JPH0790405B2 - 深穴加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工具交換可能で、切屑をスムースに排出し、能
率的な加工を行わしめる深穴加工方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、深穴加工の方法として種々あるが、代表的な方法
として次にあげる３つの方法が知られている。即ち第１
の方法として、ガンドリル方式は偏心した切刃をもつ工
具内部を貫通する油穴に、高圧の切削油を工具後端より
送り込み、先端部より切削点へ流出し切削によって生じ
る切屑とともに工具シャンクのＶ溝を通って外部に排出
されるものである。

第２の方法は、エジェクタドリル方式と呼ばれている方
法で、ドリル内に２重油穴をもち、外側の流路から油を
供給し、内側の流路で切屑とともに排出する方法であ
る。

さらに第３の方法は、BTA方式と呼ばれているものでド
リルと穴内面のすきまから油を供給し前記同様ドリル中
央部の穴から排出するものである。以上のいずれの方式
も工具は専用的にワークに合わせて取付けられるもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の方法では、どうしても手作業による段取り
作業が必要となり、自動化する上で種々制約され自動化
は困難であり、深穴加工用としてこの技術が完全に自動
化されたものはなかった。

本発明はこのような従来の問題点を解決するものであっ
て、本発明の目的は、特にエジェクタドリル方式をもと
にした深穴加工で工具を交換できるようにし、又ワーク
を反転させ前後の加工を行うようにして、完全自動化を
施した高能率な深穴加工の方法及びその装置の提供にあ
る。即ち第１の目的は、工具を交換可能にし、しかも従
来通り高圧の油を供給し、排出もできるようにした。
又、工具貯蔵マガジンに収納されている工具を主軸との
間で自動的に交換できるようにし、段取り時間を短縮さ
せた。

第２の目的は、ワークを前後の双方向から分割して加工
することにより長いドリルを必要としないで加工を行な
えるようにしたことである。

第３の目的は、深穴加工に伴い通常長いドリルを支持す
るためのブッシュを必要とするが本発明はそれを必要と
せず、深穴加工の前加工として深穴案内用の穴加工を行
うようにした点にある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、この発明は、主軸に着脱自
在に取付けられる工具ホルダーと、この工具ホルダー
を、軸受を介して回転可能に支持し供給路が穿設された
支持部材と、この支持部材に設けられ工作機械本体側の
固定部に係合して前記支持部材の回転を防止すると共に
前記工作機械本体側の供給路と係合して前記支持部材の
供給路に高圧の流体を供給する係合部材とからなる深穴
用工具を、前記工作機械本体側の主軸に装着し、この主
軸を回転させてワークに貫通孔を加工する際に、前記工
作機械本体側の供給路より高圧の流体を前記深穴用工具
の刃先に供給すると共に、この刃先から前記流体を切粉
と共に前記深穴用工具の排出路を経て外部に排出する深
穴加工方法において、複数の前記深穴用工具及び通常の
内径工具を単一の工具マガジンに収納する手順と、前記
工作機械の前面に設けられた180度反転可能なテーブル
にワークを固定する手順と、前記通常の内径工具で前記
ワークの表部分に案内加工穴を浅く施す手順と、前記工
具マガジンと主軸との間で前記深穴用工具と通常の内径
工具を交換動作させると共に、前記深穴用工具側の係合
部材と前記工作機械本体側の固定部を係合させる手順
と、前記案内加工穴に案内され、前記深穴用工具で前記
ワークの表部分略半分を加工し、前記テーブルを180度
反転させ、通常の内径工具によりワークの裏部分に案内
加工穴を浅く施す手順と、前記案内加工穴に案内され、
前記深穴用工具で前記ワークの裏部分を加工し、貫通孔
を加工する手順とからなることを特徴とする深穴加工方
法とした。

〔作用〕

本発明は次のように動作する。

工具貯蔵マガジンを有するNC工作機械である本体の主軸
にATC（自動工具交換装置）を介して深穴用工具および
通常の内径工具（深穴用工具の径相当で、深穴加工用の
案内のための短工具）を取付ける。この深穴用工具は自
動的に交換可能な構成になっている。一方ワークについ
ては、主軸の前面にあるテーブル上に取付具を備え、搬
送装置から搬送されるワークをこの取付具に位置決めし
固定する。工具とワークの段取りが完了すると先ず、ワ
ークの一方の加工端を深穴加工用の案内のため短工具で
浅く中ぐり加工をする。続いてATCで短工具を深穴用工
具に交換してワークの深穴の加工を行う。この深穴加工
はワーク長さの約半分程である。加工そのものは従来同
様高圧のクーラントを供給して行う。加工が終わると、
テーブルは180度反転し、引続きワーク後端部を前述同
様の方法で加工する。

