JP2015058524A - 管継手の枝管交差部における内面エッジ部のｒ面加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工を、切削工具を用いて効率的、かつ、高精度に行えるようにすることを課題としている。【解決手段】本体部の外周に丸駒切削インサートを装着したサイドカッタ１０を枝管３に挿入して自転させつつ公転させてエッジ部４に切り込ませ、このときの公転を、切れ刃がエッジ部４に沿って移動するときとエッジ部４を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なわせ、サイドカッタが枝管の管軸方向に変位した各位置で自転と公転を組み合わせた切削を実施してエッジ部の一部を除いた領域を切削する工程と、サイドカッタ１０を幹管２に挿入してエッジ部４に切り込ませ、このときの公転を、切れ刃がカッタの管軸方向変位の各位置でエッジ部４を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なってエッジ部の未加工領域を切削する工程を組み合わせて内面エッジ部４のＲ面を加工するようにした。【選択図】図１

Description

この発明は、枝管（分岐管）のある管継手において、幹管と枝管の交差部に生じる内面のエッジ部を切削加工によって所定の曲率半径を有するＲ面に加工する管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法に関する。

枝管のある管継手としてＴ管（チーズ）やＹ管などが知られている。その種の管継手の製造には、鋳型を用いる鋳造法が多用されているが、高信頼性が要求されるものについては金属ブロックから削り出して製造することも行なわれている。

その削り出し法で製造される管継手は、枝管のあるものについては、幹管と枝管が交差した箇所の内面に尖ったエッジが生じる。そのエッジは、管の内部に通す流体の流れに悪影響を及ぼすため、面取り加工を施して所定の曲率半径を有するＲ面に仕上げることがなされている。

枝管のある溶接管継手も、交差部のエッジが嫌われる場合にはそのエッジを除去することがなされており、鋳造管についても必要があれば同様のＲ面加工が施される。

そのＲ面の加工は、ハンドグラインダーやヤスリなどを使用して手作業で実施されていた。なお、Ｒ面に代えて下記特許文献１が図１０に示しているようなチャンファの面取りを施すこともなされている。

特開２００３−１５６１８６号公報

前記内面エッジ部のＲ面加工を手作業に頼る方法は、作業能率が悪く、得られるＲ面の寸法精度、形状精度も安定しない。また、取り代が多いと加工時間が長くなるため、コスト上の理由などから加工を断念せざるを得ないこともあった。このような現状に鑑み、そのＲ面の加工を機械化することが望まれている。

ところが、前記特許文献１が示しているようなチャンファの面取り部については、裏座ぐりボーリングバーなどによる機械加工が可能であるが、管内面のエッジ部のＲ面加工については、それを可能にする確立した技術が無かった。

管の内面エッジ部のＲ面加工ではボールエンドミルの使用が許容されない。また、加工すべきエッジ部が管の軸心に対して直角な面内にある場合には、１／４円の凹円弧の切れ刃を有する裏座ぐりボーリングバーを用いて切れ刃形状を転写する方法での加工が考えられるが、枝管と幹管の交差したエッジ部はその位置が３次元方向に変位しているため、その方法での加工はできない。

そのために、このようなケースではハンドグラインダーやヤスリなどによる手作業での加工を余儀なくされていた。

この発明は、管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工を、切削工具を用いて効率的、かつ、高精度に行えるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、幹管と枝管の交差部に生じた内面のエッジ部を切削加工して所定の曲率半径を有するＲ面に仕上げる管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工を以下の方法で行う。

即ち、シャンクの先端に設けられる本体部の外周に丸駒切削インサートを装着したサイドカッタを使用し、下記工程Ｉ、IIを組み合わせて前記内面のエッジ部の除去領域を削り取る。

工程Ｉ：前記サイドカッタを枝管に挿入して自転させつつ枝管の内部で公転させて公転の途中に前記サイドカッタの切れ刃を前記エッジ部に切り込ませ、前記公転を、前記切れ刃が前記エッジ部に沿って移動するときと前記エッジ部を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施して前記エッジ部の一部を除いた領域を切削する。

