JP2001287102A - Combined machining machine tool - Google Patents

Combined machining machine tool

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JP2001287102A
JP2001287102A JP2000102982A JP2000102982A JP2001287102A JP 2001287102 A JP2001287102 A JP 2001287102A JP 2000102982 A JP2000102982 A JP 2000102982A JP 2000102982 A JP2000102982 A JP 2000102982A JP 2001287102 A JP2001287102 A JP 2001287102A
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JP
Japan
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axis
spindle
tool
work
vertical
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000102982A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Noda
康行 野田
Original Assignee
Okuma & Howa Machinery Ltd
大隈豊和機械株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma & Howa Machinery Ltd, 大隈豊和機械株式会社 filed Critical Okuma & Howa Machinery Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combined machining machine tool capable of resolving problems of a conventional vertical lathe that it has an issue in machining efficiency because it can not execute multi-surface or multi-process machining with one-time chucking and that it is hard to maintain machining accuracy. SOLUTION: The combined machining machine tool includes: a work main spindle vertically arranged on a bed, capable of indexing the angular C axis by rotating and turning, and holding a workpiece; a column capable of being moved and positioned on the horizontal X-axis on the bed; a cross slide capable of being moved and positioned on the Z-axis vertical to the column; a main spindle head capable of being moved and positioned on the Y-axis left and right horizontal to the cross slide; a main spindle quill capable of being turned around B-axis by turning between the vertical and horizontal directions around the main spindle head to index and position the B-axis; and a tool main spindle capable of indexing the angular M-axis by rotating and turning around the main quill, and holding the tool. The machine tool can carry out the multi- process machining by holding it once on the holding means of the work main spindle by associatively controlling with an NC device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は金属加工を主とする
工作機械、特に旋削を行う旋盤の立形形式のものにミー
リング加工,穴あけ加工をも行うことができる複合加工
工作機械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool mainly for metal working, and more particularly to a combined working machine tool capable of performing milling and drilling on a vertical type of lathe for turning.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に大径重量物を旋削加工する場合に
は、横形の旋盤では重量による主軸の撓みが大きくな
り、主軸剛性を考慮すると大形,高価となる。このため
主軸を立形としてベッドに回転可能に設け、旋削工具を
上下と水平方向に移動させる立形旋盤が用いられる。こ
の形式ではワークの重量は、主軸に曲げ力として作用せ
ず、軸方向の力をチャック面で受けることができるので
主軸の変形が起こらず安定した加工が可能である。
2. Description of the Related Art In general, when a large-diameter heavy object is turned, the bending of the main shaft due to the weight of a horizontal lathe increases, and the size of the main shaft becomes large and expensive in consideration of the rigidity of the main shaft. For this reason, a vertical lathe is used in which a main shaft is vertically provided rotatably on a bed and a turning tool is moved vertically and horizontally. In this type, the weight of the work does not act on the main shaft as a bending force, and a force in the axial direction can be received on the chuck surface, so that the main shaft is not deformed and stable machining is possible.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら立形旋盤
において重量物を加工する場合に、あくまでも主軸の軸
線方向又はこれと直角方向の旋削加工に限定される。ま
た立形旋盤をベースとした従来の複合加工機(専用機)
においてもワークに横穴,斜め穴さらに多面加工が入る
多工程のものでは主軸に装着する専用工具としてアング
ルヘッドアタッチメントが必要となり、工程ごとの段取
り替えが必要であった。このため本体のコストが高くな
り、また工程毎に専用工具が必要で工具本数が増加し管
理が面倒なうえコスト高となる問題があった。
However, when machining a heavy object on a vertical lathe, the turning operation is limited to the axial direction of the main shaft or a direction perpendicular thereto. Conventional multi-tasking machine based on a vertical lathe (dedicated machine)
Also, in the case of the multi-step type in which the workpiece has a horizontal hole, a diagonal hole, and a multi-sided machining, an angle head attachment is required as a dedicated tool to be mounted on the main shaft, and the setup must be changed for each step. For this reason, there is a problem that the cost of the main body is increased, a dedicated tool is required for each process, the number of tools is increased, the management is troublesome, and the cost is increased.
【0004】また場合によっては別の機械が必要とな
り、取り外し,搬送,再セッテイングをしなければなら
なかった。従って工程が分解されることになり、加工精
度の確保が困難となる問題があった。また同一芯を有す
る加工例えば多段加工,ねじ加工を行う場合、加工精度
の確保をするため旋盤とマシニングセンタが必要となる
問題があった。
[0004] In some cases, another machine is required, and removal, transport, and resetting have to be performed. Therefore, there is a problem that the process is disassembled, and it is difficult to ensure processing accuracy. Further, when performing machining having the same core, for example, multi-stage machining or screw machining, there is a problem that a lathe and a machining center are required to secure machining accuracy.
【0005】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは,
立・横・斜めの穴加工、ねじ切り,ミーリング加工の多
工程ワークをワンチャッキングで且つ標準工具で加工が
可能である複合加工工作機械を提供するにある。
[0005] The present invention has been made in view of such problems of the prior art.
