JP7141619B2 - 多角形形状の加工方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、多角形形状の周面を機械加工するための加工方法及び加工装置に関する。

従来、被削材に多角形形状の内周面を加工するためにブローチ加工が利用されている。ブローチ加工では、被削材に下孔をあけ、目的形状に合わせた多数の刃を備えたブローチ加工工具を下孔に挿入して加工している。

例えば下記特許文献１等には、角孔を加工するために角棒体からなるブローチ加工工具を用いることが記載されている。このブローチ加工工具は、角棒体の軸方向に沿って複数の粗加工用切刃が配設されるとともに、複数の粗加工用切刃よりも加工進行方向下流側に複数の仕上げ加工用切刃が配設されていた。

一方、被削材に４角形や６角形の外周面を加工するためにはポリゴン加工が利用されている。ポリゴン加工では被削材の外周面に切削刃を配置し、切削刃と被削材とを２：１の回転比で回転させることで外周面を平面に加工できることを利用し、２枚の切削刃を回転させて４角形の外周面を加工したり、３枚の切削刃を回転させて６角形の外周面を加工したりしていた。また、下記特許文献２等では複数回のポリゴン加工を行うことで４角形や６角形の外周面を加工していた。

特開２０１６－１１７１２０号公報 特開２００８－２６４９３７号公報

しかしながら、ブローチ加工工具により多角形の内周面を加工する従来の方法では、ブローチ加工工具が高価で複雑な工具であり、著しく汎用性に欠けるという課題があった。またポリゴン加工により多角形の外周面加工する従来の方法では、作製できる角数に制約があり、十分な汎用性が得られないという課題があった。

そこで本発明では、汎用性の高い工具や装置を用いて任意の角数の多角形形状を加工可能な多角形形状の加工方法及び加工装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成する本発明の多角形形状の加工方法は、ｎ角形形状の内周面を加工する多角形形状の加工方法であって、被削材の中心に下孔を設け該下孔の中心を第１軸として被削材を回転させると共に、下孔の範囲内における第１軸と偏心させた位置に、該第１軸と平行に設けられた第２軸を中心に切削刃を被削材と同じ向きに回転させ、切削刃と被削材との回転比をｎ：ｎ－１にして、切削刃により被削材の内周面を多角形孔形状に加工する加工方法である。

本発明で内周面を加工する場合、目的とするｎ角形形状の内周面における対向面間の距離に応じて、第１軸と第２軸との間の偏心量と第２軸に対する切削刃の刃先の距離との差を調整するのが好適である。

また本発明で内周面を加工する場合、目的とするｎ角形形状の内周面における対角間の距離に応じて、第１軸と第２軸との間の偏心量と第２軸に対する切削刃の刃先の距離との和を調整してもよい。

さらに本発明で内周面を加工する場合、第１軸に対する第２軸の偏心量と第２軸に対する切削刃の刃先の距離との差に応じて下孔の半径を調整するのが好適である。

本発明では、（被削材の回転速度）／（切削刃の回転速度）の値を（ｎ－１）／ｎから前後にｎ／１００００以内でずれた値にしてもよい。第１軸に対する第２軸の偏心量をεとし、第２軸に対する切削刃の刃先の回転半径をＲＴとしたとき、下孔の半径を（ＲＴ－ε）より小さくしてもよい。

上記目的を達成する本発明の多角形形状の加工装置は、ｎ角形形状の内周面を加工するための多角形形状の加工装置であって、被削材を支持して第１軸を中心に回転駆動させる第１回転駆動部と、内周面を切削可能な切削刃を有する切削工具と、第１軸に沿う方向に離間して平行に並設された第２軸を中心にして切削工具を回転駆動させる第２回転駆動部と、を備え、被削材の中心に下孔を設け該下孔の中心を第１軸として被削材を回転させると共に、下孔の範囲内における第１軸と偏心させた位置に、該第１軸と平行に設けられた第２軸を中心に切削工具の切削刃を第２回転駆動部により被削材と同じ向きに回転させ、第１回転駆動部及び第２回転駆動部が、切削刃と被削材との回転比をｎ：ｎ－１にして被削材と切削工具とを回転駆動して、被削材の内周面を多角形孔形状に加工する、加工装置である。

