JP6746311B2

JP6746311B2 - Ｂｔａ深穴加工機

Info

Publication number: JP6746311B2
Application number: JP2015254076A
Authority: JP
Inventors: 山寛弥杉; 地治彦菊; 田敦司多
Original assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: JP2017113855A

Description

本発明は、深穴加工を行うＢＴＡ深穴加工機に関する。

従来より、ＢＴＡ深穴加工機という深穴加工機が広く用いられている。ＢＴＡの名称は、ドイツ、英国、フランス、スウェーデン及び米国の間でかつてＢｏｒｉｎｇ＆ＴｒｅｐａｎｎｉｎｇＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＢＴＡ）を組織し、工具の規格定形、作業条件の基準化に努め、相互に技術情報の交換を行い、この方式の一層の開発を目的として啓蒙を行ったことに由来している。具体的には、ＢＴＡ深穴加工機は、内部に流路が形成された筒状のドリル（ボーリングバーとも言う）によってワークを加工する。加工においては、ドリルの外周面とワークの被削面との間に高圧の切削液が供給される。当該切削液は、発生する切粉をドリルの内部に形成された流路を通じて外部に排出させる機能の他、ドリルを冷却する機能、切削点の潤滑機能等を担っている。

ＢＴＡ深穴加工機によるワークの設置方法には、２つのタイプがある。ワークを工具と同心に回転されるようにチャックにより固定する方法と、ワークをテーブル上に載置する方法である。後者の方法の方が、ワークの形状の自由度が高い。また、後者の方法であれば、ワークを複数並列に設置しておいて、工具の軸線方向に対して垂直な面に沿ってテーブルを移動させることによって、複数の深穴加工を実現することもできる。

ワークをテーブル上に載置する具体的な方法としては、テーブル上に設置された一対のＶブロックを用いる方法が一般的である。この場合、一対のＶブロック上にワークが載置され、例えばボルト等の締結具によって当該一対のＶブロックの上方からワークが締付固定される。

特公平７−４６８９号公報

テーブル上にワークを設置する場合、貫通孔を加工する際に、工具がワークを貫通する際に高圧の切削液が飛散して周囲を汚してしまうことを防止するために、工具がワークを貫通する位置を覆うように、予めシール部材がワークに対して液密に当接配置される。

具体的には、特公平７−４６８９号公報（特許文献１）に開示されているように、ワークストッパ手段（８）がシール部材である押し付け部材（８３）をワーク（Ｗ）に対して押圧しておくことにより、工具（４）がワーク（Ｗ）を貫通する際に高圧の切削液が飛散して周囲を汚してしまうことを防止している（図７参照）。

ここで、強固にワークを固定しようとして締結具の締付力を大きくしすぎると、ワークが変形してしまうおそれがある。

一方、締結具による締付力が小さいと、シール部によるワークへの押圧力（一定値に保たれる）によってワークが加工前に移動してしまうことがある。これを防止するためには、当該ワークが移動しないような小さな値に当該押圧力を抑えておく必要があり、場合によって、シール部のシール効果が十分でないという問題があった。

本発明は、以上のような問題に鑑みて、締結具による締付力が小さい場合であっても、シール部のシール効果を十分に実現することができるＢＴＡ深穴加工機を提供することを課題とする。

本発明は、ワークの一方の側に配置され、他方の側の端部から一方の側の領域まで延びる流路が内部に形成された筒状の工具と、前記工具の一方の側の少なくとも一部を支持して当該工具をその軸線周りに回転させる工具回転機構と、前記工具回転機構を支持する主軸台と、前記主軸台を前記工具の軸線方向に移動させる主軸台移動機構と、前記ワークの加工時に、前記ワークの被削面と前記工具との間に切削液を供給すると共に、当該切削液を前記流路を介して前記工具の他方の側の端部から一方の側の領域へと環流させる切削液供給装置と、前記ワークの他方の側に当接されるシール部と、前記シール部を支持する移動体と、前記移動体を前記工具の軸線方向に移動させる移動体移動機構と、前記移動体移動機構による前記移動体の移動を禁止（不可化）するように当該移動体を固定する固定具と、を備えたことを特徴とするＢＴＡ深穴加工機である。

