JPH10202401A - 工作物の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作物の加工方法において、加工の精度を
維持しつつ加工速度を高め作業効率を向上させることを
第１の課題とし、残材を少なくすることを第２の課題と
する。 【解決手段】 Ｚ軸線上に間隔をおいて配置された第１
主軸台と第２主軸台とによって、長尺素材10が回転させ
られ、刃物がＺ軸線に平行な方向及びＸ軸線に平行な方
向に任意に移動されて工作物が加工される加工方法であ
る。第１主軸台21と第２主軸台22とによって長尺素材10
の２か所が同時に保持され、長尺素材10が第１主軸台21
と第２主軸台22とを介して同期回転されるときに、工作
物11の表面加工及び工作物の切離し加工が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋盤等の工作機械
を用いて、長尺素材からピストンロッド、ピストン、鉄
心、バルブスプール等の工作物を加工する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の加工方法の工程説明図であ
り、図５は工作物の従来の加工方法に用いる旋盤の説明
図である。図５に示されているように、第１主軸台１、
ガイドブッシュ２及び第２主軸台３が、それぞれの中心
線が同一軸Ｚ上に位置するように順次配設され、中央位
置のガイドブッシュ２は固定され、左側の第１主軸台１
及び右側の第２主軸台３はＺ軸方向に移動可能である。
第１主軸台１の左方から長尺素材10が挿通され、さらに
長尺素材10はガイドブッシュ２の内部を挿通され、ガイ
ドブッシュ２の右側には前タレット刃物台７、後タレッ
ト刃物台８及び不図示のミーリング装置が配設されてい
る。第１主軸台１には不図示のチャック及び第１駆動モ
ータ５が配設され、同様に第２主軸台３にも不図示のチ
ャック及び第２駆動モータ６が配設されている。第１駆
動モータ５及び第２駆動モータ６は、それぞれ第１駆動
モータ制御器12及び第２駆動モータ制御器13により制御
され、第１駆動モータ制御器12及び第２駆動モータ制御
器13は同期装置14により制御されるように構成されてい
る。

【０００３】図４を参照して従来の加工方法について説
明する。ここではクロムメッキされた円柱状の長尺素材
10から、図６に示す形状のピストンロッド11を加工する
例が示されている。このピストンロッド11の最大径の部
分は素材のままの非加工部19であり、右側の小径部16及
び中径部17を切削加工し、次いで左側の大径部18等を切
削加工する。工程(a) において、ガイドブッシュ２の右
側へ長尺素材10を所定長さ（小径部16、中径部17及び切
削加工に安全上必要な長さ）だけ移動させる。次に、第
１主軸台１のチャックで長尺素材10を保持し、第１主軸
台１により長尺素材10を回転させる。長尺素材10を回転
させながら、後タレット刃物台８の刃物46を長尺素材10
の右端に当て、経路に沿って後タレット刃物台８を移
動させ、長尺素材10の表面をある程度の量だけ切削（粗
削り）する。このとき、後タレット刃物台８の反対側の
前タレット刃物台７の刃物47を長尺素材10の右端に当
て、刃物46の後を追って、経路に沿って刃物47を移動
させ、長尺素材10の小径部16及び中径部17の仕上げ加工
を行う。工程(a) では、後タレット刃物台８の刃物46と
前タレット刃物台７の刃物47を対向方向から同時に押し
付け、長尺素材10の撓みが少なくなるように工夫してい
る。それでも、長尺素材10を片持支持の状態で加工する
ので、加工中の切削抵抗等による振れや材料のもぐりが
避けられず、所定の加工精度を維持するためには、長尺
素材10の回転速度及び刃物の送り速度を制限する必要が
ある。なお、クロムメッキされた円柱状の長尺素材10は
硬くて滑り易いので、第１主軸台１のチャックのみで保
持する場合には、高速回転には適さないという事情もあ
る。

【０００４】工程(b) において、第２主軸台３のチャッ
クを開いた状態で、第２主軸台３を経路に沿って左方
へ移動させ、ガイドブッシュ２に接近させる。次いで第
２主軸台３のチャックを締め付けて長尺素材10を保持
し、その状態で第２主軸台３を経路に沿って右方へ移
動させ、長尺素材10を所定長さだけ引き出す。工程(c)
において、第１主軸台１及び第２主軸台３の２つのチャ
ックにより長尺素材10を保持し、第１主軸台１及び第２
主軸台３を同期回転させながら、後タレット刃物台８の
刃物48を経路に沿って移動させ、環状の溝を形成す
る。溝は、素材の儘の非加工部19と大径部18との境とな
る箇所に形成され、境となる傾斜面と次に刃物を挿入す
るための短い筒状部分（工作物の切離しのために後に切
断される部分）とを有する。

