JP2000158217A - マシニングセンタおよびコンタリング加工方法 - Google Patents

マシニングセンタおよびコンタリング加工方法

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JP2000158217A
JP2000158217A JP10333140A JP33314098A JP2000158217A JP 2000158217 A JP2000158217 A JP 2000158217A JP 10333140 A JP10333140 A JP 10333140A JP 33314098 A JP33314098 A JP 33314098A JP 2000158217 A JP2000158217 A JP 2000158217A
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axis table
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JP10333140A
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English (en)
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Tomoyoshi Miyagi
朋良 宮城
Tomijiro Nonomura
富二郎 野々村
Nobuyoshi Kato
宣佳 加藤
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1種類のツールにより種々の寸法および形状
を有する孔の加工を可能にするとともに、ツールの切刃
が摩耗しても所望の仕上げ寸法が得られるようにする。 【解決手段】 ベッド11に立設したコラム12に支持
したX軸テーブル15をX軸方向に移動させるととも
に、該X軸テーブル15に支持したY軸テーブル20を
Y軸方向に移動させて、Y軸テーブル20に支持したワ
ークWをX−Y平面内で移動させながら、コラム12に
支持されてZ軸方向に移動するZ軸テーブル26に設け
たスピンドル30でツールTを回転してワークWを加工
する。X軸テーブル15およびY軸テーブル20の移動
をコンタリング制御してワークWを任意の経路に沿って
移動させることにより、1種類のツールTで種々の寸法
や形状の孔を加工することができ、しかもツールTの切
刃の摩耗をワークWの移動経路の修正によって補償する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドルに支持
されて回転するツールでワークを加工するためのマシニ
ングセンタと、このマシニングセンタを用いたコンタリ
ング加工方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】シリンダブロックに設けられる複数のク
ランクシャフト支持孔を同時にボーリング加工したり、
シリンダヘッドに設けられる複数のカムシャフト支持孔
を同時にボーリング加工したりする場合に使用される工
作機械が、特開昭61−188011号公報により公知
である。このものは、軸状のツール本体に所定間隔で切
刃を設けたツールを回転させながらワークの下孔に挿入
することにより、前記複数の切刃で対応する複数の下孔
の内周面をそれぞれボーリング加工するようになってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来のも
のは、1種類のツールで加工可能な孔の内径は1種類に
限られるため、内径の異なる複数種類の孔を加工しよう
とすると、多数のツールが必要になってコストが嵩む問
題があった。またツールの切刃が摩耗すると加工された
孔の内径が所望の寸法よりも小さくなるため、ツールの
寿命が著しく制限されるという問題があった。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、1種類のツールにより種々の寸法や形状を有する孔
の加工を可能にするとともに、ツールの切刃が摩耗して
も所望の仕上げ寸法が得られるようにすることを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、ベッドに立設
したコラムに支持されてX軸方向に往復移動可能なX軸
