控制装置130内的ROM的未图示的预定控制程 序，从而控制主轴进给机构107中的主轴进给马达107a的运作，使加工工具 102位移至图示左侧的端部侧并返回到原点后，成为等待操作者指示的待机 状态。
接下来，操作者将被加工物WK设定于孔加工机100的工件工作台110 上。具体地讲，操作者将被加工物WK载置于工件工作台110上。此时，被 加工物WK是以活塞顶部与工件推压机构112对向的方向、且下孔H大致位 于加工工具102的轴线上的方向而载置于工件工作台110上。由此，被加工 物WK于孔加工机100的加工区域内定位Y轴方向、X轴方向及与这些各轴 正交的图示上下方向的Z轴方向的位置。
接下来，操作者操作操作面板131并对控制装置130指示夹持被加工物 WK。回应此指示，控制装置130通过实行未图示的工件夹持用控制程序，从 而实行被加工物WK的夹持处理。控制装置130实行以下的次工序1～6，从 而进行此被加工物WK的夹持处理。
次工序1：控制装置130控制选择配置机构122中的选择配置机构驱动 马达122a的运作，使工件定位机构121的定位体121a对向配置于工件工作 台110上的被加工物WK(图8中二点链线所示)。
次工序2：接下来，控制装置130控制工件推压机构112中的工件推压 马达112b的运作并使推压体112a下降，以容许方向位移的程度的较轻力量 压住并暂时固定工件工作台110上的被加工物WK(参照图2中的二点链线)。
次工序3：接下来，控制装置130控制工件定位机构121中的定位体驱 动马达121b的运作，使定位体121a位移至主轴101侧并贯通被加工物WK 的下孔H内(参照图8中的二点链线)。由此，被加工物WK于工件工作台 110上，下孔H的轴线与主轴101的旋转中心轴线一致。
次工序4：接下来，控制装置130控制工件推压机构112中的工件推压 马达112b的运作，增强推压体112a推压被加工物WK的力量，成为不容许 工件工作台110上的位移的固定状态。
次工序5：接下来，控制装置130控制定位体驱动马达121b的运作，使 定位体121a位移至与主轴101侧为相反侧，并将定位体121a从被加工物WK 的下孔H内拔出。由此，被加工物WK是于下孔H的轴线与主轴101的旋转 中心轴线一致的状态下，被夹持于工件工作台110上。
次工序6：接下来，控制装置130控制选择配置机构驱动马达122a的运 作，使辅助主轴120与工件工作台110上的被加工物WK对向配置。
接下来，操作者操作操作面板131，对控制装置130指示对于被加工物 WK的椭圆孔及内径变化孔的加工。回应此指示，控制装置130实行未图示 的切割加工用控制程序，从而对于被加工物WK实行切割加工处理。
首先，控制装置130控制主轴进给机构107中的主轴进给马达107a的运 作，使主轴101整体位移至辅助主轴120侧并使加工工具102贯通被加工物 WK的下孔H内后，将加工工具102的前端部嵌合于辅助主轴120的工具嵌 合部120a内。由此，加工工具102在于Y轴方向贯通工件工作台110上的被 加工物WK的状态下，成为两端部被支撑于主轴101及辅助主轴120的状态。
接下来，控制装置130控制主轴101、主轴进给机构107、工作台来回位 移机构111及辅助主轴120的各运作，对于被加工物WK进行椭圆孔及内径 变化孔的切割加工。具体地讲，控制装置130是使主轴驱动马达106及辅助 主轴驱动马达120b于相互同步的状态下旋转驱动，在使加工工具102整体以 中心轴O2作为中心旋转的状态下控制主轴进给马达107a的运作，并使加工 工具102相对于被加工物WK在Y轴方向位移。
此时，如图9及图10分别所示，控制装置130于使加工工具102在Y 轴方向位移的过程中，控制工具转动驱动马达105的运作，加工工具102以 中心轴O1作为中心自转，并使切割刃103径方向上的位置变化。更具体地讲， 控制装置130是以随着被加工物WK的下孔H中外侧的两个开口部分别向内 部方向使切割刃103往径向内侧后退的方式，控制工具转动驱动马达105的 运作。