It is an object of the present invention to provide a multi-tasking machine tool capable of machining a multi-step work of vertical, horizontal and oblique drilling, threading, and milling with one chucking and a standard tool.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、上面にX軸方向の水平案内面を有するベ
ッドと該ベッドにZ軸方向の鉛直軸を中心として回転並
びに旋回角度C軸割出し可能に軸承されたワーク把持具
を有するワーク主軸と、前記ベッドの水平案内面上で移
動位置決め可能に載置され前記ワーク主軸側にZ軸方向
の鉛直案内面を有するコラムと、該コラムの鉛直案内面
に案内されて移動位置決め可能でY軸方向の水平案内面
を有するクロススライドと、該クロススライドの水平案
内面に案内されて移動位置決め可能なサドルに設けられ
た主軸頭と、該主軸頭に設けられX軸とZ軸を含む平面
内で鉛直方向と水平方向の間の角度B軸割出し可能な主
軸クイルと、該主軸クイルに回転並びに旋回角度M軸割
出し可能に軸承された工具を把持する工具主軸と、前記
X軸,Y軸,Z軸それぞれの移動位置決め及びB軸割出
し並びにC軸,M軸それぞれの回転と割出しを行うそれ
ぞれの駆動サーボモータと、該駆動サーボモータを関連
して制御するNC装置とを含んでなるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a bed having an X-axis horizontal guide surface on its upper surface, and the bed having a rotation and turning angle about a vertical axis in the Z-axis. A work spindle having a work gripper rotatably supported on a C-axis, a column mounted on the horizontal guide surface of the bed so as to be movable and positioned and having a vertical guide surface in the Z-axis direction on the work spindle side; A cross slide having a horizontal guide surface in the Y-axis direction which can be moved and positioned by being guided by a vertical guide surface of the column; and a spindle head provided on a saddle which can be moved and positioned by being guided by the horizontal guide surface of the cross slide. A spindle quill provided at the head of the spindle and capable of indexing an angle B axis between a vertical direction and a horizontal direction in a plane including the X axis and the Z axis; Bearing A tool spindle for gripping a tool, a drive servo motor for moving and positioning each of the X, Y, and Z axes, indexing the B axis, and rotating and indexing each of the C and M axes; And an NC device for controlling the servo motor in association with the servo motor.
【0007】請求項1の発明によれば、ワーク主軸の把
持具例えばチャックにワークを把持し、工具主軸にミー
リング工具,穴あけ工具等のテーパシャンクと同寸法の
テーパシャンク付を標準工具とした旋削工具を装着し、
工具主軸を旋回角度割出して切刃方向をワークに対応さ
せて固定して、工具主軸をX,Y,Z軸制御するととも
に、ワーク主軸を回転して旋削する。
According to the first aspect of the present invention, a workpiece is gripped by a gripper, for example, a chuck of a work spindle, and the tool spindle is turned with a taper shank having the same dimensions as a taper shank such as a milling tool or a drilling tool as a standard tool. Attach the tool,
The turning angle of the tool spindle is determined, the cutting edge direction is fixed corresponding to the workpiece, the tool spindle is controlled in the X, Y, and Z axes, and the workpiece spindle is rotated for turning.
【0008】斜めの上面,テーパ面に対するミーリング
加工,穴あけ加工には、加工位置に対応して工具主軸を
角度B軸割出して斜め方向とし、ワーク主軸を旋回角度
C軸割出し加工位置を工具主軸に対向させ角度固定す
る。工具主軸をX,Y,Z軸制御して加工位置に移動
し、工具主軸を回転して斜め上面にミーリング加工,穴
あけ加工を行うものである。このためワンチャッキング
にて多工程の加工ができる。
For milling and drilling on an oblique upper surface and a tapered surface, a tool spindle is indexed to an angle B axis in accordance with a machining position to be an oblique direction, and a workpiece spindle is turned to a turning angle C axis for machining. Facing the main shaft and fixing the angle. The tool spindle is moved to a machining position by controlling the X, Y, and Z axes, and the tool spindle is rotated to perform milling and drilling on an oblique upper surface. Therefore, multi-step processing can be performed by one chucking.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本機全体の正面図を示す図1、同
じく側面図を示す図2にもとづき本機の概略の全体構成
を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The general structure of the present invention will be described with reference to FIG. 1 showing a front view of the entire machine and FIG. 2 showing a side view thereof.
【0010】ベッド1には上面にX軸方向に2本の水平
案内面1aが形成され、この案内面1aの前端位置にZ
軸方向の鉛直軸を中心として回転されるワーク(C軸)
主軸3が軸承されている。ワーク主軸はNC装置の制御
によるエンコーダ付サーボモータ5からベルト10を介
して回転並びに旋回角度割出し位置決め可能に軸承され
ている。この旋回角度割出しをC軸割出しと称す。そし
てこのワーク主軸3にはワークを把持する図示しないチ
ャックが嵌着されている。
On the upper surface of the bed 1, two horizontal guide surfaces 1a are formed in the X-axis direction.
Work (C axis) that is rotated around the vertical axis in the axial direction
A main shaft 3 is mounted. The work spindle is supported by a servo motor with encoder 5 under control of the NC device via a belt 10 so as to be able to rotate and index and position the turning angle. This turning angle index is called C axis index. A chuck (not shown) for gripping the work is fitted to the work spindle 3.
【0011】ベッド1の水平案内面1aにはサドル4が
摺動可能に載置されていて、この上にコラム6がボルト
で一体に設立されている。そしてコラム6のワーク主軸
3側にはZ軸方向に2本の鉛直案内面6aが形成されて
いる。またサドル4には、ベッド1の幅中央で長手方向
に設けられた送りねじ5と螺合するナットが取り付けら
れている。さらにベッド1には送りねじ5,駆動用のエ
ンコーダ付サーボモータ3が設けられていてモータがN
C装置で制御回転されることによって送りねじ5を介し
てコラム6が移動位置決めされる。即ち後述の工具が指
令位置に移動位置決めされる。
A saddle 4 is slidably mounted on the horizontal guide surface 1a of the bed 1, and a column 6 is integrally formed thereon with bolts. On the work spindle 3 side of the column 6, two vertical guide surfaces 6a are formed in the Z-axis direction. The saddle 4 is provided with a nut screwed to a feed screw 5 provided in the longitudinal direction at the center of the width of the bed 1. Further, the bed 1 is provided with a feed screw 5 and a servomotor 3 with an encoder for driving.