テーブルと、X軸テーブルに支持されてX軸方向と直交
するY軸方向に往復移動するとともに、ワークを着脱自
在に支持可能なY軸テーブルと、コラムに支持されてX
軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に往復移動可
能なZ軸テーブルと、Z軸テーブルに支持されてZ軸方
向に延びる軸線回りにツールを回転駆動するスピンドル
と、ベッドに立設したテールサポート支持部材に設けら
れて、スピンドルに支持されたツールの自由端を支持す
るテールサポートとを備えたことを特徴とするマシニン
グセンタが提案される。
【0006】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、Y軸テーブルは、ワークを支
持してY軸方向に延びる軸線回りに回転するターンテー
ブルを備えたことを特徴とするマシニングセンタが提案
される。
【0007】また請求項3に記載された発明によれば、
請求項1または2に記載のマシニングセンタを用いたコ
ンタリング加工方法であって、スピンドルに支持したツ
ールをZ軸方向に延びる軸線回りに回転駆動し、X軸テ
ーブルおよびY軸テーブルを駆動してワークをX−Y平
面内で移動させながら該ワークの下孔の内周を前記ツー
ルで加工することを特徴とするコンタリング加工方法が
提案される。
【0008】上記請求項1または請求項3の構成によれ
ば、X軸テーブルをX軸方向に移動させるとともに該X
軸テーブルに支持したY軸テーブルをY軸方向に移動さ
せて、Y軸テーブルに支持したワークをX−Y平面内で
移動させながら、Z軸方向に往復するZ軸テーブルに設
けたスピンドルでZ軸方向に延びる軸線回りにツールを
回転してワークを加工するので、X軸テーブルおよびY
軸テーブルの移動を制御してワークを任意の経路に沿っ
て移動させることにより、1種類のツールで種々の寸法
や形状の孔を加工するとができ、しかもツールの切刃の
摩耗をワークの移動経路の修正によって補償することが
できる。このときベッドに立設したテールサポート支持
部材に設けたテールサポートにツールの自由端が支持さ
れるので、ツールの撓みを防止して加工精度を高めるこ
とができる。特に請求項1の構成によれば、フライス加
工用のツールを用いることにより、ワークの端面のフラ
イス加工を行うこともできる。
【0009】また請求項2の構成によれば、Y軸テーブ
ルに設けたターンテーブルにワークを支持してY軸方向
に延びる軸線回りに回転させれば、Y軸テーブルに対し
てワークを一々着脱することなく、ワークの異なる方向
から加工を行うことが可能となって利便性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0011】図1〜図9は本発明の一実施例を示すもの
で、図1はマシニングセンタの全体平面図、図2は図1
の2方向矢視図、図3は図1の3−3線矢視図、図3は
図1の4方向矢視図、図5はマシニングセンタの斜視
図、図6はワーク搬送用のローダーを示す図、図7は図
2の7−7線断面図、図8は作用の説明図、図9は図8
の9−9線断面図である。
【0012】図1〜図5に示すように、本実施例のマシ
ニングセンタMCは床面上に設置されたベッド11を有
しており、その平坦な上面にコラム12が立設される。
コラム12のZ軸方向を向く平坦な前壁面121 に2本
のガイドレール13,13がX軸方向に固定されてお
り、これら2本のガイドレール13,13にスライドガ
イド14…を介してX軸テーブル15が摺動自在に支持
される。コラム12の前壁面121 にはX軸サーボモー
タ16が設けられており、このX軸サーボモータ16に
ボールネジ機構17を介して接続されたX軸テーブル1
5は、ガイドレール13,13に案内されてX軸サーボ
モータ16によりX軸方向に往復駆動される。
【0013】X軸テーブル15のX軸方向を向く側壁面
151 に2本のガイドレール18,18がY軸方向に固
定されており、これら2本のガイドレール18,18に
スライドガイド19…を介してY軸テーブル20が摺動
自在に支持される。X軸テーブル15の側壁面151
はY軸サーボモータ21が設けられており、このY軸サ
ーボモータ21にボールネジ機構22を介して接続され
たY軸テーブル20は、ガイドレール18,18に案内
されてY軸サーボモータ21によりY軸方向に往復駆動
される。
【0014】Y軸テーブル20の上面に、ターンテーブ
