JPS6094206A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １、産業上の利用分野 本発明は、被加工体を加工する加工装置に関する。

２、従来技術 まず、従来の被加工物を加工するフライス盤について説
明する。第１図（Ａ）は、横型のフライス盤であり、ミ
ーリングチャック等により主軸２に取付けられたフライ
スヂ等の切削工具１が回転をし、移動台４をハンドル５
により操作することにより、被加工物３が移動し、被加
工物３が切削工具ｌと接触し、切削されることにより、
被加工物３は加工される。第１図（Ｂ）は、縦型のフラ
イス盤であり、加工動作は横型のフライス盤とほぼ同様
である。

第２図（Ａ）と第２図（Ｂ）は、自動工具交換装置（以
下、単にＡＴＣという）を備えたマシニングセンター（
以下、単にＭＣという）であり、第２図（Ａ）は横型、
第２図（Ｂ）は縦型のＭＣを示す。ＭＣは、予め加工手
順をプログラムしておけば、ＡＴＣの動作によりツール
マガジン６゜７から切削工具１が自動的に選択され、主
軸に取しかし、被加工物３を加工する従来の加工装置に
つき問題点がないわけではない。例えば、硬い材料で製
造された被加工物３を、複雑かつ高精度に加工する必要
ｆ！Ｉ：が、近年特に多くなってきた。

これら硬い被加工物３を、通禽の材料で製造されている
切削工具１で加工していたのでは、切削上の 具１ｊ痛みが激しく、すぐに新規なものと取換えなくて
はならない。これを防ぐために、切削工具１の回転を遅
くする等切削条件を落とす手段があるが、これでは被加
工物３を加工するのに多くの時間が必要となる。

切削工具１として、例えばドリルを例に説明すると、従
来、この月料の材質として５ＫＨ（高速度鋼）が用いら
れてきたが、これでシリコン等が含まれている硬い被加
工物３に穴明を行なうと、このドリルはすぐに切れなく
なり、新規なドリルと取換えなければならなかった。

そこで、硬い被加工物３を穴明けをするドリルとして、
超硬ドリルが開発された。超硬ドリルは、従来のＳ　Ｋ
　１１により製造されたドリルと比較し、はるかに硬く
、切削条件を落とさなくても、長期間の使用に而・１え
ることができる。しかし、超硬ドリルは硬いのであるが
、半面もろいという欠点を具有している６従って、同一
の径のドリルを比較した場合、超硬ドリルの長さは、Ｓ
　Ｋ　Ｉ−１により製造されたドリルの長さの５０〜６
０％程度としなければすぐに折れてしまう。長さの短い
超硬ドリルで被加工物３を加工するのは種々の障害が発
生する。

例えば、穴明は加工の際、超硬ドリルの長さが短いため
に、超硬ドリルを主軸に接続するチャック１ が被加工物３、被加工物３を移動台２に取付けた治具等
と接触する、いわゆる干渉が発生する。このような接触
事故が発生した場合、単に被加工物の損傷だけではなく
、ドリルに回転を伝達する主軸の中心軸をくるわせる等
、フライス盤、あるいはＭＣ自体の精度を低下させてし
まう。ＭＣでは、プログラムの作成段階で干渉を発生さ
せないようある程度考慮が払われている一！Ｊ＜、長さ
の短い超硬ドリルを使用したときには、これを完全に防
ぐことば出来ない。

そして（ドリルチャックである径以下のドリルをクラン
プする場合、ドリルチャックの爪が本体より外にかなり
出てしまい、ドリル１を十分な力でクランプ出来ず、ド
リルの芯振れにより加工精度が悪くなり、あるいはドリ
ルとドリルチャックがスリップし、両者を傷付けるとい
った事態も発生する。また、超硬ドリルの長さが短いと
、穴明作業中、被加工物３とチャックの間の間隔が少な
くなり、波力１汀物３がら削り取られた細いテープ状の
切粉がチャックの爪の間に入り、ドリルの回りを切粉が
覆ってしまうこともある。このような場合、切粉により
切削油が飛び散らされ、切削部分に切削油が届かず、ド
リルの溝に切粉がつまり、高熱化して融着を起こし、ド
リルを破損することもある。又、ドリルを破１１１させ
なくても、切粉により被加コニ物の表面を傷４＝１ける
。ドリルに巻きイ」いた切粉は人間が取ゲ（やらねばな
らず、特に無人化を目的とするＭＣでＧ、１妨げとなる
。

