JP2009241189A - ワークの機械加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外径チャックで保持したときに歪を発生しやすいワークの内径加工を高精度に安定して行えるようにしたワークの機械加工方法を提供することを課題としている。
【解決手段】スプリングコレット５の爪部５ａをワーク１０の第１の穴１４に挿入し、その爪部を第１の穴１４の内径面に圧接するまで拡径させて内径チャック４でワーク１０を保持し、この状態で、ワーク１０と工具ホルダ１７に保持された工具１６を相対回転させてワークに設けられた第１の穴と同心配置の第２の穴１５の内径面を工具１６で加工するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、歪を生じやすいワークの内径を切削工具などで精度よく加工するための機械加工方法に関する。

ワークの内径加工は、外径チャックでワークを外側から掴んで保持し、この状態でワークと工具ホルダに保持された工具を相対回転させてワークに設けられた穴の内径面を前記工具で加工する方法でなされている。工具は切削工具のほかに研磨工具なども使用される。

ワークを外径チャックで掴む上記の方法では、強度の小さいワークであるとそのワークが歪み、それが原因で加工精度が悪化する。この問題について触れた文献として、例えば下記特許文献１がある。この特許文献１は、リング状ワークをコレットチャックで掴んでそのワークの内径加工を行う場合、チャックの締め付けに伴うコレットの変位によってワークの内側が入口側よりも大きく変形して加工したワークの内径に勾配がつくことから、それを防止するために、ワークに対するコレット爪部の接触面積を減少させ、さらに、ワークの厚み方向中央部をチャックで保持する方法を提案している。
特開２００７−９６９号公報

上記特許文献１は、チャックによる保持の偏りをなくしてワークの偏った歪を防止するようにしているが、この方法では、ワークの歪そのものをなくすことができない。また、保持点の調整によってワークの各域の歪を均一化することは簡単ではないし、その方法を適用できないワークも存在する。

例えば、図２に示すワーク１０は、円板状基部１１の一面側にボス部２が形成され、また、基部１１の他面側に軸直角な端面３を有する軸心と同心の第１の穴４が形成され、さらに、この第１の穴４からボス部２の先端に至る第２の穴５が形成された構造になっている。このようなワーク１０は、従来は、基部１１の外周を外径チャックで掴んで第２の穴５を加工していたが、高強度を確保できない形状であるのでチャックによる保持点の調整を行っても第２の穴５が存在した部分の歪を均一化することができない。従って、特許文献１が開示している方法では、歪の完全な均一化を期待できず、歪の偏りによる影響が現れて加工精度が低下することを避けられない。

また、特許文献１の方法は、ワークに対するチャックの接触面積を小さくするので、ワークの保持安定性や加工の安定性にも悪影響がでる。このほか、歪の偏りを減らすためにチャックによる保持点を調整する必要があり、加工も煩雑になる。

この発明は、歪を発生しやすい図２に示すようなワークであっても、内径加工を高精度に安定して行えるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、スプリングコレットを有する内径チャックの前記スプリングコレットの爪部をワークの第１の穴に挿入し、前記爪部を拡径させることにより、この爪部を前記第１の穴の内径面に圧接させてワークを保持し、この状態で、ワークと工具ホルダに保持された工具を相対回転させて前記ワークに設けられた前記第１の穴と同心配置の第２の穴の内径面を前記工具で加工する方法を採る。

かかる方法で使用する内径チャックは、前記スプリングコレットの内側にゴムで形成された圧力伝達媒体を配置し、その圧力伝達媒体をドローバによって引き込まれる加圧部材で軸方向に加圧して、前記圧力媒体を径方向に膨らませ、膨らんだ圧力伝達媒体でスプリングコレットを内側から径方向外向きに加圧して前記爪部を拡径させるものが好ましい。

また、前記第１の穴が軸直角な端面を有する場合には、前記スプリングコレットの爪部の先端を前記端面に突き当ててワークの軸方向位置決めを行うと好ましい。

なお、この発明の方法は、外径チャックで外径面を所要の保持力が得られる圧力で掴んだときに歪を生じるワークを加工の対象にしてそのワークに設けられた第２の穴の内径加工を行うときにその有効性が発揮される。

外径面を所要の圧力で掴んでも歪まないワークは、一般的な外径チャックを使用して加工した方が有利である。ただし、この発明の方法は、そのようなワークの内径加工にも利用可能であり、加工対象のワークを制限するものではない。

この発明の方法は、ワークの保持を内径チャックで行うので、外側からの締付けに弱いワーク（外径チャックで外径面を掴んだときに歪を生じるワーク）も大きな歪を発生させずに保持することができ、ワークの保持力による歪に起因した加工精度の低下が抑制される。

なお、ゴム製の圧力伝達媒体で軸方向の圧力を径方向の圧力に変換してスプリングコレットを作動させる内径チャックを使用すると、スプリングコレットの各爪部に均一な圧力が作用して爪部の拡径量が一定し、ワークの心出し精度と内径チャックによる保持安定性が高まってより良い加工精度が望めるようになる。

また、前記第１の穴が軸直角な端面を有する場合には、スプリングコレットの爪部の先端を前記端面に突き当てて内径チャックで保持するワークの軸方向位置決めを行うことができ、その方法を採用すると、特別な位置決め手段を設けなくてもワークを簡単に安定して軸方向に位置決めすることができる。

以下、添付図面の図１に基づいて、この発明のワークの機械加工方法の実施形態を説明する。例示の機械加工方法は、図２で述べたワーク１０の加工を例に挙げたものであって、そのワーク１０の第２の穴１５の内径を工具１６（図のそれは切削用のバイト）で加工する。

