JP2019069481A - Hole inner surface cutting processing head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークに形成された貫通孔の内面を切削する加工ヘッドに関する。 The present invention relates to a processing head for cutting the inner surface of a through hole formed in a work.
下記特許文献1は、長尺中空シャフト(ワーク)に形成された貫通孔の内面を切削する装置を開示している。特許文献1の従来技術を説明する項では、ジェットエンジンのタービンとファン(又は、コンプレッサ)とを連結する長尺中空シャフト(例えば、全長3m、主要部の外径10〜20cm)の貫通孔の内面を切削する工程が説明されている。
当該工程では、シャフトの貫通孔にコアバーが挿入され、コアバーと貫通孔内面との間に硫黄が鋳込まれる。硫黄の凝固後にコアバーが引き抜かれると、コアバーの存在した部分に切削加工ヘッド(ボーリングバー)の通過する貫通孔が形成される。この硫黄層の内側の貫通孔に沿って切削加工ヘッドが移動され、硫黄層と共にシャフトの内面が切削される。 In the process, the core bar is inserted into the through hole of the shaft, and sulfur is cast between the core bar and the inner surface of the through hole. When the core bar is pulled out after the solidification of the sulfur, a through hole through which a cutting head (boring bar) passes is formed in the portion where the core bar was present. The machining head is moved along the through hole inside the sulfur layer, and the inner surface of the shaft is cut together with the sulfur layer.
コアバーは高精度に形成されているため、硫黄層の内側に形成される貫通孔の内面も高精度に形成される。そして、この貫通孔の内面が切削加工ヘッドの加工基準になると共に切削加工ヘッドを正確に保持するため、加工精度を確保することができる。また、硫黄層は、切削刃の摩擦低減(潤滑)や切削時の振動吸収にも寄与する。 Since the core bar is formed with high accuracy, the inner surface of the through hole formed inside the sulfur layer is also formed with high accuracy. Further, the inner surface of the through hole becomes the processing reference of the cutting head and the cutting head is accurately held, so that the processing accuracy can be secured. The sulfur layer also contributes to reducing the friction of the cutting edge (lubrication) and absorbing vibration during cutting.
しかし、硫黄は扱いが難しく、切削後は回収が必要であるし、再利用するには後処理も必要になる。また、上述した工法で形成された硫黄層は、割れたり、ひびが入ったりすることがあり、切削加工上の問題となることもあった。また、切削量が大きな、いわゆる重切削の場合には、硫黄層では十分に切削加工ヘッドを保持しきれないという問題もあった。さらに、硫黄の化合物には毒性を有する物質もあるため、その管理にも留意する必要がある。従って、上述した硫黄を用いない工法が望まれている。 However, sulfur is difficult to handle, requires recovery after cutting, and requires post-treatment for reuse. In addition, the sulfur layer formed by the above-described method may be cracked or cracked, which may cause problems in cutting. In addition, in the case of so-called heavy cutting where the amount of cutting is large, there is also a problem that the sulfur layer can not sufficiently hold the cutting head. Furthermore, since some sulfur compounds are toxic, it is also necessary to pay attention to their management. Therefore, there is a need for a method that does not use the above-described sulfur.
本発明の目的は、硫黄を用いずに、ワークに形成された貫通孔の内面を精度よく切削する(重切削を含む)ことのできる、孔内面切削加工ヘッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hole inner surface cutting head capable of accurately cutting (including heavy cutting) the inner surface of a through hole formed in a work without using sulfur.
本発明の孔内面切削加工ヘッドは、ワークに形成された貫通孔の内面を切削するものであり、前記貫通孔に挿入されて、前記ワークに対して相対的に、当該貫通孔の中心軸回りに回転される円柱状のヘッド本体と、前記中心軸に対して径外方へとスライド可能に前記ヘッド本体に保持された、前記内面を切削する一対の第1バイト及び第2バイトと、前記中心軸に沿った少なくとも1カ所において、前記ヘッド本体の周面上に設けられた複数の液静圧パッドと、を備えており、前記第1バイト及び前記第2バイトが、前記中心軸に対して、前記ヘッド本体の周方向にほぼ180°離間して配置されている、ことを特徴としている。 The hole inner surface cutting head according to the present invention is for cutting the inner surface of a through hole formed in a work, and is inserted into the through hole and relative to the work about the central axis of the through hole. A cylindrical head main body which is rotated in the first direction, a pair of first cutting tool and second cutting tool which are held by the head main body so as to be slidable radially outward with respect to the central axis, A plurality of hydrostatic pressure pads provided on the circumferential surface of the head body at at least one location along the central axis, the first cutting tool and the second cutting tool being relative to the central axis It is characterized in that it is spaced apart substantially 180 degrees in the circumferential direction of the head body.
