JP4291680B2 - 穴加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象物の穴加工に用いる穴加工装置に関する。特に、外周面にチップを取付けられたボーリングバーを主軸に取付けて、加工対象物の下穴の内周面を加工する穴加工装置に関する。

従来、加工対象物の穴加工、例えば、加工対象物に形成された下穴の内周面の加工に用いられる穴加工装置として、鋼材や超硬合金等からなる円柱状の工具本体の外周面に複数のチップが取付けられたボーリングバーを主軸に取付けて用いる穴加工装置が提供されている。この種のボーリングバーは、ボーリングバー本体の外周面に複数のカートリッジが取り付けられ、それぞれのカートリッジの先端部にスローアウェイチップ等のチップが取り付けられ、そのチップの先端部に切刃が形成されている。

切削加工時に切刃と加工対象物との摩擦および摩擦等による熱の発生を防ぐと共に、加工対象物の切り屑をチップおよび加工対象物付近から排出するためにチップ部分に切削油をかける。切削油をかけることによってチップの切刃の寿命向上や加工精度向上に役立つ。
そのために、ボーリングバーと共には回転しない外部の固定配管からチップ部分の軌跡円に向けて切削油を吐出する外部配管方式と、穴加工装置の主軸内部から供給された切削油を、ボーリングバーの本体内部の回転軸線上に設けられた主供給孔に導き、さらにボーリングバー本体の径方向外方に向けて設けられた複数の分岐供給孔を介して各チップ部分に切削油を分配供給する内部給油方式とがある。
外部給油方式は、複雑な多段の穴形状を加工する複数のチップを持つボーリングバーでは、十分に切削油をチップ部分に供給することが困難なため内部給油方式にすることが多い。
特開２００３−１３６３２２号公報

一般的には、内部給油方式の方がチップ部分に確実に切削油が供給できるので切削上は有利であるが、穴加工装置の主軸内部に切削油供給路を設け、回転する主軸に切削油を供給するための特殊な回転継ぎ手を設ける必要がある。
そのため穴加工装置の設備費用が高くなる、穴加工装置の稼動開始後は回転継ぎ手の定期的なメンテナンスが必要となるなどの問題があった。
さらに、加工対象物に応じて転回やシフトする多軸の治具ヘッドを有する穴加工装置においては、主軸の干渉、ギアレイアウトなどの穴加工装置の制約により物理的に主軸から切削油をボーリングバーに供給できない場合もある。
本発明は、上記の問題点を解決するために、主軸内部の切削油供給路や回転継ぎ手などを設けずに、簡易な方法でボーリングバーの本体内部の主供給孔から分岐供給孔を経て各チップ部分に切削油を供給する穴加工装置を提供することを目的とする。

このため本発明は、外周面にチップを取付けられたボーリングバーを主軸に取付けて、加工対象物の下穴の内周面を加工する穴加工装置において、ボーリングバーの本体は、チップ部分に切削油を供給するための切削油供給孔を有するとともに、切削油供給孔は回転軸の先端に給油口を備え、さらに、給油口に対向して配置され、給油口に向けて切削油を吐出する給油ノズルを備え、該給油ノズルは、その先端と給油口との距離を保って、ボーリングバーの回転軸方向の動きに合わせて、回転軸方向に並行移動可能とするものとした。

ボーリングバーの本体に設けた切削油供給孔に、別体の給油ノズルから切削油を直接供給するので、ボーリングバーの本体へ切削油を供給する部分が比較的簡単な構成となる。特に切削油供給孔へは、穴加工装置の主軸側から切削油を供給する必要が無いので、回転継ぎ手を必要としない簡単な構成となり、設備が安価になる。
また、回転継ぎ手の定期的な点検の必要が無くなり、穴加工装置の主軸側での切削油の漏れの恐れも無くなる。
さらに、給油ノズルは、その先端と給油口との距離を保って、ボーリングバーの回転軸方向の動きに合わせて並行移動するので、切削加工の進行に従ってボーリングバーが回転軸方向に移動するとき、確実に切削油を給油口から主供給孔に注入することができ、切削油のチップ部分への適切な供給が維持できる。

以下本発明の実施の形態を説明する。図１は実施の形態の穴加工装置に用いるボーリングバーの側面図である。
本ボーリングバー１は加工対象物８に形成された下穴を所定の内径形状に仕上げるために用いられるものである。このボーリングバー１は、本体２の外周面に複数のカートリッジ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が取付けられ、それぞれのカートリッジ３の先端に切刃を有するチップ７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が取り付けられている。

