JP2002103115A

JP2002103115A - 複合加工用工作機械

Info

Publication number: JP2002103115A
Application number: JP2000297995A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaga; 浩山荷; Masaji Watanabe; 正次渡辺; Yoshito Kitamura; 義人北村; Isao Masuda; 功増田
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】工作物のラインボーリング加工による加工穴
の軸線と加工平面との平行度および加工穴の真円度，同
心度が高精度になるように加工可能な複合加工用工作機
械を提供する。【解決手段】工作物４の穴部のラインボーリング加工
と、穴部の軸線ＣＬ1と平行な加工平面の平面加工とを
行う複合加工用工作機械１は、穴部をラインボーリング
加工するためのラインバー２の一端８を第１の主軸頭１
０で回転可能に支持し、ラインバーの他端１１をバーサ
ポート１２で回転可能に支持するラインボーリングバー
支持装置７と、工作物が載置され、ラインバーの軸線方
向と平行なＸ軸方向に移動可能なテーブル１３と、Ｚ軸
方向に軸線ＣＬ3を有する主軸１５を回転可能に支持
し、直交３軸方向に移動可能な第２の主軸頭１４とを備
え、テーブルのＸ軸方向への移動により、ラインバーに
よる穴部のラインボーリング加工と、主軸１５に装着さ
れた工具３による加工平面の平面加工とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラインボーリング
バーによるラインボーリング加工と、平面加工用工具に
よる平面加工とを、少なくとも行うことができる複合加
工用工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作物が、エンジンのシリンダブロック
などのように同一軸線上に複数の穴部を有している場合
には、この穴部をラインボーリングバー（以下、ライン
バーと記載）でラインボーリング加工することが多い。
複数の刃具を有する長尺のラインバーは、両端を支持さ
れて複数の穴部の中ぐり加工を行う中ぐり棒であり、ラ
インボーリング加工を行うと穴部の同心度等の加工精度
が向上する。従来のラインボーリング加工では、回転可
能な案内部を有する支持体を工作物の両脇に設け、案内
部に支持されたラインバーが、回転，切削送りされるこ
とにより案内部内を滑りながら加工を行うことになる。
ラインバーが支持体の案内部内を滑るには両者間に隙間
が必要であるが、半径方向の隙間は、真円度や同心度な
ど加工精度に影響を与えたり、加工時のびびり現象の原
因になったりする。しかし、この隙間を小さくすればす
るほど、案内部でかじりが発生する危険性が増す恐れが
あった。そこで、ラインバーの両端を高剛性，高精度に
支持してラインボーリング加工を行うことができる工作
機械が要望されている。ボーリングバー（ラインバー）
の両端を支持してラインボーリング加工を行う工作機械
としては、特公昭５６−４５７３５号公報に記載されて
いる工作機械が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公昭５６−４５７３５号公報に記載の工作機械では、加
工時に、主軸台とテールストックとをパルスモータによ
って同期送りさせる必要があり構成が複雑であるととも
に、ボーリングバー（ラインバー）の一端は、圧縮スプ
リングによって付勢され軸線方向に移動可能な摺動部材
のテーパ穴に支持されている。したがって、工具体と摺
動部材との隙間によってラインバーの両端を高剛性，高
精度で支持することが困難であり、びびり現象の発生防
止、および真円度，同心度など加工精度の高精度化を図
ることができない恐れがあった。

【０００４】特開昭６２−４５０４号公報などには、同
一の主軸に各種工具を装着可能にして、ラインバーによ
るラインボーリング加工と、通常のマシニングセンタに
よる加工とを行うことができる工作機械に関する技術が
記載されている。ラインボーリング加工で複数の穴部の
同心加工が行われるような工作物は、たとえば、工作機
械の主軸頭（または、主軸台）の加工穴中心と案内面
（または、取付け面）や、エンジンブロックのクランク
シャフト支持穴中心とシリンダヘッド取付け面のよう
に、加工穴の中心と加工平面との平行度等の加工精度を
要求されることが多い。このような工作物は、加工済の
穴または平面を基準に段取り替えし、これから加工を行
う平面または穴の基準とした平面または穴に対する平行
度が図面に指示された所望の公差内に入るようにして仕
上げ加工することが多い。

