JP5173351B2 - 内径加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、被削材に形成された加工穴（下穴）を所定の内径に加工する内径加工工具、この内径加工工具に用いられる内径加工方法に関するものである。

この種の内径加工工具として、本発明の発明者らは特許文献１において、長尺円柱状の工具本体の外周に切刃を備えた切刃部を有するカートリッジが工具本体の中心線方向に複数収容されるとともに、この切刃部の裏面に先端部が当接する調整ピンと、この調整ピンの後端面に傾斜面とされた側面が摺接した軸方向に進退可能な調整バーとを備えて、上記切刃部を押圧することによりその位置を調整する調整機構を具備したラインバーを提案している。このような内径加工工具は、例えばエンジンの各軸受部のように複数の同内径の加工穴が間隔をあけて同軸に形成されている場合に、複数のカートリッジの切刃部を隣接する加工穴の間に位置するように配置した後、工具本体の中心線を加工穴の軸線と同軸に配置するとともにこの中心線回りに工具本体を回転しつつ該中心線方向に送り出すことにより、１つの切刃部が１つの加工穴を切削するようにして所定の内径に仕上げ加工するのに用いられる。
特開２００６−２６３８２９号公報

ところで、このような内径加工工具による仕上げ加工に先だっては、粗加工や、この粗加工から仕上げ加工径近くまで内径を追い込んでゆく中仕上げ加工が行われるが、従来このような中仕上げ加工は、仕上げ加工用の加工径に設定された上記ラインバーのような内径加工工具とは別に、中仕上げ加工用に加工径が設定された同様の内径加工工具を用意して、中仕上げ加工と仕上げ加工とで２工程で加工を行うようにしていた。ところが、近年このような内径加工に対する加工サイクルタイムの短縮や加工効率向上への要求に伴い、従来２工程で行っていた中仕上げ加工と仕上げ加工とを１工程で行うことが求められるようになってきている。

しかるに、このような加工を上述のような複数の同内径の加工穴が間隔をあけて設けられた被削材の各加工穴ごとに行うには、複数の加工穴のうち工具本体の送り方向手前側の加工穴が中仕上げ加工された後でなければ、仕上げ加工用の切刃部による切削を行うことができず、またこの仕上げ加工を行うにも加工穴と同数の切刃部が必要となる。従って、こうして仕上げ加工と仕上げ加工とを１工程で行おうとすると、結果的に中仕上げ加工用の内径加工工具と仕上げ加工用の内径加工工具とが同軸に一体化した、極めて長尺な工具本体を要することになり、工具本体に振れ等が生じ易くなって加工精度が劣化するおそれがある。また、工具を保持して回転および送りを与える工作機械も大型化してしまって設備コストの増加を招く上、この工具の送り方向のストロークも大きくなるため、加工サイクルタイムを十分に短縮することも困難となってしまう。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のような加工穴の中仕上げ加工と仕上げ加工とを、必要以上の工具本体の長尺化や設備コストの増大を招くことなく短い加工サイクルタイムで高精度に行うことが可能な内径加工方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の内径加工方法は、中心線に沿って延びる円柱状の工具本体の外周面に、組をなす、仕上げ用切刃と、この仕上げ用切刃に対して上記中心線の方向と上記工具本体の周方向とにずらされて配置された中仕上げ用切刃とが、複数組互いに上記中心線の方向に間隔をあけて配置され、これら中仕上げ用切刃と上記仕上げ用切刃とのうち一方の切刃は、上記工具本体の径方向に出没可能とされていて、これら一方の切刃が突出した状態において、上記中心線から該中仕上げ用切刃までの半径が、上記外周面の半径よりも大きく、かつ上記中心線から上記仕上げ用切刃までの半径よりは小さくなるように該一方の切刃が位置決めされた内径加工工具を用いて、被削材に間隔をあけて同軸に形成された複数の加工穴の内径を加工する内径加工方法であって、上記一方の切刃を没入させた状態で、上記中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃とのうち他方の切刃が設けられた側とは反対側に上記中心線が上記加工穴の中心軸線に対して偏心するように上記工具本体を支持して、少なくとも１つの上記加工穴を該仕上げ用切刃と上記中仕上げ用切刃とが通り抜けるように上記工具本体を該加工穴に挿通し、次いで上記一方の切刃を突出させて位置決めするとともに、上記中心線が上記中心軸線と同軸になるように支持して、上記工具本体を該中心線回りに回転しつつ、上記仕上げ用切刃に対して上記中仕上げ用切刃がずらされた側に送り出して、このずらされた側の上記加工穴の内径を加工することを特徴とする。

すなわち、本発明の内径加工方法では、中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃とのうち一方の切刃が工具本体の径方向に出没可能とされているので、この一方の切刃を没入させた状態での中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃とのうち他方の切刃を含めた工具の最大外径を中仕上げ加工前の加工穴の内径よりも小さくしておくことにより、本発明の内径加工方法のようにこの他方の切刃が設けられた側とは反対側に中心線を偏心させて工具本体を支持することで、この加工前の加工穴を仕上げ用切刃と中仕上げ用切刃とが通り抜けるように工具本体を該加工穴に挿通することができる。

