JP2002239827A

JP2002239827A - 複合工具

Info

Publication number: JP2002239827A
Application number: JP2001035314A
Authority: JP
Inventors: Shiro Takayama; 史郎高山; Yoshinobu Matsuzaki; 欣信松崎
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳物部品のチル化したバリを研削加工により
除去し、バリの除去された鋳物部品表面を平面にフライ
ス加工することができる複合工具を提供し、鋳造後の鋳
物部品表面を高精度に短時間、低コストで平面に加工す
る。【解決手段】主軸台の回転駆動される主軸に一体的に
固定された工具本体に正面フライスのボデーを主軸と同
心に取り付けるとともに、カップ型超砥粒砥石のカップ
状の砥石本体を正面フライスの刃部を取り囲んで同心に
固定し、砥石本体の環状の先端部分に先端面を刃部先端
より所定量後退させた超砥粒層を形成し、カップ型超砥
粒砥石により鋳物部品表面のバリを取り除き、このバリ
が除去された表面を正面フライスにより平面に加工す
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、鋳物部品表面のバ
リを除去するとともにバリが除去された鋳物部品表面を
フライス加工する複合工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳造後のシリンダブロック等の鋳物部品
表面には、チル化した硬いバリが生成しており、このバ
リの生成された鋳物部品表面をフライスにより面加工す
るとバリは硬く且つ断続的に生成されているためにフラ
イスの刃部がチッピンングしてしまう問題があった。そ
のため現在は、鋳造後の鋳物部品表面をバリ取り研削盤
で砥石により研削加工してチル化したバリを除去し、バ
リが除去された鋳物部品表面をフライス盤で平面にフラ
イス加工している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、例えば鋳物
のシリンダブロック上面を平面加工する場合、研削工
程、フライス工程の２工程が必要であり、加工、搬送に
時間を費やして加工時間が長くなるとともに、研削盤と
フライス盤が必要になる不具合があった。

【０００４】本発明は、かかる不具合を解消するために
なされたもので、鋳物部品のチル化したバリを研削加工
により除去し、バリの除去された鋳物部品表面を平面に
フライス加工することができる複合工具を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、主軸台の
回転駆動される主軸に一体的に固定された工具本体に正
面フライスのボデーを前記主軸と同心に取り付けるとと
もに、カップ型超砥粒砥石のカップ状の砥石本体を前記
正面フライスの刃部を取り囲んで同心に固定し、前記砥
石本体の環状の先端部分に先端面を前記刃部先端より所
定量後退させた超砥粒層を形成したことである。

【０００６】請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請
求項１に記載の複合工具において、前記カップ型超砥粒
砥石の超砥粒層の外径に対する前記正面フライスの刃部
の外径の比を１．５：1〜３：１にしたことである。

【０００７】請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請
求項１又は請求項２に記載の複合工具において、前記カ
ップ型超砥粒砥石の超砥粒層を超砥粒を一層前記砥石本
体の環状の先端部分に電着して形成したことである。

【０００８】

【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項１に
係る発明においては、主軸に固定された工具本体に正面
フライスを取り付け、フライス刃部を取り囲んで工具本
体に同心に固定されたカップ型超砥粒砥石により鋳物部
品表面のバリを取り除き、このバリが除去された表面を
正面フライスにより平面に加工するようにしたので、鋳
造後の鋳物部品表面を高精度に短時間、低コストで高効
率に平面加工することができる。また、カップ型の超砥
粒砥石を固定したので、硬いチル化したバリを断続的に
研削しても砥石が研削抵抗により逃げることがなく、バ
リを確実に除去することができ、鋳造後の鋳物部品表面
を高精度に効率よく平面加工することができる。

【０００９】上記のように構成した請求項２に係る発明
においては、請求項１に記載の複合工具において、前記
カップ型超砥粒砥石の超砥粒層の外径に対する前記正面
フライスの刃部の外径の比を１．５：1〜３：１にした
ので、正面フライスによるフライス加工に適したフライ
ス周速を得ることができる複合工具の回転数において、
カップ型超砥粒砥石による研削加工に適した砥石周速を
得ることができる。