【０００５】しかしながら、前記特開昭６２−４５０４
号公報などに記載の工作機械では、ラインボーリング加
工による穴加工時と平面加工時に移動軸を変えること、
テーブルの割出し動作を行うことなどが必要となる。一
方、工作機械は、各軸方向の直角度，割出しテーブルの
割出し精度などが所定の許容精度内に入るように製造さ
れている。これらの精度は極めて高精度になってはいる
が、誤差を０（ゼロ）とすることは困難である。したが
って、ラインボーリング加工による穴加工時と平面加工
時に、割出し動作を行うことなく同じ移動軸で加工でき
るようにすることが要望されていた。

【０００６】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、工作物のラインボーリング加工によ
る加工穴の軸線と加工平面との平行度およびラインボー
リング加工による加工穴の真円度，同心度が高精度にな
るように加工することができる複合加工用工作機械を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明にかかる複合加工用工作機械は、工作物の穴
部のラインボーリング加工とこの穴部の軸線と平行な加
工平面の平面加工とを少なくとも行うことができる複合
加工用工作機械であって、前記穴部をラインボーリング
加工するためのラインボーリングバーの一端を第１の主
軸頭で回転可能に支持し、前記ラインボーリングバーの
他端をバーサポートで回転可能に支持するラインボーリ
ングバー支持装置と、前記工作物が載置され、前記ライ
ンボーリングバーの軸線方向と平行な第１の方向に少な
くとも移動可能なテーブルと、前記第１の方向に対して
直交する第２の方向に軸線を有する主軸を回転可能に支
持し、前記第１，第２の方向を含む直交３軸方向に前記
テーブルに対して相対的に移動可能な第２の主軸頭とを
備え、前記テーブルの前記第１の方向への移動により、
前記ラインボーリングバーによる前記穴部のラインボー
リング加工と、前記主軸に装着された工具による前記加
工平面の平面加工とを行うことができるようにしてい
る。

【０００８】前記バーサポートは、前記ラインボーリン
グバーを前記第１の方向の前記第１の主軸頭側に所定の
押圧力で押圧可能であるのが好ましい。自動ラインボー
リングバー交換装置によって自動的に交換される前記ラ
インボーリングバーは、前記第１の主軸頭に回転可能に
支持されるボーリング主軸に着脱可能に装着されるもの
であり、前記ラインボーリング加工は、前記ラインボー
リングバーの回転と前記テーブルの前記第１の方向への
移動によって行われるものであるのが好ましい。自動工
具交換装置によって自動的に交換される前記工具は、前
記主軸に着脱可能に装着されるのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施の形態
の一例を、図１から図３までを参照して説明する。図１
は複合加工用工作機械の平面図、図２は工作物をライン
ボーリング加工する状態を示す概略斜視図、図３は図１
のIII−III線矢視図である。図１から図３に示すよう
に、複合加工用工作機械（以下、工作機械と記載）１
は、工作物４にラインボーリングバー（以下、ラインバ
ーと記載）２でラインボーリング加工を行うラインボー
リングマシンの機能と、ラインバー２とは別の工具３で
穴あけ，平面加工，ボーリング加工など通常の加工を行
うマシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）の機能とを有
する複合機である。工作機械１は、機械本体１６，自動
ラインボーリングバー交換装置（以下、ラインバー交換
装置と記載）１７，自動工具交換装置（以下、ＡＴＣと
記載）１８および自動パレット交換装置（以下、ＡＰＣ
と記載）１９を備え、ＮＣ（数値制御）装置２１により
制御される。機械本体１６には、ラインボーリングバー
支持装置７，テーブル１３および第２の主軸頭１４など
が含まれている。