従って、１つの加工穴に対して１組の中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃を工具本体の中心線方向に近接させて配置することで、加工穴ごとに上記中心軸線方向に隣接する加工穴の間にこの中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃の組を配置することができるので、しかる後に上述のように一方の切刃を突出させて位置決めするとともに、工具本体の中心線が加工穴の中心軸線と同軸になるように工具本体を支持し、さらに該中心線回りに回転しつつこの中心線方向に仕上げ用切刃に対して中仕上げ用切刃がずらされた側に工具本体を送り出すことにより、このずらされた側、すなわち送り方向側の加工穴を、各組の中仕上げ用切刃によって切削した後に連続して同じ組の仕上げ用切刃により切削して所定の内径に仕上げることができる。

このため、上記構成の内径加工方法によれば、こうして中仕上げ加工と仕上げ加工とを連続して行うことができる上、上述のように工具本体を加工穴に挿通した後は、１組の中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃とが１つの加工穴を切削する分のストロークだけ工具本体を送り出せばよいので、加工サイクルタイムの大幅な短縮を図ることができる。また、工具本体の長さも、被削材の両端の加工穴の間隔に上記１つの加工穴を切削する分のストロークを加えた程度の長さに抑えることができるので、工具本体が必要以上に長尺化するのを避けることができ、工具本体の振れを抑えて加工精度を確保することができるとともに、工作機械が大型化するのも防ぐことができて、例えば従来の別工程の中仕上げ加工や仕上げ加工に用いていた工作機械をそのまま使用することができ、設備コストの増大を抑えることが可能となる。

以上説明したように、本発明の内径加工方法によれば、工具本体の長尺化を抑えつつ加工穴の中仕上げ加工と仕上げ加工とを連続して行うことが可能となり、これにより加工精度の劣化や設備コストの増大を防ぎつつ加工サイクルタイムを短縮して加工効率の向上を図ることができる。また、このような内径加工工具に用いる本発明の切刃ユニットでは、一方の切刃の出没を確実かつ円滑に行うことが可能となる。

図１ないし図４は、本発明の内径加工方法の一実施形態を示すものであり、図５ないし図８はこの実施形態に用いられる内径加工工具の切刃ユニットを示すものである。本実施形態の内径加工方法に用いられる内径加工工具は、図１に示すようにその工具本体１が中心線Ｏに沿って延びる多段円柱状をなし、その両端部が工作機械に支持されてこの中心線Ｏ回りに図中に符号Ｔで示す回転方向に回転させられつつ符号Ｆで示す送り方向に送り出されて、図示されない被削材に間隔をおいて同軸に形成された複数の加工穴を所定の内径に加工してゆく。

工具本体１は、その中心線Ｏ方向一端側（図１における右側）に、上記工作機械からの回転駆動力が伝達される回転駆動部１Ａを備えるとともに、この回転駆動部１Ａから他端側（図１における左側）に向けて外径が一段大きくなる大径部１Ｂと、この大径部１Ｂより小径で中心線Ｏ方向の長さが長い切削部１Ｃとを備えている。そして、この切削部１Ｃに、本実施形態における一方の切刃として上記一実施形態の切刃ユニット１０に設けられる中仕上げ用切刃１１と、本実施形態における他方の切刃としての仕上げ用切刃２１とが配置されている。

なお、この切削部１Ｃには、１つずつの中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とが、周方向に互いに反対側にずらされるように、かつ中心線Ｏ方向には中仕上げ用切刃１１が仕上げ用切刃２１よりも上記送り方向Ｆ側に、例えば各加工穴の中心軸線方向の幅よりも小さな間隔で僅かにずらされるようにして組をなし、このような組が、例えば被削材の加工穴数と同数の複数組（本実施形態では５組）、中心線Ｏ方向に間隔をあけるようにして配設されている。

また、各組の周方向において仕上げ用切刃２１と同じ側で、中心線Ｏ方向には中仕上げ用切刃１１よりも送り方向Ｆ側には、例えば該中仕上げ用切刃１１から加工穴の上記幅よりも僅かに大きな間隔をあけて、それぞれ面取り用切刃３１が備えられている。さらに、本実施形態では、上記大径部１Ｂの切削部１Ｃ側の端面外周部にも、中仕上げ用切刃１１、仕上げ用切刃２１、および面取り用切刃３１が備えられている。

切削部１Ｃには、各組の中仕上げ用切刃１１ごとにその外周面から中心線Ｏに対する径方向内周側に向けて、この中心線Ｏに直交する中心軸Ｃを有する断面円形で内周側に向かうに従い段階的に縮径する凹所２が、組同士で互いに上記中心軸Ｃを平行にして形成されており、中仕上げ用切刃１１を備えた切刃ユニット１０はこの凹所２に収容されて工具本体１に取り付けられる。より詳しくは、この凹所２は、切削部１Ｃの外周面側で内径が２段縮径させられるとともに、これより内周側に向けては１段縮径して中心線Ｏを僅かに越える深さまで穿設されており、この３段目の部分の中心線Ｏに対する径方向中程における凹所２の内周面には環状溝２Ａが形成されており、この環状溝２Ａは、切削部１Ｃの外周面に開孔する孔２Ｂを介して工具本体１の外部に連通させられている。

さらに、工具本体１には、一対の圧力流体の供給路３が、上記回転駆動部１Ａから他端側に向けてそれぞれ中心線Ｏに平行に工具本体１の全長に亙って延びるように、かつ凹所２の底面に隣接して該凹所２を径方向に挟み込むように穿設されている。これらの供給路３は、切削部１Ｃの外周面から一方の供給路３および凹所２の底部を上記中心軸Ｃに直交する方向に貫通して他方の供給路３に達するように穿設された連通孔３Ａを介して、それぞれ凹所２の底面側に上記環状溝２Ａと間隔をあけて連通させられている。