【０００５】工程(d) において、第１主軸台１及び第２
主軸台３の回転を停止させ、長尺素材10を固定した状態
でミーリング装置のエンドミルを回転させながら、経路
,に沿って（Ｘ線上を）長尺素材10に接近させ次い
で離隔させる。１回目の操作により、非加工部19の側面
の端部に平面が形成される。次に長尺素材10を１８０度
回転させ、再び長尺素材10を固定してエンドミルを回転
させながら、前回と同様に経路, に沿って移動させ
る。２回目の操作により、１回目の平面の反対側に平面
が形成され、非加工部19の端部の両側に二面が形成さ
れ、この二面はスパナをかける場合に利用される。工程
(e) において、第１主軸台１及び第２主軸台３の２つの
チャックにより長尺素材10を保持し、第１主軸台１及び
第２主軸台３を同期回転させながら、後タレット刃物台
８の刃物49を経路に沿って移動させ、大径部18の仕上
げ加工を行う。次いで、刃物49を経路に沿って移動さ
せ、大径部18の先端の傾斜部を加工する。工程(f) にお
いて、第１主軸台１及び第２主軸台３の２つのチャック
により長尺素材10を保持し、第１主軸台１及び第２主軸
台３を同期回転させながら、刃物（突っ切りバイト）50
をＸ軸方向に長尺素材10の回転中心に向かって進める。
刃物50の先端の幅に相当する長さだけ切削され、加工さ
れたピストンロッド11が長尺素材10から分離される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の加工方法では、
工程(a) において片持支持の状態で切削するので、加工
精度を保つためには長尺素材の回転速度と刃物の移動速
度が制限されるので、工作物の加工に長時間を要した。
また、ガイドブッシュを用いるので、工程(f) から分か
るように、ガイドブッシュの右側の突っ切り部分から第
１主軸台１のチャックまでの長さの長尺素材が残材とな
り、利用できない。本発明は、工作物の加工方法におい
て、加工の精度を維持しつつ加工速度を高め作業効率を
向上させることを第１の課題とし、残材を少なくするこ
とを第２の課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を達
成するために、Ｚ軸線上に間隔をおいて配置された第１
主軸台と第２主軸台とによって、長尺素材(10)が回転さ
せられ、刃物がＺ軸線に平行な方向及びＸ軸線に平行な
方向に任意に移動されて工作物が加工される加工方法に
おいて、第１主軸台(21)と第２主軸台(22)とによって長
尺素材(10)の２か所が同時に保持され、長尺素材(10)が
第１主軸台(21)と第２主軸台(22)とを介して同期回転さ
れるときに、工作物の表面加工及び工作物の切離し加工
が行われることを第１構成とする。本発明は、第１構成
において、長尺素材(10)の引き出し工程において１個の
工作物(11)の長さに相当する量だけ引き出され、工作物
(11)の表面加工の工程において一つの工作物の前部分及
び他の工作物の残余部分の加工が行われることを第２構
成とする。本発明は、第１構成又は第２構成において、
一つの工作物(11)の前部分及び他の工作物の残余部分の
加工が行われた後に、一つの工作物(11)の前部分と他の
工作物の残余部分との間を突っ切ることによって工作物
(11)の切離し加工が行われることを第３構成とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の工作物の加工方法
の実施形態の工程説明図であり、図２は工作物の本発明
の加工方法に用いる旋盤の説明図である。図２に示され
ている旋盤にはガイドブッシュがなく、長尺素材10が第
１主軸台21及び第２主軸台22に挿通され、第１主軸台21
及び第２主軸台22で長尺素材10を保持しつつ回転させ、
加工を行うようにされている。第１主軸台21及び第２主
軸台22のそれぞれの中心線がＺ軸上に位置するように配
設され、第１主軸台21は固定され、第２主軸台22はＺ軸
方向に移動可能である。第１主軸台21は右側に第１チャ
ック24が配設され、第１チャック24は第１チャックシリ
ンダ27によって操作される。同様に、第２主軸台22は左
側に第２チャック25が配設され、第２チャック25は第２
チャックシリンダ28によって操作される。

