JP4648220B2 - 加工方法及び該加工方法に用いられる治具 - Google Patents

Description

本発明は、被加工対象であるワークに穴加工等を行う加工方法及び該加工方法に用いられる治具に関する。

一般に、被加工対象である各種部品等（ワーク）を加工する場合、加工部（加工点）では工具とワークとの摩擦により温度が上昇し、工具寿命や加工精度の低下が問題となる。そこで、このような問題を解決するため、加工部に切削液を供給しながら加工を行う方法が多く用いられている。

特許文献１には、ワークの一方側から他方側に向けて中ぐり加工を行う場合に、前記他方側に切削液を吹き付けて、切削屑が該他方側に入り込むことを防止することが記載されている。しかしながら、この場合には、切削液が加工部に十分に供給されず、また、切削液の消費量が増大するという問題がある。

また、特許文献２には、セラミックスやガラス等の難削材からなるワークに対して、加工部に切削液を供給するための孔部を有する油穴付きドリルにより穴あけ加工を行う場合に、ワークや工具の刃部等を加工槽内の切削液中に浸漬させた状態とすることが記載されている。しかしながら、この場合には、加工槽等の設備が大規模なものとなり、また、切削液の消費量が増大するという問題がある。

特開昭６３−１１２０６号公報 特開平５−９６４０９号公報

ところで、ワークの欠肉部（例えば、穴あけ加工における加工後の穴が半円柱形状を成すような部分）を有する部分への加工を行う際には、工具が前記欠肉部に対峙する加工部位（肉付部）によって弾かれ、前記欠肉部に逃げてしまうことがある。このため、このような場合には、前記肉付部に対して工具を確実に当てながら加工を行うことが困難であると共に、切削屑が肉付部に引っかかり、切削屑の排出性が悪くなり、また、工具の刃部の破損や加工不良の発生等の問題を生じることがある。

さらに、油穴付きドリル等を用いて前記肉付部を加工する場合には、大部分の切削液が開口している欠肉部から外部に漏れてしまい、大量の切削液を浪費してしまう上に、切削屑の排出性の悪化、工具破損及び加工不良等の問題を生じる可能性がある。

本発明は、係る従来の課題を考慮してなされたものであり、ワークの欠肉部を有する部分への加工を行う場合であっても、切削液を効果的に加工部に供給すると共に、切削屑の排出性を向上させ、さらに工具破損等を防止することを可能とする加工方法及び該加工方法に用いられる治具を提供することを目的とする。

本発明の加工方法は、加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に、前記ワークの欠肉した部分を覆う治具を配置することを特徴とする。

また、本発明の加工方法は、加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に、前記ワークの欠肉した部分において前記ワークから外部に露出する前記工具を覆うように治具を配置することを特徴とする。

これらの方法によれば、ワークの欠肉部を有する部分に対して加工を行う場合であっても、欠肉部を治具により塞ぎながら加工を行うことにより、欠肉部からの切削液の流出を防止して、加工部に対して切削液を十分に供給することができる。さらに、これらの方法によれば、切削屑の排出性を向上できると共に、工具破損や加工不良等を防止することが可能となる。

また、前記治具を前記ワークに接触させて配置すると、前記欠肉部からの切削液の流出を一層確実に防止できる。

また、前記治具を前記ワークに対してシール部材を介して配置すると、治具とワークとの密着度が向上する。このため、前記欠肉部からの切削液の流出をより一層確実に防止できると共に、治具とワークとが接触することによるワークの損傷も防止できる。

本発明の治具は、加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に用いられる治具であって、前記ワークの欠肉した部分を覆うように配置されることを特徴とする。

また、本発明の治具は、加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に用いられる治具であって、前記ワークの欠肉した部分において前記ワークから外部に露出する前記工具を覆うように配置されることを特徴とする。

これらの治具を用いることによって、ワークの欠肉部を有する部分に対して、該欠肉部を治具により塞ぎながら加工を行うことができる。このため、欠肉部からの切削液の流出を防止して、加工部に対して切削液を十分に供給することができる。また、該治具が欠肉部における工具のガイドとして機能するため、加工時に工具がワークにより弾かれ欠肉部側に逃げてしまうことによる工具破損や加工不良等を防止できる。

また、前記治具は、前記ワークに対して当接する当接面を有することにより、治具とワークとを確実に当接させることができ、欠肉部からの切削液の流出を一層確実に防止できる。

さらに、前記治具は、前記ワークに対して、前記当接面と前記ワークとの間にシール部材を介して配置されると、治具とワークとの密着度が向上する。このため、前記欠肉部からの切削液の流出をより一層確実に防止できると共に、治具がワークに接触することによるワークの損傷も防止できる。

