JPS6347565B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スロツタ加工において両端が閉じた
長溝を切削するのに使用する溝加工装置に関す
る。

従来、円筒状の被加工物の内周面に両端が閉じ
た長溝を形成する場合として、次の方法があつ
た。第１の方法は、第１図に示すように円筒状被
加工物１の突出した内周面１ａに、両端が開放し
た溝２をブローチ加工またはスロツタ加工して、
周方向に適宜間隔をあけて複数個形成し、ついで
この内周面１ａと面一の内側面を有するリング３
を被加工物１の両開口端側から圧入して、溝２の
両端を閉塞する方法である。第２の方法は、第２
図に示すように円筒状被加工物４の内周面４ａ
に、キースロツタ５を図中矢印方向に移動させ
て、両端を閉じた長溝６を一溝ずつ割出しながら
加工する方法である。

これら従来法のうち第１の方法では、リングと
被加工物との合せ面に隙間が生じないように、リ
ングおよび被加工物の合せ面に精密加工が要求さ
れ、その加工工程分だけコスト高になつていた。
さらに第２の方法では、刃先の逃げ角が一定でな
いため、長溝両端の位置精度および角度精度が出
ない問題があるとともに、切削位置を割出しなが
らキースロツタ５が切削するため、切削速度が遅
いすなわち加工能率が悪いという問題があつた。

本発明は上記問題を解決するためのものであ
り、被加工物の内面を、直接切削して両端が閉じ
た長溝を高精度で形成できる溝加工装置を提供す
ることを目的とする。

本発明は、 先端部に刃具を保持し、被加工物の内部を軸心
方向に進退動可能な刃具ホルダと、 前記刃具を被加工物に臨ませた状態で前記刃具
ホルダをガイド孔内に摺動自在に嵌めた、揺動軸
を支点にして被加工物の内面に軸心方向と交差す
る方向に揺動可能な揺動本体と、 前記揺動軸と平行な回転軸を揺動本体に有して
上記刃具ホルダを進退駆動させるクランク機構
と、 前記クランク機構の回転軸を回転駆動させる駆
動用回転アクチユエータと、 前記クランク機構の回転軸に装着され、前記揺
動本体に揺動運動を与えて前記刃具の刃先に被加
工物の内面から窪んだ軸心方向に延びる舟形の溝
を形成せしめる軌跡の運動を与える外形形状を有
するカムと、 該カムの外形面上を、該カムを前記揺動本体の
軸心方向と交差する方向に押圧しながら転動する
カムフオロアーと、 前記揺動本体を押圧することにより前記カムを
前記カムフオロアーに押し付けるバネと、 からなることを特徴とする溝加工装置である。

以下、本発明の実施例を図に従つて説明する。

第３図に本発明に係る溝加工装置の第１実施例
を示す。第３図において、１０は円筒状の被加工
物、１１は被加工物１０を外周側から切削加工に
打勝つ力で保持する保持治具である。この保持治
具１１は、切削加工の一定サイクルに従つて被加
工物１０を周方向に回転させるようになつてい
る。

保持治具１１に対向した揺動本体１２は、揺動
軸１３を支点に被加工物１０の内面に軸心方向と
交差する方向に揺動可能なものである。この揺動
本体１２は、保持治具１１側に被加工物１０と共
通軸心をもつガイド孔１２ａを有し、このガイド
孔１２ａに刃具ホルダ１４を移動自在に嵌めてい
る。刃具ホルダ１４は、被加工物１０の内部を軸
心方向に進退動可能なものであつて、被加工物に
臨んだ先端部にスロツタ加工用の刃具１５を保持
している。