工程II：前記サイドカッタを幹管に挿入して自転させつつ幹管の内部で公転させて公転の途中にサイドカッタの切れ刃を前記エッジ部に切り込ませ、前記公転を、前記切れ刃が前記エッジ部を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施して前記エッジ部の前記工程Ｉでの加工がなされない領域を切削する。

この方法での「仕上げ目的のＲ面上を移動する」とは、仕上げるべきＲ面が仮想面として存在し、その仮想面に沿って切れ刃が移動することであり、その移動を伴った切削により仮想面上の取代領域が除去されると仕上げ目的のＲ面が形成される。

かかる内面エッジ部のＲ面加工方法は、加工対象（ワーク）が幹管に対して直交した枝管を有する管継手である場合には、前記工程Ｉに続いて前記サイドカッタを幹管に対して片方の開口から挿入して前記工程IIを実施するとよい。

必要があれば、工程IIを実施した後に、さらに、前記サイドカッタを幹管に対して他方の開口から挿入して直して再度前記工程IIを実施する。

また、加工対象が幹管に対して斜交した枝管を有する管継手の場合には、前記工程IIを先行させた後に前記工程Ｉを実施するとよい。

前記サイドカッタの管軸方向への移動は、取代が大きくて１パスでの加工が難しい場合には、間歇移動にするとよい。サイドカッタの公転を管軸と直交する面内で実施し、切込み方向にカッタを変位させながら同一面内での公転を数回繰り返して仕上げ目的のＲ面に到達するか、もしくは、仕上げ切削代を残すところまで切削を進める。

また、特定位置における公転でのアプローチと実切削を終えたらサイドカッタを管軸と平行に所定量移動させて次の位置における上記と同一手順での実切削を行う動作を繰り返す。

この方法は、荒加工と、切込み量と管軸方向へのサイドカッタの平行移動量を荒加工時よりも小さくした仕上げ加工の２工程に分けて行うのがよい。

エッジ部の取代が小さくて１パスでの加工が行える場合（２工程に分けた加工での仕上げ加工も１パス加工になる）には、サイドカッタに送りをかけた加工を行うことができる。その送りをかけた加工でのサイドカッタの公転は、前記工程Ｉにおいてはサイドカッタが枝管の軸心に対してほぼ直交する面上を、また、前記工程IIにおいては幹管の軸心に対してほぼ直交する面上をそれぞれ移動することになる。

ここで言う「ほぼ直交する面」とは、管軸方向への送りがかけられていることにより管の軸心と直交した面に対して僅かに傾いた面になる。その傾きの度合いは一定ではなく、サイドカッタの送りの大きさに応じて変化するため「ほぼ直交する面」と述べた。

なお、サイドカッタをそのサイドカッタが挿入されている枝管や幹管との干渉が回避される範囲で枝管や幹管の軸心に対して意図的に傾けて切れ刃が枝管や幹管の軸心に対して傾いた面上を移動するようにすることも可能である。

この発明の内面エッジ部のＲ面加工方法によれば、本体部の外周に丸駒切削インサートを装着したサイドカッタを使用し、上記工程Ｉ、IIを組み合わせて加工を行なうので、仕上げ目的のＲ面の全域にサイドカッタの切れ刃を通すことができる。

これにより、管内エッジ部のＲ面の切削による加工が可能になり、従来の手作業に比べて作業能率が著しく向上し、得られるＲ面の寸法精度、形状精度も高まる。

この発明の加工方法の第１形態の加工の初期状態を示す模式図である。 図１の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 この発明の加工方法の第１形態の加工の途中の状態を示す模式図である。 図２の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 図２よりも加工が進展した状態を示す模式図である。 図３の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 サイドカッタを幹管に挿入して行う切り残し部の除去加工を示す模式図である。 図４の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 図４よりも加工がさらに進展した状態を示す模式図である。 図５の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 第１形態の加工の終期の状態を示す模式図である。 図６の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 この発明の加工方法の第２形態の加工の初期状態を示す模式図である。 図７の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 この発明の加工方法の第２形態の加工の途中の状態を示す模式図である。 図８の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 図８よりも加工が進展した状態を示す模式図である。 図９の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 図９よりも加工がさらに進展した状態を示す模式図である。 図１０の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 サイドカッタを枝管に挿入して行う切り残し部の除去加工を示す模式図である。 図１１の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 第２形態の加工の終期付近の状態を示す模式図である。 図１２の位置での加工におけるサイドカッタの公転の軌跡を示す図である。 図１７のｉ−ｉ線が交差する位置の仕上げ目的のＲ面（以下では単にＲ面とも言う）の断面図である。 図１７のｉ−ｉ線〜ｖ−ｖ線が交差する位置のＲ面の断面を重ねて示す図である。 図１７のｉ−ｉ線が交差する位置のＲ面に沿ったサイドカッタの移動軌跡を示す図である。 図１７のｖ−ｖ線が交差する位置でのＲ面の加工開始点を示す図である。 幹管と枝管が直交した管継手の下半分を示す断面図である。 幹管と枝管が斜交した管継手の下半分を示す断面図である。 この発明の加工方法に利用するサイドカッタの一例を示す側面図である。 図１９のサイドカッタの斜視図である。

