複合加工工具
【課題】 複合加工工具を従来の工具に比べ高価とならず自動工具交換可能に構成するとともにバルブシート及びバルブガイドを個別に制御することで加工精度を一段と高めたマシニングセンタ及び専用工作機械の両用に開発した複合加工工具を提供する。
【解決手段】 工作機械（マシニングセンタ）の主軸３０の先端の主軸保持部（テーパー穴）３０Ａに、工具連結部３１Ａを挿入して主軸に離脱手段ＣＯで結合する工具本体３１であって、中間筒３５内に挿通した内周筒３７の先端にリーマ４０が装着されるとともに、上記中間筒３５の先端側に上記切刃（バイト）Ｂが繋がれ、上記外周筒内の中間筒と内周筒とが上記軸線Ｌの周りに回転可能に且つ軸線方向に移動可能に配置され、リーマ４０を取り付けるチャック手段Ｃを備えた複合加工工具１００である。
【解決手段】 工作機械（マシニングセンタ）の主軸３０の先端の主軸保持部（テーパー穴）３０Ａに、工具連結部３１Ａを挿入して主軸に離脱手段ＣＯで結合する工具本体３１であって、中間筒３５内に挿通した内周筒３７の先端にリーマ４０が装着されるとともに、上記中間筒３５の先端側に上記切刃（バイト）Ｂが繋がれ、上記外周筒内の中間筒と内周筒とが上記軸線Ｌの周りに回転可能に且つ軸線方向に移動可能に配置され、リーマ４０を取り付けるチャック手段Ｃを備えた複合加工工具１００である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）を同時に切削する複合加工工具に係り、特に、工具の自動交換機能と加工精度を合理的に高めたマシニングセンタおよび専用工作機械の両用の複合加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドを同時に切削するバルブシート切削工具が提供されている。その代表的なものは、バイトを保持したスライダやそのスライダが嵌合されるスライド溝の磨耗を抑制して、高精度加工ができるようにしたものである。更に、詳細に説明すれば、自身の軸線を中心に回転される工具本体の前面に、前記軸線に沿って延びるとともに、底面が前記軸線に対して傾斜するスライド溝を設け、そのスライド溝内にはバルブシートを切削するためのバイトを有するスライダを収容し、前記工具本体にはスライダをスライド溝の底面に沿って往復運動させるための駆動体を設けたバルブシート工具である。前記バルブシート工具は、工作機械の主軸の支持部に取り付けるべく、円錐形とした主軸の先端部の内面を凹部とし、この凹部内に嵌合させた回転部材と主軸支持部の凸部とが連結されている。そして、特に、前記スライダとスライド溝の内面との間には複数の回転体を連結したプレートよりなる転がり対偶手段を設けたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記バルブシート工具によると、スライダとスライド溝の内面との間には複数の回転体を連結したプレートからなる転がり対偶手段を設けたから、スライダの移動抵抗が低減されて磨耗を抑制でき、常に高精度加工ができるという利点を有する。しかしながら、バルブシート工具は、リーマとバイトとは、支持部材の進退移動により連動して一体的にリーマは軸線上を進退してガイドブッシュの孔加工を行い、バイトは傾斜したスライド溝に沿って進退してバルブシート「テーパー座面」を切削仕上げされる１軸制御であるから、バイトによるバルブシートの加工時にリーマが空転してしまうことになり、孔加工の精度を低下させてしまう問題点がある。また、バルブシート工具には、工作機械の主軸との自動交換機能をもたない。
【０００４】
また、別の複合加工工具は、工具本体と、バルブガイド穴加工用リーマと、工具本体に固定された逃げ面加工用カッタと、第１及び第２の極端位置の間で移動可能に工具本体に保持された当り面加工用カッタとを備える。そして、逃げ面加工用のカッタの切刃はバルブガイド穴の中心軸線に対して当り面と同じ角度で延びる。当り面加工用カッタが第１の極端位置又は第２の極端位置にある時、逃げ面加工用のカッタ及び当り面加工用カッタの何れか一方のみがバルブシートに接触し、他方はバルブシートに接触しない。更に、上記複合加工工具は、ハウジングのテーパー部をマシニングセンタの主軸テーパー穴に連結され、主軸側から供給される圧力流体が第１シリンダ室とそのピストンや第２シリンダ室とそのピストンに導かれ、逃げ面加工用カッタや当り面加工用カッタを軸心方向に進退移動するものが提供されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
上記複合加工工具は、逃げ面加工用カッタと当り面加工用カッタとは、別個に駆動される２軸制御であるから、同時に切削加工を始めず、ビビリを生じ難く、上記１軸制御のような問題点が発生しない。しかし、逃げ面加工用カッタや当り面加工用カッタは、各シリンダ室への圧力流体の流量制御で行うから、精密な切削送り制御ができ難い。
【０００６】
更に、別の切削工具は、工具本体後端側に形成された取付部が工作機械の工具保持部に取り付けられ、工具本体が軸線回りに回転されつつ軸線方向先端側に向かって送られることにより、工具本体の装着穴に装着されたリーマが、例えばエンジンのシリンダヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、工具本体先端外周に設けた切刃が、このバルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工するものである。しかし、このものも、切削工具の主軸との交換は、手作業によらなければならないから、通常のマシニングセンタのように切削工具の自動交換による自動運転ができない（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】 特開２０００−６１７２２号公報
【特許文献２】 特開２００５−１２５４１６号公報
【特許文献３】 特開平６−３０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来のバルブシート工具や複合加工工具や切削工具が持つ問題点に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、複合加工工具を自動工具交換可能に構成するとともにバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）を個別に制御することで加工精度を一段と高めたマシニングセンタ及び専用工作機械の両用に開発した複合加工工具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本発明の請求項１による複合加工工具は、軸線で回転する工具本体は、外周筒に嵌る中間筒とこの中周筒内に嵌る内周筒とが軸線に同軸状に且つ軸線方向に互いに移動可能に備え、上記中周筒の先端外周に座面用切刃を備え内周筒の軸線先端に孔用切刃を備え、上記工具本体の後端側に工作機械の主軸保持部に係脱される工具連結部を備えた複合加工工具であって、上記工具連結部には上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒との周方向の相対回転角を規制するとともに回転力を伝達する回転伝達手段と、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと、工具着脱時の案内部と、を備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となり上記工具連結部と上記工具連結辺とを相対的回転させて上記工具側係合部と主軸側係合部とを係合することにより、上記工具本体が上記工作機械の主軸保持部に連結されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２による複合加工工具は、請求項１記載の複合加工工具において、上記工作機械は、マシニングセンタまたは専用工作機械であることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明の複合加工工具によれば、マシニングセンタまたは専用工作機械の主軸先端の主軸保持部に挿入して連結される複合加工工具は、この工具自動交換操作時において、上記複合加工工具の工具連結部には、上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となる。