JP2005324274A

JP2005324274A - 裏座ぐり・面取り加工装置

Info

Publication number: JP2005324274A
Application number: JP2004143814A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishii; 幸司西井
Original assignee: ASKA TRADING KK
Current assignee: ASKA TRADING KK
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】ワークの損傷を防止するとともに、高精度の寸法で裏座ぐり・面取り加工を行うことができる裏座ぐり・面取り加工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】シャンク６を、二股に割れて外径がワークＷの下孔Ｄ内径と略同径の先端形状とし、二股に割れた部位が径方向に弾性変形自在となるフリー状態と、二股に割れた部位が弾性変形するのを規制するセット状態とに変更自在なシャンクとしている。そして、この装置は、シャンクの回転制御を行う回転制御部１２と、シャンクを下孔の裏側まで挿入する３次元移動制御部１６と、シャンクのフリー状態或いはセット状態を認識するシャンク認識手段８と、シャンクの先端が下孔の裏側まで挿入されたことを確認し、且つシャンクがセット状態であることを認識したときに、回転制御部に回転指令を送り、同時に３次元移動制御部にシャンクを上方移動させる移動指令を送るインターロック制御部１４とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークに設けた下孔に切削工具のシャンクを挿入し、このシャンクの先端に設けた刃物を前記下孔の裏側の加工すべき位置に配置し、前記シャンクを回転させながら上方移動することで前記下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を行う加工装置に関する。

従来、例えばＮＣ加工機のような工作機械では、ワークに孔加工を施した後、その孔の座ぐり加工や面取り加工を行う際に、種々の形式の加工装置が実用化されている。
例えば非特許文献１には、孔のバリ取りや面取り加工を行う工具（バーオフツール（登録商標））が記載されている。この工具は、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れ、先端の外周に刃物を一体化したものである。そして、この工具の基端部をＮＣ加工機の回転主軸に装着し、工具を回転させながらワークの表側の孔に向けて移動していくことで、孔の表のバリ取りや面取りを行うことができる。また、回転を停止した工具をワークの孔に通過して刃物を裏側の孔の周縁に配置した後、工具を回転させると、孔の裏のバリ取りや面取りを行うことができる。
（株）極東マシンツール、ＦＡＲＥＡＳＴＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ、［online］、［平成１６年４月２７日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.far-eastmachinetool.com/p_index.html＞

ところで、非特許文献１の工具は、ワークの孔を通過する際には、二股に割れた部分が径方向内方に弾性変形するので孔の内面に疵等を付けるおそれがない。
しかし、孔の表裏のバリ取りや面取り加工を行う際には、ワークとの接触により二股に割れた部分が径方向内方に弾性変形したり、周方向に弾性的な捩れを生じる。したがって、非特許文献１の工具を使用すると、高精度の寸法で孔のバリ取りや面取り加工ができない。
そこで、本発明は、従来の問題に鑑みてなされたものであり、ワークの損傷を防止するとともに、高精度の寸法で裏座ぐり・面取り加工を行うことができる裏座ぐり・面取り加工装置を提供することを目的とする。

本発明の裏座ぐり・面取り加工装置は、ワークに設けた下孔に切削工具のシャンクを上方から挿入して前記シャンクの先端側に設けた刃物を前記下孔の裏側の加工すべき位置に配置し、前記シャンクを回転させながら上方移動することで前記下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を行う加工装置において、前記シャンクの先端側を、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れ、且つ外径が前記下孔の内径と略同径の形状とし、前記二股に割れた部位が径方向に弾性変形自在となるフリー状態と、前記二股に割れた部位が弾性変形するのを規制するセット状態とに変更自在なシャンクとするとともに、前記シャンクの回転制御を行う回転制御部と、前記シャンクを前記下孔の上方において水平方向及び下方に移動させ、回転が停止して前記フリー状態となっている前記シャンクを前記下孔の裏側まで挿入する３次元移動制御部と、前記シャンクが前記フリー状態或いは前記セット状態のいずれの状態になっているのか認識するシャンク認識手段と、前記３次元移動制御部が前記シャンクの先端を前記下孔の裏側まで挿入したことを確認し、且つシャンク認識手段が前記シャンクの前記セット状態を認識したときに、前記回転制御部に回転指令を送り、同時に前記３次元移動制御部に前記シャンクを上方移動させる移動指令を送るインターロック制御部とを備えている装置である。