本発明によれば、ワークの深穴加工に先立ち、移動体をシール部と共に所定の位置に移動させた後で、当該移動体を固定具によって任意の十分な強度で固定することができる。このため、ワークに対する締結具による締付力が小さい場合であっても、シール部のシール効果を十分に実現することができる。

好ましくは、前記移動体移動機構は、工具の軸線方向に延びて前記移動体が移動可能に支持されるレール部材と、前記レール部材を支持する支持部と、前記支持部に対して前記移動体を前記レール部材に沿って移動させる駆動機構と、を有する。

このような移動体移動機構であれば、移動体を工具の軸線方向に迅速且つ正確に移動させることができる。

また、好ましくは、前記固定具は、前記支持体に対して前記移動体をクランプ固定するクランプ部材である。この場合、移動体を支持部に対して容易且つ確実に固定することができる。

本発明の一実施の形態のＢＴＡ深穴加工機の概略正面図である。図１のＢＴＡ深穴加工機の移動体及びシール部周辺を示す概略正面図である。図１のＢＴＡ深穴加工機を左方から見た場合の移動体及びシール部周辺の概略側面図である。図１のＢＴＡ深穴加工機に設けられたクランプ部材の概略断面図である。図１のＢＴＡ深穴加工機に採用可能な移動体及びクランプ部材の変形例を示す概略側面図である。図１のＢＴＡ深穴加工機に採用可能な移動体及びクランプ部材の他の変形例を示す概略側面図である。従来のＢＴＡ深穴加工機のシール部及びワーク周辺を示す概略正面図である。

以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態のＢＴＡ深穴加工機１００の概略正面図であり、図２は、図１のＢＴＡ深穴加工機１００の移動体４１及びシール部４０周辺を示す概略正面図であり、図３は、図１のＢＴＡ深穴加工機１００を左方から見た場合の移動体４１及びシール部４０周辺の概略側面図である。

図１に示すように、ＢＴＡ深穴加工機１００は、加工機２００と、当該加工機２００を制御する制御装置３００と、を有している。

本実施の形態の加工機２００は、深穴加工の対象となるワークＷの設置位置（ワークＷの設置方法については後述される）の一方の側（図１においては右側）に配置され、他方の側の（図１においては左側）端部から一方の側の領域（例えば、一方の側の端部。但し、端部でなくてもよい）まで延びる流路（図示は省略されている）が内部に形成された筒状の工具１０を有している。また、本実施の形態の加工機２００は、工具１０の一方の側の少なくとも一部を支持して当該工具１０をその軸線周りに回転させる工具回転機構１１と、工具回転機構１１を支持する主軸台２０と、主軸台２０を工具１０の軸線方向に移動させる主軸台移動機構２１と、を有している。

更に、本実施の形態の加工機２００は、加工時においてワークＷの被削面と工具１０との間に切削液を供給すると共に、当該切削液を前記流路を介して工具１０の他方の側の端部から一方の側の領域へと環流させる切削液供給装置３０と、を有している。本実施の形態の切削液供給装置３０は、工具１０によって貫通されている円筒状の内部孔（不図示）と、当該内部孔から当該切削液供給装置３０の下方外面に露出する切削液供給口（不図示）に至る流路と、を有すると共に、ワークＷの一方の側（図１においては右側、図３においては奥側）に当接可能であって、工具１０の軸線方向に移動可能な圧力台３１を有している。

また、図１乃至図３に示すように、本実施の形態の加工機２００は、ワークＷの他方の側（図１においては左側、図２においては右側、図３においては手前側）に当接されるシール部４０と、シール部４０を支持する移動体４１と、移動体４１を工具１０の軸線方向（図１及び図２においては左右方向、図３においては奥行方向）に移動させる移動体移動機構と、を有している。

本実施の形態の移動体４１は、図２及び図３に示すように、シール部４０を一方の側に支持する円柱状部４２と、円柱状部４２を支持する正面視で矩形の台座４３と、台座４３の底面（図１乃至図３における下側の面）に固定された移動体移動機構と、を有している。

