JP7068076B2

JP7068076B2 - バニシング加工装置

Info

Publication number: JP7068076B2
Application number: JP2018127318A
Authority: JP
Inventors: 大地神村; 正英大橋; 優二村
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2038-07-04
Also published as: CN110682200B; JP2020006451A; DE102019117102A1; CN110682200A; US20200009704A1; US10792787B2

Description

本発明は、バニシング加工装置に関する。

一般に、Ｏリング等のシール部材を嵌めるための溝は、円筒形状のワークをＯリング溝加工バイトチップで切削加工して形成されている。切削加工で形成されたＯリング溝の表面は、切削仕上げされる。近年、Ｏリングの寿命向上やシール性向上が要求されているが、切削仕上げで仕上げる表面粗さは、チップの摩耗による影響を受けるため、安定し難いという問題点がある。

このような切削加工された加工面の表面粗さを良好にするための手法として、バニシング加工が知られている。切削加工された溝の表面粗さを良好に仕上げてシール性を向上させるものとしては、切削加工された溝内の側面をバニシング加工するバニシング加工用工具がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のバニシング加工用工具は、超硬バニシング工具を保持した後部ホルダを備えたバニッシャと、当該バニッシャが取り付けられたピストンとを備えている。ピストンは、ホルダに出没可能に設けられており、ホルダ内に設けられたばねによって突出付勢されている。超硬バニシング工具はバニッシャとともに付勢され、回転するワークの円筒外周溝の側面に押し付けられて、バニシング加工が行われる。

実開昭５９－１２４０４７号公報

しかし、特許文献１に記載されているようなバニシング加工用工具では、ホルダに対して押しの方向のみに超硬バニシング工具が付勢されるため、円筒外周溝の両方の側面の加工を行うには、ピストンの動作方向を変えなければならなかった。あるいは、ホルダに対して引きの方向に付勢可能なピストンを別途準備する必要があった。

本発明は、溝の両側面を、一つのツールでピストンの動作方向を変えることなく加工可能なバニシング加工装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るバニシング加工装置は、被加工面を押圧して加工する丸棒形状のチップと、前記チップを前記被加工面に対して加圧させる加圧手段であって、前記チップと直交する往復方向に移動するピストンと、前記ピストンを前記往復方向に移動可能に収容するシリンダ部と、前記ピストンを前記往復方向に沿って移動させ、前記チップを前記被加工面の奥側面に押し付ける押し加工時と前記チップを前記被加工面の手前側面に引き寄せる引き加工時の両方において前記チップを前記被加工面に付勢する加圧機構と、を有する加圧手段と、を備え、前記加圧機構は、前記ピストンに、前記往復方向に直交する軸を中心として回転可能に設けられた転動体と、前記往復方向および前記転動体の軸方向に互いに直交する方向に進退可能に設けられたプッシャと、前記プッシャを前記転動体に向けて付勢する弾性部材と、前記プッシャの先端部に形成され、前記転動体と当接し、前記ピストンが基準位置にあるときに前記転動体に対する高さが最高点に達し、前記ピストンの往復動に伴って前記転動体に対する高さが徐々に低くなるカム面と、を有する。

本発明によれば、加圧機構が、押し加工時と引き加工時の両方においてチップを被加工面に付勢するので、溝の両側面を、一つのツールでピストンの動作方向を変えることなくバニシング加工を行うことができる。

実施形態１のバニシング加工装置の断面図。図１のＡ－Ａ線断面図。実施形態１のチップの拡大側面図。押し加工時に実施形態１のピストンが移動した状態を示した断面図。引き加工時に実施形態１のピストンが移動した状態を示した断面図。実施形態１のバニシング加工装置の比較例の断面図。実施形態１の変形例のバニシング加工装置の斜視図。実施形態１の変形例のバニシング加工装置の要部断面図。実施形態２のバニシング加工装置の断面図。実施形態２のバニシング加工装置のバネ荷重を調整した状態を示した断面図。（ａ）は、押し加工時に実施形態２のピストンが移動した状態を示した断面図、（ｂ）は、引き加工時に実施形態２のピストンが移動した状態を示した断面図。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。バニシング加工装置は、被加工面が、ワークの外面、内面、端面であってもバニシング加工することができるが、本実施形態では、図４に示すように、バニシング加工装置１がワーク２の外周面にＯリング装着溝３を加工する場合を例に挙げて説明する。また、本実施形態のバニシング加工装置１では、ワーク２を加工する際に、センタ押し台５を用いてワーク２を回転させる場合がある。