以下、添付図面の図１〜図２０に基づいて、この発明の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法の実施の形態を説明する。

図１〜図６は、この発明の方法の第１形態、図７〜図１２は、この発明の方法の第２形態である。

第１形態のＲ面加工方法は、図１７に示した管継手、即ち、幹管２とその幹管に対して直交した枝管３を有する管継手（チーズ）１を加工対象にしたものであって、幹管２と枝管３の交差部に生じた内面のエッジ部４を切削加工して所定の曲率半径を有するＲ面に仕上げる。

また、第２形態のＲ面加工方法は、幹管２に対して斜交した枝管３を有する図１８のような管継手(Ｙ管）１を加工対象にしたものであって、この方法でも幹管２と枝管３の交差部に生じた内面のエッジ部４を切削加工して所定の曲率半径を有するＲ面に仕上げる。

第１形態のＲ面加工、第２形態のＲ面加工とも、図１９及び図２０に示すようなサイドカッタを使用し、数値制御（ＮＣ制御）の可能なマシニングセンターなどの加工機を用いてＲ面の加工を行う。図示のサイドカッタ１０は、円盤状の本体部１１と、その本体部に連ならせたシャンク１２と、切削インサート１３を組み合わせて構成されている。

本体部１１の外周には、切屑ポケット１４と支持座１５が周方向に定ピッチで複数設けられており、各支持座１５に、切削インサート１３がクランプねじ１６を用いて装着されている。

図示のカッタに装着した切削インサート１３は、上面と側面が交差した位置の稜線が切れ刃１３ａとなる丸駒インサートである。使用する切削インサートは、１／２円よりも大きな円弧の切れ刃（非真円の切れ刃）を有していてその切れ刃が本体部１１よりも本体部の前面側、外周側、及び背面側に突出した状態に装着されるものについては、丸駒インサートと等価であるので、この発明ではそれも丸駒インサートと考える。

このサイドカッタ１０は、加工径をＡ、シャンク１２の外径をＢ、切削インサート１３の直径をＣ、本体部１１の厚みをｔとしたとき、Ａ＞（Ｂ＋Ｃ）、かつ、Ｃ＞ｔの条件を満たす。

シャンク１２の外径Ｂと本体部１１の外径Ａの比Ｂ／Ａ、本体部１１の厚みＴ、切れ刃１３ａの曲率半径ｒ、及び（Ａ−Ｂ）の値は、加工される管継手の幹管２と枝管３の内径とエッジ部に付すＲ面の曲率半径ｒを考慮して決定される。

このようなサイドカッタ１０を使用し、下記Ｉ、IIの工程を組み合わせて幹管２と枝管３が交差した位置の内面のエッジ部の不要領域を削り取る。

・工程Ｉ：サイドカッタ１０を枝管３に挿入して自転させつつ枝管の内部で公転させて公転の途中に円弧の切れ刃１３ａをエッジ部４に切り込ませ、前記公転を、切れ刃１３ａがエッジ部に沿って移動するときとエッジ部４を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施してエッジ部の一部を除いた領域を切削する。

・工程II：サイドカッタ１０を幹管２に挿入して自転させつつ幹管２内部で公転させて公転の途中に円弧の切れ刃１３ａをエッジ部４に切り込ませ、前記公転を、切れ刃１３ａが、エッジ部４を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施してエッジ部の工程Ｉでの加工がなされない領域（切り残される領域）を切削する。

