JP3364578B2 - ガイドブッシュを用いた加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガイドブッシュに係
り、特に、自動旋盤などの工作機械において長尺材料を
加工する際に長尺材料を軸支するためのガイドブッシュ
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動旋盤において線材などの長尺
材料を適宜に加工する場合には、長尺材料をチャックな
どの主軸取付部によって保持するとともに、長尺材料の
先端部をガイドブッシュによって軸支し、主軸取付部に
よって長尺材料を高速回転させながら、ガイドブッシュ
によって軸支された長尺材料の先端部に工具を当てて切
削加工を行う方法が用いられている。切削加工は、主軸
取付部とともに長尺材料をガイドブッシュ側に適宜に送
りながら行われる。

【０００３】長尺材料を軸支するガイドブッシュの構造
としては、公知のコレットチャックなどのように、把持
機能及び把持径の調整機能を備えた構造が多く採用され
ている。ガイドブッシュの把持内面は、長尺材料の外面
を滑り軸受けによって軸支するものであり、ガイドブッ
シュと長尺材料との焼き付きを防止するために、工具と
長尺材料とが接触する加工部に供給される冷却オイルが
ガイドブッシュと長尺材料との摺接部にも供給される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガイドブッ
シュについては、長尺材料の位置ずれを防止するために
なるべく長尺材料の外径に近い把持内径を構成する必要
がある反面、主軸によって高速回転される長尺材料との
焼き付きを防止したり、長尺材料の外径のばらつきに対
応するために、長尺材料の外径よりもある程度の余裕を
以て把持内径を大きく設定することが必要となる。

【０００５】従来、ガイドブッシュの軸支構造について
は種々の方法が考案されてきたが、ガイドブッシュと長
尺材料との摺接面における摩擦力の低減と、長尺材料の
位置精度とはトレードオフの関係にあり、近年、材料の
加工精度の要求が高まってきていることもあり、両者を
ともに十分に満足させるガイドブッシュはほとんど存在
しない。さらに、軸支部における摩擦力を低減しながら
軸支精度を向上させるには、複雑な軸受け構造と軸受部
の高い寸法精度が必要となり、ガイドブッシュの価格が
増大するという問題点もある。

【０００６】また、加工精度を高めるためには、ガイド
ブッシュの把持内径を小さくするとともに、長尺材料そ
のものの外径精度を高くしてガイドブッシュにおける長
尺材料の焼き付きや折損を防止する必要があるが、長尺
材料の外径精度を高くすると材料コストが増大し、製品
単価も上昇してしまう。

【０００７】さらに、ガイドブッシュは工具などによる
加工位置にきわめて近く配置されているため、加工時に
長尺材料の先端部が工具から応力を受けると、長尺材料
がガイドブッシュの軸支部に押し付けられて回転方向の
傷付きが発生するという問題点もある。

【０００８】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、材料とガイドブッシュとの間に発
生する事故の影響を極力低減するとともに、長尺材料を
高精度に軸支しながら摩擦力を低減し、しかも、長尺材
料の焼き付きや折損が発生しても重大な事故に至ること
の少ない実用的なガイドブッシュの構造を提供すること
にある。

【０００９】上記課題を解決するために本発明が講じた
手段は、ガイドブッシュにより長尺材料を軸支した状態
で加工を行うガイドブッシュを用いた加工方法であっ
て、前記ガイドブッシュには、前記長尺材料を軸支する
ための軸孔を備えた軸支部材と、該軸支部材を着脱可能
に固定するための固定装置とを設け、前記固定装置に
は、前記長尺材料を余裕を以って挿通させることの可能
な挿通孔と、該挿通孔の両側において前記挿通孔に連通
するとともに外部に開口し、前記軸支部材を着脱可能に
固定する一対の部材固定部と、前記挿通孔の内部に加圧
流体を供給するための流体供給手段とを形成し、前記部
材固定部では、前記軸支部材を締め付けることによって
発生する摩擦力によって前記軸支部材を固定し、前記流
体供給手段により前記挿通孔に加圧流体を供給しながら
加工を行うことを特徴とする。 ここで用いるガイドブッ
シュとしては、円柱状の長尺材料を加工する際に、該長
尺材料を軸支するためのガイドブッシュであって、前記
長尺材料を軸支するための軸孔を備えた軸支部材と、該
軸支部材を着脱可能に固定するための固定装置とを備え
ていることを特徴とする。

