JP2009208160A

JP2009208160A - ボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具

Info

Publication number: JP2009208160A
Application number: JP2008050696A
Authority: JP
Inventors: Tsugumaru Yamashita; 貢丸山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-17

Abstract

【課題】一台の機械で切削及びホーニング加工を行うことが可能とするボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具を提供する。
【解決手段】ボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具を、バイト３５ｂ、３６ｂが取り付けられた中仕上げ用部材３５、仕上げ用部材３６および砥石３７ｂが固着されたホーニング用部材３７を周方向に配設された工具本体３１と、工具本体３１の軸孔３１ａに前後進可能に支持される工具側ドローバー３２と、工具側ドローバー３２に設けられた中仕上げ用テーパー面３２ｂ、仕上げ用テーパー面３２ｃと、傾斜部４１ａ，４１ｂを備えた砥石拡張プレート４１と、テーパー伝達ピン３９と、砥石連動用ピン４２とを有する構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具に関する。

工作機械の主軸に工具を装着し、この工具で金属性の被加工物に対して穴をあける加工では、バイトを用いて行う荒仕上げ加工、中仕上げ加工、仕上げ加工等のボーリング加工を行った後、ボーリング加工で被加工物に形成された穴の内面に対し砥石を用いて表面を仕上げるホーニング加工を行う場合がある。このホーニング加工を行う場合には、例えば自動工具交換機能を備えたマシニングセンタ等のボーリング加工用の機械で複数の工具を用いて上述したような荒仕上げ加工、中仕上げ加工、仕上げ加工等を行った後、ボーリング加工用の機械からホーニング盤等のホーニング加工用の機械に被加工物を取り付け直して該被加工物に形成された穴の内面の表面仕上げを行っている。

上述したボーリング加工を行うための工具としては、バイトの摩耗を補正する摩耗補正手段を備えたボーリング工具が公知となっている（例えば、特許文献１，２参照）。

実用新案登録第２５３９４７６号公報実用新案登録第２５３９４７７号公報

しかしながら、上述したように、ボーリング加工とホーニング加工とで異なる機械を用いなければならないことから加工作業が煩雑であるという問題があり、作業性の向上が求められていた。また、高価な機械を複数用いることにより加工にコストが掛かることから、低コスト化が求められていた。

このようなことから本発明は、工具の自動交換が可能であって、一台の機械で例えば切削およびホーニング加工等、穴の径可変加工を行うことを可能とするボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具は、径方向外側の端部にバイトが取り付けられた第一の加工部材および径方向外周面に砥石が固着された第二の加工部材を周方向に配設された工具本体と、前記工具本体の軸孔に摺動可能に支持される駆動軸と、前記第一の加工部材と前記駆動軸との間に設けられ軸方向に沿って傾斜する第一の傾斜部と、前記第二の加工部材と前記駆動軸との間に設けられ軸方向に沿って前記第一の傾斜部とは異なる角度で傾斜する第二の傾斜部と、前記第一の加工部材と前記第二の傾斜部との間に介装された第一の伝達手段と、前記第二の加工部材と前記第二の傾斜部との間に介装された第二の伝達手段とを備え、前記第一の加工部材および前記第二の加工部材が前記駆動軸の前後進に伴って各々径方向に拡縮されることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具は、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記第一の加工部材が、中仕上げバイトが取り付けられた複数の中仕上げ用加工部材及び仕上げ用バイトが取り付けられた一つの仕上げ用加工部材からなり、前記第一の傾斜部の前記中仕上げ用加工部材に対応する角度と、前記仕上げ用加工部材に対応する角度とが異なることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具は、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記第二の加工部材の前記傾斜部に対向する面が前記第二の傾斜部と同一の傾斜角を有し、前記第二の伝達手段が、前記第二の加工部材を前記駆動軸の移動と連動して径方向へ移動させることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具は、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記駆動軸の先端に該駆動軸を主軸側に付勢する押圧手段を備えたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具は、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記工具本体が、該工具本体の周壁の軸心を挟んで対向する位置に設けられた計測用エアーノズルの噴出し口に連通され、前記主軸に形成された主軸側計測エア供給路から計測エアを供給される工具側計測エア供給路を備えることを特徴とする。

