JP3597340B2 - 工作機械の圧力ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＴＡ方式によってワークに深穴加工するため用いられる穴加工軸を圧力台によって進退及び回転自在に支持すると共に、穴加工軸の先部に連結されている深穴切削用工具に圧力台を介して高圧切削油を供給するため用いられる工作機械の圧力ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記した目的に供される工作機械の圧力ヘッドとして、図６に示す形態の工作機械の圧力ヘッドＢがある。図示するように、圧力台７０は、垂直コラム（図示せず）に上下方向に昇降自在に取付けられているスライドベース７１の先部に前後方向に摺動自在に取付けられている。圧力台７０の内部には大径の貫通孔７２が前後方向に穿設されており、貫通孔７２内には筒状のガイド進退筒７３が前後方向に進退自在に配設されており、ガイド進退筒７３の先端には、先端に深穴切削用工具７４が連結されている穴加工軸７５の先部を回転自在かつ進退自在に支持する工具ガイド７６が取付けられている。
【０００３】
スライドベース７１上であって、圧力台７０の後部に位置する個所には、スライドベース７１に対して圧力台７０を相対的に前後方向に進退するためのスライドベース進退シリンダ７７が載置されており、圧力台７０の内部には、圧力台７０に対して相対的に工具ガイド７６及び深穴切削用工具７４を前後方向に移動す工具移動装置７８が取付けられている。圧力台７０が摺動するスライドベース７１の上面には、所定のスライド位置で圧力台７０をスライドベース７１に固定するクランプ機構７９が介設されている。
また、圧力台７０及びガイド進退筒７３には、外部から供給される高圧切削油を深穴切削用工具７４まで供給するための切削油供給流路が形成されており、この切削油供給流路は穴加工軸７５内に形成されている切削油戻り流路と穴加工軸７５の先部で連通されている。
【０００４】
かかる構成を有する工作機械の圧力ヘッドＢを用いて、図６に示すように、ワーク８０に深穴を穿設するに際しては、まず、スライドベース進退シリンダ７７を駆動して圧力台７０をワーク８０の対向面８１に向けて接近させた後、クランプ機構７９を作動して、圧力台７０をスライドベース７１に固定する。工具移動装置７８を駆動して工具ガイド７６をガイド進退筒７３と共に進出し、工具ガイド７６の先端面をワーク８０の対向面８１に押し付けて当接させる。その後、ワーク８０の穿設作業は、図示しない主軸ヘッドを主軸ヘッド進退装置によって進出させると共に主軸ヘッド内に設けた回転モータを回転させることによって、深穴切削用工具７４を回転しながらワーク８０に向けて進出して行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した工作機械の圧力ヘッドＢは、未だ、以下の解決すべき課題を有していた。
即ち、上述した工作機械の圧力ヘッドＢにおいては、圧力台７０をスライドベース７１上で摺動させることによって圧力台７０を進退させるようにしているので、スライドベース７１の上面に不可避的に生じる油膜等によって両者の摺動面に隙間が生じるため、工具ガイド７６の先端面が偏った状態でワーク８０の対向面８１に押し付けられることになり、工具ガイド７６が傾き、深穴切削用工具７４の穴明精度を十分に確保できなかった。
【０００６】
また、圧力台７０とスライドベース７１の摺動面に隙間が生じるため、クランプ機構７９によって最終的に圧力台７０をスライドベース７１に固定する際にも、工具ガイド７６が傾くおそれがあり、この場合も、工具ガイド７６の先端面が偏った状態でワーク８０の対向面８１に押し付けられ、深穴切削用工具７４の穴明精度を十分に確保できなかった。
