JP5763363B2 - ワークの穴加工装置及びワークの穴加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに形成した穴に中ぐり加工や精密加工を行うためのワークの穴加工装置及びワークの穴加工方法に関する。

従来から、ワークに形成された穴を広げたり、穴に精密な加工を行ったりする穴加工装置が知られている（例えば特許文献１）。ここで、従来既知の中ぐり加工装置（穴加工装置）を図２に基づいて説明する。中ぐり加工装置１０は、駆動手段によって回転させられるスピンドル等の主軸１２と、内部空間１４を有し主軸１２の一部をその内部空間１４に収容するための軸頭本体１６と、軸頭本体１６の内部空間１４に備えられるものであって、主軸１２を回転自在に保持するための複列円筒ころ軸受１８並びに複数の軸受２０と、主軸１２の一端側に固定されて主軸１２と共に回転するボーリングバー２２と、ボーリングバー２２に取付けられる切削手段であるチップ２４を有するものである。

複数の軸受２０は、間隔を開けて２箇所に備えられ、１箇所ごとに例えば２個の軸受２０が隣接して備えられる。複列円筒ころ軸受１８は、２箇所の軸受２０を間にしてボーリングバー２２の反対側に備えられる。内部空間１４における２箇所の軸受２０の間の軸方向に、円柱状の内側カラー２６と外側カラー２８とが備えられる。

ボーリングバー２２は、主軸１２の一端側に着脱自在に取付けられるもので、主軸１２と共に回転する。ボーリングバー２２は、ワーク３０に形成される穴３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）に挿入可能な円筒状の先端挿入部３４を有している。先端挿入部３４の自由端付近に側面に突出するチップ２４が取付けられる。ボーリングバー２２の回転中心軸からチップ２４の横方向突出先端までの長さは、先端挿入部３４の半径よりも大きいものに設定されている。また、ボーリングバー２２の回転中心軸からチップ２４の横方向突出先端までの長さは、ワーク３０に形成された加工前の穴３２の半径より大きく設定されている。

穴３２を中ぐり加工する場合には、ボーリングバー２２（主軸１２）を回転させながらその挿入先端部３４をワーク３０の穴３２に入れて、チップ２４で穴３２の中ぐり加工を行う。

特開２００７−２１００８８

従来の中ぐり加工装置では、ワーク３０に形成される穴３２の大きさに合わせたボーリングバー２２を主軸１２に着脱自在に取り付けている。主軸１２の直径や主軸１２を回転自在に保持する軸受２０の直径や軸頭本体１４の直径は、ワーク３０の穴３２の直径よりも充分大きい寸法に作られている。ワーク３０に形成される穴３２には、チップ２４を取り付けたボーリングバー２２（挿入先端部３４）のみが挿入されるもので、主軸１２や軸受２０は穴３２には挿入できないものであった。このように、軸受２０が穴３２に入ることができない結果、従来の中ぐり加工装置では、チップ２４による穴３２の切削ポイントからチップ２４に一番近い軸受２０の位置までの距離ａは長くなって、切削剛性が低くなってしまうという欠点があった。

これに対して、切削剛性を大きくしようとすると、主軸１２の直径を大きくしなければならなかった。主軸１２の直径を大きくしようとすると、加工装置全体（例えば軸受２０や軸頭本体１６）が大きくなるという別の問題が発生する。

中ぐり加工装置（穴加工装置）を複数個並列に配置して、ワーク３０に形成される加工穴３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を２軸またはそれ以上の多軸で同時に中ぐり（穴）加工をしようとすると、ワーク３０に形成される複数個の加工穴３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）のピッチは、（軸受２０の外径＋α（α＝３〜５ｍｍ））以上の寸法でなければならない。しかし、中ぐり加工装置（穴加工装置）では、主軸１２も軸受２０も軸頭本体１４も、ワーク３０の穴３２の中に入るものではないため、加工穴３２のピッチが狭くなると、２軸またはそれ以上の多軸での同時の中ぐり加工を行うことができないという欠点があった。

本発明は、装置全体を小さくすることができ、しかもワークの複数の穴の加工ピッチが狭い場合でもワークに２軸または多軸での穴の同時加工ができるワークの穴加工装置及びワークの穴加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るワークの穴加工装置は、ワークの穴を加工するための穴加工装置において、主軸と、前記主軸を内部に形成した空間に収容するための筒状のハウジングと、前記ハウジングの前記空間の複数箇所に備えられるものであって前記主軸を回転自在に保持する複数個の軸受と、前記主軸の先端付近に取り付けられるものであって前記ハウジングの外周よりも外側に突出した前記穴を加工するための切削手段とを有し、前記ハウジングにおける前記切削手段に近い挿入部の前記空間に前記複数個の軸受のうちの前記切削手段に近い位置の軸受を備え、前記挿入部と前記切削手段とを前記ワークの前記穴内に挿入しながら、前記挿入部は前記穴内に接触させずに前記切削手段で前記穴を加工することを特徴とするものである。

