JP3218715U - 加工工具 - Google Patents

Abstract

【課題】回転する加工工具の回転軸線回りのブレを抑制して、高い加工精度の座ぐり加工ができる加工工具を提供する。
【解決手段】加工工具１Ａは、基端に形成された被固定部１０ａが主軸７０に取り付けられ、主軸７０によって回転軸線回りに回転される棒状の工具本体１０と、工具本体１０の被固定部１０ａと先端との間に形成され被加工物の下穴５６に挿入されるガイド部１１と、ガイド部１１の回転軸線方向における中間よりも基端側に設けられた切削部１２とを備えている。
【選択図】図３

Description

本考案は、例えば座ぐり加工に用いて好適な加工工具に関する。

例えば蒸気タービンの車室を被加工物とし、この車室のフランジ部の被加工面に予め形成された下穴に対して座ぐり加工を施す場合がある。この座ぐり加工の場合、ボール盤のチャックとフランジ部の被加工面が向かい合うように被加工物を配置して、棒状の座ぐりバーの基端をボール盤のチャックに固定して、座ぐりバーの先端側に切削用の刃を設けた板状バイトを取り付ける。そして、座ぐりバーを回転軸線回りに回転させながら被加工面へ移動させて、予め形成された下穴に対して座ぐり加工を施す、いわゆる表座ぐり加工を行うことがある。

しかし、蒸気タービンの車室など鋳物で製造されたフランジ部の付け根付近には曲面となったコーナ面があり、表座ぐり加工を被加工物のフランジ部に施すと、板状バイトがコーナ面に断続的に接触する。そうすると、板状バイトに断続的な切削抵抗がかかり、座ぐりバーの振動および板状バイトの逃げが発生する場合がある。その結果、座ぐりバーの回転軸線回りにブレが生じて、加工精度（例えば真円度や加工表面の仕上げ精度）が悪化するおそれがある。

そこで、図８に示すように、従来の加工工具では、まず、被加工物をボール盤のチャックに対して反転（紙面上下方向で反転）させてフランジ部１５２のコーナ面１５４が下面（紙面下方）になるように配置する。次に、フランジ部１５２の上面（紙面上方）から座ぐりバー１０１を、予め形成されたフランジ部１５２の下穴１５６に貫通させ、フランジ部１５２から貫通した座ぐりバー１０１の端部側に板状バイト１１２を取り付ける。その後、座ぐりバー１０１を回転させながら下面側から上面側へ移動させる、いわゆる裏座ぐり加工を施すことで対応していた。これによって、座ぐりバー１０１の基端側が下穴１５６に挿入された状態で座ぐり加工が施されるので、ボール盤のチャックに固定された座ぐりバーの基端側はフランジ部１５２の下穴１５６との隙間で規制されてガイドされることになり振動および板状バイトの逃げが抑制される。これにより、座ぐりバー１０１の回転軸線回りのブレが抑制されて、加工精度を維持することができる。しかし、このような裏座ぐり加工を施す場合、被加工物の反転工程や、座ぐり加工を行う下穴１５６毎に座ぐりバー１０１を下穴１５６に貫通させて板状バイト１１２を取り付けて切削量を調整する工程などに多くの作業時間を要するという課題があった。

特許文献１には、前述の裏座ぐり加工に加えて従来の表座ぐり加工にも対応可能な座ぐりバーが開示されている。詳細には、裏座ぐりにおいてフランジから貫通する座ぐりバーの端部側、すなわち板状バイトが取り付けられる先端側の座ぐりバーを延長することとした座ぐりバーが開示されている。

実開昭５９−６２９０３号公報

しかし、特許文献１においては、裏座ぐりにも対応可能な座ぐりバーとさせるために、基端から板状バイトまでの距離を長く確保しなければならない。このため、この座ぐりバーを表座ぐりで使用すると、座ぐりバーの基端を起点とした振動および板状バイトの逃げが発生し易くなり、座ぐりバーの回転軸線回りにブレが生じて、加工精度を維持できないおそれがある。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであって、回転する加工工具の回転軸線回りのブレを抑制して、高い加工精度の座ぐり加工ができる加工工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本考案の加工工具は以下の手段を採用する。
すなわち、本考案の一態様に係る加工工具は、基端に形成された被固定部が主軸に取り付けられ、該主軸によって回転軸線回りに回転される棒状の工具本体と、該工具本体の前記被固定部と先端との間に形成され被加工物の下穴に挿入されるガイド部と、前記ガイド部の前記軸線方向における中間よりも前記基端側に設けられた切削部とを備えている。