さらに、工具ガイド７６をワーク８０に当接するために、スライドベース進退シリンダ７７と工具移動装置７８の二つのガイド移動装置を必要とするため、構造が複雑かつ煩雑となり、また、工作機械の圧力ヘッドＢを高価なものとしていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、圧力台をスライドベースに一体的に固定することによって、深穴切削用工具の穴明精度を高めることができる工作機械の圧力ヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載の工作機械の圧力ヘッドは、垂直コラムに上下方向に摺動自在に取付けられるスライドベースの先部に取付けられ、先端に深穴切削用工具が連結されている穴加工軸の先部を回転自在かつ進退自在に支持すると共に、該深穴切削用工具に切削油を供給する工作機械の圧力ヘッドにおいて、前記圧力ヘッドが、前記スライドベースの先部に固着される圧力台と、該圧力台に設けられた大径の貫通孔内に前後方向に摺動自在に配設されるガイド進退筒と、該ガイド進退筒の先部に着脱自在に取付けられ前記深穴切削用工具を摺動自在に支持する筒状の工具ガイドと、該工具ガイドを前記ガイド進退筒と一体的に前後方向に移動させる工具ガイド移動装置とを具備し、しかも、前記圧力台の内部の中央個所には、その内面が前記貫通孔の一部を形成する切削油供給スリーブが嵌着され、該切削油供給スリーブの前後には、クランプ圧油によって半径方向に膨張・収縮して前記ガイド進退筒を任意の進退位置で前記圧力台に固定する一対のクランプリングが配設されている。
【０００９】
請求項２記載の工作機械の圧力ヘッドは、請求項１記載の工作機械の圧力ヘッドにおいて、前記工具ガイド移動装置が、前記圧力台の外面に取付けられると共にその伸縮ロッドが前記圧力台の後方に向けて伸延するガイド移動シリンダと、一端が前記伸縮ロッドの伸延端に連結されると共に、他端が前記ガイド進退筒の後端に連結される連結杆とを具備する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る工作機械の圧力ヘッド１８〜２０を具備する工作機械の主軸ヘッドＡの構成について説明する。
床面上に立設されている垂直コラム１０の一側面に沿って単一板からなる共通サドル１１が一対の案内ガイド２５、２６によって昇降自在に取付けられている。共通サドル１１には複数の横長のスライドベース１２〜１４が上下方向に間隔を開けて並列状態に取付けられている。各スライドベース１２〜１４の前後端には、それぞれ、横長のＢＴＡ方式の穴加工軸１５〜１７の前後端を回転自在かつ進退自在に支持する工作機械の圧力ヘッド１８〜２０と主軸台２１〜２３とが取付けられている。穴加工軸１５〜１７の先端には深穴切削用工具２７〜２９が取付けられている。また、スライドベース１２〜１４の左側端には、それぞれ、主軸台進退用モータ３０〜３２が取付けられている。さらに、共通サドル１１に、スライドベース１２〜１４間の間隔を調整することによって穴加工軸１５〜１７の軸芯間の間隔を調整可能な軸芯間調整機構２４が取付けられている。
【００１２】
次に、図３〜図５を参照して、本実施の形態に係る工作機械の圧力ヘッド１８〜２０の構成について詳細に説明する。なお、圧力ヘッド１８〜２０は同一の構成なので、圧力ヘッド１８について以下説明する。
図３〜図５に示すように、圧力ヘッド１８は、実質的に、スライドベース１２の先部に固着される圧力台３３と、圧力台３３に設けられた大径の貫通孔３４内に前後方向に摺動自在に配設されるガイド進退筒３５と、ガイド進退筒３５の先部に着脱自在に取付けられ深穴切削用工具２７を摺動自在に支持する筒状の工具ガイド３６と、工具ガイド３６をガイド進退筒３５と一体的に前後方向に移動させる工具ガイド移動装置３７とを具備する。
【００１３】
上記した基本構成を有する工作機械の圧力ヘッド１８の各部の構成について、以下説明する。