そこで、前記超硬ドリルの欠点を取除くために、第３図
及び第４図Ｇこ示ずような加二［装置が提案されている
。超硬ドリル１は、中央に穴が明けられ・た支持棒８の
穴に挿入され、第３図の加工装置では銀ろう９により、
第４図ではビス１ｏにより、超硬ドリル１は、支持棒８
に固定されている。しかし、第３図の加工装置では、銀
ろうにより超硬ドリル１を固定するために熱を加えなけ
ればならず、これが超硬ドリル１の寿命を短くする原因
となると共に心出しが回能である。又、第４図に示す加
工装置では、ビス１０による一方からの力で固定するた
め、これも心出しが困難である。

そこで、超硬ドリル１の心出しを容易に行なうことが出
来る装置として、第５図と第８図に示すような加工装置
が提案されている。第５図に示す加工装置は、第６図に
示すようなテーパ一部１２とネジ１３を有するコレット
１１が取イ１けられている。このコレット１１には、超
硬ドリル１を挿入するための穴１５と、溝１６とが設け
られている。穴１５に超硬トリル１を挿入し、コレソ目
１を支持棒１４に入れ、第７図に示ず切欠部１７にスパ
ナ等を当て、回転すると、ネジ１３の作用により、コレ
・ｙ）１１は支持棒１４の中へ押し込まれる。このとき
、コレット１１のテーパ一部１２と、支持棒１４内のテ
ーパー状の内壁とが接触し、コレソ目１のテーパ一部１
２は、中心方向に力を受Ｌ）る。コレン１−１１のテー
パ一部１２が中心方向に力を受益ノると、コレット１１
に設けられた溝１６の間隔は狭くなり、超硬ドリル１が
挿入されている穴も狭くなる。このことにより、超硬ド
リル１は、第５図に示す加工装置に取付けられることに
なる。この装置によれば、超硬ドリル１の心出しは容易
に行なえるが、コレソ目１を回転させなから超硬ドリル
１を締（ｔＪけるため、コレット１１は機械的強度が要
求され、又コレット１１が挿入される支持棒１４の端［
１も、ある程度の肉厚が必要となる。従って、支持棒１
４のこの部分は必然的に太くしなりればならなくなる。

又第８図に示す加工装置は、コレンｌ□２（ｌにはネジ
を設けず、ケーシング２１を回４！Ｚｉするごとにより
コレット２０を支持棒上９内に押圧し、超硬トリルｌを
固定するものであるが、この装置でも、支持棒１９の超
硬ドリル１を数句けた一端Ｇ、Ｌ、ケーシング２１によ
り太くなる。

支持棒１４，１９の１°）ｌ：ｌが太くなれば、この部
分が被加工物３と接触するという］ｊ；１記した問題が
生ずると共に、これらの加］、装置は高価であることも
１つの欠点である。

即ち、第３図及び第４図に示す装置では、超硬ドリル１
以外の部分が被加工物３等に接触するという障害は発生
しにくいが、心出しが困難で、加工精度に問題が残る。

一方、第５図と第８図に示す加工装置では、心出しは容
易であるが、超硬ドリル１以外の部分が被加工物３等に
接触する。以上記載した如く、従来の加工装置では、心
出しと、超硬ドリル１以外の部分が被加工物３等に接触
を防くこととは、二律背反し、一つの加工装置で行なう
ことは出来なかったのである。

３６発明の目的 本発明は、以上の事を考察しなされたものであって、心
出しが容易に行なえると共に、被加工体を加工する加工
部以外が、被加工体等と接触することを避けることが出
来る加工装置を提供することを目的としている。

４、発明の構成 即ち、本発明は、被加工体を加工する加工部を取付けた
コレット部がこのコレット部を支持する筒状の支持部材
の一端側から挿入され、この支持部材の他端ｆｌｌｌｌ
に設りられた固定手段により前記コレット部が前記支持
部材に固定され、この固定に際し、前記コレット部が前
記支持部材の軸方向において実質的に前記他端側へのみ
直線移動させられることを特徴とする加工装置に係るも
のである。

