JP5352177B2 - 複合加工工具 - Google Patents

Description

本発明は、複合加工工具に関し、特に切削加工径を拡大ないし縮小させるリトラクト機構を備えた複合加工工具に関する。

従来、被加工物の穴の内面の切削とローラバニシング仕上げを同時に行なう複合工具が知られている。例えば、工具先端のリーマ、カッタで下穴の寸法出しを行ない、バニシングローラで鏡面仕上げを行なうロールリーマ（特許文献１）や、スカイビング加工とローラバニシング加工を１工程で行なうＣＢＢ（Ｃｏｍｂｉｎｅ Ｂｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）ツール（複合工具）がある（特許文献２）。

特開２０００−３１７８２８号公報 米国特許第６５６０８３５号明細書（図３）

しかしながら、特許文献１に記載のロールリーマは、小径に対応できるものの切削加工径は固定であるため、径の調整ができないほか、ツールの戻しの際、ワーク内面に戻し傷が発生しやすいという問題があった。
また、ＣＢＢツールでは、切削加工径の調整機構を装備しようとすると大径化し小径のワークに適用しにくいという問題があった。

そこで、本発明は、前記した問題点を解決すべく、バニシング加工時に切削加工刃がワークの内面に当たって傷がつくことを防止しながら、小径のワークに対しても適用が容易な複合加工工具を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、筒状に形成され加工機に装着されるシャンクと、このシャンクに配設されワークの内面のバニシング仕上げを行うバニシング加工部と、筒状に形成され前記シャンクの先端部に固定されたボディと、このボディに配設され切削加工を行なう切削加工部と、を有し、前進送り時に前記切削加工部により切削加工を行ない、後退送り時に前記バニシング加工部によりバニシング加工を行なう複合加工工具であって、前記ボディの外周部に配設され前記切削加工刃を固定するカートリッチと、このカートリッチの底部に配設され凸部が形成された係合部材と、前記凸部と係合する段部が形成され前記ボディに進退自在に内挿されたリトラクトピンと、このリトラクトピンを進退自在に移動させる往復移動手段と、この往復移動手段により前記リトラクトピンを進退させて前記係合部材を介して前記カートリッチを前記ボディから出没させて前記切削加工径を拡大ないし縮小させるリトラクト機構と、を備え、前記リトラクト機構は、前記前進送り時に前記切削加工部により切削加工を行なうときには前記切削加工径を拡大して切削加工のみを行ない、前記後退送り時に前記バニシング加工部によりバニシング加工を行なうときには前記切削加工径を縮小してバニシング加工のみを行なうことを特徴とする。

本発明は、前記切削加工径を拡大ないし縮小させるリトラクト機構を備えたことで、切削加工時には切削加工径を拡大させて切削加工を行ない、バニシング加工時には切削加工径を縮小させることができるため、バニシング加工時に切削加工刃がワークの内面に当たって傷がつくことを防止することができる。

また、本発明は、リトラクトピンをボディに内挿して、ボディの外周部に配設されたカートリッチをボディから出没させるようにしたことで、切削加工部を簡素化して剛性を確保しながらリトラクト機構を構成することができる。かかる構成により、切削加工径を小さくすることができるため、小径のワークに対しても適用が容易となり、加工品質も安定化させることができる。

さらに、本発明は、リトラクトピンを進退させる往復移動手段を備えたことで、リトラクト機構を簡易に駆動させることができるため、例えばツール前進時に切削加工を行ない、リトラクト機構を駆動させて切削加工径を縮小させて、ツール後退時にバニシング加工を行なうことも容易である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の複合加工工具であって、前記切削加工径を縮小するように前記カートリッチを前記ボディに付勢する付勢手段を備えたこと、を特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、前記カートリッチを前記ボディに付勢する付勢手段を備えたことで、切削加工径を縮小させた際にカートリッチを安定して保持することができるため、バニシング加工時にワークの内面に切削加工刃が接触して傷がつくことをより確実に防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の複合加工工具であって、前記往復移動手段は、前記リトラクトピンと同軸になるように前記シャンクに内挿されたリトラクトバーと、このリトラクトバーに固定されたピストンと、このピストンを前進方向に移動させる流体供給路と、前記リトラクトピンを後退方向に付勢する付勢手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、流体供給路を設けてピストンを介してリトラクトピンを空圧または油圧で駆動することで、簡易な構成でリトラクト機構の安定した動作を確保することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合加工工具であって、前記係合部材は、前記カートリッチに形成され軸方向に勾配が形成された傾斜面に沿って移動自在に固定できるように構成されていること、を特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、前記係合部材を前記カートリッチに形成された傾斜面に沿って移動させることで、切削加工径を微調整することが可能となるため、要求される品質等に応じて柔軟な対応が可能となる。