The column 6 is moved and positioned via the feed screw 5 by being controlled and rotated by the C device. That is, a tool described later is moved and positioned at the command position.
【0012】コラム6の鉛直案内面6aには、クロスス
ライド7がZ軸方向に上下移動可能に案内されていて、
このクロススライド7にはコラム6に鉛直方向に設けた
図示しない送りねじと螺合するナットが取り付けられて
いる。またコラム6上面には送りねじ駆動用のエンコー
ダ付のサーボモータ8が設けられていて、このモータが
NC装置で制御回転されることにより送りねじを介して
クロススライド7はZ軸方向に移動位置決めされる。
A cross slide 7 is guided on the vertical guide surface 6a of the column 6 so as to be vertically movable in the Z-axis direction.
The cross slide 7 is provided with a nut screwed to a feed screw (not shown) provided in the column 6 in the vertical direction. A servomotor 8 with an encoder for driving a feed screw is provided on the upper surface of the column 6, and the cross slide 7 is moved and positioned in the Z-axis direction via the feed screw when the motor is controlled and rotated by an NC device. Is done.
【0013】クロススライド7には上面下面と前面にわ
たる2本のX軸と直交するY軸方向の水平案内面7aが
形成されている。この水平案内面7aには主軸頭11を
締着したサドル9が案内されていて、サドル9にはクロ
ススライド7に回転のみ可能に軸承された図示しない送
りねじに螺合するナットが取り付けられている。またク
ロススライド7には送りねじ駆動用のエンコーダ付サー
ボモータ12が設けられていて、このモータがNC装置
で制御回転されることにより送りねじを介してサドル9
が移動位置決めされる。さらに主軸頭11には工具(M
軸)主軸14を回転可能に軸承した角筒の主軸クイル1
3がY軸方向の軸心を中心としてX軸とZ軸を含む平面
内で鉛直方向と水平方向の90度の範囲を角度割出し位
置決め可能に軸承されている。この角度割出しをB軸割
出しと称す。また主軸頭にはエンコーダ付サーボモータ
16が設けられていて、このモータがNC装置で制御回
転されることにより歯車列を介して主軸クイル13が角
度位置決めされる。
The cross slide 7 is formed with two horizontal guide surfaces 7a extending in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis and extending over the lower surface and the upper surface of the upper surface. A saddle 9 to which the spindle head 11 is fastened is guided on the horizontal guide surface 7a. A nut screwed to a feed screw (not shown) which is rotatably supported on the cross slide 7 is attached to the saddle 9. I have. The cross slide 7 is provided with a servo motor 12 with an encoder for driving a feed screw. The servo motor 12 is controlled and rotated by an NC device, so that the saddle 9 is driven through the feed screw.
Is moved and positioned. Further, a tool (M
Axle) A spindle quill 1 of a square cylinder in which the spindle 14 is rotatably supported.
Reference numeral 3 denotes a bearing which is capable of indexing and positioning a range of 90 degrees in a vertical direction and a horizontal direction in a plane including the X axis and the Z axis around the axis in the Y axis direction. This angle index is referred to as B-axis index. A servo motor 16 with an encoder is provided at the head of the spindle. The spindle quill 13 is angularly positioned via a gear train by controlling and rotating this motor by an NC device.
【0014】コラム6を設立したサドル4を水平(X
軸)方向に移動送りし位置決め制御するサーボモータ
2,ワーク主軸3を回転並びに旋回角度割出し(C軸割
出し)制御するサーボモータ5,クロススライド7を鉛
直(Z軸)方向に移動送りし位置決め制御するサーボモ
ータ18,工具主軸14を有する主軸頭11を固着した
サドル9を水平(Y軸)方向に移動送りし位置決め制御
するサーボモータ12,工具主軸14を回転、及び角度
割出し(M軸割出し)制御するサーボモータ17並びに
主軸クイル13を鉛直(Z軸)方向と水平(X軸)方向
との間を角度割出し(B軸割出し)制御するサーボモー
タ16は図示しないNC装置によって適宜相互に関連し
て制御することにより旋削,穴あけ,フライス削り等の
加工をワンチャッキングで実現するものである。
The saddle 4 that has established the column 6 is horizontally (X
Axis), the servomotor 2 for positioning control, the rotation and rotation of the work spindle 3 and the servomotor 5 for controlling the rotation angle indexing (C-axis indexing) 5, and the cross slide 7 are moved and fed in the vertical (Z-axis) direction. A servo motor 18 for positioning control and a saddle 9 to which a spindle head 11 having a tool spindle 14 is fixed are moved and fed in a horizontal (Y-axis) direction to rotate and rotate the tool spindle 14 and an angle index (M An NC device (not shown) includes a servo motor 17 for controlling the axis indexing) and a servo motor 16 for controlling the spindle quill 13 to index the angle between the vertical (Z axis) direction and the horizontal (X axis) direction (B axis indexing). Thus, turning, drilling, milling, and the like can be realized in one chucking by appropriately controlling each other.
【0015】次いで本発明の主要部であるワーク(C
軸)主軸の構造について図3の断面図にもとづき説明す
る。ワーク主軸3は上端開口部をテーパとする中心穴が
穿設され、上部軸受21A、下部軸受21Bによって、
ベッド1に組み込まれて固定されたフランジで22a付
枠体22に鉛直軸を中心として回転可能に軸承されてい
る。そして枠体22はベッド1の前側端において固設さ
れている。
Next, the work (C) which is the main part of the present invention
(Shaft) The structure of the main shaft will be described with reference to the sectional view of FIG. The work spindle 3 is provided with a center hole having a tapered upper opening, and is formed by an upper bearing 21A and a lower bearing 21B.
