JP7034970B2

JP7034970B2 - 旋削加工方法及び旋削加工用ジグ

Info

Publication number: JP7034970B2
Application number: JP2019031108A
Authority: JP
Inventors: 文政水野
Original assignee: 株式会社ミズノマシナリー
Priority date: 2019-02-24
Filing date: 2019-02-24
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2039-02-24
Also published as: JP2020131401A

Description

本発明は、高い精度が要請されるワークの外丸削り、テーパー削り、端面削り、中ぐり加工、又は溝加工などの旋削加工方法及びそれに用いるジグに関するものである。

隙間を埋め又は緩衝に用いる円筒状の機構部品の加工、特に、所謂ロジックエレメント（以下「ブッシング」という）については、所定のシーリング機能を満たすべく、極めて高い加工精度が要求される他、コストダウンや短納期の要請がある。

特開昭５７－２０５００２号公報特開２００８－００６５２８号公報

従来、ＮＣ旋盤によるブッシングの旋削加工は、特に、中ぐり加工など内面の旋削加工の際には、加工しようとするワークの外周部を直接チャッキングした上で行われていた。
しかしながら、ＮＣ旋盤によるブッシングの旋削加工に際し、ワークの外周部を直接チャックすると（上記特許文献参照）、内厚の薄いものであれば、確実に円周の変形が生じて真円度が悪化し図面公差を満たすことができなくなる。
しかも、ブッシングの加工においては、径の異なる領域が軸方向に連続するワークを、内面及び外面並びに各領域の軸を同じくして精密に加工する必要が生じるところ、従来、ロットや作業者が相違すると、それらによる精度のバラツキが避けられず、製品の品質が安定しないという問題もあった。

そもそも、機構部品の仕上げには、研削加工が行われることが一般的であるが、上記コストダウン及び短納期の要請に応えるには、焼き入れ前の加工のみならず、焼き入れが完了したワークに対する仕上加工においてＮＣ旋盤による旋削加工による仕上げをも考慮に入れることが望ましいという着想を得た。

本発明は、上記着想の下、幾年にもわたり試作を繰り返すことによってなされたものであって、チャック時におけるワークの変形や、表面の損傷を回避し、且つ径の異なる領域が軸方向に連続するワークにあっても、内面及び外面並びに各領域の軸を同じくして高精度に加工することができる旋削加工方法及び旋削加工用ジグの提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明による旋削加工方法は、円筒状のワークを保持するジグのみを直接チャックし、前記ワークに対して切削加工を行う旋削加工方法であって、内面仕上用ジグにより前記ワークを前記チャックの回転軸方向に加圧挟持して行う内面仕上工程を含むことを特徴とする。
前記内面仕上用ジグは、前記ワークの端面、又は表面の切込を確保し前記チャックの回転軸方向に加圧挟持する構成を採用することができる。
更に、外面仕上用ジグの軸部を前記内面仕上工程を経たワークの中空部に嵌め入れ、当該軸部により当該中空部の内面に対し径方向外側へ均一に加圧保持して行う外面仕上工程を行う旋削加工方法を採用することもできる。

上記課題を解決するためになされた本発明による旋削加工用ジグは、上記旋削加工方法に用いる内面仕上用ジグであって、円筒状のジグ箱と、当該ジグ箱と螺合する蓋を備え、前記ジグ箱は、ワークの一方の端面が当接する進退基面とワークの側面に接する軸基面を備え、前記蓋は、ワークの他方の端面を圧する加圧面を備え、前記ジグ箱に蓋を回し入れることにより前記ワークの両端面を確保し加圧挟持することを特徴とする。

上記旋削加工用ジグは、円筒状のジグ箱及び当該ジグ箱と螺合する蓋と、前記ワークの他方の端面又は表面の切込を確保し前記ジグ箱及び蓋と加工部との間に介在する円筒状の仲介部材を備え、前記ジグ箱は、前記ワークの一方の端面が当接する進退基面と、前記仲介部材の側面に接する軸基面を備え、前記蓋は、前記仲介部材を前記チャックの回転軸方向に圧する加圧面を備え、前記仲介部材は、前記ワークを側方から挟んで装着できるように複数に分割され、前記ジグ箱に蓋を回し入れることにより前記ワークの一方の端面及び他方の端面又は表面の切込を確保し加圧挟持する構成を採ることができる。