【０００９】駆動モータ30の回転力が第１主軸台21及び
第２主軸台22に伝達され、第１チャック24及び第２チャ
ック25を介して長尺素材10に伝達されるように構成され
ている。同期装置32からの制御信号に従って、第１駆動
モータ制御器33及び第２駆動モータ制御器34が第１主軸
台21及び第２主軸台22を同期回転させる。図２には、駆
動モータ30が１個示されているだけであるが、１個の駆
動モータで第１主軸台21及び第２主軸台22を同期回転さ
せてもよいし、２個の駆動モータを用いて第１主軸台21
及び第２主軸台22を同期回転させてもよい。左方から第
１主軸台21及び第２主軸台22に長尺素材10が挿通され、
第１主軸台21及び第２主軸台22の第１チャック24及び第
２チャック25によって長尺素材10は保持され、あるいは
開放される。左側の第１主軸台21と右側の第２主軸台22
との間の位置で、長尺素材10の側方の位置に、ミーリン
グ装置36及びタレット刃物台37が配設されている。ミー
リング装置36はＺ軸に垂直なＸ軸方向へ移動することが
でき、またタレット刃物台37はＺ方向及びＸ方向に同時
に移動することが可能である。

【００１０】図１を参照して本発明の加工方法について
説明する。ここではクロムメッキされた断面円形の長尺
素材10から、図６に示す形状のピストンロッド11を加工
する例が示されている。工程(a) において、第１主軸台
21の第１チャック24により長尺素材10を保持し、第２主
軸台22の第２チャック25を開放した状態で、第２主軸台
22をＺ軸線上を左方へ移動させ、第１主軸台21の直前
の位置で第２主軸台22を停止させる。次に第１主軸台21
の第１チャック24を開放し、第２主軸台22の第２チャッ
ク25で長尺素材10を保持した状態で、第２主軸台22を右
方へ移動させ、１個のピストンロッド11の長さに相当す
る量（切離し用の突っ切り部分を含む）だけ長尺素材10
を第１主軸台21から右方へ引き出す。

【００１１】図２(a) には、加工された部分が記載され
ていないが、長尺素材10を最初に挿入した場合を除き、
前回の加工により加工されたピストンロッドの小径部16
・中径部17（図示せず）が、材料引き出し後には第２主
軸台22の内部に入っていることになり、そうした状態を
前提として次工程以下の説明をする。なお、長尺素材10
の最初の加工を、工程(a) 〜(f) に従って行う場合は、
図２(b) にピストンロッド11ａで示す部分と第２チャッ
ク25で保持する部分が利用されないこととなる。そこ
で、通常は後記の工程(b) 及び工程(c) に相当する加工
を、片持支持回転の状態で行い、工程(a) へ進むことに
なる。

【００１２】工程(b) において、第１主軸台21の第１チ
ャック24及び第２主軸台22の第２チャック25を締めつけ
て長尺素材10を保持し、駆動モータ30の回転力を第１主
軸台21及び第２主軸台22を介して長尺素材10に伝達して
同期回転させる。次に、前回に一部を加工したピストン
ロッド11ａと、今回はじめて加工するピストンロッド11
ｂとの境界部を加工する。タレット刃物台37をＺ軸と平
行に移動させて所定の位置で停止させ、タレット刃物台
37中の刃物40（面取り用刃物）を選択して長尺素材10に
向け、Ｘ方向に所定距離だけ移動させる。この面取り
加工により、表面加工で刃物を挿入するための隙間が形
成される。なお、２つの傾斜面に挟まれた小径の円筒部
は、工作物（ピストンロッド）の切離しのための突っ切
り部分である。

【００１３】工程(c) において、工程(b) と同様にして
長尺素材10を同期回転させ、タレット刃物台37の刃物41
を経路に沿って移動させ、ピストンロッド11ｂの大径
部18の仕上げ加工を行う。工程(d) において、長尺素材
10を同期回転させ、タレット刃物台37の刃物42を経路
に沿って移動させ、ピストンロッド11ａの粗削り加工を
行い、続けて刃物42を経路に沿って移動させピストン
ロッド11ａの小径部16及び中径部17の仕上げ加工を行
う。

