JP7737962B2

JP7737962B2 - バニシング加工装置及びバニシング加工方法

Info

Publication number: JP7737962B2
Application number: JP2022098966A
Authority: JP
Inventors: 正行目黒
Original assignee: ASTEMO, LTD.
Current assignee: ASTEMO, LTD.
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2025-09-11
Anticipated expiration: 2042-06-20
Also published as: JP2024000271A

Description

本発明は，金属加工物に設けられる円筒状の加工孔の内周面をバニシング加工するためのバニシング加工装置及びバニシング加工方法に関する。

従来，バニシング加工装置として，金属加工物に設けられる円筒状の加工孔の内周面をバニシング加工すべく，先端部外周に砥石チップを有するバニシング工具と，前記加工孔を前記バニシング工具と同軸上に位置決めするよう前記金属加工物を固定支持する支持台と，前記バニシング工具を回転させながら，該バニシング工具に，その軸方向に沿って，前記加工孔をバニシング加工のための前進行程及び，前記バニシング加工後の戻り行程を与え得る駆動部と，前記駆動部及び，前記支持台に固定支持された前記金属加工物間に配設され，前記バニシング工具の前記戻り行程で前記金属加工物を受け止めて，前記バニシング工具の前記加工孔からの離脱を生じさせるストリッパとを備えるものが，特許文献１に記載されるように知られている。

特許第６６４７６６４号公報

従来の上記バニシング加工装置では，金属加工物の加工孔の内周面をバニシング加工する際，先端部に砥石チップを有するバニシング工具を回転させつつ，軸方向に移動させるので，加工孔の高精度な寸法精度及び面粗度を維持するには，バニシング工具の回転速度の厳密な調整管理が必要であり，またバニシング工具の寿命が短く，これらにより加工コスト高を招くという欠点がある。

本発明は，かかる事情に鑑みてなされたもので，バニシング工具を回転させることなく，金属加工物の加工孔内周面を高精度の平滑面にバニシング加工でき，これによりバニシング工具の回転速度管理を不要とすると共に，バニシング工具の寿命を延ばし得るバニシング加工装置及びバニシング加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
金属加工物に設けられる円筒状の加工孔の内周面をバニシング加工するバニシング工具と、該バニシング工具の主軸を回転不能に支持しながら前記バニシング工具に、その軸方向に沿ってバニシング加工行程及び戻り行程を与え得る工具駆動機と、前記バニシング工具の前記バニシング加工行程により前記加工孔の内周面をバニシング加工し得るよう、前記金属加工物を前記バニシング工具と同軸上に固定支持する支持台と、前記加工孔の内周面に対するバニシング加工を終えた前記バニシング工具の前記戻り行程で前記金属加工物の動きを拘束して前記バニシング工具の前記金属加工物からの離脱を生じさせるストッパとを備えるバニシング加工装置であって、
前記バニシング工具（１２）の戻り行程（Ｂ）で前記ストッパ（１８）により動きを拘束された前記金属加工物（Ｗ）を保持し得る保持機（２１）が前記ストッパ（１８）に隣接して設けられると共に、
前記バニシング工具）の主軸に、その先端側からそれぞれ全周面を前記金属加工物よりも高硬度の平滑面とする環状の第１バニシングチップ及び第２バニシングチップが順次設けられ、前記第２バニシングチップの外径が前記第１バニシングチップの外径よりも大きく設定されることを第１の特徴とする。