また、上記課題を解決するためになされた他の本発明による旋削加工用ジグは、前記外面仕上工程での旋削加工方法に用いる外面仕上用ジグであって、前記内面仕上工程を経たワークの中空部に嵌め入れられる軸部を備えるジグ軸と、前記軸部の先端部に螺入して当該先端部を均一に拡幅するカムネジを備え、前記軸部は、その先端部に、当該先端部を前記カムネジに拡幅される加圧片に分割する割溝を備えることを特徴とする。

本発明による旋削加工方法及び旋削加工用ジグによれば、ワークは、ＮＣ旋盤のチャックの回転軸とその中心軸が一致するように保持され、前記内面仕上用ジグの孔からバイトを挿入し、途中でチャックから外されることの無い一連の旋削加工により、径の異なる複数の部位について、軸ズレが生じることなく精密な旋削加工による仕上げを短時間で行うことができる。
その際、前記ジグを直接チャッキングし、ワークは、当該ジグ内でその軸方向に加圧保持する手法を採っているため、円周の変形が生じて真円度が悪化するなどの不具合を防止することができる。

また、上記の如く内面の精密加工が行われたワークは、その内面を保持するジグを介して、ＮＣ旋盤のチャックの回転軸及び先に行った内面仕上加工された内面の中心軸を一致させて当該チャックに保持され、チャックから外されることの無い一連の作業をもって外面仕上加工を行うことができるため、内面仕上から外面仕上に至るまで、径の異なる複数の内外部位について、軸ズレが生じることなく精密な旋削加工による仕上げを行うことができる。
また、その際、ジグを直接チャッキングし、且つワークは、その内面が当該ジグの遠心方向へ均一に加圧することにより保持されているため、円周の変形が生じて真円度が悪化するなどの不具合を防止することができる。

本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの装着例を示す縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの装着例を示す側面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（外面仕上げ用）旋削加工用ジグの装着例を示す縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（外面仕上げ用）旋削加工用ジグの装着例を示す縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグのジグ箱の一例を示す（Ａ）：側面図及び（Ｂ）：縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの蓋の一例を示す（Ａ）：側面図及び（Ｂ）：縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの蓋の一例を示す（Ａ）：平面図及び（Ｂ）：底面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの仲介部材の一例を示す（Ａ）：平面図、（Ｂ）：左側面図、（Ｃ）：正面図、（Ｄ）：右側面図及び（Ｅ）：背面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（外面仕上げ用）旋削加工用ジグのジグ軸の一例を示す（Ａ）：側面図及び（Ｂ）：縦断面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（外面仕上げ用）旋削加工用ジグのカムネジの一例を示す（Ａ）：側面図及び（Ｂ）：平面図である。本発明による旋削加工方法及び旋削加工用ジグを用いるワークの一例を示す（Ａ）：側面図、（Ｂ）：断面図、（Ｃ）：正面図、（Ｄ）：Ａ－Ａ矢視断面図、（Ｅ）：Ｂ－Ｂ矢視断面図及び（Ｆ）：背面図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの（Ａ）：ジグ箱及び（Ｂ）：仲介部材の一例を示す斜視図である。本発明による旋削加工方法で用いる（内面仕上げ用）旋削加工用ジグの蓋の一例を示す斜視図である。本発明による旋削加工方法で用いる（外面仕上げ用）旋削加工用ジグの（Ａ）：ジグ軸及び（Ｂ）：カムネジの一例を示す斜視図である。

以下、本発明による旋盤による切削加工方法及び切削加工用ジグの実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
ここでは、焼き入れが完了したロジック弁ブッシング（以下「ワークＷ」という）を本発明による加工ジグに取り付け、ボラゾンチップ（材質：窒化ホウ素焼結材）０．４Ｒを用いてＮＣ旋盤で加工する例を挙げる。