本発明によれば、第１軸を中心に被削材を回転させるとともに第１軸と離間して並設された第２軸を中心に切削刃を回転させる際、被削材と切削刃との回転比を特定の比にすることで、ｎ角形形状の周面を加工する。そのため、多数の切削刃を有する加工工具を用いたり、特殊な工具や装置を用いたりすることなく、被削材や切削刃を支持して互いに離間して並設した位置で回転させることで、各面を切削して多角形形状の周面を形成することができ、簡易に多角形形状の周面を加工することが可能である。

特に切削刃と被削材との回転比をｎ：ｎ－１にすることで、ｎに応じた数の面を周方向に均等に形成できるので、任意の角数の多角形を加工可能である。
本発明によれば、汎用性の高い工具や装置を用いて任意の角数の多角形形状の周面を加工可能な加工方法及び加工装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る加工装置を側面から見た模式図である。 第１実施形態において被削材と切削工具とを示す斜視図である。 第１実施形態置において被削材と切削工具とを正面から見た模式図である。 （ａ）～（ｇ）は第１実施形態において６角形形状を加工する際の進行状態を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る加工装置を側面から見た模式図である。 （ａ）～（ｄ）は第２実施形態において４角形形状を加工する際の進行状態を説明する図である。 実施例１の結果を示す写真である。 実施例２の結果を示す写真である。 実施例３の結果を示す写真である。 （ａ）（ｂ）は実施例４の結果を示す写真である。 （ａ）（ｂ）は実施例５の結果を示す写真である。 （ａ）（ｂ）は実施例６の結果を示す写真である。 比較例１の結果を示す写真である。 比較例２の結果を示す写真である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では被削材に正多角形孔形状の内周面を加工する例である。被削材は特に限定されないが、本実施形態では金属材料からなり円板乃至円柱状の被削材を加工対象として用いている。

［第１実施形態］
本第１実施形態の加工装置１０は、図１及び図２に示すように、被削材Ｗを支持して第１軸Ｌ１を中心に回転駆動させる第１回転駆動部１１と、第１回転駆動部１１とは第１軸Ｌ１に沿う方向に離間して配置されて、第１軸Ｌ１と離間して平行に並設された第２軸Ｌ２を中心に切削工具１３を回転駆動可能であるとともに、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能な第２回転駆動部１２と、を備えている。

第１回転駆動部１１は、被削材Ｗの第１軸Ｌ１に沿う一方の端面及び一方側の外周面を第２回転駆動部１２の切削工具１３により切削可能に露出した状態で、他方の端面側で被削材Ｗを支持し、第１軸Ｌ１周りに回転駆動可能に構成されている。この第１回転駆動部１１では精度よく被削材Ｗの回転速度が調整可能である。

切削工具１３は、第２軸Ｌ２方向に延びて被削材Ｗの下孔１４内に挿入可能なシャンク部１５と、その先端に支持された切削刃Ｔと、を有している。この切削工具１３は下孔１４内に挿入された状態で切削刃Ｔの刃先で下孔１４の周面を切削可能であればよい。

第２回転駆動部１２は、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能に装着でき、装着状態で切削刃Ｔを第１軸Ｌ１と離間した位置に配置し、切削刃Ｔの刃先と第２軸Ｌ２との間の距離を精度よく調整可能である。本実施形態では、第１軸Ｌ１と第２軸Ｌ２とを同軸に配置できる位置から平行に離間させることが可能である。

第２回転駆動部１２は、切削工具１３を第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能である。第１回転駆動部１１の被削材Ｗと同一方向及び反対方向に回転駆動可能であってよいが、本実施形態では、第１回転駆動部１１の被削材Ｗと同一方向に回転駆動して使用される。さらに切削工具１３の回転速度が精度よく調整可能に構成されている。この第２回転駆動部１２は、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能に構成されている。

本実施形態は、このような加工装置１０を用い、切削刃Ｔと被削材Ｗとの２軸の回転運動を同期制御してＤＢＲ法（Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｏｔａｔｉｏｎｓ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ法）により多角形形状の周面を高速で加工する。具体的には、以下のように、切削工具１３の回転運動と被削材Ｗの回転運動とを同期させ、被削材Ｗに多角形形状の周面を有する多角形孔部を形成する。

