JP2001322001A - 複合加工旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合加工旋盤において、Ｂ軸のクランプ機構
をコンタリング加工機能を備えた刃物台を提供する。 【解決手段】 複合加工旋盤の刃物台５０はハウジング
５２内にＢ軸（Ｃ２）まわりに旋回するツールヘッド１
００を備える。ツールヘッド１００のハウジング１０２
は、回転主軸１７０に結合され、回転主軸１７０は、ベ
アリング１６０を介して固定軸１５０に支持される。回
転主軸１７０の外周にはウォームホイール１９０が取り
付けられ、刃物台ハウジング５２内のサーボモータによ
り駆動されるウォームギヤ１８０に噛み合う。回転主軸
１７０に取り付けられる回転カップリング部材２２２と
固定カップリング部材２１２を有し、クランプ用のピス
トン部材２００によってクランプを達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋削ツールとミル
ツール等の回転ツールを交換自在に装着するツールスピ
ンドルを備えた複合加工旋盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークを把持するワークスピンドルを備
えるワークヘッドに対向して、旋削ツールと回転ツール
を交換自在に装着するツールスピンドルを備えるツール
ヘッドを配設して、複雑な形状のワークをワンチャッキ
ングで加工する能力を有する複合加工旋盤が、例えば特
開平１０−７６６４０号公報に開示されている。

【０００３】この種のツールヘッドにあっては、ツール
スピンドルに旋削ツールを装着して旋削加工を施す際に
は、強力な切削抵抗に耐える必要があり、また、ツール
スピンドルにミルツール等の回転ツールを装着してミル
加工を施す場合には、スピンドルの回転剛性に加えて、
ツールヘッドをいわゆるＢ軸まわりに割り出して加工を
施す際のクランプ剛性を確保する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ツールヘッドのＢ軸ま
わりのクランプ機構としては、例えばカップリング機構
を用いてカップリングの歯のピッチに対応する角度でク
ランプを行うものがある。このクランプ機構にあって
は、例えば１度毎に剛性の高いクランプを達成すること
ができる。さらに、Ｂ軸まわりにツールヘッドを連続的
に回転させてミル加工を施す、コンタリング加工はさら
に複雑な機構を必要とする。本発明は、上述した課題を
解決する刃物台を有する複合加工旋盤を提供するもので
あって、1つの機構によって、水平、垂直の2割り出し
と、5度〜1度の割り出しと、０．００１度の割り出し及
びクランプと、０．００１度毎のＢ軸コンタリング加工
を実現するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の複合加工旋盤
は、ワークを把持し、回転又は静止するワークスピンド
ルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに対向して配
設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自在に装着し
て静止又は回転するツールスピンドルを備えるツールヘ
ッドと、ツールヘッドを旋回動自在に支持する刃物台を
有し、刃物台のハウジング内に装備されるサーボモータ
と、サーボモータにより回転制御されるウォームギヤ
と、ツールヘッドのハウジングに取り付けられる回転主
軸と、回転主軸に取り付けられるウォームギヤに噛み合
うウォームホイールを備えるものである。

【０００６】また、刃物台のハウジングに固定される固
定軸と、固定軸と回転主軸に設けられるカップリング部
材と、固定軸と回転主軸のカップリング部材に対して係
合、離脱してクランプ、アンクランプを行うカップリン
グ部材を備えるとともに、回転主軸を把持する油圧ブレ
ーキ機構を備えるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施する工作機
械の全体構成を示す斜視図、図２は要部の斜視図であ
る。複合加工旋盤である工作機械１はフレーム１０を有
し、スライドドア１２内フレーム１０上に主軸台（ワー
クヘッド）２０が装備される。主軸台２０は、ワーク主
軸（ワークスピンドル）２２を有し、ワークＷ１を回転
自在に保持する。

【０００８】ワークスピンドル２２は回転軸Ｃ１を中心
として矢印Ｒ１方向に回転するとともに、ミル加工時等
には静止と割り出しが可能である。回転軸Ｃ１と平行に
制御軸であるＺ軸が設定される。ワークスピンドル２２
に対向して、テールストック３０が配設され、ワークス
ピンドル２２とともに長尺のワークＷ１等を支持する。

