WO2010114076A1 - 内径加工工具 - Google Patents

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怜 内海
直也 松永
正彦 増▲崎▼
浩二 齊藤
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inner diameter machining tool for grinding (cutting) an inner diameter of a hole formed in a workpiece with a drill or the like.
  • a grindstone is attached as a tool for machining the inner diameter of a crank journal bearing formed by combining a cylinder block and a lower block, finishing a drilled hole to any dimensional accuracy and surface roughness, and precision finishing the inner surface of a cylinder.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a processing tool for rotating the holder at high speed.
  • Patent Document 1 as a conventional example, a plurality of rectangular recesses are formed on the outer periphery of the holder, a blade (grinding stone) is accommodated in the recesses, and a slider having a conical portion is provided in the holder cylinder, A reamer is disclosed that adjusts the radial dimension of the blade by the movement of the slider.
  • Patent Document 1 as an example of improving the conventional example, a slit is provided in a portion close to the outer peripheral surface in the middle of both end portions in the longitudinal direction of the blade, and a rectangular through hole that includes this slit is formed orthogonally, A structure is disclosed in which a wedge can be inserted into a through-hole so that the radial dimension can be finely adjusted independently for each blade.
  • abrasive grains are fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion of the grindstone body to form an abrasive grain portion, and the end of the abrasive grain portion is slanted so as to have a smaller diameter toward the edge.
  • a tapered hole is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical part over the entire length of the abrasive grain parallel extension part, and the abrasive grain parallel extension part is expanded in parallel by fitting the taper cone into the taper hole and adjusting the position in the axial direction.
  • Patent Document 1 a rectangular recess for holding the blade is formed in the holder, and in Patent Document 2, the first slit and the second slit are formed in a staggered pattern. is doing.
  • Patent Document 1 A small gap is easily formed between the rectangular recess of Patent Document 1 and the blade. Moreover, the slit of patent document 2 remains as a gap as it is. As a result, polishing powder and facets are likely to enter the recesses and slits, which can cause malfunction.
  • the radial protrusion amount of the grindstone can be individually adjusted, but the structure of the grindstone is complicated and the adjustment method is troublesome.
  • the inner diameter machining tool includes a cylindrical tool holder, and a plurality of grinding portions held by the tool holder so that a radial protrusion amount of the tool holder can be adjusted. And a draw bar that is slidably inserted into the tool holder and adjusts a protruding amount in the radial direction of the grinding portion by moving in the axial direction of the tool holder.
  • Each of the plurality of grinding parts includes an arm shaped to hold a part of the tool holder in the circumferential direction, and a cutting tool provided at the tip of the arm.
  • the cutting tool may be made of a grindstone.
  • grinding includes “cutting” such as reamer.
  • the arm preferably has a structure that elastically presses the grinding portion against the surface to be processed.
  • the material of the arm is preferably a metal.
  • the arm may have a groove portion or a thin portion parallel to the axis of the tool holder in an attached state between the distal end portion and the proximal end portion. It is preferable that the arm functions as an elastic hinge by the groove portion or the thin portion.
  • a through screw hole is formed in the arm in the thickness direction, and the protruding amount in the radial direction of the grinding part is individually adjusted in this through screw hole.
  • a screw for adjustment may be screwed.
  • the mounting direction of the arm is preferably such that the connecting portion to the tool holder is on the upstream side and the grindstone is on the downstream side based on the rotation direction of the tool holder. Mounting in the reverse direction is not preferable because a force in the direction of opening the arm acts with rotation.
  • holder circumferential direction not only the holder circumferential direction but also a plurality of arms (grinding portions) can be attached along the holder axial direction.
  • the inner diameter machining tool having the above structure, when a plurality of grindstones are provided apart from each other in the circumferential direction, the tool shaft and the grinding surface of the plurality of grindstones remain parallel even if the grindstone is enlarged. High accuracy can be maintained.
  • the operation of the radial protrusion amount of each grindstone can be easily performed from the outside, and it is also possible to provide a plurality of grinding parts separated in the axial direction with respect to one holder. It is also effective when there are long or multiple.
  • the inner diameter machining tool having the above structure, since there are no slits or rectangular recesses on the surface of the holder, the abrasive powder and chips are less likely to enter the tool, and malfunctions are less likely to occur.
  • FIG. 1 is a perspective view of an inner diameter machining tool according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a table 3 can be moved by a ball screw rotated by a motor 2 attached to a base 1, and a workpiece W is positioned and fixed on the table 3.