A flange fixed to the bed 1 is rotatably mounted on a frame 22a with a 22a so as to be rotatable about a vertical axis. The frame 22 is fixedly provided at the front end of the bed 1.
【0016】ワーク主軸3の下端には、ブレーキ円板2
4が取り付けられている。そしてブレーキ円板24の外
周部両面にパッドを圧接してブレーキをかけ、回転を停
止させる電磁作動体26が設けられており、デイスクブ
レーキを構成している。軸受21A,21Bの間には歯
車23がキー着され、この歯車23は枠体22に鉛直方
向に軸受27A,27Bで、回転可能に軸承された中間
軸28にキー着された小歯車29と噛合されている。中
間軸28の下端には、枠体22の軸受31で回転可能に
軸承されたプーリ32が固着され、ベルト33を介して
サーボモータ5と回転的に連結されている。したがって
サーボモータ5のNC装置の指令にもとづく回転によっ
てワーク主軸3が歯車29,23を介して回転される。
旋削に必要な回転数例えば低速域4〜200r.p.
m、高速域6〜600r.p.mで駆動される。ワーク
主軸3の旋回角度割出し(C軸割出し)指令が出され、
サーボモータ5のエンコーダが指令角度に対応する信号
を出力されたとき、デイスクブレーキが直ちに作動して
指令角度位置にワーク主軸3を停止させる。
At the lower end of the work spindle 3, a brake disk 2
4 is attached. An electromagnetic actuator 26 is provided on both sides of the outer periphery of the brake disk 24 to press the pads against each other to apply a brake and stop rotation, thereby constituting a disk brake. A gear 23 is keyed between the bearings 21A and 21B. The gear 23 has a bearing 27A, 27B in the vertical direction on the frame 22, and a small gear 29 keyed on an intermediate shaft 28 rotatably supported. Has been engaged. A pulley 32 rotatably supported by a bearing 31 of the frame 22 is fixed to a lower end of the intermediate shaft 28, and is rotatably connected to the servomotor 5 via a belt 33. Therefore, the work spindle 3 is rotated via the gears 29 and 23 by the rotation of the servo motor 5 based on the command of the NC device.
Number of rotations required for turning, for example, low speed range 4 to 200 r. p.
m, high speed range 6-600r. p. m. A rotation angle index (C axis index) command of the work spindle 3 is issued,
When the encoder of the servo motor 5 outputs a signal corresponding to the command angle, the disk brake is immediately activated to stop the work spindle 3 at the command angle position.
【0017】次いで工具(M軸)主軸を図4の断面図に
もとづき説明する。工具主軸14は四角筒の主軸クイル
13に設けた軸受41A,41Bで両端部を回転可能に
軸承されていて、下端をテーパとする中心穴が穿設さ
れ、また軸受41A,41Bの中間部には傘歯車42が
キー着されている。この傘歯車42に噛み合う傘歯車4
3の歯車軸43aは、工具主軸14の軸芯と直交して、
主軸クイル13の側面貫通穴に嵌合されたケーシング4
4に軸受46と主軸頭11の軸受47とによって回転可
能に軸承されている。
Next, the tool (M-axis) spindle will be described with reference to the sectional view of FIG. The tool spindle 14 is rotatably supported at both ends by bearings 41A and 41B provided on the spindle quill 13 of a rectangular cylinder. A center hole having a tapered lower end is formed in the tool spindle 14, and an intermediate portion between the bearings 41A and 41B. Has a bevel gear 42 keyed. Bevel gear 4 meshing with this bevel gear 42
The third gear shaft 43a is orthogonal to the axis of the tool spindle 14,
Casing 4 fitted into the side through hole of spindle quill 13
4 is rotatably supported by a bearing 46 and a bearing 47 of the spindle head 11.
【0018】主軸クイル13には傘歯車軸43aと同心
に外装して取り付けられた筒体49が、軸受50を介し
て主軸頭11に主軸クイル13が回転可能に軸承されて
いる。また主軸クイル13は傘歯車軸43aと同軸上で
傘歯車軸43aと反対側に支軸48が突設されている。
この支軸48は、主軸頭11に固定されたシリンダ5
1、にフランジ部52aで嵌装されたフランジ付軸受筒
52により、軸受を介して回転可能に軸承されている。
したがって工具主軸14は主軸クイル13の両側に突出
した軸部において、傘歯車軸43aと支軸48の軸線の
まわりで旋回可能である。なお加工位置との対応上本実
施例では鉛直方向と水平方向との90度の間の旋回とさ
れている。
A cylindrical body 49 externally mounted on the main shaft quill 13 concentrically with the bevel gear shaft 43a is rotatably mounted on the main shaft head 11 via a bearing 50 so as to be rotatable. The main shaft quill 13 has a support shaft 48 protruding from the opposite side of the bevel gear shaft 43a on the same axis as the bevel gear shaft 43a.
The support shaft 48 includes a cylinder 5 fixed to the spindle head 11.
1, a rotatable bearing via a bearing is provided by a flanged bearing cylinder 52 fitted with a flange portion 52a.
Accordingly, the tool spindle 14 can pivot around the axis of the bevel gear shaft 43a and the support shaft 48 at the shaft portions protruding on both sides of the spindle quill 13. In this embodiment, the turning is performed between 90 degrees in the vertical direction and the horizontal direction in correspondence with the processing position.