また、他の裏座ぐり・面取り加工装置として、ワークに設けた下孔に切削工具のシャンクを上方から挿入して前記シャンクの先端側に設けた刃物を前記下孔の裏側の加工すべき位置に配置し、前記シャンクを回転させながら上方移動することで前記下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を行う加工装置において、前記シャンクの先端側を、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れ、且つ外径が前記下孔の内径より小径の形状とし、前記二股に割れた部位が径方向に弾性変形自在となるフリー状態と、前記二股に割れた部位が弾性変形するのを規制するセット状態とに変更自在なシャンクとするとともに、前記シャンクの回転制御を行う回転制御部と、前記シャンクを前記下孔の上方において水平方向及び下方に移動し、前記フリー状態となっている前記シャンクを前記回転制御部により回転させながら前記下孔の裏側まで挿入する３次元移動制御部と、前記シャンクが前記フリー状態或いは前記セット状態のいずれの状態になっているのか認識するシャンク認識手段と、前記３次元移動制御部が前記シャンクの先端を前記下孔の裏側まで挿入したことを確認し、且つシャンク認識手段が前記シャンクの前記セット状態を認識したときに、前記３次元移動制御部に前記シャンクを上方移動させる移動指令を送るインターロック制御部とを備えた装置もある。

ここで、前記シャンクを中空部材とし、このシャンクの中空部にセット軸を移動自在に挿入し、このセット軸の先端が前記二股に割れた部位の内側まで移動すると、前記二股に割れた部位が径方向内方及び周方向に弾性変形するのを規制して前記シャンクを前記セット状態とすることが好ましい。
また、前記切削工具は、回転主軸に着脱自在に装着されている工具本体と、この工具本体に一体に設けた前記シャンクと、前記シャンクが前記フリー状態、或いは前記セット状態となるように前記セット軸を移動させるセット軸移動機構とを備えており、前記セット軸移動機構は、前記工具本体内に配置され、流体圧を駆動源としてピストンを直線運動させる流体圧シリンダを備え、前記ピストンの運動方向の一端に前記セット軸が連結していることが好ましい。
さらに、前記シャンク認識手段は、前記ピストンが直線運動するときの位置を検出するセンサであることが好ましい。
さらにまた、前記セット軸に、前記流体圧シリンダに供給される流体の一部を前記シャンクの刃物側に流す流体通路を設けることが好ましい。

本発明の請求項１記載の裏座ぐり・面取り加工装置によると、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れた部位を有するシャンクをフリー状態とすると、ワークに設けた下孔に挿通する際には二股に分かれた部位が径方向に弾性変形するので、下孔の内面の損傷を防止することができる。
また、シャンクをセット状態とすると、二股に割れた部位の弾性変形が規制されて先端に形成した刃物が径方向に移動しないので、高精度の寸法で裏座ぐり・面取り加工を行うことができる。

また、シャンクがセット状態となって刃物が加工可能となっていることをインターロック制御部で管理できるので、裏座ぐりや面取り加工の自動運転を行うことができる。
さらに、フリー状態のシャンクは回転しないので、フリー状態のシャンクをワークの下孔に通す際に、径方向に弾性変形自在で、回転方向に捩れやすい二股に割れた部位が回転し、下孔の内面に疵等を付けてしまうなどの誤った動作を未然に防止することができる。

一方、請求項２記載の裏座ぐり・面取り加工装置によると、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れた部位を有するシャンクをフリー状態とすると、ワークに設けた下孔に挿通する際には、二股に分かれた部位が下孔の内径より小径の形状となっているので下孔の内面に接触せず、下孔の内面の損傷を防止することができる。
また、シャンクは、下孔の裏側まで挿入する際にも常に回転しており、短時間で下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を開始することができるので、加工時間の短縮を図ることができる。

以下、本発明に係る裏座ぐり・面取り加工装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る裏座ぐり・面取り加工装置の概略を示す図であり、図２から図５は、本装置を構成する第１実施形態の切削工具を示す図であり、図６は、本装置が行う裏座ぐり加工の手順を示すフローチャートである。
図１に示すように、本装置は、回転主軸２に着脱自在に取り付けた切削工具４と、切削工具４のシャンク６が後述するフリー状態かセット状態かを認識する光電スイッチ８と、光電スイッチ８が検出した情報が入力する制御部１０とを備えている。光電スイッチ８は、回転主軸２を回転自在に支持している非回転部１８に設置されている。

切削工具４は、図２及び図３に示すように、回転主軸２のテーパ孔２ａに嵌まり込むアーバ２０ａが一端側に設けられている工具本体２０と、この工具本体２０の他端側に一体に連結している棒状のシャンク６とで構成されている。
切削工具４の内部には流体圧シリンダ２６が設けられている。この流体圧シリンダ２６は、シリンダ室２６ａを直線方向（図２の上下方向）に移動するピストン２６ｂと、入力ポート２６ｃから加圧流体が流れ込む加圧室２６ｄ（図３参照）と、加圧室２６ｄの容積を減少させる方向にピストン２６ｂを押し付けるリターンスプリング２６ｅとを備えている。