ル駆動モータ58によりY軸方向に延びる軸線回りに回
転可能なターンテーブル23が設けられる。本実施例の
ワークを構成する自動車用エンジンのシリンダブロック
Wを支持するパレットPが、前記ターンテーブル23上
に着脱自在に固定される。
【0015】コラム12のX軸方向を向く側壁面122
に2本のガイドレール24,24がZ軸方向に固定され
ており、これら2本のガイドレール24,24にスライ
ドガイド25…を介してZ軸テーブル26が摺動自在に
支持される。コラム12の側壁面122 にはZ軸サーボ
モータ27が設けられており、このZ軸サーボモータ2
7にボールネジ機構28を介して接続されたZ軸テーブ
ル26は、ガイドレール24,24に案内されてZ軸方
向に往復駆動される。Z軸テーブル26にはスピンドル
駆動モータ29により回転駆動されるスピンドル30が
設けられる。
【0016】L字状に屈曲してY軸テーブル20の前部
および上部を覆うように配置されたテールサポート支持
部材31がベッド11の上面から起立しており、その上
端が接続部材32を介してコラム12の上壁面123
接続される。スピンドル30にチャックされてZ軸方向
に延びるツールTの前端が、テールサポート支持部材3
1の鉛直部に設けたテールサポート33に支持される。
【0017】ベッド11の一側部に設けた支持台34の
上面に、Y軸テーブル20のターンテーブル23にパレ
ットPを搬入・搬出するためのパレットチェンジャー3
5が設けられる。パレットチェンジャー35は上下2段
に構成されており、第1レールサポート36および第2
レールサポート37に、パレットPを支持する各一対の
上部ガイドレール38,38および下部ガイドレール3
9,39が設けられる。また第1レールサポート36に
は上部シリンダ40および下部シリンダ41が設けられ
ており、パレットPに係合可能な上部係止部材42およ
び下部係止部材43が各々上部シリンダ40および下部
シリンダ41によってX軸方向に往復駆動される。
【0018】複数種類のツールT…をストックするとと
もに、選択されたツールTをスピンドル30に対して受
け渡しするツールチェンジャー44が、前記支持台34
の上面に設けられる。支持台34の上面に設けた支持枠
45にX軸方向に延びる一対のガイドレール46,46
が固定されており、このガイドレール46,46にスラ
イドガイド47…を介して支持されたスライド枠48が
サーボモータ49によってX軸方向に往復駆動される。
【0019】スライド枠48の下部に支持されてツール
チェンジャー駆動モータ50により回転駆動される駆動
軸51の両端に設けた一対の駆動スプロケット52,5
2と、スライド枠48の上部に支持された従動軸53の
両端に設けた一対の従動スプロケット54,54とに、
一対の無端チェーン55,55が巻き掛けられる。無端
チェーン55,55には、それぞれ複数のチャック56
…,57…が設けられており、これらチャック56…,
57…によって複数のツールT…の前後両端部が把持さ
れる。
【0020】図6に示すように、マシニングセンタMC
の上方に設けた梁141にガイドレール142,142
が架設されており、このガイドレール142,142に
ローダー143が支持される。ローダー143は、ガイ
ドレール142,142に複数個のローラ144…を介
して走行可能に支持された台車145と、台車145に
上下方向に設けられたシリンダ146と、シリンダ14
6の出力ロッド146 1 の下端にシリンダブロックWを
把持可能に設けられたチャック147とを備える。
【0021】Y軸テーブル20に設けたターンテーブル
23がガイドレール142,142の下方位置にあると
き、チャック147にシリンダブロックWを把持したロ
ーダー143をターンテーブル23上に支持したパレッ
トPの上方に移動させ、シリンダ146でチャック14
7を下降させてパレットP上に供給することができる。
逆に、パレットP上のシリンダブロックWをチャック1
47に把持してシリンダ146で上昇させ、台車145
をガイドレール142,142に沿って走行させて排出
することができる。
【0022】次に、図7に基づいてテールサポート33
の構造を説明する。
【0023】テールサポート支持部材31を貫通する支
持孔311 にボールスプライン61がボルト62…で固
定されており、このボールスプライン61の内部にスラ
イドロッド63が相対回転不能かつ軸方向摺動自在に支
持される。スライドロッド63の内部にボールベアリン
