JP2000052193A - 工作物の切削加工方法及び該方法を達成する櫛刃形旋盤における刃物台装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は，軸状の工作物に対して高精度の円
筒度（真円，真直，平行）を確保できる切削加工方法及
び該方法を達成する櫛刃形旋盤における刃物台装置を提
供する。 【解決手段】 この切削加工方法は，主軸台２と心押台
３との間に回転可能に設定された軸状の工作物４を回転
中心軸に沿って平行方向と直交方向に移動する刃物６で
切削加工する。工作物４を荒加工した後に一次仕上加工
をする。一次仕上加工によって切削された工作物４の切
込み量の切削状態を検出し，一次仕上加工の切込み量の
切削状態に応じて二次仕上加工で目標切込み量に切削す
るため，工作物４に対する刃物６の直交方向の移動量を
補正し，二次仕上加工を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，旋盤の主軸台と
心押台との間に回転可能に設置された軸状の工作物を切
削する工作物の切削加工方法及び該方法を達成する櫛刃
形旋盤における刃物台装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，複数個の刃物台が刃物台ベース上
に櫛状構造に固定された櫛刃形旋盤と呼称されるものが
知られている。該櫛刃形旋盤は，旋盤主軸台の正面に設
けられたチャックやクランプ装置等の工作物把持手段に
回転可能に配置された工作物を刃物で切削するものであ
り，工作物把持手段に正対する位置に配置された工作物
の軸方向即ち旋盤主軸台方向（Ｚ軸）に移動するサドル
を備えた往復台，該往復台上でＺ軸の直交方向（Ｘ軸）
に移動するスライドベース，スライドベース上に固着さ
れた刃物台ベース，及び刃物台ベースに刃物を着脱可能
に固着する刃物台を備えている。

【０００３】また，櫛刃形旋盤には，複数の刃物台の中
から適時，刃物台に替えて計測機器や清掃機器等の付帯
装置を固定することもでき，場合によっては，往復台の
Ｚ軸方向の移動に替えて主軸台が往復台に対してＺ軸方
向に移動することもできる。櫛刃形旋盤は，Ｚ軸方向と
Ｘ軸方向の移動はＮＣ制御され，精密加工を目的とした
小物工作物を対象とする正面旋盤の形式をとり，心押台
を必要としないチャックワーク専用機に構成されてい
る。また，本出願人が開発した精密旋盤における１２台
装置（例えば，実用新案登録第２５２４４８４号公報）
を，櫛刃形旋盤に用いれば，工作物に対して高精度な加
工ができるので，該櫛刃形旋盤を用いて軸状の工作物を
加工することに着眼したが，櫛刃形旋盤は，チャックワ
ーク専用に構成されているので，上記心押台装置を用い
ただけでは軸状の工作物を高精度に切削するものとして
使用するには無理が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の櫛刃形旋盤は，
刃物台ベース上に複数個の刃物台が固定されているの
で，刃物台に取り付けられた刃物と刃物台ベースとは相
対的に可動する機構が採用されておらず，高精度に工作
物を加工することができるが，複数個の刃物を用いる切
削（旋削）については，各刃物の配列を考慮せねばなら
ない。櫛形に配置した複数個の刃物のうち，所定の刃物
が工作物を切削しているとき，他の刃物が旋盤主軸によ
り駆動されているので，チャックを含む工作物や回転体
に干渉しないように，各刃物の間隔や出入りを考慮して
刃物の位置を決定しなければならない。従って，上記櫛
刃形旋盤は，工作物の大きさに比べて隣接する刃物との
間隔にも余裕を持たせることから，一番外側の刃物間の
寸法が広くなり，工作物の切削直径に比べてＸ軸方向の
ストロークも十分な長さが必要になる。

【０００５】上記櫛刃形旋盤について，上記の問題点を
考慮し，櫛刃形に替えて刃物台ベース上にターレット形
刃物台を配置する旋盤も知られているが，該ターレット
形刃物台は，６角又は８角の各面に刃物を取り付けるこ
とによって，所定の刃物が切削を実施しているときで
も，他の面に取り付けられた刃物は回転体から離れてお
り，干渉することも無く，従って，Ｘ軸のストロークも
櫛刃形旋盤よりも短くて済むというものである。しかし
ながら，従来のターレット形旋盤は，所定の刃物から次
の刃物に変換するとき，まず，刃物台ベース上にクラン
プされている６角又は８角のターレット形刃物台をアン
クランプし，浮かせる動作が必要となり，次いで，目的
とする刃物の位置が工作物に正対するまで，ターレット
形刃物台を回転させる割出動作を行い，最後に，再度ク
ランプするという一連の操作工程を必要とする。しか
も，ターレット形旋盤は，刃物の交換の度に，刃物台ベ
ースから浮き上がって動くことは，復元性を考慮した機
構が採用されているとはいえ，刃物の刃先が常に同じ位
置にくるとは限らず，工作物に対する高精度な加工を維
持することができない。このように，ターレット形旋盤
は，ターレット形刃物台のアンクランプ，回転及びクラ
ンプの３種の操作工程を必要とすることから，刃物の交
換の時間が長くなり，当然のことながら，これらの動作
のため，限られたスペースにクランプ機構と回転機構を
組込まねばならず，それを制御する機能も必要になって
くる。