入力ポート２６ｃは、アーバ２０ａの軸心位置に設けた流体通路２８と連通しており、この流体通路２８には、クーラント液供給装置（図示せず）からクーラント液が供給されるようになっている。
工具本体２０にはシリンダ室２６ａに通じる長孔２０ｂがピストン２６ｂの移動方向に長軸側を向けて形成されている。そして、工具本体２０の外周に外筒部材３０が外挿されており、この外筒部材３０が、長孔２０ｂを通過してピストン２６ｂの外周に固定した連結ネジ３２の頭部に固定されている。

外筒部材３０の外周には、光電スイッチ８からの位置検出光が当たる反射面３０ａが設けられているとともに、この反射面３０ａを含む外周が、クロムメッキ処理等により光の反射率が高い表面形状となっている。
一方、シャンク６は、図４にも示すように、工具本体２０の他端側に受け金３４を介して固定されている中空形状のシャンク本体３６と、このシャンク本体３６の中空部に挿入されてシャンク本体３６の先端側まで移動自在なセット軸３８とで構成されている。

シャンク本体３６は、図５にも示すように、先端から基端側にスリットを入れて互いに平行に二股に割れた横断面略半月形状の二股部３６ａを設けており、その二股部３６ａの先端外周に刃物３６ｂが一体に形成されている。そして、二股部３６ａの外径は、図１で示しているワークＷの下孔Ｄの内径と略同径に設定されている。
セット軸３８は、上端がピストン２６ｂの移動方向の下端に同軸に連結されており、下端側がシャンク本体３６の中空部に挿入されている。セット軸３８の下端側の外形は、図５に示すように、二股部３６ａの対向面に当接する横断面矩形状となっている。そして、セット軸３８には、一端が軸上部で開口し、他端が軸の下端側の外周で開口する流体通路３８ａが設けられており、この流体通路３８ａは、ピストン２６ｂの軸心位置に設けたピストン流体通路２６ｆと連通している。

そして、流体圧シリンダ２６の加圧室２６ｄにクーラント液が供給されないときには、図２に示すように、ピストン２６ｂがシリンダ室２６ａの上部に位置し、ピストン２６ｂの下端に連結しているセット軸３８の先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの基端側に位置する。この状態は、シャンク本体３６の二股部３６ａが径方向に弾性変形自在となるので、この状態をシャンク６のフリー状態と称する。

また、流体圧シリンダ２６の加圧室２６ｄにクーラント液が供給されると、図３に示すように、ピストン２６ｂがシリンダ室２６ａの下部に移動していくと同時に、下方に移動したセット軸３８の先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの先端側に位置する。この状態では、セット軸３８の横断面矩形状とした先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの内側の平面に当接するので、二股部３６ａの径方向内方への弾性変形が規制されるとともに、シャンク本体３６が回転したときの二股部３６ａの捩れも規制される。よって、この状態をシャンク６のセット状態と称する。

そして、ピストン２６ｂとともにセット軸３８が二股部３６ａの基端側の位置、或いは先端側まで移動すると、ピストン２６ｂに連結した外筒部材３０も移動するので、その外筒部材３０の反射面３０ａに位置検出光を照射している光電スイッチ８が外筒部材３０の位置を認識し、制御部１０に対してシャンク６のフリー状態、或いはセット状態の情報を出力する。

前述した制御部１０は、図１に示すように、回転制御部１２、インターロック制御部１４及び３次元移動制御部１６とを備えている。
回転制御部１２は、切削工具４が装着している回転主軸２に対して回転力を伝達する回転駆動部（図示せず）の駆動制御を行う装置である。
また、３次元移動制御部１６は、切削工具４のシャンク６がワークＷに設けた下孔Ｄの上方に位置するように切削工具４が装着している回転主軸２を水平方向に移動させ、或いはシャンク６が上方、下方に位置するように回転主軸２を上下移動させる主軸移動部（図示せず）を制御する装置である。

また、インターロック制御部１４は、シャンク６の移動位置を３次元移動制御部１６により確認し、シャンク６のフリー状態、或いはセット状態を光電スイッチ８により認識し、シャンク６が加工すべき位置まで移動し、シャンク６がセット状態となったときだけ、加工指令（回転制御部１２に回転指令を送り、３次元移動制御部１６に上方移動の指令）を送るインターロック手段である。
なお、光電スイッチ８が本発明のシャンク認識手段に相当している。

次に、本装置が、図１で示すワークＷの下孔Ｄに対して裏座ぐり加工を施す手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、３次元移動制御部１６の水平移動制御により切削工具４のシャンク６をワークＷに設けた下孔Ｄの上方に位置させる（ステップＳ２）。
次いで、３次元移動制御部１６の下方移動制御によりシャンク６をワークＷの下孔Ｄ内を通過させる（ステップＳ４）。
この際、シャンク６の二股部３６ａは径方向に弾性変形自在となっているので、下孔Ｄの内周面に刃物３６ｂが接触しても疵等が発生しない。