なおここで、上記「筒状」とは狭義の円筒形は勿論、他
の形状（例えば多角形）のものも包含する。

５、実施例 以下、本発明を図面に示す実施例につき詳細に説明する
。

は右９Ｑ面図である。この加工装置は、加工部、例えば
超硬ドリル１をクランプするコレット２８が、支持部材
２２の一端に挿入されており、コレンｔ・２８と支持部
材２２の他端に設けられているナツト２４とは、両端に
ネジが設けられている軸２３により、力学的に接続され
ている。リーソト２４をスパナ等により回転させ、締め
れば、コレア＋−２８，軸２３及びナツト２４は第９図
に示す位置となる。以下、この加工装置で超硬ドリル１
をクランプする場合、にフき説明をする。第１２図には
、コレット２８等の斜視図が示されており、まず、コレ
ット２８と軸２３を接続し、超硬Ｆリル１をコレット２
８に設けられている穴２６に挿入する。コレット２８に
設けられている穴２６は、この状態では超硬ドリル１の
径より太く、手で容易に挿入することが出来る。軸２３
及び超硬ドリル１が取付けられたコレット２８を、軸２
３を先に支持部材２２の一端から挿入する。このときの
状態の断面図を第１３図に示す。支持部材２２を片手で
持ち、一方の手でコレット２８を押圧することにより、
支持部材２２とコレット２８との位置関係は、第１４図
に示す状態となる。このときには、軸２３の一方のネジ
が切られた部分は、・支持部材２２から外に出ており、
ここにナツト２４を取付りることが可能となる。

一方、超硬トリルｌをクランプするコレット２８は、第
１３図に示ず状態では、コレット２８の爪２７を押圧す
るものはなにもないから、溝２５は開いたままであり、
超硬ドリル１は、コレット２８にクランプされていない
。第１４図に示す状態になると、コレット２８のテーパ
一部２９の一部は、支持部材２２の内溝２５は、第１３
図に示す状態と比較し、大分狭くなる。この状態になる
とコレット２８のクランプ力は大分強くなり、超硬１゛
リルｌをコレット２８から手ではずすことは困難である
。そして、軸２３の一方に取付りられたナツト２４を締
めれば、コレット２８はナツト２４が取イζｊけられて
いる方向に移動させられ、コレット２８のテーパ一部２
９は、支持部材２２に設けられている切欠部３０の全面
により力が加えられることにな）ｌにの力はそのままコ
レット２８が超硬ドリル１をクランプする力となり、こ
のとき自動的に超硬ドリル１の心出しは行なわれている
。

第９図は、このときの加工装置を構成する各部材の位置
関係を示し、第１５図は、このときの外観図を示してい
る。そして第１６図は、この加工装置をドリルチャック
３３でクランプした例であり、第１７図プしたときを表
わしている。

以上のように構成された加工装置において注目すべきこ
とは、支持部材２２に挿入されたコレット２８を固定す
る手段が、支持部材２２のコレット２８を挿入した端に
設けられているのではなく、他端に設けられていること
である。

以下、この構成の作用効果につき詳細に説明する。

従来のコレットを使用した加工装置では、第５図に示す
ように、コレラ目１自体にネジ部１３を設け、コレット
１１自身を回転させることにより、支持棒１４とコレッ
ト１１とを固定していた。しかし、この手段では、コレ
ソ目１を固定するための操作がある程度進行すると、コ
レット１１のテーパ一部１２と、°支持棒１４の内壁面
との摩擦は非常に大きくなる。ここで、コレット１１を
回転させれば、コレット１１と支持棒の内壁の両者に大
きな負担をかけることになる。従って、この摩擦に耐え
る機械的強度を保つには、コレソ目１を小型にするのに
限界があり、支持棒１４の端部１８の肉厚はある程度必
要とし、この部分を細くすることは出来なかったのであ
る。また、第８図に示す加工装置では、ケーシング２１
が、支持棒１９のコレット２０を挿入した端にあり、ケ
ーシング２１が占めるスペースだけ太くなる。

しかし、第９図に示す本実施例の加工装置では、コレッ
ト２８を固定する手段が、コレット２８が挿入される支
持部材２２の端ではなく、他端に設けられている。そし
て、ナソ１−２４を回転することにより、軸２３にはナ
ツト２４の方向４０に直線的な力のみが加えられ、軸２
３がいわゆる送りねじの原理で同方向に移動せしめられ
、コレット２８自身は回転を伴なうことなく上記方向４
０に直線移動せしめられる。