上記第１形態のＲ面加工方法では、工程Ｉに続いてサイドカッタ１０を幹管２に対して片方の開口から挿入して工程IIを実施するとよい。ただし、工程IIを先行させる加工も否定されるものではない。

この加工では、工程IIを実施した後にサイドカッタ１０を幹管２に対して他方の開口から挿入して直して再度工程IIを実施してもよい。サイドカッタ１０を幹管２に対して両端の開口から挿入して加工を行なうと、幹管２に対するサイドカッタの最大挿入長さを短縮できる。

一方、第２形態のＲ面加工方法では、工程IIを先行させた後に工程Ｉを実施するとよい。この加工で先行させる工程IIは、サイドカッタ１０を幹管２の片方の開口から挿入して行なう加工と他方の開口から挿入し直して行なう加工のどちらであってもよいし、両方の加工を実施してもよい。

実切削が行なわれる箇所での公転は、工程Ｉにおいてはサイドカッタ１０が枝管３の軸心Ｏ_Ｂに対して直交する面上を移動し、工程IIにおいてはサイドカッタ１０が幹管２の軸心Ｏ_Ｓに対して直交する面上を移動するように行なうと移動制御がし易い。

サイドカッタ１０の公転は、そのサイドカッタを挿入した枝管３や幹管２内でそれらの管との干渉が起こらない範囲で傾けて枝管３の軸心Ｏ_Ｂや幹管２の軸心Ｏ_Ｓに対して傾いた面上をサイドカッタ１０が移動するように行なわせることができる。

幹管２と枝管３の接続角などによっては、サイドカッタ１０の公転を幹管２や枝管３の軸に対して傾いた面上で行なわせた方が加工性などに関して有利になることがあり得る。

工程Ｉ、IIの加工の詳細を以下に記載する。ここでの説明は、同一エッジ部の加工が荒加工と仕上げ加工に分けて行われ、なおかつ、サイドカッタ１０の公転がそのカッタを挿入する枝管３の軸心Ｏ_Ｂや幹管２の軸心Ｏ_Ｓに対して直交する面内で行なわれ、そのサイドカッタの管軸方向への間歇移動と、移動の各位置における自転と公転を組み合わせた加工とが繰り返されるケースを例に挙げて行なう。

上記第１形態のＲ面加工方法では、好ましくは工程Ｉの加工を先行して実施する。図１に示すようにサイドカッタ１０を枝管３に挿入し、そのサイドカッタを自転させながら枝管３の軸心Ｏ_Ｂに対して直交する面内で公転させ、その公転の途中に切れ刃１３ａをエッジ部４に切り込ませる。

サイドカッタ１０を公転させながら深さ方向に送りをかけて(公転の軌道の直径を大きくして)同一面内の被削域を仕上げ切削代を残すところまで数回に分けて掘り下げて行き、その位置で目的の深さまで掘り下げた後に公転の軌道の直径小さくしてサイドカッタ１０を枝管３の管軸方向にある量移動させ、移動の各位置で上述の加工を繰り返す。

このようにして荒加工を終えたら、加工の開始点に戻り、荒加工よりも切込み量と管軸方向へのカッタ移動量を小さくした仕上げ加工を行う。この仕上げ加工は、管軸と直角な面内でサイドカッタを公転させてある位置での仕上げを完了させ、その後、サイドカッタを管軸方向にステップ送りして自転、公転を組み合わせた加工を繰り返す方法のほかに、サイドカッタを管軸方向に連続的に送りながら実施することもできる。ステップ送りでの加工と連続送りをしながらの加工では、加工面に形成されるカッタマークが異なったものになる。

なお、工程Ｉの仕上げ加工は、工程IIの荒加工を行う前に行ってもよいし、工程IIの荒加工や仕上げ加工を行った後に行ってもよい。

例示の加工方法の加工手順の一例について説明する。以下に記す手順は、荒加工も仕上げ加工も同じである。
工程Ｉにおいては、エッジ部４の図１７に示したＳ点から切削を開始する。Ｓ点は、エッジ部４の枝管３の開口からの距離が最大となる部位である。

