JP3348750B2 - 曲面板の孔の裏面加工装置及び方法 - Google Patents

曲面板の孔の裏面加工装置及び方法

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博 矢吹
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は曲面板にあけた孔の裏面
を加工する装置及び方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】曲面板の孔の裏面を加工する装置は、実
開平1−97803号によって公知である。その公知装
置は回転するNCチャックにシャンクを保持し、そのシ
ャンクにホルダを一体回転するが軸方向には摺動可能に
装着し、そのホルダにフォロワのローラを支承し、その
ローラをワーク外周面に押圧するスプリングをホルダに
配設し、ホルダに装着したバラウェイ工具の切刃と上記
ローラの軸方向関係位置を同一にして曲面板にあけた孔
の裏面のバリを取る装置である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記装置は工具軸が軸
方向にのみ移動可能であり、切刃が半径方向に出入する
バラウェイ工具を使用する。切刃が孔内面に押されて出
入する工具は孔内面を傷つけないようにすると重い負荷
には耐えることができないため、バリ取り程度の軽い加
工は可能であるが、面取り等の負荷の大きな加工をする
ことができなかったし、バリを取り残すこともよくあっ
た。
【0004】又、曲面板が円管の場合、フォロワの孔に
対する位置が適正に設定されなかったため、孔の裏面の
加工誤差を許容範囲内に収めることができなかった。本
発明はこれらの問題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、曲面板にあけた孔の裏面
に面取り加工等の負荷が比較的大きな加工を施すことが
可能な装置、及び円管の孔の裏面に施した加工の誤差を
許容範囲内に収めることができる加工方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明装置が採用する手段は、工作機械への取付シ
ャンクに一体回転するが軸方向には摺動可能にホルダを
装着し、そのホルダを軸方向にワーク側に押圧するスプ
リングを取付シャンクに内設し、ホルダに工具を回転軸
を含む平面において揺動可能に軸着し、その工具にワー
ク外周面を転動するフォロワのロールを設け、工具に切
刃を固定し、工具のホルダに対する角度位置を規制する
調整ボルトをホルダに設けたことにある。又、本発明方
法が採用する手段は、前記装置によって円管の孔の裏面
を加工する場合、フォロワのロールの位置を調整して孔
の裏面の加工誤差を許容範囲に収めるようにしたことに
ある。
【0006】
【作用】切刃を固定した工具先端部の外径はワークにあ
けた孔の内径より小さいが、工具はホルダに揺動可能に
軸着したから、工具先端部をワークの孔に挿入し、つい
で工具を傾斜させると、切刃をワークの孔の裏面縁部に
係合させることができる。固定した切刃は孔内面に押さ
れて出入する切刃とは異なり、負荷の大きな加工にも耐
えるから、バリ取りだけでなく面取り加工も実施するこ
とが可能である。
【0007】フォロワのロールの管表面との接点Pとそ
れに対応する孔周縁上の点Qの垂直方向落差をt2 、点
Qの円管の垂直方向厚さt1 、円管の厚さをtとする
と、接点Pから切刃にいたる垂直距離は一定であるか
ら、点Qの裏面の切刃による加工誤差e=t2 −(t1
−t)である。そこで、この値が許容値以下になるよう
に接点Pの位置、すなわち点Qから接点Pに至る水平距
離Aを設定する。
【0008】
【実施例】本発明の装置を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図1ないし図3に示す第1実施例はワーク孔
径が比較的小さいものに適用する。マシニング・センタ
ーやラジアルボール盤などの取付シャンク10に円筒状の
シャンク11を止めねじ41によって同軸に固定し、そのシ
ャンク11にホルダ12の軸部13をガイドピン42とガイド長
孔43を介して一体回転するが回転軸方向には摺動可能に
内嵌する。取付シャンク10の中央に内設したばね14によ
って軸部13を軸方向下方に押圧する。