本発明に係るワークの穴加工方法は、主軸と、前記主軸を内部に形成した空間に収容するための筒状のハウジングと、前記ハウジングの前記空間の複数箇所に備えられるものであって前記主軸を回転自在に保持する複数個の軸受と、前記主軸の先端付近に取り付けられるものであって前記ハウジングの外周よりも外側に突出した前記穴を加工するための切削手段とを有する穴加工装置を用いてワークの穴を加工する穴の加工方法であって、前記ハウジングにおける前記切削手段に近い挿入部の前記空間に前記複数個の軸受のうちの前記切削手段に近い位置の軸受を備え、前記挿入部と前記切削手段とを前記ワークの前記穴内に挿入しながら、前記挿入部は前記穴内に接触させずに前記切削手段で前記穴を加工することを特徴とするものである。本発明は、前記ワークに前記穴を複数個形成したものにおいて、隣接する前記穴同士のピッチと同間隔で前記穴加工装置をイケールに取り付け、前記各穴加工装置の前記主軸と前記軸受と前記ハウジングの前記挿入部とを前記各穴に挿入して、隣接する複数の前記穴を同時に前記各穴加工装置で加工することを特徴とするものである。

本発明によれば、主軸とその主軸を保持する軸受とがワークの穴内に入り込みながら穴を加工するため、主軸に取り付けられたチップとそのチップに一番近い軸受との距離を格段に短くすることが可能となる。これによって、切削剛性を高めることができ、主軸軸径を小さくすることが可能となり、主軸を保持する軸受や、その軸受を保持するハウジングを小さくすることができる。この結果、装置全体を小さくすることができ、省スペース化を達成することができる。

更に、複数の穴が短いピッチで形成されているワークであっても、本発明の装置では主軸と軸受とを保持するハウジングをワークの穴に入れ込む大きさとすることから、２軸またはそれ以上の多軸の同時の穴加工が可能となる。２軸またはそれ以上の多軸の同時加工により、穴加工の加工時間を短縮することができ、単位時間でのワークの生産個数を増大させることができる。

本発明に係るワークの穴加工装置の一実施例を示す断面図である。 従来の中ぐり装置を示す断面図である。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るワークの穴加工装置の一実施例を示す断面図である。図１において図２と同一符号は同一部材を示す。本発明に係るワークの穴加工装置４０は、駆動手段（図示せず）によって回転させられるスピンドル等の主軸４２と、その主軸を内部の空間４４に収容するための筒状のハウジング４６と、ハウジング４６の内部の空間４４に備えられるものであって、主軸４２を回転自在に保持するために間隔を開けて３箇所に備えられる複数の軸受等の軸受４８と、主軸４２の先端付近に横方向に突出して取り付けられる切削手段であるチップ２４を有している。

間隔を開けて３箇所に備えられる複数の軸受４８は、１箇所ごとに例えば２個の軸受４８が隣接して備えられる。主軸４２の自由先端に近い２箇所の軸受４８の間の空間４４の軸方向には、例えば外側カラー５０と内側カラー５２が備えられる。主軸４２の自由先端に２番目に近い位置の軸受４８と主軸４２の自由先端から一番遠い位置の軸受４８との間の空間４４の軸方向には例えば内側カラー５４が備えられる。

筒状のハウジング４６は、ワーク３０に形成される加工穴３２（３２ａ、３２ｂ…）に挿入可能な直径の挿入部５６（ハウジング４６の一部分）を有する。この挿入部５６は、ハウジング４６においてチップ２４に近い箇所であり、挿入部５６（ハウジング４６）に該当する位置の空間４４内には、複数の軸受４８のうち少なくともチップ２４に近い位置の軸受４８を備えている。複数の２箇所以上の軸受４８を備えるのが望ましい。ハウジング４６は、挿入部５６以外の箇所において取り付け部材であるイケール５８に固定される。ハウジング４６の空間４４には複数の軸受４８が備えられ、複数の軸受４８を介して主軸４２はハウジング４６に対して回転自在に取り付けられている。挿入部５６に対応する空間４４に幾つかの軸受４８が備えられ、主軸４２の自由先端側に近い位置の軸受４８は、加工時にワーク３０の加工穴３２に挿入される位置となるように設定されている。