グ64,65およびローラベアリング66を介して回転
軸67が相対回転可能かつ軸方向移動不能に支持され
る。スライドロッド63の後端に、ツールTの前端に形
成した凹部T2 に嵌合可能なセンタ部材68がボルト6
9で固定される。
【0024】テールサポート支持部材31の前面にボル
ト70で固定したブラケット71にシリンダ72が支持
されており、このシリンダ72の後部外周にスライドロ
ッド63の前部内周が嵌合する。シリンダ72に摺動自
在に嵌合するピストン73が一体に固定されたピストン
ロッド74は、その後端部がボルト75…でスライドロ
ッド63の中間部に結合される。
【0025】シリンダ72の前端を閉塞すべくボルト7
6…で固定されたシリンダヘッド77に第1ポート78
および第2ポート79が設けられており、第1ポート7
8はピストン73の前面に連通するとともに、第2ポー
ト79は油路80を介してピストン73の後面に連通す
る。またシリンダ72の前端からピストンロッド74の
内部にポート81を有するエアーパイプ82が延びてお
り、このエアーパイプ82の後端開口は回転軸67およ
びセンタ部材68の中心を貫通するエアー通路671
681 を介してセンタ部材68の後端面に連通する。
【0026】図8および図9に示すように、シリンダブ
ロックWにはクランクシャフトのジャーナルを支持する
4個のジャーナル支持部W1 …が設けられており、各ジ
ャーナル支持部W1 に2本のボルトB,BでキャップC
が締結される。そしてジャーナル支持部W1 とキャップ
Cとの間に、ツールTによりコンタリング加工される下
孔hが形成される。ツールTは、軸状に形成されたツー
ル本体T1 と、その前端に形成された前記凹部T2 と、
スピンドル30に把持される把持部T3 と、ツール本体
1 に所定間隔で設けられた4個の切刃c…とを備えて
おり、これら4個の切刃c…は前記4個の下孔h…の内
周面をそれぞれコンタリング加工する。ツール本体T1
の中心Ocから切刃cの先端までの半径Rcは下孔hの
半径Rhよりも小さくなっている。
【0027】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。
【0028】先ず、スピンドル30に所望のツールTを
把持させるべく、ツールチェンジャー44のスライド枠
48をサーボモータ49によってZ軸テーブル26に接
近する方向に移動させた後に、ツールチェンジャー駆動
モータ50を駆動して一対の無端チェーン55,55を
循環駆動する。そして使用するツールTを把持したチャ
ック56,57がスピンドル30に対向する位置でツー
ルチェンジャー駆動モータ50の駆動を停止し、Z軸サ
ーボモータ27でZ軸テーブル26を移動させることに
より、スピンドル30にツールTの後端の把持部T3
把持させる。この状態でサーボモータ49によりツール
チェンジャー44をZ軸テーブル26から離反する方向
に移動させると、前記チャック56,57の把持が自動
的に解除されてツールTがスピンドル30に残される。
【0029】X軸サーボモータ16を駆動してX軸テー
ブル15をX軸方向に移動させ、Y軸サーボモータ21
を駆動してY軸テーブル20をY軸方向に移動させるこ
とにより、Y軸テーブル20に支持したシリンダブロッ
クWの下孔h…をツールTに対向させ、この状態でZ軸
サーボモータ27を駆動してZ軸テーブル26をZ軸方
向に移動させると、シリンダブロックWの下孔h…を貫
通したツールTの前端の凹部T2 が、テールサポート3
3のセンタ部材68に嵌合する。ツールTの凹部T2
センタ部材68に嵌合すると、センタ部材68のエアー
通路681 の開口が閉塞されるため、エアーパイプ82
から回転軸67のエアー通路671 およびセンタ部材6
8のエアー通路681 に供給されるエアーの漏出が阻止
されることにより、ツールTの前端がテールサポート3
3に支持されたことが確認される。
【0030】而して、スピンドル駆動モータ29を駆動
してスピンドル30でツールTを回転駆動し、Z軸サー
ボモータ27でZ軸テーブル26をZ軸方向に往復移動
させるコンタリング制御を行いながら、ツールTの4個
の切刃c…でシリンダブロックWの4個の下孔h…をそ
れぞれコンタリング加工する。
【0031】このとき、ツールTの前端の凹部T2 を支
持するセンタ部材68および回転軸67は、ツールTの
回転に引きずられてスライドロッド63に対して相対回