【0019】しかして筒体49と同心に歯車53が固着
されていて、主軸頭11に軸受54で回転可能に軸承さ
れた駆動軸56にキー着された歯車57と歯車53が噛
合されている。この駆動軸56は主軸頭11の側面に取
り付けたサーボモータ16の減速機55の出力軸と一体
に連結されている。したがってサーボモータ16の制御
回転によって主軸クイル13と工具主軸14は傘歯車軸
43aと支軸48の軸線を中心として適宜旋回並びに角
度割出しされる。この旋回はX軸,Z軸を含む平面で行
われることになる。この旋回をB軸旋回また角度割出し
をB軸割出しと称す。
The gear 53 is fixed to the cylinder 49 concentrically, and the gear 53 and the gear 57 keyed to the drive shaft 56 rotatably supported by the bearing 54 on the main shaft head 11 are engaged. . The drive shaft 56 is integrally connected to an output shaft of a speed reducer 55 of the servo motor 16 mounted on a side surface of the spindle head 11. Therefore, the spindle quill 13 and the tool spindle 14 are appropriately rotated and indexed about the axis of the bevel gear shaft 43a and the support shaft 48 by the control rotation of the servo motor 16. This turning is performed on a plane including the X axis and the Z axis. This turning is called B-axis turning or angle indexing is called B-axis indexing.
【0020】一方支軸48を軸承する軸受筒52の筒部
には、中央部に環状ランド58aが形成されたスペーサ
58が嵌装されており、このスペーサ58とシリンダ5
1との間に形成された環状の空間に、環状ランド58a
を挟んで両端部内周に鍔を有する可動シリンダ59が軸
方向に移動可能に嵌装されている。そして両端の鍔と環
状ランド58aで形成される前室,後室に、図示しない
油圧源から圧油が交互に送られることにより、可動シリ
ンダを前後進させることができる。
On the other hand, a spacer 58 having an annular land 58a formed at the center thereof is fitted into the cylindrical portion of the bearing cylinder 52 which supports the support shaft 48.
1 in the annular space formed between the annular land 58a and the annular land 58a.
A movable cylinder 59 having a flange on the inner periphery of both ends is fitted so as to be movable in the axial direction. The movable cylinder can be moved forward and backward by alternately sending pressure oil from a hydraulic source (not shown) to the front chamber and the rear chamber formed by the flanges at both ends and the annular land 58a.
【0021】この可動シリンダ59の主軸クイル13側
端面には、カービック歯車形(以下カービックと称す)
カップリング61が固着されている。またシリンダ51
の主軸クイル13側端面には、カービックカップリング
61の大径側で噛合うカービックカップリング62が固
着されている。さらに主軸クイル13の側面にはカービ
ックカップリング61の小径側で噛合う、カービックカ
ップリング63がカービックカップリング62と同じ噛
合面となる位置に固着されている。したがって可動シリ
ンダ59が油圧によって前後進されることにより、カー
ビックカップリング61はカービックカップリング6
2,63と同時に噛合・離脱が可能である。
An end face of the movable cylinder 59 on the side of the spindle quill 13 has a carbic gear (hereinafter referred to as a carvic).
The coupling 61 is fixed. The cylinder 51
Is fixed to the end face of the main shaft quill 13 on the large diameter side of the carbic coupling 61. Further, on the side surface of the spindle quill 13, a Carbic coupling 63 meshing on the small diameter side of the Carvic coupling 61 is fixed at a position where it has the same mating surface as the Carvic coupling 62. Therefore, when the movable cylinder 59 is moved forward and backward by the hydraulic pressure, the carvic coupling 61 becomes the carvic coupling 6.
Engagement and disengagement are possible simultaneously with 2, 63.
【0022】傘歯車軸43aには、歯車64が嵌着され
ていて、駆動軸56に嵌装した軸受66で軸承された歯
車67と噛み合っている。更に歯車67は回動可能に軸
承された中間軸68にキー着された歯車69と噛み合っ
ている。この歯車69はM軸用のサーボモータ17の出
力軸に固着した図示しない歯車と噛合されていて、サー
ボモータ17の制御回転により、歯車69,67,6
4、傘歯車43,42を経て工具主軸14に必要な回転
数の回転が伝達される。例えば回転数は30〜3000
r.p.m、特別には10,000r.p.mである。
A gear 64 is fitted on the bevel gear shaft 43a, and meshes with a gear 67 supported by a bearing 66 fitted on the drive shaft 56. Further, the gear 67 meshes with a gear 69 keyed to an intermediate shaft 68 rotatably mounted. The gear 69 is meshed with a gear (not shown) fixed to the output shaft of the servomotor 17 for the M axis, and the gears 69, 67, 6 are controlled by the control rotation of the servomotor 17.
4. The required number of rotations is transmitted to the tool spindle 14 via the bevel gears 43 and 42. For example, the rotation speed is 30-3000
r. p. m, especially 10,000 r. p. m.
【0023】工具主軸14は主軸クイル13に内蔵され
た軸受41Aの軸受ハウジング71の外周に環状空間を
形成して油圧室として、その環状空間に環状ピストン7
2を滑合して油圧室を上室と下室に分けている。工具主
軸で旋削加工を行う場合、工具主軸を回転しないように
位置決め固定するためのカップリング体として、環状ピ
ストン72の下端にはカービックカップリング73が固
着され、このカプリングの大径側に噛み合うカービック
カップリング74が主軸クイル13と一体的に固着され
ている。また工具主軸14のフランジ部14aには、環
状ピストン72のカービックカップリング73の小径側
で噛み合うカービックカップリング76を、カービック
カップリング74と同じ噛合面で噛み合うように固着さ
れている。したがって環状の油圧室の上室・下室に交互
に圧油が図示しない圧油源から送られたとき、環状ピス
トン72が上下動することによりカービックカップリン
グ76は74,76と係合・離脱される。
The tool spindle 14 forms an annular space on the outer periphery of the bearing housing 71 of the bearing 41A incorporated in the spindle quill 13 to serve as a hydraulic chamber, and the annular piston 7 is provided in the annular space.