【０００６】また，一般的な機械部品や荒加工では許容
範囲の精度であっても，電子部品，光学部品又は自動車
に用いられる燃料噴射関連の部品では，ミクロン又はサ
ブミクロン単位の精度が要求されるので，仕上げ刃物が
基準位置から動く方式のものには大きな問題を残すこと
になる。ところで，近年，自動車技術の発達はめざまし
く，なかでもエンジンや車体等の主機の他に，各種装置
類を装備するための補機が多数設けられている。補機
は，電子回路で構成されたコンピュータで制御されるも
のが多く，電子回路以外は機械部品に変わりは無く，電
子回路から発せられる信号に速やかに応答するには，軸
部品についても加工精度も高精度が要求されると共に，
小型化の傾向がある。そこで，軸部材としての軸状の工
作物は，焼入れ硬化処理されたスチール材で作られた補
機装置に関連する部品で，ＪＩＳに規定する精度表示で
円筒度２μの加工精度を要求される。また，環境に優し
く，よりクリーンなエンジンとなれば，燃料噴射部品の
精度は大きな責任を負うことになるし，安全に直結する
ブレーキやステアリング関連の部品にいたっても同じく
高精度が要求されている。

【０００７】軸状工作物の円筒度２μという加工精度に
なれば，旋盤の静的精度を越える加工精度であり，本来
はグラインダ加工の領域であるが，グラインダ加工を実
施するには大きな課題が残されてしまう。ここで，円筒
度とは，円筒形態を二つの同軸の幾何学的円筒で挟んだ
とき，両円筒面の間隔が最小となる場合の両円筒面の半
径の差で表す。円筒度は，円筒の表面に適用される真円
度，真直度及び平行度の組合わされたものであり，円筒
度によって真円度，真直度，および平行度を規制するこ
とは便利な方法であるが，定義に基づいて円筒度を検査
することはかなり困難をともなう。そのため，円筒度を
規制する場合，できるだけ真円度，真直度及び平行度に
分けて公差値を指示する方が管理し易い。

【０００８】例えば，図６に示す部品即ち工作物４の形
状は，軸部５と軸部５の一端に形成されるフランジ３４
から成り，加工精度が要求される主要部位は，軸部５の
外径，フランジ３４の内側端面，フランジ３４の外径で
ある。この形状の工作物４をセンタ穴１６と軸部５の端
部３４Ｅで支持し，工作物４を低速で回転させながら高
速度で回転している砥石を接触させ，回転軸方向に移動
させながら研削する従来の円筒研削盤を使用するグライ
ンダ加工方法で仕上げるには，加工時間が長くコストア
ップになってしまう。

【０００９】また，砥石を回転軸方向に送り移動させず
に，工作物の形状に合致するように砥石を成形して工作
物に接触させるプランジカット研削法もあり，外径のみ
ならず端面の加工も一度にできるメリットもあるが，今
回のように工作物の各加工部位のリミットが異なる場
合，寸法を管理する上では砥石の成形には大変な労力が
必要になる。また，砥石の切れ味が低下すれば砥石が工
作物に接触する面をドレッサーで修正する作業が必要に
なるが，苦労して成形した砥石が工作物に接触する面
を，修正によりリミットが崩れると使い物にならない。
また，工作物を軸部とフランジ部に分割し，それぞれを
加工後に組立てる案も考えられるが，組立部位の加工精
度と組立て誤差による累積誤差が発生し，組み立てるた
めに部品強度の不足のため大形化せねばならぬようであ
れば，小型化，軽量化の流れに逆らうばかりでなく，設
計の自由を奪うことになる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，軸状の工作物の加工を高精
度の加工ができる櫛刃形旋盤を用いて，刃物台ベース上
に４基の刃物台と検測装置を設け，工作物の荒加工の後
に，一次仕上加工と最終の二次仕上加工を行い，一次仕
上加工における工作物の切込み量の切削状態を検出し，
該切削状態に応じて刃物の切込み量の加工条件を変更し
て二次仕上加工を行なって高精度の円筒度（真円，真
直，平行）を確保する工作物の切削加工方法を提供する
と共に，該工作物の切削加工方法を達成する櫛刃形旋盤
における刃物台装置を提供することである。

【００１１】この発明は，主軸台と心押台との間に回転
可能に位置設定された軸状の工作物をその回転中心軸に
沿って平行方向と直交方向とに移動する刃物で切削加工
する工作物の切削加工方法において，前記工作物に沿っ
て移動する前記刃物で前記工作物に対して荒加工した後
に一次仕上加工をし，前記一次仕上加工によって前記工
作物を軸方向に沿って切削した切込み量の切削状態を検
出し，前記一次仕上加工で切削された前記切込み量に応
じて，前記工作物に対する前記刃物の前記直交方向の移
動量を補正して前記工作物を目標の切込み量に切削する
ため前記工作物に対して二次仕上加工を行うことを特徴
とする工作物の切削加工方法に関する。