（実施形態１）
図１に示すように、実施形態１に係るバニシング加工装置１は、チップ１０とチップホルダ２０と加圧手段３０とを備えている。

チップ１０は、ワーク２の被加工面、たとえばＯリング装着溝３の両側面４，４を押圧して加工する部材である。チップ１０は、細い丸棒形状を呈しており、先端部がＯリング装着溝３内に挿入可能な大きさである。図３にも示すように、チップ１０の外周面には、先端部に形成され被加工面（側面４）と平行になる平行部１１と、当該平行部１１より基端側に形成され基端側に向かうに連れて縮径するテーパ部１２とが形成されている。平行部１１は、チップ１０の軸方向の距離が短く形成されており、チップ１０とワーク２の接触面積を小さくしている。これによって、比較的小さいチップ１０の押圧荷重で、ワーク２を加工することができる。テーパ部１２は、ワーク２に作用する荷重を逃がす部分である。テーパ部１２を設けたことで、チップ１０に送りを掛けて加工する際に、徐々に圧力が軽減されつつ周速差による擦りが生じることで良好な仕上げ面が得られる。なお、チップ１０の形状は、前記構成に限定されるものではなく、外周面がテーパ部を有さない平行部のみからなる形状であってもよい。

チップ１０は、たとえばダイヤモンドや超硬合金等の超高硬度材料にて構成されている。なお、チップ１０の材質は、ワーク２の材質や加工部分の状態に応じて設定されるものであって、超高硬度材料に限定されるものではなく、一般鋼材にて形成されてもよい。チップ１０は、表面処理や表面加工を行って、チップ１０とワーク２の摩擦抵抗を変化させたり、チップ１０の耐久性を向上させることができる。

図１に示すように、チップホルダ２０は、チップ１０を支持する部材である。チップホルダ２０は、チップ１０を支持している。チップホルダ２０の胴部２１は、上端部よりも細くなっている。チップホルダ２０の下端部（チップ１０側とは逆側の端部）の外周面には、ねじ部２２が形成されている。なお、チップホルダは、チップを回転可能に支持するものであってもよい。

加圧手段３０は、チップ１０をワーク２のＯリング装着溝３の両側面４，４（被加工面）に対して加圧させるものである。加圧手段３０は、ピストン３１とシリンダ部３２と加圧機構３３とを有している。

ピストン３１は、チップホルダ２０を保持する部材であって、チップ１０の軸方向に直交する方向を軸方向とする。チップ１０の軸方向は、図１の上下方向に延在している。ピストンの軸方向は、図１の左右方向に延在している。ピストン３１は、断面矩形形状を呈している（図２参照）。ピストン３１は、図１の左右方向に揺動（往復移動）する。ピストン３１の先端部（チップ側端部）には、チップホルダ２０を挿通させる支持孔３４が上下方向に貫通している。支持孔３４には、チップホルダ２０の胴部２１が挿通される。胴部２１のねじ部２２にナット２３を螺合させることで、チップホルダ２０がピストン３１に固定される。ピストン３１の基端部（チップ側とは逆側の端部）には、鍔部３５が着脱可能にボルト止めされている。鍔部３５は、ピストン３１が、シリンダ部３２の貫通孔３６から抜け落ちるのを防止するストッパの役目を果たす。

図２にも示すように、ピストン３１の中間部には、上下に貫通する空洞部３７が形成されている。空洞部３７には、円筒状の転動体３８が設けられている。転動体３８は、ピストン３１の軸方向に直交する（図１の紙面表裏方向および図２の左右方向に延在する）軸を中心として回転可能に設けられている。本実施形態では、転動体３８の軸は、空洞部３７の側壁間に架け渡された円柱体３９からなる。転動体３８は、空洞部３７の軸方向中間部に位置し、転動体３８の下端が、ピストン３１の下端と同じ高さになるように配置されている。

本実施形態では、ピストン３１のローリング、ヨーイングを抑制するために、ピストン３１に与圧を付与する与圧付与機構が設けられている。与圧付与機構を設けたことで、ピストン３１が軸方向に沿って摺動するため、チップ１０が傾斜しないので、精度の高いバニシング加工を行うことができる。本実施形態の与圧付与機構は、転動体３８の周辺に設けられた複数の補助転動体４０にて構成されている。補助転動体４０は、円筒状を呈しており、転動体３８と平行に配置されている。補助転動体４０は、空洞部３７の側壁間に架け渡された円柱体４１を中心として回転可能に設けられている。補助転動体４０は、転動体３８の左右の斜め上部両側に配置される上部転動体４０ａ，４０ａと、転動体３８の左右の側方両側に配置される下部転動体４０ｂ，４０ｂとからなる。上部転動体４０ａの斜め下部は、転動体３８の斜め上部と接触している。上部転動体４０ａの上端部は、ピストン３１の上端よりも上方に若干突出しており、ピストン３１を貫通孔３６に挿入した際に、上部転動体４０ａの上端部がシリンダ部３２の貫通孔３６の上面に付勢する。

下部転動体４０ｂは、転動体３８の側方で、転動体３８と隙間をあけて接触しない状態で配置されている。下部転動体４０ｂの斜め上部は、上部転動体４０ａの斜め下部と接触している。下部転動体４０ｂの下端部は、ピストン３１の下端よりも下方に若干突出しており、ピストン３１を貫通孔３６に挿入した際に、下部転動体４０ｂの下端部がシリンダ部３２の貫通孔３６の下面に付勢する。