【００１０】図示する工作物４は、同一の軸線ＣＬ1上
に穿設された複数の穴部５と、穴部５の軸線ＣＬ1と平
行な加工平面６とを有している。工作物４が、たとえば
自動車のエンジン用のシリンダブロック（工作物４）で
ある場合の加工平面６は、クランクシャフト支持用穴と
の寸法精度，平行度が高精度に要求されるシリンダヘッ
ド取付け面に相当する。加工平面６は、工作物４の一つ
の面６ａに複数（たとえば、四つ）形成された矩形状の
凸状部６ｂの表面に、平面状に形成される場合を示して
いる。なお、加工平面６を形成するための凸状部６ｂの
数，形状，位置などはこれに限定されない。また、加工
平面６は、平面状以外の場合であってもよく、たとえば
軸線ＣＬ1と平行な方向に延びる溝内に平面部が形成さ
れている場合であってもよい。また、凸状部６ｂを形成
せずに、一つの面６ａ全体を加工平面としてもよい。

【００１１】工作機械１は、工作物４の複数の穴部５の
ラインボーリング加工と、穴部５の軸線ＣＬ1と平行な
加工平面６の平面加工とを、少なくとも行うことができ
る。複数の穴部５は、ラインバー２により仕上げボーリ
ング加工され、加工平面６はフェイスミル等の工具３に
より平面加工される。工作物４は、複数の穴部５を加工
したラインボーリング加工穴の軸線ＣＬ1と、平面加工
された加工平面６とが高精度な平行度を有するように、
工作機械１で精度よく仕上げ加工されることが要求され
る。

【００１２】工作機械１のベッド２５は、床面２６上に
設置されている。ラインボーリングバー支持装置７は、
第１の主軸頭１０とバーサポート１２を有して、ベッド
２５上に設けられている。第１の主軸頭１０は、ボーリ
ング主軸９を回転可能に支持している。ラインバー２の
一端８は、ボーリング主軸９に装着され、第１の主軸頭
１０で回転可能に支持されている。ラインバー２の他端
１１は、バーサポート１２により回転可能に支持されて
いる。テーブル１３はテーブル装置４４に設けられてい
る。テーブル１３には工作物４が載置可能になってい
る。テーブル１３は、ボーリング主軸９の軸線ＣＬ2方
向（すなわち、ラインバー２の軸線方向）と平行なＸ軸
方向（第１の方向）に移動可能になっている。ラインボ
ーリング加工は、ラインバー２の回転と、テーブル１３
のＸ軸方向への移動によって行われる。工作機械１の第
２の主軸頭１４は、Ｘ軸方向に対して直交するＺ軸方向
（第２の方向）に軸線ＣＬ3を有する主軸１５を回転可
能に支持している。第２の主軸頭１４は、Ｘ軸方向，Ｚ
軸方向に対して直交するＹ軸方向（第３の方向）とＺ軸
方向に移動可能になっている。これにより、第２の主軸
頭１４は、Ｘ軸方向，Ｚ軸方向を含む直交３軸方向にテ
ーブル１３に対して相対的に移動可能である。工作機械
１は、テーブル１３をＸ軸方向に移動させることによ
り、ラインバー２で工作物４の複数の穴部５をラインボ
ーリング加工するとともに、主軸１５に装着された工具
３で工作物４の加工平面６を平面加工することができる
ようにしている。

【００１３】ラインバー交換装置１７，ＡＴＣ１８およ
びＡＰＣ１９は、機械本体１６の近傍にそれぞれ設けら
れている。工作機械１を制御するためのＮＣ装置２１
は、ベッド２５の側方に配設されている。ラインバー交
換装置１７は、ボーリング主軸９に対して、ラインバー
２を自動的に交換するとともに着脱可能に装着する。Ａ
ＴＣ１８は、主軸１５に対して、工具３を自動的に交換
するとともに着脱可能に装着する。ＡＰＣ１９は、工作
物４が載置されたパレット２０を、テーブル１３に対し
て自動的に交換する。