これで、上記工具連結部が上記工具連結辺に挿入可能となり、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記工具側係合部と上記主軸側係合部とを係合する。この後、上記工具連結辺を主軸奥側へ引っ張ってクランプする。また、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から外すときには、上記工具連結辺を主軸側へ引き出してアンクランプする。この後に、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記工具側係合部と上記主軸側係合部とを外して係合を解く、これで、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から引き抜けられる。以上の工具交換操作により、上記複合加工工具は、上記主軸の主軸保持部に対して自動工具交換される。
これにより、複合加工工具はマシニングセンタの主軸保持部との自動着脱「自動工具交換」ができるし、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）とを個別に高精度仕上げ切削する各種寸法の加工が自動運転または専用工作機械における手動又は自動の場合においても瞬時に着脱ができ、その加工能率が高められる。
【００１２】
また、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒との周方向の相対回転角を規制するとともに主軸の回転力を伝達する回転伝達手段を設けているから、複合加工工具の工具連結部と主軸の主軸保持部との係脱作用が的確に出来るとともに、主軸の回転力が外周筒と中間筒と内周筒とに伝達され、切削加工が確実に行われる。また、工具の係脱時に中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙとに規制したから、工具軸心と主軸軸心が例えば経年変化に伴いずれて、互いに接触する事があっても外周筒に対する中間筒と内周筒は軸線方向にＸまたはＹの距離以上移動しない。更に工具装着時確実に結合が出来る為に工具連結部と工具連結辺との周方向に各々の係脱をガイドする案内斜面部を設けたから、自動工具交換を確実にするとともに、工具連結部の中間筒・内周筒の軸方向隙間量を微小にすることが出来る。結果的に、加工精度を必要とされるマシニングセンタ用及び専用工作機械用の両用に適応できる複合加工工具が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマシニングセンタ用の複合加工工具によると、通常のマシニングセンタと同様に、上記複合加工工具における各種寸法のものが自由に自動工具交換操作できる。また、回転伝達手段と移動量規制手段と案内部とにより、工具交換時の係脱精度が高められるとともに軸線方向のガタがなく２軸制御の元に高精度に各工具の位置決めができる。これにより、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシートとバルブガイドとの仕上げ切削が個別に高精度に加工でき、且つ各種寸法のバルブシートとバルブガイドが自動若しくは自由に運転でき、加工能率が高められる。
即ち、▲１▼複数種類の加工ワークとなる各種寸法のバルブシートとバルブガイドの切削加工が個別にできること。▲２▼この工具によれば、従来の工具に比べて構成が合理的になっているから製造費も安く、規格の工具シャンク方式による自動工具交換であるから主軸への装着頻度が高くても装着精度が低下しない。▲３▼従来、自動工具交換が不可能であったが自動工具交換を可能とするとともに、バルブシートとバルブガイドとに対するリーマ加工工具とバルブシート加工工具とが別々の２軸制御で高精度にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１はマシニングセンタ用の複合加工工具の断面図であり、図２〜図６は部分断面図、図７は複合加工工具の加工状態の断面図である。
【００１５】
本発明のマシニングセンタおよび専用工作機械の両用に適応できる複合加工工具１００は、下記のように構成されている。まず、図１に示すように、工作機械（マシニングセンタ）の主軸３０の先端の主軸保持部（テーパー穴）３０Ａに、工具連結部３１Ａを挿入して主軸に離脱手段ＣＯで結合する工具本体３１において、工具連結部３１Ａを有する外周筒３１Ｂの軸線Ｌを中心に回転される前面体１５に、上記軸線に沿って延び底面が上記軸線に対して傾斜するスライド溝３３を設けている。そのスライドミゾ内にバルブシートＶＳを切削するバイトＢを有するスライダＳを収容し、上記スライダＳを駆動する中間筒３５を上記外周筒３１Ｂ内に旋回・軸線方向に移動可能に備えている。中間筒３５内に旋回・軸線方向に移動可能に挿通した内周筒３７には、先端にリーマガイド筒４１が取り付けられている。即ち、内周筒３７の先端にリーマ「孔用切刃」４０が装着されるとともに、上記中間筒３５の先端側に上記切刃（バイト、座面用切刃）Ｂが繋がれ、上記外周筒内の中間筒と内周筒とが上記軸線Ｌの周りに回転可能に且つ軸線方向に移動可能に配置され、リーマ４０を取り付けるチャック手段Ｃを備えた複合加工工具１００である。尚、上記各周筒３１Ｂ，３５，３７の後部と前部には、後記するが、回転伝達手段８０と中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと工具着脱時の案内部４７を設けている。
【００１６】
続いて、上記複合加工工具１００の詳細構成を説明する。まず、複合加工工具は、軸線Ｌで回転する工具本体３１を有し、上記工具本体３１の先端に上記軸線Ｌに沿って伸びるリーマ４０が装着されるほか上記工具本体の先端外周に切刃（バイト）Ｂが配置されている。上記工具本体３１の後端側にマシニングセンタまたは専用工作機械の主軸保持部３０Ａに係脱される工具連結部３１Ａを有する。上記工具本体は、これ自身の外周筒３１Ｂとこの筒内に嵌る中間筒３５とこの中周筒内に嵌る内周筒３７とが、上記軸線Ｌに同軸状に回転し且つ軸線方向に互いに移動可能に配置されている。
【００１７】