以上のように、上部転動体４０ａと下部転動体４０ｂがそれぞれ貫通孔３６に与圧を付与しながら、貫通孔３６の表面を転動するため、ピストン３１は、貫通孔３６の軸方向に沿って摺動することができる。
なお、ピストンとシリンダ部の形状は、前記形状に限定されるものではない。ピストンを矩形断面とし、シリンダ部の貫通孔の内面に複数の転動体を設け、転動体でピストンを囲むように支持してもよい。このような構成にすれば、ピストンは複数の転動体によって与圧を付与される。

シリンダ部３２は、ピストン３１を当該ピストン３１の軸方向に移動可能に収容する。シリンダ部３２は、ピストン３１の周囲を囲む筒状部分にて構成されており、貫通孔３６を有する。貫通孔３６は、ピストン３１の外形よりも一回り大きい断面矩形形状を呈しており、ピストン３１を軸方向に移動可能にするためのクリアランスが形成されている。貫通孔３６の下面に一対の下部転動体４０ｂ，４０ｂが接するとともに、貫通孔３６の上面に一対の上部転動体４０ａ，４０ａが接しているので、ピストン３１の軸と貫通孔３６の軸が傾くことなく、ピストン３１が移動できる。シリンダ部３２の下側は下方に延在しており、後記する加圧機構３３のプッシャ４６およびバネ部材４７が収容される第二貫通孔４３が形成されている。第二貫通孔４３は、貫通孔３６の軸方向中間部の下面から、シリンダ部３２の下端部まで貫通している。第二貫通孔４３は、断面円形を呈している。第二貫通孔４３の内周面には、段差部４４が形成されており、第二貫通孔４３の下部は、第二貫通孔４３の上部よりも大径となっている。段差部４４の上側が小径部４３ａとなり、下側が大径部４３ｂとなる。大径部４３ｂの下端部の内周面には、雌ねじ部４５が形成されている。

加圧機構３３は、チップ１０を被加工面（側面４）の奥側面（図１の左側）に押し付ける押し加工時と、チップ１０を被加工面の手前側面（図１の右側）に引き寄せる引き加工時の両方においてチップ１０を被加工面に付勢するように構成されている。具体的には、加圧機構３３は、転動体３８とプッシャ４６とバネ部材（弾性部材）４７とを備えている。転動体３８は、前記したピストン３１内に設けられたものである。

プッシャ４６は、転動体３８を下側から上方に向けて押さえる部材である。プッシャ４６は、円柱形状を呈しており、ピストン３１の軸方向に直交するとともに転動体３８の軸方向に直交する方向（図１の上下方向）に移動可能に設けられている。プッシャ４６は、シリンダ部３２の下部に設けられた第二貫通孔４３の小径部４３ａに昇降可能に挿入されている。プッシャ４６は、転動体３８の外周面に係合するカム面４８を有しており、直動カムの機能を備える。ピストン３１が原節となり、プッシャ４６が従節となる。そして、転動体３８は、カムフォロアの役目を果たす。カム面４８は、プッシャ４６の上端部に形成されており、中央が低く、ピストン３１の往復方向両端部に向かうに連れて高くなる。カム面４８は、転動体３８と当接し、ピストン３１が基準位置にあるときに転動体３８に対する高さが最高点に達し、ピストン３１の往復動に伴って転動体３１に対する高さが徐々に低くなる。なお、カム面４の中央部分には、平坦部が設けられていてもよい。

プッシャ４６には、軸方向に長い長孔４９が形成されている。長孔４９内には、円柱状のガイドロッド５０が挿通されている。ガイドロッド５０は、第二貫通孔４３の壁面に固定されている。長孔４９は、プッシャ４６の移動方向をガイドする。ガイドロッド５０は、プッシャ４６の軸回りの回転を防止する。プッシャ４６の上端部は、第二貫通孔４３の上端より上方に突出しており、カム面４８が転動体３８の下端部に当接している。プッシャ４６の下端部は、第二貫通孔４３の段差部４４よりも下方に突出した状態で配置されている。

バネ部材４７は、プッシャ４６を転動体３８に向けて付勢する部材である。バネ部材４７は、スプリング式のバネであって、第二貫通孔４３の大径部４３ｂに収容されている。バネ部材４７の上端部には、リング状のバネ受部材５１が当接している。バネ受部材５１の外径は、大径部４３ｂの内径より僅かに小さい。バネ受部材５１は、段差部４４の近傍に配置されている。バネ受部材５１上には、プッシャ４６が載置されている。バネ部材４７の下端部には、リング状の台座５２が当接している。台座５２は、スラスト玉軸受にて構成されており、バネ部材４７の捩れを吸収可能になっている。

