JP5296897B1 - ワーククランプ治具を用いたワーク加工方法およびワーククランプ治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークをワーク載置面に密着させ、加工時に加工負荷によりワーク底面部が塑性変形、または振動する事を防ぐ事が可能なワーククランプ治具を用いたワーク加工方法およびワーククランプ治具を提供すること。
【解決手段】ベースプレート５を、真空吸着テーブル１３に固定し、切削工具１６によって、ベースプレート５の表面にワーク載置面４を面出し加工し、次に、ベースプレート５に、第１，第２の固定式ワーク突き当て部材６，７、及び、可動式ワーク突き当て部材８を固定し、切削工具１６を用いて、第１と第２の固定式ワーク突き当て部材６，７の固定突き当て面６ａ，７ａと、可動式ワーク突き当て部材８の可動突き当て面８ａの面出し加工を行うことで、ワーク載置面４とワーク突き当て部材６，７，８の突き当て面を工作機械により面出し加工することで、それらの部材の面同士の垂直度や、ワーク形状と適合する面形状を確保することができ、クランプ後もワーク３の底面とワーク載置面４とが密着して固定され、加工時のワーク３の浮き上がりを防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワーククランプ治具を用いたワーク加工方法、およびワーククランプ治具に関する。

従来、加工用ワーククランプ治具として、バイスなどの機械的なクランプ治具の他に、ワークを吸着する治具とクランプする吸着治具が用いられている。それらの吸着装置は、機械的なクランプではワークのたわみや変形が問題となりやすい、薄肉ワークなどのクランプに利用されることが多い。一般な吸着方法として、真空吸着や、ワークが磁性体の場合には磁気吸着が利用される。そして、真空吸着治具は、真空ポンプなどの吸気装置と、治具のワーク載置面に形成された貫通吸着孔により、ワークに負圧をかけることで真空吸着を行う。真空吸着治具として、例えば特許文献１のような治具が公知である。
特許文献１で開示されているものは、ワーク載置面に形成された貫通吸着孔がワークの吸着面の外側に位置する場合も、別途に吸気孔を塞ぐ必要のないように工夫した真空吸着治具である。また同時に、スライドする押さえ板により、横からの狭持も併用する治具である。

特開２０００−１２６９６０号公報

上記特許文献１では、ワーク側面部の機械的なクランプと、ワーク底面部の真空吸着を組み合わせているが、治具の吸着面と突き当て面の面粗度、平面度や、面同士の垂直度が保証されておらず、機械的なクランプによってワーク底面が浮き上がることが考えられる。切削加工用治具としての真空吸着治具は、ワークをワーク載置面に密着させ、加工時に加工負荷によりワーク底面部が塑性変形、または振動する事を防ぐことが目的であるため、ワークの底面と治具のワーク載置面との密着性の確保が重要である。
そこで本発明は、ワークをワーク載置面に密着させ、加工時に加工負荷によりワーク底面部が塑性変形、または振動する事を防ぐ事が可能なワーククランプ治具を用いたワーク加工方法およびワーククランプ治具を提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットと、前記ワーク載置面と前記ポケットとを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、該固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、を有するワーククランプ治具によってワークを真空吸着すると共にクランプして加工を行うワーククランプ治具を用いたワーク加工方法において、前記ベースプレートを工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せる工程と、前記工作機械を用いて前記ベースプレートの前記ワーク載置面を加工する工程と、前記ベースプレート上に前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材を設置する工程と、前記工作機械を用いて前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工する工程と、前記ワーク載置面に前記ワークを載置し、前記固定式突き当て部材および前記可動式突き当て部材により前記ワークをクランプする工程と、前記クランプされたワークを加工する工程と、からなるワーククランプ治具を用いたワーク加工方法である。
請求項２に係る発明は、上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットと、前記ワーク載置面と前記ポケットとを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、該固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、を有するワーククランプ治具によってワークを真空吸着すると共にクランプして加工を行うワーククランプ治具を用いたワーク加工方法において、前記ベースプレートを工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せる工程と、前記ベースプレート上に前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材を設置する工程と、前記工作機械を用いて前記ベースプレートの前記ワーク載置面と前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工する工程と、前記ワーク載置面に前記ワークを載置し前記固定式突き当て部材および前記可動式突き当て部材により前記ワークをクランプする工程と、前記クランプされたワークを加工する工程と、からなるワーククランプ治具を用いたワーク加工方法である。
請求項３に係る発明は、上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットを有し、前記ワーク載置面と前記ポケットを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、前記固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、を有し、工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せた後、前記工作機械を用いて、前記ワーク載置面と、前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工したワーククランプ治具である。