まず、第１回転駆動部１１に被削材Ｗを支持させる。この被削材Ｗには予め一軸方向に下孔１４が設けられていてもよいが、本実施形態では、下孔１４が設けられていない被削材Ｗを用いる。
第２回転駆動部１２に下孔１４を穿設可能なドリル等の孔あけ工具を装着し、第２軸Ｌ２を第１回転駆動部１１の第１軸Ｌ１に同軸に配置し、第１回転駆動部１１により被削材Ｗを第１軸Ｌ１周りに回転駆動させつつ、孔明け工具により第１軸Ｌ１を中心にして下孔１４を形成する。

次いで、第２回転駆動部１２に切削工具１３を装着し、切削刃Ｔの刃先と第２軸Ｌ２との距離を調整して配置する。第１回転駆動部１１により第１軸Ｌ１を中心に被削材Ｗを回転駆動するとともに、第２回転駆動部１２により第１軸Ｌ１と偏心した第２軸Ｌ２を中心にして、切削工具１３及びその切削刃Ｔを回転駆動する。このとき被削材Ｗと切削工具１３とを同じ向きに回転させるとともに、それぞれの回転速度を精度よく調整する。

被削材Ｗの回転速度及び切削工具１３の回転速度は、加工しようとしている多角形孔部の角数に応じて精度よく調整する。具体的には、ｎ角形形状の周面を加工する場合、切削刃Ｔと被削材Ｗとの回転比をｎ：ｎ－１、即ち、（切削刃Ｔの回転数）：（被削材Ｗの回転数）をｎ：ｎ－１とする。ここで、回転数は単位時間当たりの回転数であって、回転速度或いは角速度としてもよい。

本実施形態において、切削刃Ｔと被削材Ｗとの回転比をｎ：ｎ－１にするとは、（被削材Ｗの回転数）／（切削刃Ｔの回転数）を（ｎ－２）／ｎより大きくするとともに、ｎ／ｎより小さい範囲にすることとしてもよい。切削刃Ｔと被削材Ｗとの回転比が（ｎ－１）／ｎの値から過剰にずれると加工が困難となるため、加工可能な範囲とするのがよい。特に（被削材Ｗの回転数）／（切削刃Ｔの回転数）の値を（ｎ－１）／ｎとするのが最適である。これにより、第１軸Ｌ１方向に沿って一定断面形状を有する多角形形状の周面を、軸方向の全長にわたり同じ向きで形成することができる。

また、（被削材Ｗの回転数）／（切削刃Ｔの回転数）の値を、（ｎ－１）／ｎから前後にｎ／１００００以内でずらすこと、即ち、（ｎ－１）／ｎ±ｎ／１００００以内にすることで、第１軸Ｌ１方向に沿って一定形状の多角形形状の第１軸Ｌ１周りの向きが変化するねじれ形状の多角形周面を形成することができる。

被削材Ｗ及び切削工具１３を互いに平行に偏心させた状態で、このような回転速度の比に精度よく調整して同じ方向に回転させつつ、切削刃Ｔを下孔４に挿入し、回転した切削刃Ｔを第２軸Ｌ２方向に所定の送り速度で送り込むことで、被削材Ｗの周面を順次切削する。このとき加工初期には、切削刃Ｔの刃先と第１軸Ｌ１との距離を小さく設定し、加工が進むにつれて距離を増加させ、加工終期に所望の距離となるように調整してもよい。

本第１実施形態のＤＢＲ法による加工形状は、以下のように被削材Ｗに対する切削刃Ｔの軌跡で示すことができる。
この実施形態の加工装置における被削材Ｗと切削刃Ｔとの位置関係を図３に模式的に示す。図３中、被削材Ｗの第１軸Ｌ１と直交するｘ－ｙ座標系において、被削材Ｗの第１軸Ｌ１に沿う方向をｚ、被削材Ｗの下孔１４の第１軸Ｌ１に対する半径をＲＷ、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量をε、切削刃Ｔの回転半径、即ち、第２軸Ｌ２に対する切削刃Ｔの刃先の距離をＲＴ、被削材Ｗの角速度をωＷ、切削刃Ｔの角速度をωＴ、切削刃Ｔの第２軸Ｌ２方向の送り速度をｆＴ、時間をｔとして示す。