第５図に示す加工装置では、コレソ目Ｉ自身が回転しな
ければならず、このとき発生ずる摩擦に耐えさせるため
、この部分が必然的に大くする必要性があった。しかし
、本実施例では、前記したように、一方向のみの力でコ
レット２８を支持部材２２に固定することが出来、この
とき、コレット２８のテーパ一部２９と、支持部材２２
の切欠部３０とに加わる力は、第５図のときのそれと比
較し、はるかに弱い。従って、コレット２８を第５図に
示すコレ・ノド１１よりも小さくすることが可能となり
、コレ・ノド２８のテーパ一部２９と接触する支持部材
２２の切欠部３０の肉厚も薄くすることも出来る。従っ
て、従来の加工装置よりもこの部分を細くすることが出
来、超硬ドリルｌ以外の部分が、被加工物と接触プする
とき、第５図に示す加工装置では、支持棒１４のコレソ
目１例の太さを最低２０＋ｎｎ＋を必要とし、第８図で
示す加工装置では２５ｍｍを必要とする。これと比較し
、第９図に示す実施例による加工装置では、１２ｍｍ以
下とすることが出来ミ第８図に示す加工装置の半分以下
となる。

以下、本発明者が、行なった実験データを記載する。使
用機械は牧野フライス社製のＭＣ６５−Ａｓ２を２台使
用し、被加工物の材質はＡＣ４０−Ｔ６（シリコン含有
率７〜８％）で、切削油は日本グリ−スの６３．このと
きのドリルの回転放しよ３８００〜４０００ｒｐｍであ
る。又、ドリルの穴明レプ゛後に夕・ノフ。

によりネジリＪをし、ドリルが寸法通りの穴明番すをし
ているかどうかを確認している。

（以下、余白次頁へつづ（） 表−１のデータからも明らかなように３Ｍ及び４〆声の
タップによるネジ加工を行なうとき、ドリルによる下穴
用法の精度（径の均一化）がいかに大切かが理解出来る
。２．５φのＳＫＨのドリルで下穴を明り、この穴を３
φのタップで加工をするとき、２６００以」二の穴を１
本のタップでネジ加工をすることはできず、これ以下で
もタップが折れることがあった。しかし、超硬ドリルで
下穴を明けた場合、１１，７００もの穴を１本のタップ
でネジ加工をすることが出来た。ごれば、超硬ドリル１
は、長期間使用しても、正確な寸法の下火を明けている
という証１処である。

しかし、従来の加工装置では、前記したような特性を有
する超硬ドリルをクランプするのに、支持棒を太くしな
りればならず、被加工物の加工場所によっては、超硬ド
リルを使用することが出来ず、Ｓ　Ｋ　Ｈのドリルを使
用し、切削条件を落として加工する外はなかったのであ
る。しかし、実施例に示す加工装置によれば、支持部材
２２の太さを細くすることが可能となり、Ｓ　Ｋ　Ｈよ
り製造されたドリルが加工出来る場所であれば、何等の
障害なく超硬ドリルを従来のように切削条件を落とすこ
となく加工することが出来る。

又、加工装置で超硬ドリルｌをクランプするため、実質
的にドリルの長さを延長したこととなり、それだけ、被
加工物とドリル以外の部分が接触し、双方を傷付けると
いった事態の発生を防ぐことができる。また、この加工
装置の支持部材２２の外径が細く出来るのでフライス盤
により穴明は加工をする場合、高価なミーリングチャッ
クを使用せず、安価なドリルチャックでこの加工装置を
クランプし前記穴明は加工をすることが可能となる。又
ドリルをドリルチャックにより直接クランプした場合、
被加工物から生じる切粉が原因となって、ドリル又は被
加工物を損傷することがあったが、加工装置がドリルと
被加工物の間に介在すれば、切削部とドリルチャックと
の距離は長くなり、切粉がドリルチャックの間隙に侵入
し、切粉がドリルに巻付くような現象が発生しなくなり
、ＭＣによる無人化の加工を妨げる原因がなくなる。

第１８図から第２０図までは、加工装置の支持部材２２
にスパナをかりることが出来るように切欠３５を設けた
ときを示した図である。第１８図（Ａ）、（Ｂ）は、同
一の太さの支持部材２２に切欠３５を、第１９図（Ａ）
、（＋３）は、支持部材２２のナンド側を細くしたとき
、第２０図（Ａ）、（Ｂ）は、コレット２８側を太くし
たときを示した図である。