本実施の形態の移動体移動機構は、リニアガイド（直動ガイド）４５ａ、４５ｂであり、図３に示すように、台座４３の下面の２箇所に一定の間隔を空けて設けられている。

また、図１乃至図３に示すように、本実施の形態の加工機２００は、ベッド８０上に支持されている。ベッド８０は、特に図３において詳細に示されているように、直方体状の本体部８３と、この本体部８３の上面に所定の間隔を空けて工具１０の軸線方向に平行に設けられた２本のレール８１ａ、８１ｂと、前記軸線方向に向かって両側（図３においては左右両側）の上部に水平方向に張り出した張出部８２ａ、８２ｂと、２本のレール８１ａ、８１ｂの間において工具１０の軸線方向に延び、上方に垂直に立ち上がるプレート８４と、を有している。

前述の２台のリニアガイド４５ａ、４５ｂは、２本のレール８１ａ、８１ｂの各々に沿って移動して移動体４１を工具１０の軸線方向（図２の矢印方向）に移動させるようになっている。図２において、移動前の移動体４１は破線で示されており、移動後の移動体４１は実線で示されている。

更に、図１乃至図３に示すように、本実施の形態の加工機２００は、ベッド８０に対して移動体４１をクランプ固定する油圧式のクランプ部材６０（後に詳述される）を有している。このクランプ部材６０は、２台のリニアガイド４５ａ、４５ｂの間において、移動体４１の底面に固定されており、ベッド８０に固定されたプレート８４をクランプ固定することにより、移動体４１をベッド８０に対して固定させ得るようになっている。

また、図１に示すように、本実施の形態の制御装置３００は、リニアガイド４５ａ、４５ｂを制御する制御手段５０を有している。

図４は、図１のＢＴＡ深穴加工機１００に設けられたクランプ部材６０の概略断面図である。図４に示すように、本実施の形態のクランプ部材６０は、一対のシリンダ６１ａ、６１ｂが連結部６２によって連結され、全体としてコ字状の横断面を有している。クランプ部材６０は、２台のリニアガイド４５ａ、４５ｂの間において、一対のシリンダ６１ａ、６１ｂがプレート８４を挟み込むようにして移動体４１の底面に固定されている（図１乃至図３参照）。各シリンダ６１ａ、６１ｂの内部には、作動流体としての圧油と、この圧油に加えられる圧力によってシリンダ６１ａ、６１ｂ内を移動可能なピストン６３ａ、６３ｂと、が設けられている。各ピストン６３ａ、６３ｂは、プレート８４に面する側に押圧部６４ａ、６４ｂを有している。この押圧部６４ａ、６４ｂは、シリンダ６１ａ、６１ｂのプレート８４に面する側に設けられた開口から突出しており、圧油に圧力が加えられた際に、プレート８４を左右両側からクランプするようになっている。

また、図４に示すように、シリンダ６１ａ、６１ｂとピストン６３ａ、６３ｂとで囲まれた各２つの領域は、第１油路６６及び第２油路６７によって圧油の流路制御弁（ソレノイドバルブ）６５、圧油を加圧するためのポンプ６８及び圧油を貯留するタンク６９に接続されている。ピストン６３ａ、６３ｂにプレート８４をクランプさせる際には、第１油路６６を介してシリンダ６１ａ、６１ｂ内に圧油が供給されるようになっている。アンクランプの際には、第２油路６７に圧油が供給されるようになっている。なお、図４において、油路６６、６７とシリンダ６１ａ、６１ｂとの接続部分の詳細についての図示は省略されている。

次に、本実施の形態のＢＴＡ深穴加工機１００の作用について説明する。

まず、シール部４０と圧力台３１との間に、ワークＷが設置される。本実施の形態では、工具１０の軸線方向からの位置ずれを防止するべく、テーブル上に載置されたＶブロック（不図示）上にワークＷが載置される。

次に、リニアガイド４５ａ、４５ｂ及び圧力台移動機構７０によって、移動体４１（シール部４０）及び圧力台３１がワークＷに向かって共に移動される。この時、ピストン６３ａ、６３ｂはプレート８４をクランプしていない。すなわち、移動体４１は、リニアガイド４５ａ、４５ｂによって工具１０の軸線方向に移動可能である。そして、シール部４０及び圧力台３１によってワークＷが挟持され、工具１０の軸線方向におけるワークＷの加工前の位置決めが完了する。