図３において、回転する被削材Ｗを固定して考えると、切削刃Ｔの第２軸Ｌ２が反時計回りの回転方向にωＷの速度で回転し、切削刃Ｔの刃先がωＷ－ωＴの速度で時計回りに回転することになる。このとき切削刃Ｔの刃先の軌跡は、時間ｔに対して下記（１）式のように表せる。ここで、ｆは被削材Ｗの第１軸Ｌ１方向における送り速度である。

式（１）では、予め穿設された下孔１４の半径をＲＷとすると、下記（２）を満たすときに被削材Ｗが除去されることになる。従って、切削刃Ｔの刃先の軌跡により加工形状が得られる。

本実施形態では、これらの式において、（切削刃Ｔの角速度ωＴ）：（被削材Ｗの角速度ωＷ）の回転比を上述のような回転比に設定して切削加工を行うことで、切削刃Ｔの刃先の軌跡により正ｎ角形形状の内周面を形成することができる。

この切削加工においては、下孔１４の半径ＲＷ、工具回転半径ＲＴ、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを適切に調整することが望ましい。例えば、下孔１４の半径ＲＷは、回転する切削工具１３の切削刃Ｔにより効率よく被削材Ｗを加工可能な大きさとし、切削工具１３の切削刃Ｔにより下孔１４の周面全体を加工することで目的の多角形形状の周面を形成できる大きさとすることが好ましい。

本実施形態では、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量ε及び第２軸Ｌ２に対する切削刃Ｔの刃先の回転半径ＲＴに応じて、下孔１４の半径ＲＷが調整されており、特に限定されるものではないが、下孔１４の半径ＲＷは工具回転半径ＲＴと切削刃Ｔの偏心量εとの差（ＲＴ－ε）より小さくしている。

また、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量ε及び第２軸Ｌ２に対する切削刃Ｔの刃先の回転半径ＲＴは、目的とする多角形形状の周面を形成するのに適した大きさに設定されるのが好ましく、本実施形態では、特に限定されるものではないが、工具回転半径ＲＴと偏心量εとの差の二倍の値、即ち、２（ＲＴ－ε）が、出来るだけ目的とする多角形形状の周面における対向面間の距離と同等となるように調整されている。

さらに本実施形態では、工具回転半径ＲＴと第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εとの和の二倍の値、即ち、２（ＲＴ＋ε）が、出来るだけ目的とする多角形形状の周面における対角間の距離と同等となるように調整されている。

また本実施形態では、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを適宜調整することで、多角形形状の各辺を構成する各面の形状を平坦な平面形状にしたり、湾曲した曲面形状したりすることが可能である。例えば、上記式（１）において切削刃Ｔの刃先の軌跡が、多角形形状における各辺を直線又は略直線形状に形成できるよう、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを設定することで、各面の形状を平坦な平面形状に形成することができる。
一方、各面が平坦に形成される場合の偏心量εの値に比べ、偏心量εの値を大きく設定することで、多角形形状の各辺を構成する各面を内側に凹んだ形状とすることができる。このような曲面形状にすることで、多角形形状の内周面をヘックスローブ形状（トルクス（登録商標）のレンチ形状）に形成することができる。
本実施形態では、以上のような各種の加工条件で被削材Ｗを全長にわたり継続して加工することで、被削材Ｗに所望の多角形形状の周面を形成することができる。

例えば６角形形状の内周面を形成する例を図４（ａ）～（ｇ）に示す。ここでは（切削刃Ｔの角速度ωＴ）：（被削材Ｗの角速度ωＷ）の回転比を、精度よく６：５に設定している。

図４（ａ）に示すように、切削刃Ｔが０度で円筒形状の被削材Ｗが０度の開始位置から加工を開始する。図中には、被削材Ｗの回転位置を把握容易のために回転位置表示Ｐを付している。
図４（ａ）の開始位置から、切削刃Ｔが１２０度で被削材Ｗが１００度の状態（ｂ）、切削刃Ｔが２４０度で被削材Ｗが２００度の状態（ｃ）、切削刃Ｔが３６０度で被削材Ｗが３００度の状態（ｄ）のように加工が進行することで、六角形の一つ目の角部に対応する軌跡が形成される。