本発明により、ワークをワーク載置面に密着させ、加工時に加工負荷によりワーク底面部が塑性変形、または振動する事を防ぐ事が可能なワーククランプ治具を用いたワーク加工方法およびワーククランプ治具を提供できる。

ワークが設置されていないワーククランプ治具を説明する外観斜視図である。 図１に示されるワーククランプ治具を説明する部分断面図である。 クランプ治具の面出し加工を説明する図である。 工作機械のテーブルに載置したワーククランプ治具を説明する外観斜視図である。 ワークをクランプした状態のワークランプ治具を説明する外観斜視図である。 図４に示される工作機械のテーブルに載置したクランプ治具を説明する断面図である。 図６に示されるクランプ治具を説明する部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１はワークが設置されていないワーククランプ治具を説明する外観斜視図である。また、図２は図１に示されるワーククランプ治具を説明する部分断面図である。本発明の実施形態のワーククランプ治具は、上面にワークを載置するワーク載置面４と、ワーク載置面４の裏面に吸気経路となるポケット２が設けられワーク載置面４とポケット２を連通する貫通吸着孔１が複数個穿設されたベースプレート５と、ベースプレート５上に設けられワーク形状に対応した固定突き当て面を有する１つ以上の固定式突き当て部材（第１の固定式ワーク突き当て部材６，第２の固定式ワーク突き当て部材７）と、ワーク載置面４に載置されたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式ワーク突き当て部材８と、を有する。

工作機械のテーブル１５（図３参照）に載置される真空吸着テーブル１３にボルト１２を用いて固定されるベースプレート５は、上面にワーク３（図４参照）を載置するワーク載置面４と、ワーク載置面４の裏面に吸気経路となるポケット２と、ワーク載置面４とポケット２とを連通する複数の貫通吸着孔１を有する。ポケット２は、複数の貫通吸着孔１と後述する真空吸着テーブルの吸気孔１４とを連通させるための空間である。
ベースプレート５の表面には、ワーク３の側面の形状に対応した固定突き当て面６ａを持つ第１の固定式ワーク突き当て部材６と固定突き当て面７ａを持つ第２の固定式ワーク突き当て部材７が、それぞれ２本ずつのボルト１１，１１によって固定されている。図１では、固定突き当て面６ａと固定突き当て面７ａを延長した面が交差するように、第１の固定式ワーク突き当て部材６と第２の固定式ワーク突き当て部材７とが、ベースプレート５の表面に固定されている。
さらに、ベースプレート５の表面には、移動可能な可動突き当て面８ａを持つ可動式ワーク突き当て部材８を移動させる突き当て手段９が、２本のボルト１１，１１によって固定されている。突き当て手段９に装着されたねじ９ａを回動することによって、可動式ワーク突き当て部材８は該突き当て手段９に対して移動する。なお、ねじ９ａ以外の手段を用いて可動式ワーク突き当て部材８を移動させるようにしてもよい、図１において、可動突き当て面８ａは鋭角を形成する２つの平面で構成されている。この２つの平面が交わる位置に逃げ面を設ける加工を行ってもよい。

図３はクランプ治具の面出し加工を説明する図である。まず、ワーククランプ治具の構成部材であるベースプレート５を、工作機械のテーブル１５に載置された真空吸着テーブル１３にボルト１２を用いて固定する。図示しない制御装置によって制御される工作機械の切削工具１６によって、ベースプレート５の表面にワーク載置面４を面出し加工する。
次に、ベースプレート５に、第１，第２の固定式ワーク突き当て部材６，７、及び、可動式ワーク突き当て部材８を、ボルト１１を用いて固定する。そして、図示しない制御装置によって制御される工作機械により切削工具１６を用いて、第１と第２の固定式ワーク突き当て部材６，７の固定突き当て面６ａ，７ａと、可動式ワーク突き当て部材８の可動突き当て面８ａの面出し加工を行う。

