JP2000308901A - 旋 盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックラッシの影響がなく、球面状曲面の加
工を精度良く行える旋盤を提供する。 【解決手段】 刃物台６の一つの工具ステーションＳに
工具旋回ユニット１７を取付ける。工具旋回ユニット１
７は、工具ホルダ１９をユニット基台１８に正逆に旋回
自在に設置し、工具ホルダ１９の旋回駆動手段２０を設
けたものとする。旋回駆動手段２０は、工具ホルダ１９
に固着されたピニオン２３と、ラック２４と、このラッ
ク２４を進退させる流体圧シリンダ等の進退駆動源２５
とを備える。工具刃先２１ａは、ピニオン２３の回転に
より、ピニオン２３の中心Ｏを旋回中心とする旋回経路
を移動する。

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、球面状曲面等の
加工を精度良く行えるようにした旋盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】タレット式のＮＣ旋盤等において、図６
に示すように、主軸５０に把持されたワークＷに球面状
部Ｗａを加工する場合、バイトからなる工具５１を、同
図に矢印ａ，ｂで示すように、刃先が円弧を描くように
移動させる。この工具５１の円弧状の移動は、工具５１
の設置された刃物台５２を、Ｘ軸方向に直線移動させる
と同時にＺ軸方向に直線移動させる複合動作で行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この複合動作におい
て、刃物台５２のＸ軸方向の移動は、常に正方向または
逆方向となり、一定方向となるが、Ｚ軸方向の移動につ
いては、球面状部ＷａのＺ軸方向についての最突出箇所
Ａを境に、移動方向が正逆に１８０度切り替わる。ＮＣ
旋盤であっても、刃物台５２の案内は、転がり案内のリ
ニアガイドか、滑り案内の角ガイドとされていて、移動
方向が逆方向になると、バックラッシが発生する。ま
た、駆動系統におけるボールねじ等も、移動方向が反転
すると、バックラッシが発生する。そのため、図４の例
のように、刃物台５２の移動方向を途中で正逆に反転さ
せることが必要な曲面をワークＷに加工する場合、刃物
台案内系統や駆動系統のバックラッシにより、加工誤差
が生じ、精度の良い加工が行えない。例えば、最突出箇
所Ａを境に、段差が生じたりし、対称形状に加工するこ
とができない。このような誤差を制御系で補正すること
は、非常に難しい。

【０００４】この発明の目的は、バックラッシの影響が
なく、所定の球面状曲面の加工を精度良く行える旋盤を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の旋盤は、ワー
クを保持する主軸および刃物台を備え、この刃物台に工
具旋回ユニットを取付けたものである。この工具旋回ユ
ニットは、工具を保持した工具ホルダを、工具の刃先が
所定の旋回経路となるようにユニット基台に正逆に旋回
自在に設置し、前記工具ホルダを旋回させる旋回駆動手
段を設けたものとする。この構成によると、工具ホルダ
を旋回させることで、工具の刃先が所定の旋回経路を描
き、主軸に保持されたワークを、工具で球面状に加工す
ることができる。このとき、工具刃先の旋回は、工具ホ
ルダを旋回駆動手段で一定方向に旋回させることにより
行え、旋回経路の途中で旋回駆動手段等の駆動系や案内
系を反転させる動作を伴わない。そのため、加工途中の
バックラッシの発生がなく、精度良く加工することがで
きる。

【０００６】この発明において、前記旋回駆動手段は、
前記工具ホルダに固着されて前記ユニット基台に回転自
在に設置されたピニオンと、このピニオンに噛み合うラ
ックと、このラックを進退させる進退駆動源とを備える
ものであっても良い。ラックとピニオンの組み合わせ
は、構成が簡単であるが、その噛み合いにバックラッシ
を生じる。しかし、ワークの球面状部の加工途中でラッ
クの進退方向を変えることはないため、バックラッシが
加工に影響しない。そのため、簡単な構成でバックラッ
シの影響のない加工が行える。上記進退駆動源は、流体
圧シリンダであっても良い。このように流体圧シリンダ
とラック・ピニオンを用いることで、旋回駆動源を簡単
な構成とできる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。図２は、この旋盤の平面図であ
る。ベッド１上に主軸台２が設置され、主軸台２に設置
された主軸３は、主軸台２の下方等でベッド１に設置さ
れた主軸モータ４により回転駆動される。主軸３は、主
軸チャック５を有していて、ワークＷを把持可能であ
る。

【０００８】主軸台２と対応して、刃物台６が設けられ
ている。刃物台６は、刃物台移動機構７に設置されて、
直交する２軸（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）方向に移動可能と
されている。刃物台移動機構７は、ベッド１に案内８を
介して進退自在に設置された送り台９を備え、この送り
台９に刃物台６を、送り台移動方向（Ｘ軸方向）と直交
する方向（Ｚ軸方向）に移動自在に設置している。刃物
台移動機構７は、この送り台９を進退させる送り台進退
機構１０と、送り台９に設置されて刃物台６を進退させ
る刃物台進退機構１１とを備える。これら送り台進退機
構１０および刃物台進退機構１１は、各々ボールねじ機
構等の送りねじ機構１２，１３と、そのねじ軸を回転さ
せるサーボモータ等の駆動源１４，１５とで構成され
る。