本発明によれば、液静圧パッドとほぼ180°離間して配置された一対のバイトとを備えているので、硫黄を用いることなく、ワークに形成された貫通孔の内面を精度よく切削する(重切削を含む)ことができる。 According to the present invention, since the hydrostatic pressure pad and the pair of cutting tools disposed approximately 180 ° apart are provided, the inner surface of the through hole formed in the work is accurately cut without using sulfur. (Including heavy cutting) can.
孔内面切削加工ヘッド1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1に示されるように、本実施形態におけるワークWは、長尺中空シャフトであり、その貫通孔Hに切削加工ヘッド1が挿入され、貫通孔Hの内面が切削加工ヘッド1によって切削される。切削されるシャフトWは、切削装置の保持機構(図示せず)によって固定される。この際、貫通孔Hの中心軸が、切削加工ヘッド1の中心軸と一致するように保持される。切削装置の一部である切削加工ヘッド1は、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bを保持する円柱状のヘッド本体2を備えている。第1バイト3a及び第2バイト3bについては追って詳しく説明する。ヘッド本体2の基端にはジョイントロッド4が固定されている。
An embodiment of the hole inner
ヘッド本体2は、ジョイントロッド4を介して、ヘッド回転装置104に接続されている。貫通孔Hに挿入されたヘッド本体2(切削加工ヘッド1)は、ヘッド回転装置104によって、ジョイントロッド4を介して、その中心軸回りに回転される。なお、本実施形態では、ワークWが固定されてヘッド本体2が回転されるが、ヘッド本体2がワークWに対して相対的に回転されればよい。即ち、ヘッド本体2が回転されずに固定されてワークWが中心軸周りに回転されてもよい。この場合、ヘッド本体2が切削装置に固定され、ヘッド回転装置104がワーク回転装置として機能する。
The
ヘッド本体2は、ジョイントロッド4を介して、ヘッドストローク装置102にも接続されている。切削加工ヘッド1(ヘッド本体2)は、ヘッドストローク装置102によって、ジョイントロッド4を介して、その中心軸方向に貫通孔H内でストロークされる。ジョイントロッド4は、シャフトWの全長にわたって切削加工ヘッド1をストロークさせるのに十分な長さを有している。
The
ヘッド本体2及びジョイントロッド4の内部には、それらの中心軸に沿って挿通孔5が形成されている。挿通孔5内には、第1バイト3a及び第2バイト3bの径方向への突出量を制御するラックバー6が収納されている。径方向は、ヘッド本体2の中心軸に対して直角である。ラックバー6の基端は、ラックストローク装置103に接続されている。ラックバー6は、ラックストローク装置103によって、上述した中心軸に沿って、ヘッド本体2に対して相対的にストロークされる。
In the inside of the
ここで、一対の第1バイト3a及び第2バイト3b、並びに、ラックバー6について、図1及び図2を参照しつつ詳しく説明する。ラックバー6の断面形状は、基本的には円形だが、先端近傍の一部は板状の断面を有しており、その一面には傾斜する複数の第1ラック溝6aが形成され、他面には傾斜する複数の第2ラック溝6bが形成されている。ラックバー6は、第1ラック溝6a及び第2ラック溝6bが形成されている部分のみが切削されている。
Here, the pair of
一方、第1バイト3aの内側面には傾斜する複数の第3ラック溝30aが形成されると共に、第2バイト3bの内側面には傾斜する複数の第4ラック溝30bが形成されている。ラックバー6のストローク方向(貫通孔Hの中心軸)に対する第3ラック溝30a及び第4ラック溝30bの傾斜方向は互いに逆である。そして、複数の第1ラック溝6aは複数の第3ラック溝30aと係合しており、複数の第2ラック溝6bは複数の第4ラック溝30bと係合している。
On the other hand, a plurality of inclined
第1バイト3a及び第2バイト3bは、図1及び図2に示されるように、径方向にスライド可能にヘッド本体2に保持されている。第1バイト3a及び第2バイト3bは中心軸に沿って見ると周方向にほぼ180°離間されており、互いに正反対に向けて配置されている。言い換えると、第1バイト3a及び第2バイト3bは、中心軸に沿って見ると、中心軸に対して互いに反対側に配置されている。ラックバー6のストローク方向に対する第3ラック溝30a及び第4ラック溝30bの傾斜方向が互いに逆であるので、第3ラック溝30aと係合する第1ラック溝6a及び第4ラック溝30bと係合する第2ラック溝6bのラックバー6のストローク方向に対する傾斜方向も互いに逆である(図1参照)。
The
従って、例えば、ラックバー6が、ヘッド本体2に対して、図1中左方にストロークされると、第1バイト3a及び第2バイト3bはヘッド本体2に格納されるようにスライドされる。即ち、第1バイト3a及び第2バイト3bのヘッド本体2からの突出量が減る。一方、ラックバー6が、ヘッド本体2に対して、図1中右方にストロークされると、第1バイト3a及び第2バイト3bはヘッド本体2から突出されるようにスライドされる。
Therefore, for example, when the