台座５２の下側には、バネ部材４７のバネ荷重を調整するための荷重調節ねじ（バネ荷重調節部材）５３が設けられている。荷重調節ねじ５３は、第二貫通孔４３の下端部の雌ねじ部４５に螺合しており、回転することで上下動する。荷重調節ねじ５３を上昇させると、台座５２が上昇し、バネ部材４７の高さ寸法が小さくなる。これによって、プッシャ４６に掛かるバネ荷重が大きくなる。荷重調節ねじ５３を下降させると、台座５２が下降し、バネ部材４７の高さ寸法が大きくなる。これによって、プッシャ４６に掛かるバネ荷重が小さくなる。バネ荷重は、ワーク２およびチップ１０の材質や形状、要求される被加工面の表面粗さ等に応じて適宜設定される。荷重調節ねじ５３の側部には、荷重調節ねじ５３を所定位置で固定するための固定ねじ５４とねじ孔５５が設けられている。

以上のような構成の加圧手段３０では、ピストン３１が往復方向に移動すると、転動体３８がプッシャ４６のカム面４８の傾斜面に押し付けられる。すると、プッシャ４６は下方に移動しバネ部材４７が圧縮される。このとき、バネ部材４７の復元力が反力となり、プッシャ４６を押し戻そうとする。プッシャ４６から上方に加わる力のカム面４８に対する分力が、ピストン３１の往復方向に加わる。プッシャ４６の転動体３８への付勢力（バネ部材４７の反力）は、圧縮寸法に比例する。つまり、ピストン３１の基準位置からの変動量が大きいほど、プッシャ４６の転動体３８への付勢力が大きくなる。
カム面４８が平面状であれば、プッシャ４６の転動体３８への付勢力は、ピストン３１の基準位置からの変動量に比例する。カム面４８が曲面状であっても、カム面４８の断面関数に従ってピストン３１の往復方向における力を与える。したがって、ピストン３１の位置に応じた力がチップ１０に作用する。つまり、ピストン３１の基準位置からの変動量に応じてチップ１０が被加工面に与える応力を制御できる。

次に、前記構成のバニシング加工装置１を用いてバニシング加工を行う場合の各部の動作を説明しながら実施形態１の作用効果を説明する。

（押し加工時）
押し加工時には、図４に示すように、ワーク２を回転させながら、チップ１０を被加工面の奥側面（図４のＯリング装着溝３の左側の側面４）に押し付ける。このとき、チップ１０は反力を受けて、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン３１がシリンダ部３２に対して右側に相対移動する。すると、転動体３８がプッシャ４６に対して右側に移動することになるので、転動体３８がカム面４８の右側斜面を押して、プッシャ４６が下方に押し下げられる。これによって、バネ部材４７が縮んで、バネ力（復元力）が発生する。このバネ力がプッシャ４６、転動体３８、ピストン３１、チップホルダ２０を介して、チップ１０に伝達される。チップ１０が被加工面に与える応力は、ストン３１の基準位置からの変動量に応じて変化する。これによって、ワーク２の被加工面に好適な圧力が作用して、所望の表面粗さにバニシング加工を行うことができる。

（引き加工時）
引き加工時には、図５に示すように、ワーク２を回転させながら、チップ１０を被加工面の手前側面（図５のＯリング装着溝３の右側の側面４）に引き付ける。このとき、チップ１０は反力を受けて、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン３１がシリンダ部３２に対して左側に相対移動する。すると、転動体３８がプッシャ４６に対して左側に移動することになるので、転動体３８がカム面４８の左側斜面を押して、プッシャ４６が下方に押し下げられる。これによって、バネ部材４７が縮んで、バネ力が発生する。このバネ力がプッシャ４６、転動体３８、ピストン３１、チップホルダ２０を介して、チップ１０に伝達される。これによって、ワーク２の被加工面（側面４）に好適な圧力が作用して、所望の表面粗さにバニシング加工を行うことができる。

以上のように、実施形態１に係るバニシング加工装置１によれば、ピストン３１が、シリンダ部３２の軸方向両方向に移動可能であるとともに、加圧機構３３が、ピストン３１の両方向にバネ部材４７のバネ力を伝達することができる。したがって、押し加工時と引き加工時の両方においてチップ１０を被加工面に付勢することができる。よって、チップ１０の押圧方向に関わらず、Ｏリング装着溝３の両側面４，４を、一つのツールでピストン３１の動作方向を変えることなくバニシング加工を行うことができる。

また、実施形態１では、チップ１０の外周面に、軸方向長さが短い平行部１１が形成されているので、比較的小さいチップ１０の押圧荷重で、ワーク２を加工することができる。さらに、チップ１０にテーパ部１２が形成されているので、チップ１０に送りを掛けて加工する際に、徐々に圧力が軽減されつつ周速差による擦りが生じることで良好な仕上げ面が得られる。