上述した第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、一つの工具にバイト及び砥石を取り付け、これらバイト及び砥石の径方向の位置を連動して変化させることができるため、被加工物に対するバイトによるボーリング加工と砥石によるホーニング加工を一つの工具で行うことができ、ホーニング盤等を用いる必要がなく、作業性が向上するとともに、加工コストを低減することが可能となる。

また、上述した第２の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記第一の加工部材が中仕上げバイトが取り付けられた複数の中仕上げ用刃部と、仕上げ用バイトが取り付けられた一つの仕上げ用刃部とであり、前記中仕上げ用刃部に対向する前記第一の傾斜部の角度と、前記仕上げ用刃部に対向する前記第二の傾斜部の角度とが異なるようにしたので、中仕上げ加工、仕上げ加工、及びホーニング加工を一つの工具で行うことができる。

また、上述した第３の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記第二の加工部材の前記傾斜部に対向する面が前記第二の傾斜部と同一の傾斜角を有し、前記第二の伝達手段が、前記第二の加工部材を前記駆動軸の移動と連動して径方向へ移動させるようにしたため、工具側駆動軸の前後進に応じて第二の加工部材を円滑に径方向に拡縮させることができる。

また、上述した第４の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記駆動軸の先端に該駆動軸を主軸側に付勢する押圧手段を備えるようにしたため、駆動軸の主軸側への移動をより素早く行うことができる。

また、上述した第５の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、第１の発明に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具において、前記工具本体が、該工具本体の周壁の軸心を挟んで対向する位置に設けられた計測用エアーノズルの噴出し口に接続され、前記主軸に形成された主軸側計測エア供給路から計測エアを供給される工具側計測エア供給路を備えるようにしたため、一つの工具でバイトによるボーリング加工、砥石によるホーニング加工に加えて、被加工物の内径の計測を行うことが可能となり、より作業性が向上する。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１は本実施形態に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具が適用される主軸装置を示す部分断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の要部拡大図、図４は本実施形態に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具を示す断面図、図５は本実施形態に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具の他の断面図、図６は図４のＡ−Ａ矢視断面図、図７は図４のＢ−Ｂ矢視断面図、図８乃至図１０はそれぞれ図４，５，６に示すボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具の他の状態を示す断面図、図１１乃至図１３はそれぞれ図４，５，６に示すボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具のさらに他の状態を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具（以下、単に「工具」という）２が適用される主軸装置１は、ハウジング１１にベアリング１２を介して回動自在に収納支持される主軸１３と、主軸１３の軸線上に形成された軸孔１３ａに進退動可能に挿通される主軸側ドローバー１４とを備えている。

主軸１３には、先端部に工具ホルダー１５を引き込み、この工具ホルダー１５を主軸１３と一体回転可能にするクランプ機構１６が設けられるとともに、その周壁に軸方向に沿って貫通する二つの計測エア供給路１３ｂが軸心を挟んで対向するように穿設されている。この主軸１３は、主軸側伝達ギヤ１７及び主軸駆動モーター側伝達ギヤ１８を介して、第一の駆動手段としての主軸駆動モーター１９によって回転駆動される。

計測エア供給路１３ｂは先端側（工具側の端部）の開口部が工具２に形成された後述する計測エア供給路３１ｄに対向配置され、また、基端側（工具側とは反対の端部）の開口部が、計測エア供給路１３ｂに計測エアを供給するエアマイクロメータのエア供給接続ユニット２０に対向配置されている。

エア供給接続ユニット２０は油圧により軸方向に前後進可能に構成されており、工具側に移動すると計測エア通路２０ａの先端に設けられたボールチェックバルブ２０ｂのボール２０ｃが主軸１３側に当接して押圧され、計測エア通路２０ａが解放される。これによりエア供給部２１から噴射される計測エアを計測エア供給路１３ｂに供給することができるようになっている。なお、図１乃至図３に示す例では、一つの計測エア供給部２１が図中下方の計測エア供給路１３ｂに計測エアを供給し、他の計測エア供給部２１が図中上方の計測エア供給路１３ｂに計測エアを供給するように構成されている。