ここで、第1ラック溝6a及び第3ラック溝30aの傾斜角αと、第2ラック溝6b及び第4ラック溝30bの傾斜角βとは異なる(角度方向は考慮せず、角度の大きさを考える)。このように傾斜角α及びβを設定することで、第2バイト3bのヘッド本体2からの突出量が、常に、第1バイト3aのヘッド本体2からの突出量の2倍となっている。言い換えれば、第1バイト3aの切削半径は、常に、第2バイト3bの切削半径よりも小さい(図2参照)。このように常に異なる突出量(切削半径)を持つ一対の第1バイト3a及び第2バイト3bが、単一のラックバー6によって制御される。本実施形態では、上述した第1ラック溝6a及び第2ラック溝6bが形成されたラックバー6、第1バイト3aに形成された第3ラック溝30a、第2バイト3bに形成された第4ラック溝30b、並びに、ラックストローク装置103によって、バイトスライド機構が構築されている。バイトスライド機構は、第1バイト3aの突出量に対する第2バイト3bの突出量の比率を一定に維持しつつ(本実施形態では、1:2)、第1バイト3a及び第2バイト3bをスライドする。
Here, the inclination angle α of the
さらに、ここでは、突出量の少ない第1バイト3aの切削インサート31aの切削面は、突出量の多い第2バイト3bの切削インサート31bの切削面よりも、わずかに切削加工ヘッド1(ヘッド本体2)の基端側に寄せられている(なお、図1では視認できない)。即ち、第1バイト3aの切削インサート31aの方が、第2バイト3bの切削インサート31bよりも中心軸に沿って切削先行側に位置されている。従って、図1に示されるように、切削加工ヘッド1が回転されつつ右方にストロークされることでシャフトWの内面が切削されるが、その際に、突出量の少ない第1バイト3aの切削インサート31aの方が先行して貫通孔Hの内面を切削する。そして、第1バイト3aによって部分的に切削された内面の切削されていない部分が、続いて第2バイト3bによって切削される。
Furthermore, here, the cutting surface of the
このため、切削によって第1バイト3aの切削インサート31a及び第2バイト3bの切削インサート31bに作用する反力が均一化される(分散される)。この結果、一回の切削量が多い(深い)重切削も行いやすくなる。また、第1バイト3a及び第2バイト3bが互いに周方向にほぼ180°離間されているので、切削時の背分力が互いに打ち消し合い、シャフトWの貫通孔H内で切削加工ヘッド1を偏心させる力を小さくでき、切削精度が向上する。さらに、切削時の主分力や送り分力が中心軸に対してほぼ対称となるので、貫通孔Hに対して切削加工ヘッド1を偏心させる力を小さくでき、切削精度が向上する。
Therefore, the reaction force acting on the cutting
本実施形態のように第1バイト3a及び第2バイト3bを互いに周方向にほぼ180°離間させて配置することで切削加工ヘッド1に作用する力(主分力・背分力・送り分力など)が均衡されるので、一つのバイトしか有しない従来の切削加工ヘッドに比較すると、切削加工ヘッド1を径方向にたわませる力が重切削の場合は約1/5にまで低減できる。
Forces acting on the cutting
切削加工ヘッド1の構成の説明に戻る。ヘッド本体2は、複数の液静圧パッド8を備えている。なお、複数の液静圧パッド8は、ヘッド本体2の位置を保持するパッドとして機能するだけでなく、静圧クーラント軸受としても機能する。即ち、液静圧パッド8は、軸受として、ワークWに対して相対的に回転するヘッド本体2を支持する。本実施形態では、複数の液静圧パッド8は切削加工ヘッド1の中心軸に沿って2カ所に配置されており、1カ所あたり4つの液静圧パッド8が設けられている。図3に示されるように、4つの液静圧パッド8は、周方向に均等に配置されている。液静圧パッド8は、回転する切削加工ヘッド1とシャフトWの内面との間に液膜を形成させて両者の間の摩擦を低減すると共に、シャフトW(貫通孔H)に対して切削加工ヘッド1を安定して位置決めする。液静圧パッド8が中心軸に沿って2カ所に設けられることで、切削加工ヘッド1の軸振れが抑止される。また、2カ所のうちの1カ所はできるだけ一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに近づけて設けられており、切削インサート31a及び31b(切削箇所)の位置を高精度に位置決めするようになっている。
The description returns to the configuration of the cutting
液静圧パッド8は、シャフトWとの接触を考慮して、シャフトWの金属よりも軟らかい金属、例えば、銅によって形成されている。また、各液静圧パッド8は、ヘッド本体2に4本のボルトで固定されており、交換可能である。液静圧パッド8の底面は、ヘッド本体2に安定して取り付けることができるように平面とされている。一方、液静圧パッド8の上面8aは、図3に示されるように、ヘッド本体2の外周面に沿った曲面とされている。液静圧パッド8の上面8aはヘッド本体2の外周面よりわずかに突出されており、ヘッド本体2とシャフトWの内面との接触を防止している。
The
液静圧パッド8の上面8aは方形の二次曲面となるが、その中央には方形の液溜まり8bが形成されている。液溜まり8bは、上面8aがわずかに掘り下げられて形成されている。液溜まり8aの深さは一定であるが、内部には上述したボルトの取付孔が4カ所設けられている(図3参照)。液溜まり8aの中心には、液溜まり8aに作動液を供給する供給孔8cが形成されている。圧力をかけて作動液を液溜まり8aに供給することで、液静圧パッド8とシャフトWの内面との間に液膜が形成され、両者の間の摩擦が低減される。本実施形態における作動液には、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bによる切削箇所に供給される切削クーラント(切削フルード)が利用されている。
The
各液静圧パッド8への切削クーラントの供給経路について説明する。図1に示されるように、ラックバー6の中心には、第1クーラント供給路9aが形成されている。第1クーラント供給路9aは、ラックバー6の基端まで延設されており、切削クーラントを圧送するクーラントユニット105に接続されている。第1クーラント供給路9aの末端は、径方向に屈曲されており、ラックバー6の周面上に開口されている。
The supply path of the cutting coolant to each fluid
