JP4846254B2

JP4846254B2 - 穴加工工具および穴加工方法

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Publication number: JP4846254B2
Application number: JP2005079273A
Authority: JP
Inventors: 敏正三堀; 英夫奥崎; 拓也藤田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006255854A

Description

本発明は、被削材を切削する穴加工工具、および被削材に穴加工工具を用いて穴を成形する穴加工方法に関する。

従来から被削材に深穴、貫通穴を成形する穴加工は、略円柱状のバーの先端部に切刃を備えるヘッドを取り付けた穴加工工具を用いて行われており、この工具を旋盤等の加工機械に設け、被削材に対して相対回転させるとともに軸方向に相対移動させることにより、切刃で被削材が旋削されて深穴あるいは貫通穴が成形される（特許文献１）。このような被削材として例えば二輪車に配設されるシャフト等があり、シャフトに成形される穴が例えば二輪車を構成する部材の潤滑油の油路等に供される。

より具体的には、例えば旋盤が被削材を回転駆動されるように構成され、旋盤による被削材の回転軸を成形したい深穴の中心軸と同軸となるように被削材を固定するとともに、軸方向に切刃を対向させて設けた工具の中心軸とを同軸として工具を固定し、被削材を回転させ、この回転軸方向に工具を向けて移動させている。これにより、被削材に回転軸方向に延びる円筒状の深穴が成形される。このようにして、穴加工時において工具は被削材に対して相対回転するとともに軸方向に相対移動しており、工具の相対回転軸はバーの中心軸と同軸となる。

深穴の内周面には、穴加工の仕上げとして例えば鏡面加工等の仕上げ加工が施されることがある。この仕上げ加工により切粉が発生するが、深穴の最深部で発生するこの切粉を逃がすため、仕上げ加工の前に深穴の内径よりも径の大きい溝が設けられることがある。
実開平６−７１０４７号公報

このような拡径溝を形成する際に従来の穴加工工具を用いると、深穴が軸方向に長くなればなるほど旋削時に最深部でバーが撓んで工具の被削材に対する相対回転軸がぶれ、要求される加工精度で拡開溝を形成できないという問題があった。特許文献１には、圧電素子によりバーの撓み量を検出し、バーの中心軸を旋盤の回転軸に一致させるように調整する装置が開示されているが、バーの撓みを制御するためにヘッドに圧電素子を設けるとともにバーの内部に電気配線を設ける必要があるなど、工具の構成が複雑化するという問題がある。また、この圧電素子を用いて撓みを調整する方法により深穴の真直度の向上を図ることができるが、この方法にも限界があって深穴が軸方向に長いと必ずしも要求される拡径溝を成形できないという課題がある。

上記問題に鑑み、本発明は、簡易な構成により軸振れ抑制して、より確実に拡径溝を成形できる穴加工工具、およびより確実に拡径溝を成形するための穴加工方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る穴加工工具は、略円柱状のバーと、前記バーの先端部に取り付けられて切刃を備えるヘッドとから構成され、円筒状に延びる穴（例えば、実施形態における深穴４１，４２）が予め成形されるとともに前記穴の閉塞側端面に中心軸が前記穴の中心軸上に位置する凸円錐状または凹円錐状の第１当接部（例えば、実施形態における凸部４１ｂ、凹部４２ｂ）が形成された被削材に対して、前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転されるとともに前記中心軸方向に相対移動されて前記穴の内部に挿入され、前記切刃により前記穴の内周面に前記穴の内径よりも径の大きい拡径溝を成形するように構成される。その上で、前記ヘッドの先端面に、中心軸が前記バーの中心軸から前記切刃に対して遠ざかる方向に偏心して前記バーの中心軸と平行に延びるとともに、前記バーの中心軸上に傾斜面を有する凹円錐状または凸円錐状の第２当接部（例えば、実施形態における凹部３２ｄ、凸部３３ｄ）が設けられており、前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で前記中心軸方向に相対移動されると、前記第２当接部の前記傾斜面が前記第１当接部の傾斜面に当接し、さらに前記中心軸方向に相対移動されると前記第２当接部が前記第１当接部の前記傾斜面の方向に移動されることにより、前記中心軸方向に作用する力を前記中心軸方向に直交する方向の力に変換して前記切刃が前記穴の内周面に近づくように前記バーの先端部を撓ませて、前記切刃により前記穴の内周面に前記拡径溝を成形するように構成される。

なお、上記構成の穴加工工具において、前記切刃の刃先が前記バーの中心軸と略平行に延びるように設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る穴加工方法は、略円柱状のバーと、バーの先端部に取り付けられて切刃を備えるヘッドとから構成される穴加工工具を、円筒状に延びる穴が予め成形された被削材に対して、前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転させるとともに前記中心軸方向に相対移動させて前記穴の内部に挿入し、前記切刃により前記穴の内周面に前記穴の内径よりも径の大きい拡径溝を成形する穴加工方法におけるものである。そこでまず、前記穴の閉塞側端面に中心軸が前記穴の中心軸上に位置する凸円錐状または凹円錐状の第１当接部を形成する。次に、前記穴加工工具を前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転させるとともに前記中心軸方向に相対移動させて、前記ヘッドの先端面に設けられた中心軸が前記バーの中心軸から前記切刃に対して遠ざかる方向に偏心して前記バーの中心軸と平行に延びるとともに、前記バーの中心軸上に傾斜面を有する凹円錐状または凸円錐状の第２当接部の前記傾斜面を前記第１当接部の傾斜面に当接させる。そして、前記穴加工工具をさらに前記中心軸方向に相対移動させて、前記第２当接部が前記第１当接部の前記傾斜面の方向に移動されることにより、前記中心軸方向の作用する力を前記中心軸方向に直交する方向の力に変換して前記切刃が前記穴の内周面に近づくように前記バーの先端部を撓ませて、前記切刃の相対回転軌跡の径を漸次大きくして前記切刃により前記穴の内周面に前記拡径溝を成形する。