  • the A main bearing 4 of the inner diameter machining tool is fixed to the base 1.
  • a main shaft 5 is rotatably held on the main bearing 4.
  • the main shaft 5 is rotated by a spindle motor 6.
  • a cylindrical tool holder 7 is attached to one end of the main shaft 5.
  • the tool holder 7 is configured by connecting a plurality of divided tool holders 7a in the axial direction.
  • a draw bar 8 is inserted.
  • a base end portion of the draw bar 8 passes through the main shaft 5.
  • An end of the draw bar 8 is connected to a tension member 10 that moves in the axial direction by a thrust motor 9.
  • the tip of the tool holder 7 is rotatably held by the support bearing 11.
  • a coolant supply unit 12 is attached to the tip of the tool holder 7.
  • the coolant is sent from the coolant supply unit 12 to the coolant passage 13 formed in the axial direction of the tool holder 7. From the ejection hole 13a formed in the tool holder 7, the coolant is supplied toward the surface to be ground.
  • the support bearing 11 is supported by a table 14 provided on the base 1.
  • the table 14 engages with a rail 15 provided on the base 1 and is movable.
  • the inner diameter machining tool 20 is arranged at a location corresponding to each bearing to be ground.
  • the inner diameter machining tool 20 includes an arm 21 that forms a part of a grinding part.
  • the draw bar 8 is formed with a tapered portion 8a for expanding or reducing the diameter of the arm 21 in the radial direction with the base end portion as the center.
  • the arm 21 is made of, for example, metal and has a shape for holding a part of the tool holder 7 in the circumferential direction.
  • the arm 21 is coupled to the tool holder 7 by inserting a bolt 23 through a mounting hole 22 provided on the proximal end side of the arm 21.
  • a screw hole 25 for exchanging a grindstone 24 as a cutting tool in a replaceable manner is formed on the distal end side of the arm 21.
  • diamond abrasive grains and CBN are fixed to the surface of the grindstone 24 by electrodeposition.
  • the three arms 21 are attached to the tool holder 7 at equal intervals in the circumferential direction of the tool holder 7 at positions corresponding to the respective bearings, so as to balance the rotation.
  • the tool axis and the grinding surfaces of the plurality of grindstones are kept parallel even when the diameter of the grindstone is enlarged, so that the machining accuracy can be maintained high.
  • the arm 21 provided at each location is attached with a phase shifted as viewed from the axial direction.
  • a groove portion 26 is formed in the width direction of the arm 21 at a portion near the base end of the arm 21.
  • the groove 26 is parallel to the axis of the tool holder 7 in a state where the arm 21 is attached to the tool holder 7.
  • the groove portion 26 acts as an elastic hinge, and the diameter of the grindstone 24 is increased or reduced while maintaining parallelism with the axis of the tool.
  • an intermediate portion between the base end portion and the tip end portion may be formed as a thin portion 26 within a range where rigidity can be maintained.
  • a through hole 27 is formed in the tool holder 7 in the radial direction.
  • a pin 28 is accommodated in the through hole 27. One end of the pin 28 is in contact with the tapered portion 8 a of the draw bar 8.
  • a screw hole 29 is formed in a portion near the tip of the arm 21 in the thickness direction.
  • An adjustment screw 30 is provided in the screw hole 29. One end of the adjustment screw 30 is in contact with the other end of the pin 28.
  • the draw bar 8 is moved in the axial direction.
  • the pin 28 moves in the radial direction, and the arm 21 in contact with the pin 28 opens or closes around the groove 26 to adjust the protruding amount in the radial direction of all the grindstones 24. .
  • the center of the hole of the workpiece placed on the table 3 is aligned with the axis of the machining tool, the table 3 is moved along the axis of the tool holder 7 rotating at high speed, Grind the inner diameter of the hole in the workpiece.
  • the rotation direction of the tool holder 7 at this time is such that the base end portion of the arm 21 is upstream of the grindstone 24 with respect to the rotation direction.
  • the grindstone of the inner diameter machining tool according to this embodiment is attached to an arm, and one end of this arm is coupled to the tool holder. That is, the inner diameter machining tool of the present embodiment does not have a structure in which a grindstone protrudes and emerges from a conventional slit, so that there is no place where abrasive powder or chips enter during rotary grinding, and malfunction does not occur.
  • the inner diameter machining tool according to the present invention can be used in the field of grinding inner peripheral surfaces such as journal bearings.