【０００９】フレーム１０上には、Ｚ軸に平行する第１
の直動案内装置１４が設けられ、刃物台ベース４０がＺ
軸方向に移動制御される。刃物台５０には、ツールヘッ
ド１００が装備される。ツールヘッド１００は、Ｚ軸と
Ｘ軸を含む平面に直交するＹ軸方向に移動制御されると
ともに、Ｙ軸に平行な軸線Ｃ２まわりに割り出し制御さ
れる。この回転軸をＢ軸と称する。

【００１０】ツールヘッド１００は、ツールスピンドル
１１０を備える。ツールスピンドル１１０は、旋削用の
ツールを保持固定する機能に加えて、軸線Ｃ３まわりに
矢印Ｒ３方向に回転駆動される。工作機械１は、ツール
マガジン６０と自動工具交換装置（ＡＴＣ）７０を備
え、ツールスピンドル１１０に各種のツールＴ１を装着
する。ツールスピンドル１１０に装着されるツールとし
ては、各種の旋削用ツールに加えて、ドリル、タップ、
フェースミル、エンドミル等の回転ツールが用意され
る。

【００１１】図３は、本発明の刃物台５０の要部の構造
を示す断面図、図４は図３の要部の左側面図である。刃
物台５０のハウジング５２は、ツールヘッド１００のハ
ウジング１０２を軸Ｃ２（Ｂ軸）まわりに回転自在に支
持する。

【００１２】ツールヘッド１００のハウジング１０２内
には、サーボモータにより駆動されるツールスピンドル
１００が装備される。ツールヘッド１００のハウジング
１０２は、ボルト１０４によって円筒状の回転主軸１７
０に固着され、回転主軸１７０の内径部は、ベアリング
１６０のアウターレースに支持される。ベアリング１６
０のインナーレースは、固定軸１５０の外周部に嵌合さ
れ、固定軸１５０はボルト１５２により刃物台ハウジン
グ５２に固着される。

【００１３】固定軸１５０の内径部には、回転中心軸２
５０が挿入される。この回転中心軸２５０は、回転主軸
１７０と一体に回転し、固定軸との間で各種の流体通路
を形成し、その端部はベアリング２６０により固定軸１
５０に支持される。

【００１４】回転主軸１７０の外径部には、リング状の
ウォームホイール１９０がボルト１９２により固着され
る。このボルト１９２は回転主軸に取り付けられる回転
カップリング部材２２２も一体に固着する。回転カップ
リング部材２２２は、平歯の傘歯車状のカップリング歯
２２０を有する。この回転カップリング部材２２２の内
径側には、固定カップリング部材２１２がボルト２１４
により刃物台ハウジング５２に固定される。回転主軸１
７０と固定軸１５０の間には、クランプ用のリング状の
ピストン部材２００が装備される。

【００１５】ピストン部材２００の端部には、カップリ
ング歯２０２が形成され、回転カップリング部材２２２
のカップリング歯２２０と固定カップリング部材２１２
のカップリング歯２１０に対向する。

【００１６】図３において、中心線Ｃ２より下方に示さ
れたピストン部材２００の位置は、回転カップリング部
材２２２のカップリング歯２２０を固定カップリング部
材２１２のカップリング歯２１０とは係合しない位置に
あるアンクランプ状態を示している。

【００１７】刃物台５０のハウジング５２内には、図示
しないサーボモータが装備されており、この出力軸１８
２は、ベアリング１８４により支持される。出力軸１８
２にはウォームギヤ１８０が形成してあり、ウォームギ
ヤ１８０は、回転主軸１７０のウォームホイール１９０
に噛み合っている。サーボモータが指示された角度回転
すると、ウォームギヤ１８０に噛み合ったウォームホイ
ール１９０も所定の角度回転し、Ｂ軸の割り出しが達成
される。