なお、上記穴加工方法において、前記切刃の刃先が前記バーの中心軸と略平行に延びるように設けられていることが好ましい。

以上のように、本発明に係る穴加工工具は、予め成形された穴の内部に第１の当接部を設けた被削材に対して加工を施すためのものであるが、ヘッドの先端面に第２の当接部を設けており、相対移動させることにより第１の当接部と当接し、第１の当接部に作用する相対移動させる力を切刃方向に向けて作用する力に変換するようになっており、これにより切刃の相対回転軌跡を大きくすることができる。このように、ヘッドに第２の当接部を設けるという簡易な構成により、バーを強制的に相対回転軌跡の径が大きくなった切刃により深穴の内周面を切削して拡径溝を成形することができる。また、第１および第２の当接部により、従来の穴加工で行われる軸方向に相対移動させる力を作用させるとバーの先端部が強制的に撓まされることから、特別に撓ませるための機構等を設ける必要がなく、簡易な構成により拡径溝を成形できる穴加工工具を提供できる。

また、第１の当接部および第２の当接部をそれぞれ凸円錐状および凹円錐状のいずれかで形成しており、互いの円錐傾斜面を伝わせることで、バーの先端部を撓ませることが出きるようになっており、ヘッドの先端面に簡易な加工を施すだけで上記穴加工工具を提供できる。また、第１および第２の当接部が嵌合した状態になれば、バーの先端部がヘッドを切刃方向に位置させるように撓んだ状態で保持される。このため、切刃の相対回転軌跡がぶれず、拡径溝をより確実に成形することができる。

また、本発明に係る穴加工方法によれば、また、第１の当接部および第２の当接部をそれぞれ凸円錐状および凹円錐状のいずれかで形成しており、互いの円錐傾斜面を伝わせることで、バーの先端部を撓ませることができ、ヘッドの先端面に簡易な加工を施すだけで上記穴加工工具を提供できる。また、第１および第２の当接部が嵌合すれば、バーの先端部がヘッドを切刃方向に位置させるように撓んだ状態で保持される。このため、切刃の相対回転軌跡がぶれず、拡径溝をより確実に成形することができる。

また、第１の当接部は深穴成形時にともに成形され、第２の当接部はヘッドに先端面に凸円錐状あるいは凹円錐状に設けられるものである。このように、複雑な加工を施したり、新たな部材を設ける必要がなく、撓み発生手段を簡単かつ低コストで構成できる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、図１〜図７を参照して本発明に係る穴加工工具および穴加工方法の第１実施例について説明する。

図１に示すように、第１実施例の穴加工工具１は、略円柱状のバー２と、このバー２の先端に取り付けられるヘッド３とからなり、ヘッド３の本体部３ａに切刃３ｃが備えられる。バー２は、中心軸Ｏ２方向に延びる略円柱状に成形されており、先端面２ａの中心から中心軸Ｏ２方向に延びてネジ孔２ｂが設けられている。

ヘッド３は、略円柱状に成形される本体部３ａの基端部にこのネジ孔２ｂに螺合するボルト部３ｂが設けられており、ボルト部３ｂを介してバー２に対して着脱自在に取り付けられるようになっている。また、本体部３ａの先端部に切刃３ｃが径方向に突出させて設けられている。本実施例では、着脱自在のヘッド３に、図２に示す２種のヘッド３１，３２を用いて穴加工が行われる。

図２(ａ)に示すように、第１のヘッド３１は、ガンドリル状に成形された第１の切刃３１ａが先端部に設けられている。この第１の切刃３１ａの先端は、第１のヘッド３１をバー２に取り付けた状態において、バー２の中心軸Ｏ２に対して偏心された軸Ｏ３１上に位置している。

図２(ｂ)に示すように、第２のヘッド３２は、第２の切刃３２ｃが本体部３２ａに螺合して取り付けられ、その刃先が本体部３２ａから径方向に突出した位置にあり、第２のヘッド３２をバー２に取り付けた状態において、バー２の中心軸Ｏ２と略平行に延びるようにして配設されている。本体部３２ａの先端面に凹円錐状に凹部３２ｄが設けられている。この凹円錐状の凹部３２ｄの中心軸Ｏ３２は、第２のヘッド３２をバー２に取り付けた状態において、バー２の中心軸Ｏ２から偏心した位置においてこのバー２の中心軸Ｏ２と平行に延びる。また、凹部３２ｄは、バー２の中心軸Ｏ２上に円錐傾斜面３２ｅを有している。さらに、凹部３２ｄの中心軸Ｏ３２は、第２の切刃３２ｃに対して遠ざかる方向に偏心される。