また，本発明は，第１の特徴に加えて，前記第１及び第２バニシングチップの，軸方向両端部がテーパ面に形成されることを第２の特徴とする。

また、本発明は、
金属加工物に設けられる円筒状の加工孔）の内周面をバニシング加工するに当たり、
主軸に、その先端側からそれぞれ全周面を前記金属加工物よりも高硬度の平滑面とする環状の第１バニシングチップ及び第２バニシングチップを順次設けてなり、前記第２バニシングチップの外径が前記第１バニシングチップの外径よりも大きく設定されるバニシング工具と、
前記バニシング工具の主軸を回転不能に支持しながら前記バニシング工具に、その軸方向に沿ってバニシング加工行程及び戻り行程を与え得る工具駆動機と、
前記戻り行程で前記金属加工物の動きを拘束して前記バニシング工具の前記金属加工物からの離脱を生じさせるストッパと、
前記ストッパに隣接して設けられ、前記バニシング工具の戻り行程で前記ストッパにより動きを拘束された前記金属加工物を保持し得る保持機とを用意し、
前記加工孔を前記バニシング工具と同軸上に位置決めすべく前記金属加工物を支持台に固定支持する工程と、
前記工具駆動機により前記バニシング工具に前記バニシング加工行程を与えて、前記第１及び第２バニシングチップにより前記加工孔の内周面を、その一端部から他端部にわたりバニシング加工する工程と、
前記バニシング加工する工程後、前記工具駆動機により前記バニシング工具（１２）に戻り行程（Ｂ）を与えるとき、前記金属加工物の移動を前記ストッパで拘束し、拘束された前記金属加工物を前記保持機で保持し、そして前記金属加工物からバニシング工具を離脱させる工程とを順次実施することを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，金属加工物よりも高硬度の第１及び第２バニシングチップを有するバニシング工具に，これを回転させることなく，バニシング加工行程及び戻り行程を与えることにより，金属加工物の加工孔内周面を高精度の平滑面に仕上げることができ，これによりバニシング工具の回転速度管理を不要とすると共に，バニシング工具の寿命を延ばすことができ，加工コストの低減に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，バニシング工具のバニシング加工行程及び戻り行程において，各バニシング工具の加工孔内周面に対するかじり現象を防ぐことができる。

本発明の第３の特徴によれば，バニシング工具の戻り行程でバニシング工具を金属加工物の加工孔から離脱させるべく，ストッパにより金属加工物の動きを拘束するとき，その金属加工物を保持機により保持することで，バニシング工具の離脱時，金属加工物の落下のよる損傷を防ぐことができる。

本発明の第４の特徴によっても，金属加工物の加工孔内周面を高精度の平滑面に仕上げることができ，これによりバニシング工具の回転速度管理を不要とすると共に，バニシング工具の寿命を延ばすことができ，加工コストの低減に寄与し得る。

本発明に係るバニシング加工装置の正面面で，金属加工物をバニシング加工する前の状態を示す。バニシング加工途中の状態を示す，図１との対応図。バニシング加工直後の状態を示す，図１との対応図。バニシング加工後，金属加工物からバニシング工具を離脱させた状態を示す，図１との対応図。図４の５－５線断面図。図２の６部拡大図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１において，バニシング加工装置１０は，金属加工物Ｗに設けられる円筒状の加工孔Ｗａ内周面を高精度の平滑面に仕上げることに供される。

このバニシング加工装置１０は，金属加工物Ｗの前記加工孔Ｗａ内周面をバニシング加工するバニシング工具１２と，このバニシング工具１２の主軸１２ａをヘッド１６ａで回転不能に把持してそれを軸方向に沿って昇降駆動し得る工具駆動機１６と，ヘッド１６ａに把持されたバニシング工具１２の下方で金属加工物Ｗを位置決め孔１７ａで固定支持して，その加工孔Ｗａを前記バニシング工具１２と同軸線上に位置決めする支持台１７と，この支持台１７上の金属加工物Ｗの直上に設置され，バニシング工具１２の通過を許容するが，金属加工物Ｗの一定以上の上昇を拘束するストッパ１８とを備える。符号２０は，前記ストッパ１８の上壁１８ａに設けられる開口部であり，バニシング工具１２の通過を許容するが，その開口部２０周囲の上壁１８ａの下面で金属加工物Ｗの一定以上の上昇を拘束するようになっている。

バニシング加工装置１０は，図４及び図５に示すように，前記ストッパ１８の上壁１８ａの直下に配設された保持機２１をさらに備える。この保持機２１は，バニシング工具１２の軸線を中心として放射状に配置される複数本（図示例では３本）の保持腕２１ａよりなっており，これら保持腕２１ａは，図示しない連動駆動手段の作動により，互いに連動しながら前記軸線に向かって進退して金属加工物Ｗを保持したり，その保持を解放したりし得るようになっている。前記ストッパ１８の側壁１８ｂには，前記保持腕２１ａが通る通孔２２と，金属加工物Ｗのためのワーク入出口２３とが設けられる。

而して，工具駆動機１６のヘッド１６ａの前進駆動によりバニシング工具１２にバニシング加工行程Ａ（図示例では下降行程）を与えると，図２に示すように，バニシング工具１２が金属加工物Ｗの加工孔Ｗａを，その上端から他端に向かって移動しながら，その内周面をバニシング加工し，図３に示す加工終了の状態となる。