【００１４】ベッド２５の上面には、Ｕ軸用（第１の）
滑り案内面（以下、Ｕ軸用案内面と記載）２７が、Ｘ軸
方向と平行なＵ軸方向に設けられている。Ｕ軸用案内面
２７に沿って、第１のサドル２８がＵ軸方向に移動可能
に配置されている。第１のサドル２８上には、第１の主
軸頭１０とボーリング主軸用モータ２９が固定されてい
る。Ｕ軸用案内面２７の間には、Ｕ軸用ボールねじの第
１のねじ軸２７ａが、Ｕ軸用案内面２７と平行に配置さ
れている。第１のねじ軸２７ａには、第１のサドル２８
に固定された第１のナットがねじ込まれている。第１の
ねじ軸２７ａは、Ｕ軸用サーボモータ３０により正逆方
向に回転駆動される。Ｕ軸用サーボモータ３０に駆動さ
れて第１のねじ軸２７ａが回転すると、第１のナットが
固定されている第１のサドル２８が、Ｕ軸用案内面２７
に案内支持されてＵ軸方向に往復移動する。第１のサド
ル２８の移動により、第１の主軸頭１０がＵ軸方向に移
動する。これにより、ラインバー２を工作物４の穴部５
に挿通，離脱させたり、ボーリング主軸９とラインバー
交換装置１７との間で、ラインバー２を交換することが
できる。

【００１５】ラインバー交換装置１７によって自動的に
交換されるラインバー２は、第１の主軸頭１０がＸ軸方
向と平行なＵ軸方向に移動することにより、ボーリング
主軸９に着脱可能に装着される。ボーリング主軸９は、
ラインバー２の一端８に設けられたテーパシャンク２ｂ
が装着されて回転する軸であり、軸線ＣＬ2は水平であ
る。ボーリング主軸９には、ラインバー２のテーパシャ
ンク２ｂをボーリング主軸９の装着部９ａに着脱可能に
装着するためのクランプ・アンクランプ機構が設けられ
ている。クランプ・アンクランプ機構は、アンクランプ
用シリンダ９ｂと、ボーリング主軸９内のクランプ用ば
ね等を有している。このクランプ・アンクランプ機構に
より、ラインバー２のテーパシャンク２ｂがクランプ・
アンクランプされる。工作物４の同一または異なる形状
の複数の穴部５を同時にまたは順番にラインボーリング
加工するために、ラインバー２には、同一または異なる
構成の一つまたは複数のバイト２ａが取付けられてい
る。ボーリング主軸９は、プーリおよびベルトなどを有
する伝達機構３１を介してボーリング主軸用モータ２９
により回転駆動される。なお、ボーリング主軸用モータ
２９は、第１の主軸頭の内部に組み込まれたビルトイン
型のモータであってもよい。また、伝達機構３１は歯車
機構であってもよい。

【００１６】ベッド２５の上部には、バーサポート１２
が、第１の主軸頭１０に対向して設けられている。バー
サポート１２は、ラインバー２の軸線方向の長さに対応
させて、ラインバー２の他端１１を支持するように、Ｘ
軸方向と平行なＰ軸方向に往復移動可能になっている。
バーサポート１２は、ベッド２５の上面に固定されたバ
ーサポート用基台３３と、バーサポート用基台３３上に
Ｐ軸方向に往復移動可能に設けられたバーサポート本体
３４と、バーサポート本体３４内に回転自在に設けられ
たサポート軸３２とを有している。バーサポート本体３
４は、ラインバー２の他端１１を支持するサポート軸３
２を回転可能に支持する。バーサポート本体３４は、ラ
インバー２を、Ｘ軸方向の第１の主軸頭１０側に所定の
押圧力Ｆで押圧することができる。

