JP2009148853A - 穿孔加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロングドリルの撓みを抑えることで、小径・深穴を精度よく、且つ高速で加工できる穿孔加工装置を提供する。
【解決手段】回転穿孔工具１１先端側を挿通して、被加工物Ｗに穴を加工する際、回転する回転穿孔工具１１の先端側寄りを支持する、回動自在な振れ防止機構１２を備える。
振れ防止機構１２は、装置本体１０ａに固設した取付部材１４に回転軸受１５を介し、回転穿孔工具１１を挿通可能に配置したスリーブ部材１６を備える。スリーブ部材１６は、交換可能に設けられるもので、被加工物Ｗを貫く中心軸に一致するように配置する。内径は、回転穿孔工具１１の外径に比較して、回転穿孔工具１１が接触しない程度に、大きい寸法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、穴径が小さく且つ深い穴を加工するための穿孔加工装置に関するものである。

従来から、被加工物を固定、ツイストドリルで穴加工し、その後、別の工作機器類で被加工物を回転し、工具を換えてシート面（テーパ面）を加工していた。

例えば、特許文献１では、ワークの加工端面に深穴を加工する際の加工時間を短縮すると共に、深穴の精度向上を図ることを目的として、ワークの深穴加工を行う加工端面にガイド部材のブッシュを当接させた後、超硬材等からなるブッシュの内部にドリルを挿通させることにより、ドリルがドリルの外周面に形成された一組のガイド部と、ブッシュによって軸線方向に沿って保持され、回転駆動源の駆動作用下に回転するドリルをワークに向かって変位させることにより、ワークに当接しているガイド部材を介してワークに所定深さの深穴を形成するとしている。

特開２００５−３４２８２９号公報

そこで、穴径が小さい深穴を加工する場合には、ガンドリル加工で行っていた。この場合、送り速度が遅く（例えばφ２で０．００７ｍｍ／ｒｅｖ程度）、長い加工時間を要していた（現状では加工時間３分、真直度５０μｍ）。
一方、図４に示すように、長いツイストドリル１では、加工時のスラスト抵抗により、撓みが発生し、歪んだ穴となってしまう。
そこで、加工によって穴が深くなる毎に、短いドリル１ｓ（図５参照）から、中間ドリル１ｍ（図６参照）、長いドリル１Ｌ（図７参照）まで、段階的に長くする必要があった。

以上のように、ガンドリルでは、送り速度が遅いために、長い加工時間を要するという問題がある。一方、長いツイストドリルを用いると、ドリルの撓みを抑える手段、構造が必要となる。
また、長いツイストドリルでは、撓み、切屑排出で、ステップ加工が必要となる。さらに、長いツイストドリルでは、高送り、高速切削が困難であり、ステップフィードを行うことで加工時間がかかってしまう。
本発明は、以上のような課題を解決するために提案されたものであって、長いツイストドリルによる加工でも、撓みを抑えることで、小径・深穴を精度よく、且つ高速で加工でき、併せて切削油、切屑排出機能も備えた穿孔加工装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、加工端面を向けて保持した被加工物（Ｗ）に対し、長尺回転穿孔工具（１１）を用いて、被加工物（Ｗ）に穴を加工する穿孔加工装置（１０）において、回転穿孔工具（１１）先端側を挿通して、回転穿孔工具（１１）の回転による撓み、振れを抑制するようにした、回動自在な振れ防止機構（１２）を備えたことを特徴とする。

これにより、振れ防止機構（１２）により、回転穿孔工具（１１）の撓み、及び振れを抑制することができる。また、回転穿孔工具（１１）の回転時、回転穿孔工具（１１）の撓みや振れにより、振れ防止機構（１２）に接触しても、振れ防止機構（１２）が回転することで、回転穿孔工具（１１）との回転差を減らすことができ、これにより、リード部の摩擦を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、振れ防止機構（１２）は、被加工物（Ｗ）の加工端面近傍の、装置本体（１０ａ）に設けた取付部材（１４）に回転軸受（１５）を介し、回転穿孔工具（１１）を挿通可能に配置した交換可能なスリーブ部材（１６）を備え、被加工物（Ｗ）の加工端面からスリーブ部材（１６）を越えて、回転穿孔工具（１１）を装着する駆動手段（１７）側に向かって拡開する形状の、回転穿孔工具（１１）を囲う、負圧吸引室（１８）を設けてなることを特徴とする。