本態様に係る加工工具は、例えばボール盤の主軸に取り付けられて回転軸線回りに回転する棒状の工具本体を備えている。工具本体は、被加工物の下穴に挿入されるガイド部を備え、このガイド部によって工具本体の先端側の回転軸線回りのブレを抑制できる。また、ガイド部の軸線方向における中間よりも基端側に切削部が設けられている。このため、ガイド部の軸線方向長さに対して、主軸側（例えばボール盤のチャック側）となる被固定部から切削部までの距離が短くなっているので、基端側に加わる負荷荷重を低減でき回転軸線回りのブレを更に抑制できる。これらによって、加工精度の高い加工（例えば座ぐり加工）を可能とする。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記切削部は、前記工具本体の前記回転軸線に対して半径方向に挿入されて所定位置で固定され刃部分が形成された板状バイトとされている。

本態様に係る加工工具において、切削部は切削加工用の刃部分が形成された板状であり、工具本体に対して半径方向に挿入されて所定位置で固定された板状バイトとされている。これによって、工具本体の回転軸線から半径方向における板状バイトの位置を変更調整するだけで加工径（例えば座ぐり径）を容易に調節できる。また、板状バイトは、工具本体から取り外すことで容易に切削加工の刃部分の研磨加工が可能なので、使用された板状バイトの刃部分の研磨に要する工数を低減できてコストダウンを可能とする。

また、本考案の一態様に係る加工工具は、前記工具本体の前記先端側から前記基端側に向かって前記回転軸線方向に挿入され、前記板状バイトを前記工具本体に対して固定するボルトを備えている。

本態様に係る加工工具において、板状バイトはボルトによって固定されているので、板状バイトの脱着や位置調整が、被加工物と干渉しないで加工工具の先端部側から容易に可能となる。
また、板状バイトはガイド部の中間よりも基端側に設けられおり、ボルトは先端側から基端側に向かって軸線方向に挿入されているので、板状バイトの固定には長尺のボルトを用いることとなる。これによって、板状バイトを押し付ける際に、短いボルトを使用した場合と比較してボルトのひずみ量（すなわち、弾性変形量）が増加することができるので、工具本体に対する板状バイトの押付力を強く安定させた状態で維持できる。例えば、仮にボルトが緩み方向にわずかに回ったとしても、ひずみ量が大きい（すなわち、弾性変形量が大きい）ので、減少した押し込み量をボルトの弾性変形によって補うことで押付力を維持することができる。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記切削部は、前記工具本体の周囲に設けられたドリルとされている。

本態様に係る加工工具において、切削部は工具本体の周囲に設けられ前記回転軸線回りに回転するドリルとされている。これによって、例えば座ぐり径を変更する場合、目的の座ぐり径に対応したドリルに交換するだけで良く、座ぐり径の変更が容易に可能となる。
また、被加工物の下穴に挿入されるガイド部によって工具本体の先端側の軸線回りのブレを抑制できるので、加工精度の高い加工（例えば座ぐり加工）を可能とする。
また、ドリルの周側面にあるスパイラル状溝によって、切削部から発生した切粉を溝に沿わせて円滑に排出することができるので、加工領域（例えば座ぐりの内側）に切粉が堆積することを抑制できる。

また、本考案の一態様に係る加工工具は、前記ガイド部の周側面に設けられ、被加工物の下穴径に挿入可能に対応する外径を有するスリーブを備えている。

本態様に係る加工工具は、ガイド部の周側面に設けられ、被加工物の下穴径に対応して挿入可能とする外径を有するスリーブを備える。これによって、スリーブを交換するだけで複数種類の下穴径に対応可能となる。このため、下穴径に応じた各種サイズの加工工具を準備する必要がなくなり、１つの加工工具での汎用性が向上する。

また、本考案の一態様に係る加工工具は、前記ガイド部の周側面と前記スリーブとの隙間に設けられ、前記ガイド部に対して前記スリーブを保持する保持部材を備えている。

本態様に係る加工工具によれば、ガイド部の周側面とスリーブとの隙間に設けられ、ガイド部に対してスリーブを保持する保持部材を備える。例えば、ガイド部に保持部材としてテープ材を巻き付けてスリーブを押し込み固定することで、簡便にスリーブをガイド部に固定できる。また、簡便にスリーブをガイド部から取り外すことができる。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記ガイド部の周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている。