発生する切屑は工具中心穴を貫流し工具ホルダーから外
部へ排出される。

〔実施例〕

次に実施例について図をもとに説明する。

第１図は従来例を示すもので、深穴用工具は工具シャン
ク１にアウターチューブ1aとインナーチューブ1bが用い
られており、この工具の先端部即ちアウターチューブ1a
の先端に切刃２を有している。前記アウターチューブ1a
とインナーチューブ1bとの間に空間部３が形成され、ク
ーラントはこの空間部３を通して切刃２に吹出される。
又インナーチューブ1bの軸心は中空部４となっており、
切屑はクーラントとともにこの中空部４を通り排出管５
へ導かれる。

この実施例はエジェクタドリル方式といわれているもの
で、前記空間部３と中空部４との間にエジェクタノズル
６が周方向に適当間隔において配設されている。高圧の
クーラントが流入口７から供給され、この高圧クーラン
トは空間部３を通って切刃２に達し大気圧と同圧にな
る。又クーラントの一部はエジエクタノズル６を通り中
空部４に噴出する。エジェクタノズル６から噴出する際
中空部４はエジェクタ効果により真空化される。この真
空化により吸引力が発生し、切刃２にあるクーラントを
切屑とともに中空部４側に流入させ排出管５に導き外部
へ排出する。この深穴用工具はヘッドに回転可能に支承
される主軸に取付けられる。一方、ワーク８はテーブル
上に固定されている。又、工具シャンク１は一般に長い
ものであり加工中の振れを防止するため、ガイドブッシ
ュ９が設けられている。図１でも明らかなように従来の
ものは専用的に設置されるものである。

図示はしていないが他の方式についても、クーラントの
流入、排出の方法又は工具そのものの違いはあるにして
も専用的に設置される点では同様な構成をなすものであ
る。

本発明は、前記従来のものに比べ深穴用工具の取扱いを
簡素なものとし、又ワークを取付けたテーブルを反転さ
せるなどして、自動的に操作ができるように工夫したも
のである。先ず第２図は本発明の深穴加工機械の概要を
示した実施例図である。10は主軸11を回転自在に支承す
る加工機械本体である。この本体10の側壁には工具貯蔵
マガジン12が設けられている。この工具貯蔵マガジン12
と前記主軸11との間に、深穴用工具13を交換するための
ATC（自動工具交換装置）14が取付けられている。前記
主軸は、図示はしていないが深穴用工具を着脱自在に取
付けられる公知の方法の構成としてある。又、工具貯蔵
マガジンに対しても公知の方法に準じて深穴用工具を収
納できるようにしてある。一方この主軸11に対向して前
面（図の右側）には、テーブル15が主軸11の軸線方向に
相対的に移動自在に設置されている。このテーブル15に
はワーク16を取付けるための固定装置17a,17bが設けら
れている。又、このテーブル15は公知の駆動手段で180
度反転できる構成となっている。

次に深穴用工具の詳細を第３図に基づいて説明する。

本発明の深穴用工具13は、ATC14により把持部18を介し
て前述のように主軸と工具貯蔵マガジンとの間で交換可
能な構成になっている。図は主軸11にキー19で位置決め
され取付けられた状態を示している。直接主軸に挿着さ
れる工具ホルダー20を、２つの軸受21を介して回転駆動
可能に支持部材22が支持している。この支持部材22に
は、加工機械本体10の固定部にこの支持部材22を回転さ
せないように係合する係合ピン23が進退自在に設けられ
ている。この係合ピン23は、ばね24により本体10側に付
勢され係止ピン25によりその動きが規制されている。
又、係合ピン23内にはボール26が内挿されており、ばね
27の付勢により本体10側と連通する穴28をふさいでい
る。