上記工具連結部３１Ａは、上記外周筒３１と中間筒３５と内周筒３７との後端にそれぞれ形成された複数（図示では４箇所、それ以上で以下でも良い）の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋで構成されている。この工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋは、凹凸状に形成された工具側係合部となっている。上記複数の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋに対応する上記主軸保持部３０Ａ内には、上記工具連結部を挿入して係脱される複数（図示では４箇所、それ以上で以下でも良い）の工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ、即ち凹凸状に形成された主軸側係合部を同軸状に配置された駆動外筒５０，駆動中筒５１，駆動内筒５２の先端に備えている。上記工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋには、径方向外側に窪んだ切欠部ＫＯと径方向内側に向けて突出した係止爪部Ｋ１とが周方向に交互に配置され、上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａには、径方向外側に向けて突出した突出部Ｋ２と径方向内側に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とが周方向に交互に配置されている。そして、上記突出部Ｋ２と上記切欠部ＫＯとの周方向位置が一致したとき、上記工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋが上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに挿入・排出可能となる。即ち、上記工具連結部と上記工具連結辺とは回転量規制手段８０を介して主軸の一定角度回転する事で上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを係合させ、上記工具本体３１が上記マシニングセンタの主軸保持部３０Ａに連結される。
【００１８】
尚、上記工具連結部の内径方向へ突出した係止爪部Ｋ１と、上記主軸側係合部において、外径方向に向けて突出した突出部Ｋ２と、上記工具側係合部において、外径方向に窪んだ切欠部ＫＯと、上記主軸側係合部において、内径方向に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とを、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との間で入れ替えた逆の構成関係としてもよい。
【００１９】
続いて、上記各周筒３１Ｂ，３５，３７の後部と前部に設けた回転伝達手段８０と主軸に対し工具軸心を案内する案内部４７とを説明する。まず、回転伝達手段８０は、主軸３０に対する上記外周筒３１Ｂと中間筒３５と内周筒３７との回転量を例えば４５度に規制する。即ち、上記突出部Ｋ２と上記切欠部ＫＯの溝の周方向位置を一致させまた、上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを係合させる位置に規制するもので、図６に示すように、ストップピンＰ１，Ｐ２と旋回許容溝Ｍ１，Ｍ２とからなる。尚、ストップピンＰ１，Ｐ２は、主軸３０の前面に取り付けられ、旋回許容溝Ｍ１，Ｍ２は、外周筒３１に設けられている。しかして、主軸３０に対する外周筒３１Ｂと中間筒３５と内周筒３７との周方向の相対回転量を回転角βに規制する。これにより、工具交換時には、主軸を４５°回転・逆転させて主軸と工具本体との係脱を支配するとともに、主軸の回転時には回転トルクを複合加工工具１００に伝達する。尚、上記回転伝達手段８０における回転角の制御は、オリエンテーションの第２オリエンテーション機能「ＡＣスピンドル」が使用されている。
【００２０】
また、上記案内部４７は、上記工具本体３１の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋを、主軸の工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに対しその係合時、引掛らないように案内する。その構成は、図５に示すように、工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋと工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａとの係合する合口に斜面ａ，ｂ を設けて両者の係合が円滑・容易に出来るようにしたものである。中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙの距離は工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋと工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａとの係合する合口に設けた斜面ａ、ｂの高さを越えない数値であって斜面が案内面として働く必要がある。これで、工具本体の軸方向長さと主軸の軸方向長さを高精度に加工することで、両者の軸方向隙間量を微小（約０．０１ｍｍ）に規制させることで、外周筒３１Ｂに対する中間筒３５と内周筒３７との軸方向移動量の工具連結部の追従精度が高くなり、刃先の切削送り速度がむらなく高精度に制御する事が出来る。
【００２１】
また、上記工具本体３１には、外周筒に対する中間筒と内周筒との軸方向Ｌの相対移動量を規制する移動量規制が、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙの距離を確保するべく、各筒３１Ｂ，３５，３７の先端部に設けている。その構成は図１に示すように、中間筒３５の先端の部材３５Ｅと内周筒３７の先端の部材３７Ｅとに一定の距離を設定している。以上の各構成手段により、リーマ「孔加工用切刃」４０と切刃（バイト、座面加工切刃）Ｂとの軸線方向への２軸制御は、主軸３０内の駆動中筒５１，駆動内筒５２を軸線Ｌ１の前後方向に位置移動を精密に制御することで、中間筒３５と内周筒３７及びこれらの先端の各切刃４０，Ｂが別個に制御される。これでバルブシート及びバルブガイドに対する加工精度が得られる。
【００２２】
本発明の複合加工工具１００は、上記のように構成されており、以下のように作用・使用される。まず、マシニングセンタにおいては、主軸３０先端の主軸保持部３０Ａに挿入して連結される複合加工工具１００は、この工具自動交換操作時において、上記複合加工工具の工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝には、径方向外側に窪んだ切欠部ＫＯと径方向内側に向けて突出した係止爪部Ｋ１とが周方向に交互に配置されており、上記主軸３０の主軸保持部の工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａには、径方向外側に向けて突出した突出部Ｋ２と径方向内側に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とが周方向に交互に配置されているから複合加工工具の工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝を主軸保持部３０Ａに挿入前に上記突出部と上記切欠部との周方向位置を一致させる。これで、上記工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝が上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに挿入可能となり、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記突出部と上記係止爪部とを係合する。この後、上記工具連結辺を主軸奥側へ引っ張ってクランプする。なお、専用工作機械において、自動操作のほか手動操作でも工具交換が容易に行われる。
【００２３】