【００１０】上記ガイドブッシュによれば、長尺材料を
直接軸支する軸支部材を固定装置によって着脱可能に固
定するようにしていることにより、長尺材料とガイドブ
ッシュとの焼き付きなどが発生しても、軸支部材とは別
部材であるために固定装置が大きな損傷を受けることが
なくなり、しかも、損傷した軸支部材は容易に交換する
ことができるので、事故に容易に対応することができ
る。

【００１１】ここで、前記長尺材料を余裕を以て挿通さ
せることの可能な挿通孔と、該挿通孔の両端において前
記挿通孔に連通するとともに外部に開口し、前記軸支部
材を着脱可能に固定する一対の部材固定部と、前記挿通
孔の内部に加圧流体を供給する流体供給手段とを備えて
いることが好ましい。

【００１２】この手段によれば、挿通孔の両側に軸支部
材を固定する部材固定部を設け、挿通孔に加圧流体を供
給するようにしたので、挿通孔の両側に固定された軸支
部材と長尺材料との間に強制的に流体が供給されるた
め、焼き付き、傷付きなどの発生確率を低減することが
できる。

【００１３】また、前記軸支部材はセラミックス材によ
り形成されていることが好ましい。

【００１４】この手段によれば、軸支部材をセラミック
ス材とすることにより、形状精度が高いとともに、高い
硬度、高い耐熱性などを満足する軸支部材を容易かつ安
価に成形することができる。

【００１５】さらに、前記固定装置は、前記挿通孔を有
する本体部と、該本体部の両側に接続される締付部材と
を有し、前記本体部に対する前記締付部材の接続状態に
より前記部材固定部の前記軸支部材に対する締付固定力
を調整可能に構成されていることが望ましい。

【００１６】この手段によれば、本体部の両側に締付部
材を接続し、その接続状態によって部材固定部の固定力
を調整できるので、軸支部材の交換や締付固定力の調整
を容易に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係るガイドブッシュの実施形態について説明する。

【００１８】図１乃至図３は、本発明に係る実施形態の
ガイドブッシュの構造及び使用態様を示すものである。
図１は本実施形態のガイドブッシュの全体構造を示すも
のである。このガイドブッシュは、固定装置１０と、こ
の固定装置１０の内部に固定される軸支部材２０とから
構成される。固定装置１０は全体として略円柱形状を備
えた硬質金属製の組立体であり、内部に軸線方向に伸び
る断面円形の挿通孔１１ａを備えた本体部１１と、本体
部１１の両端部に嵌合するように形成された締付部材１
２，１３とから構成されている。

【００１９】本体部１１においては、挿通孔１１ａの一
端に、挿通孔１１ａよりも縮径した断面円形の軸支孔１
１ｂが連続して形成され、この軸支孔１１ｂが外部に開
口している。この軸支孔１１ｂは、本体部１１の軸線方
向に突出するとともに、その外周面１１ｈが突出方向に
向かって次第に縮径するテーパー面に形成された突出部
１１ｇの内側に形成されている。また、挿通孔１１ａの
他端には、挿通孔１１ａから外側に向かって次第に拡径
するように形成されたテーパー孔１１ｃが連続して形成
され、このテーパー孔１１ｃが外部に開口している。

【００２０】また、本体部１１の外周部には、それぞれ
複数のネジ孔１１ｄ，１１ｅが形成されているととも
に、挿通孔１１ａに連通するオイル供給孔１１ｆが形成
されている。ネジ孔１１ｄ，１１ｅ及びオイル供給孔１
１ｆは、いずれも本体部１１の端面の外周寄りに開口し
ている。