また、主軸側ドローバー１４はその先端部のクランプ機構１６で工具ホルダー１５の端面の小径部１５ａを引き込むことにより、工具ホルダー１５を主軸１３と一体にクランプするようになっており、その軸線上に工具２側にクーラントを供給するためのクーラント供給路１４ａを有するとともに、その基端部にはクーラントを供給する図示しないホースが接続されるトータルジョイント２４が装着されている。この主軸側ドローバー１４の基端側はベアリング２２を介してドローバー駆動シャフト２３に支持されている。

ドローバー駆動シャフト２３は、その周面にネジ部２３ａが形成されて、ハウジング１１側に固定されたナット２５に螺合するように構成される一方、ドローバー駆動シャフト側伝達ギヤ２６、ドローバー駆動モーター側伝達ギヤ２７を介してドローバー駆動モーター２８により回転駆動されるように構成されている。

即ち、ドローバー駆動シャフト２３はドローバー駆動モーター２８によって回転駆動されると、ネジ部２３ａがナット２５に螺合していることにより軸方向に移動する。このとき、ドローバー駆動シャフト２３はベアリング２２を介して主軸側ドローバー１４を支持しているため、主軸側ドローバー１４にはドローバー駆動シャフト２３の回転は伝達されず、軸方向の運動のみが伝達される。

つまり、ドローバー駆動モーター２８によりドローバー駆動シャフト２３が回転駆動すると、主軸側ドローバー１４はドローバー駆動シャフト２３とは回転を切り離された状態で軸方向の移動のみを行う。このようにして主軸側ドローバー１４を軸方向に移動させることにより、主軸側ドローバー１４の前後進により開閉動作を行うコレット３０を介して主軸側ドローバー１４に着脱可能に連結された後述する工具側ドローバー３２を軸方向へ駆動させることができる。

上述した主軸装置に対し、図４乃至図７に示すように、本実施形態に係る工具２は、主に、工具本体３１と、工具本体３１の軸線上にある軸孔３１ａに軸方向に沿って前後進可能に支持される工具側ドローバー３２と、工具本体３１に設けられた後述する複数の刃部および砥石とから構成されている。

工具本体３１は、その周壁３１ｂにクーラントの流路となるクーラント供給路３１ｃ、及び、軸心を挟んで対向するように形成され、エアマイクロメーターから計測エアが供給される二つの計測エア供給路３１ｄを備えている。クーラント供給路３１ｃは主軸側の端部が工具本体３１の軸孔３１ａの表面に開口し他端側が工具本体３１の先端側に向かって延びている。また、計測エア供給路３１ｄは主軸側の開口部が主軸１３に形成された計測エア供給路１３ｂに対向するように配置され、工具先端側の開口部が工具本体３１の周壁３１ｂに設けられた測定エアーノズル３３に連通されている。さらに、工具本体３１は工具側ドローバー３２を工具本体３１に対して前後進可能に且つ一体に回転させるための回り止め機構３４を備えている。

そして、この工具本体３１には、上述した刃部である第一の加工部材としての三つの中仕上げ用部材３５及び一つの仕上げ用部材３６と、第二の加工部材としての四つのホーニング用部材３７が径方向に移動可能な状態で取り付けられている。

これら中仕上げ用部材３５、仕上げ用部材３６及びホーニング用部材３７は、図６及び図７に示すように中仕上げ用部材３５及び仕上げ用部材３６の四つの部材が周方向に等間隔に配置されるとともに、これらの部材の間にそれぞれホーニング用部材３７が等間隔に配置された状態となっている。

また、工具側ドローバー３２はその軸線上に、上述した工具本体３１のクーラント供給路３１ｃへクーラントを供給するクーラント供給路３２ａを備えている。クーラント供給路３２ａはその先端側の開口部が主軸側ドローバー１４のクーラント供給路１４ａの開口部に連通する一方、工具先端側の開口部が工具本体３１のクーラント供給路３１ｃの軸孔３１ａ側の開口部に対向している。これにより、主軸装置１側から供給されるクーラントを加工部まで供給するように構成されている。