図１に示すように、サイドカッタ１０を回転（自転）させながら公転させてそのカッタの切れ刃１３ａをＳ点の稜線に切り込ませる。

切削開始初期の公転の軌道を図１Ａに示す。図１３は、図１７において枝管３の軸心Ｏ_Ｂを通るｉ−ｉ線に沿ってエッジ部４を切断した図である。図１７に示したエッジ部４のＳ点は、図１３からわかるように枝管３の１８０°回転した位置にそれぞれ１箇所（計２箇）存在する。

サイドカッタ１０の公転は、工程Ｉでは、実切削がなされない箇所では幹管２の中心に極力短い距離で移動した後に同カッタが挿入されている枝管３の内面に沿った円軌道上を早送りで移動させるのがよい。

サイドカッタ１０を所定の仕上げ代が残されるところまで切り込み方向に変位させながら同一面内で複数回公転させて取り代の各領域を分担切削する。

次に、所定の仕上げ代が残される位置に到達して枝管３の管軸と直交した面内での自転、公転の組み合わせによる加工を終えたら、サイドカッタ１０を枝管３の管軸方向（枝管３からカッタを管の入口側に引き抜く方向）に所定量移動させ（所定量送る）、移動した先で自転と公転を組み合わせた加工を実施する。その動作を繰り返してＲ面５の各部を図１７のＥ点に向けて加工していく。Ｅ点は、エッジ部４の枝管３の開口からの距離が最小となる部位である。

エッジ部４には、Ｓ−Ｅ領域に対して中心対称形状をなすＦ−Ｓ領域が存在する。従って、公転の途中における加工は、Ｒ面５の各部をＦ点からＳ点に向かうときにも実施する。なお、Ｆ−Ｓ領域の加工は、Ｓ−Ｅ領域の加工と向きが逆転しているだけで加工の内容はほぼ同じであるので、以下の説明はＳ−Ｅ領域の加工のみを例に挙げて行なう。

エッジ部４は、Ｓ−Ｅ点間およびＦ−Ｓ点間でその位置が３次元的に変化している。そのために、例えば、図１７のｉ−ｉ、ii−ii、iii−iii、iv−iv、ｖ−ｖの各線（これ等は幹管２の軸心Ｏ_Ｓに対して直角）がＲ面５と交わる位置での加工は、図１４に示したような状況になる。

Ｒ面５の、図１７におけるｉ−ｉ〜iv−iv線と交差した位置の形状は、例示の加工形態では図１３、図１４に示すような形状になる。Ｒ面５は、交差した管の湾曲した内面につながるので１／４円に満たない形状の円弧を描く。

今、ｉ−ｉ線が交差した箇所の断面におけるＳ点（図のＳ点はＲ面５の中間点にある）から加工を開始したとすると、図１４のように、ii−ii線が交差した箇所ではＲ面５の中間点ｍｐよりも幹管２側にある位置から加工が開始される。

エッジ部４の変位状況によっては、加工の初期にはii−ii線〜ｖ−ｖ線が交差する位置などでは加工がなされないことがあるが、図１５に示すように、枝管３の軸方向へのカッタの送りが進行していくとii−ii線部以降の領域にも切れ刃が切り込まれるようになる。

図１４から判るように、図１７のiii−iii線が交差する位置では、ii−ii線が交差する位置での加工開始点よりもさらに幹管２側に偏った位置から、また、iv−iv線が交差する位置ではiii−iii線が交差する位置での加工開始点よりもさらに幹管２側に偏った位置から、ｖ−ｖ線が交差する位置ではiv−ivが交差する位置での加工開始点よりもさらに幹管２側に偏った位置（いずれも加工対象に対してカッタが干渉しない範囲で偏った位置）から加工が開始され、それらの領域での加工が開始される際には、Ｓ点のＲ面５は枝管３側の約半分の加工が既に終了していることもあり得る。

図１６は、Ｒ面５の図１７においてｖ−ｖ線が交差する位置における幹管２側の端部から加工が開始される状態を表している。この加工でのサイドカッタ１０の公転の軌跡の一例を図１Ａ〜図３Ａに示す。