本発明に係る複合加工工具は、バニシング加工時に切削加工刃がワークの内面に当たって傷がつくことを防止しながら、小径のワークに対しても適用を容易にすることができる。

本発明の実施形態に係る複合加工工具１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は本発明の実施形態に係る複合加工工具の構成を説明するための断面図であり、図２は本発明の実施形態に係る複合加工工具の使用状態を説明するためのスカイビング加工専用装置の正面図である。図３は、図１におけるスカイビング加工部を示す部分図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図４はスカイビング加工部を示す図であり、（ａ）は図３のＢ方向矢視図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線断面図、（ｄ）はＥ−Ｅ線断面図である。

なお、説明の便宜上、複合加工工具１において、シャンク２が配設された側を後側（後部）といい、その反対側を前側（先端側、前部）という。

本発明の実施形態に係る複合加工工具１は、図１に示すように、加工装置（例えば、図２参照）に装着されるシャンク２と、このシャンク２に配設されたバニシング加工部３と、シャンク２の先端部に固定されたボディ４と、ボディ４に配設された切削加工部であるスカイビング加工部５と、切削加工刃であるチップＣを固定するカートリッチ６と、このカートリッチ６の底部に配設された係合部材である調整ブロック６１と、ボディ４に進退自在に内挿されたリトラクトピン６２と、このリトラクトピン６２を第１および第２のリトラクトバー８１，８２を介して進退自在に移動させる往復移動手段８と、この往復移動手段８によりスカイビング加工による切削加工径であるスカイビング加工径δ（図４（ｂ））を拡大ないし縮小させるリトラクト機構９と、を備えている。

複合加工工具１は、先端側から供給されるワークＷに対して、スカイビング加工部５でスカイビング加工を行ない、スカイビング加工後に連続してバニシング加工部３でバニシング仕上げを行なう。このため、複合加工工具１の前部にスカイビング加工部５が配設され、スカイビング加工部５よりも後部にバニシング加工部３が配設されている。

そして、筒状に形成されたシャンク２の中央部にバニシング加工部３が配設され、シャンク２の先端部に固定されたボディ４を介してスカイビング加工部５が配設され、スカイビング加工部５とバニシング加工部３とがシャンク２の軸方向に直列して配置されている。
かかる構成により、例えば、複合加工工具１の前進送り時には、スカイビング加工部５によりスカイビング加工に適した加工条件を設定してスカイビング加工を行ない、複合加工工具１の後退時にはバニシング加工部３によりバニシング加工に適した加工条件を設定してバニシング加工を行なう。

複合加工工具１は、図２に示すように、より生産性を向上させるためにスカイビング加工専用装置１００に装着して使用することが望ましい。
スカイビング加工専用装置１００は、ドリルチューブ１０４を介して複合加工工具１のシャンク２（図１（ａ））を回転させる回転駆動装置１０１と、複合加工工具１にクーラントＬを供給するクーラント供給装置１０２と、クーラントＬを回収して循環させるクーラント回収装置１０３と、ワークＷを保持するワークヘッド１０５と、を備えて構成されている。

そして、クーラントＬは、切り屑の排出と潤滑、冷却、洗浄の目的で十分な量が供給されることが望ましい。そして、クーラントＬは、複合加工工具１に供給され、被加工部の端部Ｗ１からワークＷの内面を通って前方の他端Ｗ２まで（矢印参照）流通してクーラント回収装置１０３に回収される。

ここで、ワークＷは、例えば、建設機械やフォークリフトの油圧・空圧シリンダチューブ、各種ショックアブソーバであり、複合加工工具１によれば、ワークＷの内面を高精度に効率よく加工し、耐摩耗性および表面粗さを飛躍的に向上させることができる。

バニシング加工部３は、図１に示すように、転圧加工であるローラバニシング加工を行なう加工部であり、シャンク２にキー２１を介して固定されたマンドレル３１と、転圧加工用のローラ３２を円周上で回転自在に保持するフレーム３３と、フレーム３３に一体として連結されたステム３４と、シャンク２の外周部に螺入されたアジャストナット３５と、を備え、アジャストナット３５は、スラストベアリング３６を介して、ステム３４を軸方向に進退させるように構成されている。

かかる構成により、アジャストナット３５を回転させてステム３４に連結されたフレーム３３を軸方向に進退させることで、マンドレル３１に形成されたテーパに沿ってローラ３２がフレーム３３から出没し、バニシング加工径を調整できるようになっている。
具体的には、アジャストナット３５を左に回すとフレーム３３がマンドレル３１に対して前進するので、バニシング加工径が拡大する。一方、アジャストナット３５を右に回すとフレーム３３がマンドレル３１に対して後退するのでバニシング加工径が縮小する。