図４に示すように、中仕上げ用部材３５は軸方向に延びる柱状の中仕上げバイト保持部３５ａと、該中仕上げバイト保持部３５ａに固定される中仕上げバイト３５ｂとから構成されている。中仕上げバイト保持部３５ａはその基端側（図４では右側）がネジ３８（図６参照）によって工具本体３１に固定される一方、その工具本体３１に対向する面のネジ３８より工具先端側に、軸方向に直交する方向に沿って形成された切り欠き部３５ｃを有している。そして、中仕上げバイト保持部３５ａの切り欠き部３５ｃより工具先端側の径方向外方に中仕上げバイト３５ｂが取り付けられている。

同様に、仕上げ用部材３６は軸方向に延びる柱状の仕上げバイト保持部３６ａと、該仕上げバイト保持部３６ａに固定される仕上げバイト３６ｂとから構成されている。仕上げバイト保持部３６ａはその基端側（図４では右側）がネジ３８によって工具本体３１に固定される一方、その工具本体３１に対向する面のネジ３８より工具先端側に、軸方向に直交する方向に沿って形成された切り欠き部３６ｃを有し、仕上げバイト保持部３６ａの切り欠き部３６ｃより先端側の径方向外方に仕上げバイト３６ｂが取り付けられている。

そして、工具側ドローバー３２の外周面にあって中仕上げ用部材３５に対向する部分、及び、工具側ドローバー３２の外周面にあって仕上げ用部材３６に対向する部分には、それぞれ傾斜部（以下、それぞれ中仕上げ用テーパー面、仕上げ用テーパー面と呼称する）３２ｂ，３２ｃが設けられている。

本実施形態において、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂは主軸側から工具先端側に向かうに従って軸心からの距離が漸増するように傾斜している（例えば、傾斜角２度）。また、仕上げ部材用テーパー面３２ｃは主軸側からほぼ主軸側ドローバー１４の工具本体３１に対する可動範囲で工具先端に向かうに従って軸心からの距離が漸増するように傾斜し（例えば、傾斜角３度）、それより工具先端側においては工具先端側に向かって軸心からの距離が漸減するように傾斜している。即ち、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂに比較して仕上げ部材用テーパー面３２ｃの傾斜角度が大きくなるように構成されている。

そして、中仕上げバイト保持部３５ａと中仕上げ部材用テーパー面３２ｂとの間、及び、仕上げバイト保持部３６ａと仕上げ部材用テーパー面３２ｃとの間には、それぞれ径方向に貫通するように設けられた第一の伝達手段としてのテーパー伝達ピン３９が介在している。テーパー伝達ピン３９は、工具本体３１に固定された円筒状の保持部材４０に、二つの半球体３９ａと、これらの間に介装される介装部材３９ｂとを保持部材４０の長手方向に摺動自在に収容して構成されている。半球体３９ａは、それぞれその球面部分が介装部材３９ｂに接するように配置され、平面部分が中仕上げバイト保持部３５ａ或いは中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、または、仕上げバイト保持部３６ａ或いは仕上げ部材用テーパー面３２ｃに当接するようになっている。

また、図５に示すように、ホーニング用部材３７は板状に形成された砥石保持部３７ａと、該砥石保持部３７ａの径方向外側の周面に固着された砥石３７ｂとからなり、工具本体３１に該工具本体３１を径方向に貫通するように且つ径方向に摺動可能に構成されている。砥石保持部３７ａは工具側ドローバー３２に対向する面に、段部を挟んで主軸側から工具先端側に向かって径方向の幅が漸減する二つの傾斜面３７ｃ，３７ｄを備えている。なお、図５は図７のＣ−Ｃ矢視図である。

さらに、ホーニング用部材３７と工具側ドローバー３２との間には、砥石拡張プレート４１が設けられている。砥石拡張プレート４１は、砥石保持部３７ａとほぼ同等の厚みを有するものであって、その砥石拡張プレート４１の外周面に、ホーニング用部材３７の内周面と概ね同一形状となるように、段部を挟んで主軸側から工具先端側に向かって径方向の幅が漸減するように傾斜する二つの傾斜面４１ａ，４１ｂを有している。なお、この砥石拡張プレート４１は工具側ドローバー３２の表面に貼り付けられた状態となっている。