また、シャンク６をワークＷの下孔Ｄ内を通過させるときには、インターロック制御部１４が、シャンク６が加工すべき位置まで移動していないことを確認し、しかもシャンク６がフリー状態であることを認識しているので、加工指令を送出しない。
次いで、クーラント液供給装置のクーラント液を、流体通路２８、入力ポート２６ｃを介して流体圧シリンダ２６の加圧室２６ｄに供給する。この動作を行うと、ピストン２６ｂがリターンスプリング２６ｅのばね力に対抗しながら下方向に移動する。ピストン２６ｂが下方向に移動すると、セット軸３８の先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの先端側に位置し、シャンク６がセット状態となる（ステップＳ６）。

このとき、インターロック制御部１４は、３次元移動制御部１６の情報によりシャンク６が加工すべき位置まで移動していることを確認し、光電スイッチ８の情報によりシャンク６がセット状態であることを認識しているので、回転制御部１２に回転指令を送ることでシャンク６を回転させ、３次元移動制御部１６に上方移動の指令を送ることでシャンク６の刃物３６ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面側に当てて加工を開始する（ステップＳ８）。

この際、シャンク６は、セット軸３８の横断面矩形状とした先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの内側の平面に当接するので、二股部３６ａの径方向内方への弾性変形が規制され、しかもシャンク本体３６が回転したときの二股部３６ａの捩れも規制される。これにより、シャンク６の刃物３６ｂが径方向及び周方向に移動しないので、高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工が施される。

また、加圧室２６ｄに流れ込んだクーラント液の一部は、ピストン流体通路２６ｆ、セット軸３８に設けた流体通路３８ａを通過してシャンク６の先端に設けた刃物３６ｂに流れるので、刃物３６ｂの切削時の冷却が行われる。
そして、裏座ぐり加工が終了すると、３次元移動制御部１６の下方移動制御によりシャンク６の刃物３６ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面から離間し、回転制御部１２の停止動作を行うとともに、加圧室２６ｄのクーラント液を抜く操作を行う（ステップＳ１０）。

加圧室２６ｄのクーラント液を抜く操作を行うと、リターンスプリング２６ｅのばね力でピストン２６ｂが元の上方位置に移動していき、シャンク６がフリー状態となる。
次いで、３次元移動制御部１６の上方移動制御によりシャンク６をワークＷの下孔Ｄから抜いていく（ステップＳ１２）。
この際、シャンク６が上方移動する場合にも二股部３６ａが径方向に弾性変形自在となっているので、下孔Ｄの内周面に刃物３６ｂが接触しても疵等を発生させずにシャンク６をワークＷの下孔Ｄから引き抜くことが可能となる。

したがって、本実施形態の装置は、以下の効果を得ることができる。
第１の効果として、インターロック制御部１４が、シャンク６が加工可能な状態であることを確実に管理しているので、すなわち、３次元移動制御部１６の情報によりシャンク６が加工すべき位置まで移動していることを確認し、光電スイッチ８の情報によりシャンク６がセット状態であることを認識しているので、裏座ぐり加工時のミスを確実に防止することができるとともに、裏座ぐり加工の自動運転を容易に行うことができる。

第２の効果として、インターロック制御部１４によって、フリー状態となったシャンク６の回転を停止しているので、フリー状態のシャンク６がワークＷの下孔Ｄに通る際に、径方向に弾性変形自在で回転方向に捩れやすい二股部３６ａが回転し、下孔Ｄの内面に疵等を付けてしまうなどの誤った動作を未然に防止することができる。
第３の効果として、セット軸３８の先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの先端側に移動すると、そのセット軸３８の先端が二股部３６ａの径方向内方への弾性変形を規制し、二股部３６ａの先端外周に形成した刃物３６ｂの径方向の移動を規制するので、高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工を行うことができる。

第４の効果として、セット軸３８の横断面矩形状とした先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの内側の平面に当接するので、二股部３６ａの径方向内方への弾性変形が規制され、シャンク本体３６が回転したときの二股部３６ａの捩れも同時に規制され、さらに高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工を行うことができる。
第５の効果として、流体圧シリンダ２６の加圧室２６ｄにクーラント液が供給されると、ピストン２６ｂがシリンダ室２６ａの下部に移動していくと同時に、下方に移動したセット軸３８の先端がシャンク本体３６の二股部３６ａの先端側に移動するようにしているので、セット軸３８の移動機構を簡単な構造で行うことができる。