次いで、図４（ｄ）の位置から、切削刃Ｔが４８０度で被削材Ｗが４００度の状態（ｅ）、切削刃Ｔが６００度で被削材Ｗが５００度の状態（ｆ）、切削刃Ｔが７２０度で被削材Ｗが６００度の状態（ｇ）のように加工が進行することで、六角形の二つ目の角部に対応する軌跡が形成される。
その後、このような６：５の回転比で加工が進行することで、６角形の三つ目から六つ目の角部に対応する軌跡が形成され、さらに所定の送り量でこのような回転比による加工を継続することで、６角形形状の内周面を形成することができる。

以上のように、本実施形態の加工方法及び加工装置によれば、被削材Ｗを第１軸Ｌ１を中心に回転させるとともに、第１軸Ｌ１と離間して並設した第２軸Ｌ２を中心に切削刃Ｔを回転させる際、切削刃Ｔと被削材Ｗとの回転比を特定の比にすることで、多角形形状を加工するという構成を採用している。そのため、被削材Ｗや切削刃Ｔを支持して互いに離間して並設した位置で回転させることで、多角形形状の各面を一度に連続して切削して多角形形状を形成することができる。ここではブローチ加工のような多数の切削刃を有する加工工具を用いる必要がない。

しかも切削刃Ｔの回転数と被削材Ｗの回転数との回転比をｎ：ｎ－１にすることで、ｎに応じた数の面を周方向に均等に形成して任意の角数の多角形を加工できる。従って、汎用性の高い工具や装置により任意の角数の多角形形状の周面を容易に加工することができる。

さらに本実施形態では、第１軸Ｌ１と第２軸Ｌ２とが互いに平行に配設されているので、第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２の方向に全長にわたり一定断面の多角形形状を連続して形成することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態は、被削材Ｗに正多角形形状の外周面を加工する一例として四角形形状の外周面を作製する。
加工装置１０は、図５に示すように、被削材Ｗを支持して第１軸Ｌ１を中心に回転駆動させる第１回転駆動部１１と、第１回転駆動部１１とは第１軸Ｌ１に沿う方向に離間して配置されて、第１軸Ｌ１と離間して平行に並設された第２軸Ｌ２を中心に切削工具１３を回転駆動可能であるとともに、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能な第２回転駆動部１２と、を備えている。

第１回転駆動部１１は、被削材Ｗの第１軸Ｌ１に沿う一方の端面及び外周面を第２回転駆動部１２の切削工具１３により切削可能に露出した状態で、被削材Ｗを支持し、第１軸Ｌ１周りに回転駆動可能に構成されており、精度よく被削材Ｗの回転速度が調整可能となっている。

切削工具１３は、被削材Ｗの外周面に当接して加工可能に配置されて第２軸Ｌ２方向に移動可能なものであればよく、本実施形態では、第１実施形態と同様に第２軸Ｌ２方向に延びて下孔１４内に挿入可能なシャンク部１５と、その先端に支持された切削刃Ｔと、を有している。

第２回転駆動部１２は、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能に装着され、切削刃Ｔの刃先と第２軸Ｌ２との間の距離を精度よく調整可能に構成されている。第２回転駆動部１２は、第２軸Ｌ２を中心に切削工具１３を被削材Ｗと同一方向及び反対方向に回転駆動可能であり、切削工具１３を第２軸Ｌ２に沿って進退可能に構成されている。この第２回転駆動部１２は切削工具１３の回転速度を精度よく調整可能に構成されている。その他の各種の構成は第１実施形態と同様である。

このような加工装置１０を用いて被削材Ｗの外周面を加工するには、第１実施形態と同様に各種の設定を行い、被削材Ｗの外周面に切削刃Ｔを接触させる他は同様にして加工する。例えば四角形形状の外周面を形成する例を図６（ａ）～（ｄ）に示す。
ここでは（切削刃Ｔの角速度ωＴ）：（被削材Ｗの角速度ωＷ）の回転比を、精度よく４：３に設定している。