つぎに、６．５　φと７．０　φのドリルをクランプす
るこの加工装置で、どの程度のクランプ力があるの か〃実験結果を記載する。

使用機種は、静岡鉄工所載のクレット型フライス盤、本
実施例による加工装置は、ドリルチャンク（アルプレヒ
ト製）がクランプし、被加工物の材質は３４５Ｃで厚さ
２５ｎｎ＋をドリルにより貫通させた。ドリルの回転数
を５５０〜１６００ｒｐｍと変化させ、被加工物の送り
速度を１回転当り０．１４ｍｍと０．２ｍｍとしたが、
いずれも加工装置とドリルの間にはスリップは発生しな
かった。この実験例で、この加工装置のクランプ力がい
かに強いかが証明された。

なお、本発明はその技術的思想に基づき更に変形が可能
である。前記実施例では、コレット２８には軸２３が別
に設けられているが、第２１図に示すように、これらを
一体化することも可能である。また、切削工具として、
ドリルについて述べているが、他にフライス、研摩機等
をクランプすることにも、この加工装置を使用すること
が出来る。そして、この加工装置は、フライス盤のみな
らず、他に旋盤、ボール盤等の工作機械で使用すること
ができる。

６、発明の効果 支持部材の一端側から挿入されたコレット部を、支持部
材の他端側に設けられた固定手段で固定することにより
、コレット部は固定されるが、この際コレット部は固定
手段側へ実質的に直線的に移動することにより行なわれ
る。従ゲζ、コレット部及びこれと接触しコレット部に
軸心方向に力を加える支持部材の壁部には余り力が加え
られず、耐久性が向上すると共に、コレット部を小さく
し、又支持部材の前記壁部の肉厚を薄くすることが出来
る。肉厚を薄くすれば、支持部材の上記壁部の外径を小
さくすることが可能となる。従って、招加工物を加コニ
するに際し、加工部以外の箇所が初加工物と接触して加
工の妨げとなるのを避けることが出来るのである。そし
て、この加工装置によれば、心出しが容易に行なうこと
が出来、従来の加工装置ではコレットを固定する支持軸
を細くすると心出しすることが困難であるという二律背
反する事項を、本発明の加工装置により一挙に解決する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図までは従来例を示すものであって・ 第１図（Ａ）は横型のフライス盤を示した図、第１図（
Ｉ（）は縦形のフライス盤を示した図、第２図（Ａ）は
横型のマシニングセンターを示した図、 第２図（＋３）は縦型のマシニングセンターを示した図
、 第３図は超硬ドリルを銀ろうで支持棒に固定した加工装
置の一部断面図、 第４図は超硬ドリルをビスにより支持棒に固定した加工
装置の一部断面図、 第５図はネジを設けたコレットにより超硬ドリルを支持
棒に固定した加工装置の一部断面図、第６図は第５図の
コレットを示した図、第７図は第５図の右側面図、 第８図はケーシングによりコレットを支持棒に固定した
加工装置の一部断面図 第１０図は第９図の左側面図、 第１１図は第９図の右側面図、 第１２図は加工装置を構成する部材の一部斜視図、第１
３図と第１４図はコレット等を支持部材に挿入したとき
の加工装置の断面図、 第１５図は第９図の外観図、 第１６図は加工装置をドリルチャックでクランプしたと
きを示した図、 第１７図はミーリングチャックにより加工装置をクラン
プしたときを示した図、 第１８図（Ａ）、第１８図（Ｂ）、第１９図（Ａ）、第
１９図（Ｂ）、第２０図（Ａ）、第２０図（Ｂ）は第１
５図の加工装置の変形例を示した図、第２１図はコレッ
トと軸とを一体化したときの加工装置の断面図 である。 なお、図面に使用されている符号につし・”ζ、１−−
一超硬ドリル ８−−−−−一支持棒 １１　、２０　、２８−−−コレット ２２−−−−−一支持部ヰＡ ２３−・−軸 ２４−−一ナソ１− ２７−−−−−＝爪 ２９−・−テーパ一部 である。 代理人　弁理士　逢　坂　宏（化１名）第１図 （Ａ）　（Ｂ） 第２図 （Ａ）　（Ｂ） 第３図 旨 第４図 第５図 ８ ６図　第７図 第１８図 第２０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被加工体を加工する加工部を取付けたコレット部が
   このコレット部を支持する筒状の支持部材の一端側から
   挿入され、この支持部材の他端側に設けられた固定手段
   により前記コレット部が前記支持部材に固定され、この
   固定に際し、前記コレット部が前記支持部材の軸方向に
   おいて実質的に前記他端側へのみ直線移動させられるこ
   とを特徴とする加工装置。