【００１７】バーサポート用基台３３の上面には、スラ
イド本体３６が固定されている。バーサポート本体３４
の下面には、一対の平行なＰ軸用（第２の）ガイドレー
ル３５がＰ軸方向に設けられている。Ｐ軸用ガイドレー
ル３５とスライド本体３６は、直動転がり案内を構成し
ている。Ｐ軸用ガイドレール３５とスライド本体３６を
介して、バーサポート本体３４がＰ軸方向に移動可能に
配置されている。バーサポート用基台３３には、進退移
動用駆動体としてのＰ軸用流体圧シリンダ装置３７がＰ
軸方向に取付けられている。Ｐ軸用流体圧シリンダ装置
３７のロッド３８は、バーサポート本体３４に固定され
た連結部材３９を介してバーサポート本体３４に連結さ
れている。Ｐ軸用流体圧シリンダ装置３７に供給される
圧力流体の供給方向を切り換え制御することにより、連
結部材３９が固定されているバーサポート本体３４が、
一対のＰ軸用ガイドレール３５とスライド本体３６に案
内支持されてＰ軸方向に往復移動する。Ｐ軸用流体圧シ
リンダ装置３７に圧力流体を供給すれば、ラインバー２
の他端１１のテーパシャンク４０がサポート軸３２の装
着部４１に装着され、ラインバー２をボーリング主軸９
の方向に所定の押圧力Ｆで押圧し続けることができる。
これにより、ラインバー２は、バーサポート１２により
プリロードがかけられた状態で、ボーリング主軸９とバ
ーサポート１２により、両端を隙間０（ゼロ）の状態で
両持ち支持されることになる。なお、ラインバー２にプ
リロードをかけてその両端を支持することができれば、
Ｐ軸用流体圧シリンダ装置３７に代えてサーボモータを
使用してもよい。

【００１８】ベッド２５の上面には、Ｘ軸用（第３の）
滑り案内面（以下、Ｘ軸用案内面と記載）４５がＸ軸方
向に設けられている。テーブル１３を有するテーブル装
置４４は、Ｘ軸用案内面４５に案内されてＸ軸方向に移
動可能に配置されている。Ｘ軸用案内面４５の間には、
Ｘ軸用ボールねじの第３のねじ軸４７が、Ｘ軸用案内面
４５と平行に配置されている。第３のねじ軸４７には、
テーブル装置４４に固定された第３のナット４８がねじ
込まれている。第３のねじ軸４７は、ベッド２５に取付
けられたＸ軸用サーボモータ４９により、正逆方向に回
転駆動される。Ｘ軸用サーボモータ４９に駆動されて第
３のねじ軸４７が回転すると、第３のナット４８が固定
されているテーブル装置４４が、Ｘ軸用案内面４５に案
内支持されてＸ軸方向に往復移動する。テーブル装置４
４のテーブル１３の移動動作が、ボーリング主軸９に装
着されたラインバー２に対する工作物４のＸ軸方向の相
対移動となり、また、主軸１５に装着された工具３に対
する工作物４のＸ軸方向の相対移動となる。テーブル１
３は、パレット２０をクランプ・アンクランプ可能にク
ランプするパレットクランプ・アンクランプ機構を有し
ている。テーブル１３は、テーブル装置４４の割出し用
モータ５０を駆動することによりＢ軸（Ｙ軸に平行な軸
Ｙ1のまわりの旋回運動の軸）方向に旋回・割出し可能
になっており、工作物４をＢ軸方向に旋回させて割出す
ことができる。