【００１２】この工作物の切削加工方法は，前記工作物
の外周面を真円で且つ軸方向に平行に切削加工するた
め，前記一次仕上加工によって切削された軸方向に沿っ
ての検出テーパ量のテーパ発生方向を打ち消す方向に，
前記刃物を前記直交方向に移動させて前記工作物に対す
る切込み量を補正して前記工作物に前記二次仕上加工を
行い，前記工作物を前記真円で且つ軸方向に平行となる
前記目標切込み量に切削加工する。

【００１３】また，この発明は，主軸台と心押台との間
に回転可能に位置設定された軸状の工作物の回転中心軸
に沿って平行方向に移動する往復台，前記往復台上で前
記工作物の前記回転中心軸に対して直交方向に移動する
スライドベース，前記スライドベースに固着された刃物
台ベース，前記刃物台ベース上に前記工作物の前記回転
中心軸を挟んで正対して配置され且つ前記スライドベー
スの移動方向と同一方向に摺動する摺動式刃物台，前記
工作物の前記回転中心軸を挟んで正対して前記刃物台ベ
ース上に配置され且つ前記摺動式刃物台に併設された配
置位置を任意に変更可能な固定式刃物台，前記固定式刃
物台に設けられ且つ前記工作物の切削加工状態を検出す
る検出装置，及び前記検出装置による前記切削加工状態
の検出値に応答して前記刃物台ベースの直角方向の移動
を変更して前記工作物に対する切込み量を補正するコン
トローラ，から成る櫛刃形旋盤における刃物台装置に関
する。

【００１４】また，前記摺動式刃物台は，それをそれぞ
れ独立して摺動させて配置位置を任意に変更させる駆動
装置を備え，更に，前記駆動装置は，前記コントローラ
の指令で作動されるものである。

【００１５】前記固定式刃物台は，前記摺動式刃物台よ
りも前記旋盤主軸台側に配置されている。

【００１６】この櫛刃形旋盤は，上記のように，刃物台
ベース上に主軸中心とする心押台のセンタ中心で構成さ
れる工作物回転中心軸を挟んで，２基の摺動式刃物台を
正対して配置し，２基の摺動式刃物台が各々独立してＸ
軸方向と平行方向に摺動できるように構成し，２基の摺
動式刃物台に併設する別の固定式刃物台が前記工作物回
転中心軸を挟んで２基正対して固定され，内１基の固定
式刃物台には検出装置が取り付けられ，一次仕上加工と
二次仕上加工の工作物に対する切削加工状態を検出する
ので，刃物をＸ軸方向に移動させるだけで，刃物の交換
ができ，別のチェンジ機構や制御装置を必要とせず，ま
た，刃物を刃物台ベースに一度セットすれば固定された
ままであり，工作物に対する繰返し高精度な仕上げ加工
を維持できる。

【００１７】ところで，旋盤加工に用いられる刃物の発
達は，著しく，従来では切削が困難とされていた焼入鋼
等のＲｃ６０（ロックウェル・Ｃスケール ６０）程度
の硬度まで切削可能な刃物が開発されている。しかしな
がら，従来の切削加工では，所望の精度を確保できな
い。そこで，心押台装置として，例えば，実用新案登録
第２５２４４８４号に開示されたものを使用し，同じく
スライドベース上に固着する刃物台ベースには，工作物
回転中心軸を挟むように２基の摺動式刃物台と，それに
併設して工作物回転中心軸を挟むように２基の固定式刃
物台を配置した。摺動式刃物台は工作物回転中心軸方向
にそれぞれ独立して摺動し，１基の摺動式刃物台には荒
加工用刃物が取り付けられ，他の摺動式刃物台には溝加
工用刃物が取り付けられる。

【００１８】通常，高精密加工が可能な旋盤を用いれば
真円度，真直度は確保できるが，工作物に発生するテー
パは免れない。そこで，本発明は，軸状工作物の切削の
精度として，テーパを０にするのではなくて，発生した
テーパ量と方向を検出し，その検出値による補正計算を
行い，発生したテーパ量とは逆方向に，意図的にテーパ
の指令を与え，工作物を二次仕上加工すれば，双方が打
消し結果として真円度で且つ平行度を確保できることに
なる。即ち，１基の固定式刃物台には仕上加工用の刃物
が取り付けられ，他の固定式刃物台には検出装置が取り
付けられ，加工後の工作物の切削加工状態を検出し，そ
の検出状態に応じてコントローラの指令によって摺動式
刃物台の二次仕上加工用の刃物をＸ軸方向に移動させ，
工作物の真円度の高精度加工を確保する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による工作物の切削加工方法の一実施例及び該方法を達
成する櫛刃形旋盤における刃物台装置の一実施例につい
て説明する。図１はこの発明による櫛刃形旋盤における
刃物台装置の一実施例を示す平面図，図２は図１の刃物
台装置の右側側面図，図３は図１の刃物台装置の左側側
面図，図４は図１の心押台側から見た刃物台装置の正面
図，図５は図１の主軸台側から見た刃物台装置の背面
図，図６は軸状工作物に対する切削加工方法を説明する
ための軸状工作物の平面図，並びに図７，図８及び図９
は軸状工作物を主軸台と心押台とによって支持した支持
状態の各例を示す軸状工作物の平面図である。