【００１０】上記のように構成した請求項３に係る発明
においては、請求項１又は請求項２に記載の複合工具に
おいて、前記カップ型超砥粒砥石の超砥粒層を超砥粒を
一層前記砥石本体の環状の先端部分に電着して形成した
ので、砥石寿命が長く、磨耗が少ないので、砥石磨耗の
補正を行うことなくバリを適正に除去することができ
る。

【００１１】

【実施の形態】以下に本発明に係る複合工具１０につい
て、図面に基づいて説明する。図１、図2において、１
１は主軸台２８に回転可能に軸承されモータにより回転
駆動される主軸で、主軸１１先端の小径部１２に工具本
体１３がキー１４により回り止めされて嵌合されてい
る。小径部１２の先端には正面フライス１５のボデー１
６が工具本体１３を主軸１１のショルダ１７との間に挟
んで嵌合されている。小径部１２の端面に螺合されたボ
ルト１８がワッシャ１９を介してボデー１６を工具本体
１３とともにショルダ１７に押し付けて主軸１１に同心
に固定している。ボデー１６には工具本体１３の先端取
付け部２０に係合固定されたキー２１が係合し、正面フ
ライス１５が工具本体１３延いては主軸１１に対して相
対回転することを規制している。

【００１２】工具本体１３の外周には先端取付け部２０
の後端から環状のフランジ２９が突設され、先端取付け
部２０に嵌合されたカップ型超砥粒砥石２２のカップ状
の砥石本体２３が正面フライス１５の刃部２４を取り囲
んで同心に嵌合され、フランジ２９に当接してボルト２
５により固定されている。砥石本体２３の内周面に刻設
されたキー溝が先端取付け部２０に係合固定されたキー
２１と係合し、カップ型超砥粒砥石２２が工具本体１３
延いては主軸１１に対して相対回転することを規制して
いる。カップ状砥石本体２３の環状の先端部分には先端
面及び外周面に一層の超砥粒層２６が電着でメタルボン
ド結合して形成されている。超砥粒層２６の先端面は、
正面フライス１５の刃部２４の先端より所定量Ａ、例え
ば０．５ｍｍ〜１．２ｍｍ後退されている。カップ状砥
石本体２３の先端部分に一層のダイヤモンド砥粒層を電
着で形成したカップ型ダイヤモンド砥石は、鋳造後の鋳
物部品のバリを研削しても寿命が長く、本発明に係る複
合工具に特に適している。

【００１３】正面フライス１５の外径Ｂを２００ｍｍ、
カップ型超砥粒砥石２２の外径Ｃを４００ｍｍとし、主
軸１１を１３００min^-1で回転駆動すると、フライス周
速はフライス加工に適した８１６ｍ／ｍｉｎとなり、砥
石周速は１６３２ｍ／ｍｉｎとなり超砥粒の脱落もなく
チル化したバリを良好に研削加工することができる。こ
のようにフライス加工に適したフライス周速を得る回転
数で主軸１１を回転駆動したときに、超砥粒の脱落がな
くチル化したバリを良好に研削加工することができる砥
石周速を得ることができ、且つカップ型超砥粒砥石の外
径を実用的な大きさに維持するためには、カップ型超砥
粒砥石２２の超砥粒層２６の外径Ｃに対する正面フライ
ス１５の刃部２４の外径Ｂの比を１．５：１〜３：１に
するとよい。

【００１４】次に、本発明に係る複合工具の作動を説明
するために、ワークＷの上面を平面加工する工作システ
ムについて簡単に説明する。なお、図３における左右方
向をＸ軸方向、紙面に直角な方向をＹ軸方向、上下方向
をＺ軸方向とする。この工作システムは、図３に示すよ
うに、鋳造後のシリンダブロック等のワークＷを保持す
るロボット３１と、ワークWに対して平面加工を施す加
工機５１とからなっている。

【００１５】まず、ロボット３１は、いわゆる水平多関
節ロボットであり、工作システムの床面Ｆに固定された
固定ベース３２、この固定ベース３２に立設されたコラ
ム３３、コラム３３にＺ軸方向に移動可能に装架された
テーブル３４、テーブル３４に基部３５が固着された多
関節アーム３６を備えている。テーブル３４は、図略の
サーボモータ、送りねじ機構により、コラム３３に沿っ
てＺ軸方向に第１軸３０に沿って昇降移動されるように
なっている。多関節アーム３６は、基部３５に、第１ア
ーム３７、第２アーム３８、リスト部３９が順次連結さ
れて構成されている。