揺動本体１２の後部は軸心方向に切欠かれた空
間部を有し、この部分に揺動軸１３と平行な回転
軸１６を軸支している。回転軸１６には、これを
回転駆動させる駆動用回転アクチユエータ１７
が、同軸心で揺動本体１２の背後側から取付けら
れている。さらにカム１８が、揺動本体１２後部
の空間内で、回転軸１６に装着されている。この
カム１８にクランクアーム１９の一端が枢着され
ており、その他端は刃具ホルダ１４の後端部に枢
着されている。

上記回転軸１６、カム１８およびクランクアー
ム１９により、回転軸１６の回転によりクランク
軸の機構を果すカム１８を回転させ、その回転運
動をクランクアーム１９により直線運動に変え
て、刃具ホルダ１４を進退駆動させるクランク機
構２０が構成されている。

揺動本体１２を揺動させる機構は、カム１８
と、カム１８の外形面に上方から接して、該カム
１８を揺動本体１２の軸心方向と直角方向に押圧
しながら転動するカムフオロアー２１と、さらに
揺動本体１２をカム１８を介してカムフオロー２
１に下方から押しつけるバネ２２とから構成され
ている。バネ２２は、揺動本体１２とこれとは別
体の受圧台２３との間に介装されている。カム１
８の外形輪郭は、大きい曲率を有する湾曲面１８
ａと、これより小さい曲率を有する湾曲面１８ｂ
と、さらに両者の間を連接する連接部分１８ｃ，
１８ｄとからなる。そして、湾曲面１８ａと１８
ｂとの曲率の差が刃具１５の刃先のストローク運
動と同期した位置で与えられており、しかもカム
フオロアー２１にバネ２２により揺動本体１２を
押え付けているため、揺動本体１２および刃具１
５は、揺動軸１３を支点にカム１８の回転に従い
揺動運動を行うようになつている。

さらに、溝切削中に揺動本体１２の揺動ストロ
ーク量を変えて、溝深さ方向への送りをするた
め、カムフオロアー進退機構２４が設けられてい
る。この機構２４は、カムフオロアー２１を一端
で枢着したシヤフト２５をシヤフト軸受２６で支
持し、その他端をカム部材２７の傾斜面に当接さ
せ、このカム部材２７を油圧シリンダ２８の作用
により摺動台２９上を摺動自在に配したものから
なる。

次に、上記構成からなる溝加工装置の作用を述
べる。

第３図に示す状態で、アクチユエータ１７が回
転することにより、回転軸１６を回転させ、カム
１８を第３図中回転軸１６中心に逆時計方向に回
転させる。カム１８の回転によりクランクアーム
１９を介して刃具ホルダ１５は、被加工物１０に
対し進退動する。さらにカム１８の外形形状に起
因して摺動本体１２が揺動するので、この揺動運
動と上記進退運動により刃具１５の刃先は所定の
軌跡で移動する。

この刃先軌跡を第４図に従つて説明する。まず
第３図の状態からカム１８が回転することによ
り、カムフオロアー２１がカム１８の湾曲面１８
ｂから連接面１８ｃに至るまで同一曲率面上を転
動すると、刃具１５の刃先は、第４図において前
進開始点Ａから第１変位点Ｂまで直線的に移動す
る。このとき、刃具１５は被加工物１０をまだ切
削していない。

さらにカム１８が回転してカムフオロアー２１
が連接面１８ｃ上を転動するときは、カム１８は
バネ２２の弾発力に抗しながらカムフオロアー２
１により押下げられ、揺動本体１２は揺動軸１３
を支点に揺動し、刃具１５の刃先は、第４図にお
いて第１変位点Ｂから第２変位点Ｃまで上向きに
傾斜しながら直線的に移動する。その移動中に刃
具１５が、被加工物１０の内周面を移動方向に切
削していく。

カム１８の回転によりカムフオロアー２１が湾
曲面１８ａ上を同一曲率で転動するときは、揺動
本体１２は揺動しないため、刃具１５の刃先は第
４図において第２変位点Ｃから第３変位点Ｄまで
直線的に移動しながら、被加工物１０の内周面を
軸心方向とほぼ平行に切削していく。