なお、本実施形態では上記圧力流体は、切削時に中仕上げ用切刃１１や仕上げ用切刃２１による切削部位の冷却や潤滑を行う切削油剤（クーラント）とされており、上記一対の供給路３からはこれら中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とに向けてそれぞれ分岐孔３Ｂが形成されている。また、上記連通孔３Ａの外周面側の開口部と工具本体１の他端側の開口部とは、埋め栓３Ｃによって封止されている。

上記切刃ユニット１０は、上述のように形成された凹所２に嵌挿されて上記中心軸Ｃと同軸に装着される略円筒状のブッシュ１２と、このブッシュ１２内にその中心軸Ｃ方向に摺動可能に挿入される切刃部材１３と、この切刃部材１３を中心軸Ｃ方向後端側の工具本体１における径方向内周側（凹所２の底面側）に付勢する付勢部材１４と、工具本体１の径方向外周側を向くように切刃部材１３の先端部に取り付けられて上記中仕上げ用切刃１１が形成された中仕上げ用インサート１５とから概略構成されている。

ブッシュ１２は、その外周面の先端側に一段拡径した鍔部１２Ａを一体に有しており、この鍔部１２Ａよりも後端側の部分を凹所２の径方向内周側における上記３段目の部分の内周に嵌挿した状態で、鍔部１２Ａが２段目の部分に嵌め込まれ、この２段目の部分の底面にねじ込まれる止めネジ１６によって鍔部１２Ａが係止されることにより、工具本体１に固定される。また、この鍔部１２Ａと凹所２の上記２段目の部分の底面との間には、必要に応じて適当な厚さの円環板状のスペーサ１７が介装される。

一方、ブッシュ１２の内周面には、その上記中心軸Ｃ方向の中程に、この中心軸Ｃを中心とした円環板状に内周側に突出する突壁部１２Ｂがやはりブッシュ１２に一体に形成されており、この突壁部１２Ｂよりも先端側ではブッシュ１２の内径が後端側よりも一段小さくされている。また、この突壁部１２Ｂには、その後端内周側を断面Ｌ字状に切り欠かくようにして環状の係止溝１２Ｃが形成されているとともに、この係止溝１２Ｃの後端側を向く底面から突壁部１２Ｂの先端側を向く壁面にかけて貫通する貫通孔１２Ｄが、周方向に間隔をあけて複数形成されている。さらに、この突壁部１２Ｂよりも後端側のブッシュ１２がなす円筒部には、該円筒部を径方向に貫通する孔１２Ｅが周方向に等間隔に複数（本実施形態では図８に示すように４つ）形成されており、これらの孔１２Ｅは上述のようにブッシュ１２を凹所２に嵌挿して固定した状態で、この凹所２の上記環状溝２Ａに連通する位置に配置されている。

また、この孔１２Ｅよりも後端側においてブッシュ１２がなす円筒部は、中心軸Ｃに平行かつ互いにも平行で中心軸Ｃから等距離にある一対の平行平面と、これらの平面の先端縁から中心軸Ｃに垂直な同一平面上を外周側に延びる一対の垂直平面とによって切り欠かれるように形成されている。そして、これらの垂直平面によって切り欠かれることにより形成されたそれぞれ１／２弱の円弧状をなしてブッシュ１２の後端側を向く一対の平面は、突出した状態の上記中仕上げ用切刃１１を位置決めする位置決め部１２Ｆとされるとともに、一対の平行平面の間に残されて該位置決め部１２Ｆから中心軸Ｃに平行に後端側に延びる一対の円弧板状の部分は、切刃部材１３を中心軸Ｃ方向に案内するとともに該中心軸Ｃ回りの切刃部材１３の回転を拘束する案内部１２Ｇとされている。

さらに、切刃部材１３は、上記中仕上げ用インサート１５が着脱可能に取り付けられる先端側のカートリッジ１８と、このカートリッジ１８の後端側に頭部付きのクランプボルト１９によって取り付けられるワッシャ２０とから構成されている。さらにまた、カートリッジ１８は、ブッシュ１２の突壁部１２Ｂよりも先端側の円筒部内に嵌挿される厚肉円板状の胴部１８Ａと、この胴部１８Ａの先端側に位置してブッシュ１２から突出するヘッド部１８Ｂと、胴部１８Ａの後端側に中心軸Ｃに沿うように該胴部１８Ａと同軸に延びて上記突壁部１２Ｂの内周に挿通させられる軸部１８Ｃとから一体に構成されている。

ここで、上記中仕上げ用インサート１５は、本実施形態では超硬合金等の硬質材料により形成された略正方形平板状のものであり、その一方の正方形面の４つの辺稜部にはそれぞれ切刃が形成されるとともに、該正方形面の中央からは当該中仕上げ用インサート１５をその厚さ方向に貫通する取付孔１５Ａが形成されている。そして、当該中仕上げ用インサート１５は、上記ヘッド部１８Ｂの先端部に形成されたインサート取付座１８Ｄに、その厚さ方向を上記中心軸Ｃ方向に向けて、切刃の１つが上記一方の切刃である中仕上げ用切刃１１として最先端に位置するように着座させられ、取付孔１５Ａに挿通されたクランプネジ１５Ｂがヘッド部１８Ｂにねじ込まれることにより、カートリッジ１８すなわち切刃部材１３に取り付けられる。

