JP5082442B2

JP5082442B2 - ボーリングバーの加工径調整装置および方法

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Publication number: JP5082442B2
Application number: JP2006355603A
Authority: JP
Inventors: 峰人佐俣
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP2008161989A

Description

本発明は、円柱状本体の外周部に切刃保持部材を介して切刃を設け、この切刃の前記円柱状本体の径方向外側への突出量を調整して加工径を調整するボーリングバーの加工径調整装置および方法に関する。

機械加工の穴あけ工程において、仕上げ研削加工を行うには、リーマによる工法とボーリングバーによる工法とがある。

一般的には、前者は大径化が困難でかつ加工径の調整ができないものが多く、後者は大径化が可能であり、加工径を必要に応じて調整できるものが多い。

ボーリングバー工法による加工径の調整については、切刃を取り付けたバー本体を、偏心させたり、径方向に弾性変形させたりする方法と、バー本体に取り付けたカートリッジの調整機構を利用する方法などがある。

このうち、カートリッジの調整機構を利用する方法については、先端に切刃を備えたカートリッジを、円柱状のバー本体の内部に径方向に向けて設けた取付孔内に移動可能に収容して調整ナットにより調整するものが知られている(例えば下記特許文献１参照)。

特開２００２−１０３１０８号公報

しかしながら、上記したカートリッジの調整機構を利用する方法については、工具を用いて目盛などを見ながら微調整できるという利点があるものの、バー本体に設けた取付孔内に、切刃を備えたカートリッジを埋設するために、比較的大きな取付孔を加工する必要があり、バー本体の剛性が低下してしまう。

また、上記したようなバー本体の剛性低下を防ぐために、例えばカートリッジの基端側をボルトでバー本体の外周部に固定し、切刃を取り付けたカートリッジの先端側を、ねじなどで持ち上げて弾性変形させたり、カートリッジとバー本体との間に挿入する隙間板の厚さを変更して調整する方法が採られている。

ところが、この場合には、バー本体に対する加工部位を小さくすることができることから、バー本体の剛性低下を防ぐことができるものの、加工径の微調整が困難となっている。

このように、加工径の調整を行うにあたり、バー本体に取り付けたカートリッジの調整機構を利用する方法については、加工径を微調整可能とする点と、バー本体の剛性を確保する点との双方を満足することができず、改善が望まれている。

そこで、本発明は、ボーリングバーのバー本体の剛性を確保しつつ加工径の微調整を可能とすることを目的としている。

本発明は、円柱状本体の外周部に切刃保持部材を介して切刃を設け、この切刃の前記円柱状本体の径方向外側への突出量を調整して加工径を調整するボーリングバーの加工径調整装置において、前記円柱状本体の軸方向一端側の前記切刃保持部材を、固定具により前記円柱状本体に固定し、前記円柱状本体の軸方向他端側の前記切刃保持部材に、前記円柱状本体に対してその径方向に移動可能でかつ前記切刃保持部材に対して前記円柱状本体の径方向に移動可能な調整具を設け、前記調整具は、内側に備えられて前記円柱状本体の雄ねじに螺合する雌ねじのピッチと、外側に備えられて前記切刃保持部材の雌ねじに螺合する雄ねじのピッチとを互いに異ならせ、前記円柱状本体の雄ねじは、前記円柱状本体に締結固定した植込みねじであって、該植込みねじが、前記円柱状本体のねじ底に先端が達する状態で螺合締結されていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、円柱状本体の外周部に固定具により一端側を固定した切刃保持部材の他端側に、円柱状本体に対してその径方向に移動可能でかつ切刃保持部材に対して円柱状本体の径方向に移動可能な調整具を設けたので、調整具を切刃保持部材とともに円柱状本体に対してその径方向一方側に向けて移動させるとともに、切刃保持部材を調整具に対して円柱状本体の径方向他方側に向けて、前記径方向一方側への移動量と異なる移動量で移動させることで、切刃保持部材の調整具取付側を円柱状本体の径方向に変位させて切刃の突出量を微調整することができる。この際、切刃保持部材は円柱状本体の外周部に取り付けるだけなので、大きな取付孔を加工する必要がなく、したがって円柱状本体の剛性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる、図２に示すボーリングバー１における加工径調整装置３の拡大した断面図である。この加工径調整装置３は、ボーリングバー１の円柱状本体であるバー本体５の先端側（図２中で左側）外周の一部に設けた凹部７に取り付けている。

加工径調整装置３は、切刃保持部材としてのカートリッジ９の図１中で左右の長手方向ほぼ中央位置の外部に切刃１１を取り付けており、カートリッジ９を凹部７にセットした上で、ボーリングバー１の軸方向一端側となる基端側（図２中で右側）部分のカートリッジ９を、固定具としての固定ねじ１３をバー本体５のねじ孔５ａ締結することで固定している。

