つめの固定条件と把握圧力分布の関連
一一セルフターニングの研究一一
門 脇 義 次
・
斉 藤 邦 彦 ・R e l a t i o n between t h e F i x i n g C o n d i t i o n o f Jaw and t h e Chucking P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n
一一
Study o f t h e Se l f Turning Operation‑‑
Y o s h i t s u g u KAOOWAKI . Kunihiko SAITO ・
( 1 9 9 2
年1 0
月3 1
日受避)To o b t a i n a w i d e r c h u c k i n g s u r f a c e ， t h e c o n d i t i o n s s u c h a s f i x i n g a n d c u t t i n g on t h e s e l f t u n u n g o p e r a t i o n must
bev e r y i m p o r t a n t . The c u t t i n g c o n d i t i o n l i k e a s c u t t i n g s p
田d ， f e e d r a t e and d e p t h o f c u t a r e k e p t a t c o n s t a n t v a l u e . The i n f l u e n c e on t h e c h u c k i n g p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n o f f i x i n g c o n d i t i o n s a r e i n s p e c t e d . The s t u d y shows ( 1 ) 8 0 t h r i n g t y p e b r i d g e and c y l i n d e r t y p e b r i d g e g i v e a p p r o x i m a t e l y t h e same c h u c k i n g p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n a t
白esame f i x i n g c o n d i t i o n . ( 2 ) Wh e n t h e f i x i n g f o r c e i s a c t e d i n t h e c e n t r i f u g a l d i r e c t i o n f r o m c h u c k jaw t o r i n g t y p e b r i d g e i n s e l f tuming o p e r a t i o n t h e o p e n i n g o f jaw i s o b s e r v e d i n c h u c k i n g o f w o r k p i e c e .
1 .
はじめにCIM
に代表される.機械加工のシステム化が急速 に進展していくなかで工作物取付具のみは依然とし て陰路のままであるように見受けられる。旋盤周の チャックの場合，切削中のチャック把握力の経時変 化の研究H，チャックの動的な特性の研究2)などの努 力が箆ねられているもののいまだ不充分である。旋 緩めチャックでは高精度加工，術総務加工への対応 とともに，工作物直径に対する柔軟性についても考 慮せねばならない。工作物外径とつめの把援商の直 径が合致するとき，静的にも動的にも最も則性が高 い剖ことを前提として，犯援工作物寸法に合わせ，つ めの把握面をセルフターニングするか抱鐙面を仕上 済みのつめをストッカーから取り出して交換する方 法が実施される。し:かし.抱擁工作物直径とつめの 内径とに差があれば，たとえそれがわずかでも把鍵 剛性の低下が著しい叫'つめの自動交換には高価な 絞備を要する.などの背景から自動化の傾向には逆‑ァキタ電子工業綿
行するが，最も獲実でかつ安価な入手による交換と つめの把握函をセルフターニングする方法を合せて 実施する例が多い。
本報では，効果的なセルフターニングのための基 礎資料を得ることを目的として，チャックのセルフ ターニングの条件，特につめの悶定方法がつめの把 援圧力分布に対してどのような影響をおよぼすかを 明らかにしようとしている。
2.実験畿置および方法
図 lはリング状つめ罰定具の使用状態である.マ スタージョウへの取付けボルト穴を利用してつめを 固定するもので，ボルト穴に固定具付属のピンを差 し込み.チャックキーにより通常の締付け方向に移 動することでつめは固定される.この固定具は，適 応寸法範囲の広いこと.つめの把握長さ会体にわた ってセルフターニングが出来るなどの利点を有して いる。ただし本研究の場合は，円筒状固定兵と同条 件とするため.つめの先端から
20mm
のみセルフタ ーニングしている。さらに，つめ回定の際の移動方つめの回定条件と把握庄カ分布の関連
‑ 9 ‑
Ring type bridge
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事
図1 リング状固定具によるつめの固定
Ring type b r i dge
J 2
Jaw
b o d y
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図
2
円筒状固定具によるつめの箆定向は内方向のみならず.外方向にも可能である。
図
2