本態様に係る加工工具によれば、ガイド部の周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている。これによって、切削部から発生した切粉を溝部に沿わせて円滑に排出することができるので、加工領域（例えば座ぐりの内側）に切粉が堆積することを抑制できる。

また、本考案の一態様に係る加工工具において、前記スリーブの周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている。

本態様に係る加工工具によれば、スリーブの周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている。これによって、切削部から発生した切粉を溝部に沿わせて円滑に排出することができるので、加工領域（例えば座ぐりの内側）に切粉が堆積することを抑制できる。

本考案に係る加工工具によれば、回転する加工工具の回転軸線回りのブレを抑制して、高い加工精度の座ぐり加工を可能とする。

本考案の加工工具が加工に使用されて好適な車室の縦断面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 本考案の第１実施形態に係る加工工具の縦断面図である。 本考案の第２実施形態に係る加工工具の正面図である 本考案の第３実施形態に係る加工工具の縦断面図である。 本考案の第３実施形態に係る加工工具の正面図である。 本考案の第４実施形態に係る加工工具の正面図である。 従来の加工工具の一例を示した図である。

以下、本考案の第１実施形態から第４実施形態に係る加工工具について図１から図７を用いて説明する。
本実施形態の加工工具１は、例えば図１に示すような鉛直方向上下で分割された蒸気タービンの車室５０のフランジ部５２（被加工物）に対して座ぐり加工を施す際に使用される工具である。

図１のＡ部を拡大した図２に示すように、鋳物で製造されたフランジ部５２根元側で縦壁部５３に接続する角部には、内側に向かい曲面となるコーナ面５４が形成されている。加工工具１は、フランジ部５２に対して座ぐり加工を施す際に使用される工具である。座ぐり加工は、フランジ部５２の上面（図で示す鉛直方向上側の面）に施される。なお、座ぐり加工を施すに際し、フランジ部５２には予め下穴５６が形成されている。

〔第１実施形態〕
以下、本考案の第１実施形態に係る加工工具１Ａについて図を用いて説明する。
図３に示すように、加工工具１Ａは、工具本体１０とガイド部１１と切削部１２とを備える。前述した従来の加工工具にある図８と対比すると、ガイド部１１は座ぐりバー１０１に相当する部分であり、切削部１２は板状バイト１１２に相当する部分である。

工具本体１０は、回転軸線Ｘ方向に延びる棒状の部材とされ、例えばボール盤の主軸７０に取り付けられる。工具本体１０の基端側（図で示す鉛直方向上側の端部側）には円錐台形状の被固定部１０ａが設けられ、ボール盤の主軸７０（主軸７０のチャック）に固定される。工具本体１０は、主軸７０の回転に伴って回転軸線Ｘ回りに回転される。工具本体１０の材質は、例えばＳＫ材などの炭素工具鋼とされる。

一方、工具本体１０は、基端側にある被固定部１０ａとの接続位置と、基端とは反対の先端側（図で示す鉛直方向下側の端部側）の間に、ガイド部１１が形成されている。ガイド部１１は、フランジ部５２に予め形成された下穴５６に挿入される工具本体１０の先端側の区間である。ガイド部１１は、下穴５６の内径に対して例えば約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ小さい外径とされる。

工具本体１０の回転軸線Ｘ方向において、ガイド部１１の中間よりも基端側には切削部１２が設けられている。換言すれば、ガイド部１１の回転軸線Ｘ方向の長さにおいて、ガイド部１１の被固定部１０ａとの接続位置から切削部１２までの距離が、ガイド部１１の先端から切削部１２までの距離よりも短い距離となるように切削部１２が設けられている。

本実施形態においては、切削部１２として、切削加工用の刃部分（図示せず）が形成された板状である板状バイト１２Ａが設けられている。板状バイト１２Ａは、工具本体１０の半径方向に挿入されている。板状バイト１２Ａは、工具本体１０の先端側から締め込まれた長尺のボルト１４によって押さえつけられ所定の位置で固定されている。板状バイト１２Ａは、工具本体１０の側周面からその一部が突出するように固定されている。この板状バイト１２Ａの突出量を調節することで座ぐり穴５８の必要な内径に対して設定される。なお、座ぐり穴５８の内径は、例えばフランジ部５２の締め付けに使用される締結ボルトのサイズによって設定されている。