図１７のｉ−ｉ線〜iv−iv線が交差する位置での実切削は、枝管３の上側と下側の２箇所（例えば図１Ａ、図２Ａの軌跡Ｔ中の領域ａ，ｂにおいて実施される。軌跡Ｔのその他の領域は、実切削がなされない箇所である。

図１７のｖ−ｖ線が交差する位置での実切削は、図３Ａの軌跡Ｔの領域ｃ、ｃにおいて実施される。同図における軌跡Ｔのその他の領域は、実切削がなされない箇所であって、この部分も枝管３の内面に沿う円軌道になっている。

この加工例においては、ｖ−ｖ線が交差する位置については工程ＩによってＲ面５の全域を加工できるが、ｉ−ｉ線〜iv−iv線が交差する位置までの各位置においては、Ｒ面５の加工開始点よりも幹管２側に偏った位置が切り残されることになる。

そこで、その切り残し部を工程IIの加工によって除去する。図４に示すように、サイドカッタ１０を幹管２に挿入し、自転させながら幹管２の軸心Ｏｓに対して交差する面上で公転させて公転の途中に切れ刃１３ａをエッジ部４に切り込ませる。

工程IIでのエッジ部４の各部の加工は、枝管３の軸心Ｏ_Ｂを基準にした上下の２箇所でなされる。その２箇所の加工箇所は対象形状をなす。

かかる工程IIの加工を、この例では幹管２に対してその幹管の両側からサイドカッタ１０を挿入して幹管の一端側からの加工と他端側からの加工を半々に実施する。

この工程IIの加工での実切削がなされない箇所での公転の軌道は、図４Ａ、図５Ａに示すように、加工するエッジ部４を境にした両側では幹管２の一部分の内面に沿った円軌道とし、片側の円軌道から幹管の中心に極力短い距離で移動した後に幹管の軸心Ｏ_Ｓから極力短い距離で他側の円軌道に移るものにするとカッタの無駄な移動をなくすことができる。この場合も、実切削がなされない箇所での公転は、加工時間の短縮のために早送りにするとよい。

工程IIの加工は、幹管２に対してその管の一端側からサイドカッタ１０を挿入し、このカッタの切れ刃１３ａを上記Ｓ点のエッジ部４に切り込ませる。

そして、その位置で自転と公転を組み合わせた加工を実施し、その位置での加工を終えたらサイドカッタ１０を幹管２から抜け出す方向に所定量変位させて、変位した位置で再度自転と公転を組み合わせた加工を実施し、上記の作業を繰り返して前述のＥ点に向かって加工を進行させる。

図１７のii−ii、iii−iii、iv−iv、ｖ−ｖの各線が交差する位置でのＲ面５は、若番側の断面部から老番側の断面部に向けて短径と長径（Ｒ面５の曲率半径をｒとすると、短径＝ｒであり、長径は老番側の切断部ほど増大する）の比（短径／長径）が次第に小さくなる楕円の輪郭を持った面になる。従って、サイドカッタ１０の公転は、エッジ部の各部の断面に表れる楕円の輪郭（カッタの送りによる影響を加味した輪郭）に沿って切れ刃１３ａが移動する（図４Ａ、図５Ａの公転の軌跡Ｔの実切削域ｄ，ｅ参照）ように徐々に軌道の形を変化させて行なう。

切れ刃１３ａの曲率半径ｒと前述の本体部外径とシャンク外径の比（Ａ−Ｂ）の大きさによっては、工程Ｉでの図３Ａの公転の軌跡Ｔの実切削域ｃにおける加工において、Ｒ面５の幹管２側の端部付近に切り残しが生じることが考えられるが、その切り残しは仮にあったとしても、工程IIの図１７のＥ点での切削（図６Ａの公転の軌跡Ｔの実切削域ｆ）によって取り除くことができる。

例示のケースでは工程IIの上記の加工を完了したら、幹管２の他端側からサイドカッタ１０を挿入してエッジ部４の残り半分についても上記と同様の加工を実施する。以上で、エッジ部４の全域に所定の曲率半径を有するＲ面(荒加工の段階では仕上げ切削代を残した面)が形成される。

なお、このケースでの工程IIによる加工（工程Ｉでの切り残し部の除去）は、幹管２の片側からのみの加工で完了する場合がある。その場合は、幹管２の片側他端側からの加工は勿論不要である。