さらに係合ピン23の外周の一部に突起片29が設けられ、
この突起片29は、深穴用工具13が主軸11に挿着されるま
では主軸との工具交換位置の相対関係を維持するため、
ばね24の付勢により工具ホルダー20の把持部18の一部切
欠溝30に係合する。深穴用工具13が主軸11に挿着される
と、係合ピン23は本体10の固定部に当接し前記突起片29
を前記切欠溝30から離脱する。従って深穴用工具13は、
ATCで工具交換中は工具ホルダー20と支持部材22が突起
片29で係合しているので、相対的に回転することなく一
体的に構成されるが、主軸10に挿着されると工具ホルダ
ー側と支持部材側の係合関係は外れ、工具ホルダー20は
支持部材22で支持されながら相対的に回転する。前記係
合ピン23の前端は本体10の穴31に挿入する。又、本体10
には油路32が形成されている。一方、前記工具ホルダー
20の内部には工具シャンク１がコレット33により強固に
締め付けられている。このコレット33はナット34により
テーパが押し込まれる形で圧縮される。

工具シャンク１はエジェクタドリル方式の従来と同様の
ものであり、２重チューブ構造となっている。前記本体
10の油路32および係合ピン23の穴28に連通し前記支持部
材22に油路35が設けられている。この油路35は前記工具
シャンク１のアウターチューブ1aとインナーチューブ1b
の間の空間部３に連通している。高圧のクーラントはこ
の空間部３を通過し切刃２に吹出され、さらに切屑とと
もに中空部４を矢印の如く導かれる。導かれたクーラン
トは、工具ホルダー20の排出空間部36を通り支持部材22
の排出口37より外部へ排出される。

次にテーブルにワークを取付けた構成について第４図を
基に詳述する。

テーブル15には基台38が固定され、この基台38に水平方
向に進退自在に２つのクランパ39,40が支持されてい
る。さらに基台の側面には前記クランパを進退させる油
圧シリンダ41,42が取付けられている。この油圧シリン
ダ内にはピストン43,44が内装され、前記クランパ39,40
と夫々結合している。前記クランパ39,40は互いに対向
する位置でワークを挟持するようになっており、ワーク
側先端部はワークを把持するためＶ形状をなしている。
実施例ではクランパ39側は一体的に構成されているが、
クランパ40側はＶブロック45が別に取付けられる構成に
なっている。これはワークの径が変わる場合に取外し交
換できるようになっているためである。又、前記シリン
ダ42の押圧面積はシリンダ41の押圧面積より大きくして
ある。これはワークの位置を常に主軸軸線上に一定の位
置に配置させるためである。即ちワークは押圧力の強い
シリンダ42によりクランパ40で押し出され主軸軸線上に
位置決めされる。クランパ39は前記シリンダ42より押圧
面積の小さいシリンダ41によってワークを前記Ｖブロッ
ク45側に押し付ける。かくしてワークは主軸軸線上に位
置決め固定される。

ワーク下方向２つの基台38,38の間にはワーク載置台が
設けられている。即ち枠体46,47に挟持された支持体48
がばね49により上方へ付勢されて上下移動自在に設けら
れており、この支持体48にはローラ50がシャフト51を介
して回転自在に支持されている。

前記ワークは直接このローラ50に載置される。又、前記
支持体48は上方向の移動距離を枠体46,47に設けられた
ボルト52により調整される。

又、ソレノイドバルブ53,54はクランパ移動動作切換え
のためのものである。テーブルの回転中心位置には前記
ソレノイドバルブ53,54からの圧油を前記シリンダー41,
42に導通させるための分配器が設けられている。

ワークの取付けは以上のように構成され次のように動作
する。ワーク搬入前は初期状態とするがソレノイドバル
ブ53,54を切換え、圧油を55,56側へ送りクランパ39,40
を後退させておく。搬送ラインから送られてきたワーク
はテーブルへ案内され、該テーブル15上の固定装置17a,
17bの前記ローラ50に載置される。ワークが正規の位置
に位置決めされると、ソレノイドバルブ53,54を切換
え、圧油を前記とは逆に送り、クランパ39,40をワーク
側へ前進させワークをクランプする。

続いて本体側の工具でこのワークの加工をすることにな
るが、先ず深穴加工の前に深穴工具の径相当の通常の内
径工具で浅く穴加工をする。これは深穴加工工具の案内
にするためである。所定の深さの加工を終えると工具を
自動交換し続いて正規の深穴加工を施す。この場合には
およそワーク長さの半分程度の穴加工を行う。続いてワ
ークを反転させ、工具は再度通常の内径工具にATC交換
され、前記同様の加工をくり返す。この深穴加工は以上
のようにして行い、全て人手を要せず自動で行うように
なっている。