【0009】ホルダ12にピン16を介して工具15のベース
17を揺動可能に取り付け、そのベース17に止めねじ47を
介してシャフト18を固定する。シャフト18先端部に切刃
23を止めねじ48によって固定する。ベース17の1側にシ
ャフト18と平行に延長するアーム19をねじ44によって固
定し、そのアームの先端部にロール軸25を軸支する。ロ
ール軸25にロール20を回転自在に取り付ける。ロール軸
25の軸心はホルダ12の回転軸を含む平面上にある。ホル
ダ12に固定したばね受け45とベース17の他側に固定した
ばね受けボルト46の間にばね24を介在させてベース17の
1側をピン16を中心に下方に回動させ、他側を上方に回
動させる。
【0010】ベース17のピン16を中心とする角度位置を
規制する2本のナット付き調整ボルト21、22をホルダ12
にねじ込む。調整ボルト21、22の先端はベース17のピン
16の両側に当接する。図4に示すように、丸軸のシャフ
ト18は先端に切欠きを形成し、その切欠きに切刃23をね
じ止めする。調整ボルト21を調整してロール20の軸心を
ホルダ12の回転軸に直交させたとき、シャフト18とその
先端に取り付けた切刃23はホルダ12の回転軸方向に曲面
板のワーク30の周面にあけたホルダ12と同軸のワーク孔
31に挿入することができる。このあと、ロール20はワー
ク孔31の周囲の表面に接し、切刃23はワーク孔31の裏面
縁部に近接する。
【0011】図5に示すように、ロール20をワーク30の
ワーク孔31の周囲の表面に接圧し、工具15をピン16を中
心にばね24に抗して、鎖線の位置から実線の位置へ傾斜
させると、シャフト18が傾斜して切刃23がワーク孔31の
裏面縁部に接する。工作機械の主軸は回転しているの
で、切刃23がワーク孔31の裏面を面取り加工する。ロー
ル20は回転軸を中心にワーク孔31の周囲の表面を転動し
ながら旋回し、曲面に沿って旋回方向に切刃23と共に移
動するから、切刃23はワーク孔31の裏面縁部をほぼ一様
に面取りする。面取り量の加減はホルダ12の調整ボルト
22を調整して行う。
【0012】図6及び図7に示す第2実施例はワーク孔
径が比較的大きなものに適用する。第1実施例と同様に
取付シャンク10に円筒状のシャンク11を同軸に固定し、
そのシャンク11にホルダ12の軸部13をスプライン突起51
とスプライン溝52を介して一体に回転するが回転軸方向
には摺動可能に装着する。取付シャンク10にばね14を内
設しホルダ12を押し出す方向に押圧する。軸部13の下端
のボルト53にスライドベース26をねじばめして固定し、
そのスライドベース26の回転軸方向に直交するスライド
溝27にスライダ28のスライド部29をはめる。スライド溝
27は割溝であり、ボルト34を弛めると、スライダ28はス
ライド溝27に沿って摺動可能であり、締めるとスライダ
28はスライドベース26に対して位置が固定する。
【0013】逆U字形のスライダ28の中央の空隙に角柱
状の工具15を収容し、工具15を貫通するピン16の両端部
はスライダ28に支持する。工具15はピン16を介して揺動
可能であり、工具15の先端部には切刃23をねじによって
固定する。工具15の切刃23の上方にロール軸25を通して
軸受けし、そのロール軸25の切刃側端部にロール20を回
転自在に取り付ける。ロール軸25の反対側の端部とスラ
イダ28に固定したばね受け45の間にばね24を介在させ、
ロール軸25と工具15をロール20がピン16を中心に下方に
回動する方向に押圧する。
【0014】スライダ28の先端は工具15よりも長く延長
し、その先端に治具固定部33を設け、その治具固定部に
止めねじ54を介して治具32を脱着自在に固定する。治具
32はワーク孔の内径に等しい外径を持つ半周以上の開口
円筒体であり、治具32の開口から工具15の先端及び切刃
23が半径方向に出入する。スライダ28に調整ボルト21を
ねじ込み、その先端を工具15の上端近くに貫通させた受
けボルト35の先端に当接させる。調整ボルト21によって
工具15のピン16に対する角度位置を調整する。ワーク30
のワーク孔31は工作機械主軸と同軸に配置する。スライ
ダ28を摺動自在にスライドベース26に取り付け、孔径に
応じた位置へスライダ28を摺動させ、そこでスライダ28
をスライドベース26に固定する。
【0015】ラジアル・ボール盤では、図8に示すよう