第1クーラント供給路9aの開口された部分には、クーラントチャンバ9bが形成されている。クーラントチャンバ9bは、ラックバー6とヘッド本体2の挿通孔5の内面との間の隙間、及び、ヘッド本体2の基端面とジョイントロッド4の先端面との間の隙間によって構成されている。クーラントチャンバ9bを構成するラックバー6とヘッド本体2の挿通孔5の内面との間の隙間には、各液静圧パッド8の供給孔8cに接続される二本の第2クーラント供給路9cが開口されている(図3参照)。
A
各第2クーラント供給路9cは、クーラントチャンバ9bの開口から径方向に延在された後、ヘッド本体2の内部でその中心軸に平行に延在されている。各第2クーラント供給路9cは、その途中で2つの液静圧パッド8の供給孔8cに向けて分岐されていると共に、その末端も径方向に屈曲されてもう2つの液静圧パッド8の供給孔8cに接続されている(図3参照)。即ち、1つの第2クーラント供給路9cによって、4つの液静圧パッド8の液溜まり8bに切削クーラントが供給される。
Each second
なお、クーラントチャンバ9bには、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに切削クーラントを供給する2本の第3クーラント供給路9dも開口されている(図示せず)。第3クーラント供給路9dも、ヘッド本体2の内部でその中心軸に平行に延在されている(図3参照)。第3クーラント供給路9dの末端は、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに向けて開口されている(図1参照)。一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに供給された切削クーラントは、通常通り、切削時の摩擦を低減するとともに、切削により生じる熱を冷却する。
In the
即ち、本実施形態では、全ての液静圧パッド8及び一対の第1バイト3a及び第2バイト3bへの切削クーラントの供給は、供給源(クーラントユニット105のクーラントタンク105a及びクーラントポンプ105b)によって行われている。なお、液静圧パッド8の液溜まり8bから排出された切削クーラントや一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに供給された切削クーラントは、シャフトWの貫通孔Hから流出した後にクーラントユニット105に回収される。
That is, in the present embodiment, the supply of cutting coolant to all of the
このようにして、合計8カ所の液静圧パッド8の液溜まり8bに供給された切削クーラントは、シャフトWの内面との間に液膜を形成し、切削クーラントの圧力によって切削加工ヘッド1を貫通孔Hの内部で浮かした状態とする。この結果、切削加工ヘッド1の貫通孔H内での回転が潤滑されると共に、切削加工ヘッド1が貫通孔H内で正確に位置決めされる。
Thus, the cutting coolant supplied to the
なお、中心軸に沿って2カ所に設けられた複数の液静圧パッド8は、基本的に同じ構成を有しており、どちらも図1中のIII−III線断面図である図3として示した。しかし、本実施形態では、一対の第1バイト3a及び第2バイト3b(切削箇所)に近い方の(図1中左側の)各液静圧パッド8の液溜まり8bの面積は、遠い方の(図1中右側の)各液静圧パッド8の液溜まり8bの面積よりも広くされている。従って、液静圧パッド8による保持力は、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに近い複数の液静圧パッド8の方が高い。
Note that the plurality of
即ち、2カ所のうち一対の第1バイト3a及び第2バイト3bに近い一方(図1中左側)における4つの液静圧パッド8による切削加工ヘッド1の保持力は、2カ所のうち一対の第1バイト3a及び第2バイト3bから遠い他方(図1中右側)における4つの液静圧パッド8による切削加工ヘッド1の保持力よりも高く設定されている。この結果、切削時の反力に対抗しつつ一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの切削位置をより正確に維持できると共に、切削時の振動をより抑えることができる。また、このような構成にすることで、2カ所のうち一対の第1バイト3a及び第2バイト3bから遠い他方(図1中右側)における4つの液静圧パッド8で使用される切削クーラントの量を減らすことができ、切削クーラントの全体使用量が減る。さらに、このような構成にすることで、切削クーラントが単一の供給源から供給される場合、即ち、切削クーラントが単一の供給圧しか有していない場合でも、液静圧パッド8の保持力を位置によって変えることができる。
That is, the holding force of the cutting
上述した切削加工ヘッド1を備えた切削装置100について、図4を参照しつつ説明する。なお、上述したヘッドストローク装置102、ラックストローク装置103、ヘッド回転装置104、クーラントユニット105等は、公知の装置と同様の構成を有しているため、その詳しい構成の説明は省略する。以下には、切削装置100の全体構成について説明する。
The
ヘッドストローク装置102は、ジョイントロッド4を介して、切削加工ヘッド1をストロークさせるストローク駆動源102aを備えている。ストローク機構が送りねじで構成されている場合、ストローク駆動源102aは送りねじを回転させる送りモータである。ストローク駆動源102aは、後述する制御部101に接続されており、制御部101によって制御される。なお、ストローク機構は、高精度に切削加工ヘッド1をストロークさせることができれば、上述した機構に限定されない。例えば、ボールねじ機構、ラックアンドピニオン機構、ベルト/チェーン駆動機構、リニアアクチュエータ、なども利用可能である。これらの場合、ストローク駆動源102aは切削加工ヘッド1をストロークさせるアクチュエータである。
The
ラックストローク装置103は、ヘッド本体2に対してラックバー6をストロークさせるアクチュエータ103aを備えている。ストローク機構が送りねじで構成されている場合、アクチュエータ103aは送りねじを回転させる送りモータである。アクチュエータ103aも、後述する制御部101に接続されており、制御部101によって制御される。なお、ストローク機構は、高精度にラックバー6をストロークさせることができれば、上述した機構に限定されない。例えば、ボールねじ機構、ラックアンドピニオン機構、ベルト/チェーン駆動機構、リニアアクチュエータ、なども利用可能である。