また、カートリッジ１８の胴部１８Ａの後端側を向く面は中心軸Ｃに垂直な平面状に形成されており、この面が、同じく中心軸Ｃに垂直な平面状とされたブッシュ１２の上記突壁部１２Ｂの先端側を向く壁面に当接することにより、中仕上げ用切刃１１が没入した状態での位置決めがなされる。さらに、この胴部１８Ａの後端側を向く面から延びる上記軸部１８Ｃは、その胴部１８Ａ側が僅かにくびれている以外は、上記突壁部１２Ｂの内径より僅かに小さな一定外径を有する円柱状とされ、ただしその後端面は図６に示すように後端側に凸となる断面Ｖ字状に形成されている。また、この後端面から先端側に向けては、中心軸Ｃに沿って胴部１８Ａの中程に至る位置まで、上記クランプボルト１９がねじ込まれる雌ネジ孔１８Ｅが形成されている。

さらに、上記ワッシャ２０は、ブッシュ１２の鍔部１２Ａよりも後端側の部分と等しい外径を有する円板状部２０Ａと、この円板状部２０Ａの先端側を向く面にそれぞれ同軸に突設された、ブッシュ１２の突壁部１２Ｂよりも後端側の内周部に嵌挿可能な外径を有する円筒部２０Ｂ、およびこの円筒部２０Ｂの内周側に間隔をあけて形成された上記軸部１８Ｃと等しい外径の軸部２０Ｃとから一体に構成されている。

このうち、軸部２０Ｃの先端面は、軸部１８Ｃの後端面がなす凸Ｖと密着する断面凹Ｖ字状に形成されるとともに、円板状部２０Ａの後端側を向く面の中央からこの軸部の先端面にかけては、上記クランプボルト１９が挿通されるとともにその頭部が収容される段付き孔２０Ｄが貫通させられており、こうして軸部２０Ｃ，１８Ｃの先後端面がなす凹凸Ｖを密着させて段付き孔２０Ｄからクランプボルト１９を上記雌ネジ孔１８Ｅにねじ込むことにより、ワッシャ２０は上記中心軸Ｃに同軸にカートリッジ１８と一体化される。

また、このワッシャ２０の周方向において互いに反対側には、中心軸Ｃに対する径方向に円板状部２０Ａの外周から上記円筒部２０Ｂの外周部までを切り欠くように、また中心軸Ｃ方向には該中心軸Ｃに平行にこれら円板状部２０Ａから円筒部２０Ｂの全長に亙って延びるように、中心軸Ｃに直交する断面が外周側に開口する「コ」字状をなす一対の案内溝２０Ｅが形成されており、これらの案内溝２０Ｅには、ブッシュ１２の上記案内部１２Ｇがそれぞれ嵌合させられている。

従って、これらの案内溝２０Ｅに案内部１２Ｇが摺接し、かつカートリッジ１８の胴部１８Ｂ外周がブッシュ１２の突壁部１２Ｂよりも先端側の内周に摺接することにより、切刃部材１３は中心軸Ｃ回りの回転が拘束された状態で該中心軸Ｃ方向に摺動しつつ出没自在とされる。なお、こうして案内部１２Ｇが嵌合した状態で、案内溝２０Ｅの溝底側には、上記案内部１２Ｇとの間に、ブッシュ１２の内周部に連通する通路がワッシャ２０の後端側に開口するように残されている。

さらに、このワッシャ２０の円筒部２０Ｂよりも外周側における円板状部２０Ａの先端側を向く面は中心軸Ｃに垂直な平面状とされて、本実施形態における当接部２０Ｆとされている。この当接部２０Ｆから先端側への円筒部２０Ｂの突出高さは、ブッシュ１２の上記位置決め部１２Ｆから突壁部１２Ｂまでのブッシュ１２後端側の内周部の深さよりも小さくされていて、切刃部材１３が先端側に突出するときには、この当接部２０Ｆが位置決め部１２Ｆに当接することにより切刃部材１３および中仕上げ用切刃１１が位置決めされる。

一方、ワッシャ２０の後端側を向く円板状部２０Ａの後端面は、本実施形態における被押圧面２０Ｇとされている。この被押圧面２０Ｇには、ワッシャ２０の周方向において上記一対の案内溝２０Ｅの中間に、円板状部２０Ａの外周に開口して内周側に延びる一対の凹溝２０Ｈがそれぞれ形成されており、これらの凹溝２０Ｈは中心軸Ｃを挟んで互いに反対側に位置して、内周側に向かうに従いその溝深さが漸次浅くなるようにして、上記段付き孔２０Ｄの被押圧面２０Ｇへの開口部に達する手前で該被押圧面２０Ｇに切れ上がるように形成されている。

また、ワッシャ２０の上記円筒部２０Ｂの内径は、ブッシュ１２の突壁部１２Ｂに形成された上記係止溝１２Ｃの内径と等しくされており、突壁部１２Ｂの内周に挿通されたカートリッジ１８の軸部１８Ｃ外周とこの係止溝１２Ｃとの間から、ワッシャ２０の軸部２０Ｃ外周と円筒部２０Ｂ内周との間に画成される円筒状の空間に、上記付勢部材１４が介装されている。この付勢部材１４は、本実施形態ではこのような円筒状の空間に収容可能なコイルスプリングであって、圧縮された状態で該空間に収容されることによりワッシャ２０を押圧して切刃部材１３を後端側に付勢しており、こうして付勢された切刃部材１３は、上述のようにカートリッジ１８の胴部１８Ａの後端側を向く面がブッシュ１２の突壁部１２Ｂの先端側を向く壁面に当接して、中仕上げ用切刃１１が没入した状態で位置決めされる。