転する。またテールサポート支持枠31に固定されたシ
リンダ72に摺動自在に嵌合するピストン73は、第1
ポート78から供給される油圧でツールTに向けて後方
に付勢されており、このピストン73に接続されたピス
トンロッド74、スライドロッド63、回転軸67およ
びセンタ部材68も後方に付勢され、センタ部材68は
ツールTの凹部T2 に確実に嵌合して該ツールTの往復
動に追従することができる。
【0032】さて、スピンドル30によるツールTの回
転中に、X軸サーボモータ16およびY軸サーボモータ
21を同一周期で、かつ位相を相互にずらして往復駆動
することによりY軸テーブル20に支持したシリンダブ
ロックWをX−Y平面内で偏心回転運動させる。即ち、
図9において、シリンダブロックWの下孔hの中心Oh
は、ツールTの中心Ocに対して距離dだけ偏心した円
周上を偏心回転運動する。その結果、ツールTのZ軸方
向の往復運動と相俟って、ツールTの切刃cは下孔hの
内周面を円形にコンタリング加工することができる。
【0033】このとき、X軸テーブル15およびY軸テ
ーブル20の振幅を変化させれば、即ちシリンダブロッ
クWの下孔hの中心Ohが偏心回転運動する偏心量dを
増減させれば、1種類のツールTで任意の内径の下孔h
をコンタリング加工することができ、汎用性が大幅に高
められる。またツールTの切刃cが摩耗してツール本体
1 の中心Ocから切刃cの先端までの半径Rcが減少
しても、その減少分だけ偏心回転運動び偏心量dを増加
するだけで、所望の半径の下孔hをコンタリング加工す
ることができ、ツールTの寿命延長にも寄与することが
できる。
【0034】以上、ワークであるシリンダブロックWを
X−Y平面上で偏心回転運動して下孔hをコンタリング
加工する場合について説明したが、シリンダブロックW
をX−Y平面上で任意の経路に沿って移動させるコンタ
リング制御を行うことにより、任意の形状の孔の内周面
のコンタリング加工を行うことができる。
【0035】ツールTが偏心回転運動する際に切刃cが
シリンダブロックWから受ける切削抵抗で該ツールTが
撓もうとしても、その自由端である前端部がテールサポ
ート33によって半径方向に移動不能に支持されている
ため、ツールTの撓みが防止されて加工精度が高められ
る。またテールサポート33を支持するテールサポート
支持部材31は、その下端がベッド11に固定され、そ
の上端が接続部材32を介してコラム12に固定される
ので、テールサポート支持部材31を両持ち支持にして
剛性を高め、テールサポート33によるツールTの自由
端の支持を一層効果的に行うことができる。更に、Y軸
テーブル20にターンテーブル23を設けてシリンダブ
ロックWをZ軸回りに回転させることができるので、Y
軸テーブル20に対してシリンダブロックWを着脱する
ことなく、その外周の任意の方向から加工を施すことが
可能になる。
【0036】シリンダブロックWの機種が現在加工され
ている第1機種から他の第2機種に変更された場合、パ
レットチェンジャー35によってターンテーブル23上
の第1機種用のパレットPを第2機種用のパレットPに
交換する。例えば、第1機種用のパレットPはパレット
チェンジャー35の上段に保管され、また第2機種用の
パレットPはパレットチェンジャー35の下段に保管さ
れる。
【0037】そのために、先ず、X軸サーボモータ16
を駆動してX軸テーブル15をパレットチェンジャー3
5に接近する方向に移動させるとともに、Y軸サーボモ
ータ21を駆動してY軸テーブル20をパレットチェン
ジャー35の上部ガイドレール38,38と同じ高さに
移動させ、Y軸テーブル20に設けたターンテーブル2
3上のパレットPに上部係止部材42を係合させる。こ
の状態で上部シリンダ40を収縮駆動して上部係止部材
42を移動させると、この上部係止部材42に引かれて
ターンテーブル23上のパレットPが上部ガイドレール
38,38上に排出される。続いてY軸サーボモータ2
1を駆動してY軸テーブル20をパレットチェンジャー
35の下部ガイドレール39,39と同じ高さに移動さ
せ、下部シリンダ41を伸長駆動して下部係止部材43
でパレットPを押圧し、下部ガイドレール39,39か
らY軸テーブル20に設けたターンテーブル23上に供
給する。
【0038】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0039】例えば、実施例ではワークとしてシリンダ