本発明によれば、ワークの欠肉部を有する部分に対して加工を行う場合であっても、欠肉部からの切削液の流出を防止でき、加工部に対して切削液を十分且つ確実に供給することができる。このため、切削液の消費量を低減しながら、切削屑の排出性が向上すると共に、工具破損や加工不良等を防止することが可能となる。

以下、本発明に係る加工方法について、この加工方法に用いられる治具との関係で実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る加工方法及び治具を説明するための斜視図であり、図２は、ワークを治具に固定する状態を説明するための分解斜視図である。本実施形態に係る加工方法では、被加工対象であるワーク１０を治具１２により所望の位置（姿勢）に保持した状態で、工具１４を用いて穴１６、１７の加工（切削加工）を行うものとする。

図３は、ワーク１０の穴１６、１７の加工前における縦断面図である。ワーク１０は、欠肉部を有する被加工対象の一例である自動車のサスペンションアームを支持するためのアルミフレームである。

ワーク１０において穴１６が形成される場所である加工範囲１６ａは、一部が欠肉した状態である。すなわち、ワーク１０の下部には内部空間Ｓが設けられ、穴１６はその下端部が前記内部空間Ｓに連通している。このため、加工範囲１６ａは、欠肉がなく通常の穴加工が施され、加工後略円形状となる基部１６ｂと、加工後略半円形状となる肉付部１６ｃ（図６参照）とから構成される。工具１４は、肉付部１６ｃ部分の加工時、刃部１８の一部のみが肉付部１６ｃに当たり、残余の部位は内部空間Ｓの一部である欠肉部１６ｄに臨むことになる。

また、穴１７が形成される場所である加工範囲１７ａは、上記加工範囲１６ａとは異なり、欠肉がなく通常の穴加工が施され、加工後略円形状となる基部１７ｂのみで構成される。

治具１２は、ワーク１０を所望の位置に保持した状態で、図示しない固定手段等により、工具１４が搭載される図示しない加工装置（例えば、ボール盤や旋盤等）に固定される。該治具１２には、ベース２０と、ワーク１０の位置決めを行う位置決め部材２２と、ベース２０に対してワーク１０を保持（固定）するクランプ機構２４と、閉塞部材２５とが備えられる。

閉塞部材２５は、位置決め部材２２に突設され、内部空間Ｓの形状に沿うような形状をしており、且つ上面の一部に凹みを有する部材であって、ワーク１０における肉付部１６ｃ近傍の内面２６に当接（着接）する当接面２８と、欠肉部１６ｄを閉塞し且つ肉付部１６ｃを加工中の工具１４を回避する形状からなる凹部３０とを有する。すなわち、凹部３０は、穴１６が形成されると、欠肉部１６ｄと連通するに至る。

なお、本実施形態におけるワーク１０の形状に対応するため上記閉塞部材２５は略半円筒形状とされているが、閉塞部材２５の形状は加工されるワークの形状に依存するもの、すなわち、ワーク（の内部空間）の形状に沿うように形成されるものであり、上記略半円筒形状に限定されるものではない。

閉塞部材２５は、位置決め部材２２に突設される略半円筒形状且つ上面の一部に凹みを有する部材であって、ワーク１０における肉付部１６ｃ近傍の内面２６に当接（着接）する当接面２８と、欠肉部１６ｄを閉塞し且つ肉付部１６ｃを加工中の工具１４を回避する形状からなる凹部３０とを有する。すなわち、凹部３０は、穴１６が形成されると、欠肉部１６ｄと連通するに至る。

クランプ機構２４は、ボルト３４を固定部材３６に挿通させ、ベース２０に設けられるねじ部３８に螺合させてワーク１０を保持する保持手段（固定手段）であり、例えば、２個備えられる。なお、該クランプ機構２４は、ワーク１０を保持可能なものであれば特にその形状、構成が限定されるものではなく、例えば、ワーク１０自体に孔部を設け、ボルト等によりベース２０に直接固定するようにしてもよい。

図４は、工具１４により穴１６を加工する前の状態を説明するための縦断面図であり、図５は、図４の線Ｖ−Ｖにおける断面図である。図４及び図５に示すように、閉塞部材２５は、当接面２８がワーク１０の内面２６に当接し、凹部３０を形成する壁面が欠肉部１６ｄを閉塞するように配置される。