ボディ４は、図３（ｃ）に示すように、筒状に形成されている。
ボディ４の外周部には、カートリッチ６，６をはめ込んで取り付けるための凹部４１，４１（図３（ｂ）を併せて参照）がそれぞれ対向する位置に形成されている。
また、ボディ４の外周面には、図３（ａ）に示すように、台のようにボディ４の外周面から突出して形成されたガイドパット４２が数箇所取り付けられている。このガイドパット４２は、ワークＷを安定して保持することで、振動を抑制し安定した加工精度を保つ役割を果たしている。
すなわち、ガイドパット４２がなすガイドパット径は、スカイビング加工の仕上がり寸法に対して＋０．１〜０．２ｍｍ大きくなるように設定され、スカイビング加工中にワークＷに削り取られてスカイビング加工径δ（図４（ｂ））と合致するようにして、ワークＷを安定して保持することができる。

一方、ボディ４の内周部には、貫通孔４３が形成され、この貫通孔４３の前部にはリトラクトピン６２がスプリング６２ａにより後方に付勢された状態で進退自在に内挿されている。そして、貫通孔４３の後端部は、少し拡径されシャンク２が嵌入されて固定されている。シャンク２の先端部に内挿されたリトラクトバー８１とボディ４に内挿されたリトラクトピン６２とは、遊びを設けて同軸上に保持されている。
かかる構成により、リトラクトバー８１の進退動作がリトラクトピン６２に円滑に伝達される。

カートリッチ６は、図３（ｂ）に示すように、平面視において駒形の形状をなし、チップＣ（図４（ｂ））が固定される前端部６ａの幅が狭く、後側の本体部６ｂの幅が広く形成されている。
カートリッチ６は、図４（ｄ）に示すように、ボルト６５で保持されたスプリング６４によりボディ４の中心方向に付勢されるようにボディ４の凹部４１にはめ込まれ、ピン６６を中心として回動自在にボディ４に取り付けられている。
かかる構成により、カートリッチ６の底面に配設された調整ブロック６１に形成された凸部６１ａがリトラクトピン６２に乗ってリトラクトピン６２を押圧するように作用する（図４（ｃ））。

なお、図３（ｂ）に示すように、カートリッチ６の中央部にはガイド６３が取り付けられている。ガイド６３は、スカイビング加工面にポート穴等がある場合にカッタ（チップＣ）が穴に落ち込まないように取り付ける部品であり、ガイド６３とチップＣとは同じ高さになるように取り付けられる（図４（ｃ）参照）。

カートリッチ６の底面には、図３（ｃ）に示すように、軸方向に沿って勾配が形成された傾斜面を有する溝６ｃが設けられ、この溝６ｃに調整ブロック６１がボルト６ｄと位置調整ねじ６ｅで固定されている。
かかる構成により、調整ブロック６１を溝６ｃに沿って軸方向に移動させることで、スカイビング加工径δ（図４（ｂ））を調整することができる。具体的には、位置調整ねじ６ｅにより調整ブロック６１を前進方向に移動させるとスカイビング加工径δが縮小し、調整ブロック６１を後退方向に移動させるとスカイビング加工径δが拡大する。このように、調整ブロック６１を溝６ｃに沿って軸方向に移動させることで、切削加工径δを微調整することが可能となるため、要求される品質等に応じて柔軟な対応が可能となる。

調整ブロック６１は、図３（ｃ）に示すように、カートリッチ６の底面に形成された溝６ｃにはまり込むような幅で形成されたブロック形状の部材であり（図４（ｃ）参照）、リトラクトピン６２の方向（ボディ４の中心方向）に向かって、リトラクトピン６２の段部６２ｂと係合可能な凸部６１ａが形成されている。

なお、本実施形態においては、調整ブロック６１をカートリッチ６の底部に移動自在に配設したが、これに限定されるものではなく、移動自在ではなく調整ブロック６１とカートリッチ６とを一体として構成し、直接カートリッチ６の底部にリトラクトピン６２と係合する凸部６１ａが形成された係合部材を配設することもできる。

リトラクトピン６２は、図３（ｃ）に示すように、前端面に抜け止めとしての鍔６２ｃが形成され、中央部には前側が大径の大径部分６２ｄと後側が小径の小径部分６２ｅからなる段部６２ｂが形成されている。
そして、リトラクトピン６２が後退位置にある場合には、前側の大径部分６２ｄと凸部６１ａとが当接し、リトラクトピン６２が前進位置にある場合には、後側の小径部分６２ｅと凸部６１ａとが当接するように構成されている。