に、治具32をワーク30の実線で示すワーク孔31に嵌着し
て、最初の位置決めを行う。この治具32は孔径に応じて
取り替えられる。ロール20をワーク30のワーク孔31の周
囲の表面に接圧し、工具15をピン16を中心にばね24に抗
して傾斜させると、切刃23がワーク孔31の裏面縁部に接
する。工作機械の主軸は回転しているので、切刃23がワ
ーク孔31の裏面を面取り加工する。ロール20は回転軸を
中心にワーク孔31の周囲の表面を転動しながら旋回し、
曲面に沿って回転軸方向に切刃23と共に移動するから、
切刃23はワーク孔31の裏面縁部をほぼ一様に面取りす
る。面取り量の加減は調整ボルト22を調整して行う。
【0016】図9(a)に示すワークは円管30であり、
ワーク孔31が垂直にあけられている。フォロワのロール
20はワーク孔31を中心として円管30の表面を転動しなが
ら旋回する。ロール20の円管30の表面に対する接触位置
をPとし、Pの孔31の中心に対する角度位置をθとす
る。Pが円管30の管軸方向にあるとき、θ=0゜とす
る。このときの切刃が加工する孔の裏面に対応する表面
位置をQとする。
【0017】図9(b)に示すように、円管の外径を
D、孔の内径をd、肉厚をt、Qにおける円管の垂直方
向厚さをt1 、PのQに対する落差をt2 とする。Pか
ら切刃までの垂直距離は一定であるから、角度位置θに
おける切刃の孔の裏面に対する垂直位置の誤差e=t2
−(t1 −t)となる。t1 、t2 の変化は0≦θ≦9
0゜の間にすべて現れるから、この角度位置の範囲内に
おいて、この誤差を許容値Eよりも小さくするように、
ロールの旋回半径、又は、PからQまでの水平距離Aを
設定すれば、孔の裏面の加工誤差を許容範囲内に収める
ことができる。例えば、D=34mm、t=3.4m
m、d=15mmのとき、A=1.0mmに設定する
と、次とおり、e≦0.025mm=Eとなる。
【0018】 θ(゜) t1 t1−t t2 e 0 3.400 0.000 0.000 0.000 22.5 3.462 0.062 0.070 0.008 45.0 3.628 0.228 0.250 0.021 47.5 3.821 0.421 0.446 0.025 90.0 3.911 0.511 0.537 0.023 同様に、D=42.7mm、t=4.9mm、d=20
mmのとき、A=1.55mmに設定すると、次とお
り、e≦0.027mm=Eとなる。
【0019】 θ(゜) t1 t1−t t2 e 0 4.900 0.000 0.000 0.000 22.5 5.006 0.106 0.117 0.011 45.0 5.292 0.392 0.419 0.027 47.5 5.637 0.737 0.755 0.018 90.0 5.802 0.902 0.907 0.005
【0020】
【発明の効果】上記のとおり、本発明の装置は、従来の
軸心方向にのみ移動可能な工具及びフォロワを使用し、
孔の内面で押されて出入する切刃によって曲面板にあけ
た孔の裏面を加工していたため、バリ取り程度の軽度の
加工しかできなかったものとは異なり、軸心方向に対し
て傾斜可能な工具及びフォロワを使用し、かつ固定した
切刃によって曲面板にあけた孔の裏面を加工するから、
負荷の大きな面取り加工も容易に施すことができるとい
う優れた効果を奏する。
【0021】又、本発明の方法は円管の孔の裏面を加工
する場合、孔の裏面に対する切刃の孔軸方向の誤差が許
容値以下となるようにフォロワのロールの位置を設定す
るから、孔の裏面の加工誤差を許容範囲に収めることが
できるという格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】は本発明装置の第1実施例の縦断面図、
【図2】は第1実施例の要部側面図、
【図3】は図2のIII−III線に沿って見た図、
【図4】は第1実施例の工具の先端の底面図、
【図5】は第1実施例の加工状態を示す図、
【図6】は第2実施例の縦断面図、
【図7】は第2実施例の一部を断面で示す側面図、
【図8】は第2実施例の加工状態を示す図、
【図9】(a)は円管にあけた孔の平面図であり、フォ
ロワのロールの角度位置を示す。(b)は円管にあけた
孔の横断面図であり、角度位置90゜における孔との関
係を示す。
【符号の説明】
10:取付シャンク、11:シャンク、12:ホルダ、13:軸