また、上記複合加工工具１００を上記主軸３０の主軸保持部３０Ａから外すときには、上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａを主軸側へ押し出してアンクランプする。この後に、上記工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝を上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに対して相対的回転させて上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを外して係合を解く、これで、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から引き抜けられる。以上の工具交換操作により、上記複合加工工具１００は、上記主軸３０の主軸保持部に対して自動工具交換される。これにより、複合加工工具１００はマシニングセンタの主軸保持部との自動着脱「自動工具交換」ができるし、専用工作機械においては、手動操作および自動操作による工具交換がワンタッチに行える。そして、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシート及びバルブガイドに対する各切刃による仕上げ切削が２軸制御の元に各種寸法の加工が自動運転でき、その加工能率が高められる。
【００２４】
また、上記工具本体１００には、主軸保持部３０Ａに対する外周筒３１Ａと中間筒３５と内周筒３７との周方向の相対回転量を規制する回転伝達手段８０を設けているから、複合加工工具の工具連結部と主軸の主軸保持部との係脱作用が的確に出来るとともに、主軸の回転力が外周筒と中間筒と内周筒とに伝達され、切削加工が確実に行われる。また、工具本体のＫ１部（又はＫ０部）の軸方向長さと主軸Ｋ３部（又はＫ２部）の軸方向長さを高精度に設定することで、軸方向隙間量を微小（約０．０１ｍｍ）に規制できるから、外周筒３１Ｂに対する中間筒３５と内周筒３７との軸方向移動量の工具連結部の追従精度が高く、刃先の切削送り速度がむらなく高精度に制御する事が出来る。
【００２５】
実際の加工例で説明すると、通常のエンジンのシリンダヘッドＣＨにおけるバルブシートＶＳ及びバルブガイドＶＧの切削加工時には、主軸内の軸線に沿って配置した駆動外筒体を進退駆動すると上記外筒体が進退移動し、工具ホルダの軸線に対して傾斜するスライド溝内に嵌るスライダを移動させることでバイトが内外径方向に移動してバルブシート面を切削する。また、主軸内の駆動外筒体内の駆動中筒体を進退駆動すると、上記工具ホルダ内の中筒体が軸線方向に進退移動し、この先端のチャック手段に取り付けたリーマがバルブガイド穴を切削加工する。このとき、離脱手段ＣＯ（回転量規制手段・移動量規制・案内部等からなる）には、結合による軸線方向のガタがなく高精度な切削加工と２軸制御が行われる。
【００２６】
上記エンジンのシリンダヘッドＣＨにおけるバルブシート及びバルブガイドの切削加工例を、図７に示す。その数値は、バルブガイドＶＧの長さ３７ｍｍ、リーマ４０のストローク４５ｍｍ、リーマガイド筒４１の先端からのリーマ４０の突き出し量４３ｍｍ、リーマガイド筒４１の先端とバルブガイドＶＧの先端との最接近時の隙間１．４ｍｍである。勿論、上記数値に限定されず、各種タイプのシリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドの切削加工が行える。
【００２７】
本発明の複合加工工具１００における実施の形態によると、下記の効果が奏される。通常のマシニングセンタと同様に、上記複合加工工具における各種寸法のものが自由に自動工具交換操作できる。また、回転伝達手段と移動量規制手段と案内部とにより、工具交換時の係脱精度が高められるとともに軸線方向のガタがなく、且つ２軸制御の元に高精度に各工具の位置決めができる。これにより、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシートとバルブガイドとの仕上げ切削が高精度に加工でき、且つ各種寸法のバルブシートとバルブガイドが自動運転でき、その加工能率が高められる。
即ち、▲１▼複数種類の加工ワークとなる各種寸法のバルブシートとバルブガイドの切削加工ができること。▲２▼この工具によれば、従来の工具に比べて構成が合理的になっているから製造費も安く、規格の工具シャンク方式による自動若しくは手動工具交換方式であるから主軸への装着頻度が高くても装着精度が低下しない。▲３▼従来、自動工具交換が不可能であったが自動工具交換を可能とするとともに、バルブシートとバルブガイドとに対するリーマ加工工具とバルブシート加工工具とが別々の２軸制御で高精度にできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、その対象物をエンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドを同時に切削する複合加工工具１００としての使用例で説明したが、様々な用途の複合加工工具として適用が可能である。例えば、一般的なワークの表面を座面加工しその奥に通し孔を同時に加工する工具としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の全体断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図ある。
【図５】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図ある。
【図７】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の加工状態の断面図ある。
【符号の説明】
【００３０】
３０ 主軸
３０Ａ 主軸保持部
３１Ｂ 外周筒（工具本体）
３１Ａ 連結部
３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ 工具連結部
３３ スライド溝
３５ 中間筒
３５Ｅ 部材
３７Ｅ 部材
３７ 内周筒
３７Ａ 後端
４０ リーマ
４７ 案内部
５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ 工具保持部
５０ 駆動外筒，
５１ 駆動中筒
５２ 駆動内筒
８０ 回転伝達手段
９０ 移動量規制手段
１００ 複合加工工具
ＫＯ 切欠部
Ｋ１ 係止爪部
Ｋ２ 突出部
Ｋ３ 逃げ部
ａ，ｂ 斜面
Ｂ バイト・切刃
Ｃ チャック手段
ＣＨ シリンダヘッド
ＣＯ 離脱手段
Ｌ 軸線
Ｌ１ 軸線
Ｍ１，Ｍ２ 旋回許容溝
Ｐ１，Ｐ２ ストップピン
Ｓ スライダ
Ｘ 中間筒の移動量制限
Ｙ 内周筒の移動量制限
ＶＳ バルブシート