このような砥石拡張プレート４１には、第二の伝達手段としての砥石連動用ピン４２が砥石拡張プレート４１の段部から一端が突出するように固着され、また、砥石保持部３７ａには砥石連動用ピン４２の砥石拡張プレート４１から突出した部分を摺動可能に嵌入する孔部３７ｅが形成されている。これら砥石連動用ピン４２及び孔部３７ｅは、ホーニング用部材３７の傾斜面３７ｃ，３７ｄおよび砥石拡張プレート４１の傾斜面４１ａ，４１ｂに平行に延びるように設けられている。

なお、図４及び図５に示すように、工具本体３１の先端には工具側ドローバー３２の先端を覆うように有底の第一の筒状体４６が設けられている。この筒状体４６の底部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、押圧手段としての油圧スプリング４３が収納された有底の第二の筒状体４５が挿通されている。油圧スプリング４３は、工具側ドローバー３２の先端に当接し該工具側ドローバー３２を主軸側に付勢している。

また、第一の筒状体４６の内部に位置する第二の筒状体４５の開口部の外周縁にはフランジ部が形成されており、第一の筒状体４６の内部であって、該第二の筒状体４５のフランジ部と第一の筒状体４６の底部との間に皿バネ４４が介装されている。この皿バネ４４は、第二の筒状体４５を介して油圧スプリング４３を工具側ドローバー３２側に付勢している。

以下に、本実施形態に係る工具２を適用した工作機械による穴あけ加工の手順を説明する。

本実施形態に係る工具２を装着した工作機械において被加工物（ワーク）に加工を施す場合は、まず、ドローバー駆動モーター２８によってドローバー駆動シャフト２３を回転駆動し、主軸側ドローバー１４を介して工具側ドローバー３２を中仕上げ加工位置（本実施形態では図８乃至図１０に示す位置）に移動させる（以下、この状態を中仕上げ加工配置と呼称する）。

図８及び図１０に示すように、中仕上げ加工配置においては、図４乃至図６に示した状態に比較して中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのそれぞれテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅が大きくなっている。そのため、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃに当接しているテーパー伝達ピン３９は、保持部材４０内を径方向外側に向かって摺動し、中仕上げバイト保持部３５ａ、仕上げバイト保持部３６ａの概ね中仕上げバイト３５ｂ、仕上げバイト３６ｂに対応する位置を押圧する。

ここで、中仕上げバイト保持部３５ａは、上述したように該中仕上げバイト保持部３５ａの基端側、換言すると、軸方向の幅に対して偏った位置をネジ止めされることにより工具本体３１に固定されているとともに、工具側ドローバー３２に対向する面４１ｆに切り欠き部３５ｃを有している。そのため、テーパー伝達ピン３９によって押圧されると、主に切り欠き部３５ｃから中仕上げバイト３５ｂ側の部分が弾性変形を生じ、それに伴って、中仕上げバイト３５ｂが径方向外側へと移動する。

また、仕上げバイト保持部３６ａについても同様に、基端側、即ち、軸方向の幅に対して偏った位置をネジ止めされることにより工具本体３１に固定されているとともに、工具側ドローバー３２に対向する面４２ｆに切り欠き部３６ｃを有しているため、テーパー伝達ピン３９によって押圧されると、主に切り欠き部３６ｃから仕上げバイト３６ｂ側の部分が弾性変形を生じ、それに伴って、仕上げバイト３６ｂが径方向外側へと移動する。

このとき、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂと仕上げ部材用テーパー面３２ｃとはその傾斜角が異なり、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂのテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅が、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅に比較して大きくなる。そのため、中仕上げ加工配置においては中仕上げバイト３５ｂが仕上げバイト３６ｂに比較して径方向外側に突出した状態となる。

さらに、図９及び図１０に示すように、ホーニング用部材３７は、図５に示した状態に比較して砥石拡張プレート４１側、即ち径方向内側に移動し、砥石３７ｂの表面が少なくとも中仕上げバイト３５ｂの外径より径方向内側に位置する状態となる。

即ち、中仕上げ加工配置においては、中仕上げバイト３５ｂの外径が仕上げバイト３６ｂ、砥石３７ｂの外径に比較して大きくなるように工具側ドローバー３２を移動させる。なお、中仕上げバイト３５ｂの外径は、例えば、要求される完成径より直径が０．１ｍｍ程度小さくなるようにする。