本体２は、後端側にフランジ１２を有し、フランジ１２よりさらに後端側に穴加工装置の主軸２４との締結形状に合わせた嵌合部１１を有している。主軸２４の嵌合穴に嵌合部１１を挿入し、フランジ１２と主軸２４とを図示省略の取付けネジで固定することにより、ボーリングバー１を主軸２４に取付ける。
本体２の外周面には、複数のカートリッジ３を各々取付け可能とする複数の取付け部１３が形成されており、この取付け部１３には、カートリッジ３を固定するための図示しないネジ穴が形成されている。

カートリッジ３には孔２１が形成されている。カートリッジ３は、図示省略の固定ネジを、孔２１を通じて前述のネジ穴に締め付けることによって、本体２に固定される。
カートリッジ３の先端部には機械的に着脱可能なチップ７が取り付けられており、このチップ７は超硬合金等の硬質材料により形成されている。このチップ７の先端には切刃が形成されており、この切刃により加工対象物８に形成された下穴２２の内周面が切削される。

本体２の内部には各チップ部分に切削油を供給するための切削油供給孔４が形成されており、この切削油供給孔４は、本体２の回転軸線上に形成された主供給孔５と、この主供給孔５から分岐してチップ７に向かう方向に形成された分岐供給孔６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）とからなる。
主供給孔５は、本体２の先端１４に給油口１５を開口しており、給油口１５の中心は本体２の回転軸と一致している。給油口１５の口径は主供給孔５の孔径よりも小さく絞られている。
分岐供給孔６は、主供給孔５から取付け部１３の壁面まで貫通されており、取付け部１３の壁面上の分岐供給孔６の開口位置は、チップ７の取付けられている位置の回転方向手前側である。なお、分岐供給孔６の孔径は主供給孔５の孔径よりも小さくしてある。

以上のように構成されたボーリングバーを主軸に取り付けた本実施の形態の穴加工装置を図２に基づいて説明する。
穴加工装置１０は、主軸２４を支持する主軸台２５の前方に、加工対象物８を固定する治具２３を配置し、主軸台２５と治具２３とは主軸２４の軸方向に沿って相対的に矢印Ａ方向、Ｂ方向に移動可能となっている。
治具２３を挟んで主軸台２５と反対側には、給油ノズル１６が図示しない可動テーブルに固定して配置されている。給油ノズル１６は、その吐出口をボーリングバー１の本体２の先端に向けて、切削油の吐出方向が水平に回転軸線上の本体２の給油口１５になるように固定されている。

可動テーブルは、ボーリングバー１の矢印Ａ、Ｂ方向の移動に対応して、給油ノズル１６を回転軸線上で並行移動可能とする。可動テーブルは、穴加工装置１０の図示しない制御装置により、切削加工時常に給油ノズル１６の先端と給油口１５との距離を一定に保ち、給油ノズル１６が切削油を給油口１５に注入できるように、位置を制御される。
給油ノズル１６には、図示しない切削油の供給ポンプまたは供給バルブが接続し、主軸２４の回転数が所定の値以上のときに、切削油を給油ノズル１６から吐出させ、回転数が所定値以下の場合は吐出させないように制御される。

本実施の形態の作用を以下に説明する。加工対象物８の下穴２２の内周面加工を行う際には、ボーリングバー１を穴加工装置１０の主軸２４に取付け固定する。さらに、本体２の回転軸線と加工対象物８の内周面加工の中心軸線一致するように加工対象物８を治具２３により調整して、本体２の前方に固定する。

穴加工装置１０が起動し、主軸２４が所定の回転数で回転を開始すると、主軸２４は設定された送り速度で前進し、ボーリングバー１を回転軸方向の前方、矢印Ａ方向に移動する。また、同時に給油ノズル１６の吐出口と給油口１５との距離を保つように可動テーブルが移動しつつ、給油ノズル１６は加工対象物８の下穴２２を通して切削油を給油口１５に吐出を開始する。
給油口１５から主供給孔５に注入された切削油は、遠心力により分岐供給孔６に送られ、それぞれのチップ７の部分に分配供給される。
ボーリングバー１を矢印Ａ方向に移動することにより、加工対象物８の被切削面にチップ７の切刃を当接させ、切削加工が行われる。

なお、給油ノズル１６から主供給孔５に注入された切削油は、給油ノズル１６から吐出される切削油の流れと、給油口１５の口径が主給油孔５の孔径よりも小さく絞られていることにより、遠心力によって分岐供給孔６に分配される前に給油口１５から漏れ出るのを抑制される。
また、遠心力によって分岐供給孔６へ切削油を送り込むので、従来の主軸２４を通して切削油に圧をかけて各チップ７に分配する場合と同じ量を供給するためには、分岐供給孔６の孔径を従来の場合より大きくすることが望ましい。