図６（ａ）に示すように、切削刃Ｔが０度で円筒形状の被削材Ｗが０度の開始位置から加工を開始する。
図６（ａ）の開始位置から、切削刃Ｔが１２０度で被削材Ｗが９０度の状態（ｂ）、切削刃Ｔが２４０度で被削材Ｗが１８０度の状態（ｃ）、切削刃Ｔが３６０度で被削材Ｗが２７０度の状態（ｄ）のように加工が進行することで、四角形の一つの面及び一つ目の角部に対応する軌跡が形成される。
その後、このような４：３の回転比で加工が進行することで、四角形の２つ目から４つ目までの面及び角部に対応する軌跡が形成され、さらに所定の送り量でこのような回転比による加工を継続することで、四角形形状の内周面を形成することができる。

第２実施形態のように、被削材Ｗの外周面を加工することであっても、第１実施形態の内周面の加工と同様の作用効果が得られ、被削材Ｗや切削刃Ｔを支持して互いに離間して並設した位置で回転させることで、多角形形状の各面を一度に連続して切削して多角形形状を形成することが可能である。

しかも、切削刃Ｔの回転数と被削材Ｗの回転数との回転比をｎ：ｎ－１にすることで、ｎに応じた数の面を周方向に均等に形成して任意の角数の多角形を加工でき、汎用性の高い工具や装置により任意の角数の多角形形状の周面を容易に加工することができ、第１軸Ｌ１及び第２軸Ｌ２の方向に全長にわたり一定断面の多角形形状を連続して形成することができる。

なお上記第１及び第２実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、ｎ角形形状の周面における各面をそれぞれ平坦な面により形成した例を説明したが、各面が曲面からなるｎ角形形状の周面であっても目的に応じて適宜選択することが可能である。
さらに上記実施形態では、多角形形状を被削材Ｗの全長に形成した例について説明したが、多角形形状の有底穴や柱状突起などであっても加工可能である。
また上記第１及び第２実施形態では、一つの切削刃Ｔを装着した切削工具１３を使用したが、複数の切削刃Ｔを装着した切削工具１３であっても使用可能である。

上記第１実施形態では、下孔１４が設けられていない被削材Ｗを用い、下孔１４を加工して多角形孔部を加工する例について説明したが、下孔１４が予め設けられた被削材Ｗを用いることも可能である。その場合、被削材Ｗを第１回転駆動部１１に支持させる際、下孔１４が第１軸Ｌ１に沿って配置されるように支持させればよい。その際、加工可能であれば、下孔１４を正確に第１軸Ｌ１に沿わせなくてもよい。

上記第１実施形態では、被削材Ｗの多角形形状の内周面を切削刃Ｔにより切削して作製したが、切削刃Ｔにより切削した後で、ブローチ加工等、他の加工を実施することで、多角形形状の内周面の形状を仕上げることも可能であり、例えば各角部を精度良く屈曲させたり、各面をより平面にしてもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１及び図２に示すような加工装置１０として、ターニングセンタ（ＯＫＵＭＡ ＳＰＡＣＥ ＴＵＲＮ ＬＢ３０００ＥＸ、複合旋盤）を用い、被削材Ｗに正六角形形状の内周面加工を行った。

被削材Ｗは、炭素鋼ＳＳ４００からなる円筒形状の材料を用いた。直径２３ｍｍの貫通した下孔１４を有していた。被削材Ｗの下孔１４が第１軸Ｌ１を中心に回転駆動可能となるように、加工装置１０の第１回転駆動部１１に装着し、第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能なボーリングバーからなる工具を第２回転駆動部１２に装着して下孔１４内に挿入した。ボーリングバーからなる工具には超鋼合金からなる切削刃Ｔを装着した。

第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを０．５６ｍｍとし、第２軸Ｌ２に対する切削刃Ｔの刃先の距離である工具回転半径ＲＴを１３．４ｍｍとした。ここでは、下孔１４の半径ＲＷは工具回転半径ＲＴと第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εとの差（ＲＴ－ε）より小さかった。

工具回転数を２４００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとすることで、回転比を６：５とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を５／６で０．８３３３とした。直径方向の切り込み量を４．９２ｍｍ、送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとして、６角形の内面形状を加工した。その結果、図７に示すような略正六角形を有する内面形状を形成できた。