このように構成された切刃ユニット１０は、ワッシャ２０の被押圧面２０Ｇに形成された上記一対の凹溝２０Ｈを、凹所２の底部に一対開口することになる上記連通孔３Ａにそれぞれ向けて、上述のように該凹所２に挿入されて工具本体１に取り付けられる。そして、こうして取り付けられた切刃ユニット１０において、工具本体１の上記供給路３に圧力流体を供給せずに、中仕上げ用切刃１１が没入して上述のように位置決めされた状態では、本実施形態では図３に示すように切刃部材１３のカートリッジ１８におけるヘッド部１８Ｂが中仕上げ用インサート１５ごと凹所２の１段目の部分に収容されて、中仕上げ用切刃１１が切削部１Ｃの外周面から突出することがないようにされ、このときの突出した仕上げ用切刃２１や面取り用切刃３１から工具本体１の直径方向に反対側の切削部１Ｃにおける外周面までの長さ、すなわち切削部１Ｃの最大外径は、内径加工を施す加工穴（下穴）の直径よりも小さくされる。なお、この状態で、凹所２の底面とこの底面側を向くワッシャ２０の被押圧面２０Ｇとの間には若干の間隔があけられている。

一方、上記供給路３に圧力流体を供給して上記連通孔３Ａから凹所２内に導入すると、その圧力によってワッシャ２０の被押圧面２０Ｇが押圧されることにより、付勢部材１４による付勢力に抗して切刃部材１３が上記中心軸Ｃ方向先端側すなわち工具本体１の径方向外周側に移動し、これに伴い図４に示すように中仕上げ用切刃１１が上記回転方向Ｔを向くようにして切削部１Ｃの外周面から突出し、上述のように当接部２０Ｆが位置決め部１２Ｆに当接したところで位置決めされる。ただし、こうして突出した中仕上げ用切刃１１の上記中心線Ｏからの半径は、切削部１Ｃの外周面の半径よりは大きく、また内径加工を施す加工穴（下穴）の半径よりも大きいものの、中心線Ｏから仕上げ用切刃２１までの半径よりは小さくされる。

なお、本実施形態では、他方の切刃とされるこの仕上げ用切刃２１も、工具本体１の切削部１Ｃにカートリッジ２２を介して着脱可能に取り付けられる仕上げ用切削インサート２３に形成されており、このカートリッジ２２は、特許文献１と同様に調整ピン２４と調整バー２５とを備えた調整機構によって径方向の位置が調整可能とされ、これに伴い仕上げ用切刃２１の上記半径も微調整可能とされている。また、上記面取り用切刃３１は同じ組の仕上げ用切刃２１側を向いて中心線Ｏに対して４５°の角度で交差する方向に配置されており、このような調整機構を備えていないこと以外は仕上げ用切刃２１と同様にインサートに形成されて取り付けられている。

ここで、切削部１Ｃの周方向において上記各組の凹所２と反対側には、この切削部１Ｃの外周面に開口する断面「コ」字状の凹溝２６が中心線Ｏに平行に延びるように形成されており、カートリッジ２２は、この凹溝２６に嵌合する略直方体状のブロックとされていて、その長手方向中央部よりも一端側（図１および図２における右側）に形成されたインサート取付座２２Ａに上記仕上げ用切削インサート２３が着脱可能に取り付けられている。そして、このカートリッジ２２は、必要に応じて凹溝２６の溝底側にスペーサー２２Ｂを介して、該カートリッジ２２の長手方向中央部よりも他端側（図１および図２における左側）に工具本体１の径方向に挿通されたクランプネジ２２Ｃが凹溝２６の底面にねじ込まれることにより、該凹溝２６内に固定される。

上記仕上げ用切削インサート２３は、本実施形態ではやはり超硬合金等の硬質材料により正三角形平板状に形成されたものであって、その一方の正三角形面をすくい面として回転方向Ｔ側に向け、この正三角形面の３つのコーナ部に形成された切刃の１つを上記仕上げ用切刃２１として工具本体１の切削部１Ｃにおける外周面よりも径方向外周側に突出させるようにして取り付けられている。また、工具本体１の外周面には、上記凹溝２６に上記インサート取付座２２Ａの位置において直交するように開口し、中心線Ｃに直交する断面における該外周面の接線に沿って回転方向Ｔ側に延びるチップポケット２６Ａが形成されている。

さらに、工具本体１には、上記凹所２と凹溝２６との間に、上記中心線Ｏと中心軸Ｃとを含む平面に直交する方向に延びる断面円形の止まり孔状の凹孔２７が、凹溝２６に装着されるカートリッジ２２の上記インサート取付座２２Ａよりもさらに長手方向（中心線Ｏ方向）一端側の位置に形成されており、この凹孔２７には孔底側から順に、コイルスプリング等の付勢手段２８と上記上記調整バー２５とが挿入された上で、この凹孔２７の開口部には調整ネジ２９がねじ込まれている。調整バー２５は凹孔２７に嵌挿可能な外径に形成されていて、その側面には凹孔２７の孔底側に向かうに従い漸次後退する傾斜面２５Ａを備えた切欠溝が凹溝２６側を向くように形成されている。