由此，被加工物WK的下孔H中，随着从外侧的两个开口部分别向内部 方向成形内径变小的内径变化孔。本实施方式中，控制装置130通过使加工 工具102转动位移180°，从而能够使切割刃103往径向外侧的突出量从最大 量调整至最小量。此外，图9及图10中，以虚线箭号表示主轴101的旋转方 向，并以二点链线表示切割刃103的旋转位移轨迹。此外，图10中，以虚线 箭号表示加工工具102的转动位移。
另外，此内径变化孔的成形加工时中，如图11所示，控制装置130是因 应加工工具102绕中心轴O2的位置，使工件工作台110于X轴方向来回位移。 更具体地讲，控制装置130是使加工工具102在绕主轴101及辅助主轴120 的旋转驱动的中心轴O2的圆轨道C上，于每旋转90°相对于切割刃103使被 加工物WK的下孔H的内表面重复接近与分离，用这样的方式控制工作台位 移马达111a的运作，使工件工作台110于X轴方向以位移量δ振动(参照图 7及图11中的虚线箭号)。
此时，推压体112a会一边追随工件工作台110上的被加工物WK的来回 位移，一边将被加工物WK推抵于工件工作台110。由此，于被加工物WK 的下孔H中成形由长径及短径所组成的椭圆孔。亦即，本实施方式中，于被 加工物WK的下孔H中成形由椭圆形状且随着从外侧的两个开口部分别向内 部方向内径变小的贯通孔所组成的销孔。
接下来，控制装置130在于被加工物WK的下孔H已分别成形椭圆孔及 内径变化孔时，将贯通工件工作台110上的被加工物WK内的加工工具102 从该被加工物WK内拔出并退避。具体地讲，控制装置130控制工具转动驱 动马达105的运作，使加工工具102以中心轴O1作为中心自转，并使切割刃 103径方向上的位置往内侧位移，以从被加工物WK分离，并停止工作台来 回位移机构111中的工作台位移马达111a的运作，从而停止工件工作台110 的来回位移。
接下来，控制装置130控制主轴进给马达107a的运作，使加工工具102 位移至图示左侧的端部侧并返回到原点后，停止主轴驱动马达106的运作。 由此，加工工具102于从工件工作台110上的被加工物WK的内部拔出的原 点位置停止旋转驱动。而且，控制装置130控制工件推压机构112中的工件 推压马达112b的运作，使推压体112a上升，并解除被加工物WK的夹持状 态。由此，操作者能够从工件工作台110上取出于下孔H分别成形椭圆孔及 内径变化孔的被加工物WK。
此外，工件工作台110的被加工物WK的配置工序及取出工序除了通过 操作者进行外，能够使用通过计算机控制的机械装置进行对于工件工作台110 的被加工物WK的配置及取出。此外，本实施方式中，被加工物WK往工件 工作台110上的夹持工序、及对被加工物WK的椭圆孔及内径变化孔的加工 工序是作为不同工序实行，但这些工序也能够作为一连串工序实行。
从上述运作说明能够理解，根据上述实施方式，孔加工机100是加工工 具102一边在由主轴101及辅助主轴120两端支撑的状态下于圆轨道C上旋 转驱动，一边通过由自转进行转动而使切割刃103相对于被加工物WK接近 或分离并改变切入量，因此，相较于使被加工物WK来回位移的情形，能够 提高切割刃的定位精度，进行高精度加工。此时，孔加工机100通过工件工 作台110来回位移亦可使切割刃103相对于被加工物WK接近或分离并改变切入量。亦即，本发明所涉及的孔加工机100是通过使加工工具102转动从 而成形内径变化孔，并使工件工作台110来回位移从而成形椭圆孔，通过两 个机制进行两个成形加工，因此能够高精度进行复杂孔加工。
而且，本发明的实施不限定于上述实施方式，于不脱离本发明的目的范 围内可实施各种变更。
例如，上述实施方式中，孔加工机100是以通过工作台来回位移机构111 使被加工物WK于X轴方向来回位移，并于被加工物WK的下孔H成形椭 圆孔的方式构成。但是，孔加工机100亦可构成为通过由工具保持机构104 中的工具转动驱动马达105使切割刃103在径向的突出量因应加工工具102 的旋转位置而变化，从而于被加工物WK的下孔H成形椭圆孔。此时，控制 装置130控制工具转动驱动马达105的运作，从而能够对于被加工物WK的 下孔H成形内径变化孔并成形椭圆孔，也能够成形内径变化孔与椭圆孔中的 至少一者。亦即，孔加工机100也能够省略工作台来回位移机构111而构成。 此时，孔加工机100中，工件工作台110固定设置于孔加工机100中的基台 上即可。