なお、固定ねじ１３を挿入するカートリッジ９のねじ挿入孔９ａは図１中で左右方向に長い長孔とし、カートリッジ９をバー本体５に対してその軸方向に位置調整可能としている。

上記した切刃１１は、カートリッジ９の図１中で左右方向ほぼ中央に設けた取付凹部９ｂに取り付けており、カートリッジ９は、この取付凹部９ｂより図１中で右側部分の外表面９ｃと同左側部分の外表面９ｄとの間に段差９ｅを設け、この段差９ｅより左側の外表面９ｄを、同右側の外表面９ｃよりもボーリングバー１の径方向中心側となるよう形成している。

そして、上記した外表面９ｄの先端側に、調整具としての円筒中空状の調整ねじ１５を取り付けている。調整ねじ１５は、基端側に鍔部としてのフランジ１５ａを有し、フランジ１５ａより先端側の外周側にＭ１６ピッチ１．０の左ねじで構成した雄ねじ１５ｂを、また内周側にはＭ１０ピッチ１．２の右ねじで構成した雌ねじ１５ｃを、それぞれ設けている。このような調整ねじ１５の雄ねじ１５ｂを、カートリッジ９に形成した雌ねじ９ｆに螺合させている。なお、フランジ１５ａの端面には、調整用工具（例えばピンレンチ）挿入穴１５ｄを複数設けてある。

また、上記調整ねじ１５の雌ねじ１５ｃに整合する位置のバー本体５には、カートリッジ９の雌ねじ１５ｃと同様な雌ねじ５ｂを設け、雌ねじ１５ｃおよびこの雌ねじ５ｂに、円柱状本体の雄ねじとなる植込みねじ１７を螺合している。植込みねじ１７は、図１中で上方の端部に工具挿入用の六角穴を設けている。

次に作用を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、カートリッジ９を固定ねじ１３によって仮止めするが、この際、切刃１１による加工径が基準値となるように、カートリッジ９における切刃１１の取付部位とバー本体５との間に、隙間ゲージ１９を挿入しておく。なお、この隙間ゲージ１９は、バー本体５の凹部７が図３（ａ）中で紙面に直交する方向に開口しているので、この開口方向から挿入可能である。

上記図３（ａ）の状態から、図３（ｂ）に示すように、調整ねじ１５をカートリッジ９の雌ねじ９ｆに螺合させるが、この際調整ねじ１５は、そのフランジ１５ａがカートリッジ９の外表面９ｄに接触する手前数回転の位置としておく。つまり、調整ねじ１５のフランジ１５ａとカートリッジ９の外表面９ｄとの間に隙間２１を設定しておく。

さらに、上記図３（ｂ）の状態から、図３（ｃ）に示すように、植込みねじ１７を、調整ねじ１５内に螺合貫通させてその先端を突出させるとともに、バー本体５の雌ねじ５ｂに対してそのねじ底５ｃに先端が達するまで螺合締結する。このとき、カートリッジ９はバー本体５に仮止めした状態なので、カートリッジ９をバー本体５に対して適宜位置調整することで、植込みねじ１７を調整ねじ１５内からバー本体５の雌ねじ５ｂに連続して螺合させることができる。

上記のようにして螺合締結した植込みねじ１７は、バー本体５に対し、ロック剤の塗布やサイドからのロックねじによって固定して一体化する。これにより植込みねじ１７の、切削加工時などでの振動による抜けや、その外側の調整ねじ１５を回したときの連れ回りを防止することができる。

植込みねじ１７を螺合締結した後は、隙間ゲージ１９を外した上で、仮締めしておいた固定ねじ１３を締め付け、カートリッジ９をバー本体５に固定する。この状態では、切刃１１による加工径がほぼ基準値に設定されていることになり、以後調整ねじ１５を回転させることで加工径調整作業を実施可能となる。

加工径の調整作業は、図３（ｃ）の状態から調整ねじ１５を回転させるが、この際調整ねじ１５を右に１回転回すと、調整ねじ１５は、右ねじ結合している植込みねじ１７に対し、カートリッジ９とともに矢印Ａで示す方向に１．２ｍｍ前進する一方、左ねじ結合しているカートリッジ９が、調整ねじ１５に対して上記Ａとは逆方向に１ｍｍ後退移動する。

すなわち、カートリッジ９は、調整ねじ１５を右に１回転回すことで、調整ねじ１５外側の左雄ねじ１５ｂのピッチ１．０と、同内側の右雌ねじ１５ｃのピッチ１．２との差分となる０．２ｍｍだけ矢印Ａ方向に前進することになり、この０．２ｍｍが切刃１１の調整量となる。