図に示す例は、円筒状のワークＷを保持するジグのみをチャックし、前記ワークＷに対して切削加工を行う旋削加工方法であって、内面仕上用ジグにより前記ワークＷを前記チャックの回転軸方向に加圧挟持して行う内面仕上工程と、外面仕上用ジグの軸部を前記内面仕上工程を経たワークＷの中空部に嵌め入れ、当該軸部により当該中空部の内面に対し径方向外側へ均一に加圧保持して行う外面仕上工程を含む旋削加工方法である。

図１１は、本発明による旋削加工方法が施されるワークＷの一例を示したものである。
この例は、円筒状を呈し、表面の両端部にそれぞれシーリング領域Ｓを備え、それらの間に外径逃げ部Ｅを備える。
各シーリング領域Ｓには、Ｏリングを装着するための溝部Ｄが適宜形成され、ワークＷの内面は、同じ中心軸からの内径が相違する三種類の領域を備える。
側壁は、外径逃げ部Ｅの領域に、ワークＷ外側方と中空部を連通させる透孔Ｈが当該ワークＷの軸を中心として９０度間隔で穿設されている。

上記ワークＷの仕上加工の際に用いる加工ジグは、前記内面仕上用ジグと、前記外面仕上用ジグの二つである。

前記内面仕上用ジグは、円筒状のジグ箱１及び当該ジグ箱１と螺合する蓋２と、前記ワークＷの前記蓋２に直接加圧される端面又は表面に刻まれた切込（前記溝部Ｄ）の内側面（以下「受圧面」という）を確保し前記ジグ箱１及び蓋２とワークＷとの間に介在する円筒状の仲介部材３からなる（図１参照）。

前記ジグ箱１は、ＮＣ旋盤のチャックに挟まれる有底円筒状（回転体状）の部材であって、その底壁の中央にワークＷの内径と略等しい直径を持つ貫通孔を備え、当該貫通孔の周縁内面を、前記ワークＷの進入を制止する進退基面１ａとして備える（図２参照）。
当該ジグ箱１は、その内空部に、前記進退基面１ａを終端とし前記ワークＷが遊嵌される位置決め部１ｂと、前記蓋２のネジ部２ｃと螺合する蓋対偶部１ｃと、当該蓋２の進退軌道を定めるガイド部１ｄを連続して備え、各部は、同軸の均一な円形断面の空間を連続して形成し、各部の内径は、前記進退基面１ａから離れた領域ほど大きくされている。

前記蓋２は、頭部２ａから先端部にかけて径が段階的に小さくされた回転体状の部材であって、当該ジグ箱１に当該蓋２を装着し加締めする際の手掛かりとなる頭部２ａと、前記ジグ箱１のガイド部１ｄに嵌る封鎖部２ｂと、前記蓋対偶部１ｃと螺合するネジ部２ｃを備える。
当該蓋２は、その中央にワークＷの外径より大きい直径を持ち表裏を貫通する工具孔を備え、前記頭部２ａにおける当該工具孔の内縁に前記仲介部材３の通過を制止する加圧縁を備える。
当該蓋２は、前記加圧縁の内面を加圧面２ｄとして備え、その内空部に、当該加圧面２ｄを始端とし前記仲介部材３の側面に接する向心基面２ｅを備えたソケット部２ｆを、前記封鎖部２ｂからネジ部２ｃに亘って連続して備える（図６及び図７参照）。
この例の前記頭部２ａの側面は、ローレット加工が施され、フック式スパナの爪が掛かる穴２ｇが穿設されている。

前記仲介部材３は、前記ソケット部２ｆにちょうど収まる円筒状を呈し、その内空部に、前記ワークＷのシーリング領域Ｓが収まる被覆部３ａと、当該被覆部３ａの一端部の内縁から中心へ向けて同心円状に迫出した爪部３ｂを備える形態を、その中心軸に沿って二等分した形態を持つ一対の部材である（図８参照）。
この例では、前記シーリング領域Ｓのフランジ部が嵌る保持部３ｃを前記爪部３ｂに隣接して備える。
前記爪部３ｂは、前記ワークＷのシーリング領域Ｓに穿設された溝部Ｄに嵌る形態を備え、例えば、その幅及び迫出し長は、前記溝部Ｄの幅及び深さに略等しく設定されている。