【００１４】工程(e) において、第１主軸台21及び第２
主軸台22の回転を停止させ、長尺素材10を固定した状態
でミーリング装置36のエンドミルを回転させながら、経
路, に沿って長尺素材10に接近させ次いで離隔させ
る。１回目の操作により、非加工部19の側面の端部に平
面が形成される。次に長尺素材10を１８０度回転させ、
再び長尺素材10を固定してエンドミルを回転させなが
ら、前回と同様に経路, に沿って移動させる。２回
目の操作により、１回目の平面の反対側に平面が形成さ
れ、非加工部19の端部の両側に二面が形成され、この二
面はスパナをかける場合に利用される。工程(f) におい
て、長尺素材10を同期回転させ、タレット刃物台37の突
っ切りバイトを経路に沿って突っ切り完了位置まで移
動させ、完成されたピストンロッド11ａを未完成のピス
トンロッド11ｂから切り離す。

【００１５】以上のとおり、本発明の工作物の加工方法
の実施形態においては、工程(a) 〜(f) で１個のピスト
ンロッドが加工され、工程(a) 〜(f) を長尺素材10が全
部加工されるまで繰り返すこととなる。この一連の加工
のうち、工程(a) が材料引き出しの工程、工程(b) 〜
(e) が工作物の表面加工の工程、工程(f) が工作物の切
離しの工程である。工程(b) 〜(f) は、すべて常に第１
主軸台21及び第２主軸台22で長尺素材の２箇所を保持し
て行われるので、加工中の切削抵抗等による振れやもぐ
りが大幅に減少し、高い加工精度を維持しながら長尺素
材の高速回転及び刃物の高速送りが可能となり、作業効
率が大幅に向上する。また、この加工ではガイドブッシ
ュを用いないので、長尺素材の残材を図１(f) の突っ切
り部分から第１主軸台21のチャックまでの長さにするこ
とができ、残材が非常に少なくなる。

【００１６】図３は本発明の工作物の加工方法の実施形
態の変形例の工程説明図であり、図２に示す旋盤を用い
て加工する。図３では、クロムメッキされた断面円形の
長尺素材10を第１主軸台21に挿通させた最初の加工から
示されており、ピストンを加工する例が示されている。
工程(a) において、長尺素材10を所定距離（ピストンの
長さの１／２に、加工上の安全を維持するのに必要な距
離だけ加えたもの）だけ第１主軸台21の右側に、例えば
工程(d) と同様な方法によって、突出させる。次いで、
第１主軸台21の第１チャック24により長尺素材10を保持
し、駆動モータ30の回転力を第１主軸台21を介して長尺
素材10に伝達する。タレット刃物台37中の刃物41を経路
に沿って移動させ、片持支持の状態で回転させられて
いる長尺素材10を加工して、ピストンの右端面及び大径
部の仕上げ加工をする。

【００１７】工程(b) において、タレット刃物台37中の
刃物44を経路に沿って移動させ、片持支持の状態で回
転させられている長尺素材10の表面を加工して、ピスト
ンの右端大径部及び溝部すなわちピストンの右半分を形
成する。工程(c) において、第１主軸台21の第１チャッ
ク24により長尺素材10を保持し、第２主軸台22の第２チ
ャック25を開放した状態で、第２主軸台22をＺ軸線上を
左方へ移動させ、ピストンの右端大径部を第２主軸台22
の第２チャック25により保持する。

【００１８】工程（ｄ）において、第１主軸台21の第１
チャック24を開放し、第２主軸台22の第２チャック25で
長尺素材10（ピストンの右端大径部）を保持した状態
で、第２主軸台22を右方へ移動させ、１個のピストンの
長さに相当する量（切離し用の突っ切り部分を含む）だ
け長尺素材10を第１主軸台21から右方へ引き出す。工程
(e) において、第１主軸台21の第１チャック24及び第２
主軸台22の第２チャック25を締めつけて長尺素材10を保
持し、駆動モータ30の回転力を第１主軸台21及び第２主
軸台22を介して長尺素材10に伝達して同期回転させる。
次に、前回に右半分を加工したピストンの左半分の大径
部と、次回に加工するピストンの右半分の大径部を加工
する。タレット刃物台37中の刃物41を選択して長尺素材
10に向け、経路に所定距離（ピストン１個分の長さに
切離し用の突っ切り部分を加えた長さ）だけ移動させ
る。