この状態で、第１油路６６を介してシリンダ６１ａ、６１ｂとピストン６３ａ、６３ｂとの間の領域に圧油が供給される。これにより、ピストン６３ａ、６３ｂによってプレート８４がクランプされ、プレート８４と押圧部６４ａ、６４ｂとの間に働く摩擦力によって、移動体４１がベッド８０に対して移動することが禁止される。すなわち、移動体４１がベッド８０に対して固定される。

この状態から、深穴加工が開始される。すなわち、工具回転機構１１によって工具１０がその軸線回りに回転されると共に、主軸台移動機構２１が起動されて、主軸台２０が他方の側に向かって移動される。すなわち、工具１０がワークＷに向かって移動される。回転する工具１０がワークＷに当接することで、当該ワークＷに対する深穴加工が開始される。工具１０とワークＷとの当接に先行して、切削液供給装置３０により工具１０とワークＷの被削面との間に高圧の切削液が供給される。当該切削液は、圧力台３１の内部孔（不図示）に供給され、当該内部孔を通流して工具１０とワークＷの被削面との間に流入する。当該切削液は、工具１０を冷却する機能を担う。また、当該切削液は、加工により発生される切粉を押し出し（排出）して、工具１０の内部に形成された流路（不図示）を介して工具１０の一方の側の領域（例えば一方の側の端部に設けられた排出口（不図示））へと排出される。

ワークＷの深穴加工の間、ワークＷには、工具１０等により、一方の側から他方の側に向かう押圧力が与えられている。当該押圧力は、ワークＷの材料特性に依存する加工時の抵抗及び工具１０のワークＷに対する送り速度等による工具１０起因の力の他、圧力台３１からの力や高圧の切削液による力も影響する。

しかしながら、本実施の形態では、移動体４１がクランプ部材６０によってベッド８０に対してクランプ固定されているため、以上のような押圧力によっても、深穴加工の間にワークＷが一方の側から他方の側に向かって移動されることはない。すなわち、深穴加工の間、ワークＷの静止状態が維持される。

以上のような本実施の形態によれば、ワークＷの深穴加工に先立ち、移動体４１をシール部４０と共に所定の位置に移動させた後で、当該移動体４１をベッド８０に対してクランプ部材６０によってクランプ固定することができる。このため、ワークＷに対する締結具による締付力が小さい場合であっても、ワークＷが加工前に移動してしまうことがなく、シール部４０のシール効果を十分に実現することができる。また、クランプ部材６０の使用により、移動体４１をベッド８０に対して容易且つ確実に固定することができる。

また、リニアガイド４５ａ、４５ｂは、ベッド８０上に設けられ、工具１０の軸線方向に延びるレール８１ａ、８１ｂに沿って移動体４１を移動させるようになっている。このため、リニアガイド４５ａ、４５ｂは、移動体４１を工具１０の軸線方向に迅速且つ正確に移動させることができる。

なお、本実施の形態では、クランプ部材６０は、移動体４１の底面に固定され、ベッド８０の上面から垂直に立ち上がるプレート８４をクランプするようになっているが、このような形態には限られない。

例えば、図５は、図１のＢＴＡ深穴加工機１００に採用可能な移動体４４１及びクランプ部材４６０ａ、４６０ｂの変形例を示す概略側面図である。図５において、図１乃至図４に示す本実施の形態のＢＴＡ深穴加工機１００と同様の構成部分については略同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、この変形例のクランプ部材４６０ａ、４６０ｂは、一対のシリンダがベッド４８０の上部に水平方向（図５における左右方向）に張り出した２つの張出部４８２ａ、４８２ｂを挟み込むようにして、移動体４４１の両側に固定されている。この変形例においても、工具の軸線方向におけるワークの加工前の位置決めが完了すると、各クランプ部材４６０ａ、４６０ｂは、油圧制御装置（不図示）によって、張出部４８２ａ、４８２ｂをクランプするように制御され、移動体４４１がベッド４８０に対して固定される。

あるいは、図１のＢＴＡ深穴加工機１００に採用可能な移動体及びクランプ部材の他の変形例が図６に示されており、次のような構成を有している。すなわち、この変形例において、移動体５４１は、底面に固定された鉛直下方に延びるロッド５８４を有しており、ベッド５８０は、上面に工具の軸線方向に延びる溝５８６と、当該ベッド５８０の上面を覆う天板５８７とを有している。