The
ヘッド回転装置104は、ジョイントロッド4を介して、切削加工ヘッド1を回転させる回転駆動源104aを備えている。回転駆動源104aは、ジョイントロッド4を回転可能に保持するとともに、その回転モータでジョイントロッド4を回転させる。回転駆動源104aも、後述する制御部101に接続されており、制御部101によって制御される。なお、ジョイントロッド4がギア機構を介して回転モータによって回転されてもよい。
The
上述したクーラントユニット105も制御部101と接続されており、制御部101によって制御されている。上述したように、クーラントユニット105は、クーラントタンク105a及びクーラントポンプ105bを備えている。なお、回収された切削クーラントは、再処理装置105cで切削屑などが除去された後に再度クーラントタンク105aに戻される。
The
上述したように、制御部101は、ヘッドストローク装置102のストローク駆動源102aに接続されており、切削加工ヘッド1のストローク位置(切削位置)を制御している。この際、切削加工ヘッド1のストローク位置は、ストローク駆動源102aとしての送りモータの回転数(ストローク駆動源102aの制御情報)に基づいて、制御部101によって把握されている。なお、送りモータの回転数ではなく、送りねじの回転数や、ギア機構が介在する場合はギアの回転数によって、切削加工ヘッド1のストローク位置が把握されてもよい。なお、シャフトWを保持装置で保持した後、切削を始める前に切削加工ヘッド1のストローク位置が初期設定される。
As described above, the
制御部101は、ヘッド回転装置104の回転駆動源104aにも接続されてもよい。この場合、切削加工ヘッド1の回転位置、即ち、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの回転位置も制御することができる。このようにすれば、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの回転位置は、回転駆動源104aの状態に基づいて、制御部101によって把握される。なお、回転駆動源104a自体の状態ではなく、ギア機構が介在する場合はギアの回転数によって、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの回転位置が把握されてもよい。このような制御を行う場合は、シャフトWを保持装置で保持した後、切削を始める前に切削加工ヘッド1の回転位置が初期設定される。
The
また、制御部101は、ラックストローク装置103のアクチュエータ103aにも接続されており、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの切削半径も制御している。この際、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの切削半径(径方向位置)は、アクチュエータ103aの制御状態に基づいて、制御部101によって把握されている。制御部101は、アクチュエータ103aを制御することで、切削中に第1バイト3a及び第2バイト3bの突出量(切削半径)を可変制御することもできる。なお、アクチュエータ103aの状態ではなく、ヘッド本体2に対するラックバー6のストローク位置を検出する検出器を設けて一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの切削半径を把握してもよい。なお、シャフトWを保持装置に保持した後、切削を始める前に一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの切削半径が初期設定される(切削インサート31a及び31bの先端位置が初期設定される)。
The
上述したように構成された切削装置100によって、シャフトWに対する切削加工ヘッド1のストローク位置、シャフトWに対する切削加工ヘッド1の回転位置及び回転速度、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの突出量(切削半径:ラックバー6のストローク量)、並びに、切削クーラントの供給量及び供給圧力(液静圧パッド8の圧力)等が制御部101によって制御されつつ、切削が行われる。
The stroke position of the cutting
本実施形態では、中心軸に沿った少なくとも1カ所において、ヘッド本体2の周面上に複数の液静圧パッド8が設けられると共に、径方向にスライド可能にヘッド本体2に保持された、周方向にほぼ180°離間して配置された一対の第1バイト3a及び第2バイト3bが設けられている。従って、液静圧パッド8によって、切削加工ヘッド1を貫通孔H内で回転可能に正確に位置決めでき、かつ、切削加工ヘッド1の回転を潤滑することができる。また、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bが周方向にほぼ180°離間されているので、切削時の反力が相殺され、反力の大きさを小さくできる。この結果、一回の切削量が多い(深い)重切削も確実に行うことができる。さらに、切削時の反力が中心軸に対してほぼ対称となるので、貫通孔H内での切削加工ヘッド1の偏心が抑制され、かつ、切削加工ヘッド1を貫通孔H内で傾かせる力も小さくでき、切削精度が向上する。
In the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態では、一対の第1バイト3a及び第2バイト3bの径方向に沿ったヘッド本体2からの各突出量が異なっている。従って、突出量の少ない第1バイト3aによる切込量と突出量の多い第2バイト3bによる切込量とを同じにすることで反力を同じにしている。この結果、反力が均一化(分散)されるので、確実に切削が行われる。同時に、突出量の少ない第1バイト3aと共に突出量の多い第2バイト3bを併用することで、切削量(切込量)が大きな重切削も確実に行うことができる。