スリーブ部材（１６）の交換により、径の異なる、回転穿孔工具（１１）にも用いることができる。
回転穿孔工具（１１）により、穿孔加工を行うと、切屑が発生する。この際、切屑、および切削油は、回転穿孔工具（１１）の回転とともに、負圧吸引室（１８）に導かれる。負圧吸引室（１８）は、回転穿孔工具（１１）を固定する駆動手段（１７）側に向かって拡開する形状であるため、切屑、および切削油の排出性が向上し、切屑が回転穿孔工具（１１）に残留することに起因する穴精度の低下を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、負圧吸引室（１８）に、切屑、切削油を排出するための吸引手段を接続する構成としたことを特徴とする。

これにより、切屑、切削油を、一層効果的に排出することができる。

請求項４に記載の発明は、振れ防止機構（１２）は、被加工物（Ｗ）の加工端面近傍の、装置本体（１０ａ）に設けた取付部材（１４）に回転軸受（１５）を介し、回転穿孔工具（１１）を挿通可能に配置した交換可能なスリーブ部材（１６）を備えると共に、第１の強制負圧吸引室（２１）とこの第１強制負圧吸引室（２１）に連通する第２の強制負圧吸引室（２２）とを形成し、第１強制負圧吸引室（２１）において、スリーブ部材（１６）と第１強制負圧吸引室（２１）との間に、圧縮エアを送り込むことで、切屑を第１強制負圧吸引室（２１）内に吸引する切屑吸引部（２４）を構成し、駆動手段（１７）寄りの第１強制負圧吸引室（２１）における回転穿孔工具（１１）の挿通箇所に圧縮エアを送り込むことで、第１強制負圧吸引室（２１）から切屑、切削油が流出するのを防止する切削油シール部（２５）を構成し、第２強制負圧吸引室（２２）は、第１強制負圧吸引室（２１）と絞り口径の排出口（２６）を介して連通して、この排出口（２６）に向けて圧縮エアを送り込む構成としたことを特徴とする。

これにより、切屑吸引部（２０）において圧縮エアを導入し、回転穿孔工具（１１）の排出溝の切屑および切削油をエジェクタ効果により第１強制負圧吸引室（２１）内に強制的に吸引することができる。
一方、同時に、駆動手段（１７）寄りの回転穿孔工具（１１）の挿通箇所における切削油シール部（２５）には、圧縮エアが送り込まれるので、第１強制負圧吸引室（２１）から切屑、切削油が流出するのを防止することができる。
さらに、第１強制負圧吸引室（２１）に回収された切屑および切削油は、絞り口径の排出口（２６）に送り込まれた圧縮エアにより、エジェクタ効果を生じせしめ、第２強制負圧吸引室（２２）へと回収することができる。

請求項５に記載の発明は、第２強制負圧吸引室（２２）に、切屑、切削油を排出するための吸引手段を接続する構成としたことを特徴とする。

これにより、切屑、切削油を、一層効果的に排出することができる。

請求項６に記載の発明は、取付部材（１４）は、装置本体（１０ａ）上に、振れ防止機構（１２）側が被加工物Ｗの加工端面側に付勢するように設け、振れ防止機構（１２）の回転軸受（１５）に圧縮エアに導入すると共に、回転軸受（１５）から、被加工物（Ｗ）の加工端面に向かって圧縮エアを噴出させる構成としたことを特徴とする。

これにより、回転軸受（１５）の冷却がなされる。また、取付部材（１４）は、装置本体（１０ａ）上に、振れ防止機構（１２）側が被加工物Ｗの加工端面側に付勢されるように設けられていても、被加工物（Ｗ）の加工端面に向かって圧縮エアが噴出され、振れ防止機構（１２）と被加工物（Ｗ）の加工端面とが接触することを防止することができ、エアシール効果がもたらされ、切屑、切削油が外に放散されることはない。

なお、上記各構成要素に記載する各構成要素に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１に、本発明の穿孔加工装置１０の要部を模式的に示す。
穿孔加工装置１０は、加工端面を向けて保持した被加工物Ｗに対し、長尺回転穿孔工具１１であるドリルを用いて、被加工物Ｗに穴を加工する装置である。
すなわち、穿孔加工装置１０は、回転穿孔工具１１先端側を挿通して、被加工物Ｗに穴を加工する際、回転する回転穿孔工具１１の先端側寄りを支持する、回動自在な振れ防止機構１２を備えている。