【００２１】締付部材１２は、その中央部に上記突出部
１１ｇに嵌合するように形成されたテーパー孔１２ａを
備えている。また、テーパー孔１２ａの周囲には、ボル
ト２１を収容し、挿通させるための段付きのボルト取付
孔１２ｂが複数設けられ、さらに、前記オイル供給孔１
１ｆに連通する供給孔１２ｃも形成されている。供給孔
１２ｃの図示左端の開口部にはオイル供給管を取り付け
るためのネジ部１２ｄが形成され、また、供給孔１２ｃ
の図示右端の開口部に形成されたサライ部にシールリン
グ１２ｅが収容されている。

【００２２】締付部材１３は、上記のテーパー孔１１ｃ
に嵌合するように形成されたテーパー状の外周面１３ｂ
を備えた突出部１３ａを中央部に備えている。この突出
部１３ａの内側には、突出部１３ａの先端部において開
口する断面円形の軸支孔１３ｃが形成され、この軸支孔
１３ｃは加工時の都合で形成された大径孔１３ｄを経て
小径孔１３ｅに連通し、さらに外方に向けて次第に拡径
するように形成されたテーパー孔１３ｆに連通してい
る。なお、この締付部材１３にも、締付部材１２と同様
のボルト取付孔１３ｇが複数形成されている。

【００２３】軸支孔１１ｂ及び軸支孔１３ｃには、セラ
ミックス製のスリーブ形状（円筒形状）の軸支部材２０
が収容される。この軸支部材２０は、ジルコニアなどの
セラミックであって、硬質かつ細かな粒度の粉体を焼き
固めたものである。軸支部材２０には軸孔２０ａが形成
されており、この軸孔２０ａに後述する線材を挿通して
軸支するように構成されている。軸支部材２０の材質と
してはセラミックスが好ましいが、その他の材料、たと
えば、超鋼合金などを用いることができる。

【００２４】軸支部材２０を軸支孔１１ｂ，１３ｃに収
容した後、本体部１１に締付部材１２と１３をそれぞれ
複数のボルト２１，２２によって取付け、ボルト２１，
２２を本体部１１にネジ込んでいくことによって、本体
部１１の突出部１１ｇの外周面１１ｈを締付部材１２の
テーパー孔１２ａによって締め付け、また、締付部材１
３の突出部１３ａの外周面１３ｂを本体部１１のテーパ
ー孔１１ｃによって締め付けていく。これらの締付作用
により、軸支孔１１ｂ，１３ｃ内に収容されている軸支
部材２０は軸支孔の内面によって間接的に締め付けら
れ、固定される。

【００２５】図２は、上記ガイドブッシュの使用態様の
例を示すものである。このガイドブッシュは、自動旋盤
の加工部近傍において設けられた支持部１によって取付
固定される。この支持部１によって固定されたガイドブ
ッシュの傍らには工具２が出没自在に配置されている。
一方、ガイドブッシュと同軸に主軸が配置され、この主
軸に取り付けられたチャック部材３に被加工物である金
属製の線材４が把持されている。チャック部材３と支持
部１とは相対的にそれらの軸線方向に移動可能に形成さ
れている。

【００２６】自動旋盤によって線材４を加工する際に
は、予め設定されたプログラムに基づいて、主軸を高速
回転（５０００〜７０００ｒｐｍ）させながら、支持部
１に向けて送りつつ、線材４の先端部に工具２を繰り出
して切削加工を行う。所望の部品が加工されると工具２
によって部品と線材４とを切り離し、再び同様にして次
の部品の加工を行う。

【００２７】ここで、線材４は、ガイドブッシュの固定
装置１０に把持固定された一対の軸支部材２０，２０の
軸孔２０ａに挿通されている。軸孔２０ａの内径は、線
材４の外径よりも僅かに大きく形成されている。内径と
外径の差は、直径２ミリの線材の場合、たとえば数μｍ
程度である。図１に詳細に示したガイドブッシュ内には
直径２ミリのステンレス鋼からなる線材４に対応した軸
支部材２０を描いてある。線材４の外径が異なる場合、
内径の異なる軸支部材２０に交換するだけで容易に対応
することができる。