Further, in the present embodiment, the amounts of projection of the pair of
ここで、本実施形態では、ヘッド本体2からの突出量が少ない第1バイト3aの切削インサート31aが、突出量が多い第2バイト3bの切削インサート31bよりも、中心軸に沿って切削先行側に位置されている。即ち、突出量が少ない第1バイト3aの切削インサート31aが確実に先にシャフトWの内面を切削する。そして、突出量が多い第2バイト3bの切削インサート31bは、突出量が少ない第1バイト3aの切削インサート31aによって部分的に切削された内面の切削されていない部分を切削する。従って、二つの切削インサート31a及び31bに作用する反力が均一化され(分散され)、重切削もさらに確実に行うことができる。また、二つの切削インサート31a及び31bで切削を分担することになるので、切削時の反力や振動を低減でき、切削精度もより向上する。
Here, in the present embodiment, the cutting
また、本実施形態では、挿通孔5内のラックバー6に第1ラック溝6a及び第2ラック溝6bが形成され、第1ラック溝6aと係合する第3ラック溝30aが第1バイト3aに形成され、第2ラック溝6bと係合する第4ラック溝30bが第2バイト3bに形成されている。ここで、第1ラック溝6aの傾斜方向と第2ラック溝6bの傾斜方向とが互いに逆であり、かつ、第1ラック溝6aの傾斜の大きさが第2ラック溝6bの傾斜の大きさと異なる。従って、単一のラックバー6をストロークさせることで、突出量の異なる2つのバイト(第1バイト3a及び第2バイト3b)を同時に径方向にスライドさせることができる。また、これらの構成要素は回転する切削加工ヘッド1内に構築されるが、その機構は簡素であり、動作信頼性も向上する。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、液静圧パッド8の作動液が切削クーラントである。液静圧パッド8の作動液として切削クーラントを流用するため、液静圧パッド8の作動液のために新たな供給系統を回転する切削加工ヘッド1の内部に構築する必要がない。切削クーラントは、バイト(第1バイト3a及び第2バイト3b)による切削箇所に供給されるものであるため、そのための供給系統を活用することができる。従って、切削加工ヘッド1の構成を簡略化でき、切削クーラントの流用は軽量化や部品数削減に寄与する。さらに、液静圧パッド8の作動液及びバイト(第1バイト3a及び第2バイト3b)による切削箇所に供給される切削クーラントとは混ざり合ってワークWの貫通孔Hから排出される。本実施形態では、液静圧パッド8の作動液が切削クーラントであるため、排出された作動液とクーラントを分離させる分離機器などの付帯設備も不要となる。
Further, in the present embodiment, the hydraulic fluid of the
また、本実施形態では、中心軸に沿った2カ所において、それぞれ、複数の液静圧パッド8がヘッド本体2の周面上に配置されている。従って、貫通孔H内での切削加工ヘッド1の軸振れ(貫通孔Hの中心軸に対する切削加工ヘッド1の中心軸の傾き)をより効果的に抑止することができる。また、同時に、切削加工ヘッド1の回転の潤滑をより確実に行うことができる。
Further, in the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態では、ラックバー及び第1〜4ラック溝を備えたバイトスライド機構によって、切削中に第1バイト3a及び第2バイト3bの突出量(切削半径)を可変制御することができる。このため、切削中に切削内径を可変させつつ貫通孔Hの内面を切削することで、貫通孔Hの内面を自由な形状に切削することができる。例えば、貫通孔Hを徐々に拡径又は縮径するテーパー孔に切削することもできるし、貫通孔Hの内面を中心軸方向に曲面として切削することもできる(周方向には当然曲面)し、局部的に拡径又は縮径する形状にも切削できる。
Further, in the present embodiment, the projecting amount (cutting radius) of the
さらに、本実施形態の複数の液静圧パッド8は、ワークWに対して相対的に回転するヘッド本体2を支持する静圧クーラント軸受でもある。即ち、液静圧パッド8は、ワークWの貫通孔Hをガイド孔(下孔)として、貫通孔Hの内面を切削する際に軸受けとして機能する。上述したように、貫通孔Hの内面を自由な形状に切削するには、大きな切削力が切削加工ヘッド1(第1バイト3a及び第2バイト3b)に負荷される状況、例えば、切削量が多い状況であっても、安定的に切削できなければならない。液静圧パッド8が静圧クーラント軸受であれば、安定的な切削をより確実に保証することができる。即ち、液静圧パッド8が静圧クーラント軸受として機能すれば、貫通孔Hの内面を上述した複雑な形状に切削するのに都合がよい。なお、液静圧パッド8が静圧クーラント軸受であれば、貫通孔Hの内面を一定半径に切削する上でも、安定的に切削できるので、より高精度な切削を実現できる。
Furthermore, the plurality of
ここで、本実施形態では、2カ所のうちバイト(第1バイト3a及び第2バイト3b)に近い一方における4つの液静圧パッド8による切削加工ヘッド1の保持力が、バイトから遠い他方における4つの液静圧パッド8による切削加工ヘッド1の保持力よりも高く設定されている。従って、バイトに近い位置で切削加工ヘッド1をしっかりと保持して、切削時の反力に対抗しつつバイトの切削位置をより正確に維持できると共に切削時の振動をより抑えることができる。一方、バイトから遠い液静圧パッド8は、回転する切削加工ヘッド1を保持し、かつ、その回転を潤滑するのに必要十分な保持力に維持されるが、切削クーラントの消費を抑制することに寄与する。
Here, in the present embodiment, the holding force of the cutting