另外，上述实施方式中，孔加工机100使夹持工件工作台110上的被加 工物WK的工件推压机构112在与工件工作台110物理性分离独立的状态下 设置。由此，工作台来回位移机构111能够使工件工作台110轻量化，于X 轴方向来回位移的工件工作台上稳定支撑被加工物，并进行高精度成形加工。 但是孔加工机100也能够在将工件推压机构112支撑于工件工作台110的状 态下设置。据此，孔加工机100能够使孔加工机100的结构整体紧密化而构成。
另外，上述实施方式中，孔加工机100是将具备定位体121a的工件定位 机构121在与工件工作台110物理性分离独立的状态下设置。由此，工作台 来回位移机构111能够使工件工作台110轻量化，于X轴方向来回位移的工 件工作台上稳定支撑被加工物WK，并进行高精度成形加工。但是孔加工机 100也可在将相当于规定工件工作台110上中的被加工物WK的位置、方向 及姿势的工件定位机构121的治具或工具支撑于工件工作台110的状态下设置。
另外，上述实施方式中，孔加工机100具备选择配置机构122而构成， 其分别支撑辅助主轴120及工件定位机构121并使这些一体地位移，且相对 于保持在工件工作台110的被加工物WK选择地进行对向配置。由此，孔加 工机100通过相对于工件工作台110上的被加工物WK使工件定位机构121 及辅助主轴120中的一者定位，从而能够进行另一者的退避，能够提高工作 效率。但是孔加工机100也能够以使辅助主轴120与工件定位机构121分别 个别位移的方式构成。
另外，上述实施方式中，孔加工机100是以将活塞作为被加工物WK并 切割加工椭圆孔及内径变化孔的方式构成。但是孔加工机100能够以将活塞 以外的零件作为被加工物WK进行椭圆孔与内径变化孔中的至少一者的切割 加工的方式构成。
附图标记说明
WK 被加工物
H 下孔
O1 加工工具的自转中心轴
O2 加工工具的圆轨道上的旋转中心轴
δ 用以椭圆孔加工的工件工作台的X轴方向的位移量
C 加工工具位移的圆轨道
100 孔加工机
101 主轴
102 加工工具
103 切割刃
104 工具保持机构
104a 工具保持筒
104b 运动转换部
104c 内筒
104d 外筒
105 工具转动驱动马达
106 主轴驱动马达
107 主轴进给机构
107a 主轴进给马达
110 工件工作台
111 工作台来回位移机构
111a 工作台位移马达
112 工件推压机构
112a 推压体
112b 工件推压马达
120 辅助主轴
120a 工具嵌合部
120b 辅助主轴驱动马达
121 工件定位机构
121a 定位体
121b 定位体驱动马达
122 选择配置机构
122a 选择配置机构驱动马达
130 控制装置
131 操作面板
132 外装盖
133 开关门

Claims (5)

1.一种孔加工机，其特征在于，具备：
工件工作台，其保持具有贯通孔状的下孔的被加工物；
主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工具形成为贯通保持于所述工件工作台的所述被加工物中的所述下孔的棒状并保持切割加工所述被加工物的切割刃，通过工具转动驱动马达使所述加工工具绕轴线自转以使所述切割刃绕所述轴线转动位移，由此使所述切割刃在径向的突出量因应所述加工工具的旋转位置而变化并在以相对于所述自转中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使所述加工工具整体旋转驱动；
辅助主轴，其具有所述加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌合的工具嵌合部，并使所述工具嵌合部在与所述主轴中的所述圆轨道平行的圆轨道上旋转驱动；
主轴位移机构，其使所述主轴及所述工件工作台于所述主轴的轴线方向即Y轴方向相对位移，以使两者的距离接近或分离；及
控制装置，其分别控制所述主轴、所述工具转动驱动马达、所述辅助主轴及所述主轴位移机构的各运作；
所述控制装置一边使所述加工工具于所述旋转驱动的状态下在所述Y轴方向位移，一边通过所述工具转动驱动马达使所述加工工具进行所述转动位移，从而对于所述被加工物成形椭圆孔与内径沿孔深度方向变化的内径变化孔中的至少一者。