【００２０】図１には，この発明による櫛刃形旋盤にお
ける刃物台装置の一実施例を示し，刃物台装置１は実線
で示され，主軸台２及び心押台３は点線で示され，ま
た，主軸台２と心押台３とによって支持されている工作
物４は実線で示されている。刃物台装置１は，ローディ
ング装置が工作物４を主軸台２と心押台３との間に設定
した後，ローディング装置が上昇して工作物４に対する
旋削即ち切削加工がスタートする状態，或いは，旋削即
ち切削加工が終了した後に，アンローディング装置が加
工済みの工作物４を引き取る状態を示している。

【００２１】櫛刃形旋盤において，軸状の工作物４が主
軸台２と心押台３との間に取り付けられた状態は，例え
ば，図７，図８及び図９に示された状態が想定される。
図７には，工作物４は，その軸心即ち回転中心軸１４に
主軸台２の主軸中心即ちチャック爪１２の中心と心押台
３の支持センタ１３の中心とが位置し，ＪＩＳで定めら
れた機械の静的精度内に納まった高精度に装着された状
態が示されている。図８には，主軸台２の主軸中心と心
押台３のセンタ１３の中心は静的精度内に位置している
が，工作物４の端面に穿設されたセンタ穴１６が二点鎖
線で示すようにずれている状態が示されている。図８に
示す場合には，工作物４は回転に連れて工作物４の外周
のふれ（ふれ量Ｆ）が発生し，一回転毎に切削の削り代
が変化し，刃物６にかかる負担が変化する。その結果，
刃物６が振動し，工作物４の加工面にびびり，うねり等
の加工精度を低下させる状態が発生し，工作物４の真円
度が低下し，精度管理が困難になる。又は，図９には，
主軸台２の主軸中心と心押台３の支持センタ１３の中心
とがずれた状態（ずれ量ｔ）で位置し，工作物４が主軸
台２のチャック爪１２と心押台３の支持センタ１３との
間に装着当初から傾いて取り付けられた状態が示されて
いる。この場合には，工作物４は回転に連れて工作物４
の外周にふれ（ふれ量Ｆ）が発生することがないが，刃
物台装置１に取り付けられた刃物６がＺ軸に平行に切削
移動したにもかかわらず，工作物４の外周面はテーパに
切削されることになる。一般的に，工作物４に対する切
削加工は，主軸台２側が太く，心押台３が細くなる状態
になる。従って，図８に示す状態と図９に示す状態とが
同時に発生した時には，工作物４の加工精度は大きく低
下することになる。

【００２２】この発明による工作物の切削加工方法は，
櫛刃形旋盤の主軸台２と心押台３との間に回転可能に位
置設定された軸状の工作物４をその回転中心軸１４に沿
って平行方向と直交方向に移動する刃物６で切削加工す
るものである。工作物４に対して移動する刃物６で工作
物４に対して荒加工をした後に一次仕上加工を行う。一
次仕上加工によって工作物４を切削した軸方向に沿って
の切込み量（荒加工面４０の外径Ｄ１から一次仕上加工
面４１の外径Ｄ２の差）の切削状態を検出し，次いで，
検出された切り込み量の切削状態に応じて工作物４に目
標切込み量（二次仕上加工面４２の外径Ｄ３）を切削す
る二次仕上加工即ち最終仕上加工をするため，工作物４
に対する刃物６の直交方向の移動量を補正して二次仕上
加工を行なうものである。本発明の工作物４の切削加工
方法は，工作物４の外周面を軸方向に沿って真円で平行
に加工するため，検出された一次仕上加工によって切削
された軸方向に沿うテーパ量に基づいて，該テーパ量を
打ち消す方向に刃物６の直交方向の移動量を補正して二
次仕上加工し，真円，真直で平行となる目標切込み量を
確保する。