このような第１および第２のヘッド３１，３２はそれぞれ、本体部３１ａ，３１ｂの基端部にボルト部３１ｂ，３２ｂを有してバー２のネジ孔２ｂに対して螺合して取り付けられるようになっており、バー２に第１および第２のヘッド３１，３２のいずれかが取り付けられて穴加工工具１が構成される。

また、図４〜図７に示すように、被削材４は、中心軸Ｏ４方向に延びる略円柱状に成形されており、変速機の回転軸として供される。この被削材４は、後述する本発明の第１実施例の穴加工方法により、中心軸Ｏ４方向に延びる断面視円形状の深穴４１が成形される。この深穴４１は、変速機を構成する各部材に供給される潤滑油の油路に供される。

次いで、本発明に係る穴加工方法について説明する。なお、穴加工は、図３に示す旋盤を用いて行われる。この旋盤５は、被削材４の一端を保持するチャック５１と、チャック５１に機械的に接続されてチャック５１を回転駆動するためのモータ５２と、被削材４の中間部を支持するための振れ止め受５３と、チャック５１と同軸上に対向して配設されて穴加工工具１のバー２の基端部を保持するブッシュ５４と、ブッシュ５４を収容する筐体５５をチャック５１およびブッシュ５４の軸方向に水平移動させる図示しない水平移動機構とから構成される。このような旋盤５において、チャック５１に保持された被削材４はモータ５２によりチャック５１の軸を回転軸ＯＲとして回転し、ブッシュ５４にバー２が保持された穴加工工具１は水平移動機構によりブッシュ５４の軸方向、すなわち回転軸ＯＲ方向に移動させることができる。

以下、第１実施例の穴加工方法について順を追って説明する。まず、バー２の先端部に第１のヘッド３１を取り付けて穴加工工具１を構成する。そして、被削材４を中心軸Ｏ４が回転軸ＯＲと同軸となるようにチャック５１に取り付け、穴加工工具１をバー２の中心軸Ｏ２が回転軸ＯＲ、被削材４の中心軸Ｏ４と同軸となるように取り付ける。このように穴加工工具１および被削材４を旋盤５にセットし、モータ５２により被削材４を回転軸ＯＲ回りに回転させ、水平移動機構により穴加工工具１を被削材４に近づける方向に移動させる。これにより、図４(ａ)にそれぞれ矢印Ｒ，矢印Ｘで示すように、穴加工工具１が、被削材４に対し、回転軸ＯＲと同軸に位置するバー２の中心軸Ｏ２を相対回転軸として相対回転するとともに、この相対回転の軸方向において被削材４と近づく方向に相対移動する。

この相対回転および相対移動により、図４(ｂ)に示すように、第１の切刃３１ｃで被削材４に深穴４１が旋削される。この深穴４１の中心軸Ｏ４１は、穴加工工具１の相対回転軸と同軸で、被削材４の中心軸Ｏ４と同軸である。第１のヘッド３１に備えられる第１の切刃３１ｃの先端は、バー２の中心軸Ｏ２に対して偏心されていることから、この旋削過程で深穴４１の閉塞側端面４１ａには、開口側に突出した凸円錐状の凸部４１ｂが形成される。この凸円錐状の凸部４１ｂの中心軸は、穴加工工具１の相対回転軸と同軸で、被削材４の中心軸Ｏ４（深穴４１の中心軸Ｏ４１）と同軸である。

第１のヘッド３１で所望する深さまで旋削した後、穴加工工具１を深穴４１内から抜脱するように移動させ、ヘッド３を第１のヘッド３１から第２のヘッド３２に付け替える。

第２のヘッド３２を取り付けた穴加工工具１においても、被削材４を回転軸ＯＲと同軸となるようにチャック５１に取り付け、穴加工工具１をバー２の中心軸Ｏ２が回転軸ＯＲ、被削材４の中心軸Ｏ４と同軸となるようにブッシュ５４に取り付け、穴加工工具１を被削材４に対して相対回転させ、被削材４に近づける方向に相対移動させる。この相対移動により、第２のヘッド３２の本体部３２ａの先端面が、第１のヘッド３１により成形された深穴４１の閉塞側端面４１ａに当接する。このとき、第２の切刃３２ｃの相対回転半径は、穴加工工具１の相対回転中心(Ｏ２)から第２の切刃３２ｃまでの距離に相当し、第１のヘッド３１により成形された深穴４１の内径に対してわずかに小さい。

第１のヘッド３１により成形された深穴４１の閉塞側端面４１ａには凸部４１ｂが設けられており、第２のヘッド３２には本体部３２ａの先端面において凹部３２ｄが設けられている。また、凸部４１ｂの中心軸Ｏ４１はバー２の中心軸Ｏ２上に位置しているのに対し、凹部３２ｄの中心軸Ｏ３２はバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心している。このため、第２のヘッド３２が閉塞側端面４１ａに当接するとき、凹部３２ｄの円錐傾斜面３２ｅがバー２の中心軸Ｏ２上、すなわち凸部４１ｂの中心軸Ｏ４１上にあることから、凸部４１ｂおよび凹部３２ｄは互いの先端が軸方向にずれた状態で互いの円錐傾斜面４１ｃ，３２ｅに当接する。