以上のように本実施の形態によれば、ボーリングバーの本体に設けた切削油供給孔に、別体の給油ノズルから切削油を直接供給するので、穴加工装置の主軸からボーリングバーの主供給孔に通じる切削油供給経路、その主軸に切削油を供給する回転継ぎ手を設ける必要が無く、穴加工装置の主軸が簡単な構成となる。（請求項１に対応）
多軸の治具ヘッドを有する穴加工装置において、穴加工装置の制約により物理的に主軸から切削油をボーリングバーの本体に供給できない場合でも、給油ノズルから本体先端に開口した主供給孔へ切削油を注入し、本体内部の分岐供給孔を介してチップ部分に十分な切削油を供給できる。（請求項３に対応）
また、主軸へ切削油を供給する回転継ぎ手も無く、穴加工装置の主軸側での切削油の漏れが無くなり、設備を清浄に保ちやすい。その結果、メンテナンス費用が低減できる。（請求項１に対応）

また、給油ノズルは、その先端と給油口との距離を保って、ボーリングバーの回転軸方向の動きに合わせて並行移動するので、切削加工の進行に従ってボーリングバーが回転軸方向の矢印Ａの方向に移動するとき、確実に切削油を給油口から主供給孔に注入することができ、切削油のチップ部分への適切な供給が維持できる。（請求項１に対応）
さらに、主軸の回転速度が所定値以上になったとき、給油ノズルは切削油の吐出を始めるので、主供給孔に注入された切削油は、遠心力により分岐供給孔を介してチップ部分へ供給することができる。（請求項２に対応）

また、主供給孔は、孔径が給油口の口径よりも大きな袋状の形状としたので、給油口から注入された切削油が、給油口から漏れ出にくい形状としており、遠心力による分岐供給孔への切削油の送出がより効果的にできる。分岐供給孔への送出と注入される量がバランスしていると、加工対象物の切削部分以外への無駄な切削油の飛散が抑えられる。（請求項４に対応）
さらに、給油口から主供給孔に給油された切削油を、ボーリングバーの回転に伴う遠心力によって分岐供給孔を介してチップ部分に供給するので、ボーリングバーの切削油供給孔は従来と同様な簡単な構成とできる。（請求項５に対応）

本発明の実施形態のボーリングバーを示す側面図である。 本発明の実施形態の穴加工装置を示す図である。

符号の説明

１ ボーリングバー
２ 本体（ボーリングバーの本体）
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ カートリッジ
４ 切削油供給孔
５ 主供給孔
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 分岐供給孔
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ チップ
８ 加工対象物
１０ 穴加工装置
１１ 嵌合部
１２ フランジ
１３ 取付け部
１４ 先端
１５ 給油口
１６ 給油ノズル
２１ 孔
２２ 下穴
２３ 治具
２４ 主軸
２５ 主軸台

Claims (5)

1. 外周面にチップを取付けられたボーリングバーを主軸に取付けて、加工対象物の下穴の内周面を加工する穴加工装置において、
   前記ボーリングバーの本体は、前記チップ部分に切削油を供給するための切削油供給孔を有するとともに、該切削油供給孔は回転軸の先端に給油口を備え、
   さらに、前記給油口に対向して配置され、前記給油口に向けて切削油を吐出する給油ノズルを備え、
   該給油ノズルは、その先端と前記給油口との距離を保って、前記ボーリングバーの回転軸方向の動きに合わせて、前記回転軸方向に並行移動可能とすることを特徴とする穴加工装置。
2. 前記主軸の回転速度が所定値以上になったとき、前記給油ノズルは切削油の吐出を始めることを特徴とする請求項１に記載の穴加工装置。
3. 前記ボーリングバーの切削油供給孔は、前記給油口に連なり本体の回転軸線上に位置する主供給孔と、前記給油口に受けた切削油を前記主供給孔から前記チップ部分に分配する分岐供給孔とから形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の穴加工装置。
4. 前記ボーリングバーの主供給孔は、前記給油口の口径よりも大きな孔径に設定されて、袋状の形状であることを特徴とする請求項３に記載の穴加工装置。
5. 前記給油口から前記主供給孔に給油された切削油を、前記ボーリングバーの回転に伴う遠心力によって前記分岐供給孔を介して前記チップ部分に供給することを特徴とする請求項３または４に記載の穴加工装置。

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