ボルト１４は、工具本体１０の先端側から基端側に向けて回転軸線Ｘ方向に沿って挿入されている。ボルト１４は、ボルト径に対してボルト長さが大きい長尺のものとされ、頭部側から軸方向中央に向けて締め込みをして押し付ける力に必要な長さに対応して雄ねじ加工が施されている。また、工具本体１０のボルト１４を挿入する貫通穴には、ボルト１４の雄ねじに対応して雌ねじ加工が施されている。

次に、加工工具１Ａの使用方法について説明する。
図３に示すように、加工工具１Ａは、主軸７０に固定された加工工具１Ａのガイド部１１の先端から、フランジ部５２に予め形成された下穴５６に挿入される。主軸７０がフランジ部５２に向けて下降するに伴って加工工具１Ａが下降するとき、ガイド部１１は下穴５６に挿入されているので、工具本体１０の先端側は下穴５６との僅かな隙間で規制されることによって回転軸線Ｘ回りにガイドされ、板状バイトの逃げが抑制される。

その後、主軸７０がさらに下降することで、板状バイト１２Ａがフランジ部５２のコーナ面５４に到達して座ぐり加工が開始される。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
フランジ部５２に形成された下穴５６に挿入されるガイド部１１によって、下穴５６とガイド部１１との僅かな隙間で規制されて、回転軸線Ｘ回りにガイドされ、工具本体１０の先端側の回転軸線Ｘ回りのブレと振動を抑制できる。また、ガイド部１１の回転軸線Ｘ方向における中間よりも基端側に板状バイト１２Ａが設けられ、ボール盤の主軸７０側から板状バイト１２Ａまでの距離が短くなっているので、板状バイト１２Ａの逃げ幅が小さくなるように規制される。従い、工具本体１０のブレを更に抑制でき、板状バイト１２Ａの逃げや振動が小さくなる。これらによって、座ぐり加工の高い加工精度を可能にできる。

また、切削に板状バイト１２Ａを使用する場合、工具本体１０の回転軸線Ｘから半径方向における板状バイト１２Ａの位置を変更調整することで加工径（例えば座ぐり穴５８の内径）を容易に調節できる。さらに、板状バイト１２Ａは、工具本体１０から取り外すことで容易に切削加工の刃部分（図示せず）の研磨加工が可能なので、使用された板状バイト１２Ａの研磨に要する工数を低減できてコストダウンを可能にできる。

また、板状バイト１２Ａはボルト１４によって固定されているので、板状バイト１２Ａの脱着や位置調整が被加工物と干渉しないで工具本体１０の先端部側から容易に可能となる。さらに、板状バイト１２Ａは長尺のボルト１４によって固定されているので、仮に短いボルトを使用した場合と比較して、ボルト１４のひずみ量（すなわち、弾性変形量）が増加するので、板状バイト１２Ａの工具本体１０に対する押付力を安定させた状態で維持できる。例えば、仮にボルト１４が緩み方向にわずかに回ったとしても、ひずみ量が大きい（すなわち、弾性変形量が大きい）ので、減少した押し込み量をボルト１４の弾性変形によって補うことで押付力を維持することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本考案の第２実施形態に係る加工工具１Ｂについて図を用いて説明する。
本実施形態の加工工具１Ｂは、第１実施形態と切削部１２の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態の加工工具１Ｂにおいては、切削部１２としてドリル１２Ｂが設けられている。

ドリル１２Ｂは、工具本体１０の周囲に脱着可能に設けられている。ドリル１２Ｂは、加工を施す座ぐり穴５８の内径に対応したものとされる。ドリル１２Ｂを交換することで座ぐり穴５８の内径に合せて加工ができる。なお、座ぐり穴５８の内径は、フランジ部５２の締め付けに使用される締結ボルトのサイズによって設定されている。なお、ドリル１２Ｂは、工具本体１０の表面に直接溝を設けて形成されていてもよい。その場合は、座ぐり穴５８の内径に合せて、工具本体１０を交換すること加工ができる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
例えば座ぐり穴５８の内径を変更する場合、目的の座ぐり穴５８の内径に対応したドリル１２Ｂに交換するだけで良く、変更が容易に可能となる。またドリルの周側面にあるスパイラル状の溝によって、切削部１２から発生した切粉を溝に沿わせて円滑に排出することができるので、加工領域（例えば座ぐりの内側）に切粉が堆積することを抑制できる。