凸部４１ｂおよび凹部３２ｄの互いの円錐傾斜面４１ｃ，３２ｅが当接し、さらに相対移動されると、図５に示すように、この第２ヘッド３２に軸方向に相対移動させるように作用する力Ｆ１が切刃方向に向けるように作用する力Ｆ２に変換され、凹部３２ｄが凸部４１ｂの円錐傾斜面４１ｃを伝って第２のヘッド３２が軸方向に相対移動するとともに切刃方向に向けられる。このように、凹部３２ｄが凸部４１ｂの円錐傾斜面４１ｃを伝って移動するに連れ、切刃方向への撓み量が漸次増すようにしてバー２の先端部が切刃方向に撓まされ、バー２の先端部の中心がモータ５２による回転軸ＯＲ上からずれる。図６に示すように、さらに軸方向に相対移動させる力Ｆ１が加えられて凹部３２ｄの先端部が凸部の先端部に達したときに、凹部３２ｄの軸方向への相対移動が規制され、バー２は撓みおよび復動を規制される。また、バー２の基端側はブッシュ５４により固定されており、バー２が先端部を撓ませた状態で保持される。

また、このように凸部４１ｂおよび凹部３２ｄが互いの円錐傾斜面４１ｃ，３２ｄを当接させてバー２の撓み量が増す過程で、穴加工工具１は被削材４に対して相対回転している。バー２の撓み量が増すと、第２のヘッド３２は、ブッシュ５４で固定される穴加工工具１の基端部の中心軸に対して公転するようにして回転し、第２の切刃３３ｃの相対回転軌跡の径が漸次大きくなる。このとき、第２の切刃３３ｃは深穴４１の内周面４ａを切削しながら径を大きくしていき、凹部３２ｄの先端が凸部４１ｂの先端部に達したときに、その相対回転軌跡の径が、凹部３２ｄの中心から第２の切刃３２ｃの先端までの距離に相当する。これにより、深穴４１の最深部において深穴４１の内径よりも径の大きい拡径溝４５が、深穴４１と同軸上に成形される。このように、本実施例において、深穴４１の閉塞側端面４１ａに形成される凸円錐状の凸部４１ｂが本発明に係る第１の当接部となり、第２のヘッド３２の本体部３２ａの先端面に設けられる凹円錐状の凹部３２ｄが本発明に係る第２の当接部となり、これら凸部４１ｂおよび凹部３２ｄにより本発明に係る撓み発生手段６が構成される。

そして、図７に示すように、研磨用ヘッド３９をバー２に取り付けた穴加工工具１により、深穴４１の内周面４ａに研磨加工が施される。研磨用ヘッド３９を取り付けた穴加工工具１は、上記同様モータ５２による回転軸ＯＲ、被削材４の中心軸Ｏ４とバー２の中心軸Ｏ２を同軸としてブッシュ５４に取り付けられ、被削材４に対して相対回転されるとともに被削剤４に近づける方向に相対移動され、研磨用ヘッド３９により、深穴４１の内周面４ａが研磨される。

深穴４１の最深部まで穴加工工具１を軸方向に移動させると、この加工で発生する切粉を拡径溝４５に逃がすことができる。また、このとき研磨用ヘッド３９の先端部が深穴４１の閉塞側端面４１ａに当接する。閉塞側端面４１ａは、研磨用ヘッド３９の先端に設けられたドリルにより研磨され、開口側に突出する凸部４１ｂが取り除かれ、閉塞側端面４１ａが均される。

以上、本発明に係る穴加工工具および本発明に係る穴加工方法について説明したが、本発明に係る穴加工工具１は、(第１の)切刃３１ｃの先端がバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心された第１のヘッド３１を取り付けた穴加工工具１で被削材４で旋削することにより、予め成形される深穴４１の閉塞側端面４１ａに深穴４１の中心軸Ｏ４１上に凸部４１ｂが成形されるようになっており、この凸部に当接される凹部３２ｄを第２のヘッド３２の先端面に設けている。この凹部３２ｄはバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心されており、穴加工工具１を相対移動させると凸部４１ｂおよび凹部３２ｄが互いの円錐傾斜面４１ｃ，３２ｅに当接するようになっている。このため、凸部４１ｂおよび凹部３２ｄを当接させた状態でさらに穴加工工具１を相対移動させる力Ｆ１を第２のヘッド３２に作用させると、凹部３２ｄが凸部４１ｂの円錐傾斜面４１を伝うようにして第２のヘッド３２に切刃方向に向けて作用させる力Ｆ２に変換され、バー２の先端部を漸次切刃方向に撓ませることができ、第２の切刃３３ｃの相対回転軌跡の径を深穴の内周面を切削させながら漸次大きくすることができ、深穴の内径よりも径の大きい拡径溝が成形される。このように、本発明に係る穴加工工具１によれば、ヘッド３に簡易な加工を施すことにより、通常の旋削を行う操作で深穴４１の最深部に拡径溝４５を成形できる。

また、拡径溝４５が成形する過程で、凹部３２ｄの先端部が凸部４１ｂの先端部に達したときに、バー２の先端部が撓んだ状態で保持されることから、穴加工工具１の先端部の回転軸に対するぶれを抑えることができ、拡径溝４５をより確実に成形することができる。