［実施例２］
実施例１と同様の加工装置１０を用い、被削材Ｗに正六角形形状の内周面加工を行った。被削材Ｗは、アルミニウム合金Ａ５０５２からなる直径４０ｍｍの円柱を用いた。
被削材Ｗが第１軸Ｌ１を中心に回転駆動可能となるように、加工装置１０の第１回転駆動部１１に装着し、回転させつつ第１軸Ｌ１を中心に直径１０ｍｍの下孔１４を貫通して設けた。
次に、下孔１４内に挿入して第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能なボーリングバーからなる工具を第２回転駆動部１２に装着した。ボーリングバーからなる工具には鋼用サーメットからなる切削刃Ｔを装着した。

第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを０．３ｍｍとし、工具回転半径ＲＴを５．９５ｍｍとした。下孔１４の半径ＲＷは工具回転半径ＲＴと第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εとの差（ＲＴ－ε）より小さかった。

工具回転数を２４００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転数を２０００ｒｐｍとすることで、回転比を６：５とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を５／６で０．８３３３とした。直径方向の切り込み量を２．５ｍｍ、送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとして、６角形の内面形状を加工した。その結果、図８に示すような略正六角形を有する内面形状を形成できた。

［実施例３］
実施例１と同様の加工装置１０を用い、被削材Ｗに正四角形形状の内周面加工を行った。実施例２と同様の被削材Ｗを用い、第１軸Ｌ１を中心に直径８．９ｍｍの下孔１４を貫通して設け、次に下孔１４内に挿入して第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能な工具を第２回転駆動部１２に装着し、第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを０．７５ｍｍとし、工具回転半径ＲＴを５．９５ｍｍとした。下孔１４の半径ＲＷは、工具回転半径ＲＴと第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εとの差（ＲＴ－ε）より小さかった。

工具回転数を２８００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転数を２１００ｒｐｍとすることで、回転比を４：３とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を３／４で０．７５とした。送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとして、四角形の内面形状を加工した。その結果、図９に示すような略正四角形を有する内面形状を形成できた。

［実施例４］
切削刃Ｔの回転速度を２４０１ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転速度を２００１ｒｐｍとすることで回転速度比を６：５とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を０．８３３４とした。直径方向の切り込み量を４．９２ｍｍとした。その他は全て実施例１と同じにして加工を行った。

その結果、各回転回数における軌跡は第１実施形態と略同様の形状となった。さらに加工を継続したところ、図１０（ａ）（ｂ）の写真に示すように、全長にわたり６角形形状が滑らかに連続して一定割合で捻れた内周面形状が形成され、各角部に第１軸Ｌ１の軸方向１ｍｍあたり３．０度のねじれを形成することができた。

［実施例５］
実施例１と同様の加工装置１０を用い、被削材Ｗに正六角形形状の外周面加工を行った。被削材Ｗは、アルミニウム合金Ａ５６５０からなる直径１８ｍｍの円柱を用いた。被削材Ｗが第１軸Ｌ１を中心に回転駆動可能となるように、加工装置１０の第１回転駆動部１１に装着した。また第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能な工具を第２回転駆動部１２に装着した。工具には超硬からなる切削刃Ｔを装着した。

第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを０．３ｍｍとし、工具回転半径ＲＴを８．０ｍｍとした。工具回転数を１８００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転数を１５００ｒｐｍとすることで、回転比を６：５とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を５／６で０．８３３３とした。送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとして、６角形の外面形状を加工した。その結果、図１１（ａ）（ｂ）の写真に示すように、略正六角形を有する外面形状を形成できた。

［実施例６］
実施例１と同様の加工装置１０を用い、被削材Ｗに正四角形形状の外周面加工を行った。被削材Ｗは、アルミニウム合金Ａ５６５０からなる直径１８ｍｍの円柱を用いた。被削材Ｗが第１軸Ｌ１を中心に回転駆動可能となるように、加工装置１０の第１回転駆動部１１に装着した。また第２軸Ｌ２を中心に回転駆動可能な工具を第２回転駆動部１２に装着した。工具には超硬からなる切削刃Ｔを装着した。