工具１４としては、例えば、油穴付きドリルが用いられ、ワーク１０の切削を行う刃部１８の先端部１８ａ（テーパ部）には、前記加工装置に備えられる図示しない切削液供給装置により工具１４内部に供給される切削油４０（切削液）を加工部に向けて供給（吐出）する油穴４２が設けられる。このため、例えば、加工範囲１６ａ、１７ａにおける基部１６ｂ、１７ｂのような通常の穴あけ加工時には、工具１４の進動方向が常に行き止まり（止まり穴）となっているため、油穴４２から吐出される切削油４０が先端部１８ａ周辺で溢れながら、工具１４の進動方向とは逆方向の形成された穴１６、１７の開口部から噴出される。このとき、該噴出される切削油４０と共に、切削屑の大部分も穴１６、１７内から排出されることになる。

次に、基本的には以上のように構成される治具１２及び工具１４を用いて、ワーク１０の加工範囲１６ａ、１７ａに対して穴あけ加工を行う加工方法について、主に図４及び図６を参照して説明する。図６は、工具１４により穴１６、１７を加工した状態を示す縦断面図である。なお、図４は、加工範囲１７ａに対する穴１７の加工が既に行われた後の状態を示している。

先ず、クランプ機構２４により、ベース２０にワーク１０を所望の位置で固定する。このとき、図４に示すように、治具１２は、閉塞部材２５の当接面２８がワーク１０の内面２６に当接し、さらに、該閉塞部材２５の凹部３０を形成する壁面が欠肉部１６ｄを閉塞する（覆う）ように配置される。

次に、図示しない加工装置により工具１４が高速に回転駆動され、該工具１４により加工範囲１６ａに対して、ワーク１０の一方側（図４における上側）から、他方側（肉付部１６ｃ側）に向けて穴あけ加工を施す。すなわち、基部１６ｂから肉付部１６ｃに向けて工具１４を進動させる。このとき、刃部１８の先端部１８ａに設けられている油穴４２からは、加工部（加工点）に向けて切削油４０が吐出される（図６参照）。このため、加工中、刃部１８の先端部１８ａ近傍には切削油４０が常時満たされることになり、加工部が十分に冷却且つ潤滑されて、刃部１８の破損や加工精度不良等が抑制されると共に、切削屑が良好に排出される。

すなわち、先ず、基部１６ｂの加工時には、刃部１８の先端部１８ａはワーク１０により常時閉塞されて、基部１６ｂを切削している。この場合には、刃部１８の進動方向が常に止まり穴となるため、油穴４２から加工部に対して十分な量の切削油４０が供給される。

その後、刃部１８の先端部１８ａが肉付部１６ｃに到達、すなわち、穴１６が内部空間Ｓに対して一部貫通すると、刃部１８の一部が肉付部１６ｃを切削する一方、残余の部位は欠肉部１６ｄに臨み何も切削していない状態となる。仮に、この場合に閉塞部材２５を配置していなければ、刃部１８は肉付部１６ｃでの抵抗により、欠肉部１６ｄ部分に逃げるように弾かれることになり、刃部１８の破損や加工不良等を生じる可能性が高い。また、切削屑が肉付部１６ｃに引っかかることにより切削屑の排出性が低下すると共に、油穴４２から吐出されている切削油４０は先端部１８ａ近傍に溜まることなく、内部空間Ｓに向けて排出されてしまうことになる。

ところが、本実施形態においては、閉塞部材２５により欠肉部１６ｄを閉塞しているため、閉塞部材２５の凹部３０を形成する面が、工具１４をガイドする機能と、穴１６を閉塞する機能を達成することになる。このため、刃部１８が肉付部１６ｃに到達後、該肉付部１６ｃを加工している状態であっても、貫通していない穴（止まり穴）を加工している場合と同様に、切削油４０が加工部に十分且つ確実に供給され、さらに、工具が肉付部１６ｃにより欠肉部１６ｄ側に弾かれることがない。

従って、本実施形態に係る治具１２を用いる加工方法によれば、加工範囲１６ａに欠肉部１６ｄを有するような部分の加工であっても、工具１４の破損や加工不良等を防止して、良好な形状の穴１６を形成することが可能となる。さらに、加工部に切削油４０が十分且つ確実に供給されるため、切削屑の排出性も向上すると共に、切削油４０の消費量も低減できる。

さらに、閉塞部材２５は、上記のように、内部空間Ｓに沿うような形状とされているため、該閉塞部材２５（治具１２）とワーク１０の当接面積が広がり、切削油４０の圧力低下を抑制することができる。