【０００９】刃物台６は、複数の工具ステーションＳを
有し、任意の工具ステーションＳが主軸３に対応する位
置となるように、割出機構１６の駆動で割出可能とされ
ている。刃物台６はタレットからなり、割出機構１６
は、タレット６を旋回させる機構であって、駆動源およ
びその回転の伝達機構を有している。このタレット刃物
台６は、具体的には、タレット軸６ａを介して、送り台
９に回転および進退自在に設置されている。刃物台６の
各工具ステーションＳには、バイト等の固定工具や、ド
リル，ミ−リングヘッド等の回転工具（いずれも図示せ
ず）が、工具ホルダを介して、または直接に取付けられ
る。この刃物台６の一つまたは複数の工具ステーション
Ｓに工具旋回ユニット１７が取付けられる。工具旋回ユ
ニット１７は、いわば、所定形状の球面部を加工する倣
いユニットとなる。

【００１０】工具旋回ユニット１７を、図１および図２
に斜視図および平面図で拡大して示す。同図の工具旋回
ユニット１７は、外径加工用のものである。工具旋回ユ
ニット１７は、刃物台６の工具ステーションＳに設置さ
れるユニット基台１８に、工具ホルダ１９を旋回自在に
設置し、工具ホルダ１９を旋回させる旋回駆動手段２０
を設けたものである。工具ホルダ１９は、バイト等の工
具２１を保持する部材であり、ねじ部品２２により、工
具２１を締め付け固定可能としてある。ねじ部品２２を
緩めることで、工具ホルダ１９に対する工具２１の出し
入れ方向の微調整が可能である。

【００１１】旋回駆動手段２０は、工具ホルダ１９の旋
回に伴い、工具２１の刃先２１ａの延長位置側が旋回中
心Ｏとなる所定の旋回経路を刃先２１ａが描くように、
工具ホルダ１９をユニット基台１８に正逆に旋回自在に
設置したものである。旋回駆動手段２０は、工具ホルダ
１９に固着されてユニット基台１８に回転自在に設置さ
れたピニオン２３と、このピニオン２３に噛み合うラッ
ク２４と、このラック２４を進退させる進退駆動源２５
とで構成される。したがって、ピニオン２３の回転中心
は、工具ホルダ１９およびこれに保持された工具２１の
旋回中心Ｏとなる。進退駆動源２５は、エアシリンダま
たは油圧シリンダ等の流体圧シリンダからなる。

【００１２】ピニオン２３のユニット基台１８への設置
は、具体的には次のように行われている。すなわち、工
具ホルダ１９にピニオン２３を固定した組立体を、ユニ
ット基台１８に支軸２６、およびその周囲に設けた軸受
２７を介して回転自在に取付けている。また、切削荷重
等で支軸２６が撓まないように、工具ホルダ１９の旋回
を案内する案内部材２８がユニット基台１８に設けられ
ている。ユニット基台１８は、刃物台６への取付部１８
ａと、この取付部１８ａから垂直に突出する板状の基台
部１８ｂとを有するＬ字状に形成され、ピニオン２３お
よび工具ホルダ１９は、この基台部１８ｂに設置されて
いる。案内部材２８は取付部１８ａに設けられている。

【００１３】ラック２４は、図３に示すようにラック案
内部材２９でユニット基台１８に進退自在に案内されて
いる。流体圧シリンダからなる進退駆動源２５は、その
ピストンロッド２５ａの先端がラック２４の端部に結合
され、ピストンロッド２５ａとラック２４とは、水平投
影面上において直線状となる。

【００１４】なお、この旋盤は、数値制御装置（ＮＣ装
置）を備えていて、ＮＣ制御により刃物台６の各軸Ｘ，
Ｚ方向の位置決め制御、および工具旋回ユニット１７の
工具ホルダ１９の旋回位置制御が可能とされている。

【００１５】上記構成の動作を説明する。図３に示すよ
うに、主軸５に把持されたワークＷの先端の球面部Ｗａ
を加工する場合、工具２１の刃先２１ａがワークＷの所
定位置に当たるように刃物台６の位置決めをした後、刃
物台６を停止した状態で、工具ホルダ１９と共に工具２
１を旋回させることで加工する。工具ホルダ１９は、例
えば同図に実線で示す位置から鎖線で示す位置へ旋回さ
せる。主軸３は加工の間、回転を続ける。このように加
工することで、ワークＷの球面部Ｗａは、工具２１の旋
回中心Ｏを中心とする球面に加工される。この加工の
間、工具刃先２１ａの旋回は、工具ホルダ１９を一定方
向に旋回させることにより行え、ラック２４は前進だ
け、または後退だけの動作となり、旋回経路の途中で駆
動系や案内系を反転させる動作を伴わない。そのため、
加工途中のバックラッシの発生がなく、精度良く加工す
ることができる。なお、この球面状の加工は、例えば、
ワークＷの球面部Ｗａを、刃物台６の他の工具ステーシ
ョンＳに取付けられた固定のバイト工具て粗加工した
後、その仕上げ加工として行う。