また、実施形態１では、加圧機構３３は、転動体３８とプッシャ４６とバネ部材４７とを備えており、プッシャ４６とバネ部材４７が、ピストン３１の下方に延在して配置されている。つまり、ピストン３１の軸線方向に対して垂直方向に加圧機構３３が与圧している。したがって、ピストン３１の軸方向長さを小さくできるので、ピストン３１の後方のスペースが広くなる。これによって、ワーク２を回転させるセンタ押し台５の設置スペースを確保することができる。

さらに、実施形態１では、加圧機構３３は、バネ荷重調節部材である荷重調節ねじ５３を備えているので、バネ部材４７のバネ荷重を所望の数値に設定できる。これによって、チップ１０で被加工面を押圧する力を適宜安定した数値に調整できるので、均一な仕上がり面を得ることができる。

また、実施形態１では、転動体３８の周囲に、複数の補助転動体４０を設けたことによって、ピストン３１が傾くのを抑制できる。補助転動体４０を設けないと、図６に示すように、プッシャ４６が転動体３８を上方に押圧するので、ピストン３１もシリンダ部３２の貫通孔３６とのクリアランス分持ち上げられて、傾斜してしまう。しかし、実施形態１では、図４および図５に示すように、上部転動体４０ａ，４０ａが貫通孔３６の上面に当接して、下部転動体４０ｂ，４０ｂが貫通孔３６の下面に当接しているので、ピストン３１が傾斜するのを防ぐことができる。さらに、補助転動体４０が貫通孔３６の内周面に対して転がり接触しているので、ピストン３１がシリンダ部３２に対して滑らかに移動できる。

（実施形態１の変形例）
次に、実施形態１の変形例に係るバニシング加工装置について説明する。図７および図８に示すように、変形例に係るバニシング加工装置は、加圧手段１３０の構成が実施形態１と異なる。加圧手段１３０は、ピストン１３１とシリンダ部１３２と加圧機構１３３とを有しており、ピストン１３１は、与圧付与機構となるボールスプライン１３４を介してシリンダ部１３２に移動可能に支持されている。具体的には、シリンダ部１３２は、ピストン１３１が挿通する貫通孔１３６を有している。シリンダ部１３２には、複数のボールからなるボール列１３５が循環可能に配列されている。ボール列１３５は、ピストン１３１の軸方向に沿って配置されており、その一部が貫通孔１３６の内側に突出している。ボール列１３５は、ピストン１３１を挟むように、貫通孔１３６の両側に設けられている。ピストン１３１の外周面には、軸方向に沿ってガイド溝１３７が形成されている。ガイド溝１３７は、円弧状の断面形状を呈しており、ピストン１３１の往復移動の範囲で形成されている。ガイド溝１３７には、ボール列１３５の断面の一部が挿入される。ボール列１３５は、ガイド溝１３７をピストン１３１の半径方向に押圧しながら転動し、シリンダ部１３２内を循環する。なお、ボール列１３５は、摺動性やピストンの傾き抑制のために、さらに別途に設けてもよい。
ピストン１３１の外周面には、後記する転動体１３８の外周面に係合するカム面１３９が形成されている。カム面１３９は、凹溝形状を呈しており、ピストンの軸方向に直交する方向に延在している。カム面１３９は、中央部分に水平部を有し、両端部にピストン１３１の往復方向外側に向かうに連れて低くなる傾斜部を有している。カム面１３９は、転動体１３８と当接し、ピストン１３１が基準位置にあるときに転動体１３８に対する高さが最低点に達し、ピストン１３１の往復動に伴って転動体１３８に対する高さが徐々に高くなる（プッシャ１４６と転動体１３８が下がる）。

加圧機構１３３は、プッシャ１４６と弾性部材であるバネ部材（図示せず）と転動体１３８と備えている。プッシャ１４６は、ピストン１３１を下側から上方に向けて押さえる部材である。プッシャ１４６は、円柱形状を呈しており、ピストン１３１の軸方向に直交する（図７，８の上下方向）に移動可能に設けられている。プッシャ１４６は、シリンダ部１３２の下部に設けられた第二貫通孔４３の小径部４３ａに昇降可能に挿入されている。プッシャ４６の上端部には、転動体１３８が回転可能に支持されている。

転動体１３８は、円筒形状を呈しており、ピストン１３１の軸方向に直交するとともにプッシャ１４６の軸方向に直交する軸１４０を中心として回転可能にプッシャ１４６の先端部に設けられている。転動体１３８の上端部は、ピストン１３１のカム面１３９に入り込んでおり、ピストン１３１に下側から当接する。

バネ部材は、プッシャ１４６をピストン１３１側に向けて付勢するものである。バネ部材は、前記した実施形態１と同じ構成であるので、図示および説明を省略する。なお、その他の構成についても、前記した実施形態１と同じ構成であるので、図示した部分は同じ符号を付して説明を省略する。

前記構成のバニシング加工装置を用いて押し加工を行う際には、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン１３１がシリンダ部１３２に対して右側に相対移動する。すると、カム面１３９が転動体１３８に対して右側に移動することになるので、カム面１３９の左側斜面が転動体１３８を押して、転動体１３８およびプッシャ１４６が下方に押し下げられる。これによって、バネ部材が縮んで、バネ力が発生する。このバネ力がプッシャ１４６、転動体１３８、ピストン１３１、チップホルダ２０を介して、チップ１０に伝達される。