ブロックWを例示したが、本発明は他の任意のワークの
加工に適用することができ、またフライス加工用のツー
ルを用いればワークの端面のフライス加工を行うことも
可能である。
【0040】
【発明の効果】以上のように請求項1または3に記載さ
れた発明によれば、X軸テーブルをX軸方向に移動させ
るとともに該X軸テーブルに支持したY軸テーブルをY
軸方向に移動させて、Y軸テーブルに支持したワークを
X−Y平面内で移動させながら、Z軸方向に往復するZ
軸テーブルに設けたスピンドルでZ軸方向に延びる軸線
回りにツールを回転してワークを加工するので、X軸テ
ーブルおよびY軸テーブルの移動を制御してワークを任
意の経路に沿って移動させることにより、1種類のツー
ルで種々の寸法や形状の孔を加工するとができ、しかも
ツールの切刃の摩耗をワークの移動経路の修正によって
補償することができる。このときベッドに立設したテー
ルサポート支持部材に設けたテールサポートにツールの
自由端が支持されるので、ツールの撓みを防止して加工
精度を高めることができる。特に請求項1の構成によれ
ば、フライス加工用のツールを用いることにより、ワー
クの端面のフライス加工を行うこともできる。
【0041】また請求項2に記載された発明によれば、
Y軸テーブルに設けたターンテーブルにワークを支持し
てY軸方向に延びる軸線回りに回転させれば、Y軸テー
ブルに対してワークを着脱することなく、ワークの異な
る方向から加工を行うことが可能となって利便性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】マシニングセンタの全体平面図
【図2】図1の2方向矢視図
【図3】図1の3−3線矢視図
【図4】図1の4方向矢視図
【図5】マシニングセンタの斜視図
【図6】ワーク搬送用のローダーを示す図
【図7】図2の7−7線断面図
【図8】作用の説明図
【図9】図8の9−9線断面図
【符号の説明】
11 ベッド 12 コラム 15 X軸テーブル 20 Y軸テーブル 23 ターンテーブル 26 Z軸テーブル 30 スピンドル 31 テールサポート支持部材 33 テールサポート T ツール W シリンダブロック(ワーク) h 下孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 宣佳 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3C036 AA11 KK02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベッド(11)に立設したコラム(1
    2)に支持されてX軸方向に往復移動可能なX軸テーブ
    ル(15)と、 X軸テーブル(15)に支持されてX軸方向と直交する
    Y軸方向に往復移動するとともに、ワーク(W)を着脱
    自在に支持可能なY軸テーブル(20)と、 コラム(12)に支持されてX軸方向およびY軸方向と
    直交するZ軸方向に往復移動可能なZ軸テーブル(2
    6)と、 Z軸テーブル(26)に支持されてZ軸方向に延びる軸
    線回りにツール(T)を回転駆動するスピンドル(3
    0)と、 ベッド(11)に立設したテールサポート支持部材(3
    1)に設けられて、スピンドル(30)に支持されたツ
    ール(T)の自由端を支持するテールサポート(33)
    と、を備えたことを特徴とするマシニングセンタ。
  2. 【請求項2】 Y軸テーブル(20)は、ワーク(W)
    を支持してY軸方向に延びる軸線回りに回転するターン
    テーブル(23)を備えたことを特徴とする、請求項1
    に記載のマシニングセンタ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のマシニングセ
    ンタを用いたコンタリング加工方法であって、 スピンドル(30)に支持したツール(T)をZ軸方向
    に延びる軸線回りに回転駆動し、X軸テーブル(15)
    およびY軸テーブル(20)を駆動してワーク(W)を
    X−Y平面内で移動させながら該ワーク(W)の下孔
    (h)の内周を前記ツール(T)で加工することを特徴
    とするコンタリング加工方法。
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