同様にして、調整ねじ１５を左に１回転回すと、切刃１１は矢印Ａとは反対方向に０．２ｍｍだけ後退することになる。

上記した原理を利用することで、調整ねじ１５の回転角度１°あたり０．５μｍの微調整が可能となる。

なお、ここで示した数値は一例であり、本発明を実施可能な他の値であってもよい。

このように、本実施形態によれば、バー本体５の外周部に固定ねじ１３により一端側を固定したカートリッジ９の他端側に、バー本体５に対してその径方向に移動可能でかつカートリッジ９に対してバー本体５の径方向に移動可能な調整ねじ１５を設けたので、調整ねじ１５を回転させることで、この調整ねじ１５をバー本体５に対してその径方向一方側に向けてカートリッジ９とともに移動させるとともに、カートリッジ９を調整ねじ１５に対してバー本体５体の径方向他方側に向けて、前記径方向一方側への移動量と異なる移動量で移動させることができ、これによりカートリッジ９における調整ねじ１５の取付側をバー本体５の径方向に変位させて切刃１１の突出量を微調整することができる。

なお、調整ねじ１５の回転角度１°あたり０．５μｍ調整したとしても、固定ねじ１３の中心と切刃１１の先端との軸方向（図１中で左右方向）間隔をＡ、調整ねじ１５の中心と切刃１１の先端との軸方向（図１中で左右方向）間隔をＢとした場合、切刃１１はレバー比［Ｂ／（Ａ＋Ｂ）］だけ軸方向（図１中で左右方向）に移動するだけである。

この際、カートリッジ９をバー本体５に取り付ける際に、バー本体５の外周部に凹部７を形成するだけなので、大きな取付穴を加工する必要がなく、したがってバー本体５の剛性を確保することができる。

また、本実施形態では、カートリッジ９をボーリングバー１に取り付けた状態で高速回転させても、調整ねじ１５は一方向のみを片押しねじではなく、植込みねじ１７を介してバー本体５に連結しているので、カートリッジ９が遠心力で外側に曲がることなく安定した加工寸法を得ることができる。

また、カートリッジ９における調整ねじ１５の取付部位となる外表面９ｄが、カートリッジ９における切刃１１の取付部位となる外表面９ｃよりも、バー本体５の径方向中心側となるように、これら各外表面９ｄ，９ｃ相互間に段差９ｅを設けたので、切刃１１を調整ねじ１５より径方向外側に突出した状態で容易に設置できるとともに、カートリッジ９における調整ねじ１５の取付部位を、バー本体５から離反させる際の弾性変形が容易となる。

図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態を示す、調整具としての調整ねじ１５０のフランジ１５０ａ周辺を拡大して示す断面図である。この調整ねじ１５０のフランジ１５０ａとカートリッジ９に形成した凹部９ｇとの間に皿ばね２３を設けている。皿ばね２３、調整ねじ１５０をカートリッジ９から抜ける方向、すなわち図４中で上方に向けて押し付ける弾性体を構成している。

皿ばね２３を設けることで、調整ねじ１５０の雄ねじ１５０ｂとカートリッジ９の雌ねじ９ｆとの間のねじ結合間の摩擦抵抗を高め、切削加工時などでの振動による調整ねじ１５０の回転を防止する。なお、符号１５０ｃは、調整ねじ１５０の雌ねじである。

また、フランジ１５０ａの外周端部には、カートリッジ９の凹部９ｇに向けて突出する環状板部材としての側壁１５０ｄを設け、この側壁１５０ｄの先端を凹部９ｇ内に入り込ませた状態とする。これにより、切削加工時にて発生する切屑の皿ばね２３への進入を防止し、皿ばね２３の機能が損なわれることを防止する。

すなわち、上記した側壁１５０ｄは、鍔部であるフランジ１５０ａの皿ばね２３より外側に設けられ、フランジ１５０ａとカートリッジ９との間の外側開口部を塞ぐシール部を構成している。

なお、上記したシール部として、図４（ｂ）に示すように、調整ねじ１５００のフランジ１５００ａとカートリッジ９との間に、Ｏリング２５を設けるようにしてもよい。Ｏリング２５を設けることで、図４（ａ）における側壁１５０ｄと同様に、切削加工時にて発生する切屑の皿ばね２３への進入を防止する。