バニシング加工後，工具駆動機１６のヘッド１６ａの後退駆動によりバニシング工具１２に戻り行程Ｂ（図示例では上昇行程）を与えると，図４に示すように，金属加工物Ｗは，バニシング工具１２と共に僅かに上昇して，支持台１７の位置決め孔１７ａから抜け出すが，その直後，ストッパ１８の上壁１８ａに当接して，それ以上の上昇が拘束される。

そのとき，保持機２１の作動により全ての保持腕２１ａを前進させて，それらにより金属加工物Ｗの外周面を押圧して保持する。

その結果，バニシング工具１２は，金属加工物の加工孔Ｗａから抜け出し，初期位置に復帰する。一方，ストッパ１８の上壁１８ａにより上昇を拘束された金属加工物Ｗは，複数の保持腕２１ａにより外周面を押圧保持されているので，金属加工物Ｗの支持台１７上への落下による損傷，特に，金属加工物Ｗの，バニシング加工された内周面の損傷を防ぐことができる。

保持腕２１ａにより保持された金属加工物Ｗは，ストッパ１８の側壁１８ｂのワーク入出口２３から図示しないロボットアームにより取り出される。その際，保持腕２１ａは後退して金属加工物Ｗを解放することは言うまでもない。

次に，前記バニシング工具１２について，図６により詳しく説明する。

バニシング工具１２は，その主軸１２ａに，その先端側からそれぞれ全周面を前記金属加工物Ｗよりも高硬度の平滑面とする環状の第１バニシングチップ１４及び第２バニシングチップ１５が順次設けられており，その第２バニシングチップ１５の外径Ｄ２は第１バニシングチップ１４の外径Ｄ１よりも大きく設定される。勿論，第１バニシングチップ１４は，前記加工孔Ｗａの内径より大きく設定される。また，各バニシングチップ１４，１５は，それぞれの前後両端部が一対のテーパ面１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂに形成される。

而して，図２に示すように，工具駆動機１６がバニシング工具１２にバニシング加工行程Ａを与えると，バニシング工具１２は不回転の状態で前記金属加工物Ｗの加工孔Ｗａに押し込まれていく。すると，図６に示すように，先ず，加工孔Ｗａより大径で且つ金属加工物Ｗよりも高硬度の第１バニシングチップ１４が加工孔Ｗａの粗い内周面Ｆ０をしごき移動することにより，粗い内周面Ｆ０に塑性変形を与えて１次仕上げ面Ｆ１となし，続いて，同じく高硬度で第１バニシングチップ１４より大径の第２バニシングチップ１５が１次仕上げ面Ｆ１をしごき移動することにより，１次仕上げ面Ｆ１に更なる塑性変形を与えて，高精度で平滑な２次仕上げ面Ｆ２となすことになる。

このようなバニシング加工を金属加工物Ｗの加工孔Ｗａの一端から他端にわたり行うことにより（図３参照），前述のように，加工孔Ｗａの粗い内周面Ｆ０を高精度な平滑面Ｆ２に仕上げることができる。しかも，バニシング工具１２は，不回転の状態で使用されるので，バニシング工具１２に対する回転速度の管理は当然に不要であり，また加工孔Ｗａの粗い内周面Ｆ０に与える塑性変形を第１及び第２バニシングチップ１４，１５により順次進めるため，各バニシング工具１２の各バニシングチップ１４，１５の加工負荷が軽減して，それぞれの耐久性を維持することができるのみならず，工具駆動機１６の負荷をも軽減することができる。以上により，金属加工物Ｗのバニシング加工コストの低減を図ることが可能となる。

また，第１及び第２バニシングチップ１４，１５の各前後両端に設けられた各一対のテーパ面１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂは，バニシング工具１２のバニシング加工行程Ａ及び戻り行程Ｂにおいて，各バニシングチップ１４，１５の加工孔Ｗａ内周面に対するかじり現象を防ぐ上で極めて有効である。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

例えば，バニシング工具１２において，主軸１２ａには，第２バニシングチップ１５の後方に，第３，第４・・・と，外径を順次増加させたバニシングチップを増設することができる。また，各バニシングチップ１４，１５のテーパ面１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂは，それぞれの前後でテーパ角度を変えてもよい。また，バニシング加工装置１０は，バニシング工具１２を水平移動させるべく横置きに構成することもできる。

Ａ・・・・・バニシング加工行程
Ｂ・・・・・戻り行程
Ｗ・・・・・金属加工物
Ｗａ・・・・加工孔
１０・・・・バニシング加工装置
１２・・・・バニシング工具
１４・・・・第１バニシングチップ
１４ａ・・・第１バニシングチップの前端側のテーパ面
１４ｂ・・・第１バニシングチップの後端側のテーパ面
１５・・・・第２バニシングチップ
１５ａ・・・第２バニシングチップの前端側のテーパ面
１５ｂ・・・第２バニシングチップの後端側のテーパ面
１８・・・・ストッパ
２１・・・・保持機