【００２３】この工作物の切削加工方法では，一次及び
二次仕上加工は同一の切削条件で行なわれ，同一の刃物
６を使用し，切削周速度即ち工作物４の回転速度と切削
送り速度を同一にし，同一仕上がりを求めるものであ
る。この工作物の切削加工方法は，図６に示すように，
荒加工された寸法から最終の仕上がり寸法までの略１／
２の切込み量に設定して一次仕上げを行なう。工作物４
に対する荒加工後の荒加工面４０の外径をＤ１，一次仕
上加工後の一次仕上加工面４１の外径をＤ２，及び二次
仕上加工後の二次仕上加工面４２の外径をＤ３とする。
また，工作物４に対する検出位置を，第１検出位置３８
と第２検出位置３９との二点の二点間の長さＬで行う。
工作物４に対する荒加工後と一次仕上加工との後に，検
出装置８によって工作物４のφＤ１とφＤ２から工作物
４に切削された切込み量によってテーパ量及びテーパ方
向を検出する。この時，テーパ量Ｔは（Ｄ１−Ｄ２）／
Ｌであり，テーパ方向はφＤ１とφＤ２との大小で検出
することができる。工作物４に対する一次仕上加工でテ
ーパ加工の指令を与えていないにもかかわらず，工作物
４にテーパが発生したのであれば，二次仕上加工を行な
う時に，一次仕上加工とは逆のテーパ加工を工作物４に
行なうようにコントローラに指令を与え，刃物６をＸ軸
方向に移動させて切込み量を変更し，最終径になるよう
に目標仕上加工を確保するようにする。二次仕上加工の
後に，工作物４の二次仕上加工面４２の外径Ｄ３の検出
を行なって良品か又は不良品をチェックすればよい。

【００２４】櫛刃形旋盤は，主軸台２，主軸台２に対向
して配置された心押台３，及び主軸台２と心押台３との
間に配置されているベッド上を往復運動するサドルを備
えた往復台に配置された刃物台装置１から構成されてい
る。主軸台２は，主軸４３に取り付けられたチャック２
４に設けられたチャック爪１２によって工作物４が回転
可能に支持される。心押台３は，工作物４に形成された
センタ穴１６に整合する回転自在なセンタ１３を備えて
いる。

【００２５】刃物台装置１は，往復台を構成し且つ工作
物４の回転中心軸１４に沿って平行方向（Ｚ軸方向）に
移動するサドルから成る往復台，往復台上で工作物４の
回転中心軸１４に対して直交方向（Ｘ軸方向）に移動す
るスライドベース，スライドベースに固着された刃物台
ベース９，刃物台ベース９上に工作物４の回転中心軸１
４を挟んで正対して配置され且つスライドベースの移動
方向と同一方向に摺動する２基の摺動式刃物台１０，及
び工作物４の回転中心軸１４を挟んで正対して刃物台ベ
ース９上に配置され且つ摺動式刃物台１０に併設された
配置位置を任意に変更可能な２基の固定式刃物台１１か
ら構成されている。

【００２６】刃物台ベース９には，あり３２を備えたベ
ース７が固定ボルト３３によって固定されている。ベー
ス７の上面には，あり３２が長手方向に延びている。ベ
ース７の中央には，基準金２５がセットボルト４４で固
定されている。基準金２５には，上面にセットねじ３５
と，両側に延びる調整ねじ２７がそれぞれ設けられてい
る。ベース７に固定した基準金２５の両側には，あり３
２に嵌合したあり溝３１を備えた摺動テーブル２３がベ
ース７上で摺動可能に配置されている。

【００２７】摺動式刃物台１０は，刃物台ベース９に固
定されたベース７上で摺動可能に配置された摺動テーブ
ル２３，摺動テーブル２３をベース７に対して独立して
摺動移動させる駆動装置のシリンダ装置２２，及び摺動
テーブル２３上に固定ねじ２８で固定された摺動支持体
（ホルダベース）１８Ｓを備えている。シリンダ装置２
２におけるシリンダブラケット４８は，ベース７に固定
ボルト４７で固定されている。摺動テーブル２３は，ベ
ース７上をシリンダ装置２２の作動によってシリンダロ
ッド１７を介して配置位置を任意に変更可能に摺動する
ように構成されている。シリンダ装置２２の駆動によっ
て摺動テーブル２３をベース７に対して構成されてい
る。摺動支持体１８Ｓには，基準金２５に設けた調整ね
じ２７に対向するように当接片２６が設けられている。
摺動支持体１８Ｓには，刃物取付溝４５を備えた摺動刃
物支持体（バイトホルダ）３６が上下方向に摺動可能に
取り付けられている。摺動支持体１８Ｓに対する摺動刃
物支持体３６の上下方向の調整後には，刃物６は刃物高
さ調整ねじ２９で所定の高さにセットされる。