【００１６】詳細には、第１アーム３７は、Ｚ軸方向の
第２軸４０まわりに水平旋回可能に基部３４に連結さ
れ、第２アーム３８は、Ｚ軸方向の第３軸４１まわりに
水平旋回可能に第１アーム３７に連結されている。リス
ト部３９は、第２アーム３８に第３軸と直角な第４軸４
３まわりに回動可能に支承された回動軸４４、回動軸４
４に第４軸と直角な第５軸４５まわりに回動可能に装架
された揺動部４６、揺動部４６に第５軸と直角な第６軸
４７まわりに回動可能に支承された旋回軸４８で構成さ
れている。これら第１アーム３７、第２アーム３８、リ
スト部３９の旋回、回転動作は、各軸に対応して設けら
れた複数のサーボモータにより行われる。

【００１７】多関節アーム３６のリスト部３９の旋回軸
４８には、ワークＷを保持するワーク保持体５０を着脱
自在に把持する把持装置が装着されている。このワーク
保持体５０には後述する加工機５１と対向する面にワー
クＷを保持する周知のクランプ機構が装備されている。

【００１８】一方、加工機５１は、ロボット３１に対向
配置されており、床面Ｆに固定された基台５２、この基
台５２に載置された主軸台２８、この主軸台２８を覆う
ようにして前記基台５２に固定された枠体５３とから構
成されている。主軸台２８は、主軸台本体５４に主軸１
１をＸ軸方向に回転可能に軸承し、この主軸１１をビル
トインモータにより回転駆動するようになっている。こ
の主軸１１の先端小径部１２に本発明に係る複合工具１
０が前述のように取り付けられている。主軸台２８はサ
ーボモータにより回転駆動されるボールネジ送り機構に
よりＸ軸方向にロボット３１に対して進退移動されるよ
うになっている。

【００１９】このように構成された工作システムにおい
て、ロボット３１がワーク保持体５０にワークＷを保持
したまま、このワークＷにＹ−Ｚ平面を加工面とする平
面加工を施す場合、ワークＷが複合工具１０から受ける
加工反力が多関節アーム３６に作用し、多関節アーム３
６を変位させようとする。通常、ロボット３１では、取
り扱うワークＷの重量が７０ｋｇ程度であれば、多関節
アーム３６は５００ｋｇ程度の重量を有しているため、
加工反力のうちＺ軸方向の力に対しては、多関節アーム
３１の自重によって対抗することができる。また、Ｘ軸
方向の力に対しては、多関節アーム３１を加工機５１に
向けて押し付ける力の制御により抗することができる。

【００２０】Ｙ軸方向の加工反力に抗するためにアーム
支持機構が設けられている。アーム支持機構は、ロボッ
ト３１の多関節アーム３６がワークＷを複合工具１０に
より加工する位置に移送するときのみ、多関節アーム３
６の先端を支持することにより、加工反力によるアーム
の変位を阻止するものである。即ち、枠体５３には、主
軸台２８を挟んで一対のガイドレール５６がＺ軸方向に
立設され、このガイドレール５６に略中央に貫通窓が設
けられた案内体５７がＺ軸方向に移動可能に装架されて
いる。案内体５７は枠体５３頂部に設けられたローラ５
８に掛け渡されたチェーン５９により案内体５７より僅
かに重いバランスウエイトと連結され、自由状態では略
重量バランスが取られた状態で上昇端位置に位置決めさ
れるようになっている。多関節アーム３６の先端の旋回
軸４８に装着された把持装置に把持されたワーク保持体
５０の２個所には、先端に係合穴が凹設された係合軸６
０がＸ軸方向に突設され、この係合穴を案内体５７に突
設された２本の係合ピン６１に係合させることにより多
関節アーム３６の先端が案内体５７に支持され、加工反
力によるアームのＹ方向変位が阻止されるようになって
いる。