2, the hydraulic chamber is divided into an upper chamber and a lower chamber. When turning with the tool spindle, as a coupling body for positioning and fixing the tool spindle so as not to rotate, a carvic coupling 73 is fixed to the lower end of the annular piston 72 and meshes with the large diameter side of the coupling. A Carvic coupling 74 is integrally fixed to the spindle quill 13. Further, to the flange portion 14 a of the tool spindle 14, a carvic coupling 76 that meshes on the small diameter side of the carvic coupling 73 of the annular piston 72 is fixed so as to mesh with the same mating surface as the carvic coupling 74. Therefore, when the pressure oil is alternately sent from the pressure oil source (not shown) to the upper chamber and the lower chamber of the annular hydraulic chamber, the annular piston 72 moves up and down, so that the Carvic coupling 76 engages with the 74 and 76. Be separated.
【0024】さらに工具主軸14の中心穴には工具Tの
プルスタッドを引き上げるコレット77,引上げロッド
78,引上げ力を付与する皿ばね群79が内蔵されてい
る公知の構造である。工具主軸14が鉛直方向位置であ
るとき、その上方で引上げロッド78と同軸上に油圧シ
リンダ79が主軸頭11に配設されており、油圧シリン
ダ79に嵌装されるピストン81の下側ピストンロッド
82が引上げロッド78に対向されている。したがって
油圧シリンダ79の上側油室に圧油が送られることによ
って、ピストン81が下降し下側ピストンロッド82が
引上げロッド78を殴打して、装着工具Tのプルスタッ
ドに衝撃を与え、シャンクのテーパ嵌合を離して工具を
抜き出すことができる。
Further, the center hole of the tool spindle 14 has a known structure in which a collet 77 for lifting the pull stud of the tool T, a lifting rod 78, and a disc spring group 79 for applying a lifting force are built. When the tool spindle 14 is in the vertical position, a hydraulic cylinder 79 is disposed on the spindle head 11 above and coaxially with the pull-up rod 78, and a lower piston rod of a piston 81 fitted to the hydraulic cylinder 79. 82 is opposed to the lifting rod 78. Therefore, when the pressure oil is sent to the upper oil chamber of the hydraulic cylinder 79, the piston 81 descends and the lower piston rod 82 strikes the pull-up rod 78, giving an impact to the pull stud of the mounting tool T, and the taper of the shank. The tool can be extracted by releasing the fitting.
【0025】この工具主軸14には図示しない以下のA
TC装置によって工具交換が可能である。即ち本機に取
り付け又は別置のマガジンにはミーリング工具,フライ
ス工具,ボーリング工具,穴あけ工具等を貯蔵してお
き、また旋削用の外径又は内径工具は前記工具のテーパ
シャンクと同じシャンクを有する工具を、標準工具とし
て同様に貯蔵しておく。そして図示しない自動工具交換
装置を付加して適宜加工に必要な工具を自動交換するこ
とによって目的の切削加工を行うものである。
The tool spindle 14 has the following A (not shown)
Tool change is possible by the TC device. That is, a milling tool, a milling tool, a boring tool, a drilling tool, and the like are stored in a magazine attached to or separately provided from the machine, and an outer or inner diameter tool for turning has the same shank as the taper shank of the tool. The tool is also stored as a standard tool. Then, a desired cutting process is performed by adding an automatic tool changing device (not shown) and automatically changing tools necessary for the processing as appropriate.
【0026】上述のように構成した本発明の動作を説明
する。先ず旋削加工について、ワーク主軸3の図示しな
いチャックにワークを把持させる。工具主軸14は鉛直
方向でカービックカップリング61と62,63とを噛
合させているものとする。そしてワークの外径加工をす
るものとする。 油圧シリンダ79の上室への送油でピ
ストン81を下降させ、引上げロッド78を下げてチャ
ック77を開けておく。
The operation of the present invention configured as described above will be described. First, for turning, the work is gripped by a chuck (not shown) of the work spindle 3. It is assumed that the tool spindle 14 meshes the Carvic couplings 61 and 62, 63 in the vertical direction. Then, the outer diameter of the work is processed. The piston 81 is lowered by oil supply to the upper chamber of the hydraulic cylinder 79, and the lifting rod 78 is lowered to open the chuck 77.
【0027】自動工具交換装置によって旋削工具Tをマ
ガジンから搬送して、カービックカップリング73と7
4・76の噛み合いで旋回角度位置決めされている工具
主軸14のテーパ穴に装着する。シリンダ79の上油室
の圧油を排出し、皿ばね79で引上げロッド78を引上
げコレット77を介して装着工具をテーパ穴に嵌着す
る。環状ピストン71のシリンダ下室へ圧油を切り換え
て上位置としてカービックカップリング73と74・7
6との噛み合いを外す。M軸用のサーボモータ17を制
御回転し旋削工具Tの切刃をワーク側にすべく工具主軸
14を旋回M軸割出しする。シリンダの上室に圧油を切
り換えて、環状ピストン72を下位置としカービックカ
ップリング73と74・76とを噛み合わせて工具主軸
14を固定する。
The turning tool T is transported from the magazine by the automatic tool changer, and the
It is mounted in the tapered hole of the tool spindle 14 whose turning angle is determined by the engagement of 4.76. The pressurized oil in the upper oil chamber of the cylinder 79 is discharged, and the pulling rod 78 is pulled up by the disc spring 79, and the mounting tool is fitted into the tapered hole via the collet 77. The hydraulic oil is switched to the cylinder lower chamber of the annular piston 71 to be in the upper position, and the Carvic couplings 73 and 74.7 are set to the upper position.