2.一种孔加工机，其特征在于，具备：
工件工作台，其保持具有贯通孔状的下孔的被加工物；
主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工具形成为贯通保持于所述工件工作台的所述被加工物中的所述下孔的棒状并保持切割加工所述被加工物的切割刃，通过工具转动驱动马达使所述加工工具绕轴线自转以使所述切割刃绕所述轴线转动位移，由此使所述切割刃在径向的突出量因应所述加工工具的旋转位置而变化并在以相对于所述自转中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使所述加工工具整体旋转驱动；
辅助主轴，其具有所述加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌合的工具嵌合部，并使所述工具嵌合部在与所述主轴中的所述圆轨道平行的圆轨道上旋转驱动；
主轴位移机构，其使所述主轴及所述工件工作台于所述主轴的轴线方向即Y轴方向相对位移，以使两者的距离接近或分离；
工作台来回位移机构，其使所述工件工作台在与所述与Y轴方向正交的X轴方向来回位移；及
控制装置，其分别控制所述主轴、所述工具转动驱动马达、所述辅助主轴、所述主轴位移机构及所述工作台来回位移机构的各运作；
所述控制装置一边使所述加工工具于所述旋转驱动的状态下在所述Y轴方向位移，一边通过所述工具转动驱动马达使所述加工工具进行所述转动位移，从而对于所述被加工物成形内径沿孔深度方向变化的内径变化孔，并一边使所述加工工具于所述旋转驱动的状态下在所述Y轴方向位移，一边使所述工件工作台在所述X轴方向来回位移，从而对于所述被加工物成形椭圆孔。
3.根据权利要求2所述的孔加工机，其特征在于，
进一步具备工件推压机构，其在与所述工件工作台独立的状态下对向配置，并将所述被加工物推抵于所述工件工作台；
所述工件推压机构中，将所述被加工物推抵于所述工件工作台的推压体是通过所述工作台来回位移机构而追随于所述X轴方向来回位移的所述被加工物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的孔加工机，其特征在于，进一步具备：
工件定位机构，其将贯通保持于所述工件工作台的所述被加工物中的所述下孔的棒状定位体以对于所述下孔接近贯通或分离的方式保持；及
选择配置机构，其使所述辅助主轴与所述工件定位机构一体地位移，以相对于保持在所述工件工作台的所述被加工物选择地进行对向配置。
5.一种使用孔加工机的椭圆孔及内径变化孔的加工方法，是使用孔加工机对于被加工物成形椭圆孔及内径沿孔深度方向变化的内径变化孔的加工方法，所述孔加工机具备：
工件工作台，其保持具有贯通孔状的下孔的被加工物；
主轴，其保持加工工具的一端部，所述加工工具形成为贯通保持于所述工件工作台的所述被加工物中的所述下孔的棒状并保持切割加工所述被加工物的切割刃，通过工具转动驱动马达使所述加工工具绕轴线自转以使所述切割刃绕所述轴线转动位移，由此使所述切割刃在径向的突出量因应所述加工工具的旋转位置而变化并在以相对于所述自转中心轴偏心的位置为中心轴的圆轨道上，使所述加工工具整体旋转驱动；
辅助主轴，其具有所述加工工具的另一端部侧可滑动自如地嵌合的工具嵌合部，并使所述工具嵌合部在与所述主轴中的所述圆轨道平行的圆轨道上旋转驱动；
主轴位移机构，其使所述主轴及所述工件工作台于所述主轴的轴线方向即Y轴方向相对位移，以使两者的距离接近或分离；
工作台来回位移机构，其使所述工件工作台在与所述与Y轴方向正交的X轴方向来回位移；及
控制装置，其分别控制所述主轴、所述工具转动驱动马达、所述辅助主轴、所述主轴位移机构及所述工作台来回位移机构的各运作；
其特征在于，所述控制装置一边使所述加工工具于所述旋转驱动的状态下在所述Y轴方向位移，一边通过所述工具转动驱动马达使所述加工工具进行所述转动位移，从而于所述被加工物成形所述内径变化孔，并一边使所述加工工具于所述旋转驱动的状态下在所述Y轴方向位移，一边使所述工件工作台在所述X轴方向来回位移，从而对于所述被加工物成形椭圆孔。
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