振れ防止機構１２は、回動可能なチャック手段１３により把持された被加工物Ｗの、長手方向中心軸に直交する加工端面に近接する位置において、装置本体１０ａに固設した取付部材１４に回転軸受１５を介し、回転穿孔工具１１を挿通可能に配置したスリーブ部材１６を備えている。この場合、スリーブ部材１６は、交換可能に設けられるもので、被加工物Ｗを貫く中心軸に一致させる設定である。内径は、回転穿孔工具１１の外径に比較して、回転穿孔工具１１が接触しない程度に、大きい寸法としている。
さらに、回転穿孔工具１１は、基端部を駆動手段１７の出力軸に取付けたチャック１７ａに装着するようにしている。

以上のような穿孔加工装置１０において、加工すべき被加工物Ｗをチャック手段１３にセット後、取付部材１４に回転軸受１５を介し取付けられたスリーブ部材１６に、予め挿通した回転穿孔工具１１の先端を、加工端面に近づけておき、駆動手段１７を起動する。この際、チャック手段１３によって把持される被加工物Ｗ側は、回転穿孔工具１１の回転とは逆方向に回転させる。
すると、駆動手段１７のチャック１７ａから離れた回転穿孔工具１１の先端は、高回転により、振れが発生する。このため、回転穿孔工具１１の先端寄りの外周部位が、スリーブ部材１６内壁に接触する。これにより、回転穿孔工具１１の先端寄りの振れが抑えられる。また、スリーブ部材１６は、回転軸受１５により支持されているため、回転穿孔工具１１と同方向に回転する。すなわち、回転穿孔工具１１がスリーブ部材１６に接触しても、スリーブ部材１６が回転することで接触摩擦を低減化することができる。

なお、スリーブ部材１６は交換可能に設けられているので、使用によって、内壁面が摩耗しても、新品と取り替えることで上述の機能を維持することができる。

本発明の穿孔加工装置１０は、以下のように構成することもできる。なお、この実施形態において、前述の実施形態と同様な構成の構成要素には、同符号を付してその説明は省略するものとする。
この穿孔加工装置１０では、図２に示すように、装置本体１０ａ上の取付部材１４に搭載した回動支持体１２ａに、振れ防止機構１２である、回転軸受１５およびスリーブ部材１６を収容し、被加工物Ｗの加工端面からスリーブ部材１６を越えて、回転穿孔工具１１を把持する駆動手段１７側に向かって、回転穿孔工具１１を囲う、負圧吸引室１８を設けている。
また、回動支持体１２ａに、回転軸受１５を介装する外側面から、圧縮エアを導入し、回動支持体１２ａ内の回転軸受１５外周に近接した箇所を通過させて、振れ防止機構１２の回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間の空間に向かって、圧縮エアを噴出させるようにしている。なお、振れ防止機構１２の回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間隔Ａは、０．００２〜０．０５ｍｍとして、上述の圧縮エアを、回転軸受１５側から、被加工物Ｗの加工端面側に向かって噴出することで、エアシール効果をもたらすようにしている。
その際、取付部材１４は、装置本体１０ａ上に、振れ防止機構１２の回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間隔Ａの範囲で、振れ防止機構１２側が被加工物Ｗの加工端面側に付勢する弾性付勢手段（図示省略）の付勢下に、変動できるように設けることができる。

負圧吸引室１８は、スリーブ部材１６から、回転穿孔工具１１を把持する駆動手段１７のチャック１７ａ側に向かって、ラッパ状に拡開する形状としている。そして、回動支持体１２ａにおける、駆動手段１７のチャック１７ａ側寄りの側面には、図示しない吸引ポンプに連なる排出口１９を設けている。

以上のような穿孔加工装置１０において、回転軸受１５を介し取付けられたスリーブ部材１６に、予め挿通した回転穿孔工具１１を、駆動手段１７を起動して回転させる。
回転穿孔工具１１の先端は、高回転により振れが発生して、スリーブ部材１６内壁に接触しても、スリーブ部材１６は、回転軸受１５により支持されているため、スリーブ部材１６が回転することで振れが抑えられるとともに、接触摩擦を低減化することができる。