図３〜図５に示すように、圧力台３３は、厚肉の矩形板からなる下部固定板３３ａと、下部固定板３３ａ上に一体的に連設される厚肉の円筒からなる上部支持筒３３ｂとから形成されており、下部固定板３３ａは連結ボルト３８によってスライドベース１２の先部に固定されている。また、上部支持筒３３ｂの内部であって、その中央個所には切削油供給スリーブ３９が嵌着されており、切削油供給スリーブ３９の前後をなす個所には、後述するクランプ圧油によって半径方向に膨張・収縮する一対のクランプリング４０、４１が嵌着されている。
【００１４】
さらに、上部支持筒３３ｂの内部であって、後方のクランプリング４０の後部をなす個所には、リングピストン４２が嵌着され、リングピストン４２の後部をなす個所にはピストン押えフランジ４３が嵌着され、ピストン押えフランジ４３の外周縁部は連結ボルト４４によって上部支持筒３３ｂの後端面に連結されている。一方、前方のクランプリング４１の前部をなす個所にはリング押えフランジ４５が嵌着され、リング押えフランジ４５は連結ボルト４６によって上部支持筒３３ｂの前端面に連結されている。
【００１５】
そして、図５に示すように、上記した切削油供給スリーブ３９の内面と、クランプリング４０、４１の内面と、リングピストン４２の内面と、ピストン押えフランジ４３の内面と、リング押えフランジ４５の内面によって、大径の貫通孔３４が形成されることになり、この貫通孔３４内に以下に説明するガイド進退筒３５が前後方向に進退自在に取付けられている。
図５に示すように、ガイド進退筒３５は貫通孔３４の内径と略同一の外径を有する長尺の中空筒体から形成され、その先部には工具ガイド３６が着脱自在に嵌着されると共に、その後部には環状シール部材４６ａがシール押えフランジ４７によって取付けられている。
【００１６】
工具ガイド３６は大径テーパ状の後筒部３６ａと、小径直筒状の先筒部３６ｂとから形成されている。後筒部３６ａはガイド進退筒３５に着脱自在に嵌入される。前筒部３６ｂの前端面にはワーク当接面４８が形成されており、その内面には工具案内面４９が形成されている。
そして、上記したガイド進退筒３５と工具ガイド３６を挿通する状態で、長尺の管体からなる穴加工軸１５がガイド進退筒３５内に同心円的に配設されており、穴加工軸１５の先部には深穴切削用工具２７が取付けられている。図５に示すように、穴加工軸１５は環状シール部材４６ａによってシールされると共に、深穴切削用工具２７の外径は工具ガイド３６の先筒部３６ｂの内径と略等しくなっている。
【００１７】
上記した構成によって、ガイド進退筒３５内には前後端がシールされた切削油流入空間５０が形成されることになり、この切削油流入空間５０の後部は、ガイド進退筒３５の中央部に設けられた第２切削油流入孔５１と、切削油供給スリーブ３９の内面に形成された環状溝部５２と、ガイド進退筒３５の中央部に形成された第１切削油流入孔５３と、上部支持筒３３ｂの内面の中央部に形成された環状溝部５４を介して、圧力台３３の前方下部に形成されている切削油供給流路５５に連通されている。一方、切削油流入空間５０の前部は工具ガイド３６に設けられた切削油戻り流路を介して穴加工軸１５内に形成されている切削油戻り流路に連通連結されている。
【００１８】
また、図５に示すように、リングピストン４２の後面とピストン押えフランジ４３の前面との間には圧油流入室５６が形成されており、圧油流入室５６は、圧力台３３の後方下部に形成されている圧油供給流路５７に連通されている。
次に、工具ガイド３６をガイド進退筒３５と一体的に前後方向に移動させる工具ガイド移動装置３７の構成について説明する。
【００１９】
図３〜図５に示すように、圧力台３３の上部支持筒３３ｂの上面には、ガイド移動シリンダ５８が搭載されており、その伸縮ロッド５９は後方に向けて水平に伸縮することができる。伸縮ロッド５９の先部と、ガイド進退筒３５の後部とは、垂直方向に伸延する連結杆６０によって連動連結されている。即ち、連結杆６０の上端は伸縮ロッド５９の先部に連結されると共に、その下端はガイド進退筒３５の後端に連結されている。