上述したように工具側ドローバー３２を中仕上げ加工位置に移動させたら、主軸駆動モーター１９によって主軸１３を回転駆動し、被加工物に対して中仕上げバイト３５ｂによる中仕上げ加工を行う。

中仕上げ加工が終了したら、続いて主軸１３の回転は維持しつつ、ドローバー駆動モーター２８によってドローバー駆動シャフト２３を回転駆動し、主軸側ドローバー１４を介して工具側ドローバー３２を仕上げ加工位置（本実施形態では、図１１乃至図１３に示す位置）に後退させた状態（以下、このような状態を仕上げ加工配置と呼称する）とする。

なお、中仕上げ加工配置から仕上げ加工配置へ工具側ドローバー３２を移動させる際、油圧スプリング４３及び皿バネ４４によって工具側ドローバー３２が主軸側へ付勢されるため、コレット３０を介して主軸側ドローバー１４に連結されている工具側ドローバー３２を主軸側ドローバー１４に確実に追従させることができる。

図１１及び図１３に示すように、仕上げ加工配置においては、図８乃至図１０に示した状態に比較してさらに中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのそれぞれテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅が大きくなっている。そしてそれに伴い、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃに当接しているテーパー伝達ピン３９は、保持部材４０内を径方向外側に向かってさらに摺動し、中仕上げバイト保持部３５ａ、仕上げバイト保持部３６ａの概ね中仕上げバイト３５ｂ、仕上げバイト３６ｂに対応する位置をさらに押圧する。

これにより、中仕上げバイト３５ｂはさらに切り欠き部３５ｃから中仕上げバイト３５ｂ側の部分の弾性変形が大きくなり、中仕上げバイト３５ｂが径方向に対してより外側へ移動した状態となる。また、仕上げバイト３６ｂについても同様に、切り欠き部３６ｃから仕上げバイト３６ｂ側の部分の弾性変形が大きくなり、仕上げバイト３６ｂが径方向に対してより外側へと移動した状態となる。

そしてこのとき、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂと仕上げ部材用テーパー面３２ｃとはその傾斜角の違いにより、図８乃至図９に示した中仕上げ加工配置の場合と異なり、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂのテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅が、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅に比較して小さくなっている。そのため、仕上げ加工配置においては仕上げバイト３６ｂが中仕上げバイト３５ｂに比較して径方向外側に突出した状態となる。

また、図１２に示すように、ホーニング用部材３７は、図１０に示した状態に比較してより砥石拡張プレート４１側（径方向内側）に移動し、砥石３７ｂの表面が仕上げバイト３６ｂの外径より径方向内側に位置する状態を維持する。

このように、仕上げ加工配置においては、仕上げバイト３６ｂの外径が中仕上げバイト３５ｂ、砥石３７ｂの外径に比較して大きくなるように工具側ドローバー３２を移動させる。例えば、仕上げバイト３６ｂの外径は完成径に設定される。

このようにして仕上げ加工を行ったら、ドローバー駆動モーター２８によってドローバー駆動シャフト２３を回転駆動し、主軸側ドローバー１４を介して工具側ドローバー３２を前進（例えば、中仕上げ加工位置まで）させる。これにより、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのテーパー伝達ピン３９に対向する位置は径方向の幅が小さくなり、保持部材４０内でテーパー伝達ピン３９が径方向内側へ摺動するとともに、中仕上げバイト保持部３５ａおよび仕上げバイト保持部３６ａの弾性変形している部分が復元力により軸心方向に移動する。これにより図１１乃至図１３に示す状態に比較して中仕上げバイト３５ｂ、仕上げバイト３６ｂが径方向内側へ移動する。

続いて主軸駆動モーター１９を停止して主軸１３の回転駆動を停止させた後、エアマイクロメーターを用いて被加工物に形成された穴の径を計測する。

以下に、エアマイクロメーターによる穴の径の計測について簡単に説明する。エアマイクロメーターによる穴の径の計測を行う場合、図３に示すＮＣ装置３からシーケンサ２９ｃへ計測指令が出力されて、シーケンサ２９ｃから制御装置２９ｂに計測指令信号が出力されると、制御装置２９ｂによってＡ／Ｄ変換機２９ａや計測エア供給源２９ｄ、エア供給接続ユニット２０の制御が開始される。油圧によってエア供給接続ユニット２０が工具２側へ移動させると、計測エア供給源２９ｄからＡ／Ｄ変換機２９ａを介して供給される計測エアが、計測エア供給路１３ｂ、計測エア供給路３１ｄを介して測定エアーノズル３３の噴き出し口からそれぞれ噴出する。