このような状態で、駆動手段１７のチャック１７ａに把持する回転穿孔工具１１を、被加工物Ｗ側へ進め、回転穿孔工具１１により、穿孔加工を行うと、切屑が発生する。
この際、振れ防止機構１２の回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間隔Ａは、０．００２〜０．０５ｍｍとしてあり、圧縮エアを、回転軸受１５側から、被加工物Ｗの加工端面側に向かって噴出させているので、エアシール効果により、回転穿孔工具１１から発生する切屑と切削油とは外に吐き出されずに、回転穿孔工具１１の回転と共に負圧吸引室１８に導かれる。また、回転軸受５は圧縮エアにより、冷却される。

負圧吸引室１８は、回転穿孔工具１１を固定する駆動手段１７側に向かって拡開する形状であるため、切屑と切削油とは、いわゆるエジェクタ効果により、負圧吸引室１８内に吸引され、そして、この負圧吸引室１８を排出口１９から、吸引ポンプにより吸引することで、効果的に、切屑とともに切削油を除去することができる。

本発明の穿孔加工装置１０は、以下のように構成することもできる。なお、この実施形態において、前述の実施形態と同様な構成の構成要素には、同符号を付してその説明は省略するものとする。
図３に示す穿孔加工装置１０では、取付部材１４は、装置本体１０ａ上に、振れ防止機構１２の回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間隔Ａが、０．００２〜０．０５ｍｍの範囲で、振れ防止機構１２側が被加工物Ｗの加工端面側に付勢する弾性付勢手段（図示省略）の付勢下に、変動できるように設けられている。
かかる取付部材１４において、回転軸受１５、スリーブ部材１６を搭載した回動支持体１２ａに、第１の強制負圧吸引室２１とこの第１強制負圧吸引室２１に連通する第２の強制負圧吸引室２２とを形成している。
第１強制負圧吸引室２１において、スリーブ部材１６と第１強制負圧吸引室２１との間に、圧搾ポンプ２３を配管Ｐを介して接続して圧縮エアを送り込むことで、切屑を第１強制負圧吸引室２１内に吸引する切屑吸引部２４を構成している。
また、駆動手段１７寄りの第１強制負圧吸引室２１における回転穿孔工具１１の挿通箇所に、圧搾ポンプ２３を配管Ｐを介して接続して圧縮エアを送り込むことで、第１強制負圧吸引室２１から切屑、切削油が流出するのを防止する切削油シール部２５を構成している。

さらに、第２強制負圧吸引室２２は、駆動手段１７寄りの第１強制負圧吸引室２１における最大内径の箇所において、絞り口径の排出口２６を介して連通している。この排出口２６に向けて、圧搾ポンプ２３を配管Ｐを介して接続して圧縮エアを送り込むようにしている。
そして、第２強制負圧吸引室２２には、吸引ポンプ（図示省略）をホースＨを介して接続し、第２強制負圧吸引室２２に吸引された切屑、切削油を強制的に排出するようにしている。

以上のような穿孔加工装置１０において、回転穿孔工具１１による穿孔加工により、切屑が発生するが、回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面との間に噴出される圧縮エアにより、エアシール効果を発揮する。この際、取付部材１４は、弾性付勢手段の付勢力により、振れ防止機構１２側が被加工物Ｗの加工端面側に移動するように付勢されているが、上述の圧縮エアにより、回転軸受１５と、被加工物Ｗの加工端面とが接触するのを防止することができる。

第１強制負圧吸引室２１において、スリーブ部材１６と第１強制負圧吸引室２１との間の切屑吸引部２４に、圧搾ポンプ２３を駆動して配管Ｐを介して圧縮エアが送り込まれており、回転穿孔工具１１から発生する切屑と切削油とは外に吐き出されずに、回転穿孔工具１１の回転と共に第１強制負圧吸引室２１内に導かれる。

同時に、駆動手段１７寄りの回転穿孔工具１１の挿通箇所における切削油シール部２５には、圧搾ポンプ２３から、配管Ｐを介して圧縮エアが送り込まれるので、第１強制負圧吸引室２１から切屑、切削油が流出するのを防止することができる。

以上のようにして第１強制負圧吸引室２１に回収された切屑および切削油は、圧搾ポンプ２３から配管Ｐを介して絞り口径の排出口２６に送り込まれた圧縮エアにより、エジェクタ効果を生じせしめ、第２強制負圧吸引室２２へと導かれ、さらに、第２強制負圧吸引室２２に吸引された切屑、切削油は、吸引ポンプにより、ホースＨを介して強制的に排出することができる。