ＶＧ バルブガイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、エンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）を同時に切削する複合加工工具に係り、特に、工具の自動交換機能と加工精度を合理的に高めたマシニングセンタおよび専用工作機械の両用の複合加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドを同時に切削するバルブシート切削工具が提供されている。その代表的なものは、バイトを保持したスライダやそのスライダが嵌合されるスライド溝の磨耗を抑制して、高精度加工ができるようにしたものである。更に、詳細に説明すれば、自身の軸線を中心に回転される工具本体の前面に、前記軸線に沿って延びるとともに、底面が前記軸線に対して傾斜するスライド溝を設け、そのスライド溝内にはバルブシートを切削するためのバイトを有するスライダを収容し、前記工具本体にはスライダをスライド溝の底面に沿って往復運動させるための駆動体を設けたバルブシート工具である。前記バルブシート工具は、工作機械の主軸の支持部に取り付けるべく、円錐形とした主軸の先端部の内面を凹部とし、この凹部内に嵌合させた回転部材と主軸支持部の凸部とが連結されている。そして、特に、前記スライダとスライド溝の内面との間には複数の回転体を連結したプレートよりなる転がり対偶手段を設けたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記バルブシート工具によると、スライダとスライド溝の内面との間には複数の回転体を連結したプレートからなる転がり対偶手段を設けたから、スライダの移動抵抗が低減されて磨耗を抑制でき、常に高精度加工ができるという利点を有する。しかしながら、バルブシート工具は、リーマとバイトとは、支持部材の進退移動により連動して一体的にリーマは軸線上を進退してガイドブッシュの孔加工を行い、バイトは傾斜したスライド溝に沿って進退してバルブシート「テーパー座面」を切削仕上げされる１軸制御であるから、バイトによるバルブシートの加工時にリーマが空転してしまうことになり、孔加工の精度を低下させてしまう問題点がある。また、バルブシート工具には、工作機械の主軸との自動交換機能をもたない。
【０００４】
また、別の複合加工工具は、工具本体と、バルブガイド穴加工用リーマと、工具本体に固定された逃げ面加工用カッタと、第１及び第２の極端位置の間で移動可能に工具本体に保持された当り面加工用カッタとを備える。そして、逃げ面加工用のカッタの切刃はバルブガイド穴の中心軸線に対して当り面と同じ角度で延びる。当り面加工用カッタが第１の極端位置又は第２の極端位置にある時、逃げ面加工用のカッタ及び当り面加工用カッタの何れか一方のみがバルブシートに接触し、他方はバルブシートに接触しない。更に、上記複合加工工具は、ハウジングのテーパー部をマシニングセンタの主軸テーパー穴に連結され、主軸側から供給される圧力流体が第１シリンダ室とそのピストンや第２シリンダ室とそのピストンに導かれ、逃げ面加工用カッタや当り面加工用カッタを軸心方向に進退移動するものが提供されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
上記複合加工工具は、逃げ面加工用カッタと当り面加工用カッタとは、別個に駆動される２軸制御であるから、同時に切削加工を始めず、ビビリを生じ難く、上記１軸制御のような問題点が発生しない。しかし、逃げ面加工用カッタや当り面加工用カッタは、各シリンダ室への圧力流体の流量制御で行うから、精密な切削送り制御ができ難い。
【０００６】
更に、別の切削工具は、工具本体後端側に形成された取付部が工作機械の工具保持部に取り付けられ、工具本体が軸線回りに回転されつつ軸線方向先端側に向かって送られることにより、工具本体の装着穴に装着されたリーマが、例えばエンジンのシリンダヘッドにおけるバルブ穴からなる下穴を所定の内径に加工するとともに、工具本体先端外周に設けた切刃が、このバルブ穴の開口部にバルブヘッドが当接するバルブシート面を加工するものである。しかし、このものも、切削工具の主軸との交換は、手作業によらなければならないから、通常のマシニングセンタのように切削工具の自動交換による自動運転ができない（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】 特開２０００−６１７２２号公報
【特許文献２】 特開２００５−１２５４１６号公報
【特許文献３】 特開平６−３０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来のバルブシート工具や複合加工工具や切削工具が持つ問題点に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、複合加工工具を自動工具交換可能に構成するとともにバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）を個別に制御することで加工精度を一段と高めたマシニングセンタ及び専用工作機械の両用に開発した複合加工工具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するべく本発明の請求項１による複合加工工具は、軸線で回転する工具本体は、外周筒に嵌る中間筒とこの中周筒内に嵌る内周筒とが軸線に同軸状に且つ軸線方向に互いに移動可能に備え、上記中周筒の先端外周に座面用切刃を備え内周筒の軸線先端に孔用切刃を備え、上記工具本体の後端側に工作機械の主軸保持部に係脱される工具連結部を備えた複合加工工具であって、上記工具連結部には上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒との周方向の相対回転角を規制するとともに回転力を伝達する回転伝達手段と、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと、工具着脱時の案内部と、を備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となり上記工具連結部と上記工具連結辺とを相対的回転させて上記工具側係合部と主軸側係合部とを係合することにより、上記工具本体が上記工作機械の主軸保持部に連結されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２による複合加工工具は、請求項１記載の複合加工工具において、上記工作機械は、マシニングセンタまたは専用工作機械であることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明の複合加工工具によれば、マシニングセンタまたは専用工作機械の主軸先端の主軸保持部に挿入して連結される複合加工工具は、この工具自動交換操作時において、上記複合加工工具の工具連結部には、上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となる。これで、上記工具連結部が上記工具連結辺に挿入可能となり、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記工具側係合部と上記主軸側係合部とを係合する。この後、上記工具連結辺を主軸奥側へ引っ張ってクランプする。また、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から外すときには、上記工具連結辺を主軸側へ引き出してアンクランプする。この後に、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記工具側係合部と上記主軸側係合部とを外して係合を解く、これで、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から引き抜けられる。以上の工具交換操作により、上記複合加工工具は、上記主軸の主軸保持部に対して自動工具交換される。
これにより、複合加工工具はマシニングセンタの主軸保持部との自動着脱「自動工具交換」ができるし、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシート（テーパー座面）及びバルブガイド（ガイド孔）とを個別に高精度仕上げ切削する各種寸法の加工が自動運転または専用工作機械における手動又は自動の場合においても瞬時に着脱ができ、その加工能率が高められる。