次に、上記第２形態のＲ面加工方法について述べる。この第２形態のＲ面加工方法では、好ましくは工程IIの加工を先行させる。図７に示すようにサイドカッタ１０を切れ刃１３ａがエッジ部４の最奥端部に到達するところまで幹管２に挿入し、そのサイドカッタを自転させながら幹管３の軸心Ｏ_Ｓに対してほぼ直交する面内で公転させ、その公転の途中に切れ刃１３ａをエッジ部４に切り込ませる。

このときの加工は、第１形態のＲ面加工方法における工程IIと同様に、サイドカッタ１０を幹管３内で管軸方向に変位させ、その変位に伴い公転の軌道の形を徐々に変化させて切れ刃１３ａをエッジ部４の各位置の断面形状に沿って移動させる。

サイドカッタ１０の図７の位置での軌跡を図７Ａに示す。この図７Ａでは軌跡Ｔの領域ｇが実切削域となる。実切削がなされない箇所での公転の軌道は、図４Ａ、図５Ａで説明したようにカッタの移動距離が短縮されるものにし、実切削がなされない箇所ではカッタを早送りするようにしている。

図８Ａは、サイドカッタ１０が図８の位置にあるときの軌跡である。この位置では、Ｒ面５の断面が楕円になるため、軌跡Ｔの実切削領域ｈ，ｉは、断面の楕円に対応させて上下の２箇所で対象形状になるように歪ませる。

エッジ部４の幹管２側へ最大に突出した位置（平面視で枝管３の軸心と交差する位置）に加工箇所が近づくにつれて、加工するＲ面５の各部の幹管の軸心Ｏ_Ｓと直交する線に沿った断面形状は１／４円に近づく。このため、図９Ａから理解できるように、サイドカッタ１０の軌跡Ｔの実切削域ｊ、ｋも、段々と１／４円に近いものになっていく。

また、加工位置が幹管２側への最大突出点を超えた後は、エッジ部４の各位置の断面が短径／長径の比が次第に小さくなる楕円になるため、サイドカッタ１０の軌跡Ｔも実切削域では断面の楕円に沿うものにする。

このようにして工程IIの加工を終了したら、図１１、図１２に示すようにサイドカッタ１０を枝管３に挿入し、工程Ｉの加工を実施して工程IIの加工で切り残された領域を切削する。

この第２形態での工程Ｉの加工は、エッジ部４が幹管２側へ最大に突出した位置のＲ面の仕上げが工程IIの加工においてほぼ終了している場合には、エッジ部４の他の部位を切れ刃１３ａが横切って移動する加工が主体になる。

エッジ部４を切れ刃１３ａが横切る際の加工は、既に述べたように、Ｒ面５の切れ刃が横切る線に沿った断面に表れる楕円の輪郭に沿って切れ刃１３ａを移動させる方法で行なう。図１２の位置でのサイドカッタ１０の公転の軌跡Ｔの実切削域ｌ、ｍを図１２Ａに、また、図１３の位置でのサイドカッタ１０の公転の軌跡Ｔの実切削域ｎ、ｏを図１３Ａにそれぞれ示す。

このように、この発明のＲ面加工方法によれば、前掲の工程Ｉ、IIを組み合わせた加工によって、Ｔ管、Ｙ管のどちらであっても、枝管交差部の内面のエッジ部を切削加工によって所望の曲率半径を有するＲ面に仕上げることができ、Ｒ面の加工の高能率化と高精度化が実現される。

図１９、図２０に示したサイドカッタを用いて、幹管内径＝φ３００ｍｍ、枝管内径＝φ２００ｍｍの管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工を行った。Ｒ面は、曲率半径ｒ＝２５ｍｍである。

この切削加工に用いたサイドカッタの寸法緒元と切削条件を以下に記す。
・カッタの寸法
加工径Ａ＝φ８０ｍｍ、シャンク径Ｂ＝φ５０ｍｍ、切削インサートの直径Ｃ＝φ１２ｍｍ、シャンク長Ｌ＝１００ｍｍ、切削インサートの切れ刃の工具本体からの工具径方向突出量｛（Ａ−Ｂ）／２｝＝１５ｍｍ、切削インサートの切れ刃の工具本体からの工具軸方向突出量｛（Ｃ−ｔ）／２｝＝０．５ｍｍ（＝前方への突出量、後方への突出量とも０．５ｍｍ）。