さらにカム１８が回転してカムフオロアー２１
が湾曲面１８ａから連接面１８ｄ上を転動すると
きは、カム１８に対するカムフオロアー２１の押
下げ力が徐々に減少し、バネ２２の弾発力により
カム１８は押上げられ、揺動本体１２は揺動軸１
３を支点に原位置へ戻る方向へ揺動する。従つ
て、刃具１５の刃先は、第４図において第３変位
点Ｄから第４変位点Ｅまで傾斜しながら直線的に
移動する。その移動中に刃具１５が被加工物１０
の内周面を移動方向に切削していく。

カム１８の回転によりカムフオロアー２１が再
び湾曲面１８ｂ上を同一曲率で転動するときは、
刃具１５の刃先は第４図においてまず第４変位点
Ｅから前進終了点Ｆまで矢印方向に直線的に前進
する。そして前進終了点Ｆからはクランクアーム
１９が上記とは逆方向に移動し、刃具ホルダ１４
は後退していく。このときカムフオロアー２１は
カム１８の湾曲面１８ｂ上を転動している。刃具
ホルダ１４の後退により刃具１５の刃先は、第４
図において前進終了点Ｆから前進開始点Ａまで直
線的に移動する。移動終了後は、再び第３図の状
態に復帰する。

以上の工程により刃具１５の刃先の第１ストロ
ークが終了する。第１ストロークの完了時点での
切削状況を第５図に示す。被加工物１０の内周面
に、両端を閉じた舟形の長溝３０が形成される。

さらに溝深さ方向に深く切削したいときは、第
１ストローク終了時点で、油圧シリンダ２８を作
動させてカム部材２７を第３図中左側に移動さ
せ、シヤフト２５を押下げることによりカムフオ
ロアー２１をカム１８に向けて前進させる。この
とき刃具１５の刃先は、前進開始点Ａから溝深さ
方向に上つた前進開始点A′に至る。その後は、
前進開始点Ａ，A′の高さの差をもつて、刃具１
５の刃先が、第１ストロークと同様に第１ストロ
ークの変位点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのそれぞれに対応す
る変位点B′，C′，D′，E′，F′を通つて切削を行
う。そして前進終了点F′から刃具１５を後退させ
るときに、油圧シリンダ２８を作動させて、カム
フオロアー２１を上記とは逆方向に移動させ、刃
具１５の刃先を前進開始点Ａまで戻す。これによ
り第２ストロークが終了する。

第２ストローク完了時点までの切削状況を第５
図に示す。被加工物１０の内側面に両端を閉じた
舟形の長溝３０′が、二点鎖線に示すように形成
される。

さらに、舟形の長溝３０あるいは３０′を複数
個形成させたいときは、保持治具１１を被加工物
１０の周方向に所定ピツチ毎に回転させ、上記刃
具１５の刃先を第１ストロークさらに第２ストロ
ークの軌跡で移動させて切削する。第６図および
第７図には被加工物１０に複数個の長溝３０′を
形成したものを示す。

第８図に本発明に係る溝加工装置の第２実施例
を示す。なお、第８図中、第３図と共通の符号を
付したものは上記第１実施例と同様の構成であ
る。

この溝加工装置のカムフオロアー進退機構３１
は、カムフオロアー２１を下端に枢着した前後進
シヤフト３２の上端に第２のカムフオロアー３３
を枢着し、この第２のカムフオロアー３３をカム
部材３４の外形面に転動自在に接触させ、このカ
ム部材３４をカム軸３５に軸着して、カム部材３
４の回転によりカムフオロアー２１を前後進させ
るものである。カム部材３４の回転駆動機構は、
カム１８の背後で回転軸１６に装着された第１ス
プロケツト３６と、揺動本体１２と別体の固定部
に軸支された軸３７に装着された第２スプロケツ
ト３８と、第１スプロケツト３６および第２スプ
ロケツト３８間に巻回されたチエーン３９と、軸
３７に装着された第３スプロケツト４０と、カム
部材３４に一体的に同軸で支持された第４スプロ
ケツト４１と、第３スプロケツト４０および第４
スプロケツト４１間に巻回されたチエーン４２と
からなる。上記スプロケツト列とチエーンによる
減速比は、回転軸１６の１回転に対し1/4回転と
されている。