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態のワークWは中空シャフトであるが、切削すべき孔が予め形成されていれば、中空シャフトに限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the work W of the present embodiment is a hollow shaft, it is not limited to the hollow shaft as long as the hole to be cut is formed in advance.
また、上記実施形態では、1カ所に4つの液静圧パッド8が設けられたが、1カ所に複数設けられればよい。1カ所に3つ以上の液静圧パッド8が設けられるのが、回転する切削加工ヘッド1を均等に保持する上で好ましい。1カ所に2つの液静圧パッド8を設けてもよい。この場合は、2つの液静圧パッド8を中心軸に対して180°離間させる。さらに、もう1カ所にも2つの液静圧パッド8を設け、これらの二つの液静圧パッド8も中心軸に対して180°離間させる。そして、2カ所の液静圧パッド8の位置を90°ずらすのが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the four
また、上記実施形態では、1カ所に設けられた4つの液静圧パッド8は周方向に均等に設けられた。しかし、ヘッド本体2内の配管の配置などの都合で、正確に均等に設けにくい場合もあるので、周方向に均等に設けられなくてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the four
また、上記実施形態では、液静圧パッド8への切削クーラントの供給と、一対の第1バイト3a及び第2バイト3b(切削箇所)への切削クーラントの供給とが統合された。しかし、液静圧パッド8への切削クーラントの供給と、一対の第1バイト3a及び第2バイト3b(切削箇所)への切削クーラントの供給とが別系統とされ、かつ、供給圧が異なっていてよい。
Further, in the above-described embodiment, the supply of the cutting coolant to the
また、上記実施形態では、ヘッド本体2からの突出量が少ないバイト(第1バイト3a)の切削インサート31aが、突出量が多いバイト(第2バイト3b)の切削インサート31bよりも、中心軸に沿って切削先行側に位置されている。このようにすれば、二つの切削インサート31a及び31bで確実に切削を分担することができ好ましいが、二つの切削インサート31a及び31bは中心軸に沿って同じ位置に配置されてもよい。
In the above embodiment, the cutting
また、上記実施形態では、第1バイト3a及び第2バイト3bは、貫通孔Hの中心軸に対して直角な径方向にスライド可能に設けられた。しかし、第1バイト3a及び第2バイト3bは、中心軸に対して径外方へとスライド可能に設けられればよい。即ち、第1バイト3a及び第2バイト3bのスライド方向は、中心軸に対して直角でなく、中心軸に対して斜めであってもよい。なお、第1バイト3a及び第2バイト3bは、径外方へとスライド可能な場合、径内方に戻るようにもスライド可能である。
In the above embodiment, the
また、本実施形態では、突出量の比率を一定に維持しつつ第1バイト3a及び第2バイト3bをスライドするバイトスライド機構が、ラックバー6(第1ラック溝6a、第2ラック溝6b)、第3ラック溝30a、第4ラック溝30b、及び、ラックストローク装置103を備えたラック機構によって構築された。しかし、バイトスライド機構は、送りねじ機構などによって構築されてもよい。
Further, in the present embodiment, a bite slide mechanism that slides the
1 切削加工ヘッド
2 ヘッド本体
3a 第1バイト
3b 第2バイト
4 ジョイントロッド
5 挿通孔
6 ラックバー(バイトストローク機構)
6a 第1ラック溝(バイトストローク機構)
6b 第2ラック溝(バイトストローク機構)
8 液静圧パッド
9a 第1クーラント供給路
9b クーラントチャンバ
9c 第2クーラント供給路
9d 第3クーラント供給路
30a 第3ラック溝(バイトストローク機構)
30b 第4ラック溝(バイトストローク機構)
31a 切削インサート
31b 切削インサート
W ワーク(シャフト)
H 貫通孔
1 cutting
6a 1st rack groove (tool stroke mechanism)
6b Second rack groove (tool stroke mechanism)
8
30b 4th rack groove (tool stroke mechanism)
H through hole
Claims (8)
前記貫通孔に挿入されて、前記ワークに対して相対的に、当該貫通孔の中心軸回りに回転される円柱状のヘッド本体と、
前記中心軸に対して径外方へとスライド可能に前記ヘッド本体に保持された、前記内面を切削する一対の第1バイト及び第2バイトと、
前記中心軸に沿った少なくとも1カ所において、前記ヘッド本体の周面上に設けられた複数の液静圧パッドと、を備えており、
前記第1バイト及び前記第2バイトが、前記中心軸に対して、前記ヘッド本体の周方向にほぼ180°離間して配置されている、ことを特徴とする孔内面切削加工ヘッド。 A hole inner surface cutting head for cutting an inner surface of a through hole formed in a work
A cylindrical head main body inserted into the through hole and rotated around the central axis of the through hole relative to the work;
A pair of first and second cutting tools for cutting the inner surface, held by the head body so as to be slidable radially outward with respect to the central axis;