バー２を撓ませる撓み発生手段６として、閉塞側端面４１ａに形成される凸部４１ｂと第２のヘッド３２に設けられる凹部３２ｄとにより、バー２の先端部を撓ませるとしているが、この撓み発生手段６を構成する凸部４１ｂは、拡径溝４５を形成する前に行われる第１のヘッド３１による深穴４１の成形で同時に成形される。また、バー２が撓んでいく際にも、第２のヘッド３２を切刃方向に向ける力Ｆ２の作用は、通常の旋盤加工で行われる相対移動の過程で行われる。このように、本実施例においては、撓み発生手段６を設けるために特別な部材、加工等を必要とせず、また、撓み発生手段６を機能させるために特別な機構、装置等を必要とせず、簡易な構成および簡易な方法により軸振れを抑制して確実に拡径溝を成形することができる。

ここで、穴加工工具１の相対回転半径の拡大は、凸部４１ｂおよび凹部３２ｄが当接してから凹部３２ｄの先端部が凸部４１ｂの先端部に達するまでの間で起こる。このため、従来の内径旋削用工具のように、切刃の刃先が径方向に尖るようにして突出する形態では、凸円錐状の凸部４１ｂの軸方向長さに相当する長さしか拡径溝４５の軸方向長さをとることができない。一方、本実施例においては、第２の切刃３２ｃが第２のヘッド３２をバー２に取り付けた状態においてバー２の中心軸Ｏ２と略平行に延びるように配設されており、この略平行に延びる刃先で深穴４１の内周面４ａを旋削するようになっているため、軸方向長さをより長くして拡径溝４５が成形される。

また、深穴４１の内周面４ａの仕上げ加工と同時に、撓み発生手段６として構成されて閉塞側端面４１ａに突出して成形される凸部４１ｂが取り除かれるようになっている。このように、深穴４１の内周面４ａの仕上げと同時に撓み発生手段６を取り除く加工が行われ、特別な加工工数を増やすことなく深穴の仕上げをよくすることができる。

次いで、本発明の第２実施例について図８〜図１１を参照して説明する。なお、第２実施例において、被削材４、および旋盤５については図３，図４(ａ)に示した第１実施例で用いたものと同様である。このため、第１実施例と同一の部材については、同一の符号を付して重複説明を省略する。

第２実施例において、穴加工工具１は、バー２が第１実施例と同様である一方、ヘッド３は、図８に示す第３のヘッド３３がバー２に取り付けられて構成される。第３のヘッド３３は、基端部にバー２のネジ孔２ｂと螺合するボルト部３３ｂが設けられており、バー２に対して着脱自在に取り付けられる。先端部には第３の切刃３３ｃが本体部３３ａに螺合して取り付けられ、その刃先が本体部３３ａから径方向に突出した位置でバー２の中心軸Ｏ２と略平行に延びるように配設されている。また、本体部３３ａの先端面に凸円錐状の凸部３３ｄが設けられている。この凸円錐状の凸部３３ｄの中心軸Ｏ３３は、第３のヘッド３３をバー２に取り付けた状態において、バー２の中心軸Ｏ２に対して偏心している。また、凸部３３ｄは、バー２の中心軸Ｏ２上に円錐傾斜面３３ｅが設けられる。さらに、凹部３３ｄの中心軸Ｏ３３は、第３の切刃３３ｃに対して遠ざかる方向に偏心される。

以下、第２実施例の穴加工方法について説明する。まず、公知のドリル加工により、被削材４に深穴４２が、中心軸Ｏ４２を被削材４の中心軸Ｏ４と同軸と成るようにして成形される。なお、ドリルの刃先は、被削材４の中心軸Ｏ４上に位置するようにしてこのドリル加工が行われる。このため、図９に示すように、深穴４２の閉塞側端壁４２ａには、被削材４の中心軸Ｏ４、深穴４２の中心軸Ｏ４２上に、凹円錐状の凹部４２ｂが形成される。

このようにして深穴４２が成形された被削材４を、第１実施例と同様にして図３に示す旋盤５のチャック５１に保持し、第３のヘッド３３を取り付けた穴加工工具１をブッシュに保持し、穴加工工具１を被削材４に対して図９に矢印Ｒで示すように相対回転させるとともに矢印Ｘで示すように被削材４に近づける方向に相対移動させる。なお、穴加工工具１の相対回転軸はバー２の中心軸Ｏ２であり、第３の切刃３３ｃの相対回転半径はバー２の中心から第３の切刃３３ｃまでの距離に相当し、ドリル加工で成形された深穴４２の内径よりもわずかに小さい。この相対回転および相対移動により、第３のヘッド３３の先端面が深穴４２の閉塞側端面４２ａに当接する。

閉塞側端面４２ａに形成される凹部４２ｂは、被削材４の中心軸Ｏ４上にあり、第３のヘッド３３に設けられる凸部３３ｄは、バー２の中心軸Ｏ２に対して偏心しており、また、バー２の中心軸Ｏ２上、すなわち凹部４２ｂの中心軸Ｏ４２上に円錐傾斜面３３ｅを有している。このため、第３のヘッド３３が閉塞側端面４２ａに当接するとき、凹部４２ｂおよび凸部３３ｄは、互いの先端が軸方向にずれた状態で互いの円錐傾斜面３３ｅ，４２ｃに当接する。