【００２８】供給孔１２ｃには、供給チューブ５が接続
され、図示しない油圧装置から所定の圧力でオイルが供
給される。このオイルはオイル供給孔１１ｆを通過して
挿通孔１１ａの内部に供給され、挿通孔１１ａの内部を
所定の圧力に保持する。図２に示す状態で、挿通孔１１
ａの内部に供給されたオイルは、挿通孔１１ａの両側に
形成された線材４と軸支部材２０の軸孔２０ａの内面と
の間の僅かな隙間からガイドブッシュの両端外へと出る
が、線材４の外径と軸孔２０ａの内径との間には上述の
ようにきわめて僅かな差しか存在しないため、きわめて
僅かな量のオイルしか外部には漏れない。

【００２９】このように、挿通孔１１ａ内にオイルが供
給されていることによって、線材４は軸支部材２０の軸
孔２０ａ内において、内側から強制的に供給されるオイ
ルによって潤滑されていることとなり、高速回転してい
る線材４の周面と軸支部材２０との間には常に薄い油膜
が介在している。

【００３０】軸支部材２０の軸孔２０ａ内の線材４の位
置精度は、主として、軸孔２０ａの内径精度によって決
定されるが、上述のようにオイルが所定圧力で供給さ
れ、この軸孔２０ａ内の隙間を通ってのみ外部へと出ら
れるようになっているので、オイルの供給圧力を高める
ことによって、オイルによる線材４の軸受け効果を高め
ることができ、線材４の位置精度を高め、芯ずれを低減
することが可能である。

【００３１】この実施形態においては、軸支部材２０の
軸孔２０ａの内径を従来よりも線材４の外径に近づけて
も、オイルが内側から強制的に軸孔２０ａ内に供給され
るため、焼き付きが発生しにくくなっている。また、同
様の理由により、線材４と軸支部材２０との摺接面にオ
イル切れが発生しにくくなるため、線材４の外周面に傷
が付きにくくなっている。このような構成は、工具２か
ら受ける加工時の応力に起因する傷付きなどに対しても
有効である。

【００３２】また、焼き付きや傷の発生は、線材４の外
径が規定の値よりも大きくなっている場合にも発生す
る。この場合にも、本実施形態ではオイルを内部（挿通
孔１１ａ）から強制的に供給しているため、焼き付きの
危険性を低減できる。

【００３３】仮に線材４の外径の大きな部分が存在して
も、図示右側の軸支部材２０を通過する際に焼き付きな
どの事故が発生するので、図示左側の加工部に隣接した
軸支部材２０において焼き付きが発生した場合に較べ
て、工具２による加工圧が加わっていない分だけ被害を
軽くすることができる。万一、図示右側の軸支部材２０
と線材４との間に焼き付きが発生しても、締付部材１３
を取り外すことによって容易に焼き付き部分を開放する
ことができる。

【００３４】焼き付きなどの事故が発生しても、本実施
形態においては軸支部材２０を交換するだけで簡単に復
旧することができる。万一、焼き付きによる軸支孔の損
傷が発生しても、締付部材１３の側の軸支孔１３ｂが損
傷を受けた場合には、締付部材１３のみを交換するだけ
で容易に復旧することができる。

【００３５】焼き付きなどの事故が発生する最も確率の
高い従来の状況は、線材４の外径のばらつきに起因して
発生する場合であって、新たな線材４をチャック部材４
に把持させ、線材４の先端をガイドブッシュに挿入させ
るときである。このとき、線材４の外径が規定よりも大
きい場合、ガイドブッシュの軸支部に線材４が挿入され
た瞬間に主軸が自動的に回転を始めると、忽ちのうちに
焼き付きが発生する。