第６の効果として、ピストン２６ｂに連結している外筒部材３０の上下方向の位置を光電スイッチ８が認識することで、シャンク本体３６のフリー状態、或いはセット状態を容易に判断することができ、装置の簡便化を図ることができる。
第７の効果として、加圧室２６ｄに流れ込んだクーラント液の一部は、ピストン流体通路２６ｆ、セット軸３８に設けた流体通路３８ａを通過してシャンク６の先端に設けた刃物３６ｂに流れるので、刃物３６ｂの切削時の冷却を確実に行うことができる。

次に、図７に示すものは、本発明に係る第２実施形態を示すものである。なお、図１から図６で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のシャンク４０は、中空形状のシャンク本体４２と、このシャンク本体４２の中空部に挿入されてシャンク本体４２の先端側まで移動自在なセット軸３８とで構成されている。

シャンク本体４２は、先端から基端側にスリットを入れることにより二股部４２ａを設けているが、セット軸３８の先端が二股部４２ａの基端部に位置しているとき、すなわち、フリー状態のときには、図７（ａ）に示すように、二股部４２ａの先端が近接して先細り状態となっている。つまり、二股部４２ａの外径は、図１で示したワークＷの下孔Ｄの内径より小径に設定されている。

また、セット軸３８の先端が二股部４２ａの先端側まで移動すると、すなわち、セット状態のときには、図７（ｂ）に示すように、二股部４２ａが径方向外方に弾性変形して互いに平行に離間する。
ここで、本実施形態の制御部１０は、３次元移動制御部１６の水平移動制御によりシャンク４２がワークＷに設けた下孔Ｄの上方に位置しているときに、回転制御部１２の回転指令によりシャンク４０を回転させている。
そして、図１に示したワークＷの下孔Ｄに対して裏座ぐり加工を施す際には、３次元移動制御部１６の下方移動制御により、回転しているシャンク４０をワークＷの下孔Ｄ内を通過させる。この際、二股部４２ａの外径がワークＷの下孔Ｄの内径より小径に設定されているので、下孔Ｄの内周面に刃物４２ｂが接触しない。

次いで、クーラント液供給装置のクーラント液を流体圧シリンダ２６の加圧室２６ｄに供給してシャンク４０をセット状態とすると、インターロック制御部１４は、３次元移動制御部１６の情報によりシャンク４０が加工すべき位置まで移動していることを確認し、光電スイッチ８の情報によりシャンク４０がセット状態であることを認識することで、３次元移動制御部１６に上方移動の指令を送り、シャンク４０の刃物４２ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面側に当てて加工を開始する。この際、シャンク４０は、セット軸３８の横断面矩形状とした先端がシャンク本体４２の二股部４２ａの内側の平面に当接するので、二股部４２ａの径方向内方への弾性変形が規制され、しかもシャンク本体４２が回転したときの二股部４２ａの捩れも規制される。これにより、シャンク４０の刃物４２ｂが径方向及び周方向に移動しないので、高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工が施される。

このように、本実施形態の装置も、インターロック制御部１４が、シャンク４０が加工可能な状態であることを確実に管理しているので、裏座ぐり加工時のミスを確実に防止することができるとともに、裏座ぐり加工の自動運転を容易に行うことができる。
また、シャンク４０をワークＷの下孔Ｄ内を通過させる際には、下孔Ｄの内周面に刃物４２ｂが接触せず、下孔Ｄの内周面の疵の発生を確実に防止することができるという効果を奏することができる。

そして、シャンク４０は、ワークＷの下孔Ｄ内を通過する際にも常に回転しており、短時間で下孔Ｄの裏座ぐり加工を開始することができるので、加工時間の短縮を図ることができる。
次に、図８から図１０に示すものは、本発明の装置を構成する第３実施形態の切削工具を示す図である。なお、図１から図５で示した第１実施形態の構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の切削工具１０４は、図８に示すように、回転主軸２のテーパ孔２ａに嵌まり込むアーバ１２０ａが一端側に設けられている工具本体１２０と、この工具本体１２０の他端側に一体に連結している棒状のシャンク１０６とで構成されている。
切削工具１０４の内部には流体圧シリンダ１２６が設けられている。この流体圧シリンダ１２６は、シリンダ室１２６ａを直線方向（図８の上下方向）に移動するピストン１２６ｂと、入力ポート１２６ｃからピストン１２６ｂに設けたピストン流体通路１２６ｆ，１２６ｇを通過した加圧流体が流れ込む加圧室１２６ｄと、加圧室１２６ｄの容積を減少させる方向にピストン１２６ｂを押し付けるリターンスプリング１２６ｅとを備えている。