Release the engagement with 6. The M-axis servomotor 17 is controlled to rotate, and the tool spindle 14 is indexed to the turning M-axis so that the cutting edge of the turning tool T is on the work side. The pressurized oil is switched to the upper chamber of the cylinder, and the tool piston 14 is fixed by bringing the annular piston 72 into the lower position and engaging the carbic couplings 73 with 74 and 76.
【0028】サーボモータ2によりワーク主軸3をワー
クとともに回転させる。X軸用のサーボモータ3により
サドル4,コラム6を、Y軸用のサーボモータ12によ
り主軸頭11を、またZ軸用のサーボモータ8によりク
ロススライド7を同時又は別々に制御駆動して、旋削工
具Tの刃先がX軸・Z軸を含む平面上の所定加工位置に
位置決めしてワークの内又は外径を切削加工を行うもの
である。
The work spindle 3 is rotated together with the work by the servo motor 2. The saddle 4 and the column 6 are controlled and driven by the X-axis servomotor 3, the spindle head 11 by the Y-axis servomotor 12, and the cross slide 7 by the Z-axis servomotor 8 simultaneously or separately. The cutting edge of the turning tool T is positioned at a predetermined processing position on a plane including the X-axis and the Z-axis to cut the inside or outside diameter of the work.
【0029】次にワークの斜めの上面に穴あけ又はミー
リング加工を行う場合について、工具主軸14を鉛直位
置として、前記と同様に油圧シリンダ79への送油し、
引上げロッド78を関連して作動させて工具主軸14に
穴あけ工具又はミーリング工具を自動工具交換装置によ
って装着する。シリンダ51の前室に圧油を送り環状ピ
ストン58を後退させて、カービックカップリング61
と62・63との噛み合いを外し、B軸用のサーボモー
タ16をNC装置で制御回転して、工具主軸14の軸芯
がワークの上斜面と直角(ほぼ直角)となるよう主軸ク
イル13をB軸割出しする。シリンダ51の圧油側を切
り換えて環状ピストン58を前進させて、カービックカ
ップリング61と62・63とを噛み合わせて主軸クイ
ル13を所定角度に固定する。
Next, when drilling or milling is performed on the oblique upper surface of the work, the tool spindle 14 is set to the vertical position, and oil is supplied to the hydraulic cylinder 79 in the same manner as described above.
The lifting rod 78 is actuated in conjunction with the drilling or milling tool being mounted on the tool spindle 14 by an automatic tool changer. The pressure oil is sent to the front chamber of the cylinder 51 so that the annular piston 58 is retracted, and the
The servomotor 16 for the B axis is controlled and rotated by the NC device, and the spindle quill 13 is set so that the axis of the tool spindle 14 is perpendicular (substantially perpendicular) to the upper slope of the work. Index the B axis. By switching the pressure oil side of the cylinder 51 to advance the annular piston 58, the carbic coupling 61 is engaged with the 62 and 63 to fix the spindle quill 13 at a predetermined angle.
【0030】一方ワーク主軸3のサーボモータ5をNC
装置で制御回転させて、ワークの上斜面の穴加工位置を
X軸Z軸を含む平面上に角度C軸割出しする。そしてデ
イスクブレーキを作動させてワーク主軸3を固定する。
B軸割出しで斜め方向に角度位置決めされた工具主軸1
4をX軸,Y軸,Z軸のそれぞれのサーボモータをNC
装置の指令で移動制御して位置決めする。M軸用のサー
ボモータ17を駆動して工具主軸14を所定回転数で回
転させ穴あけ又はミーリング加工を行うものである。
On the other hand, the servo motor 5 of the work spindle 3 is set to NC
The apparatus is controlled and rotated to index the hole machining position on the upper slope of the work on a plane including the X axis and the Z axis by the angle C axis. Then, the work spindle 3 is fixed by operating the disk brake.
Tool spindle 1 that is positioned at an angle in the oblique direction by B-axis indexing
4 is NC for each of the X-axis, Y-axis and Z-axis servomotors.
Movement is controlled by the command of the device and positioning is performed. Drilling or milling is performed by driving the M-axis servo motor 17 to rotate the tool spindle 14 at a predetermined number of revolutions.
【0031】更にワークにねじ切り加工を行う場合は、
工具交換装置でねじ切り工具に交換し、ワークの回転と
ねじ切り工具のZ軸移動とを関連して制御することによ
り実施できるものである。ワーク外径にテーパを削設す
る場合は、コラム6のX軸移動と主軸頭11のZ軸移動
との同期制御による合成移動によって実施できるもので
ある。必要により主軸クイルをB軸割出しさせて工具刃
先を形成されるテーパ面と直角とする。
When further threading the work,
The present invention can be implemented by exchanging a threading tool with a tool changing device and controlling the rotation of the work and the Z-axis movement of the threading tool in relation to each other. When a taper is cut in the work outer diameter, it can be implemented by a combined movement of the column 6 and the spindle head 11 by synchronous control of the X-axis movement and the spindle head 11 movement. If necessary, the spindle quill is indexed to the B-axis to make the tool cutting edge perpendicular to the tapered surface formed.
【0032】ワークにテーパねじを切削する場合は主軸
クイル13、ねじ切り工具を装着した工具主軸14をB
軸割出しして、テーパ角度に直角として固定し、X軸と
Z軸の同期制御の合成移動で工具切刃をワーク斜面と平
行に移動させることで実施できるものである。ワークに
多面加工(多角形)を行う場合はワークの加工面をワー
ク主軸3を旋回してC軸割出し位置決めして、フライス
工具と対向させ、フライス工具と主軸頭11をY軸移動
又はコラム6をX軸移動させて、多角形の側面(斜め面
をも含む)の加工が実施できるものである。
When cutting a taper screw into a work, the spindle quill 13 and the tool spindle 14 with a thread cutting tool are
This can be implemented by indexing the axis, fixing it at a right angle to the taper angle, and moving the tool cutting edge parallel to the workpiece slope by the combined movement of the synchronous control of the X axis and the Z axis. When performing multi-sided machining (polygon) on the work, the work surface of the work is turned by rotating the work spindle 3 to index the C-axis, opposed to the milling tool, and the milling tool and the spindle head 11 are moved in the Y-axis or the column. 6 can be moved along the X axis to process polygonal side surfaces (including oblique surfaces).