本発明にかかる穿孔加工装置の一例の要部を示す、模式的説明図である。 本発明にかかる穿孔加工装置の別例の要部を示す、模式的説明図である。 本発明にかかる穿孔加工装置の別例の要部を示す、模式的説明図である。 従来の長いツイストドリルを使用した加工装置の一例の要部を示す、模式的説明図である。 従来の小径・深穴加工の工程を示す、模式的説明図である。 従来の小径・深穴加工の工程を示す、模式的説明図である。 従来の小径・深穴加工の工程を示す、模式的説明図である。

符号の説明

１０ 穿孔加工装置
１０ａ 装置本体
１１ 回転穿孔工具
１２ 回転支持手段
１２ａ 回動支持体
１３ チャック手段
１４ 取付部材
１５ 回転軸受
１６ スリーブ部材
１７ 駆動手段
１７ａ チャック
１８ 負圧吸引室
１９ 排出口
２１ 第１強制負圧吸引室
２２ 第２強制負圧吸引室
２３ 圧搾ポンプ
２４ 切屑吸引部
２５ 切削油シール部
２６ 排出口
Ｗ 被加工物
Ｈ ホース

Claims (6)

1. 加工端面を向けて保持した被加工物（Ｗ）に対し、長尺回転穿孔工具（１１）を用いて、前記被加工物（Ｗ）に穴を加工する穿孔加工装置（１０）において、
   前記回転穿孔工具（１１）先端側を挿通して、前記回転穿孔工具（１１）の回転による撓み、振れを抑制するようにした、回動自在な振れ防止機構（１２）を備えたことを特徴とする穿孔加工装置。
2. 前記振れ防止機構（１２）は、前記被加工物（Ｗ）の加工端面近傍の、装置本体（１０ａ）に設けた取付部材（１４）に回転軸受（１５）を介し、前記回転穿孔工具（１１）を挿通可能に配置した交換可能なスリーブ部材（１６）を備え、
   前記被加工物（Ｗ）の加工端面から前記スリーブ部材（１６）を越えて、前記回転穿孔工具（１１）を装着する駆動手段（１７）側に向かって拡開する形状の、前記回転穿孔工具（１１）を囲う、負圧吸引室（１８）を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の穿孔加工装置。
3. 前記負圧吸引室（１８）に、切屑、切削油を排出するための吸引手段を接続する構成としたことを特徴とする請求項２に記載の穿孔加工装置。
4. 前記振れ防止機構（１２）は、前記被加工物（Ｗ）の加工端面近傍の、装置本体（１０ａ）に設けた取付部材（１４）に回転軸受（１５）を介し、前記回転穿孔工具（１１）を挿通可能に配置した交換可能なスリーブ部材（１６）を備えると共に、
   第１の強制負圧吸引室（２１）とこの第１強制負圧吸引室（２１）に連通する第２の強制負圧吸引室（２２）とを形成し、
   前記第１強制負圧吸引室（２１）において、前記スリーブ部材（１６）と第１強制負圧吸引室（２１）との間に、圧縮エアを送り込むことで、切屑を前記第１強制負圧吸引室（２１）内に吸引する切屑吸引部（２４）を構成し、
   前記駆動手段（１７）寄りの第１強制負圧吸引室（２１）における回転穿孔工具（１１）の挿通箇所に圧縮エアを送り込むことで、前記第１強制負圧吸引室（２１）から切屑、切削油が流出するのを防止する切削油シール部（２５）を構成し、
   前記第２強制負圧吸引室（２２）は、前記第１強制負圧吸引室（２１）と絞り口径の排出口（２６）を介して連通して、この排出口（２６）に向けて圧縮エアを送り込む構成としたことを特徴とする請求項１に記載の穿孔加工装置。
5. 前記第２強制負圧吸引室（２２）に、切屑、切削油を排出するための吸引手段を接続する構成としたことを特徴とする請求項４に記載の穿孔加工装置。
6. 前記取付部材（１４）は、装置本体（１０ａ）上に、前記振れ防止機構（１２）側が被加工物Ｗの加工端面側に付勢するように設け、
   前記振れ防止機構（１２）の回転軸受（１５）に圧縮エアに導入すると共に、前記回転軸受（１５）から、前記被加工物（Ｗ）の加工端面に向かって圧縮エアを噴出させる構成としたことを特徴とする請求項２または４に記載の穿孔加工装置。

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