【００１９】工程(f) において、工程(e) と同様にして
長尺素材10を同期回転させ、タレット刃物台37の刃物44
を経路に沿ってＸ線方向に移動させ、前回のピストン
の左半分（左端部及び溝部）と次回のピストンの右半分
（右端部及び溝部）の加工を同時に行う。なお、前回の
ピストンの左端と次回のピストンの右端との間には、切
離し用の突っ切り部分が形成されている。工程(g) にお
いて、長尺素材10を同期回転させ、タレット刃物台37の
突切りバイト43を経路に沿って突っ切り完了位置まで
移動させ、完成された前回のピストンを未完成の次回の
ピストンから切り離す。

【００２０】以上のとおり、本発明の工作物の加工方法
の実施形態の変形例においては、工程(a) 〜(g) で最初
のピストンが加工され、次いで工程(c) 〜(g) を長尺素
材10が全部加工されるまで繰り返して、２回目以降のピ
ストンが加工される。この一連の加工のうち、工程(a),
(b) が長尺素材10の最初の右半分の加工ための工程、工
程(c) が材料引き出しの工程、工程(d) 〜(f) が工作物
の表面加工の工程、工程(g) が工作物の切離しの工程で
ある。工程(c) 〜(g) は、すべて常に第１主軸台21及び
第２主軸台22で長尺素材の２箇所を保持して行われるの
で、加工中の切削抵抗等による振れやもぐりが大幅に減
少し、高い加工精度を維持しながら長尺素材の高速回転
及び刃物の高速送りが可能となり、作業効率が大幅に向
上する。また、この加工ではガイドブッシュを用いない
ので、長尺素材の残材を図１(g)の突っ切り部分から第
１主軸台21のチャックまでの長さにすることができ、残
材が非常に少なくなる。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、第１主軸台と第２主
軸台とによって長尺素材の２か所が同時に保持され、長
尺素材が第１主軸台と第２主軸台とを介して同期回転さ
れるときに、工作物の表面加工及び工作物の切離し加工
が行われる。従って、加工中の切削抵抗等による振れや
もぐりが大幅に減少し、高い加工精度を維持しながら長
尺素材の高速回転及び刃物の高速送りが可能となり、作
業効率が大幅に向上する。また、本発明においては、長
尺素材の引き出し工程において１個の工作物の長さに相
当する量だけ引き出され、一つの工作物の前部分及び他
の工作物の残余部分の表面加工が行われ、その後に一つ
の工作物の前部分と他の工作物の残余部分との間を突っ
切ることによって工作物の切離し加工が行われる。従っ
て、長尺素材の最後の部分も有効に利用され、ガイドブ
ッシュを使用した従来の方法に比べ、残材を少なくする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工作物の加工方法の実施形態の工程説
明図である。

【図２】本発明の工作物の加工方法に用いる旋盤の説明
図である。

【図３】本発明の工作物の加工方法の実施形態の変形例
の工程説明図である。

【図４】従来の加工方法の工程説明図である。

【図５】従来の加工方法に用いる旋盤の説明図である。

【図６】本発明の工作物の加工方法の実施形態によって
製造される工作物・ピストンロッドを示す図である。

【符号の説明】

10 長尺素材 21 第１主軸台 22 第２主軸台

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｚ軸線上に間隔をおいて配置された第１
   主軸台と第２主軸台とによって、長尺素材が回転させら
   れ、刃物がＺ軸線に平行な方向及びＸ軸線に平行な方向
   に任意に移動されて工作物が加工される加工方法におい
   て、第１主軸台と第２主軸台とによって長尺素材の２か
   所が同時に保持され、長尺素材が第１主軸台と第２主軸
   台とを介して同期回転されるときに、工作物の表面加工
   及び工作物の切離し加工が行われることを特徴とする工
   作物の加工方法。
2. 【請求項２】 長尺素材の引き出し工程において１個の
   工作物の長さに相当する量だけ引き出され、工作物の表
   面加工の工程において一つの工作物の前部分及び他の工
   作物の残余部分の加工が行われる請求項１記載の工作物
   の加工方法。
3. 【請求項３】 一つの工作物の前部分及び他の工作物の
   残余部分の加工が行われた後に、一つの工作物の前部分
   と他の工作物の残余部分との間を突っ切ることによって
   工作物の切離し加工が行われる請求項１又は２記載の工
   作物の加工方法。