主軸４２の軸方向の自由先端は、筒状のハウジング４６より外側に突出しており、ハウジング４６より軸方向外側に突出した主軸４２の自由先端付近にチップ２４が取り付けられている。主軸４２の回転中心よりチップ２４の先端までの半径方向の長さＲは、筒状のハウジング４６の挿入部５６の半径よりも長く、ワーク３０に形成される加工前の穴３２の半径より大きく設定されている。

本発明では、ハウジング４６の内側の空間４４に複数箇所の軸受４８を備え、ハウジング４６の空間４４内に主軸４２を回転自在に備え、ハウジング４６と幾つかの軸受４８と主軸４２とが、加工時にワーク３０の穴３２の中に挿入されるようにするものである。この結果、チップ２４に一番近い位置の軸受（軸受）４８とチップ２４の取り付け位置との距離をＡとすると、距離Ａはワーク３０の穴３２の深さよりも充分短い距離となる。即ち、本発明におけるチップ２４に一番近い位置の軸受４８とチップ２４の取り付け位置との距離Ａは、図２に示すチップ２４に一番近い位置の軸受２０とチップ２４の取り付け位置との距離ａと比べて格段に短くすることができる。この結果、本発明では、従来ものもと比べて切削剛性を高めることができる。

切削剛性を高めることができるため、主軸４２の軸径を小さくすることができ、その結果、機械装置を従来装置よりも小さくすることができ、従来装置よりも省スペース化を達成することができる。即ち、主軸４２の軸径を小さくすることができるため、軸受４８の外径とハウジング４６の外径を小さくすることができ、ワーク３０の穴３２（３２ａ，３２ｂ…）の中に主軸４２やハウジング４６を挿入することができる。

本発明では、ハウジング４６の挿入部５６の半径は、主軸４２の回転中心からチップ２４の先端までの距離よりも短くする。また、ハウジング４６の挿入部５６の半径は、加工された穴３２（３２ａ，３２ｂ…）の内径よりも小さくなる。これによって、イケール５８に固定される多数のハウジング４６のピッチを、ワーク３０に形成される複数個の穴３２（３２ａ，３２ｂ…）のピッチと同じピッチに配置することが可能となる。この結果、ワーク３０に複数個の穴３２（３２ａ，３２ｂ…）が設けられている場合に、本発明では各穴加工装置４０によって複数個の穴３２（３２ａ，３２ｂ…）を同時に加工することが可能となる。よって、本発明では、加工時間を短縮させることができ、加工部品の生産個数を増加させることができる。

３０ ワーク
３２ 穴
４０ 穴加工装置
４２ 主軸
４４ 空間
４６ ハウジング
４８ 玉軸受
５６ 挿入部
５８ イケール

Claims (3)

1. ワークの穴を加工するための穴加工装置において、主軸と、前記主軸を内部に形成した空間に収容するための筒状のハウジングと、前記ハウジングの前記空間の複数箇所に備えられるものであって前記主軸を回転自在に保持する複数個の軸受と、前記主軸の先端付近に取り付けられるものであって前記ハウジングの外周よりも外側に突出した前記穴を加工するための切削手段とを有し、
   前記ハウジングにおける前記切削手段に近い挿入部の前記空間に前記複数個の軸受のうちの前記切削手段に近い位置の軸受を備え、
   前記挿入部と前記切削手段とを前記ワークの前記穴内に挿入しながら、前記挿入部は前記穴内に接触させずに前記切削手段で前記穴を加工することを特徴とするワークの穴加工装置。
2. 主軸と、前記主軸を内部に形成した空間に収容するための筒状のハウジングと、前記ハウジングの前記空間の複数箇所に備えられるものであって前記主軸を回転自在に保持する複数個の軸受と、前記主軸の先端付近に取り付けられるものであって前記ハウジングの外周よりも外側に突出した前記穴を加工するための切削手段とを有する穴加工装置を用いてワークの穴を加工する穴の加工方法であって、
   前記ハウジングにおける前記切削手段に近い挿入部の前記空間に前記複数個の軸受のうちの前記切削手段に近い位置の軸受を備え、
   前記挿入部と前記切削手段とを前記ワークの前記穴内に挿入しながら、前記挿入部は前記穴内に接触させずに前記切削手段で前記穴を加工することを特徴とするワークの穴加工方法。
3. 前記ワークに前記穴を複数個形成したものにおいて、
   隣接する前記穴同士のピッチと同間隔で前記穴加工装置をイケールに取り付け、
   前記各穴加工装置の前記主軸と前記軸受と前記ハウジングの前記挿入部とを前記各穴に挿入して、隣接する複数の前記穴を同時に前記各穴加工装置で加工することを特徴とする請求項２記載のワークの穴加工方法。

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