工具本体１２０にはシリンダ室１２６ａに通じる長孔１２０ｂがピストン１２６ｂの移動方向に長軸側を向けて形成されている。そして、工具本体１２０の外周に外筒部材１３０が外挿されており、この外筒部材１３０が、長孔１２０ｂを通過してピストン１２６ｂの外周に固定した連結ネジ３２の頭部に固定されている。
外筒部材１３０の外周には、光電スイッチ８からの位置検出光が当たる反射面１３０ａが設けられているとともに、この反射面１３０ａを含む外周が、クロムメッキ処理等により光の反射率が高い表面形状となっている。

一方、シャンク１０６は、図１０にも示すように、工具本体１２０の他端側に受け金１３４を介して固定されている中空形状のシャンク本体１３６と、このシャンク本体１３６の中空部に挿入されてシャンク本体１３６の先端から突出しているセット軸１３８とで構成されている。
シャンク本体１３６は、先端から基端側にスリットを入れて二股に割れた二股部１３６ａを設けており、その二股部１３６ａの先端側外周に刃物１３６ｂが一体に形成されている。そして、二股部１３６ａの外径は、図１で示したワークＷの下孔Ｄの内径より小径に設定されている。

セット軸１３８は、上端がピストン１２６ｂの移動方向の下端に同軸に連結されており、下端側がシャンク本体１３６の中空部に挿入されている。セット軸１３８の下端部は拡径した形状となっており、二股部１３６ａの互いに対向している傾斜平面に当接する傾斜平面１３８ｂが設けられている。また、セット軸１３８には、一端が軸上部で開口し、他端が軸の下端側の外周で開口する流体通路１３８ａが設けられており、この流体通路１３８ａは、流体圧シリンダ１２６の加圧室１２６ｄと連通している。

そして、流体圧シリンダ１２６の加圧室１２６ｄにクーラント液が供給されないときには、図８に示すように、ピストン１２６ｂがシリンダ室１２６ａの下部に位置し、ピストン１２６ｂの下端に連結しているセット軸１３８の先端がシャンク本体１３６の二股部１３６ａから突出した状態となっている。この状態は、シャンク本体１３６の二股部１３６ａが径方向に弾性変形自在となるので、シャンク１０６のフリー状態と称する。

また、流体圧シリンダ１２６の加圧室１２６ｄにクーラント液が供給されると、図９に示すように、ピストン１２６ｂがシリンダ室１２６ａの上部に移動していくと同時に、上方に移動したセット軸１３８の下端部がシャンク本体１３６の二股部１３６ａの先端側を径方向外方に押し広げ、二股部１３６ａの先端側の外径がワークＷの下孔Ｄの内径より大径となる。この状態では、セット軸１３８の傾斜平面１３８ｂがシャンク本体１３６の二股部１３６ａの内側の傾斜平面に当接するので、二股部１３６ａの径方向内方への弾性変形が規制されるとともに、シャンク本体１３６が回転したときの二股部１３６ａの捩れも規制される。よって、この状態をシャンク１０６のセット状態と称する。

そして、ピストン１２６ｂとともにセット軸１３８が二股部１３６ａから突出、或いは二股部１３６ａの内部まで移動すると、ピストン１２６ｂに連結した外筒部材１３０も移動するので、その外筒部材１３０の反射面１３０ａに位置検出光を照射している光電スイッチ８が外筒部材１３０の位置を認識し、制御部１０にシャンク１０６のフリー状態、或いはセット状態の情報を出力する。

ここで、本実施形態の制御部１０は、第２実施形態と同様に、３次元移動制御部１６の水平移動制御によりシャンク１０６がワークＷに設けた下孔Ｄの上方に位置しているときには、回転制御部１２の回転指令によりシャンク１０６を回転させている。また、インターロック制御部１４は、３次元移動制御部１６の情報によりシャンク１０６が加工すべき位置まで移動していることを確認し、光電スイッチ８の情報によりシャンク１０６がセット状態であることを認識することで、３次元移動制御部１６に上方移動の指令を送り、シャンク１０６の刃物１３６ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面側に当てて加工を開始するようになっている。

本装置が、図１で示したワークＷの下孔Ｄに対して裏座ぐり加工を施す際には、３次元移動制御部１６の水平移動制御により切削工具１０４のシャンク１０６をワークＷに設けた下孔Ｄの上方に位置させる。
次いで、３次元移動制御部１６の下方移動制御によりシャンク１０６をワークＷの下孔Ｄ内を通過させる。この際、回転しているシャンク１０６の二股部１３６ａは、外径がワークＷの下孔Ｄの内径より小径に設定されているので、下孔Ｄの内周面に刃物１３６ｂが接触しない。