カム部材３４の外形輪郭は、曲率が異なる湾曲
面３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃおよび３４Ｄと、そし
て湾曲面３４Ａおよび３４Ｂ間、湾曲面３４Ｂお
よび３４Ｃ間、湾曲面３４Ｃおよび３４Ｄ間、な
らびに湾曲面３４Ｄおよび３４Ａをこの順に滑ら
かにつなぐ連接面３４ａ，３４ｂ，３４ｃおよび
３５ｄとからなる。そして、一の湾曲面から連接
面に至り隣接する次の湾曲面に至るまでの部分
は、カム部材３４の1/4回転角をなすようになつ
ている。

上記の構成からなるカムフオロアー進退機構３
１は、上記スプロケツト列およびチエーンを介し
て駆動用回転アクチユエータ１７の回転力をカム
部材３４に伝達させ、カム部材３４の回転角に応
じてカムフオロアー２１を前進させて揺動本体１
２の揺動角を変え、刃具１５の溝深さ方向への段
階的な送りを可能にしている。

次に、第２実施例の溝加工装置の作用を従べ
る。この実施例において刃具１５の進退動および
揺動本体１５の揺動は、第１実施例と同様であ
る。しかしながら、カムフオロアー進退機構３１
の作用は異なる。このカムフオロアー進退機構３
１の作用と刃具１５の刃先の移動軌跡を、第８図
と第９図に従つて述べる。

第８図の状態から、カム１８がクランク軸１６
を中心に逆時計方向に回転すると、刃具１５の刃
先は第９図において、前進開始点Ｘから前進し始
め、舟形の軌跡L₁を描いて被加工物の内周面を
切削する。このとき、第２のカムフオロアー３３
は、カム部材３４の湾曲面３４Ａ上を転動してい
る。そして刃具１５の後退中には、第２のカムフ
オロアー３３は連接面３４ａ上を転動するので、
湾曲面３４Ａと３４Ｂとの曲率の差の分だけ押下
げられ、カムフオロアー２１も第２のカムフオロ
アー３３の移動分だけ下降する。カムフオロアー
２１の下動により、揺動本体１２は揺動軸１３を
支点に溝深さ方向に揺動し、刃具１５の刃先は第
９図において後退に従つて上向きに傾斜した軌跡
をとる。刃具１５の刃先が前進開始点X′に至つ
たとき、一の切削ストロークが終了し、回転軸１
６は１回転する。

同様に、第２のカムフオロアー３３がカム部材
３４の湾曲面３４Ｂ上およびそれから連接面３４
ｂ上を、そして湾曲面３４ｃ上およびそれから連
接面３４ｃ上を転動するとき、刃具１５の刃先
は、第９図において前者の場合、前進開始点
X′から前進開始し、舟形の軌跡L₁より溝深さ方
向に移動した舟形の軌跡L₂をとり、後者の場合、
前進開始点X″から前進開始し、舟形の軌跡L₂よ
りより溝深さ方向に移動した舟形の軌跡L₃をと
る。

さらに第２のカムフオロアー３３がカム部材３
４の湾曲面３４Ｄ上を転動するとき、刃具１５の
刃先は第９図において前進開始点Ｘから前進開
始し、上記舟形の軌跡L₃よりさらに溝深さ方向
に移動した舟形の軌跡L₄をとる。そして刃具１
５の戻り中に、第２のカムフオロアー３３が連接
面３４ｄ上を転動する場合、連接面３４ｄが最大
曲率を有する湾曲面３４Ｄから最小曲率の湾曲面
３４Ａに下降したスロープ面なので、カムフオロ
アー２１は次第に上昇態勢をとる。これにより揺
動本体１２および刃具１５も原位置に向けて揺動
し、ついには第８図に示す状態に復帰する。従つ
て刃具１５の刃先の軌跡は、第９図において前進
終了点Ｙから前進開始点Ｘに戻る。

