JP2015093362A

JP2015093362A - 中ぐり工具

Info

Publication number: JP2015093362A
Application number: JP2013235330A
Authority: JP
Inventors: 国利宮崎; Kunitoshi Miyazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-18

Abstract

【課題】フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結され、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具を提供すること。
【解決手段】本発明の中ぐり工具１００は、工作機械２００の主軸２１０にフローティング機構１４０を介して接続され、主軸２１０の回転に合わせて回転軸ＡＸ１を中心として回転するヘッド１１０と、ヘッド１１０において、回転軸ＡＸ１を中心とした同心円上に配置された複数の砥石１２０ａ〜１２０ｄと、ヘッド１１０の複数の砥石１２０ａ〜１２０ｄの間の位置に、同心円上に配置された複数のガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄと、を備える。中ぐり工具１００は、ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの加工方向の先端に切れ刃１３１ａ〜１３１ｄが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は中ぐり工具に関し、特に、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具に関する。

金属部品に高精度の穴加工を施す場合には、ドリル等によりあけられた下穴に、中ぐり工具によるボーリング加工を行った後に、加工された下穴にホーニング加工を施す。特許文献１には、ボーリング加工用の中ぐり工具の一例が記載されている。特許文献１に記載の中ぐり工具は、主軸に連結されたヘッドと、ヘッドの先端に設けられた切れ刃とを有する。中ぐり工具は、工作機械の主軸の回転に合わせてヘッドが回転し、ヘッドを下穴に挿入する方向（加工方向）に向かって前方に設けられた切れ刃により、ボーリング加工を行う。この場合、主軸の回転軸と中ぐり工具の回転軸とは一致している。さらに、特許文献１には、切れ刃およびホーニング砥石を備えた、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具も記載されている。

また、特許文献２に記載のホーニング用工具は、ヘッドの回転軸を中心とした同心円上に砥石の加工面がくるように、ヘッドの側面に等角度間隔に砥石が配置されている。この構成により、切削方向の直進性が高く、工具自体にいわゆる求芯性がある。このため、特許文献２に記載のホーニング用工具は、フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結されたときに、下穴の内面を均一な取りしろで研削することができる。この場合、主軸の回転軸とホーニング用工具の回転軸とは異なることもある。

特開２００３−０３９２２１号公報特開２００７−０６９３３１号公報

特許文献１に記載の中ぐり工具は、フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結されていない。また、特許文献１に記載の中ぐり工具は、切れ刃と砥石とがフローティング機構の使用を考慮して配置されておらず、切削方向の直進性が低く、いわゆる求芯性がない。このため、特許文献１に記載の中ぐり工具を、フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結すると、ボーリング加工時に加工軸が安定しないという問題がある。
また、特許文献２に記載のホーニング用工具は、切れ刃が設けられていないため、ボーリング加工に用いることができない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結され、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具を提供することを目的とする。

本発明の中ぐり工具は、
工作機械の主軸にフローティング機構を介して連結され、前記主軸の回転に合わせて回転軸を中心として回転するヘッドと、
前記ヘッドにおいて、前記回転軸を中心とした同心円上に配置された複数の砥石と、
前記ヘッドの前記複数の砥石の間の位置に、前記同心円上に配置された複数のガイドパッドと、を備える中ぐり工具であって、
前記ガイドパッドの加工方向の先端に切れ刃が設けられている。

本発明では、
前記複数の砥石および前記複数のガイドパッドのワークと接する面が前記回転軸を中心とする同心円上に乗るように、前記複数の砥石および前記複数のガイドパッドが配置されている
ことが好ましい。

本発明によれば、フローティング機構を介して工作機械の主軸に連結され、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具を提供できる。

実施の形態１にかかる中ぐり工具を回転軸方向から見た図である。実施の形態１にかかる中ぐり工具を回転軸に垂直な方向から見た図である。

[実施の形態１]
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる中ぐり工具１００を回転軸方向から見た図である。図２は、中ぐり工具を回転軸に垂直な方向から見た図である。図２では、中ぐり工具１００により加工されるワーク３００を断面している。