そして、ワーク載置面４にワーク３を載置し、固定式ワーク突き当て部材６，７、及び、可動式ワーク突き当て部材８によりワーク３をクランプし、クランプされたワーク３を工作機械の切削工具１６、または図示しないその他の切削工具を用いて加工する。
上述した加工方法は、まず、ワーク載置面４を切削工具１６により面出し加工し、後に、固定式および可動式のワーク突き当て部材６，７，８をベースプレート５にボルト１１を用いて固定し、切削工具１６によって、固定突き当て面６ａ、固定突き当て面７ａの面出し加工を行うが、ワーク載置面４と、固定式および可動式のワーク突き当て部材６，７，８の突き当て面６ａ，７ａ，８ａを同じ工程で加工してもよい。

まず、ワーククランプ治具の構成部材であるベースプレート５を、工作機械のテーブル１５に載置された真空吸着テーブル１３にボルト１２を用いて固定する。ベースプレート５に、固定式および可動式のワーク突き当て部材６，７，８を、ボルト１１を用いて固定する。
次に、ベースプレート５のワーク載置面４と、第１と第２の固定式ワーク突き当て部材６，７の固定突き当て面６ａ，７ａと、可動式突き当て部材の可動突き当て面８ａを形成するために、図示しない制御装置によって制御される工作機械により切削工具１６を用いて、面出し加工が行われる。

そして、ワーク載置面４にワーク３を載置し、固定式ワーク突き当て部材６，７および可動式ワーク突き当て部材８によりワーク３をクランプし、さらに、真空吸着され、クランプおよび真空吸着されたワーク３を工作機械の切削工具１６、または図示しないその他の切削工具を用いて加工する。
上述したように、ワーククランプ治具を構成する部材を工作機械に設置した後に、ワーク載置面４、固定突き当て面６ａ，７ａ、可動突き当て面８ａを面出し加工することで、もしワーク載置面４と突き当て面６ａ，７ａ，８ａを持つ各突き当て部材（６，７，８）の面精度や取付け精度に狂いがあったとしても、クランプによるワーク載置面４からのワーク３の浮き上がりを避ける事ができる。

図４は工作機械のテーブルに載置したクランプ治具を説明する外観斜視図である。図４に図示されるように、クランプ治具にワーク３が固定されている。図５はワークをクランプした状態のランプ治具を説明する外観斜視図である。図５に示すように、ベースプレート５の上面には、ワーク載置面４の周囲に固定した第１の固定式ワーク突き当て部材６と第２の固定式ワーク突き当て部材７と可動する可動式ワーク突き当て部材８がボルト１１によって固定されている。ワーク３をワーク載置面４に載置し、突き当て手段９のねじ９ａを操作することによって、可動式ワーク突き当て部材８をワーク３の側面方向に移させ、第１と第２の固定式ワーク突き当て部材６，７の固定突き当て面６ａ，７ａと可動式ワーク突き当て部材８の可動突き当て面８ａとで、ワーク３の側面が突き当てられる。これによって、ワーク３がクランプ治具にクランプされる。

図６は図４に示される工作機械のテーブルに載置したクランプ治具を説明する断面図である。図７は図６に示されるクランプ治具を説明する部分断面図である。ワーク載置面４には、ワーク３の底面の全体あるいは一部と接する領域内に、貫通吸着孔１が複数個設けられている。ポケット２は真空吸着テーブル１３に設置されている真空吸着テーブルの吸気孔１４を覆うように、ワーク載置面４の裏側に形成されている。ポケット２の周囲は、ベースプレート５、真空吸着テーブル１３、パッキン（図示せず）により密閉されているため、吸気通路はワーク載置面４上の貫通吸着孔１以外は閉じている。真空吸着テーブル１３から排気された吸気２０は図示しない真空装置に導かれる。