一方、引き加工を行う際には、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン１３１がシリンダ部１３２に対して左側に相対移動する。すると、カム面１３９が転動体１３８に対して左側に移動することになるので、カム面１３９の右側斜面が転動体１３８を押して、転動体１３８およびプッシャ１４６が下方に押し下げられる。これによって、バネ部材が縮んで、バネ力が発生する。このバネ力がプッシャ１４６、転動体１３８、ピストン１３１、チップホルダ２０を介して、チップ１０に伝達される。

このような構成によれば、転動体１３８が一つであっても、シリンダ１３１がシリンダ部１３２に対して傾斜することなく、貫通孔１３６内を移動することができる。なお、与圧付与機構は、ボールスプライン１３４に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。たとえば、直線状のガイド溝に凸部が挿入されたリニアガイドを用いてもよい。

（実施形態２）
次に実施形態２に係るバニシング加工装置１ａについて説明する。図９に示すように、実施形態２に係るバニシング加工装置１ａは、チップ１０とチップホルダ２０と加圧手段６０とを備えている。バニシング加工装置１ａは、実施形態１のバニシング加工装置１と比較して加圧手段６０の構成が異なるので、加圧手段６０を中心に説明する。なお、チップ１０とチップホルダ２０の構成は実施形態１と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

加圧手段６０は、ピストン６１とシリンダ部６２と加圧機構６３とを有している。ピストン６１は、チップホルダ２０を保持する部材であって、チップ１０の軸方向に直交する方向を軸方向とする。ピストン６１は、断面円形形状を呈しており、先端側（チップ側端側）が、基端側（チップ側とは逆側）よりも大径となる段付き円柱形状となっている。ピストン６１の軸方向中間部に段差部が形成されている。段差部より先端側（図９の左側）が大径部６５ａとなり、基端側（図９の右側）が小径部６５ｂとなる。この段差部は、後記する弾性部材８５の一端部（先端部）に第一受部材８６を介して当接する第一押圧面６４を構成する

ピストン６１の先端部には、チップホルダ２０を挿通させる支持孔６６が上下方向に貫通している。支持孔６６に挿通されたチップホルダ２０はナット２３によってピストン６１に固定されている。大径部６５ａには、軸方向に長い長孔６７が形成されている。長孔６７内には、円柱状のガイドロッド６８が挿通されている。ガイドロッド６８は、後記する貫通孔７５の壁面に固定されている。長孔６７は、ピストン６１の移動方向をガイドする。ガイドロッド６８は、ピストン６１の軸回りの回転を防止する。

ピストン６１の基端部の外周面には、雄ねじ部６９が形成されている。雄ねじ部６９には、鍔部７０を備えたナット部材７１が螺合している。ナット部材７１は、回転させることでピストン６１の軸方向に移動する。ナット部材７１の先端面は、後記する弾性部材８５の他端部（基端面）に第二受部材８７を介して当接する第二押圧面７２を構成する。

シリンダ部６２は、ピストン６１を当該ピストン６１の軸方向に移動可能に収容する。シリンダ部６２は、ピストン６１の周囲を囲む筒形状を呈しており、貫通孔７５を有する。貫通孔７５の先端側は、ピストン６１を軸方向に移動可能に収容するピストン収容部７６ａが形成されている。ピストン収容部７６ａは、ピストン６１の外径より僅かに大きい内径を備えている。ピストン収容部７６ａよりも基端側には、第一段差部７７ａを介して拡径した第一大径部７６ｂが形成されている。第一段差部７７ａは、後記する弾性部材８５の一端部（先端部）に第一受部材８６を介して当接する第一支持面７８を構成する。ピストン６１がシリンダ部６２に対して基準位置にあるときは、第一支持面７８は、第一押圧面６４と面一になっている。第一大径部７６ｂよりも基端側には、第二段差部７７ｂを介してさらに拡径した第二大径部７６ｃが形成されている。第二大径部７６ｃの内周面には雌ねじ部７９が形成されている。

雌ねじ部７９には、貫通孔８０を備えたねじ部材８１が螺合している。ねじ部材８１は、回転させることでシリンダ部６２の軸方向に移動する。貫通孔８０の内径は、第一大径部７６ｂの内径と同等である。貫通孔８０の基端周縁部には、中心側に突出する張出部８２が形成されている。張出部８２は、リング形状を呈しており、その内径は内部にナット部材７１が挿入可能な寸法となっている。張出部８２の先端側表面は、後記する弾性部材８５の他端部（基端面）に第二受部材８７を介して当接する第二支持面８３を構成する。ピストン６１がシリンダ部６２に対して基準位置にあるときは、第二支持面８３は、第二押圧面７２と面一になっている。