A plurality of hydrostatic pressure pads provided on a circumferential surface of the head body at at least one location along the central axis;
The hole inner surface cutting head according to claim 1, wherein the first cutting tool and the second cutting tool are spaced apart substantially 180 degrees in the circumferential direction of the head body with respect to the central axis.
前記第1バイトの前記突出量に対する前記第2バイトの前記突出量の比率を一定に維持しつつ、前記第1バイト及び前記第2バイトをスライドするバイトスライド機構をさらに備えている、ことを特徴とする請求項1に記載の孔内面切削加工ヘッド。 The amount of protrusion of the first cutting tool radially outward from the head body is different from the amount of protrusion of the second cutting tool,
The apparatus further comprises a tool slide mechanism for sliding the first tool and the second tool while maintaining the ratio of the amount of protrusion of the second tool to the amount of protrusion of the first tool constant. The hole inner surface cutting head according to claim 1.
前記突出量が少ない前記第1バイトの前記切削インサートが、前記突出量が多い前記第2バイトの前記切削インサートよりも、前記中心軸に沿って切削先行側に位置されている、ことを特徴とする請求項2に記載の孔内面切削加工ヘッド。 The first cutting tool and the second cutting tool each have a cutting insert,
The cutting insert of the first cutting tool with a small amount of protrusion is positioned on the cutting leading side along the central axis with respect to the cutting insert of the second cutting tool with a large amount of protrusion. The hole inner surface cutting head according to claim 2.
前記ラックバーのストローク方向に対する前記第1ラック溝の傾斜方向と前記ストローク方向に対する前記第2ラック溝の傾斜方向とが互いに逆であり、
前記ストローク方向に対する前記第1ラック溝の傾斜の大きさが前記ストローク方向に対する前記第2ラック溝の傾斜の大きさと異なる、請求項2又は3に記載の孔内面切削加工ヘッド。 The bite slide mechanism is housed in an insertion hole formed at the center of the head body, and the rack bar which can be stroked relative to the head body, and a part of the rack bar is formed in a plate shape A plurality of inclined first rack grooves formed on the one surface, a plurality of inclined second rack grooves formed on the other surface, and the first rack groove formed on the first cutting tool And a plurality of fourth rack grooves formed on the second cutting tool and engaged with the second rack groove.
The inclination direction of the first rack groove with respect to the stroke direction of the rack bar and the inclination direction of the second rack groove with respect to the stroke direction are opposite to each other,
The hole inner surface machining head according to claim 2 or 3, wherein the magnitude of the inclination of the first rack groove with respect to the stroke direction is different from the magnitude of the inclination of the second rack groove with respect to the stroke direction.
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