一方、凹溝２６に取り付けられたカートリッジ２２のインサート取付座２２Ａよりもさらに長手方向一端側には、該カートリッジ２２を工具本体１の径方向に貫通する取付孔２２Ｄが凹孔２７に直交する位置に形成されているとともに、上記スペーサー２２Ｂと、そして凹溝２６の底面から凹孔２７にかけての工具本体１にも、この取付溝２２Ｄに連通する貫通孔が形成されている。そして、この取付孔２２Ｄおよび貫通孔には、取付孔２２Ｄ側から上記調整ピン２４が挿入されていて、この調整ピン２４の工具本体１径方向内周側を向く先端部は上記調整バー２５の傾斜面２５Ａに密着する傾斜面とされており、またこうして調整ピンが挿入された上で、取付孔２２Ｄの工具本体１の径方向外周側の開口部には止めネジ３０がねじ込まれて調整ピン２４の後端部と当接させられている。

従って、このような調整機構によれば、付勢手段２８による付勢力に抗して調整ネジ２９をねじ込むことにより調整バー２５が凹孔２７の孔底側に前進し、その傾斜面２５Ａによって調整ピン２４が押し上げられて止めネジ３０ごとカートリッジ２２を工具本体１の径方向外周側に押圧する。これにより、カートリッジ２２は、クランプネジ２２Ｃがねじ込まれた他端側の部分を支点に弾性変形を生じて長手方向一端側の部分が径方向外周側に変位し、従って仕上げ用切削インサート２３および仕上げ用切刃２１も径方向外周側にせり出されて、その中心線Ｏに対する半径が微調整される。

次に、このような内径加工工具を用いて、被削材に間隔をあけて同軸に形成された複数の加工穴（下穴）を、中仕上げ用切刃１１によって中仕上げするとともに、これと連続して仕上げ用切刃２１により所定の内径に仕上げる場合の本発明の内径加工方法の一実施形態について説明する。本実施形態においては、まず供給路３に圧力流体を供給せずに、各組の切刃ユニット１０における切刃部材１３を付勢部材１４の付勢力によって工具本体１の径方向内周側に付勢して、出没可能な一方の切刃である中仕上げ用切刃１１を図３に示したように切削部１Ｃの外周面よりも没入した状態とする。

次いで、工具本体１を上記回転駆動部１Ａ側でのみ保持し、その中心線Ｏを加工穴の中心軸線に対して、他方の切刃である上記仕上げ用切刃２１が突出した側とは反対側、すなわち本実施形態では切刃ユニット１０が取り付けられる凹所２が開口した側（図１および図２における下側）に偏心するように支持し、上記他端側から切削部１Ｃを加工穴に挿通してゆく。さらに、このように切削部１Ｃを加工穴に挿通して、各組の中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とが、内径加工を施すべき加工穴に対してそれぞれ送り方向Ｆの後方側に位置するように各加工穴を通り抜けたなら、切削部１Ｃの他端部を保持するとともに工具本体１の中心線Ｏが加工穴の中心軸線と同軸となるように支持する。

そして、上記供給路３に圧力流体（切削油剤）を供給することにより上述のように中仕上げ用切刃１１を突出させて位置決めするとともに、工具本体１を中心線Ｏ回りに回転方向Ｔに回転させ、次いで工具本体１を送り方向Ｆに送り出すことにより、各加工穴の内径を突出した中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とによって切削してゆく。このとき、中仕上げ用切刃１１は仕上げ用切刃２１よりも送り方向Ｆ側にずらされており、かつ突出して位置決めされた中仕上げ用切刃１１の上記中心線Ｏからの半径は中心線Ｏから仕上げ用切刃２１までの半径より小さくされているので、工具本体１の送りに伴い加工穴は、その内径が中仕上げ用切刃１１によって拡径させられた後に、仕上げ用切刃２１によってさらに拡径させられて所定の内径に仕上げられる。

また、本実施形態では、供給路３に供給される圧力流体が切削油剤であって、内径加工時にはこの供給路３から上記分岐穴３Ｂを介して該切削油剤が中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とによる切削部位にもそれぞれ供給されるとともに、凹所２内で切刃部材１３におけるワッシャ２０の被押圧面２０Ｇを押圧した切削油剤は、その一部がこの被押圧面２０Ｇに開口した案内溝２０Ｅの溝底と案内部１２Ｇとの間の上記通路からブッシュ１２の後端側の内周部に流れ込み、この内周部に滞留した空気を押し出しつつブッシュ１２の上記孔１２Ｅから凹所２の環状溝２Ａに流れて孔２Ｂを介し切削部１Ｃの外周に噴出させられて、加工穴の内周にも供給される。さらに、中仕上げ用切刃１１および仕上げ用切刃２１による内径加工に先立って、面取り用切刃３１により加工穴の開口部の面取り加工を行うこともできる。

このようにして各加工穴が所定の内径に仕上げられて、各組の仕上げ用切刃２１が加工穴の送り方向Ｆ側に抜け出たなら、工具本体１の回転を停止するとともに圧力流体の供給も停止することにより、付勢部材１４による付勢力によって中仕上げ用切刃１１を再び工具本体１の径方向内周側に没入させる。なお、このとき突出した切刃部材１３の被押圧面２０Ｇと凹所２の底面との間に残留した圧力流体は、案内溝２０Ｅと案内部１２Ｇとの間の上記通路からブッシュ１２の内周部に流れ込むため、切刃部材１３の後退による中仕上げ用切刃１１の没入を円滑とすることができる。そして、切削部１Ｃの他端側の保持を解くとともに工具本体１を挿通時と同じく仕上げ用切刃２１とは反対側に偏心させて、仕上げられた加工穴と仕上げ用切刃２１や面取り用切刃３１との干渉を避けつつ工具本体１を送り方向Ｆ側に移動させて、切削部１Ｃを加工穴から引き抜く。