〔第３実施形態〕
以下、本考案の第３実施形態に係る加工工具１Ｃについて図を用いて説明する。
本実施形態の加工工具１Ｃは、第１実施形態および第２実施形態とガイド部１１の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態および第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の加工工具１Ｃにおいては、ガイド部１１の周側面にスリーブ１６が設けられている。

スリーブ１６は筒状の部材とされ、ガイド部１１の外径に対して０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度大きな内径を有する。また、スリーブ１６の外径は下穴５６の内径に対応していて、その隙間は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍとされる。スリーブ１６は、例えば一般構造用圧延鋼材とされる。

図６に示すように、ガイド部１１の外径とスリーブ１６の内径との隙間には、ガイド部１１に対してスリーブ１６が脱落したり摺動したりしないようにする保持部材１８が設けられている。保持部材１８は、例えばテープ材とされる。この場合、テープ材を巻き付けたガイド部１１に筒状のスリーブ１６を押し込むことで容易に固定ができ、また、容易にスリーブ１６をガイド部１１から取り外すことができる。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
スリーブ１６を交換するだけで同一の工具本体１０で複数種類の下穴５６に対応可能となる。このため、下穴５６の内径に対応したガイド部１１を備えた加工工具を下穴５６の寸法毎に準備する必要がなくなり、１種類の加工工具での汎用性が向上する。換言すると、ある寸法のガイド部１１を備えた加工工具を１つと、そのガイド部１１の外径に対応した内径を有する複数のスリーブ１６であって外径がそれぞれ異なる複数のスリーブ１６とを準備しておけば、複数種類の下穴５６の内径に対応することができることになる。

〔第４実施形態〕
以下、本考案の第４実施形態に係る加工工具１Ｄについて図を用いて説明する。
本実施形態の加工工具１Ｄは、第１実施形態から第３実施形態とガイド部の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態から第３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態の加工工具１Ｄにおいては、ガイド部１１の周側面に溝部１１ａが設けられている。溝部１１ａはスパイラル状の溝であって、座ぐり加工によって発生した切粉を工具本体１０の回転を利用して溝に沿わせて排出可能な溝とされる。
また、スリーブ１６を用いる場合は、スパイラル状の溝部１１ａは、ガイド部１１の周側面ではなく、スリーブ１６の周辺面にスパイラル状の溝部１１ａを設けてもよい。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
切削部１２から発生した切粉を溝部１１ａに沿わせて円滑に排出することができるので、加工領域（例えば座ぐり穴５８の内側）に切粉が堆積することを抑制できる。

なお、図７においては切削部１２が板状バイト１２Ａとされているが、図４に示すようなドリル１２Ｂであっても良い。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ） 加工工具
１０ 工具本体
１０ａ 被固定部
１１ ガイド部
１１ａ 溝部
１２ 切削部
１２Ａ 板状バイト（切削部）
１２Ｂ ドリル（切削部）
１４ ボルト
１６ スリーブ
１８ 保持部材
５０ 車室
５２ フランジ部
５３ 縦壁部
５４ コーナ面
５６ 下穴
５８ 座ぐり穴

Claims (8)

1. 基端に形成された被固定部が主軸に取り付けられ、該主軸によって回転軸線回りに回転される棒状の工具本体と、
   該工具本体の前記被固定部と先端との間に形成され被加工物の下穴に挿入されるガイド部と、
   該ガイド部の前記回転軸線方向における中間よりも前記基端側に設けられた切削部と、
   を備えている加工工具。
2. 前記切削部は、前記工具本体の前記回転軸線に対して半径方向に挿入されて所定位置で固定され刃部分が形成された板状バイトとされている請求項１に記載の加工工具。
3. 前記工具本体の前記先端側から前記基端側に向かって前記回転軸線方向に挿入され、前記板状バイトを前記工具本体に対して固定するボルトを備えている請求項２に記載の加工工具。
4. 前記切削部は、前記工具本体の周囲に設けられたドリルとされている請求項１に記載の加工工具。
5. 前記ガイド部の周側面に設けられ、被加工物の下穴径に挿入可能に対応する外径を有するスリーブを備えている請求項１から４のいずれかに記載の加工工具。
6. 前記ガイド部の周側面と前記スリーブとの隙間に設けられ、前記ガイド部に対して前記スリーブを保持する保持部材を備えている請求項５に記載の加工工具。
7. 前記ガイド部の周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の加工工具。
8. 前記スリーブの周側面にはスパイラル状の溝部が形成されている請求項５または６に記載の加工工具。

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