加圧機構６３は、押し加工時と引き加工時の両方において、チップ１０を被加工面（側面４，４）にそれぞれ付勢するように構成されている。加圧機構３３は、ピストン６１の軸方向に沿って設けられた弾性部材８５にて構成されている。

弾性部材８５は、圧縮つるまばねであって、ピストン６１の小径部６５ｂを囲うように配置されている。弾性部材８５の一端部（先端部）には、第一受部材８６が取り付けられており、他端部（基端部）には、第二受部材８７が取り付けられている。弾性部材８５と第一受部材８６と第二受部材８７は、ピストン６１の小径部６５ｂと、シリンダ部６２の第一大径部７６ｂとねじ部材８１の貫通孔８０とで囲まれた空間に収容されている。

第一受部材８６は、リング状の部材である。第一受部材８６の先端側端面の内周側は第一押圧面６４と当接し、外周側は第一支持面７８と当接している。第二受部材８７は、リング状のスラスト玉軸受にて構成されており、弾性部材８５の捩れを吸収可能になっている。第二受部材８７の基端側端面の内周側は第二押圧面７２に当接し、外周側は第二支持面８３と当接している。

ねじ部材８１は、弾性部材８５の基端側に取り付けられた第二受部材８７を軸方向に移動させる荷重調節部材の機能を備えている。図１０に示すように、ねじ部材８１を回転させて、先端側に移動させると、第二受部材８７が先端側に移動し、弾性部材８５の軸方向長さが小さくなる。これによって、ピストン６１に掛かるバネ荷重が大きくなる。このとき、ナット部材７１も回転させて、第二押圧面７２が第二受部材８７に当接する位置まで先端側に移動させておく。一方、ねじ部材８１を、基端側に移動させると、弾性部材８５の軸方向長さが大きくなるので、ピストン６１に掛かるバネ荷重が小さくなる。

次に、前記構成のバニシング加工装置１ａを用いてバニシング加工を行う場合の各部の動作を説明しながら実施形態１の作用効果を説明する。

（押し加工時）
押し加工時には、図１１の（ａ）に示すように、ワーク２を回転させながら、チップ１０を被加工面の奥側面（図１１のＯリング装着溝３の左側の側面４）に押し付ける。このとき、チップ１０は反力を受けて、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン６１がシリンダ部６２に対して右側に相対移動する。すると、ピストン６１の第一押圧面６４が、弾性部材８５の先端側の第一受部材８６を右側に押す。このときシリンダ部６２は、移動しないので、第一受部材８６は第一支持面７８から離間する。一方、弾性部材８５の基端側の第二受部材８７は、第二支持面８３にて押えられているので、弾性部材８５が縮んで、バネ力が発生する。なお、ナット部材７１は、ピストン６１とともに右側に移動するので、第二押圧面７２は第二受部材８７から離間する。発生したバネ力は、第一受部材８６を介して第一押圧面６４からピストン６１に入力され、チップホルダ２０を介してチップ１０に伝達される。これによって、ワーク２の被加工面に好適な圧力が作用して、所望の表面粗さにバニシング加工を行うことができる。

（引き加工時）
引き加工時には、図１１の（ｂ）に示すように、ワーク２を回転させながら、チップ１０を被加工面の手前側面（図１１のＯリング装着溝３の右側の側面４）に押し付ける。このとき、チップ１０は反力を受けて、チップ１０およびチップホルダ２０とともにピストン６１がシリンダ部６２に対して左側に相対移動する。すると、ピストン６１の基端部側の第二押圧面７２が、弾性部材８５の基端側の第二受部材８７を左側に押す。このときシリンダ部６２は、移動しないので、第二受部材８７は第二支持面８３から離間する。一方、弾性部材８５の先端側の第一受部材８６は、第一支持面７８にて押えられているので、弾性部材８５が縮んで、バネ力が発生する。なお、第一押圧面６４は、ピストン６１とともに左側に移動するので、第一受部材８６から離間する。発生したバネ力は、第二受部材８７を介して第二押圧面７２からナット部材７１に入力され、ピストン６１、チップホルダ２０を介してチップ１０に伝達される。これによって、ワーク２の被加工面に好適な圧力が作用して、所望の表面粗さにバニシング加工を行うことができる。

実施形態２に係るバニシング加工装置１ａによれば、ピストン６１が、シリンダ部６２の軸方向両方向に移動可能であるとともに、加圧機構６３が、ピストン６１の両方向に弾性部材８５のバネ力を伝達することができる。したがって、押し加工時と引き加工時の両方においてチップ１０を被加工面に付勢することができる。よって、チップ１０の押圧方向に関わらず、Ｏリング装着溝３の両側面４，４を、一つのツールでピストン３１の動作方向を変えることなくバニシング加工を行うことができる。

以上、本発明の実施形態１，２について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。たとえば、実施形態１では、転動体３８および補助転動体４０は、ピストン３１の内部に設けられているが、これに限定されるものではなく、ピストンの外部に突出するように設けてもよい。この場合、バネ力をバランスよく伝達するためにピストンの幅方向両側に、転動体を対称形状に設けるのが好ましい。