往復移動手段８は、リトラクトピン６２と同軸になるようにシャンク２に内挿された第１のリトラクトバー８１および第２リトラクトバー８２と、第２リトラクトバー８２に固定されたピストン８３と、このピストン８３を前進方向に移動させる流体供給路８４と、リトラクトピン６２を後退方向に付勢する付勢手段であるスプリング６２ａと、ピストン８３を後退方向に付勢する付勢手段であるスプリング８３ａと、を備えている。

かかる構成により、往復移動手段８は、図示しないエア供給源から流体供給路８４にエア（動力源としての圧力流体）を供給することで、第１および第２のリトラクトバー８１，８２を一体として進退させることができる。
具体的には、流体供給路８４にエアを供給しない状態では、図１に示すように、スプリング６２ａによりリトラクトピン６２が後退位置に戻されている。そして、スプリング８３ａにより第１および第２のリトラクトバー８１，８２も後退位置に戻されている。
一方、流体供給路８４にエアを供給すると、このエアの流体圧力により、スプリング８３ａの付勢力に抗してピストン８３が前進するため、第１および第２のリトラクトバー８１，８２を前進させることができる。

なお、本実施形態においては、製作性等の観点から第１のリトラクトバー８１および第２のリトラクトバー８２を別体として構成したが、これに限定されるものではなく、一体として構成してよい。

このように、往復移動手段８によれば、流体供給路８４を設けてピストン８３を介してリトラクトピン６２をエアで駆動することで、簡易な構成でリトラクト機構９の安定した動作を確保することができる。
なお、本実施形態においては、往復移動手段として流体供給路８４を設けてピストン８３を介してリトラクトピン６２をエアで駆動することとしたが、これに限定されるものではなく、ピストン８を介さずプッシュロッド等で直押しにして駆動してもよい。また、流体供給路８４に関して、取り扱い性等を考慮して圧力流体をエアとしたが、これに限定されるものではなく、流体供給路８４に圧油を供給して同様の動作を行なわせることもできる。

続いて、以上のように構成された本実施形態に係る複合加工工具１におけるリトラクト機構９の動作について、主として図５および図６を参照しながら説明する。図５は本実施形態に係る複合加工工具１の動作を説明するための断面図であり、（ａ）はリトラクトピンが後退してスカイビング加工径が拡大した状態、（ｂ）はリトラクトピンが前進してスカイビング加工径が縮小した状態を示す。図６は図５の断面図であり、（ａ）と（ｂ）はそれぞれ図５の（ａ）と（ｂ）におけるＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ線断面図を示し、（ｃ）と（ｄ）はそれぞれＤ′−Ｄ′，Ｅ′−Ｅ′線断面図を示す。

往復移動手段８において、図示しないエア供給源から流体供給路８４にエアを供給しない状態では、図５（ａ）に示すように、スプリング８３ａにより第１および第２のリトラクトバー８１，８２は後退位置に戻され、スプリング６２ａによりリトラクトピン６２も後退位置に戻されている。
このように、リトラクトピン６２が後退位置にある場合には、リトラクトピン６２の大径部分６２ｄと調整ブロック６１の凸部６１ａとが当接して（図６（ａ）参照）、リトラクトピン６２の大径部分６２ｄがカートリッチ６を押し広げる方向にピン６６を中心として反時計回りに回動させるため、スカイビング加工径（図４（ｂ））は拡大する（図６（ｂ）参照）。

一方、往復移動手段８において、流体供給路８４にエアを供給すると、第１および第２のリトラクトバー８１，８２が前進するため、リトラクトピン６２が前進位置まで移動する。
このようにして、リトラクトピン６２が前進位置にある場合には、リトラクトピン６２の後側の小径部分６２ｅと調整ブロック６１の凸部６１ａとが当接して（図６（ｃ）参照）、スプリング６４がカートリッチ６をリトラクトピン６２の小径部分６２ｅに押し付けるようにピン６６を中心として時計回りに回動させるため、スカイビング加工径δ（図４（ｂ））は縮小する（図６（ｄ）参照）。

本実施形態に係る複合加工工具１は、スカイビング加工径δ（図４（ｂ））を拡大ないし縮小させるリトラクト機構９を備えたことで、スカイビング加工時にはスカイビング加工径δを拡大させてスカイビング加工を行ない、バニシング加工時にはスカイビング加工径δを縮小させることができるため、バニシング加工時にスカイビング加工のチップＣ（図４（ｂ））がワークＷの内面に当たって傷がつくことを防止することができる。