は同筒形状つめ固定呉の使用状態を示してい る。手軽に使用できるため一般に広〈利用されてい る。しかし，固定呉をつめの奥で把握する必要があ り，セルフターニングが出来る長さ，すなわち工作 平成5
年2
月物を把握できる長さに制限がある。図
2
ではつめの 奥に把握商と直角に突当て面を設けている。図 1に おいてもこれと同形状になるようにしている。表
1
は上で述べたつめの固定具を始めとするその 他の実験条件を示している。すなわち，供試チャッ門脇義次・斉藤邦彦 表1 実験方法
Bridge o r J a w fixture R i n g t y p e ， Cylinder t y p e C h u c k s i z e S o . 1 0 ( O u t e r diameter 2 6 5 m m )
N O . 6 ( U u t e r diameter 1 6 5
阻m ) Chucking f o r c e i n s e l f
t u r n i n g
2 / 3 t i m e s o f chuck i n
頁f o r c e
Chucking direction I Centripetal ， Centrifugal ( o n l y i n t h e c a s e o f Ring t y p e b r i d g e )
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Pしクとして 2 種類の寸法のものを用い，
工作物把握時(感圧紙による抱縫圧力の 測定時)の抱縫モー メン トを 6 0 0 k g f ・ c m のー忠 固 定 具 の 把 鋭 強 さ を 4 0 0
kgf ・ c m の一定としている。これは.リ
ング形状固定具のメーカが鍛奨する『つめのセルフタ
ーニングでは工作物把握の際の把握力の 2 / 3 がよいjに従ったも のである。予備爽験の結果からもこれが最良の締付 け条件であることが獲づけら れている。
リング状固定共では外向きに締付ける場合につい ても同様に笑験している
。セルフターニ ングの際のつめの中ぐり切削条件 は，予備実験をもとに最良の結果が得られるものを 選定している.また，正回転による中ぐり仕上げの 他逆回転でも同様の切削を行なっている. したがっ て ， 中 ぐりバイトは右勝手，左勝手の 2 積類が必要 である。
3 . 実厳結果と考.
(1)
把握圧力分布におよぽすチャックサイズの影響 図 3 ，図
4は感庄紙に よる把握圧力の測定結果で
ある。各国の それぞれ 3 例は測定のばらつきを考慮 して伺一条件 で 3 回測定した結果 ー であり， それぞれ l 回ごとのセルフターニ ングの結果ではない.こ れ は以下の図についても問機である
。図 3，図 4におけるセルフターニング条件は何れも， リング状悶定 兵を用い，内向きの締付け.正転切削によるもので あり，両国の相違は，チャ
ックサイズのみである.何れの場合も 幾分つめの先端付近の圧力がつめの奥 に比較して小 さい， いわゆるつめのロ聞き傾向が見 られるものの，つめごとの圧力のばらつきから，抱 縫物の傾きの影響ともみられる. したがって図 3 ， 図 4はほぼ一様な把援庄カ分布といえる。 しかも，
図 3 ，図 4 を比較しても顕著な差は見られず，抱縫 圧力分布に対し てチャックサイズの影響は明瞭でな u 、 。
( 2 ) 把握庄カ分布におよぽすつめ悶定具の影響
図 5 は前図と同様に感圧紙による測定結操であ
る
.た だ し こ の 場 合l i ，円筒形状つめ固定具を使
用している。したがって図 3 と図 5 を比較すればつ
めの固定兵の影響 を考祭できる
。図5 の場合も幾分
つめの口 開き の傾向は秘められるも のの，ほぽ
一様つめの国定条件と把媛圧力分布の関連
‑ 1 1
ーー
一一 一 Chuck body
CO
二
υφ
﹄一同
v o
c
一M V
コ
υ1
11
1ψ
Chuck s i z e : N o . 10 B r i dge : Ring type Chucking direc t i o n :
C e n t r i peta 1
図3 感圧紙による犯鍾圧力分布測定例(1)
← ‑ Chuck body
CO
二
U
E
否︒
c
三 コ
U l
‑ ‑ +
Chuck s i z e : N o . 10 Bridge: Cylipder type Chucking direc t i o n :
Cent r i pet a I
図5 感庄紙による抱銀座カ測定例(3)平成5年2月
ー 一 一 ー Chuck body
C 二O
υ E
一句
︒
c
一 三 コ
U l
‑ ‑ +
Chuck s i z e : No . 6 Bridge: Ring type Chucking direc t i o n :
Centri peta I
国
4
4!圧紙による抱鍾庄カの測定例( 2 )
+一一
Chuck body
c o
z u
E
否c
︒一 三 コ
υ l l l +
仁
Chuck s i z r e : No . 1 0 B r i dge : Ring type Chucking direc t i o n :
Centrifugαl
図S 感圧自民による絶纏圧力測定例(4)
門脇義次・斉藤
n
彦骨一一
Chuck body
l L J 上 f l
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Cー
4コ炉，u
恒
Chuck s i z e : N o . 6 Br i dge : R i n g type Chucking d i r e c t i o n :
ー 日
Centrifuga I .