かかる構成によって、ガイド移動シリンダ５８が作動して、圧力台３３に対してガイド進退筒３５を進出して、工具ガイド３６のワーク当接面４８をワークＷの壁面に押圧状態に当接することができる。
【００２０】
次に、上記した構成を有する工作機械の圧力ヘッド１８を用いた深穴切削作業について説明する。
図３に実線で示す待機位置にあるガイド進退筒３５及び工具ガイド３６を、ガイド移動シリンダ５８を作動することによって前方に進出して、工具ガイド３６のワーク当接面４８を図３に仮想線で示すように当接させる。圧油供給流路５７を通して高圧圧油を圧油流入室５６内に供給することによってクランプリング４０を押圧して圧縮変形し、半径方向のクランプ力を発生させる。同時に、上記した押圧力を切削油供給スリーブ３９を介してクランプリング４１にも伝達してクランプリング４１を圧縮変形し、半径方向のクランプ力を発生させる。これらのクランプ力によって、ガイド進退筒３５と工具ガイド３６とは圧力台３３に強力に一体化されることになる。その後、主軸台進退用モータ３０と主軸台２１内に内蔵されている回転モータを作動することによって穴加工軸１５及びその先部に連結されている深穴切削用工具２７とを一体的に回転しながら前方に進出させることによってワークＷに深穴を切削することができる。
【００２１】
上記した深穴切削作業において、ガイド進退筒３５と工具ガイド３６とが取付けられている圧力台３３は従来と異なりスライドベース１２に連結ボルト３８によって一体的に連結されている。従って、従来技術において問題となっていた圧力台とスライドベースとの間の油膜によって生じる工具ガイドの先端面の偏当たりやクランプ機構によって最終的に圧力台をスライドベースに固定する際に生じる工具ガイドの先端面の偏当たりの心配がなくなり、深穴切削用工具２７の穴明精度を十分に確保することができる。
なお、上記した深穴切削作業は、他の圧力ヘッド１９、２０においても同様に行うことができる。
【００２２】
また、本実施の形態では、工具ガイド移動装置３７は、圧力台３３の外面に取付けられると共にその伸縮ロッド５９が圧力台３３の後方に向けて伸延するガイド移動シリンダ５８と、一端が伸縮ロッド５９の伸延端に連結されると共に、他端がガイド進退筒３５の後端に連結される連結杆６０とを具備する構成としているので、ガイド進退筒３５や工具ガイド３６の円滑な進退動作を阻害することなく、コンパクトな形態で圧力ヘッド１８〜２０に組み込むことができ、工具ガイド移動装置３７の小型化を図ることができる。
【００２３】
さらに、本実施の形態では、圧力台３３の内部に、ガイド進退筒３５を任意の進退位置で固定するクランプリング４０、４１が配設されているので、この面からも工具ガイド移動装置３７の小型化を図ることができることになる。
【００２４】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１、２記載の工作機械の圧力ヘッドにおいては、スライドベースに取付けられる圧力ヘッドを、スライドベースの先部に固着される圧力台と、圧力台に設けられた大径の貫通孔内に前後方向に摺動自在に配設されるガイド進退筒と、ガイド進退筒の先部に着脱自在に取付けられ深穴切削用工具を摺動自在に支持する筒状の工具ガイドと、工具ガイドをガイド進退筒と一体的に前後方向に移動させる工具ガイド移動装置とから構成している。
【００２６】
このように、圧力台は従来と異なりスライドベースに一体的に連結されているので、従来技術において問題となっていた圧力台とスライドベースとの間の油膜によって生じる工具ガイドの先端面の偏当たりやクランプ機構によって最終的に圧力台をスライドベースに固定する際に生じる工具ガイドの先端面の偏当たりの心配がなくなり、深穴切削用工具の穴明精度を十分に確保することができる。