【００２８】固定式刃物台１１は，摺動式刃物台１０よ
りも旋盤の主軸台２側に配置されている。固定式刃物台
１１は，刃物台ベース９に固定された固定支持体１８Ｒ
と，固定支持体（ホルダベース）１８Ｒに上下方向に摺
動可能な摺動刃物支持体（バイトホルダ）３７とを有し
ている。摺動刃物支持体３７には，刃物又は検出装置８
等の部品を取り付ける部品取付溝４６が設けられてい
る。固定支持体１８Ｒに対する摺動刃物支持体３７の上
下方向の調整後には，刃物６は刃物高さ調整ねじ２９で
所定の高さにセットされ，また検出装置８は刃物高さ調
整ねじ３０で所定の高さにセットされる。固定支持体１
８Ｒには，その下面にボルト２１が固着され，ボルト２
１が刃物台ベース９に形成されたあり溝１９に突出し，
角ナット２０がボルト２１に緊締することによって刃物
台ベース９の所定の位置に固定される。従って，固定式
刃物台１１は，切削される工作物４に応じて刃物台ベー
ス９の適正な位置に固定される。また，固定式刃物台１
１のうち１基には，工作物４の切削加工状態を検出する
検出装置８を備えている。櫛刃形旋盤において，検出装
置８は，工作物６の切削加工状態を検出した検出値によ
る信号に応答して刃物台ベース９の直角方向の移動を変
更して補正加工を実施することから成る。

【００２９】刃物台装置１は，上記のように構成されて
おり，例えば，次のようにして作動できる。まず，ロー
ディング装置（図示せず）が工作物４を把持し，工作物
４の回転中心軸１４にまで下降し，そこで停止する。ロ
ーディング装置は，工作物４を旋盤の主軸台２に設けた
チャック爪１２内に遊挿状態に位置させる。心押台３の
センタ１３が主軸台２の方向へ前進して工作物４を押し
付け，工作物４の端面をチャック爪１２間の基準金１５
に当接させる。ローディング装置は，工作物４を開放
し，次の工作物４を主軸台２と心押台３との間に装填す
るため原位置に上昇して待機すると共に，チャック爪１
２が工作物４をクランプする。主軸４３が起動し，工作
物４が回転を開始する。工作物４は，上記の切削加工方
法によって切削され，仕上加工が完了する。

【００３０】工作物４に対する切削加工は，次のように
して行なわれる。まず，サドルが加工原点まで早移動
し，刃物台装置１がＺ軸方向に移動する。１基の摺動式
刃物台１０，例えば，荒加工刃物６がセットされた摺動
式刃物台１０が工作物４に対して前進端までＸ軸方向に
移動し，荒加工刃物６が工作物４を荒切削する。工作物
４に対する荒加工の後に，荒加工刃物６をセットした摺
動式刃物台１０が後退端までＸ軸方向に移動する。他の
摺動式刃物台１０，例えば，溝加工刃物６をセットした
摺動式刃物台１０が工作物４に対して前進端までＸ軸方
向に移動する。この時，摺動式刃物台１０が動くことに
よって工作物４に対する加工精度への影響が発生する。
即ち，摺動式刃物台１０は，工作物４の最終仕上げ精度
に影響を及ぼさない対策がなされている。摺動式刃物台
１０には，荒加工用刃物６を取り付ける。また，他の１
基には加工精度の緩い溝加工用刃物６を取り付ける。図
示していないが，摺動式刃物台１０は，切削反力に十分
耐える推力が与えられ，工作物４の切削中には，各刃物
台が基準金に当接された状態である。

【００３１】工作物４に対して溝加工刃物６が溝４９
（図６）の切削を行なう。工作物４への溝切削が終了し
た時点で，溝加工刃物６をセットした摺動式刃物台１０
が後退端までＸ軸方向に移動する。主軸台２の主軸の回
転が停止し，工作物４の回転が停止する。そこで，心押
台３のセンタ１３は，工作物４に対する押圧力を瞬間消
勢し，再度，工作物４に対して押圧力を付勢する。工作
物４が焼入れ硬化されたスチール材を対象とした加工方
法であり，このような手順を踏んでいるが，この理由
は，一般的に，スチール材を焼入れ硬化処理した場合，
材料内部に応力が発生し蓄積される，これに切削などの
外力を与え材料の形状が変化すると，そのバランスが崩
れ，加工後に機械に取り付けられている時は加工精度を
保っていても，機械から取外した時，製品の歪みとして
現れ不良品になる懸念があり，このようなステップをと
った。特に，本発明による加工は高精度が要求され製品
で切削熱の対策が重要な課題である。荒加工にあっては
切込み量も多く，従って切削熱による影響が材料の伸び
として働くので，センタ軸を瞬間消勢することで材料の
伸びを助け，別の意味では材料を一旦歪ませ，再度付勢
するものである。

【００３２】一次仕上加工の切削後に，上記の処置をと
らない理由は，一次仕上切削では切込み量も僅かであ
り，切削熱の発生も無視できること，また，センタ軸を
瞬間消勢することで別の悪影響を懸念するからである。
現在は焼入れ技術も進み内部応力の発生が少ない処理方
法もある，例えば，真空炉を用いた熱処理焼入れにあっ
ては内部応力の発生が少ないとのこと，これらの処理を
実施した材料にあっては，上記のステップの工程でなく
てもよい。いずれにしろ実験を重ね動作手順を決定する
方が良い。