次いで、クーラント液供給装置のクーラント液を、流体通路２８、入力ポート１２６ｃを介し、流体圧シリンダ１２６のピストン流体通路１２６ｆ，１２６ｇを介して加圧室１２６ｄに供給する。この動作を行うと、ピストン１２６ｂがリターンスプリング１２６ｅのばね力に対抗しながら上方向に移動する。ピストン１２６ｂが上方向に移動すると、セット軸１３８の先端がシャンク本体１３６の二股部１３６ａの基端側に移動し、二股部１３６ａの先端部を径方向外方に押し広げてシャンク１０６をセット状態とする。このとき、二股部１３６ａの先端側の外径がワークＷの下孔Ｄの内径より大径となる。

次いで、３次元移動制御部１６の上方移動制御によりシャンク１０６の刃物１３６ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面側に当てて裏座ぐり加工を開始する。この際、セット軸１３８の傾斜平面１３８ｂがシャンク本体１３６の二股部１３６ａの内側の傾斜平面に当接するので、二股部１３６ａの径方向内方への弾性変形が規制され、しかもシャンク本体１３６が回転したときの二股部１３６ａの捩れも規制される。これにより、刃物１３６ｂが径方向及び周方向に移動しないので、高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工が施される。また、加圧室１２６ｄに流れ込んだクーラント液の一部は、セット軸１３８に設けた流体通路１３８ａを通過してシャンク１０６の先端に設けた刃物１３６ｂに流れるので、刃物１３６ｂの切削時の冷却が行われる。

次いで、３次元移動制御部１６の下方移動制御によりシャンク１０６の刃物１３６ｂをワークＷの下孔Ｄの裏面から離間し、加圧室１２６ｄのクーラント液を抜く操作を行う。加圧室１２６ｄのクーラント液を抜く操作を行うと、リターンスプリング１２６ｅのばね力でピストン１２６ｂが元の下方位置に移動していき、シャンク１０６がフリー状態となる。このとき、二股部１３６ａの先端側の外径がワークＷの下孔Ｄの内径より小径となる。

次いで、３次元移動制御部１６の上方移動制御によりシャンク１０６をワークＷの下孔Ｄから抜いていく。
したがって、本実施形態の切削工具１０４を使用すると、以下の効果を得ることができる。
第１の効果として、インターロック制御部１４は、光電スイッチ８からの情報に基づいてシャンク１０６がフリー状態、或いはセット状態であることを確実に管理しているので、裏座ぐり加工時のミスを確実に防止することができる。

第２の効果として、シャンク１０６がセット状態のときには、セット軸１３８の下端部がシャンク本体１３６の二股部１３６ａの先端側を径方向に拡大し、そのセット軸１３８の傾斜平面１３８ｂがシャンク本体１３６の二股部１３６ａの内側の傾斜平面に当接し、二股部１３６ａの径方向内方への弾性変形を規制し、二股部１３６ａの先端外周に形成した刃物１３６ｂの径方向の移動を規制するので、高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工を行うことができる。また、セット軸１３８の傾斜平面１３８ｂは、シャンク本体１３６が回転したときの二股部１３６ａの捩れも同時に規制するので、さらに高精度の寸法で所定深さの裏座ぐり加工を行うことができる。

第３の効果として、加圧室１２６ｄに流れ込んだクーラント液の一部は、セット軸１３８に設けた流体通路１３８ａを通過してシャンク１０６の先端に設けた刃物１３６ｂに流れるので、刃物１３６ｂの切削時の冷却を確実に行うことができる。そして、第１実施形態で説明した効果も奏することができる。
第４の効果として、シャンク１０６は、ワークＷの下孔Ｄ内を通過する際にも常に回転しており、短時間で下孔Ｄの裏座ぐり加工を開始することができるので、加工時間の短縮を図ることができる。
なお、上述した各実施形態では、流体圧シリンダ２６，１２６にクーラント液を供給するようにしているが、オイルミスト、或いはエアーであっても、同様の作用効果を得ることができる。
また、上記各実施形態では、裏座ぐり加工に施す動作ついて説明したが、面取り加工を施す動作であっても同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係る裏座ぐり・面取り加工装置の概略を示す図である。本発明に係る第１実施形態の切削工具のシャンクがフリー状態となっているのを示す図である。第１実施形態の切削工具のシャンクがセット状態となっているのを示す図である。第１実施形態の切削工具のシャンクの構造を詳細に示した図である。図４のV−V線矢視図である。本発明に係る裏座ぐり加工の手順を説明したフローチャート図である。本発明に係る第２実施形態の切削工具のシャンクを示す図である。本発明に係る第３実施形態の切削工具のシャンクがフリー状態となっているのを示す図である。第３実施形態の切削工具のシャンクがセット状態となっているのを示す図である。第３実施形態の切削工具のシャンクの構造を詳細に示した図である。