図６に示すように、天板５８７には、ロッド５８４の直径よりも幅広のスリット５８８が工具の軸線方向に延びており、ロッド５８４は、スリット５８８を貫通して溝５８６内まで延びている。このロッド５８４の下端には、クランプ部材５６０が固定されている。具体的には、この変形例のクランプ部材５６０は、ロッド５８５の下端に固定され、上方が開放されたシリンダ５６１と、シリンダ５６１内を摺動可能であり、上部にフランジ状の押圧部５６４が設けられたピストン５６３と、を有している。なお、図示されていないが、このクランプ部材５６０は、適宜の油路を介して油圧制御装置に接続されている。図６において、図１乃至図４に示す本実施の形態のＢＴＡ深穴加工機１００と同様の構成部分については略同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

この変形例においては、工具の軸線方向におけるワークの加工前の位置決めが完了すると、油圧制御装置によってクランプ部材５６０のピストン５６３が上方に向かって移動され、ピストン５６３の押圧部５６４が天板５８５の下面に押し付けられる。すなわち、当該押圧部５６４の上面と天板５８３の下面との間に働く摩擦力によって、移動体５４１のベッド５８０に対する移動が禁止される。すなわち、移動体５４１のベッド５８０に対して固定される。

１０工具
１１工具回転機構
２０主軸台
２１主軸台移動機構
３０切削液供給装置
３１圧力台
４０シール部
４１移動体
４２円柱状部
４３台座
４５リニアガイド
５０制御手段
６０クランプ部材
６１ａ、６１ｂシリンダ
６２接続部
６３ａ、６３ｂピストン
６４ａ、６４ｂ押圧部
６５流路制御弁（ソレノイドバルブ）
６６油路
６７油路
６８ポンプ
６９タンク
７０圧力台移動機構
８０ベッド
８１ａ、８１ｂレール
８２ａ、８２ｂ張出部
８３本体部
１００ＢＴＡ深穴加工機
２００加工機
３００制御装置
４４０シール部
４４１移動体
４４２円柱状部
４４３台座
４４５ａ、４４５ｂリニアガイド
４６０ａ、４６０ｂクランプ部材
４８０ベッド
４８１ａ、４８１ｂレール
４８２ａ、４８２ｂ張出部
４８３本体部
５４０シール部
５４１移動体
５４２円柱状部
５４３台座
５４５ａ、５４５ｂリニアガイド
５６０クランプ部材
５６１シリンダ
５６３ピストン
５６４押圧部
５８０ベッド
５８１ａ、５８１ｂレール
５８３本体部
５８５ロッド
５８６溝
５８７天板
５８８スリット
４工具
７ワーククランプ手段
８ストッパ手段
８３押し付け部材
Ｗワーク

Claims

ワークの一方の側に配置され、他方の側の端部から一方の側の領域まで延びる流路が内部に形成された筒状の工具と、
前記工具の一方の側の少なくとも一部を支持して当該工具をその軸線周りに回転させる工具回転機構と、
前記工具回転機構を支持する主軸台と、
前記主軸台を前記工具の軸線方向に移動させる主軸台移動機構と、
前記ワークの加工時に、前記ワークの被削面と前記工具との間に切削液を供給すると共に、当該切削液を前記流路を介して前記工具の他方の側の端部から一方の側の領域へと環流させる切削液供給装置と、
前記ワークの他方の側に当接されるシール部と、
前記シール部を支持する移動体と、
前記移動体を前記工具の軸線方向に移動させる移動体移動機構と、
前記移動体移動機構による前記移動体の移動を禁止するように当該移動体を固定する固定具と、
を備え、
前記固定具は、油圧制御される油圧式のクランプ部材であり、
前記移動体移動機構は、工具の軸線方向に延びて前記移動体が移動可能に支持されるレール部材と、
前記レール部材を支持する支持部と、
前記支持部に固定されたプレートと、
前記支持部に対して前記移動体を前記レール部材に沿って移動させる駆動機構と、
を有し、
前記クランプ部材は、前記プレートをクランプ固定することにより、前記支持部に対して前記移動体をクランプ固定することを特徴とするＢＴＡ深穴加工機。