また、工具１４により加工範囲１７ａに対して穴１７を形成する穴あけ加工は、穴１６の加工前又は加工後において、上記穴１６の基部１６ｂに対する穴加工と同様に行われる。

なお、図７に示すように、治具１２における閉塞部材２５とワーク１０とが当接する部分に、例えば、ガスケットや接着剤等で構成されるシール部材４４を用いると、閉塞部材２５とワーク１０との密着性が大幅に向上する。このため、閉塞部材２５とワーク１０との隙間からの切削油４０の漏れを大幅に減らすことができるため、切削油４０の消費量をさらに低減でき、また、加工性や切削屑の排出性等もさらに向上する。さらに、シール部材４４がワーク１０の保護部材としても機能するため、閉塞部材２５とワーク１０とが接触することによるワーク１０の損傷も防止できる。また、切削油４０の圧力低下も一層抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。例えば、本発明に係る加工方法における被加工対象であるワーク１０の材質や形状等は、上記実施形態に記載のものに限定されず、様々なものが適用可能である。

例えば、治具１２の閉塞部材２５は欠肉部１６ｄを覆うことができればよい。また、上記実施形態においては、ワーク１０の形状に対応するため閉塞部材２５は略半円筒形状とされているが、本発明に係る閉塞部材の形状は加工されるワークの形状に依存するもの、すなわち、ワーク（の内部空間）の形状に沿うように形成されるものであり、上記略半円筒形状に限定されるものではない。さらに、治具１２としては、ワーク１０を保持する機能を必ずしも必要としない。

また、閉塞部材２５の凹部３０を最初から形成せずに、加工時に肉付部１６ｃの加工と同時に該凹部３０を形成するようにしてもよい。この場合、例えば、多数の同一形状のワーク１０に対して穴１６を形成するような場合に、最初のワーク１０の加工時に凹部３０を形成して、以後のワーク１０の加工時にそのまま用いるとよい。

なお、工具１４としては、油穴付きドリルを用いるものとしたが、これに限らず、例えば、油穴付きのねじ切りドリル（タップ）等でもよい。

本発明の実施形態に係る加工方法及び治具を説明するための斜視図である。 前記実施形態におけるワークを治具に固定する状態を説明するための分解斜視図である。 前記実施形態における加工前のワークの縦断面図である。 前記実施形態における工具により穴を加工する前の状態を説明するための縦断面図である。 図４の線Ｖ−Ｖにおける断面図である。 前記実施形態における工具により穴を加工した状態を示す縦断面図である。 前記実施形態において、シール部材を用いた状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０…ワーク １２…治具
１４…工具 １６、１７…穴
１６ａ、１７ａ…加工範囲 １６ｂ、１７ｂ…基部
１６ｃ…肉付部 １６ｄ…欠肉部
１８…刃部 ２０…ベース
２２…位置決め部材 ２４…クランプ機構
２５…閉塞部材 ２６…内面
２８…当接面 ３０…凹部
４０…切削油 ４２…油穴
４４…シール部材

Claims (8)

1. 加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に、
   前記一部欠肉した穴を加工中の前記工具を回避する凹部が設けられ、前記ワークの欠肉した部分を覆う閉塞部材を備える治具を配置することを特徴とする加工方法。
2. 加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に、
   前記ワークの欠肉した部分において前記ワークから外部に露出する前記工具を覆うように治具の閉塞部材を配置すると共に、
   前記治具に設けられたワーク位置決め部材及びクランプ機構により、前記ワークを該治具に対して所定位置に位置決め固定することを特徴とする加工方法。
3. 請求項１又は２記載の加工方法において、
   前記治具を前記ワークに接触させて配置して、前記加工部に対して供給される前記切削液が、前記ワークの欠肉した部分から外部に漏洩するのを防止することを特徴とする加工方法。
4. 請求項１又は２記載の加工方法において、
   前記治具を前記ワークに対してシール部材を介して配置して、前記加工部に対して供給される前記切削液が、前記ワークの欠肉した部分から外部に漏洩するのを防止することを特徴とする加工方法。
5. 加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に用いられる治具であって、
   前記一部欠肉した穴を加工中の前記工具を回避する凹部が設けられ、前記ワークの欠肉した部分を覆うように配置される閉塞部材を備えることを特徴とする治具。
6. 加工部に切削液を供給する孔部を有する工具を用い、被加工対象であるワークの一方側から加工を施し、他方側へ一部欠肉した穴を形成する際に用いられる治具であって、
   前記ワークの欠肉した部分において前記ワークから外部に露出する前記工具を覆うように配置される閉塞部材と、前記ワークを所定位置に位置決めするワーク位置決め部材と、前記ワーク位置決め部材によって位置決めされた前記ワークを固定するクランプ機構とを有することを特徴とする治具。
7. 請求項５又は６記載の治具において、
   前記治具は、前記切削液が前記ワークの前記欠肉した部分から外部に漏洩するのを防止するように、前記ワークに対して当接する当接面を有していることを特徴とする治具。
8. 請求項７記載の治具において、
   前記治具は、前記ワークに対して、前記当接面と前記ワークとの間にシール部材を介して配置されることを特徴とする治具。

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