また、複合加工工具１は、リトラクトピン６２をボディ４に内挿して、ボディ４の外周部に配設されたカートリッチ６をボディ４から出没させるようにしたことで、スカイビング加工部５を簡素化して剛性を確保しながら、スカイビング加工径δを小さくすることができるため、小径のワークに対しても適用が容易となり、加工品質も安定化させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、切削加工部をスカイビング加工としたが、これに限定されるものではなく、バニシング加工の前加工としての他の切削加工であっても適用することができる。

また、本実施形態における往復移動手段８は、流体供給路８４にエアを供給しない状態では、スプリング６２ａによりリトラクトピン６２を後退位置に戻されるように構成したが、これに限定されるものではなく、例えばピストン８３の前側に導入される流体供給路を設けて、戻し方向においてもエア圧を利用してリトラクトピン６２を後退位置に戻すようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る複合加工工具の構成を説明するための断面図である。 本発明の実施形態に係る複合加工工具の使用状態を説明するためのスカイビング加工専用装置の正面図である。 図１におけるスカイビング加工部を示す部分図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 スカイビング加工部を示す図であり、（ａ）は図３のＢ方向矢視図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線断面図、（ｄ）はＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態に係る複合加工工具１の動作を説明するための断面図であり、（ａ）はリトラクトピンが後退してスカイビング加工径が拡大した状態、（ｂ）はリトラクトピンが前進してスカイビング加工径が縮小した状態を示す。 図５の断面図であり、（ａ）と（ｂ）はそれぞれ図５の（ａ）と（ｂ）におけるＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ線断面図を示し、（ｃ）と（ｄ）はそれぞれＤ′−Ｄ′，Ｅ′−Ｅ′線断面図を示す。

符号の説明

１ 複合加工工具
２ シャンク
３ バニシング加工部
４ ボディ
５ スカイビング加工部（切削加工部）
６ カートリッチ
８ 往復移動手段
９ リトラクト機構
３１ マンドレル
３２ ローラ
４１ 凹部
４２ ガイドパット
４３ 貫通孔
６１ 調整ブロック（係合部材）
６１ａ 凸部
６２ リトラクトピン
６２ａ スプリング（付勢手段）
６２ｂ 段部
６２ｄ 大径部分
６２ｅ 小径部分
６４ スプリング
８１ 第１のリトラクトバー（リトラクトバー）
８２ 第２のリトラクトバー（リトラクトバー）
８３ ピストン
８３ａ スプリング
８４ 流体供給路
１００ スカイビング加工専用装置（加工機）
Ｃ チップ（切削加工刃）
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 筒状に形成され加工機に装着されるシャンクと、
   このシャンクに配設されワークの内面のバニシング仕上げを行うバニシング加工部と、
   筒状に形成され前記シャンクの先端部に固定されたボディと、
   このボディに配設され切削加工を行なう切削加工部と、を有し、
   前進送り時に前記切削加工部により切削加工を行ない、後退送り時に前記バニシング加工部によりバニシング加工を行なう複合加工工具であって、
   前記ボディの外周部に配設され前記切削加工刃を固定するカートリッチと、
   このカートリッチの底部に配設され凸部が形成された係合部材と、
   前記凸部と係合する段部が形成され前記ボディに進退自在に内挿されたリトラクトピンと、
   このリトラクトピンを進退自在に移動させる往復移動手段と、
   この往復移動手段により前記リトラクトピンを進退させて前記係合部材を介して前記カートリッチを前記ボディから出没させて前記切削加工径を拡大ないし縮小させるリトラクト機構と、を備え、
   前記リトラクト機構は、前記前進送り時に前記切削加工部により切削加工を行なうときには前記切削加工径を拡大して切削加工のみを行ない、前記後退送り時に前記バニシング加工部によりバニシング加工を行なうときには前記切削加工径を縮小してバニシング加工のみを行なうことを特徴とする複合加工工具。
2. 前記切削加工径を縮小するように前記カートリッチを前記ボディに付勢する付勢手段を備えたこと、
   を特徴とする請求項１に記載の複合加工工具。
3. 前記往復移動手段は、
   前記リトラクトピンと同軸になるように前記シャンクに内装されたリトラクトバーと、
   このリトラクトバーに固定されたピストンと、
   このピストンを前進方向に移動させる流体供給路と、
   前記リトラクトピンを後退方向に付勢する付勢手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合加工工具。
4. 前記係合部材は、前記カートリッチに形成され軸方向に勾配が形成された傾斜面に沿って移動自在に固定できるように構成されていること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合加工工具。

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