図１および図２に示すように、中ぐり工具１００は、ヘッド１１０と、砥石１２０ａ〜１２０ｄと、ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄと、切れ刃１３１ａ〜１３１ｄと、フローティング機構１４０と、を備える。工作機械２００は、主軸２１０と、相対移動装置（不図示）とを有する。工作機械２００は、中ぐり工具１００を、主軸２１０により回転させながら、ワーク３００の下穴３１０に挿入することにより、下穴３１０の内径加工を行う。

工作機械２００では、相対移動装置により、主軸２１０の先端を、主軸２１０の回転軸ＡＸ２に平行な第１方向と、一平面内において第１方向と直交する第２方向と、第１方向および第２方向の両方と直交する第３方向とに移動させることができる。例えば、第１方向および第２方向は水平方向とされ、第３方向は鉛直方向とされる。ワーク３００にあけられた下穴３１０の内側に、相対移動装置を用いて中ぐり工具１００を挿入して、主軸２１０で中ぐり工具１００を回転させることにより、下穴３１０の内径加工を行う。

ヘッド１１０は、円筒形の部材であり、砥石１２０ａ〜１２０ｄとガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄとを有する。ヘッド１１０は、工作機械２００の主軸２１０にフローティング機構１４０を介して連結されている。ヘッド１１０は、主軸２１０の回転に合わせて、回転軸ＡＸ１を中心として回転する。ヘッド１１０の回転軸ＡＸ１と主軸２１０の回転軸ＡＸ２とは、異なることもある。

フローティング機構１４０は、ヘッド１１０と主軸２１０との間に設けられている。フローティング機構１４０は、主軸２１０に対してヘッド１１０を浮動させる。フローティング機構１４０は、ヘッド１１０が側方から負荷を受けたときに、ヘッド１１０の姿勢変更を許容する。

砥石１２０ａ〜１２０ｄは、細長い形状をしており、その長手方向がヘッド１１０の回転軸ＡＸ１と平行になるように、ヘッド１１０に配設されている。また、図１のように、ヘッド１１０の回転軸ＡＸ１の方向から見ると、砥石１２０ａ〜１２０ｄは、回転軸ＡＸ１を中心とした同心円上に、下穴３１０と接触して加工する加工面がくるように、等角度間隔で配設されている。中ぐり工具１００では、砥石が４つあり、９０度に一つの間隔でヘッド１１０の外周に配設されている。

砥石１２０ａ〜１２０ｄはホーニング加工に用いられ、ヘッド１１０の回転により下穴３１０の内側を研磨する。図１のようにヘッド１１０が、加工方向から見て時計回りに回転すると、現時点で砥石１２０ａが下穴３１０に接触している箇所では、砥石１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの順番で砥石が当たり、下穴３１０の内面が研磨される。砥石１２０ａ〜１２０ｄは、加工面側の一端がヘッド１１０の外側に飛び出しており、残りの部分はヘッド１１０の内部に収納されている。砥石１２０ａ〜１２０ｄは、ヘッド１１０の半径方向に可動可能に配設されており、ヘッド１１０の外側に飛び出す長さを変えることができる。

砥石１２０ａ〜１２０ｄは、ボーリング加工時には、ワーク３００に当たらないようにガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄよりも回転軸ＡＸ１側に収納されている。砥石１２０ａ〜１２０ｄは、ホーニング加工時には、砥石１２０ａ〜１２０ｄおよびガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの下穴３１０と接する面が回転軸ＡＸ１を中心とする同心円上に乗るように、砥石１２０ａ〜１２０ｄがヘッド１１０の内部からせり出す。これにより、均一な取りしろで下穴３１０の内径加工をすることができ、高精度な内径加工が可能となる。

ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄは、ヘッド１１０において、複数の砥石１２０ａ〜１２０ｄの間の位置に、回転軸ＡＸ１を中心とした同心円上に配置されている。中ぐり工具１００では、ガイドパッドが４つあり、９０度に一つの間隔でヘッド１１０の外周に配設されている。ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄをワーク３００の下穴３１０の内面に当てながらヘッド１１０を回転させることにより、砥石１２０ａ〜１２０ｄのワーク３００への当たり方を調整することができる。これにより、砥石１２０ａ〜１２０ｄのワーク３００への当たり方を微調整可能となり、高精度な内径加工が可能となる。