本発明の第１の実施形態に係わる、図２に示すボーリングバーにおける加工径調整装置の拡大した断面図である。図１の加工径調整装置を備えたボーリングバーの正面図である。図１の加工径調整装置における調整作業を示す動作説明図で、（ａ）はカートリッジをバー本体に仮止めした状態、（ｂ）は（ａ）の状態から調整ねじをカートリッジに取り付けた状態、（ｃ）は（ｂ）の状態から植込みねじを調整ねじおよびバー本体に螺合させた状態を、それぞれ示す。（ａ）は、本発明の第２の実施形態を示す、調整ねじのフランジ周辺を拡大して示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す断面図である。

符号の説明

５ボーリングバーのバー本体（円筒状本体）
９カートリッジ（切刃保持部材）
１１切刃
１３固定ねじ（固定具）
１５，１５０，１５００調整ねじ（調整具）
１５ａ，１５０ａ，１５００ａ調整ねじのフランジ（鍔部）
１５ｂ，１５０ｂ，１５００ｂ調整ねじの雄ねじ
１５ｃ，１５０ｃ，１５００ｃ調整ねじの雌ねじ
１５０ｄフランジの側壁（環状板部材，シール部）
１７植込みねじ（円筒状本体の雄ねじ）
２３皿ばね（弾性体）
２５Ｏリング（シール部）

Claims

円柱状本体の外周部に切刃保持部材を介して切刃を設け、この切刃の前記円柱状本体の径方向外側への突出量を調整して加工径を調整するボーリングバーの加工径調整装置において、前記円柱状本体の軸方向一端側の前記切刃保持部材を、固定具により前記円柱状本体に固定し、前記円柱状本体の軸方向他端側の前記切刃保持部材に、前記円柱状本体に対してその径方向に移動可能でかつ前記切刃保持部材に対して前記円柱状本体の径方向に移動可能な調整具を設け、
前記調整具は、内側に備えられて前記円柱状本体の雄ねじに螺合する雌ねじのピッチと、外側に備えられて前記切刃保持部材の雌ねじに螺合する雄ねじのピッチとを互いに異ならせ、
前記円柱状本体の雄ねじは、前記円柱状本体に締結固定した植込みねじであって、該植込みねじが、前記円柱状本体のねじ底に先端が達する状態で螺合締結されていることを特徴とするボーリングバーの加工径調整装置。
前記調整具と前記切刃保持部材との間に、これら相互のねじ結合間の摩擦抵抗を高める弾性体を設けたことを特徴とする請求項１に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記調整具の基端側外周部に鍔部を設け、この鍔部と前記切刃保持部材との間に、前記ねじ結合間の摩擦抵抗を高める弾性体を設けたことを特徴とする請求項２に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記鍔部の前記弾性体より外側に、前記鍔部と前記切刃保持部材との間の外側開口部を塞ぐシール部を設けたことを特徴とする請求項３に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記シール部は、前記鍔部の外周側端部から前記切刃保持部材に向けて突出する環状板部材であることを特徴とする請求項４に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記シール部は、Ｏリングであることを特徴とする請求項４に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記弾性体は、皿ばねであることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１項に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
前記切刃保持部材の前記調整具取付部位が、前記切刃保持部材の前記切刃取付部位よりも、前記円柱状本体の径方向中心側となるように、前記調整具取付部位と前記切刃取付部位との間に段差を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のボーリングバーの加工径調整装置。
円柱状本体の外周部に切刃保持部材を介して切刃を設け、この切刃の前記円柱状本体の径方向外側への突出量を調整して加工径を調整するボーリングバーの加工径調整方法において、前記円柱状本体の軸方向一端側の前記切刃保持部材を、固定具により前記円柱状本体に固定し、前記円柱状本体の軸方向他端側の前記切刃保持部材に設けた調整具を操作することで、この調整具を前記切刃保持部材とともに前記円柱状本体に対してその径方向一方側に向けて移動させるとともに、前記切刃保持部材を調整具に対して前記円柱状本体の径方向他方側に向けて、前記径方向一方側への移動量と異なる移動量で移動させ、前記切刃保持部材の前記調整具取付側を前記円柱状本体の径方向に変位させて前記切刃の突出量を調整するにあたり、
前記調整具は、内側に備えられて前記円柱状本体の雄ねじに螺合する雌ねじのピッチと、外側に備えられて前記切刃保持部材の雌ねじに螺合する雄ねじのピッチとを互いに異ならせ、
前記調製ねじを、円柱状本体のねじ底に先端が達する状態で円柱状本体に螺合締結した植込みねじに対して回転操作することで、調製ねじが切刃保持部材とともに円柱状本体の径方向一方側に向けて移動するとともに、前記切刃保持部材が調整具に対して円柱状本体の径方向他方側に向けて、前記径方向一方側への移動量と異なる移動量で移動することを特徴とするボーリングバーの加工径調整方法。