【0033】[0033]
【発明の効果】上述のように構成したので本発明は以下
の効果を奏する。ワーク主軸の旋回角度C軸割出し、工
具主軸のB軸旋回並びに角度B軸割出しをすることによ
り、ワークをワーク主軸の把持具に一度チャッキングす
ることで、X軸,Y軸,Z軸制御により多面加工が実施
可能である。したがって段取り時間が短縮できて作業効
率が良くなり、段取工程毎に発生する取り付け誤差がな
く精度高い製品を得ることができる。
As described above, the present invention has the following effects. By indexing the rotation angle C axis of the work spindle, turning the B axis of the tool spindle and indexing the angle B axis, the work is once chucked to the gripper of the work spindle, thereby obtaining the X axis, Y axis, and Z axis. Multi-plane processing can be performed by control. Therefore, the setup time can be shortened, the work efficiency can be improved, and a highly accurate product can be obtained without mounting errors occurring in each setup process.
【0034】また工具取付部をテーパシャンクに統一し
た標準工具の同一工具で立・横・斜めの加工が可能とな
り工具費が削減できるとともに、マガジンに貯蔵する工
具の数を削減することができる。さらにワーク主軸とB
軸旋回角度位置決め可能な工具主軸を併設しているた
め、多様な加工工程例えば多段,ねじ切り,穴あけ,多
角面削り等の一回のチャッキングで実施でき高い製品精
度の確保が図れる。
In addition, the same tool as a standard tool having a uniform tool mounting portion with a tapered shank enables vertical, horizontal, and oblique machining, so that tool costs can be reduced and the number of tools stored in a magazine can be reduced. Workpiece spindle and B
Since the tool spindle capable of positioning the shaft rotation angle is also provided, various machining processes such as multi-stage, thread cutting, drilling, polygonal surface cutting, etc. can be performed by a single chucking, and high product accuracy can be secured.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の複合加工工作機械の全体概略図を示す
正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an overall schematic view of a multi-tasking machine tool of the present invention.
【図2】同じく側面図である。FIG. 2 is a side view of the same.
【図3】ワーク主軸構造を示す断面図でる。FIG. 3 is a sectional view showing a work spindle structure.
【図4】工具主軸構造並びにB軸旋回構造を示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view showing a tool spindle structure and a B-axis turning structure.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1 ベッド 3 ワーク主軸 4,9 サドル 6 コラム 7 クロススライド 11 主軸頭 13 主軸クイル 14 工具主軸 2,5,8,12,16,17 サーボモータ 24 ブレーキ円板 26 電磁作動体 59,71 環状ピストン 61,62,63,73,74,76 カップリング 1 Bed 3 Work spindle 4, 9 Saddle 6 Column 7 Cross slide 11 Spindle head 13 Spindle quill 14 Tool spindle 2, 5, 8, 12, 16, 17 Servo motor 24 Brake disk 26 Electromagnetic actuator 59, 71 Ring piston 61 , 62,63,73,74,76 Coupling

Claims (1)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 上面にX軸方向の水平案内面を有するベ
    ッドと該ベッドにZ軸方向の鉛直軸を中心として回転並
    びに旋回角度C軸割出し可能に軸承されたワーク把持具
    を有するワーク主軸と、前記ベッドの水平案内面上で移
    動位置決め可能に載置され前記ワーク主軸側にZ軸方向
    の鉛直案内面を有するコラムと、該コラムの鉛直案内面
    に案内されて移動位置決め可能でY軸方向の水平案内面
    を有するクロススライドと、該クロススライドの水平案
    内面に案内されて移動位置決め可能なサドルに設けられ
    た主軸頭と、該主軸頭に設けられX軸とZ軸を含む平面
    内で鉛直方向と水平方向の間の角度B軸割出し可能な主
    軸クイルと、該主軸クイルに回転並びに旋回角度M軸割
    出し可能に軸承された工具を把持する工具主軸と、前記
    X軸,Y軸,Z軸それぞれの移動位置決め及びB軸割出
    し並びにC軸,M軸それぞれの回転と割出しを行うそれ
    ぞれの駆動サーボモータと、該駆動サーボモータを関連
    して制御するNC装置とを含んでなることを特徴とする
    複合加工工作機械。
    1. A work spindle having a bed having a horizontal guide surface in the X-axis direction on an upper surface thereof, and a work gripper mounted on the bed so as to be rotatable about a vertical axis in the Z-axis direction and indexable to a turning angle C axis. A column mounted on the horizontal guide surface of the bed so as to be movable and positionable and having a vertical guide surface in the Z-axis direction on the work spindle side; and a Y-axis guided by the vertical guide surface of the column and movable and positionable. Cross slide having a horizontal guide surface in the direction, a spindle head provided on a saddle that can be moved and positioned by being guided by the horizontal slide surface of the cross slide, and a plane including the X axis and the Z axis provided on the spindle head. A spindle quill capable of indexing an angle B axis between the vertical direction and the horizontal direction, a tool spindle for holding a tool which is rotatable on the spindle quill and indexable to a turning angle M axis, and the X-axis, Y-axis. Axis, Z axis Each drive servomotor which performs each movement positioning and B-axis indexing, and rotation and indexing of each of the C-axis and M-axis, and an NC device which controls the driving servomotors in association with each other. Multi-tasking machine tool characterized by the following.
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