図の１は、加工機（図示せず）の主軸である。内部にドローバ２を組み込んだこの主軸１の先端には面盤３が取付けられ、その面盤３に内径チャック４が組み付けられている。

内径チャック４は、前掲の特許文献２の開示されたものであって、スプリングコレット５と、そのコレットの内側に配置する圧力伝達媒体６と、この圧力伝達媒体６を軸方向に加圧する加圧部材７を組み合わせて構成されており、スプリングコレット５によるワーク１０の保持とその保持の解除を、継ぎ手８を介して加圧部材７に連結したドローバ２を作動させて行うようにしている。

スプリングコレット５は、複数の爪部５ａを有する。その爪部５ａは、周方向に定ピッチで配置される縦長の割り溝５ｂで円筒を周方向に複数に分割して作出されており、基端（割り溝５ｂの左側部分）側を支点にした弾性変形によって基端よりも先端側が拡径可能となっている。

圧力伝達媒体６は、ウレタンゴムで形成されたスリーブ状の部品が採用されている。また、加圧部材７は、スプリングコレット５の中心に挿入する軸部７ａの先端に端板７ｂを設けたものが用いられている。圧力伝達媒体６は、爪部５ａと軸部７ａの間の空間に収納されている。図１の８は爪部５ａの過大な変形を阻止する保護スリーブであり、必要に応じてこの保護スリーブ８をスプリングコレット５の外周に設けることがある。

このように構成した内径チャック４は、ドローバ２を引き込むと加圧部材７の端板７ｂとスプリングコレット５の内端面との間に挟み込まれた圧力伝達媒体６が軸方向に加圧される。その加圧により圧力伝達媒体６が径方向に膨らみ、膨らんだ圧力伝達媒体６がスプリングコレット５を内側から径方向外向きに加圧して爪部５ａを拡径させる。

図１では、スプリングコレット５の爪部５ａを、その爪部５ａの先端が端面１３に突き当たる位置までワーク１０の第１の穴１４に挿入しており、この位置で爪部５ａを拡径させて第１の穴１４の内径面に圧接させる。その圧接がなされるとワーク１０が固定され、内径チャック４によって保持される。このとき同時にワーク１０の軸方向位置決めもなされる。

この状態で、ワーク１０と工具ホルダ１７によって保持された工具１６を相対回転させ（図の例ではワーク１０を主軸１と共に回転させる）、工具１６を非回転の状態で送りをかけワーク１０に切り込ませて第２の穴１５の内径加工を実施する。

圧力伝達媒体６の働きによってスプリングコレットの各爪部５ａに均一に圧力が作用し、そのために各爪部の拡径量が一定し、ワーク１０の心出し精度と内径チャック４による保持安定性が高まっている。この状態で上記の内径加工がなされるので、外径チャックでワークを把持して第２の穴１５の内径加工を実施していた従来の加工方法に比べて加工精度が向上する。

例えば、鉄系焼結合金で形成された図１の板厚ｔ＝２．５ｍｍ、外径Ｄ＝６９ｍｍ、第１の穴１４の内径ｄ１＝６３ｍｍ、第２の穴１５の内径ｄ２＝３２ｍｍのワーク１０の内径加工では、外径チャックで外径を把持する従来方の場合、全加工数のうち、約４％のワークが第２の穴の加工精度が悪くて不良と判定されたが、この発明の方法で加工したワークは、その不良率がゼロであった。

この発明の機械加工方法の実施形態を示す断面図 スプリングコレットの断面図 この発明の方法で加工するワークの一例を示す断面図

符号の説明

１ 主軸
２ ドローバ
３ 面盤
４ 内径チャック
５ スプリングコレット
５ａ 爪部
５ｂ 割り溝
６ 圧力伝達媒体
７ 加圧部材
７ａ 軸部
７ｂ 端板
８ 保護スリーブ
１０ ワーク
１１ 基部
１２ ボス部
１３ 端面
１４ 第１の穴
１５ 第２の穴
１６ 工具
１７ 工具ホルダ

Claims (3)

1. スプリングコレット（５）の爪部（５ａ）をワーク（１０）の第１の穴（１４）に挿入し、前記爪部（５ａ）を拡径させることにより、この爪部（５ａ）を前記第１の穴（１４）の内径面に圧接させて、前記スプリングコレット（５）を具備した内径チャック（４）でワーク（１０）を保持し、この状態で、ワーク（１０）と工具ホルダ（１７）に保持された工具（１６）を相対回転させて前記ワーク（１０）に設けられた前記第１の穴（１４）と同心配置の第２の穴（１５）の内径面を前記工具（１６）で加工するワークの機械加工方法。
2. 前記内径チャック（４）として、前記スプリングコレット（５）の内側にゴムで形成された圧力伝達媒体（６）を配置し、その圧力伝達媒体（６）を加圧部材（７）で軸方向に加圧して、前記圧力伝達媒体（６）を径方向に膨らませ、膨らんだ圧力伝達媒体（６）で前記スプリングコレット（５）を内側から径方向外向きに加圧して前記爪部（５ａ）を拡径させるものを使用する請求項１に記載のワークの機械加工方法。
3. 前記第１の穴（１４）が軸直角な端面（１３）を有し、前記スプリングコレット（５）の爪部（５ａ）の先端を前記端面（１３）に突き当ててワーク（１０）を軸方向に位置決めする請求項１又は２に記載のワークの機械加工方法。

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