【００１２】
また、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒との周方向の相対回転角を規制するとともに主軸の回転力を伝達する回転伝達手段を設けているから、複合加工工具の工具連結部と主軸の主軸保持部との係脱作用が的確に出来るとともに、主軸の回転力が外周筒と中間筒と内周筒とに伝達され、切削加工が確実に行われる。また、工具の係脱時に中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙとに規制したから、工具軸心と主軸軸心が例えば経年変化に伴いずれて、互いに接触する事があっても外周筒に対する中間筒と内周筒は軸線方向にＸまたはＹの距離以上移動しない。更に工具装着時確実に結合が出来る為に工具連結部と工具連結辺との周方向に各々の係脱をガイドする案内斜面部を設けたから、自動工具交換を確実にするとともに、工具連結部の中間筒・内周筒の軸方向隙間量を微小にすることが出来る。結果的に、加工精度を必要とされるマシニングセンタ用及び専用工作機械用の両用に適応できる複合加工工具が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマシニングセンタ用の複合加工工具によると、通常のマシニングセンタと同様に、上記複合加工工具における各種寸法のものが自由に自動工具交換操作できる。また、回転伝達手段と移動量規制手段と案内部とにより、工具交換時の係脱精度が高められるとともに軸線方向のガタがなく２軸制御の元に高精度に各工具の位置決めができる。これにより、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシートとバルブガイドとの仕上げ切削が個別に高精度に加工でき、且つ各種寸法のバルブシートとバルブガイドが自動若しくは自由に運転でき、加工能率が高められる。
即ち、▲１▼複数種類の加工ワークとなる各種寸法のバルブシートとバルブガイドの切削加工が個別にできること。▲２▼この工具によれば、従来の工具に比べて構成が合理的になっているから製造費も安く、規格の工具シャンク方式による自動工具交換であるから主軸への装着頻度が高くても装着精度が低下しない。▲３▼従来、自動工具交換が不可能であったが自動工具交換を可能とするとともに、バルブシートとバルブガイドとに対するリーマ加工工具とバルブシート加工工具とが別々の２軸制御で高精度にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１はマシニングセンタ用の複合加工工具の断面図であり、図２〜図６は部分断面図、図７は複合加工工具の加工状態の断面図である。
【００１５】
本発明のマシニングセンタおよび専用工作機械の両用に適応できる複合加工工具１００は、下記のように構成されている。まず、図１に示すように、工作機械（マシニングセンタ）の主軸３０の先端の主軸保持部（テーパー穴）３０Ａに、工具連結部３１Ａを挿入して主軸に離脱手段ＣＯで結合する工具本体３１において、工具連結部３１Ａを有する外周筒３１Ｂの軸線Ｌを中心に回転される前面体１５に、上記軸線に沿って延び底面が上記軸線に対して傾斜するスライド溝３３を設けている。そのスライドミゾ内にバルブシートＶＳを切削するバイトＢを有するスライダＳを収容し、上記スライダＳを駆動する中間筒３５を上記外周筒３１Ｂ内に旋回・軸線方向に移動可能に備えている。中間筒３５内に旋回・軸線方向に移動可能に挿通した内周筒３７には、先端にリーマガイド筒４１が取り付けられている。即ち、内周筒３７の先端にリーマ「孔用切刃」４０が装着されるとともに、上記中間筒３５の先端側に上記切刃（バイト、座面用切刃）Ｂが繋がれ、上記外周筒内の中間筒と内周筒とが上記軸線Ｌの周りに回転可能に且つ軸線方向に移動可能に配置され、リーマ４０を取り付けるチャック手段Ｃを備えた複合加工工具１００である。尚、上記各周筒３１Ｂ，３５，３７の後部と前部には、後記するが、回転伝達手段８０と中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと工具着脱時の案内部４７を設けている。
【００１６】
続いて、上記複合加工工具１００の詳細構成を説明する。まず、複合加工工具は、軸線Ｌで回転する工具本体３１を有し、上記工具本体３１の先端に上記軸線Ｌに沿って伸びるリーマ４０が装着されるほか上記工具本体の先端外周に切刃（バイト）Ｂが配置されている。上記工具本体３１の後端側にマシニングセンタまたは専用工作機械の主軸保持部３０Ａに係脱される工具連結部３１Ａを有する。上記工具本体は、これ自身の外周筒３１Ｂとこの筒内に嵌る中間筒３５とこの中周筒内に嵌る内周筒３７とが、上記軸線Ｌに同軸状に回転し且つ軸線方向に互いに移動可能に配置されている。
【００１７】
上記工具連結部３１Ａは、上記外周筒３１と中間筒３５と内周筒３７との後端にそれぞれ形成された複数（図示では４箇所、それ以上で以下でも良い）の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋで構成されている。この工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋは、凹凸状に形成された工具側係合部となっている。上記複数の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋに対応する上記主軸保持部３０Ａ内には、上記工具連結部を挿入して係脱される複数（図示では４箇所、それ以上で以下でも良い）の工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ、即ち凹凸状に形成された主軸側係合部を同軸状に配置された駆動外筒５０，駆動中筒５１，駆動内筒５２の先端に備えている。上記工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋには、径方向外側に窪んだ切欠部ＫＯと径方向内側に向けて突出した係止爪部Ｋ１とが周方向に交互に配置され、上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａには、径方向外側に向けて突出した突出部Ｋ２と径方向内側に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とが周方向に交互に配置されている。そして、上記突出部Ｋ２と上記切欠部ＫＯとの周方向位置が一致したとき、上記工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋが上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに挿入・排出可能となる。即ち、上記工具連結部と上記工具連結辺とは回転量規制手段８０を介して主軸の一定角度回転する事で上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを係合させ、上記工具本体３１が上記マシニングセンタの主軸保持部３０Ａに連結される。
【００１８】
尚、上記工具連結部の内径方向へ突出した係止爪部Ｋ１と、上記主軸側係合部において、外径方向に向けて突出した突出部Ｋ２と、上記工具側係合部において、外径方向に窪んだ切欠部ＫＯと、上記主軸側係合部において、内径方向に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とを、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との間で入れ替えた逆の構成関係としてもよい。