砥石１２０ａ〜１２０ｄの外周とガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの外周とは、共加工により円研されている。これにより、砥石１２０ａ〜１２０ｄおよびガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの下穴３１０と接する面が、回転軸ＡＸ１を中心とした同心円上に乗るように仕上げられている。これにより、砥石１２０ａ〜１２０ｄの加工面とガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの外周とが揃うので、高精度な内径加工が可能となる。

切れ刃１３１ａ〜１３１ｄが、ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの加工方向の先端に設けられている。ここで、加工方向とは、下穴３１０に中ぐり工具１００を挿入する方向（図２中では、紙面左を向いた矢印が示す方向）をいう。切れ刃１３１ａ〜１３１ｄは、ヘッド１１０の回転方向に刃先が向けられて設けられており、ヘッド１１０の回転により下穴３１０の内側を切削してボーリング加工を行う。ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄに切れ刃１３１ａ〜１３１ｄを設ける代わりに、ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの材質を、ダイヤモンドや高速度鋼などのボーリング工具に用いられる材質としてもよい。

図１および図２を用いて、中ぐり工具１００の動作を説明する。
工作機械２００の主軸２１０を回転させることにより、主軸２１０にフローティング機構１４０を介して連結された中ぐり工具１００を回転させる。図１に示すように、工作機械２００の加工方向から見て時計回りに中ぐり工具１００を回転させる。

回転している中ぐり工具１００を、工作機械２００の相対移動装置により、ワーク３００の下穴３１０に挿入する。ガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄは、中ぐり工具１００の回転方向を向いた面に切れ刃１３１ａ〜１３１ｄを有している。よって、ワーク３００の下穴３１０の内側を切削するボーリング加工により、下穴３１０の内径を広げることができる。

下穴３１０の内径が十分に大きくなったら、砥石１２０ａ〜１２０ｄを用いてホーニング加工を行う。砥石１２０ａ〜１２０ｄをヘッド１１０の内部からせり出させ、砥石１２０ａ〜１２０ｄおよびガイドパッド１３０ａ〜１３０ｄの外周が回転軸ＡＸ１を中心とした同心円上に乗るようにする。この状態で、中ぐり工具１００を回転させる。ボーリング加工を施した穴に対して、円周状に少しずつ、均一な取りしろで研削することにより、高精度な内径加工が可能となる。

以上、説明したように、本発明によれば、フローティング機構１４０を介して工作機械２００の主軸２１０に接続され、ボーリング加工およびホーニング加工ができる中ぐり工具１００を提供できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、砥石及びガイドパッドの数は４個ずつに限定されるものではなく、中ぐり工具の回転時にバランスが崩れないように配置されていればよい。

１００中ぐり工具
１１０ヘッド
１２０ａ〜１２０ｄ砥石
１３０ａ〜１３０ｄガイドパッド
１３１ａ〜１３１ｄ切れ刃
１４０フローティング機構
２００工作機械
２１０主軸
３００ワーク
３１０下穴
ＡＸ１ヘッドの回転軸
ＡＸ２主軸の回転軸

Claims

工作機械の主軸にフローティング機構を介して連結され、前記主軸の回転に合わせて回転軸を中心として回転するヘッドと、
前記ヘッドにおいて、前記回転軸を中心とした同心円上に配置された複数の砥石と、
前記ヘッドの前記複数の砥石の間の位置に、前記同心円上に配置された複数のガイドパッドと、を備える中ぐり工具であって、
前記ガイドパッドの加工方向の先端に切れ刃が設けられている
中ぐり工具。
請求項１に記載の中ぐり工具であって、
前記複数の砥石および前記複数のガイドパッドのワークと接する面が前記回転軸を中心とする同心円上に乗るように、前記複数の砥石および前記複数のガイドパッドが配置されている
ことを特徴とする中ぐり工具。