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Abstract

　アーム（２１）は、ツールホルダ（７）の周方向の一部を抱持する形状を有する。アーム（２１）は、アーム（２１）の基端側に設けた取付穴（２２）にボルト（２３）を挿通してツールホルダ（７）に結合される。アーム（２１）の先端側に、刃具（２４）を交換可能に取付けるためのネジ穴（２５）が、形成されている。アーム（２１）の基端寄りの部分には、ツールホルダ（７）の軸と平行に延びる溝部（２６）が形成されている。溝部（２６）によって、外部から力が作用したときに、アーム（２１）が弾性ヒンジとして作用し、刃具（２４）がツールの軸との平行度を保ちながら拡径または縮径する。

Description

内径加工工具
　本発明は、ドリルなどでワークに形成した穴の内径を研削（切削）する内径加工工具に関する。
　シリンダブロックとロアブロックを合わせて形成されるクランクジャーナル軸受けなどの内径加工や、ドリルであけた穴を任意の寸法精度や面粗度に仕上げたり円筒内面の精密仕上げを行う工具として、砥石を取付けたホルダを高速で回転せしめる加工工具が、特許文献１および特許文献２に開示されている。
日本国特開２００３－１６５０２１号公報 日本国特開２００５－０１４１７５号公報
　特許文献１には、従来例として、ホルダの外周に長方形の複数の凹所を形成し、この凹所にブレード（砥石）を収納し、またホルダの円筒内に円錐部を有するスライダを設け、そのスライダの移動により、前記ブレードの径方向寸法を調整するリーマが開示されている。
　更に特許文献１には、従来例を改良した例として、ブレードの長手方向の両端部の中間で外周面に近い部位にスリットを設け、このスリットを含んで直交する矩形の貫通穴を形成し、貫通穴にクサビを挿入することで、各ブレード毎に独立した径方向寸法の微調整を行える構造が開示されている。
　また特許文献２には、砥石本体の円筒部の外周面に砥粒を固着して砥粒部を形成し、この砥粒部の端部に端縁に向かって小径になるように傾斜した喰付き角部と加工寸法仕上部を形成し、更に砥粒部の端部を軸線方向に延在する第１スリットおよび第２スリットによって千鳥状に切断して砥粒部平行拡張部を形成し、円筒部内周面に砥粒部平行拡張部の全長に亘ってテーパ穴を形成し、このテーパ穴にテーパコーン嵌合させ軸線方向に位置調整することで、砥粒部平行拡張部を平行に拡張させる構造が開示されている。
　特許文献１に開示される加工工具にあっては、ホルダにブレードを保持するための長方形状の凹所を形成し、特許文献２にあっては第１スリットおよび第２スリットを千鳥状に形成している。
　特許文献１の長方形状の凹所とブレードとの間には小さな隙間が形成されやすい。また特許文献２のスリットはそのまま隙間となって残る。その結果凹所やスリットに研磨粉や切り子が入りやすく、作動不良を招きやすい。
　また、特許文献１の加工工具にあっては、砥石の径方向突出量を個々に調整できるが、砥石の構造が複雑になるとともに、調整の方法も面倒である。
　本発明の一以上の実施例によれば、内径加工工具は、筒状のツールホルダと、前記ツールホルダの径方向の突出量を調整可能に前記ツールホルダに保持されている複数の研削部と、前記ツールホルダ内に摺動自在に挿通され、前記ツールホルダの軸方向に移動することよって前記研削部の径方向の突出量を調整する、ドローバーと、を具備する。前記複数の研削部はそれぞれ、前記ツールホルダの周方向の一部を抱持する形状のアームと、前記アームの先端部に設けられる刃具と、を有する。前記刃具は砥石からなってもよい。
　ここで、本明細書において、「研削」という表現は、リーマ等の「切削」も含むものとする。
　前記アームとしては弾性的に研削部を被加工面に押付ける構造のものが好ましい。アームの材質は金属が好ましい。アームは、先端部と基端部の間に取付け状態でツールホルダの軸と平行な溝部または薄肉部を有してもよい。この溝部または薄肉部によってアームが弾性ヒンジとして機能することが好ましい。
　また、各研削部の径方向突出量を個別に微調整可能とするために、アームに厚み方向に貫通ネジ穴を形成し、この貫通ネジ穴に研削部の径方向の突出量を個々に微調整するためのビスを螺着してもよい。
　また、アームの取付け方向としては、ツールホルダの回転方向を基準として、ツールホルダへの結合部が上流側で砥石が下流側となるように取付けるのが好ましい。逆方向に取付けると、回転に伴ってアームを開く方向の力が作用するため好ましくない。