【００１６】図５，図６は、この発明の他の実施形態を
示す。この例は、工具旋回ユニット１７Ａを、内径加工
用のものとした例である。この工具旋回ユニット１７Ａ
は、前記の外径加工用の工具旋回ユニット１７と同様
に、旋盤の刃物台６に取付けられる。これら工具旋回ユ
ニット１７，１７Ａは、同じ刃物台６における別の工具
ステーションＳに取付けても良い。この内径加工用の工
具旋回ユニット１７Ａは、工具２１Ａを保持した工具ホ
ルダ１９Ａを、工具２１Ａの刃先が所定の旋回経路とな
るようにユニット基台１８Ａ上に正逆に旋回自在に設置
し、工具ホルダ１９Ａを旋回させる旋回駆動手段２０Ａ
を設けたものである。工具２１Ａは、刃先が旋回中心Ｏ
と反対側に向くように設置される。旋回駆動手段２０Ａ
は、工具ホルダ１９Ａと一体に結合されてユニット基台
１７Ａ上に回転自在に設置されたピニオン２３Ａと、こ
のピニオン２３Ａに噛み合うラック２４Ａと、このラッ
ク２４Ａを進退させる進退駆動源２５Ａとで構成され
る。進退駆動手段２５Ａは流体圧シリンダからなる。

【００１７】この工具旋回ユニット１７Ａを用いた場合
は、工具ホルダ１９Ａをピニオン２３Ａと共に低速で旋
回させながら加工することにより、主軸３に把持された
ワークＷの先端面に、工具２１Ａで球面状の凹曲面が加
工できる。なお、工具２１Ａは、工具ホルダ１９Ａと一
体化された工具であっても良い。

【００１８】

【発明の効果】この発明の旋盤は、刃物台に工具旋回ユ
ニットを取付け、この工具旋回ユニットは、工具を保持
した工具ホルダを、工具の刃先が所定の旋回経路となる
ようにユニット基台に正逆に旋回自在に設置し、前記工
具ホルダを旋回させる旋回駆動手段を設けたものとした
ため、バックラッシの影響がなく、所定の球面状曲面の
加工を精度良く行うことができる。旋回駆動手段を、前
記工具ホルダに固着されて前記ユニット基台に回転自在
に設置されたピニオンと、このピニオンに噛み合うラッ
クと、このラックを進退させる進退駆動源とで構成した
場合は、簡単な構成で旋回動作が行える。進退駆動源を
流体圧シリンダとした場合は、より一層、構成が簡単に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる旋盤の刃物台お
よび工具旋回ユニットを示す斜視図である。

【図２】同旋盤の平面図である。

【図３】同旋盤の工具旋回ユニットの付近を示す一部省
略平面図である。

【図４】この発明の他の実施形態にかかる旋盤の工具旋
回ユニットと主軸との関係を示す破断平面図である。

【図５】同工具旋回ユニットの主軸との関係を示す破断
側面図である。

【図６】従来例の平面図である。

【符号の説明】

３…主軸 ６…刃物台 ７…刃物台移動機構 ９…送り台 １７，１７Ａ…工具旋回ユニット １８，１８Ａ…ユニット基台 １９，１９Ａ…工具ホルダ ２０，２０Ａ…旋回駆動手段 ２１，２１Ａ…工具 ２１ａ…刃先 ２３，２３Ａ…ピニオン ２４，２４Ａ…ラック ２５，２５Ａ…進退駆動源 ２６…支軸 Ｏ…中心 Ｗ…ワーク Ｗａ…球面部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持する主軸および刃物台を備
   え、この刃物台に工具旋回ユニットを取付け、この工具
   旋回ユニットは、工具を保持した工具ホルダを、工具の
   刃先が所定の旋回経路となるようにユニット基台に正逆
   に旋回自在に設置し、前記工具ホルダを旋回させる旋回
   駆動手段を設けたものである旋盤。
2. 【請求項２】 前記旋回駆動手段は、前記工具ホルダに
   固着されて前記ユニット基台に回転自在に設置されたピ
   ニオンと、このピニオンに噛み合うラックと、このラッ
   クを進退させる進退駆動源とで構成した請求項１記載の
   旋盤。
3. 【請求項３】 前記進退駆動手段は、流体圧シリンダで
   ある請求項２記載の旋盤。