前記外面仕上用ジグは、前記内面仕上工程を経たワークＷの中空部に嵌め入れられる軸部４ａを備えるジグ軸４と、前記軸部４ａの先端部に螺入して当該先端部を全周に亘って均一に拡幅するカムネジ５とで構成される。

前記カムネジ５は、同じ中心軸を持つ回転体状のテーパー部５ａとネジ部５ｂを連続して備え、前記テーパー部５ａの側面に、当該カムネジ５の螺合方向へ向けて小径となるテーパー面を設けたものである。
前記テーパー部５ａの径は、最も小径の先端部は、前記加圧部４ｇの内径の最小値以下とし、最も大径の終端部は、前記加圧部４ｇの内径よりワークＷへの加圧に十分な量だけ大きく設定する。
この例では、前記テーパー部５ａの端面の中央に、六角レンチが嵌る六角穴５ｃを備える（図１０参照）。

前記ジグ軸４は、外径が段階的に小さくされた回転体状の部材であって、ＮＣ旋盤のチャックに装着される挟持部４ｃと、装着したワークＷの進退を規制する基部４ｂと、前記ワークＷの内面を支持する軸部４ａを備える。当該基部４ｂは、前記軸部４ａ側の面を前記ワークＷの進入を制止する進退基面４ｄとして備える（図９参照）。

当該ジグ軸４は、その中央に（その中心軸に沿って）前記カムネジ５が挿入され進退する調整孔４ｅを備える。
当該ジグ軸４は、その調整孔４ｅに、前記挟持部４ｃの側から、前記カムネジ５と螺合するネジ対偶部４ｆと、前記カムネジ５のテーパー部５ａに押し広げられる加圧部４ｇを備え、前記ネジ対偶部４ｆと加圧部４ｇとの境界部に双方の隣接部を一定長薄肉とする拡幅部４ｈを備えている。
各部４ｅ，４ｈ，４ｇは、内径が異なる均一な円形状断面の空間が連続して形成され、前記拡幅部４ｈから加圧部４ｇの全域にかけて、それらの周壁を分割する割溝４ｉを複数備える。
前記ワークＷの内壁に均一に加圧する面では、ワークＷの内面の軸を中心として前記割溝４ｉを等角度間隔で複数穿設することが望ましい。

以下、本発明による旋盤による切削加工方法の実施例を説明する。
＜内面仕上＞
先ず、前記内面仕上用ジグのジグ箱１をＮＣ旋盤のチャックに装着する。
次に、前記ワークＷの端部に前記仲介部材３を装着する。当該仲介部材３装着に際しては、前記ワークＷのＯリング装着用溝部Ｄに、前記仲介部材３の爪部３ｂを挿入し、一対の仲介部材３で当該溝部Ｄを備えたシーリング領域Ｓの全域を覆うようにする。
尚、前記溝部Ｄを有しないワークＷにあっては、前記仲介部材３の爪部３ｂを当該ワークＷの端面（受圧面）や、フランジ部などに引っ掛けて装着し使用することもできる（図１及び図２参照）。

続いて、前記ワークＷの前記仲介部材３を装着した側を、前記蓋２の内空部に装填する。その際、ワークＷは、前記仲介部材３と共に、前記蓋２のソケット部２ｆにちょうど収まることとなる（図１参照）。
そして、前記仲介部材３及び蓋２を装着したワークＷを、当該ワークＷが露出した側を前にして前記ジグ箱１の位置決め部１ｂへ挿入し、蓋２を回し、前記ワークＷの当接面（ジグ箱１への進入方向前方の端面）が前記ジグ箱１の進退基面１ａに達することを確認しながら、当該蓋２のネジ部２ｃと前記ジグ箱１の蓋対偶部１ｃとを螺合する。
蓋２を手で締まるところまでネジ込んだ後、フック式スパナ仕様のトルクレンチで蓋２のローレット面に備える穴２ｇに引っ掛けて一定の強さで締める。