このように、上記構成の内径加工工具によれば、中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とのうち一方の切刃である中仕上げ用切刃１１が工具本体１の径方向に出没可能とされているので、この中仕上げ用切刃１１を工具本体１の径方向内周側に没入させた状態で切削部１Ｃの最大外径が加工穴（下穴）の内径（直径）よりも小さくなるように設定することにより、上記内径加工方法のようにこの中仕上げ用切刃１１による加工穴の中仕上げ加工と仕上げ用切刃２１による仕上げ加工とを、各加工穴に対して連続して１回の工具本体１の送りだけで行うことが可能となる。

しかも、本実施形態では、複数の加工穴の１つずつに対して複数組の中仕上げ用切刃１１および仕上げ用切刃２１の１組ずつが加工を行うので、実質的に１つの加工穴の中心軸線方向の幅分のストロークだけ工具本体１を送り出せばよい。このため、例えば中仕上げ用切刃だけを備えた内径加工工具による中仕上げ加工の後に仕上げ用切刃だけを備えた内径加工工具による仕上げ加工を行うのに比べ、加工サイクルタイムの大幅な短縮を図って加工効率の向上を促すことができる。

また、このように工具本体１の送り出しのストロークが短くて済むのに伴い、工具本体１の特に切削部１Ｃにおける中心線Ｏ方向の長さも必要以上に長尺となるのを防ぐことができ、例えば中仕上げ用切刃を備えた内径加工工具と仕上げ用切刃を備えた内径加工工具とを同軸に連結した工具により加工を行うのに比べ、工具本体１の剛性を確保して加工時の振れを抑え、加工精度の向上を図ることができる。さらに、当該内径加工工具の両端部を支持して回転駆動および送りを与える工作機械についても大型化を避けることができ、例えば中仕上げ加工と仕上げ加工とを２工程で行うときの工作機械をそのまま使用することが可能であるので、設備コストの増大を防ぐことも可能となる。

特に、こうして中仕上げ用切刃１１が出没可能とされている一方で、本実施形態では他方の切刃である仕上げ用切刃２１は上記調整機構を介して所定の加工径となるように切削部１Ｃに固定されるので、万一中仕上げ用切刃１１による加工精度にばらつきがあったりしても、その後の仕上げ用切刃２１により確実に所定の内径の加工穴を得ることができる。ただし、本実施形態ではこのように中仕上げ用切刃１１が一方の切刃として工具本体１の径方向に出没可能とされるとともに、他方の切刃としての仕上げ用切刃２１は工具本体１に固定されて取り付けられているが、これとは逆に中仕上げ用切刃１１を他方の切刃として工具本体１に固定する一方で、仕上げ用切刃２１を上述のような切刃ユニット１０に取り付けるなどして、一方の切刃として工具本体１の径方向に出没可能に取り付けてもよい。また、本実施形態では、中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とが工具本体１の周方向において互いに反対側に位置するようにずらされるとともに、中心線Ｏ方向には加工穴の幅よりも小さい間隔でずらされているので、内径加工の途中ではこれら中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１に作用する径方向の切削負荷が相殺する方向に作用することになり、これによっても工具本体１の振れを抑えて加工精度を向上させることができる。

なお、上記内径加工工具では、加工穴に工具本体１の切削部１Ｃが挿通される中心線Ｏ方向他端側（図１において左側）に向けた方向とは反対向きが送り方向Ｆとされていて、本実施形態の内径加工方法では組をなす中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とは、中仕上げ用切刃１１が没入した状態で内径加工を施す加工穴を一旦通り抜けた後、中仕上げ用切刃１１が突出させられて送り方向Ｆに引き戻されるようにして該加工穴を切削するようにされているが、これとは逆に加工穴に切削部が挿通される方向を送り方向として、各組の中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃を内径加工すべき加工穴の手前に位置するまで切削部を挿通した後、中仕上げ用切刃を突出させてそのままこの挿通した方向に工具本体を送り出し、内径加工を施すようにしてもよい。

この場合、例えば加工穴が２つであって２組の中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃により内径加工を行うとすると、このうち送り方向側の組は中仕上げ用切刃が没入した状態で１つ目の加工穴を通り抜けた後に中仕上げ用切刃が突出して次の２つ目の加工穴を内径加工することになり、従って複数の加工穴を内径加工するときでも、工具本体は少なくとも１つの加工穴を仕上げ用切刃と中仕上げ用切刃とが通り抜けるように挿通されればよい。また、この場合には、複数組の中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃のうち最も送り方向後方側の組は内径加工前に加工穴を通り抜けることはなく、加工後に工具本体を引き抜く際に中仕上げ用切刃が没入させられることになる。なお、この場合には送り方向が上記実施形態とは逆になるため、各組の中仕上げ用切刃も仕上げ用切刃に対して工具本体を加工穴に挿通する方向にずらされて配置されることになる。

また、上記内径加工工具では、上述のように中仕上げ用切刃１１を出没可能とするのに、該中仕上げ用切刃１１を工具本体１に着脱可能に取り付けられる上記実施形態の切刃ユニット１０の出没自在な切刃部材１３に設けて、この切刃部材１３を付勢部材１４によって工具本体１の径方向内周側に付勢して没入させておいて、内径加工時には工具本体１の供給路３を介して供給される圧力流体によって切刃部材１３の被押圧面２０Ｇを押圧することにより、径方向外周側に突出させるようにしている。従って、突出した中仕上げ用切刃１１を没入させるのに例えば別経路の圧力流体の供給路を設けたりする必要がなく、工具本体１の構造や圧力流体を供給する工作機械の供給手段を簡略化することができる。