Claims

金属加工物（Ｗ）に設けられる円筒状の加工孔（Ｗａ）の内周面をバニシング加工するバニシング工具（１２）と、該バニシング工具（１２）の主軸（１２ａ）を回転不能に支持しながら前記バニシング工具（１２）に、その軸方向に沿ってバニシング加工行程（Ａ）及び戻り行程（Ｂ）を与え得る工具駆動機（１６）と、前記バニシング工具（１２）の前記バニシング加工行程（Ａ）により前記加工孔（Ｗａ）の内周面をバニシング加工し得るよう、前記金属加工物（Ｗ）を前記バニシング工具（１２）と同軸上に固定支持する支持台（１７）と、前記加工孔（Ｗａ）の内周面に対するバニシング加工を終えた前記バニシング工具（１２）の前記戻り行程（Ｂ）で前記金属加工物（Ｗ）の動きを拘束して前記バニシング工具（１２）の前記金属加工物（Ｗ）からの離脱を生じさせるストッパ（１８）とを備えるバニシング加工装置であって、
前記バニシング工具（１２）の戻り行程（Ｂ）で前記ストッパ（１８）により動きを拘束された前記金属加工物（Ｗ）を保持し得る保持機（２１）が前記ストッパ（１８）に隣接して設けられると共に、
前記バニシング工具（１２）の主軸（１２ａ）に、その先端側からそれぞれ全周面を前記金属加工物（Ｗ）よりも高硬度の平滑面とする環状の第１バニシングチップ（１４）及び第２バニシングチップ（１５）が順次設けられ、前記第２バニシングチップ（１５）の外径（Ｄ２）が前記第１バニシングチップ（１４）の外径（Ｄ１）よりも大きく設定されることを特徴とするバニシング加工装置。
前記第１及び第２バニシングチップ（１４、１５）の、軸方向両端部がテーパ面（１４ａ、１４ｂ；１５ａ、１５ｂ）に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバニシング加工装置。
金属加工物（Ｗ）に設けられる円筒状の加工孔（Ｗａ）の内周面をバニシング加工するに当たり、
主軸（１２ａ）に、その先端側からそれぞれ全周面を前記金属加工物（Ｗ）よりも高硬度の平滑面とする環状の第１バニシングチップ（１４）及び第２バニシングチップ（１５）を順次設けてなり、前記第２バニシングチップ（１５）の外径（Ｄ２）が前記第１バニシングチップ（１４）の外径（Ｄ１）よりも大きく設定されるバニシング工具（１２）と、
前記バニシング工具（１２）の主軸（１２ａ）を回転不能に支持しながら前記バニシング工具（１２）に、その軸方向に沿ってバニシング加工行程（Ａ）及び戻り行程（Ｂ）を与え得る工具駆動機（１６）と、
前記戻り行程（Ｂ）で前記金属加工物（Ｗ）の動きを拘束して前記バニシング工具（１２）の前記金属加工物（Ｗ）からの離脱を生じさせるストッパ（１８）と、
前記ストッパ（１８）に隣接して設けられ、前記バニシング工具（１２）の戻り行程（Ｂ）で前記ストッパ（１８）により動きを拘束された前記金属加工物（Ｗ）を保持し得る保持機（２１）とを用意し、
前記加工孔（Ｗａ）を前記バニシング工具（１２）と同軸上に位置決めすべく前記金属加工物（Ｗ）を支持台（１７）に固定支持する工程と、
前記工具駆動機（１６）により前記バニシング工具（１２）に前記バニシング加工行程（Ａ）を与えて、前記第１及び第２バニシングチップ（１４、１５）により前記加工孔（Ｗａ）の内周面を、その一端部から他端部にわたりバニシング加工する工程と、
前記バニシング加工する工程後、前記工具駆動機（１６）により前記バニシング工具（１２）に戻り行程（Ｂ）を与えるとき、前記金属加工物（Ｗ）の移動を前記ストッパ（１８）で拘束し、拘束された前記金属加工物（Ｗ）を前記保持機（２１）で保持し、そして前記金属加工物（Ｗ）からバニシング工具（１２）を離脱させる工程とを順次実施することを特徴とするバニシング加工方法。