さらに、圧力台の内部に、ガイド進退筒を任意の進退位置で固定する一対のクランプリングが配設されているので、圧力ヘッドの小型化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項２記載の工作機械の圧力ヘッドにおいては、工具ガイド移動装置は、圧力台の外面に取付けられると共にその伸縮ロッドが圧力台の後方に向けて伸延するガイド移動シリンダと、一端が伸縮ロッドの伸延端に連結されると共に、他端がガイド進退筒の後端に連結される連結杆とを具備する構成としているので、ガイド進退筒や工具ガイドの円滑な進退動作を阻害することなく、コンパクトな形態で圧力ヘッドに組み込むことができ、工具ガイド移動装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械の圧力ヘッドを具備する工作機械の主軸ヘッドの正面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る工作機械の圧力ヘッドの側面図である。
【図４】同正面図である。
【図５】同拡大側断面図である。
【図６】従来の工作機械の圧力ヘッドの側面図である。
【符号の説明】
Ａ：工作機械の主軸ヘッド、Ｗ：ワーク、１０：垂直コラム、１１：共通サドル、１２：スライドベース、１３：スライドベース、１４：スライドベース、１５：穴加工軸、１６：穴加工軸、１７：穴加工軸、１８：圧力ヘッド、１９：圧力ヘッド、２０：圧力ヘッド、２１：主軸台、２２：主軸台、２３：主軸台、２４：軸芯間調整機構、２５：案内ガイド、２６：案内ガイド、２７：深穴切削用工具、２８：深穴切削用工具、２９：深穴切削用工具、３０：主軸台進退用モータ、３１：主軸台進退用モータ、３２：主軸台進退用モータ、３３：圧力台、３３ａ：下部固定板、３３ｂ：上部支持筒、３４：貫通孔、３５：ガイド進退筒、３６：工具ガイド、３６ａ：後筒部、３６ｂ：先筒部、３７：工具ガイド移動装置、３８：連結ボルト、３９：切削油供給スリーブ、４０：クランプリング、４１：クランプリング、４２：リングピストン、４３：ピストン押えフランジ、４４：連結ボルト、４５：リング押えフランジ、４６：連結ボルト、４６ａ：環状シール部材、４７：シール押えフランジ、４８：ワーク当接面、４９：工具案内面、５０：切削油流入空間、５１：第２切削油流入孔、５２：環状溝部、５３：第１切削油流入孔、５４：環状溝部、５５：切削油供給流路、５６：圧油流入室、５７：圧油供給流路、５８：ガイド移動シリンダ、５９：伸縮ロッド、６０： 連結杆

Claims (2)

1. 垂直コラムに上下方向に摺動自在に取付けられるスライドベースの先部に取付けられ、先端に深穴切削用工具が連結されている穴加工軸の先部を回転自在かつ進退自在に支持すると共に、該深穴切削用工具に切削油を供給する工作機械の圧力ヘッドにおいて、
   前記圧力ヘッドが、前記スライドベースの先部に固着される圧力台と、該圧力台に設けられた大径の貫通孔内に前後方向に摺動自在に配設されるガイド進退筒と、該ガイド進退筒の先部に着脱自在に取付けられ前記深穴切削用工具を摺動自在に支持する筒状の工具ガイドと、該工具ガイドを前記ガイド進退筒と一体的に前後方向に移動させる工具ガイド移動装置とを具備し、
   しかも、前記圧力台の内部の中央個所には、その内面が前記貫通孔の一部を形成する切削油供給スリーブが嵌着され、該切削油供給スリーブの前後には、クランプ圧油によって半径方向に膨張・収縮して前記ガイド進退筒を任意の進退位置で前記圧力台に固定する一対のクランプリングが配設されていることを特徴とする工作機械の圧力ヘッド。
2. 前記工具ガイド移動装置が、前記圧力台の外面に取付けられると共にその伸縮ロッドが前記圧力台の後方に向けて伸延するガイド移動シリンダと、一端が前記伸縮ロッドの伸延端に連結されると共に、他端が前記ガイド進退筒の後端に連結される連結杆とを具備することを特徴とする請求項１記載の工作機械の圧力ヘッド。

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