部、14:ばね、15:工具、16:ピン、17:ベース18:シ
ャフト、19:アーム、20:ロール(フォロワ)、21、2
2:調整ボルト、23:切刃、24:ばね、25:ロール軸、2
6:スライドベース、27:スライド溝、28:スライダ、2
9:スライド部、30:ワーク、31:ワーク孔、32:治
具、33:治具固定部、54:固定ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−2386(JP,A) 実開 昭59−17104(JP,U) 実開 昭62−121005(JP,U) 実開 昭58−126104(JP,U) 実開 平1−97803(JP,U) 登録実用新案368739(JP,Z2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23B 29/034

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の主軸への取付シャンク(10)
    に一体回転するが、軸方向には摺動自在に取り付けたホ
    ルダ(12)と、前記ホルダ(12)にピン(16)を介して
    一体回転するが、前記取付シャンクの軸心を含む一平面
    において揺動可能に取り付けた工具(15)と、前記取付
    シャンクに前記ホルダを軸方向に前記工具側に押圧する
    ように設けたばね(14)と、前記工具の下端部に固定し
    た切刃(23)と、前記工具に設けられてワーク孔(31)
    の周囲の表面を転動しながら旋回するフォロワのロール
    (20)とを備えた曲面板の孔の裏面加工装置であって、
    先端が前記工具に当接して前記ピン(16)を中心とする
    前記工具の角度位置を調整可能に規定する調整ボルト
    (21、22)を前記ホルダにねじ込み、、前記調整ボルト
    を介して前記ロールの旋回半径を設定可能としたことを
    特徴としてなる曲面板の孔の裏面加工装置。
  2. 【請求項2】 ホルダ(12)と工具(15)の間にばね
    (24)を介在させて前記工具を少なくとも1つの調整ボ
    ルト(22)に押し付けたことを特徴としてなる請求項1
    記載の曲面板の孔の裏面加工装置。
  3. 【請求項3】 ホルダ(12)の先端を工具(15)よりも
    回転軸方向に延長して治具固定部(33)を設け、前記治
    具固定部にワーク(30)のワーク孔(31)に沿う治具
    (32)を脱着可能に取り付けたことを特徴としてなる請
    求項1又は2記載の曲面板の孔の裏面加工装置。
  4. 【請求項4】 工作機械の主軸への取付シャンク(10)
    に一体回転するが、軸方向には摺動自在に取り付けたホ
    ルダ(12)と、前記ホルダ(12)にピン(16)を介して
    一体回転するが、前記取付シャンクの軸心を含む一平面
    において揺動可能に取り付けた工具(15)と、前記取付
    シャンクに前記ホルダを軸方向に前記工具側に押圧する
    ように設けたばね(14)と、前記工具の下端部に固定し
    た切刃(23)と、前記工具に設けられてワーク孔(31)
    の周囲の表面を転動しながら旋回するフォロワのロール
    (20)とを備え、先端が前記工具に当接して前記ピン
    (16)を中心とする前記工具の角度位置を調整可能に規
    定する調整ボルト(21、22)を前記ホルダにねじ込
    み、、前記調整ボルトを介して前記ロールの旋回半径を
    設定可能とした曲面板の孔の裏面加工装置によって円管
    (30)の孔の裏面を加工する方法であって、前記ワーク
    孔に対する前記ロールの角度位置をθ(管軸方向の一方
    を0とする)、前記ロールの前記円管表面との接触位置
    をP、角度位置θに対応する前記孔の周縁上の位置を
    Q、PとQの間の水平距離をA、前記円管の厚さをt、
    Qにおける前記円管の垂直方向厚さをt1 、QとPの間
    の垂直方向落差をt2 、許容誤差をEとしたとき、0≦
    θ≦90゜の範囲において、t2 −(t1 −t)≦Eが
    成立するように、A又は前記ロールの旋回半径を設定す
    ることを特徴としてなる曲面板の孔の裏面加工方法。
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