このときにＡ／Ｄ変換機２９ａでは計測用エアの圧力（計測用エアの流量に相当）を検出し、この検出信号を制御装置２９ｂへ出力する。制御装置２９ｂでは、Ａ／Ｄ変換機２９ａから出力された圧力検出信号から計測エアの流量を求め、この計測用エアの流量と、予め記憶されている計測用エア流量と穴径の関係を表すデータに基づいて被測定物の加工穴の直径を求めるようになっている。

そして、エアマイクロメーターによる計測が終了したら、計測結果に基づいて主軸駆動モーター１９によりドローバー駆動シャフト２３を回転駆動させ、主軸側ドローバー１４を介して工具側ドローバー３２をホーニング加工位置（本実施形態では、図４乃至図６に示す位置）まで前進させた状態（以下、このような状態をホーニング加工配置と呼称する）とする。

図４乃至図６に示すように、ホーニング加工配置においては、図８乃至図１０に示した状態に比較して中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃのそれぞれテーパー伝達ピン３９に対向する位置の径方向の幅が小さくなっている。そのため、中仕上げ部材用テーパー面３２ｂ、仕上げ部材用テーパー面３２ｃに当接しているテーパー伝達ピン３９は、保持部材４０内をさらに径方向内側に向かって摺動し、工具本体３１内に収まった状態となる。

これにより、中仕上げバイト保持部３５ａおよび仕上げバイト保持部３６ａは弾性変形が解消されてもとの形状に戻り、中仕上げバイト３５ｂ、仕上げバイト３６ｂが中仕上げ加工配置、仕上げ加工配置に比較して径方向内側へ移動した状態となる。

これに対し、ホーニング用部材３７は、砥石拡張プレート４１の傾斜部４１ａ，４１ｂに沿って径方向外側へ移動し、ホーニング用部材３７が径方向外側へ移動する。これにより、砥石３７ｂの外径が中仕上げバイト３５ｂ及び仕上げバイト３６ｂの外径に比較して径方向外側に突出した状態となる。

このように、ホーニング加工配置においては、砥石３７ｂの外径が中仕上げバイト３５ｂ、仕上げバイト３６ｂの外径に比較して大きくなるように工具側ドローバー３２を移動させる。例えば、砥石３７ｂの外径は完成径＋２０μｍ程度となるように設定される。

さらに、本実施形態では、ホーニング加工を行う際にエアマイクロメータを用いて常時被加工物の穴の直径を監視し、加工の状態に応じてドローバー駆動モーター２８により工具側ドローバー３２の位置を補正しつつ、被加工物の穴の直径が要求寸法になるまでホーニング加工を行うものとする。

エアマイクロメータによる計測によって被加工物の穴の直径が所定の寸法に達したら、ドローバー駆動モーター２８を用いて工具側ドローバー３２の位置を例えば図８乃至図１０に示した中仕上げ加工位置まで後退させる。

ここで、ホーニング加工位置から主軸側ドローバー１４を後退させる場合には、砥石拡張プレート４１がホーニング用部材３７に対して主軸側へ移動することとなる。ホーニング用部材３７と砥石拡張プレート４１とは砥石連動用ピン４２によって連結されているため、上述したようにホーニング用部材３７が移動すると砥石連動用ピン４２が孔部３７ｅに進入し、これに伴いホーニング用部材３７が径方向内側へ引張られるように移動することによりホーニング用部材３７が径方向内側へ移動する。

このようにして砥石３７ｂの外径を縮小させたら、主軸駆動モーター１９を停止して主軸１３の回転を停止させ、加工処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態に係るボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具によれば、バイトによるボーリング加工から砥石を用いたホーニング加工までの一連の加工工程を例えばマシニングセンタ等の一台の工作機械で行うことができるため、作業性の更なる向上、及び、加工に掛かるコストの低減が可能となる。