図１０に示すように、さらに穴加工工具１を相対移動させるように力Ｆ１を作用させると、被削材４に当接する凸部３３ｄが凹部４２ｂの円錐傾斜面４２ｃを伝って第３のヘッド３３を切刃方向に向ける力Ｆ２に変換され、バー２の先端部が切刃方向に漸次撓み量を増すようにして撓まされる。これにより、第３のヘッド３３が穴加工工具１の基端部における中心軸に対して公転するように相対回転し、第３の切刃３３ｃの相対回転軌跡の径が、深穴４２の内周面４ａを切削しながら大きくなり、深穴４２の最深部に拡径溝４５が成形される。なお、相対移動により、凸部３３ｄの先端部が凹部４２ｂの先端部に達するとこの状態で、第３のヘッド３３ｃを保持することができ、バー２が撓んだ状態で保持される。このとき、第３の切刃３３ｃの相対回転半径が第１実施例と同様にして、凸部３３ｄの中心から第３の切刃３３ｃまでの距離に相当する。このように、第２実施例において、深穴４２の閉塞側端面４２ａに形成される凹円錐状の凹部４２ｂを本発明に係る第１の当接部とし、第３のヘッド３３の先端面に設けられる凸円錐状の凸部３３ｄと本発明に係る第２の当接部とし、これら凹部４２ｂおよび凸部３３ｄとにより本発明に係る撓み発生手段６が構成される。

このように、本実施例においても、第１実施例と同様に、ドリル加工により予め成形した深穴４２の閉塞側端面４２ａに凹円錐状の凹部４２ｂが深穴４２の中心軸Ｏ４２上に深穴４２とともに成形されるようになっており、この凹部４２ｂに当接される凸円錐状の凸部３３ｄが第３のヘッド３３の先端面にバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心して設けられる。穴加工工具１を軸方向に相対移動させて凹部４２ｂおよび凸部３３ｄの互いの円錐傾斜面４２ｃ，３３ｅを当接させ、さらに相対移動させることにより、漸次撓み量が増すようにしてバー２の先端部を撓ませることができ、第３の切刃３３ｃの相対回転軌跡の径を深穴の内周面を切削させながら漸次大きくでき、深穴４１の内径よりも大きな径の拡径溝が成形される。また、凹部４２ｂの先端部が凸部の先端部に達したときに、バー２の先端部を撓ませた状態で保持することができる。さらに、拡径溝４５を成形するための第３の切刃３３の形状は第１実施例と同様にして軸方向に略平行に延びるように配設されている。このため、第２実施例においても第１実施例と同様の効果を得ることができる。

続いて、第３実施例について図１２を参照して説明する。本実施例においては、穴加工工具１、被削材４、および旋盤５については、第１実施例と同様のものである。第１実施例と同一の部材については同一の符号を付して重複説明を省略する。

第３実施例における被削材４は、第１実施例において閉塞側端面を有する深穴４１を成形するとしたが、本実施例では貫通穴４３を設け、貫通穴４３の内部において上記実施例と同様の拡径溝４５を成形する。

この貫通穴４３は、第１実施例と同様にして被削材４をチャック５１に取り付け、第１のヘッド３１を取り付けた穴加工工具１をブッシュ５４に取り付け、穴加工工具１を被削材４に対して相対回転させるとともにこの相対回転の軸方向に相対移動させることで、成形される。貫通穴４３の中心軸Ｏ４３は、穴加工工具１の相対回転軸（バー２の中心軸Ｏ２）と同軸であり、被削材４の中心軸Ｏ４と同軸となる。また、第２実施例で深穴４２を成形したようにドリル加工によって本実施例の貫通穴４３を成形してもよい。

このように成形された貫通穴４３の内部には、図１２(ａ)に示すように、芯出し部材７が設けられる。芯出し部材７は、先端部７１ａが凸円錐状に形成される芯出し治具７１を有して構成される。なお、芯出し治具７１の先端部７１ａは、第１実施例で深穴４１の閉塞側端面４１ａに形成された凸部４１ｂと同じ形状となっている。この芯出し治具７１は、旋盤５に設けられた図示しない治具取付機構に貫通穴４３の中心軸Ｏ４３上に位置するようにして取り付けられる。なお、本実施例では、円筒状に形成されるガイド部材７２が芯出し部材７１の外周側に設けられている。ガイド部材７２の外径は貫通穴４３の径とほぼ等しくされている。このため、ガイド部材７２が周設された芯出し治具７１を治具取付機構に取り付けることにより、ガイド部材７２が貫通穴に嵌合し、芯出し治具７１が貫通穴４３の中心軸Ｏ４３上に位置した状態で保持される。