【００１８】割り出し角度が、固定カップリング部材２
１２のカップリング歯２１０のピッチと回転カップリン
グ部材２２２のカップリング歯２２０のピッチが合致す
る、例えば１度毎の割り出しピッチ角度であれば、ピス
トン部材２００を図３の中心線Ｃ２より上半分に示すよ
うに付勢して、そのカップリング歯２０２を固定カップ
リング歯２１０と回転カップリング歯２２０に噛み合わ
せて、ツールヘッド１１０をＢ軸まわりに確実にクラン
プする。より細かい割り出し角度の場合には、ピストン
部材２００はアンクランプ状態にしておき、油圧ブレー
キ装置等により回転主軸をクランプするものである。

【００１９】このブレーキの具体的な構造は、刃物台ハ
ウジング５２の外周部にシリンダ２７０を形成し、ピス
トン２７２を挿入してある。このピストン２７２に油圧
を供給して回転主軸１７０を圧接し、回転カップリング
部材２２２と刃物台ハウジング５２との間で強力な摩擦
力を発生させてブレーキをかける。この構造によって、
微小割り出しの斜め加工（Ｂ軸割り出し）が可能とな
る。

【００２０】さらに、本発明の構造にあっては、サーボ
モータによりウォームギヤの回転を連続的に制御するこ
とができる。したがって、Ｂ軸も連続的に回転制御でき
るので、ツールスピンドルにミルツールを装着し、コン
タリング加工を施すことができるものである。なお、Ｂ
軸の回転割り出し機構として、ウォームギヤとウォーム
ホイールを組合せた実施例を説明したが、スパイラルギ
ヤ等のギヤ機構を用いてもよいことは当然である。

【００２１】このＢ軸のコンタリング加工時にも、前述
した油圧ブレーキ機構である程度のブレーキ力を発生さ
せて、動剛性向上と振動の減衰効果を発揮し、加工能力
を向上させることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の複合加工旋盤は以上のように構
成してあるので、旋削ツールと回転ツールを交換自在に
装着して旋削加工とミル加工を行うツールスピンドルを
備えたツールヘッドを、いわゆるＢ軸まわりに割り出し
たときに、確実なクランプを達成することができる。さ
らに、ツールヘッドをＢ軸まわりに連続的に割り出すこ
とができるので、ミルツールによるコンタリング加工を
達成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合加工旋盤の斜視図。

【図２】複合加工旋盤の要部の斜視図。

【図３】刃物台の要部の断面図。

【図４】図３の要部の左側面図。

【符号の説明】

１ 複合加工旋盤 １０ フレーム ２０ ワークヘッド ２２ ワークスピンドル ５０ 刃物台 ５２ 刃物台ハウジング ６０ ツールマガジン ７０ ＡＴＣ １００ ツールヘッド １０２ ハウジング １５０ 固定軸 １６０ ベアリング １７０ 回転主軸 １８０ ウォームギヤ １９０ ウォームホイール ２００ クランプ用ピストン部材 ２０２ カップリング歯 ２１０ 固定カップリング歯 ２１２ 固定カップリング部材 ２２０ 回転カップリング歯 ２２２ 回転カップリング部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持し、回転又は静止するワー
   クスピンドルを備えるワークヘッドと、ワークヘッドに
   対向して配設され、旋削ツール又は回転ツールを交換自
   在に装着して静止又は回転するツールスピンドルを備え
   るツールヘッドと、ツールヘッドを旋回動自在に支持す
   る刃物台を有する複合加工旋盤であって、 刃物台のハウジング内に装備されるサーボモータと、サ
   ーボモータにより回転制御されるウォームギヤと、ツー
   ルヘッドのハウジングに取り付けられる回転主軸と、回
   転主軸に取り付けられるウォームギヤに噛み合うウォー
   ムホイールを備える複合加工旋盤。
2. 【請求項２】 刃物台のハウジングに固定される固定軸
   と、固定軸と回転主軸に設けられるカップリング部材
   と、固定軸と回転主軸のカップリング部材に対して係
   合、離脱してクランプ、アンクランプを行うカップリン
   グ部材を備える請求項１記載の複合加工旋盤。
3. 【請求項３】 回転主軸を把持する油圧ブレーキ機構を
   備える請求項１又は２記載の複合加工旋盤。