【００３３】主軸台２の主軸が起動し，工作物４が回転
を開始する。仕上加工刃物６をセットした１基の固定式
刃物台１１が工作物４を一次仕上切削を行なう。工作物
４に対する一次仕上切削が終了した後，主軸台２の主軸
の回転が停止し，工作物４が回転が停止する。検出装置
８がセットされた他の固定式刃物台１１が工作物４の外
径を二箇所で検測する。図６に示すように，工作物４に
対する外径二箇所の検測については，一次仕上切削後の
工作物４にどのようなテーパが発生しているものか知る
ことにある。工作物４のテーパ量，テーパ方向を，セン
タ１３側とチャック爪１２側の二箇所で工作物４の直径
を測り，二箇所の測定間距離で求めればテーパの発生状
態を知ることができる。

【００３４】本来の加工はストレート加工すなわちＸ軸
に送りを与えない加工であったにも関わらずテーパが発
生したことは，機械の静的精度，工作物４に前加工され
ているセンタ穴１６の精度，機械が稼働直後で安定して
いない状態，刃物６の切れ味の鈍化等が考えられる。そ
こで，一次仕上切削のストレート加工で発生したテーパ
量と同じだけ，最終仕上切削のとき，一次仕上切削とは
逆の方向に意図的につけることで解決できる。一次仕上
切削も最終仕上切削も同一刃物６で，且つ，同一切削条
件（切削回転速度，同一切込量，同一送り速度）でなけ
ればならない。従って，荒加工を実施する意義がここに
ある。最終仕上がり寸法までの取り代を残し荒加工を施
された工作物４は，一次仕上切削の時，取り代の半分の
量だけ切込まれ，残りの半分は最終仕上切削の時に切り
込まれる。

【００３５】この切削加工方法は，検測値をＮＣ装置へ
フィードバックし，ＮＣ装置補正計算を行なう。主軸４
３の起動によって工作物４が回転を開始する。仕上加工
刃物６をセットした固定式刃物台１１が工作物４を補正
値により最終仕上切削を行なう。工作物４への二次切削
加工が終了すると，主軸４３の回転が停止し，工作物４
の回転が停止する。計測センサを取り付けた他の固定式
刃物台１１が工作物４の外径を最終検測する。動作ステ
ップでは加工済み全数を検測するようになっているが，
これに限るものでは無い。これらの加工は，製品に対し
て抜き取りで行なってもよく，刃物６を取替えた時，旋
盤の休止後に，再稼働して加工を行なう場合に，加工が
安定するまで，行なうように設定することができる。ま
た，リミットを外れた不良品発生の場合は各装置に警報
を出すなど，不良品が次工程に流れぬようアンローディ
ング装置は廃棄箱などに不良品を投入させるなどの対策
が必要である。

【００３６】往復台のサドルが待機原点まで早移動でＺ
軸方向に移動する。アンローディング装置（図示せず）
が工作物４の回転中心軸１４まで下降し，工作物４を把
持し，次いで，主軸台２のチャック爪１２が工作物４を
解放すると共に，心押台３のセンタ１３が後退する。ア
ンローディング装置が工作物４を旋盤のチャック爪１２
内から引き抜き，アンローディング装置が工作物４を把
持し，上昇して停止する。この工作物の切削加工方法
は，以上のように，プログラムされた手順によりＮＣ装
置の指令に基づいて実施される。

【００３７】この発明による切削加工方法は，上記のよ
うに構成されているので，機械が稼働直後は各所に給油
される油温も上がらず，どちらかと言えば機械は不安定
な状況下におかれている，稼働の経過につれ機械は安定
するので高精度加工を要求される時は，実切削前に機械
の暖機運転を施し機械が安定してから製品加工に着手し
ている。本発明を用いれば暖機運転を短縮や省略するこ
とも可能であり，時間当りの生産量にも寄与できること
になる。また，刃物は消耗品でありいずれは取替する
が，折損などの不測の事態は別として切削時間の経過に
比例して切れ味が鈍化しても，製品の精度に影響が現れ
ない限りそのまま使用されている。切れ味が鈍化してく
ればテーパの発生状態も変わってくるが，本発明ではそ
の都度個々にテーパの発生状態を検測定しており，製品
個々に補正を実施することで不良品になるものを防止し
ている。

【００３８】

【発明の効果】この発明による工作物の切削加工方法及
び該方法を達成する櫛刃形旋盤における刃物台装置は，
上記のように，工作物回転中心軸の両側に２基の摺動式
刃物台と２基の固定式刃物台を刃物台ベースし，摺動式
刃物台に設けた刃物を工作物に対する切込み量に応じて
工作物の回転中心軸に対して直角方向に移動可能に構成
したので，工作物を一旦一次仕上加工の捨て加工を行な
った後，工作物に対する切込み量を検出即ち計測し，次
いで，検出された切込み量の情報から目標切込み量に成
る取り代とテーパ量を考慮して二次仕上加工の加工条件
を変更設定し，所望の目標切込み量に加工し，工作物に
対して高精度な仕上加工を達成できる。