このように芯出し部材７がセットされる被削材４に対し、第２のヘッド３２が取り付けられてブッシュ５４に取り付けられる穴加工工具１を相対回転させるとともに軸方向に相対移動させる。これにより、第２のヘッド３２の本体部３２ａの先端面に設けられた凹円錐状の凹部３２ｄが芯出し治具７１の先端部７１ａに当接する。芯出し治具７１の先端部７１ａは貫通穴４３の中心軸Ｏ４３上に配設されるのに対し、凹部３２ｄはバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心された中心軸Ｏ３２を有していることから、先端部７１ａと凹部３２ｄは互いの先端が軸方向にずれた状態で互いの円錐傾斜面を当接させる。

上記実施例と同様に、穴加工工具１をさらに軸方向に相対移動させることにより、凹部３２ｄが芯出し治具７１の先端部７１ａにおける円錐傾斜面を伝って相対移動させる力Ｆ１を径方向に向ける力Ｆ２に変換して第２のヘッド３２を切刃方向に向けて移動させ、バー２の先端部を切刃方向に漸次撓み量を増すようにして撓ませることができ、第２の切刃３２ｃの相対回転半径を貫通穴４３の内周面４ａを切削させながら漸次大きくすることができる。これにより、図１２(ｂ)に示すように、貫通穴４３の内部に貫通穴４３の内径よりも径の大きい拡径溝４５が成形される。また、上記実施例と同様に、凹部３２ｄの先端部が芯出し治具７１の先端部７１ａに達することにより、バー２の先端部が撓んだ状態で保持される。このように本実施例においても、簡易な加工を施したヘッドを用いて精度のよい拡径溝４５を成形することができる。

また、本実施例においては、凹部３３ｄの当接相手となる芯出し治具７１にガイド部材７２を周設している。これにより、穴加工工具１を芯出し治具７１に当接させた状態でさらに軸方向に相対移動させても、芯出し治具７１の中心位置が保持される。このように、ガイド部材７２を設けることにより、第２の切刃３２ｃの相対回転半径が拡大するときに芯出し治具７１が撓んで相対回転軸がぶれることを防ぎ、拡径溝４５を精度よく成形することができる。

続いて、第４実施例について図１３を参照して説明する。本実施例においては、穴加工工具１、被削材４、および旋盤５については、第２実施例と同様のものである。第２実施例と同一の部材については同一の符号を付して重複説明を省略する。

第４実施例は、第３実施例と同様に、被削材４に貫通穴４４を設け、この貫通穴４４の内部に拡径溝４５が成形される。この貫通穴４４は、第３実施例の貫通穴４３と同様にして設けられる。貫通穴４４の中心軸Ｏ４４は、穴加工工具１の相対回転軸（バー２の中心軸Ｏ２）と同軸であり、被削材４の中心軸Ｏ４と同軸となる。

成形された貫通穴４４の内部には、図１３に示すように芯出し部材７′が設けられる。この芯出し部材７′は、先端部７６ａが凹円錐状に形成される芯出し治具７６を有して構成される。なお、芯出し治具７６の先端部７６ａは第２実施例で深穴４２の閉塞側端面４２ａに形成された凹部４２ｂと同じ形状となっている。この芯出し治具７６は、旋盤５に設けられた図示しない治具取付機構に貫通穴４４の中心軸Ｏ４４上に位置するようにして取り付けられている。なお、本実施例では、第３実施例と同様にして円筒状に形成されるガイド部材７７を芯出し部材７６の外周側に設けており、ガイド部材７７が周設された芯出し治具７６を治具取付機構に取り付けることにより、ガイド部材７７を貫通穴４４に嵌合させ、芯出し治具７６を貫通穴４４の中心軸Ｏ４４上に位置した状態で保持するようになっている。

このように芯出し部材７′がセットされた被削材４に対し、第３のヘッド３３を取り付けた穴加工工具１を相対回転させるとともに軸方向に相対移動させる。これにより、第３のヘッド３３の本体部３３ａの先端面に設けられた凸円錐状の凸部３３ｄが芯出し治具７６の先端部７６ａに当接する。芯出し治具７６の先端部７６ａは貫通穴４４の中心軸Ｏ４４上に配設されるのに対し、凸部３３ｄはバー２の中心軸Ｏ２に対して偏心された中心軸Ｏ３３を有していることから、先端部７６ａと凸部３３ｄは互いの先端が軸方向にずれた状態で互いの円錐傾斜面を当接させる。

上記実施例と同様に、穴加工工具１をさらに軸方向に相対移動させることにより、軸方向に相対移動させる力Ｆ１が切刃方向に向けるように作用する力Ｆ２に変換されて第３のヘッド３３が切刃方向に移動するようになる。このように、軸方向の相対移動に連れてバー２の先端部を切刃方向に漸次撓み量を増すようにして撓ませることができ、第３の切刃３３ｃの相対回転半径を貫通穴４４の内周面４ａを切削させながら漸次大きくすることができる。これにより、図１２(ｂ)に示すように、第３実施例と同様にして貫通穴４４の内部に貫通穴４４の内径よりも径の大きい拡径溝４５が成形される。また、上記実施例と同様に、凸部３３ｄの先端部が芯出し治具７６の先端部７６ａに達することによりバー２の先端部が撓んだ状態で保持されるようになっている。

このように本実施例においても、ヘッドに簡易な加工を施すことにより、精度のよい拡径溝４５を成形することができる。また、本実施例においても、芯出し治具７６の中心位置を保持するためのガイド部材７７が芯出し治具７６に周設されており、第３の切刃３３ｃの相対回転半径が拡大するときに相対回転軸がぶれることを防ぎ、拡径溝４５をより精度よく成形することができる。