　また、ホルダの周方向に限らず、ホルダの軸方向に沿って複数のアーム（研削部）を取付けることができる。
　上記構造の内径加工工具にあっては、複数の砥石を周方向に離間して設けた場合に砥石を拡径してもツールの軸と複数の砥石の研削面とは平行を保つため、加工精度を高く維持できる。また、個々の砥石の径方向突出量の操作を外側から簡単に行うことができ、更に１つのホルダに対し軸方向に離間して複数の研削部を設けることも可能なため、被加工部が長い場合や複数存在する場合にも有効である。
　また、上記構造の内径加工工具にあっては、ホルダの表面にスリットや長方形状の凹所が無いため、研磨粉や切粉が工具内に侵入しにくく、作動不良を生じにくい。
　その他の特徴および効果は、実施例の記載および添付のクレームより明白である。
本発明の典型的実施例に係る内径加工工具を適用した研削装置の全体断面図 本発明の典型的実施例に係る内径加工工具の斜視図 内径加工工具の断面図 図３のＡ－Ａ線断面図
　以下、図面に従い、本発明の典型的実施例を説明する。
　典型的実施例に係る内径加工工具を適用した研削装置において、基台１に取り付けられたモータ２によって回転せしめられるボールネジによってテーブル３が移動可能とされ、このテーブル３にはワークＷが位置決め固定される。内径加工工具の主軸受け４は、基台１に固定される。この主軸受け４には、主軸５が、回転可能に保持されている。
　前記主軸５は、スピンドルモータ６によって回転せしめられる。主軸５の一端には、筒状をなすツールホルダ７が、取り付けられている。本実施例では、ツールホルダ７は、複数の分割ツールホルダ７ａを軸方向に連結して構成される。
　前記ツールホルダ７内には、ドローバー８が、挿通されている。ドローバー８の基端部は、前記主軸５を貫通する。ドローバー８の端部は、スラストモータ９によって軸方向に移動する引張部材１０に連結されている。
　前記ツールホルダ７の先端部は、支軸受け１１に回転自在に保持されている。ツールホルダ７の先端部には、冷却液の供給部１２が取り付けられる。この冷却液の供給部１２から、ツールホルダ７の軸方向に形成された冷却液通路１３に、冷却液が送られる。ツールホルダ７に形成した噴出穴１３ａから、冷却液が、被研削面に向けて供給される。
　前記支軸受け１１は、基台１に設けたテーブル１４に支持される。テーブル１４は、基台１に設けたレール１５に係合し、移動可能とされている。
　研削対象である各軸受けに対応する箇所に、本実施例に係る内径加工工具２０が、配置される。内径加工工具２０は、前記ツールホルダ７及びドローバー８の他に、研削部の一部をなすアーム２１を備えている。ドローバー８には、前記アーム２１を基端部を中心として径方向に拡径または縮径するためのテーパ部８ａが形成されている。
　前記アーム２１は例えば金属製で、ツールホルダ７の周方向の一部を抱持する形状をなしている。アーム２１は、アーム２１の基端側に設けた取付穴２２に、ボルト２３を挿通してツールホルダ７に結合される。アーム２１の先端側に、刃具としての砥石２４を交換可能に取付けるためのネジ穴２５が、形成されている。尚、砥石２４の表面にはダイヤモンド砥粒やＣＢＮが電着により固着されている。また、砥石以外の刃具を取り付けてもよい。
　この実施例にあっては、３個のアーム２１が、各軸受けに対応する箇所において、ツールホルダ７の周方向に等間隔で、ツールホルダ７に取り付けられ、回転バランスをとっている。このように複数の砥石を周方向に離間して設けた場合に砥石を拡径してもツールの軸と複数の砥石の研削面とは平行を保つため、加工精度を高く維持できる。また、ドローバー８の軸方向においては、各箇所に設けられたアーム２１が軸方向から見て位相をずらせて取付けられている。
　前記アーム２１の基端寄りの部分には、アーム２１の幅方向に溝部２６が形成されている。溝部２６はアーム２１をツールホルダ７に取付けた状態で、ツールホルダ７の軸と平行になっている。外部から力が作用することで溝部２６は弾性ヒンジとして作用し、砥石２４をツールの軸との平行度を保ちながら拡径または縮径する。
　前記溝部２６を形成する代わりに、基端部と先端部の間の中間部を剛性を保てる範囲で薄肉部２６としてもよい。