１バニシング加工装置
１ａバニシング加工装置
２ワーク
４側面（被加工面）
１０チップ
２０チップホルダ
３０加圧手段
３１ピストン
３２シリンダ部
３３加圧機構
３８転動体
４６プッシャ
４７バネ部材（弾性部材）
５１バネ受部材
５２台座
５３荷重調節ねじ（荷重調節部材）
６０加圧手段
６１ピストン
６２シリンダ部
６３加圧機構
６４第一押圧面
７２第二押圧面
７８第一支持面
８３第二支持面
８５弾性部材
８６第一受部材
８７第二受部材
１３０加圧手段
１３１ピストン
１３２シリンダ部
１３３加圧機構
１３８転動体
１４６プッシャ

Claims

バニシング加工装置であって、
被加工面を押圧して加工する丸棒形状のチップと、
前記チップを前記被加工面に対して加圧させる加圧手段であって、
前記チップと直交する往復方向に移動するピストンと、
前記ピストンを前記往復方向に移動可能に収容するシリンダ部と、
前記ピストンを前記往復方向に沿って移動させ、前記チップを前記被加工面の奥側面に押し付ける押し加工時と前記チップを前記被加工面の手前側面に引き寄せる引き加工時の両方において前記チップを前記被加工面に付勢する加圧機構と、を有する加圧手段と、
を備え、
前記加圧機構は、
前記ピストンに、前記往復方向に直交する軸を中心として回転可能に設けられた転動体と、
前記往復方向および前記転動体の軸方向に互いに直交する方向に進退可能に設けられたプッシャと、
前記プッシャを前記転動体に向けて付勢する弾性部材と、
前記プッシャの先端部に形成され、前記転動体と当接し、前記ピストンが基準位置にあるときに前記転動体に対する高さが最高点に達し、前記ピストンの往復動に伴って前記転動体に対する高さが徐々に低くなるカム面と、
を有する、バニシング加工装置。
バニシング加工装置であって、
被加工面を押圧して加工する丸棒形状のチップと、
前記チップを前記被加工面に対して加圧させる加圧手段であって、
前記チップと直交する往復方向に移動するピストンと、
前記ピストンを前記往復方向に移動可能に収容するシリンダ部と、
前記ピストンを前記往復方向に沿って移動させ、前記チップを前記被加工面の奥側面に押し付ける押し加工時と前記チップを前記被加工面の手前側面に引き寄せる引き加工時の両方において前記チップを前記被加工面に付勢する加圧機構と、を有する加圧手段と、
を備え、
前記加圧機構は、
前記往復方向に直交する方向に進退可能に設けられたプッシャと、
前記プッシャの先端部に、前記往復方向に直交する軸を中心として回転可能に設けられた転動体と、
前記プッシャを前記転動体に向けて付勢する弾性部材と、
前記ピストンの外周部に形成され、前記転動体と当接し、前記ピストンが基準位置にあるときに前記転動体に対する相対高さが最低点に達し、前記ピストンの往復動に伴って前記転動体に対する相対高さが徐々に高くなるカム面と、
を有する、バニシング加工装置。
前記加圧機構は、弾性部材を有し、前記弾性部材の弾性力によって前記ピストンの基準位置からの変位量に応じて前記ピストンを前記往復方向に加圧する、
請求項１または請求項２のバニシング加工装置。
前記チップは、
先端部に形成され前記被加工面と平行になる平行部と、
前記平行部より基端側に形成され基端側に向かうに連れて縮径するテーパ部と、
を有する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項のバニシング加工装置。
前記加圧機構は、前記弾性部材の一端を支持する台座を軸方向に移動させる荷重調節部材をさらに備えている、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項のバニシング加工装置。
バニシング加工装置であって、
被加工面を押圧して加工する丸棒形状のチップと、
前記チップを前記被加工面に対して加圧させる加圧手段であって、
前記チップと直交する往復方向に移動するピストンと、
前記ピストンを前記往復方向に移動可能に収容するシリンダ部と、
前記ピストンを前記往復方向に沿って移動させ、前記チップを前記被加工面の奥側面に押し付ける押し加工時と前記チップを前記被加工面の手前側面に引き寄せる引き加工時の両方において前記チップを前記被加工面に付勢する加圧機構と、を有する加圧手段と、
を備え、
前記加圧機構は、前記ピストンの軸方向に沿って設けられた弾性部材にて構成されており、
前記シリンダ部は、前記弾性部材の一端部に第一受部材を介して当接する第一支持面と、前記弾性部材の他端部に第二受部材を介して当接する第二支持面とを有し、
前記ピストンは、前記弾性部材の一端部に前記第一受部材を介して当接する第一押圧面と、前記弾性部材の他端部に前記第二受部材を介して当接する第二押圧面と、
を有している、バニシング加工装置。