【００１９】
続いて、上記各周筒３１Ｂ，３５，３７の後部と前部に設けた回転伝達手段８０と主軸に対し工具軸心を案内する案内部４７とを説明する。まず、回転伝達手段８０は、主軸３０に対する上記外周筒３１Ｂと中間筒３５と内周筒３７との回転量を例えば４５度に規制する。即ち、上記突出部Ｋ２と上記切欠部ＫＯの溝の周方向位置を一致させまた、上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを係合させる位置に規制するもので、図６に示すように、ストップピンＰ１，Ｐ２と旋回許容溝Ｍ１，Ｍ２とからなる。尚、ストップピンＰ１，Ｐ２は、主軸３０の前面に取り付けられ、旋回許容溝Ｍ１，Ｍ２は、外周筒３１に設けられている。しかして、主軸３０に対する外周筒３１Ｂと中間筒３５と内周筒３７との周方向の相対回転量を回転角βに規制する。これにより、工具交換時には、主軸を４５°回転・逆転させて主軸と工具本体との係脱を支配するとともに、主軸の回転時には回転トルクを複合加工工具１００に伝達する。尚、上記回転伝達手段８０における回転角の制御は、オリエンテーションの第２オリエンテーション機能「ＡＣスピンドル」が使用されている。
【００２０】
また、上記案内部４７は、上記工具本体３１の工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋを、主軸の工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに対しその係合時、引掛らないように案内する。その構成は、図５に示すように、工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋと工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａとの係合する合口に斜面ａ，ｂ を設けて両者の係合が円滑・容易に出来るようにしたものである。中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙの距離は工具連結部３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋと工具保持部５０Ａ，５１Ａ，５２Ａとの係合する合口に設けた斜面ａ、ｂの高さを越えない数値であって斜面が案内面として働く必要がある。これで、工具本体の軸方向長さと主軸の軸方向長さを高精度に加工することで、両者の軸方向隙間量を微小（約０．０１ｍｍ）に規制させることで、外周筒３１Ｂに対する中間筒３５と内周筒３７との軸方向移動量の工具連結部の追従精度が高くなり、刃先の切削送り速度がむらなく高精度に制御する事が出来る。
【００２１】
また、上記工具本体３１には、外周筒に対する中間筒と内周筒との軸方向Ｌの相対移動量を規制する移動量規制が、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙの距離を確保するべく、各筒３１Ｂ，３５，３７の先端部に設けている。その構成は図１に示すように、中間筒３５の先端の部材３５Ｅと内周筒３７の先端の部材３７Ｅとに一定の距離を設定している。以上の各構成手段により、リーマ「孔加工用切刃」４０と切刃（バイト、座面加工切刃）Ｂとの軸線方向への２軸制御は、主軸３０内の駆動中筒５１，駆動内筒５２を軸線Ｌ１の前後方向に位置移動を精密に制御することで、中間筒３５と内周筒３７及びこれらの先端の各切刃４０，Ｂが別個に制御される。これでバルブシート及びバルブガイドに対する加工精度が得られる。
【００２２】
本発明の複合加工工具１００は、上記のように構成されており、以下のように作用・使用される。まず、マシニングセンタにおいては、主軸３０先端の主軸保持部３０Ａに挿入して連結される複合加工工具１００は、この工具自動交換操作時において、上記複合加工工具の工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝には、径方向外側に窪んだ切欠部ＫＯと径方向内側に向けて突出した係止爪部Ｋ１とが周方向に交互に配置されており、上記主軸３０の主軸保持部の工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａには、径方向外側に向けて突出した突出部Ｋ２と径方向内側に向けて窪んだ逃げ部Ｋ３とが周方向に交互に配置されているから複合加工工具の工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝を主軸保持部３０Ａに挿入前に上記突出部と上記切欠部との周方向位置を一致させる。これで、上記工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝が上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに挿入可能となり、上記工具連結部を上記工具連結辺に対して相対的回転させて上記突出部と上記係止爪部とを係合する。この後、上記工具連結辺を主軸奥側へ引っ張ってクランプする。なお、専用工作機械において、自動操作のほか手動操作でも工具交換が容易に行われる。
【００２３】
また、上記複合加工工具１００を上記主軸３０の主軸保持部３０Ａから外すときには、上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａを主軸側へ押し出してアンクランプする。この後に、上記工具連結部３１Ａ｛３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ｝を上記工具連結辺５０Ａ，５１Ａ，５２Ａに対して相対的回転させて上記突出部Ｋ２と上記係止爪部Ｋ１とを外して係合を解く、これで、上記複合加工工具を上記主軸の主軸保持部から引き抜けられる。以上の工具交換操作により、上記複合加工工具１００は、上記主軸３０の主軸保持部に対して自動工具交換される。これにより、複合加工工具１００はマシニングセンタの主軸保持部との自動着脱「自動工具交換」ができるし、専用工作機械においては、手動操作および自動操作による工具交換がワンタッチに行える。そして、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシート及びバルブガイドに対する各切刃による仕上げ切削が２軸制御の元に各種寸法の加工が自動運転でき、その加工能率が高められる。
【００２４】
また、上記工具本体１００には、主軸保持部３０Ａに対する外周筒３１Ａと中間筒３５と内周筒３７との周方向の相対回転量を規制する回転伝達手段８０を設けているから、複合加工工具の工具連結部と主軸の主軸保持部との係脱作用が的確に出来るとともに、主軸の回転力が外周筒と中間筒と内周筒とに伝達され、切削加工が確実に行われる。また、工具本体のＫ１部（又はＫ０部）の軸方向長さと主軸Ｋ３部（又はＫ２部）の軸方向長さを高精度に設定することで、軸方向隙間量を微小（約０．０１ｍｍ）に規制できるから、外周筒３１Ｂに対する中間筒３５と内周筒３７との軸方向移動量の工具連結部の追従精度が高く、刃先の切削送り速度がむらなく高精度に制御する事が出来る。
【００２５】