以上の工程により所定の溝加工が終了する。こ
のように第２実施例では、一つの溝を加工するの
に４回も切削を行うことにより精密な溝加工が可
能であり、確実な切削取代がとれ、刃具寿命につ
ながる。さらに第１実施例のように送りを停止す
ることが必要でないため、より一層の高速加工が
可能である。

なお、本発明では、クランク機構として、駆動
用回転アクチユエータ１７とクランクアーム１９
とをクランク軸で連結し、刃具ホルダ１４を進退
駆動させるものを用いてもよい。

以上説明したように本発明によれば、刃具に、
駆動用アクチユエータの作動により被加工物の内
面に対する溝深さ方向への動きと被加工物の軸心
方向への動きとを、予め設定した切削軌跡で自動
的に与えて、切削を行うことができるので、従来
のように一々切削位置を割出しながら切削したの
に比べ切削速度を速くでき、被加工物の内面に両
端が閉じた長溝を高精度で容易に形成することが
できる。さらに本発明は、従来のように両端が開
放した溝の両開放端側からリング等のピース部品
を当てていた場合に問題となつていた、ピース部
分と被加工物の合せ面の精度をよくするための工
程を排除できるので、溝切削加工の工程を少なく
してコストダウンをもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は両端を閉じた長溝を形成する場合の従
来例を示す図、第２図は両端を閉じた長溝を形成
する場合の他の従来例を示す図、第３図は本発明
の溝加工装置の第１実施例を示す断面図、第４図
は第３図のものの刃具の刃先の移動軌跡を示す
図、第５図は舟形の溝が２段階で形成された被加
工物を示す断面図、第６図は舟形の溝を複数個形
成した被加工物を示す正面図、第７図は第６図の
−線に沿う断面図、第８図は本発明の溝加工
装置の第２実施例を示す断面図、第９図は第８図
のものの刃具の刃先の移動軌跡を示す図である。 １１……保持治具、１２……揺動本体、１２ａ
……ガイド孔、１３……揺動軸、１４……刃具ホ
ルダ、１５……刃具、１６……回転軸、１７……
駆動用回転アクチユエータ、１８……カム、１９
……クランクアーム、２０……クランク機構、２
１……カムフオロアー、２２……バネ、２３……
受圧台、２４……カムフオロアー進退機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端部に刃具を保持し、被加工物の内部を軸
   心方向に進退動可能な刃具ホルダと、 前記刃具を被加工物に臨ませた状態で前記刃具
   ホルダをガイド孔内に摺動自在に嵌めた、揺動軸
   を支点にして被加工物の内面に軸心方向と交差す
   る方向に揺動可能な揺動本体と、 前記揺動軸と平行な回転軸を揺動本体に有して
   上記刃具ホルダを進退駆動させるクランク機構
   と、 前記クランク機構の回転軸を回転駆動させる駆
   動用回転アクチユエータと、 前記クランク機構の回転軸に装着され、前記揺
   動本体に揺動運動を与えて前記刃具の刃先に被加
   工物の内面から窪んだ軸心方向に延びる舟形の溝
   を形成せしめる軌跡の運動を与える外形形状を有
   するカムと、 該カムの外形面上を、該カムを前記揺動本体の
   軸心方向と交差する方向に押圧しながら転動する
   カムフオロアーと、 前記揺動本体を押圧することにより前記カムを
   前記カムフオロアーに押し付けるバネと、 からなることを特徴とする溝加工装置。