【００３６】しかしながら、本実施形態では、図３に示
すように、新たな線材４をチャック部材３に把持させ、
ガイドブッシュの締付部材１３のテーパー孔１３ｆから
ガイドブッシュ内に線材４を挿入し、図示右側の軸支部
材２０に挿通させた時点で線材４が規定よりも大きな外
径を備えていると、当該軸支部材２０に完全に挿通する
ことが困難であり、しかも、この状態でさらに図示左側
の軸支部材２０にも線材４を挿通させることはほとんど
不可能であるため、主軸が回転を始める前に異常を感知
して焼き付きを未然に防止することができる。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】上記実施形態においては、軸支部材２０を
締付により発生する摩擦力によって固定しているため、
軸支部材２０と線材４との焼き付きなどの事故が発生し
ても、軸支部材の締付固定力を調整しておくことによ
り、過大な応力を軸支部材の締付固定部分の滑りにより
逃がすことができるので、上述の固定装置１０に対する
被害を低減することができる。

【００４２】特に、上記の実施形態においては、軸支孔
１１ｂ，１３ｃの外側を締め付けることによって軸支部
材２０を軸支孔１１ｂ，１３ｃの内周面によって均等に
締め付けることができるので、締付固定力を大きくして
も、コレットチャックの把持片などのような構造より
も、事故の際の耐久性を高めることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、長尺材料を直接軸支す
る軸支部材を固定装置によって着脱可能に固定するよう
にしていることにより、長尺材料とガイドブッシュとの
焼き付きなどが発生しても、軸支部材とは別部材である
ために固定装置が大きな損傷を受けることは少なくな
り、しかも、損傷した軸支部材は容易に交換することが
できるので、事故に容易に対応することのできるガイド
ブッシュを提供できる。

【００４４】また、挿通孔の両端に軸支部材を固定し、
挿通孔の内部に加圧流体を供給することによって、軸支
部材と長尺材料との間に強制的に流体が供給されるた
め、回転摩擦を低減して、焼き付きや傷の発生を防止す
ることができるとともに、長尺材料の回転数を高めるこ
とが可能になることから生産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るガイドブッシュの実施形態を示
す縦断面図である。

【図２】 実施形態の使用状況を示す概略説明図であ
る。

【図３】 実施形態の使用時において、新たな線材をガ
イドブッシュに挿通させる際の状況を示す概略説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ 固定装置 １１ 本体部 １１ａ 挿通孔 １１ｂ，１３ｃ 軸支孔 １１ｆ オイル供給孔 １２，１３ 締付部材 ２０ 軸支部材 ２０ａ 軸孔

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイドブッシュにより長尺材料を軸支し
   た状態で加工を行うガイドブッシュを用いた加工方法で
   あって、 前記ガイドブッシュには、前記長尺材料を軸支するため
   の軸孔を備えた軸支部材と、該軸支部材を着脱可能に固
   定するための固定装置とを設け、 前記固定装置には、前記長尺材料を余裕を以って挿通さ
   せることの可能な挿通孔と、該挿通孔の両側において前
   記挿通孔に連通するとともに外部に開口し、前記軸支部
   材を着脱可能に固定する一対の部材固定部と、前記挿通
   孔の内部に加圧流体を供給するための流体供給手段とを
   形成し、 前記部材固定部では、前記軸支部材を締め付けることに
   よって発生する摩擦力によって前記軸支部材を固定し、 前記流体供給手段により前記挿通孔に加圧流体を供給し
   ながら加工を行うことを特徴とするガイドブッシュを用
   いた加工方法。
2. 【請求項２】 前記軸支部材はセラミックス材により形
   成されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載
   のガイドブッシュを用いた加工方法。
3. 【請求項３】 前記固定装置には、前記挿通孔を有する
   本体部と、該本体部の両側に接続される締付部材とを設
   け、前記本体部に対する前記締付部材の接続状態により
   前記部材固定部の前記軸支部材に対する締付固定力を調
   整可能に構成することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載のガイドブッシュを用いた加工方法。