符号の説明

２回転主軸
４，１０４切削工具
６，１０６シャンク
８光電スイッチ
１０制御部
１２回転制御部
１４インターロック制御部
１６３次元移動制御部
２０，１２０工具本体
２６，１２６流体圧シリンダ
２６ａ，１２６ａシリンダ室
２６ｂ，１２６ｂピストン
２６ｆ，１２６ｆ，１２６ｇピストン流体通路
２６ｃ，１２６ｃ入力ポート
２６ｄ，１２６ｄ加圧室
２８流体通路
３０，１３０外筒部材
３０ａ，１３０ａ反射面
３６，１３６シャンク本体
３６ａ，１３６ａ二股部（二股に割れた部位）
３６ｂ，１３６ｂ刃物
３８，１３８セット軸
３８ａ，１３８ａ流体通路
４０シャンク
４２シャンク本体
４２ｂ刃物
４２ａ二股部（二股に割れた部位）
１３８ｂ傾斜平面
Ｄ下孔
Ｗワーク

Claims

ワークに設けた下孔に切削工具のシャンクを上方から挿入して前記シャンクの先端側に設けた刃物を前記下孔の裏側の加工すべき位置に配置し、前記シャンクを回転させながら上方移動することで前記下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を行う加工装置において、
前記シャンクの先端側を、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れ、且つ外径が前記下孔の内径と略同径の形状とし、前記二股に割れた部位が径方向に弾性変形自在となるフリー状態と、前記二股に割れた部位が弾性変形するのを規制するセット状態とに変更自在なシャンクとするとともに、
前記シャンクの回転制御を行う回転制御部と、
前記シャンクを前記下孔の上方において水平方向及び下方に移動させ、回転が停止して前記フリー状態となっている前記シャンクを前記下孔の裏側まで挿入する３次元移動制御部と、
前記シャンクが前記フリー状態或いは前記セット状態のいずれの状態になっているのか認識するシャンク認識手段と、
前記３次元移動制御部が前記シャンクの先端を前記下孔の裏側まで挿入したことを確認し、且つシャンク認識手段が前記シャンクの前記セット状態を認識したときに、前記回転制御部に回転指令を送り、同時に前記３次元移動制御部に前記シャンクを上方移動させる移動指令を送るインターロック制御部と、を備えていることを特徴とする裏座ぐり・面取り加工装置。
ワークに設けた下孔に切削工具のシャンクを上方から挿入して前記シャンクの先端側に設けた刃物を前記下孔の裏側の加工すべき位置に配置し、前記シャンクを回転させながら上方移動することで前記下孔の裏座ぐり、或いは面取り加工を行う加工装置において、
前記シャンクの先端側を、先端から基端側にスリットを設けて二股に割れ、且つ外径が前記下孔の内径より小径の形状とし、前記二股に割れた部位が径方向に弾性変形自在となるフリー状態と、前記二股に割れた部位が弾性変形するのを規制するセット状態とに変更自在なシャンクとするとともに、
前記シャンクの回転制御を行う回転制御部と、
前記シャンクを前記下孔の上方において水平方向及び下方に移動し、前記フリー状態となっている前記シャンクを前記回転制御部により回転させながら前記下孔の裏側まで挿入する３次元移動制御部と、
前記シャンクが前記フリー状態或いは前記セット状態のいずれの状態になっているのか認識するシャンク認識手段と、
前記３次元移動制御部が前記シャンクの先端を前記下孔の裏側まで挿入したことを確認し、且つシャンク認識手段が前記シャンクの前記セット状態を認識したときに、前記３次元移動制御部に前記シャンクを上方移動させる移動指令を送るインターロック制御部と、を備えていることを特徴とする裏座ぐり・面取り加工装置。
前記シャンクを中空部材とし、このシャンクの中空部にセット軸を移動自在に挿入し、このセット軸の先端が前記二股に割れた部位の内側まで移動すると、前記二股に割れた部位が径方向内方及び周方向に弾性変形するのを規制して前記シャンクを前記セット状態とすることを特徴とする請求項１又は２記載の裏座ぐり・面取り加工装置。
前記切削工具は、回転主軸に着脱自在に装着されている工具本体と、この工具本体に一体に設けた前記シャンクと、前記シャンクが前記フリー状態、或いは前記セット状態となるように前記セット軸を移動させるセット軸移動機構とを備えており、
前記セット軸移動機構は、前記工具本体内に配置され、流体圧を駆動源としてピストンを直線運動させる流体圧シリンダを備え、前記ピストンの運動方向の一端に前記セット軸が連結していることを特徴とする請求項３記載の裏座ぐり・面取り加工装置。
前記シャンク認識手段は、前記ピストンが直線運動するときの位置を検出するセンサであることを特徴とする請求項４記載の裏座ぐり・面取り加工装置。
前記セット軸に、前記流体圧シリンダに供給される流体の一部を前記シャンクの刃物側に流す流体通路を設けたことを特徴とする請求項４又は５記載の裏座ぐり・面取り加工装置。