しかも、本実施形態ではこの圧力流体が切削油剤であるので、工作機械側に備えられるこのような切削油剤の供給手段を用いて中仕上げ用切刃１１を出没させることが可能となり、設備コストの増大を一層確実に防ぐことができる。また、この中仕上げ用切刃１１による加工径も、本実施形態では例えば切刃ユニット１０のブッシュ１２における鍔部１２Ａと凹所２との間に介装されるスペーサ１７を厚さの異なるものに交換することにより、容易に調整が可能である。

一方、上記切刃ユニット１０では、凹所２に嵌挿される筒状のブッシュ１２内に上記切刃部材１３が摺動可能に挿入されて工具本体１の径方向に出没自在とされており、この切刃部材１３の径方向内周側の後端部には、ブッシュ１２の凹所２内に嵌挿された後端部と等しい外径で、すなわち該凹所２内に案内溝２０Ｅを除いて隙間なく嵌め入れ可能な外径を有する円板状部２０Ａを有するワッシャ２０が備えられており、上記被押圧面２０Ｇはこのワッシャ２０の後端面とされている。従って、供給路３から凹所２の底部に圧力流体が供給されると、このワッシャ２０が凹所２内でピストンのように作用して切刃部材１３ごと中仕上げ用切刃１１を確実に工具本体１の径方向内周側に突出させることができる。

また、このワッシャ２０には上述のように案内溝２０Ｅが形成される一方、ブッシュ１２にはこの案内溝２０Ｅに嵌合する案内部１２Ｇが上記中心軸Ｃ方向に形成されており、中仕上げ用切刃１１の出没の際には切刃部材１３がこの案内部１２Ｇに沿って案内されて中心軸Ｃ方向すなわち工具本体１の径方向に確実に出没させられる。そして、こうして突出させられた切刃部材１３は、案内溝２０Ｅが案内部１２Ｇに嵌合させられていることにより中心軸Ｃ回りの回転が拘束され、またカートリッジ１８の胴部１８Ａがブッシュ１２の突壁部１２Ｂよりも先端側の内周部に嵌合させられるとともに、ワッシャ２０の先端側を向く当接部２０Ｆがブッシュ１２の位置決め部１２Ｆに当接させられて位置決めされているので、中仕上げ用切刃１１に作用する切削負荷に対してもガタつき等を生じることなく切刃部材１３を保持することができて、安定した内径加工を促すことが可能となる。

本発明の一実施形態を示す側面図である。 図１に示す実施形態の１組の中仕上げ用切刃１１と仕上げ用切刃２１とを示す拡大側面図である。 図１に示す実施形態の中仕上げ用切刃１１が没入した状態を示す、図２におけるＸＸ断面図である。 図１に示す実施形態の中仕上げ用切刃１１が突出した状態を示す、図２におけるＸＸ断面図である。 切刃ユニット１０の一実施形態を示す一部破断側面図である。 図５におけるＸＸ一部破断側面図である。 図５に示す実施形態を中心軸Ｃ方向先端側（工具本体１の径方向外周側）から見た平面図である。 図５に示す実施形態を中心軸Ｃ方向後端側（工具本体１の径方向内周側）から見た底面図である。

符号の説明

１ 工具本体
１Ｃ 切削部
２ 凹所
３ 圧力流体の供給路
１０ 切刃ユニット
１１ 中仕上げ用切刃（一方の切刃）
１２ ブッシュ
１２Ｆ 位置決め部
１３ 切刃部材
１４ 付勢部材
２０ ワッシャ
２０Ｆ 当接部
２０Ｇ 被押圧面
２１ 仕上げ用切刃（他方の切刃）
Ｏ 工具本体１の中心線
Ｔ 工具本体１の回転方向
Ｆ 工具本体１の送り方向
Ｃ 切刃ユニット１０の中心軸

Claims (1)

1. 中心線に沿って延びる円柱状の工具本体の外周面に、組をなす、仕上げ用切刃と、この仕上げ用切刃に対して上記中心線の方向と上記工具本体の周方向とにずらされて配置された中仕上げ用切刃とが、複数組互いに上記中心線の方向に間隔をあけて配置され、これら中仕上げ用切刃と上記仕上げ用切刃とのうち一方の切刃は、上記工具本体の径方向に出没可能とされていて、これら一方の切刃が突出した状態において、上記中心線から該中仕上げ用切刃までの半径が、上記外周面の半径よりも大きく、かつ上記中心線から上記仕上げ用切刃までの半径よりは小さくなるように該一方の切刃が位置決めされた内径加工工具を用いて、被削材に間隔をあけて同軸に形成された複数の加工穴の内径を加工する内径加工方法であって、
   上記一方の切刃を没入させた状態で、上記中仕上げ用切刃と仕上げ用切刃とのうち他方の切刃が設けられた側とは反対側に上記中心線が上記加工穴の中心軸線に対して偏心するように上記工具本体を支持して、少なくとも１つの上記加工穴を該仕上げ用切刃と上記中仕上げ用切刃とが通り抜けるように上記工具本体を該加工穴に挿通し、次いで上記一方の切刃を突出させて位置決めするとともに、上記中心線が上記中心軸線と同軸になるように支持して、上記工具本体を該中心線回りに回転しつつ、上記仕上げ用切刃に対して上記中仕上げ用切刃がずらされた側に送り出して、このずらされた側の上記加工穴の内径を加工することを特徴とする内径加工方法。

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