これまで、本発明に係る穴加工工具および穴加工方法の各実施例について説明したが、必ずしも上記実施例の形態に限られない。例えば、旋盤５により被削材４を軸回りに回転させ、穴加工工具１を軸方向に移動させるとしたが、穴加工工具１が相対回転可能であるとともに相対移動可能であればよく、穴加工工具１を回転させ、あるいは被削材を軸方向に移動させる形態でもよい。

また、本発明は変速機の回転軸を実施例として説明したが、必ずしも上記実施例の形態に限らず、深穴内側に拡径溝加工を施す被削材であれば、変速機の回転軸に限らず種々の部材の加工に適用することが可能である。

本発明に係る穴加工工具を示す側面図である。第１実施例において穴加工工具に取り付けられるヘッドを示し、(ａ)が第１のヘッド、(ｂ)が第２のヘッドを示す側面図である。旋盤を示す側面図である。第１実施例の穴加工方法について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第１実施例の撓み発生手段について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第１実施例の穴加工方法について示す穴加工工具および被削材の側面図である。仕上げ加工について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第２実施例において上記穴加工工具に取り付けられるヘッドを示す側面図である。第２実施例の穴加工方法について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第２実施例の撓み発生手段について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第２実施例の穴加工方法について示す穴加工工具および被削材の側面図である。第３実施例の穴加工工具および芯出し部材について示す側面図である。第４実施例の穴加工工具および芯出し部材について示す側面図である。

符号の説明

Ｏ中心軸
ＯＲ回転軸
１穴加工工具
２バー
３ヘッド
４被削材
５旋盤
６撓み発生手段
７，７′ 芯出し部材
３２ｄ凹部（第２の当接部）
３３ｄ凸部（第２の当接部）
４１，４２深穴
４１ａ，４２ａ閉塞側端面
４１ｂ凸部（第１の当接部）
４２ｂ凹部（第１の当接部）
４３，４４貫通穴
４５拡径溝
７１，７６芯出し治具
７１ａ，７６ａ先端部（第１の当接部）

Claims

略円柱状のバーと、前記バーの先端部に取り付けられて切刃を備えるヘッドとから構成され、円筒状に延びる穴が予め成形されるとともに前記穴の閉塞側端面に中心軸が前記穴の中心軸上に位置する凸円錐状または凹円錐状の第１当接部が形成された被削材に対して、前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転されるとともに前記中心軸方向に相対移動されて前記穴の内部に挿入され、前記切刃により前記穴の内周面に前記穴の内径よりも径の大きい拡径溝を成形する穴加工工具であって、
前記ヘッドの先端面に、中心軸が前記バーの中心軸から前記切刃に対して遠ざかる方向に偏心して前記バーの中心軸と平行に延びるとともに、前記バーの中心軸上に傾斜面を有する凹円錐状または凸円錐状の第２当接部が設けられており、
前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で前記中心軸方向に相対移動されると、前記第２当接部の前記傾斜面が前記第１当接部の傾斜面に当接し、さらに前記中心軸方向に相対移動されると前記第２当接部が前記第１当接部の前記傾斜面の方向に移動されることにより、前記中心軸方向に作用する力を前記中心軸方向に直交する方向の力に変換して前記切刃が前記穴の内周面に近づくように前記バーの先端部を撓ませて、前記切刃により前記穴の内周面に前記拡径溝を成形することを特徴とする穴加工工具。
前記切刃の刃先が前記バーの中心軸と略平行に延びるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穴加工工具。
略円柱状のバーと、前記バーの先端部に取り付けられて切刃を備えるヘッドとから構成される穴加工工具を、円筒状に延びる穴が予め成形された被削材に対して、前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転させるとともに前記中心軸方向に相対移動させて前記穴の内部に挿入し、前記切刃により前記穴の内周面に前記穴の内径よりも径の大きい拡径溝を成形する穴加工方法であって、
前記穴の閉塞側端面に中心軸が前記穴の中心軸上に位置する凸円錐状または凹円錐状の第１当接部を形成し、
前記穴加工工具を前記バーの中心軸が前記穴の中心軸と同軸上に位置した状態で相対回転させるとともに前記中心軸方向に相対移動させて、前記ヘッドの先端面に設けられた中心軸が前記バーの中心軸から前記切刃に対して遠ざかる方向に偏心して前記バーの中心軸と平行に延びるとともに、前記バーの中心軸上に傾斜面を有する凹円錐状または凸円錐状の第２当接部の前記傾斜面を前記第１当接部の傾斜面に当接させ、
前記穴加工工具をさらに前記中心軸方向に相対移動させて、前記第２当接部が前記第１当接部の前記傾斜面の方向に移動されることにより、前記中心軸方向の作用する力を前記中心軸方向に直交する方向の力に変換して前記切刃が前記穴の内周面に近づくように前記バーの先端部を撓ませて、前記切刃の相対回転軌跡の径を漸次大きくして前記切刃により前記穴の内周面に前記拡径溝を成形することを特徴とする穴加工方法。
前記切刃の刃先が前記バーの中心軸と略平行に延びるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の穴加工方法。