【００３９】また，この刃物台装置は，少なくとも３本
以上の刃物と検出装置とを配置できるため，工作物に対
する加工範囲を拡げることができる。この刃物台装置を
用いれば，長尺で小径の工作物に対して高精度の円筒度
と平行度の加工を確保することができる。櫛刃形旋盤に
おける刃物台装置には，左右に配置された摺動式刃物台
と固定式刃物台とを設け，固定式刃物台には検出装置即
ち工作物の外径測定器を設けることによってコントロー
ラによる工作物に対する自動計測及び自動補正を行なっ
て切削加工を行なうことができ，また，工作物に対する
仕上加工後に，検出装置で実測測定によって工作物の加
工精度をチェックすることができ，製品の信頼性を大幅
にアップできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による櫛刃形旋盤における刃物台装置
の一実施例を示す平面図である。

【図２】図１の刃物台装置の右側側面図である。

【図３】図１の刃物台装置を示し，シリンダ装置の省略
した刃物台装置の左側側面図である。

【図４】図１の心押台側から見た刃物台装置を示し，固
定式刃物台を省略した刃物台装置の正面図である。

【図５】図１の主軸台側から見た刃物台装置を示し，摺
動式刃物台を省略した刃物台装置の背面図である。

【図６】軸状工作物に対する切削加工方法を説明するた
めの軸状工作物の平面図である。

【図７】軸状工作物を主軸台と心押台とによって支持し
た支持状態の一例を示す軸状工作物の平面図である。

【図８】軸状工作物を主軸台と心押台とによって支持し
た支持状態の別の例を示す軸状工作物の平面図である。

【図９】軸状工作物を主軸台と心押台とによって支持し
た支持状態の更に別の例を示す軸状工作物の平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 刃物台装置 ２ 主軸台 ３ 心押台 ４ 工作物 ６ 刃物 ７ ベース ８ 検出装置 ９ 刃物台ベース １０ 摺動式刃物台 １１ 固定式刃物台 １４ 回転中心軸 ２２ シリンダ装置（駆動装置） ２３ 摺動テーブル ４０ 荒加工面 ４１ 一次仕上加工面 ４２ 二次仕上加工面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸台と心押台との間に回転可能に位置
   設定された軸状の工作物をその回転中心軸に沿って平行
   方向と直交方向とに移動する刃物で切削加工する工作物
   の切削加工方法において，前記工作物に沿って移動する
   前記刃物で前記工作物に対して荒加工した後に一次仕上
   加工をし，前記一次仕上加工によって前記工作物を軸方
   向に沿って切削した切込み量の切削状態を検出し，前記
   一次仕上加工で切削された前記切込み量に応じて，前記
   工作物に対する前記刃物の前記直交方向の移動量を補正
   して，前記工作物を目標の切込み量に切削するため前記
   工作物に対して二次仕上加工を行うことを特徴とする工
   作物の切削加工方法。
2. 【請求項２】 前記工作物の外周面を真円で且つ軸方向
   に平行に切削加工するため，前記一次仕上加工によって
   切削された軸方向に沿っての検出テーパ量を打ち消す方
   向に，前記刃物を前記直交方向に移動させて前記工作物
   に対する切込み量を補正して前記工作物に前記二次仕上
   加工を行い，前記工作物を前記真円で且つ軸方向に平行
   となる前記目標切込み量に切削加工することを特徴とす
   る請求項１に記載の工作物の切削加工方法。
3. 【請求項３】 主軸台と心押台との間に回転可能に位置
   設定された軸状の工作物の回転中心軸に沿って平行方向
   に移動する往復台，前記往復台上で前記工作物の前記回
   転中心軸に対して直交方向に移動するスライドベース，
   前記スライドベースに固着された刃物台ベース，前記刃
   物台ベース上に前記工作物の前記回転中心軸を挟んで正
   対して配置され且つ前記スライドベースの移動方向と同
   一方向に摺動する摺動式刃物台，前記工作物の前記回転
   中心軸を挟んで正対して前記刃物台ベース上に配置され
   且つ前記摺動式刃物台に併設された配置位置を任意に変
   更可能な固定式刃物台，前記固定式刃物台に設けられ且
   つ前記工作物の切削加工状態を検出する検出装置，及び
   前記検出装置による前記切削加工状態の検出値に応答し
   て前記刃物台ベースの直角方向の移動を変更して前記工
   作物に対する切込み量を補正するコントローラ，から成
   る櫛刃形旋盤における刃物台装置。
4. 【請求項４】 前記摺動式刃物台はそれをそれぞれ独立
   して摺動させて配置位置を任意に変更させる駆動装置を
   備え，前記駆動装置は前記コントローラの指令で作動さ
   れることから成る請求項３に記載の櫛刃形旋盤における
   刃物台装置。
5. 【請求項５】 前記固定式刃物台は，前記摺動式刃物台
   よりも前記旋盤主軸台側に配置されていることから成る
   請求項３又は４に記載の櫛刃形旋盤における刃物台装
   置。