本発明は、ボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る工作機械の主軸装置全体の構造を示す部分断面図である。本発明の一実施形態に係る主軸装置の主軸を示す構造断面図である。図２の要部拡大図である。本発明の一実施形態に係る主軸装置に装着される工具の一例を示す断面図である。図４に示す工具の他の断面図である。図４のＡ−Ａ矢視断面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。図４に示す工具においてドローバーを後退させた状態を示す断面図である。図８に示す工具の他の断面図である。図６に示す工具においてドローバーを後退させた状態を示す断面図である。図８に示す工具においてドローバーをさらに後退させた状態を示す断面図である。図１１に示す工具の他の断面図である。図１０に示す工具においてドローバーをさらに後退させた状態を示す断面図である。

符号の説明

１主軸装置
２工具
１１ハウジング
１２ベアリング
１３主軸
１３ａ軸孔
１３ｂ計測エア供給路
１４主軸側ドローバー
１９主軸駆動モーター
２０ａ計測エア通路
２１エア供給部
２２ベアリング
２３ドローバー駆動シャフト
２６ドローバー駆動シャフト側伝達ギヤ
２７ドローバー駆動モーター側伝達ギヤ
２８ドローバー駆動モーター
３０コレット
３１工具本体
３１ａ軸孔
３１ｂ周壁
３１ｄ計測エア供給路
３２工具側ドローバー
３２ｂ中仕上げ用テーパー面
３２ｃ仕上げ用テーパー面
３３測定エアーノズル
３５中仕上げ用部材
３５ａ中仕上げバイト保持部
３５ｂ中仕上げバイト
３５ｃ切り欠き部
３６仕上げ用部材
３６ａ仕上げバイト保持部
３６ｂ仕上げバイト
３６ｃ切り欠き部
３７ホーニング用部材
３７ａ砥石保持部
３７ｂ砥石
３７ｃ，３７ｄ傾斜面
３８ネジ
３９テーパー伝達ピン
４１砥石拡張プレート
４１ａ，４１ｂ傾斜面
４２砥石連動用ピン
３７ｅ孔部
４３油圧スプリング
４４皿バネ

Claims

径方向外側の端部にバイトが取り付けられた第一の加工部材および径方向外周面に砥石が固着された第二の加工部材を周方向に配設された工具本体と、
前記工具本体の軸孔に摺動可能に支持される駆動軸と、
前記第一の加工部材と前記駆動軸との間に設けられ軸方向に沿って傾斜する第一の傾斜部と、
前記第二の加工部材と前記駆動軸との間に設けられ軸方向に沿って前記第一の傾斜部とは異なる角度で傾斜する第二の傾斜部と、
前記第一の加工部材と前記第二の傾斜部との間に介装された第一の伝達手段と、
前記第二の加工部材と前記第二の傾斜部との間に介装された第二の伝達手段とを備え、
前記第一の加工部材および前記第二の加工部材が前記駆動軸の前後進に伴って各々径方向に拡縮される
ことを特徴とするボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具。
前記第一の加工部材が、中仕上げバイトが取り付けられた複数の中仕上げ用加工部材及び仕上げ用バイトが取り付けられた一つの仕上げ用加工部材からなり、
前記第一の傾斜部の前記中仕上げ用加工部材に対応する角度と、前記仕上げ用加工部材に対応する角度とが異なる
ことを特徴とする請求項１記載のボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具。
前記第二の加工部材の前記傾斜部に対向する面が前記第二の傾斜部と同一の傾斜角を有し、
前記第二の伝達手段が、前記第二の加工部材を前記駆動軸の移動と連動して径方向へ移動させる
ことを特徴とする請求項１記載のボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具。
前記駆動軸の先端に該駆動軸を主軸側に付勢する押圧手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具。
前記工具本体が、該工具本体の周壁の軸心を挟んで対向する位置に設けられた計測用エアーノズルの噴出し口に連通され、前記主軸に形成された主軸側計測エア供給路から計測エアを供給される工具側計測エア供給路を備える
ことを特徴とする請求項１記載のボーリング加工及びホーニング加工兼用可変径工具。