【００２１】工作物Ｗとして鋳造後の鋳物シリンダブロ
ックの上面を上述の工作システムで複合工具１０により
平面加工する動作について説明する。まず、ロボット３
１の旋回軸４８に取り付けられた把持装置が、図示しな
いコンベア等によって搬送されてくるワークＷをクラン
プしたワーク保持体５０を把持し、上昇端位置にある案
内体５７に向けて移動し、ワーク保持体５０の係合軸６
０先端の係合穴を案内体５７に突設された係合ピン６１
に係合させる。主軸台２８がサーボモータによりボール
ネジ送り機構を介してワーク保持体５０に向かって前進
され、複合工具１０は工作物Ｗに対して所定量の切込み
が与えられる。この状態で、ワークＷの上面は案内体５
７の貫通窓を通って複合工具１０とＺ軸方向で整列して
いる。

【００２２】そして、多関節アーム３６の第２乃至第６
軸用のサーボモータを制御してワーク保持体５０を案内
体５７に向けて適宜力で押し付けて係合軸６０の先端穴
と係合ピン６１との係合状態を維持したまま、テーブル
３４をコラム３３に沿って下降させて多関節アーム３６
を第１軸３０に沿って下降させる。この多関節アーム３
６の動作に追従して案内体５７がガイドレール５６上を
移動するので、ワークＷが、ワーク保持体５０、案内体
５７と一体となって複合工具１０に向かってＺ軸方向
に、例えば８０ｍ／ｓの送り速度で移動される。これに
より、工作物Ｗ上面のチル化されたバリは、先ず、大径
のカップ型超砥粒砥石２２の超砥粒層２６によって研削
されて、例えば切込み深さ１０ｍｍ取り除かれ、バリが
除去された工作物Ｗ上面は、工作物上面の幅より外径が
大きい正面フライス１５により１パスで平面に加工され
る。正面フライス１５の切込み量は、超砥粒層２６の先
端面が正面フライス１５の刃部２４の先端より後退した
量Ａ、例えば０．５ｍｍとなる。このとき、主軸台５４
の主軸１１は、ビルトインモータにより、例えば１３０
０min^-1で回転駆動され、主軸１１の先端に固定された
複合工具１０も同回転数で回転されて正面フライス１５
の刃部２４のフライス周速は、フライス加工に適した８
１６ｍ／ｍｉｎとなり、カップ型超砥粒砥石２２の超砥
粒層２６の砥石周速は、超砥粒の脱落がなくチル化した
バリを良好に研削加工することができる１６３２ｍ／ｍ
ｉｎとなる。試験において、鋳造後のシリンダブロック
の上面を上記例示した加工条件で１パスで高精度に短時
間で加工することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複合工具の側面断面図である。

【図２】本発明に係る複合工具の正面図である。

【図３】複合工具を使用する加工システムの一例を示
す図である。

【図４】複合工具による加工状態を示す図である。

【符号の説明】

１０・・・複合工具、１１・・・主軸、１３・・・工具
本体、１５・・・正面フライス、１６・・・ボデー、２
０・・・先端取付け部、２２・・・カップ型超砥粒砥
石、２３・・・砥石本体、２４・・・刃部、２６・・・
超砥粒層、２８・・・主軸台、３１・・・ロボット、３
６・・・多関節アーム、５０・・・ワーク保持体、５１
・・・加工機、５７・・・案内体、W・・・ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸台の回転駆動される主軸に一体的に
固定された工具本体に正面フライスのボデーを前記主軸
と同心に取り付けるとともに、カップ型超砥粒砥石のカ
ップ状の砥石本体を前記正面フライスの刃部を取り囲ん
で同心に固定し、前記砥石本体の環状の先端部分に先端
面を前記刃部先端より所定量後退させた超砥粒層を形成
したことを特徴とする複合工具。
【請求項２】請求項１に記載の複合工具において、前
記カップ型超砥粒砥石の超砥粒層の外径に対する前記正
面フライスの刃部の外径の比を１．５：1〜３：１にし
たことを特徴とする複合工具。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の複合工具
において、前記カップ型超砥粒砥石の超砥粒層を超砥粒
を一層前記砥石本体の環状の先端部分に電着して形成し
たことを特徴とする複合工具。