　また、ツールホルダ７には、径方向に貫通穴２７が形成される。この貫通穴２７内にはピン２８が収納される。このピン２８の一端は、前記ドローバー８のテーパ部８ａに当接している。
　前記アーム２１の先端寄りの部分には、厚み方向にネジ穴２９が貫通して形成される。このネジ穴２９内に調整ビス３０が設けられる。調整ビス３０の一端は、前記ピン２８の他端に当接している。
　全ての砥石２４の径方向の突出量を調整するには、ドローバー８を軸方向に移動させる。ドローバー８の軸方向の移動によりピン２８が径方向に移動し、ピン２８と当接しているアーム２１が溝部２６を中心として開き又は閉じて全ての砥石２４の径方向の突出量が調整される。
　また個々の砥石２４の径方向の突出量を調整する場合は、調整ビス３０を廻してピン２８とアーム２１との距離を調整することで個々の調整を行う。この場合、調整ビス３０は工具の外周面に露出しているので、調整作業は簡単に行える。
　上記の手順によって調整が終了したら、テーブル３に載置したワークの穴の中心と加工工具の軸心を一致させ、高速で回転しているツールホルダ７の軸に沿ってテーブル３を移動させ、ワークの穴の内径を研削する。このときのツールホルダ７の回転方向は、アーム２１の基端部が砥石２４よりも回転方向を基準として上流側となるようにする。
　本実施例に係る内径加工工具の砥石は、アームに取付けられ、このアームは一端がツールホルダに結合されている。すなわち、本実施例の内径加工工具は、従来のようなスリットから砥石が出没する構造ではないので、回転研削において研磨粉や切粉が入り込む箇所がなく、作動不良を起こすことがない。
　本発明に係る内径加工工具は、ジャーナル軸受けなどの内周面の研削を行う分野で利用することができる。
１…基台、２…モータ、３…テーブル、４…主軸受け、５…主軸、６…スピンドルモータ、７…ツールホルダ、７ａ…分割ツールホルダ、８…ドローバー、８ａ…ドローバーのテーパ面、９…スラストモータ、１０…引張部材、１１…支軸受け、１２…冷却液の供給部、１３…冷却液通路、１３ａ…噴出穴、１４…テーブル、１５…レール、２０…内径加工工具、２１…アーム、２２…取付穴、２３…ボルト、２４…砥石、２５…ネジ穴、２６…溝部、２７…貫通穴、２８…ピン、２９…ネジ穴、３０…調整ビス、Ｗ…ワーク

Claims (6)

  1. 　筒状のツールホルダ（７）と、
    　前記ツールホルダ（７）の径方向の突出量を調整可能に前記ツールホルダ（７）に保持されている複数の研削部（２１，２４）と、
    　前記ツールホルダ（７）内に摺動自在に挿通され、前記ツールホルダ（７）の軸方向に移動することよって前記研削部（２１，２４）の径方向の突出量を調整する、ドローバー（８）と、
    　を具備し、
    　前記複数の研削部（２１，２４）はそれぞれ、前記ツールホルダ（７）の周方向の一部を抱持する形状のアーム（２１）と、前記アーム（２１）の先端部に設けられる刃具（２４）と、を有する、
    　内径加工工具。
  2. 　前記刃具（２４）は砥石からなる、請求項１に記載の内径加工工具。
  3. 　各アーム（２１）の前記先端部と基端部との間に、前記ツールホルダ（７）の軸と平行に延びる溝部（２６）または薄肉部（２６）が形成され、この溝部（２６）または薄肉部（２６）によって各アーム（２１）が弾性ヒンジとして機能する、請求項１または２に記載の内径加工工具。
  4. 　各アーム（２１）には厚み方向に貫通ネジ穴（２９）が形成され、この貫通ネジ穴（２９）に研削部（２１，２４）の径方向の突出量を個々に微調整するためのビス（３０）が螺着されている、請求項１から３のいずれかに記載の内径加工工具。
  5. 　前記アーム（２１）は、前記ツールホルダ（７）の周方向に等間隔で前記ツールホルダ（７）に配置され、
    　各アーム（２１）は、前記ツールホルダの回転方向に対して、ツールホルダ（７）への結合部が上流側で刃具（２４）が下流側となるようにツールホルダ（７）に取付けられている、
    　請求項１から４のいずれかに記載の内径加工工具。
  6. 　前記アーム（２１）は前記ツールホルダ（７）の軸方向に離間して前記ツールホルダ（７）に取付けられ、
    　軸方向に離間して取付けられたアーム（２１）は軸方向から見てツールホルダ（７）の周方向に位相がずれている、
    　請求項１から４のいずれかに記載の内径加工工具。
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