次に他の実施例として第５図について説明する。この例
は、深穴用工具をいわゆる旋盤方式の主軸に適用したも
ので図示はしていないが、工具を主軸に取付けられたコ
レットチャックで締め付ける方法である。この場合は比
較的径の大きい工具に対応可能で、又加工後のクーラン
トも主軸後方へ排出することが可能な構成である。

この構成は工具ホルダー60に連結部材61を押付部材62で
固定し、この連結部材61に深穴用工具を取付ける構成で
ある。又、支持部材63には供給側のホルダー64を取付
け、このホルダー64が固定側に支えられるようになって
いる。

前記工具ホルダー60は主軸前端に設けられたコレットチ
ャック65（図省略）に設けられるようになっている。切
屑等を含んだ加工後のクーラントは排出路66を通って主
軸後端へ排出される。

テーブル上のクランプについての他の実施例として第６
図に示すのは、ワークの径が変わった場合Ｖブロックは
交換せず、該ワークの径に応じて出入り調整のできる構
成である。即ちベース上をスライドする２つの傾斜体7
0,70aを左右の異なるねじ71で開閉できるようにしたも
のである。

〔効果〕

本発明は以上のような構成をなし、次のような効果を有
する。

従来のように長い深穴用工具を必要とせず、全ての工程
を完全に自動運転が可能な深穴加工ができるので著しく
加工能率向上が図られ、生産性が上がった。深穴用工具
が短いことは全ての工具を工具貯蔵マガジンに収納可能
で工具管理の面でもやり易い効果がある。

又ブッシュを必要としない加工ができるので、構成が簡
素化できる。搬入されるワークは確実にクランプできる
構成としたので、ワークを搬送ラインとの間で完全自動
搬出入ができ従来のように手作業による段取り作業は必
要としない。即ち省力化が図られ無人化に対応できるこ
ととなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の実施例図、第２図は本発明の全体構成
図、第３図は深穴用工具を主軸に取付けた断面図、第４
図はワークの取付構成図、第５図は他の実施例による深
穴用工具の断面図、第６図は他の実施例によるワーク取
付の部分図、である。 １……工具シャンク、２……切刃、６……エジェクタノ
ズル、10……加工機械本体、11……主軸、12……工具貯
蔵マガジン、13……深穴用工具、17a,17b……固定装
置、22……支持部材、23……係合ピン、39,40……クラ
ンパ、41,42……シリンダ、50……ローラ、53,54……ソ
レノイドバルブ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−199310（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−167614（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−9300（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸に着脱自在に取付けられる工具ホルダ
   ーと、この工具ホルダーを軸受を介して回転可能に支持
   し供給路が穿設された支持部材と、この支持部材に設け
   られ工作機械本体側の固定部に係合して前記支持部材の
   回転を防止すると共に前記工作機械本体側の供給路と係
   合して前記支持部材の供給路に高圧の流体を供給する係
   合部材とからなる深穴用工具を、前記工作機械本体側の
   主軸に装着し、この主軸を回転させてワークに貫通孔を
   加工する際に、前記工作機械本体側の供給路より高圧の
   流体を前記深穴用工具の刃先に供給すると共に、この刃
   先から前記流体を切粉と共に前記深穴用工具の排出路を
   経て外部に排出する深穴加工方法において、 複数の前記深穴用工具及び通常の内径工具を単一の工具
   マガジンに収納する手順と、 前記工作機械の前面に設けられた180度反転可能なテー
   ブルにワークを固定する手順と、 前記通常の内径工具で前記ワークの表部分に案内加工穴
   を浅く施す手順と、 前記工具マガジンと主軸との間で前記深穴用工具と通常
   の内径工具を交換動作させると共に、前記深穴用工具側
   の係合部材と前記工作機械本体側の固定部を係合させる
   手順と、 前記案内加工穴に案内され、前記深穴用工具で前記ワー
   クの表部分略半分を加工し、前記テーブルを180度反転
   させ、通常の内径工具によりワークの裏部分に案内加工
   穴を浅く施す手順と、 前記案内加工穴に案内され、前記深穴用工具で前記ワー
   クの裏部分を加工し、貫通孔を加工する手順とからなる
   ことを特徴とする深穴加工方法。