実際の加工例で説明すると、通常のエンジンのシリンダヘッドＣＨにおけるバルブシートＶＳ及びバルブガイドＶＧの切削加工時には、主軸内の軸線に沿って配置した駆動外筒体を進退駆動すると上記外筒体が進退移動し、工具ホルダの軸線に対して傾斜するスライド溝内に嵌るスライダを移動させることでバイトが内外径方向に移動してバルブシート面を切削する。また、主軸内の駆動外筒体内の駆動中筒体を進退駆動すると、上記工具ホルダ内の中筒体が軸線方向に進退移動し、この先端のチャック手段に取り付けたリーマがバルブガイド穴を切削加工する。このとき、離脱手段ＣＯ（回転量規制手段・移動量規制・案内部等からなる）には、結合による軸線方向のガタがなく高精度な切削加工と２軸制御が行われる。
【００２６】
上記エンジンのシリンダヘッドＣＨにおけるバルブシート及びバルブガイドの切削加工例を、図７に示す。その数値は、バルブガイドＶＧの長さ３７ｍｍ、リーマ４０のストローク４５ｍｍ、リーマガイド筒４１の先端からのリーマ４０の突き出し量４３ｍｍ、リーマガイド筒４１の先端とバルブガイドＶＧの先端との最接近時の隙間１．４ｍｍである。勿論、上記数値に限定されず、各種タイプのシリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドの切削加工が行える。
【００２７】
本発明の複合加工工具１００における実施の形態によると、下記の効果が奏される。通常のマシニングセンタと同様に、上記複合加工工具における各種寸法のものが自由に自動工具交換操作できる。また、回転伝達手段と移動量規制手段と案内部とにより、工具交換時の係脱精度が高められるとともに軸線方向のガタがなく、且つ２軸制御の元に高精度に各工具の位置決めができる。これにより、シリンダヘッドに予め形成されたバルブシートとバルブガイドとの仕上げ切削が高精度に加工でき、且つ各種寸法のバルブシートとバルブガイドが自動運転でき、その加工能率が高められる。
即ち、▲１▼複数種類の加工ワークとなる各種寸法のバルブシートとバルブガイドの切削加工ができること。▲２▼この工具によれば、従来の工具に比べて構成が合理的になっているから製造費も安く、規格の工具シャンク方式による自動若しくは手動工具交換方式であるから主軸への装着頻度が高くても装着精度が低下しない。▲３▼従来、自動工具交換が不可能であったが自動工具交換を可能とするとともに、バルブシートとバルブガイドとに対するリーマ加工工具とバルブシート加工工具とが別々の２軸制御で高精度にできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、その対象物をエンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート及びバルブガイドを同時に切削する複合加工工具１００としての使用例で説明したが、様々な用途の複合加工工具として適用が可能である。例えば、一般的なワークの表面を座面加工しその奥に通し孔を同時に加工する工具としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の全体断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図ある。
【図５】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の部分断面図ある。
【図７】 本発明の第１の実施の形態を示し、複合加工工具の加工状態の断面図ある。
【符号の説明】
【００３０】
３０ 主軸
３０Ａ 主軸保持部
３１Ｂ 外周筒（工具本体）
３１Ａ 連結部
３１Ｋ，３５Ｋ，３７Ｋ 工具連結部
３３ スライド溝
３５ 中間筒
３５Ｅ 部材
３７Ｅ 部材
３７ 内周筒
３７Ａ 後端
４０ リーマ
４７ 案内部
５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ 工具保持部
５０ 駆動外筒，
５１ 駆動中筒
５２ 駆動内筒
８０ 回転伝達手段
９０ 移動量規制手段
１００ 複合加工工具
ＫＯ 切欠部
Ｋ１ 係止爪部
Ｋ２ 突出部
Ｋ３ 逃げ部
ａ，ｂ 斜面
Ｂ バイト・切刃
Ｃ チャック手段
ＣＨ シリンダヘッド
ＣＯ 離脱手段
Ｌ 軸線
Ｌ１ 軸線
Ｍ１，Ｍ２ 旋回許容溝
Ｐ１，Ｐ２ ストップピン
Ｓ スライダ
Ｘ 中間筒の移動量制限
Ｙ 内周筒の移動量制限
ＶＳ バルブシート
ＶＧ バルブガイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線で回転する工具本体は、外周筒に嵌る中間筒とこの中周筒内に嵌る内周筒とが軸線に同軸状に且つ軸線方向に互いに移動可能に備え、上記中周筒の先端外周に座面用切刃を備え内周筒の軸線先端に孔用切刃を備え、上記工具本体の後端側に工作機械の主軸保持部に係脱される工具連結部を備えた複合加工工具であって、上記工具連結部には上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒相互の周方向の相対回転角を規制するとともに回転力を伝達する回転伝達手段と、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと、工具着脱時の案内部とを備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となり、上記工具連結部と上記工具連結辺とを相対的回転させて上記工具側係合部と主軸側係合部とを係合することにより、上記工具本体が上記工作機械の主軸保持部に連結されることを特徴とする複合加工工具。
【請求項２】
上記工作機械は、マシニングセンタまたは専用工作機械であることを特徴とする請求項１記載の複合加工工具。
【請求項１】
軸線で回転する工具本体は、外周筒に嵌る中間筒とこの中周筒内に嵌る内周筒とが軸線に同軸状に且つ軸線方向に互いに移動可能に備え、上記中周筒の先端外周に座面用切刃を備え内周筒の軸線先端に孔用切刃を備え、上記工具本体の後端側に工作機械の主軸保持部に係脱される工具連結部を備えた複合加工工具であって、上記工具連結部には上記外周筒と中間筒と内周筒との各筒後端にそれぞれ凹凸状に形成された複数の工具側係合部を備え、上記工具連結部に係脱する上記主軸保持部の工具連結辺には駆動外筒・駆動中筒・駆動内筒の先端に凹凸状に形成された主軸側係合部を備え、上記工具本体には、主軸保持部に対する外周筒と中間筒と内周筒相互の周方向の相対回転角を規制するとともに回転力を伝達する回転伝達手段と、中間筒の移動量制限Ｘと内周筒の移動量制限Ｙと、工具着脱時の案内部とを備え、上記工具側係合部と上記主軸側係合部との定められた回転角度位相差を生じさせて係合が外れた時、上記工具連結部が上記工具連結辺に係脱可能となり、上記工具連結部と上記工具連結辺とを相対的回転させて上記工具側係合部と主軸側係合部とを係合することにより、上記工具本体が上記工作機械の主軸保持部に連結されることを特徴とする複合加工工具。
【請求項２】
上記工作機械は、マシニングセンタまたは専用工作機械であることを特徴とする請求項１記載の複合加工工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２６０８８７（Ｐ２００７−２６０８８７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１８４６２（Ｐ２００６−１１８４６２）
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（５９２０４０６１９）株式会社ヤマザキ (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２７日（２００６．３．２７）
【出願人】（５９２０４０６１９）株式会社ヤマザキ (10)
【Ｆターム（参考）】
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