・切削条件
ワーク材質：ＳＦＶＡ ｆ２２
サイドカッタの回転数：８００ｒｐｍ
荒加工でのサイドカッタの切込み量（１公転当たりの径方向送り量）：１５．０ｍｍ
荒加工でのサイドカッタの管軸方向ステップ移動量：０．５ｍｍ
仕上げ加工でのサイドカッタの切込み量：０．５ｍｍ
仕上げ加工でのサイドカッタの管軸方向ステップ移動量：０．２ｍｍ

この評価試験の結果、目的のＲ面を手作業に比べて数倍の速さで高精度に加工することができた。

１ 管継手
２ 幹管
３ 枝管
４ エッジ部
５ Ｒ面
１０ サイドカッタ
１１ 本体部
１２ シャンク
１３ 切削インサート
１３ａ 切れ刃
１４ 切屑ポケット
１５ 支持座
１６ クランプねじ
ｒ エッジ部に付すＲ面の曲率半径
Ａ カッタの加工径
Ｂ シャンクの外径
Ｃ 切削インサートの直径
ｔ 本体部の厚み
Ｔ サイドカッタの公転の軌道
ａ〜ｏ 公転の軌道中の実切削域
Ｏ_Ｓ 幹管の軸心
Ｏ_Ｂ 枝管の軸心

Claims (6)

1. 幹管と枝管の交差部に生じた内面のエッジ部を切削加工して所定の曲率半径を有するＲ面に仕上げる管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法であって、
   シャンクの先端に設けられる本体部の外周に丸駒切削インサートを装着したサイドカッタを使用し、下記工程Ｉ、IIを組み合わせて前記内面のエッジ部の除去領域を削り取る管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。
   工程Ｉ：前記サイドカッタを枝管に挿入して自転させつつ枝管の内部で公転させて公転の途中に前記サイドカッタの切れ刃を前記エッジ部に切り込ませ、前記公転を、前記切れ刃が前記エッジ部に沿って移動するときと前記エッジ部を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施して前記エッジ部の一部を除いた領域を切削する。
   工程II：前記サイドカッタを幹管に挿入して自転させつつ幹管内部で公転させて公転の途中にサイドカッタの切れ刃を前記エッジ部に切り込ませ、前記公転を、前記切れ刃が、前記エッジ部を横切って移動するときに仕上げ目的のＲ面上を移動するように行なうと共に前記サイドカッタを枝管の管軸方向に移動させ、その移動を段階的に行って移動の各位置で前記自転と公転を組み合わせた切削を実施するか又は前記移動を連続的に行いつつ自転と公転を組み合わせた切削を実施して前記エッジ部の前記工程Ｉでの加工がなされない領域を切削する。
2. 加工対象が幹管に対して直交した枝管を有する管継手であり、前記工程Ｉに続いて前記サイドカッタを幹管に対して片方の開口から挿入して前記工程IIを実施する請求項１に記載の管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。
3. 前記工程IIを実施した後に、前記サイドカッタを幹管に対して他方の開口から挿入して直して再度前記工程IIを実施する請求項２に記載の管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。
4. 加工対象が幹管に対して斜交した枝管を有する管継手であり、前記工程IIを先行させた後に前記工程Ｉ）を実施する請求項１に記載の管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。
5. 前記サイドカッタの公転を、前記工程Ｉにおいてはそのサイドカッタが枝管の軸心に対して直交する面上を、前記工程IIにおいては幹管の軸心に対して直交する面上をそれぞれ移動するように実施し、切削開始位置におけるアプローチと実切削を終えたらサイドカッタを管軸と平行に所定量移動させて次の位置における自転と公転でのアプローチと実切削を行う動作を繰り返すようにした請求項１〜４のいずれかに記載の管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。
6. 荒加工と、切込み量と管軸方向へのサイドカッタの平行移動量荒加工時よりも小さくした仕上げ加工の２工程に分けて行う請求項５に記載の管継手の枝管交差部における内面エッジ部のＲ面加工方法。

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