第１軸Ｌ１に対する第２軸Ｌ２の偏心量εを０．９ｍｍとし、工具回転半径ＲＴを８．０ｍｍとした。工具回転数を１８００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転数を１３５０ｒｐｍとすることで、回転比を４：３とし、（被削材Ｗの回転速度）／（切削刃Ｔの回転速度）の値を３／４で０．７５とした。送り速度を０．０１ｍｍ／ｒｅｖとして、四角形の外面形状を加工した。その結果、図１２（ａ）（ｂ）の写真に示すように、各角部が曲面からなり、正四角形を有する外面形状を形成できた。

［比較例１］
切削刃Ｔの回転速度を２４００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転速度を１６００ｒｐｍとすることで、回転速度比を６：４とする他は、全て実施例２と同じにして内周面加工を行ったところ、図１３に示すように、六角形等の安定した多角形形状に形成することができなかった。

［比較例２］
切削刃Ｔの回転速度を２４００ｒｐｍとするとともに被削材Ｗの回転速度を１２００ｒｐｍとすることで、回転速度比を６：３とする他は、全て実施例２と同じにして内周面加工を行ったところ、図１４に示すように、六角形等の安定した多角形形状に形成することができなかった。

Ｗ 被削材
Ｔ 切削刃
Ｌ１ 第１軸
Ｌ２ 第２軸
１０ 加工装置
１１ 第１回転駆動部
１２ 第２回転駆動部
１３ 切削工具
１４ 下孔
１５ シャンク部

Claims (7)

1. ｎ角形形状の内周面を加工する多角形形状の加工方法であって、
   被削材の中心に下孔を設け該下孔の中心を第１軸として被削材を回転させると共に、前記下孔の範囲内における前記第１軸と偏心させた位置に、該第１軸と平行に設けられた第２軸を中心に切削刃を 前記被削材と同じ向きに回転させ、
   前記切削刃と前記被削材との回転比をｎ：ｎ－１にして、前記切削刃により前記被削材の前記内周面を多角形孔形状に加工する、多角形形状の加工方法。
2. 目的とする前記ｎ角形形状の内周面における対向面間の距離に応じて、前記第１軸と前記第２軸との間の偏心量と前記第２軸に対する前記切削刃の刃先の距離との差を調整する、請求項１に記載の多角形形状の加工方法。
3. 目的とする前記ｎ角形形状の内周面における対角間の距離に応じて、前記第１軸と前記第２軸との間の偏心量と前記第２軸に対する前記切削刃の刃先の距離との和を調整する、請求項１又は２に記載の多角形形状の加工方法。
4. 前記第１軸に対する前記第２軸の偏心量と前記第２軸に対する前記切削刃の刃先の距離との差に応じて前記下孔の半径を調整する、請求項１乃至３の何れかに記載の多角形形状の加工方法。
5. 前記第１軸に対する前記第２軸の偏心量をεとし、前記第２軸に対する切削刃の刃先の回転半径をＲＴとしたとき、前記下孔の半径を（ＲＴ－ε）より小さくする、請求項４に記載の多角形形状の加工方法。
6. （前記被削材の回転速度）／（前記切削刃の回転速度）の値を（ｎ－１）／ｎから前後にｎ／１００００以内でずれた値にする、請求項１乃至４の何れかに記載の多角形形状の加工方法。
7. ｎ角形形状の内周面を加工するための多角形形状の加工装置であって、
   被削材を支持して第１軸を中心に回転駆動させる第１回転駆動部と、
   前記内周面を切削可能な切削刃を有する切削工具と、
   前記第１軸に沿う方向に離間して平行に並設された第２軸を中心にして前記切削工具を回転駆動させる第２回転駆動部と、を備え、
   前記被削材の中心に下孔を設け該下孔の中心を第１軸として被削材を回転させると共に、前記下孔の範囲内における前記第１軸と偏心させた位置に、該第１軸と平行に設けられた第２軸を中心に前記切削工具の切削刃を前記第２回転駆動部により前記被削材と同じ向きに回転させ、 前記第１回転駆動部及び前記第２回転駆動部が、前記切削刃と前記被削材との回転比をｎ：ｎ－１にして前記被削材と前記切削工具とを回転駆動して、前記被削材の前記内周面を多角形孔形状に加工する、多角形形状の加工装置。

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