なお、ワーク３の形状は直方体に限定されるものではなく、例えば、円柱形状の場合には、固定式と可動式のワーク突き当て部材の突き当て面は、当該円柱ワークと適合する曲率を持つ曲面とすることができる。この場合も上記と同様に、ワークと接触する、ワーク載置面と、突き当て部材の突き当て面を、ワーク形状に適合するように面出し加工してワーククランプを行う。ワーククランプ治具を当該工作機械に設置したままで、ワークをクランプし、ワークの加工を行う。また、ワークについても、ワーククランプ治具と接触する面（底面と側面）を当該工作機械により面出し加工できれば、ワーク突き当て部材の突き当て面の形状と適合しやすく、ワーク底面の密着性の高い状態でワークを加工する事ができる。

上記本発明の実施形態により、真空吸着によりワーク３の底面をワーク載置面４と密着させる事ができるため、ワーク上面部を高精度に加工する事ができる。同時に、ワーク突き当て部材６，７，８でのクランプにより加工負荷の高い加工を行う事ができる。ワーク側面からクランプすることで、ワーク３を上から押さえる必要はなくなり、加工後は駄肉となるワーク３のクランプ代を無くすことができる。
また、本ワーククランプ治具を工作機械へ設置した後に、ワーク載置面４とワーク突き当て部材６，７，８の突き当て面を工作機械により面出し加工することで、それらの部材の面同士の垂直度や、ワーク形状と適合する面形状を確保することができ、クランプ後もワーク３の底面とワーク載置面４とが密着して固定され、加工時のワークの浮き上がりを防止してワーク底面部を精度良く加工できる。

１ 貫通吸着孔
２ ポケット
３ ワーク
４ ワーク載置面
５ ベースプレート
６ 第１の固定式ワーク突き当て部材
６ａ 固定突き当て面
７ 第２の固定式ワーク突き当て部材
７ａ 固定突き当て面
８ 可動式ワーク突き当て部材
８ａ 可動突き当て面
９ 突き当て手段

１１ ボルト
１２ ボルト
１３ 真空吸着テーブル
１４ 真空吸着テーブルの吸気孔
１５ 工作機械のテーブル
１６ 切削工具

２０ 吸気

Claims (3)

1. 上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットと、前記ワーク載置面と前記ポケットとを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、
   前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、該固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、
   を有するワーククランプ治具によってワークを真空吸着すると共にクランプして加工を行うワーククランプ治具を用いたワーク加工方法において、
   前記ベースプレートを工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せる工程と、
   前記工作機械を用いて前記ベースプレートの前記ワーク載置面を加工する工程と、
   前記ベースプレート上に前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材を設置する工程と、
   前記工作機械を用いて前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工する工程と、
   前記ワーク載置面に前記ワークを載置し、前記固定式突き当て部材および前記可動式突き当て部材により前記ワークをクランプする工程と、
   前記クランプされたワークを加工する工程と、
   からなるワーククランプ治具を用いたワーク加工方法。
2. 上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットと、前記ワーク載置面と前記ポケットとを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、
   前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、該固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、
   を有するワーククランプ治具によってワークを真空吸着すると共にクランプして加工を行うワーククランプ治具を用いたワーク加工方法において、
   前記ベースプレートを工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せる工程と、
   前記ベースプレート上に前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材を設置する工程と、
   前記工作機械を用いて前記ベースプレートの前記ワーク載置面と前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工する工程と、
   前記ワーク載置面に前記ワークを載置し前記固定式突き当て部材および前記可動式突き当て部材により前記ワークをクランプする工程と、
   前記クランプされたワークを加工する工程と、
   からなるワーククランプ治具を用いたワーク加工方法。
3. 上面にワークを載置するワーク載置面と、該ワーク載置面の裏面に吸気経路となるポケットを有し、前記ワーク載置面と前記ポケットを連通する貫通吸着孔を有するベースプレートと、
   前記ベースプレート上に設けられ、ワーク形状に対応した固定突き当て面を有する固定式突き当て部材と、
   前記固定突き当て面に突き当てられたワークに対して移動可能な突き当て面を有する可動式突き当て部材と、
   を有し、
   工作機械のテーブルに載置された真空吸着テーブルに載せた後、前記工作機械を用いて、前記ワーク載置面と、前記固定式突き当て部材と前記可動式突き当て部材のそれぞれの突き当て面を加工したワーククランプ治具。