以上の作業をもって、ワークＷは、ＮＣ旋盤のチャックの回転軸とその中心軸を一致させて当該チャックに保持され、前記内面仕上用ジグの孔（蓋２の工具孔）からバイトを挿入し、途中でチャックから外されることの無い一連の作業を行うことができる。
上記作業によれば、径の異なる複数の部位について、軸ズレが生じることなく精密な旋削加工による仕上げを行うことができる。
また、その際、前記ジグ箱１を直接チャッキングし、且つワークＷは、当該ジグ箱１内でその軸方向に加圧保持しているため、円周の変形が生じて真円度が悪化するなどの不具合を防止することができる。

＜外面仕上＞
先ず、前記外面仕上用ジグのジグ軸４をＮＣ旋盤のチャックに装着する。
次に、前記ジグ軸４にワークＷを装着し、当該ワークＷを前記進退基面４ｄに押し当てながら、ワークＷが動かないことを確認できるまで前記カムネジ５を締める。
この様に、前記ジグ軸４の調整孔４ｅにカムネジ５を回し入れることにより、前記ジグ軸４の加圧部４ｇが遠心方向へ均一に拡幅し、前記ワークＷの内面を均一に加圧保持することができる（図３及び図４参照）。

以上の作業をもって、ワークＷは、ＮＣ旋盤のチャックの回転軸及び先に行った内面仕上加工された内面とその中心軸を一致させて当該チャックに保持され、チャックから外されることの無い一連の作業をもって外面仕上加工を行うことができる。
上記作業によれば、内面仕上から外面仕上に至るまで、径の異なる複数の内外部位について、軸ズレが生じることなく精密な旋削加工による仕上げを行うことができる。
また、その際、ジグ軸４の挟持部４ｃを直接チャッキングし、且つワークＷは、当該ワークＷの中空部に装填された軸部４ａによって、当該ワークＷの内壁を遠心方向へ均一に加圧することにより保持されているため、当該ワークＷの円周に変形が生じて真円度が悪化するなどの不具合を防止することができる。

Ｄ溝部，Ｅ外径逃げ部，Ｈ透孔，Ｓシーリング領域，Ｗワーク，
１ジグ箱，
１ａ進退基面，１ｂ位置決め部，１ｃ蓋対偶部、１ｄガイド部，
２蓋，
２ａ頭部，２ｂ封鎖部，２ｃネジ部，
２ｄ加圧面，２ｅ向心基面，２ｆソケット部，２ｇ穴，
３仲介部材，
３ａ被覆部，３ｂ爪部，３ｃ保持部，
４ジグ軸，
４ａ軸部，４ｂ基部，４ｃ挟持部，４ｄ進退基面，４ｅ調整孔，
４ｆネジ対偶部，４ｇ加圧部，４ｈ拡幅部，４ｉ割溝，
５カムネジ，５ａテーパー部，５ｂネジ部，５ｃ六角穴，

Claims

円筒状のワークを保持するジグのみをチャックし、前記ワークに対して切削加工を行うための内面仕上用ジグであって、
前記ワークが遊嵌される位置決め部を備える円筒状のジグ箱と、
前記ジグ箱と螺合する回転体状の蓋と、
前記ワークの他方の端面又は表面の切込を確保し前記蓋とワークとの間に介在する円筒状の仲介部材を備え、
前記ジグ箱は、前記ワークの進入を制止し当該ワークの一方の端面が当接する進退基面を備え、
前記蓋は、その中央に前記ワークの外径より大きい直径を持ち表裏を貫通する工具孔を備え、前記工具孔に、前記仲介部材の通過を制止する加圧縁、及び当該加圧縁の内面を始端とし前記仲介部材の側面に接する向心基面を備え、
前記仲介部材は、前記ワークを側方から挟んで装着できるように複数に分割され、
前記ジグ箱に前記蓋を回し入れることにより前記ワークをチャックの回転軸方向に加圧挟持することを特徴とする旋削加工用ジグ。
前記ジグ箱は、底壁の中央に前記進退基面を周縁内面とし前記ワークの内径と略等しい直径を持つ貫通孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の旋削加工用ジグ。