図7 感庄紙による把掻圧力測定例(5)な接触状態と考えてよし図
3
との聞で顕箸な違い は見られない.したがって本実験の範囲内でリング 状樹定具と同筒形状箇定具とて慢劣はつけ縫い。(3) 把握圧力分布におよぽすつめを固定する際のカ の方向の影奇襲
図
6
は， リング状国定具のピンを取付けボルト穴 にはめ，つめを外方向に移動することによって固定 し，セルフターニングの後把援圧力を測定した結果 である。つめの先鎗付近で圧カが低<，明らかな口 聞きの状態である.つめ箇定の際のカの方向のみ異 なる条件による例は.図lの場合であり. したがっ て図1
と図6
を比較することにより.つめ固定力方 向の影響を考祭することが出来る.両図を比較した 結果，本実験の範図で内向きのカによるときつめの 口聞きが小さししたがって，つめの偶定方法とし て優れているといえる。(4) 把握圧力分布におよぽすセルフターニング時の 切削方向の影理事
図
7
，図8
はこれまでとセルフターニング時の切 削方向を逆にした場合の感圧紙による測定結果であ る。また両図は閤定具を締付ける際の回定カの方向 が異なっている.すなわち図7
では外向き，図8
で は内向きである。外向きの場合，つめの口開きが生 ずることは，前節での考祭を裏づけるものである。。 c
4岡，
。
u. . .
可 コ
0'1
c
‑
・
4コ....
ι J
+一一
Chuck body
Chuck s i ze : No . 6 Bridge : Ring type Chucking direction:
Centripetal
図8 感圧紙による把古屋圧力測定例(6)巡回転でセルフターニングする場合もつめから見て 外向きの回定カは望ましくないことが分かる.図
2
と図
6
を比較すれば.切削方向の影響のみ拍出でき るが.図6
の場合セルフターニング中つめの切りあ がり側に幾分つめが逃げる方向に動いたため，切均IJ後の測位回復によってこの部分が高くなっている。
したがって，この部分で把録圧力が高い。この部分 を無線するとほぼ一様な当りを示すといえる.
4.
ま と め旋:tiのチャックに
I
刻して，つめの把握圧力分布の 観点より.チャックのセルフターニング時のつめの 固定条件を実験的に比較した.その結果以下のこと を明らかにすることができた.(1) リング状つめ箇定具，円筒形状つめ固定共共に 使用条件が正しければ，工作物把鐙時にほぼ一様
な把録圧力分布が得られる。
(2) リング状つめ固定具を外向きに締付けるセルフ ターニングでは工作物把鍵時につめのロ聞きを生
じ一様な把握圧カ分布カe得られない。
(3) セルフターニングの際の切削方向は，把握圧力 分布に対して影響が少ない。
(4)上記の傾向はチャックサイズの影響を受けな
‑ 1 3 ‑
つめの阻定条件と抱鐙圧力分布の関連u 、 .
終りに，本研究は日本工作機械工業会のご支援に より行なわれたものであり，開会チャック研究分科 会主査，東京工業大学工学部伊東磁教授を始め，関 係各伎に心から感務申し上げます.
平成
5
王手2
月文 献