【００１９】ベッド２５上には、コラム５５がＺ軸方向
（水平方向）に移動可能に立設されている。コラム５５
には、第２の主軸頭１４がＹ軸方向（上下方向）に移動
可能に設けられている。第２の主軸頭１４には、主軸１
５が回転可能に支持されている。主軸１５の軸線ＣＬ3
方向と平行な方向が、Ｚ軸方向（第２の方向）である。
Ｚ軸方向とＸ軸方向とＹ軸方向が、直交座標系の各軸線
方向（直交３軸方向）をなしている。主軸１５は、主軸
用モータ５６により回転駆動される。主軸１５の前端部
には、ＡＴＣ１８によって自動的に交換される工具３が
着脱可能に装着される。主軸１５には、工具３を主軸１
５の装着部に着脱可能に装着するための工具クランプ・
アンクランプ機構が設けられている。この工具クランプ
・アンクランプ機構により、工具３が主軸１５にクラン
プ・アンクランプされる。

【００２０】ベッド２５の上面には、Ｚ軸用（第４の）
滑り案内面（以下、Ｚ軸用案内面と記載）５７がＺ軸方
向に設けられている。コラム５５は、Ｚ軸用案内面５７
に沿ってＺ軸方向に移動可能に配置されている。Ｚ軸用
ボールねじの第４のねじ軸５９が、Ｚ軸用案内面５７と
平行に配置されている。第４のねじ軸５９には、コラム
５５に固定された第４のナットがねじ込まれている。第
４のねじ軸５９は、Ｚ軸用サーボモータ５８により正逆
方向に回転駆動される。Ｚ軸用サーボモータ５８に駆動
されて第４のねじ軸５９が回転すると、第４のナットが
固定されているコラム５５が、Ｚ軸用案内面５７に案内
支持されてベッド２５上をＺ軸方向に往復移動する。コ
ラム５５の移動動作が、工作物４に対する第２の主軸頭
１４のＺ軸方向の移動となる。

【００２１】コラム５５には、Ｙ軸用（第５の）滑り案
内面（以下、Ｙ軸用案内面と記載）６１がＹ軸方向に設
けられている。第２の主軸頭１４は、Ｙ軸用案内面６１
に沿ってＹ軸方向に移動可能に配置されている。Ｙ軸用
ボールねじの第５のねじ軸６１ａが、Ｙ軸用案内面６１
と平行に配置されている。第５のねじ軸６１ａには、第
２の主軸頭１４に固定された第５のナットがねじ込まれ
ている。第５のねじ軸６１ａは、コラム５５に取付けら
れたＹ軸用サーボモータ６２により正逆方向に回転駆動
される。Ｙ軸用サーボモータ６２に駆動されて第５のね
じ軸６１ａが回転すると、第５のナットが固定されてい
る第２の主軸頭１４が、Ｙ軸用案内面６１に案内支持さ
れてＹ軸方向に往復移動する。第２の主軸頭１４の移動
動作が、工作物４に対するＹ軸方向の移動となる。この
ように、コラム５５および第２の主軸頭１４がＺ軸方向
およびＹ軸方向にそれぞれ移動し、テーブル１３がＸ軸
方向に移動する。これにより、工具３と工作物４は直交
３軸方向に相対的に移動して、工具３により工作物４が
切削加工される。したがって、コラム５５および第２の
主軸頭１４などは、ＭＣに相当する機能を有しているこ
とになる。

【００２２】ラインバー交換装置１７は、ラインボーリ
ングバー収納マガジン（以下、ラインバー収納マガジン
と記載）６５と交換装置本体６６を有して、ベッド２５
の側方に設けられている。ラインバー収納マガジン６５
は、複数のラインバー２を垂直に吊り下げた状態で保持
している。交換装置本体６６は、第１の交換アーム６７
により、ラインバー収納マガジン６５とボーリング主軸
９との間でラインバー２の交換動作を行う。第１の交換
アーム６７は、ラインバー用把持部６８でラインバー２
を着脱可能に把持する。第１の交換アーム６７は、矢印
Ｅ1に示すように旋回中心Ｃ1を中心として旋回し、矢印
Ｅ2に示すように水平方向に進退移動する。また、ライ
ンバー用把持部６８は、第１の交換アーム６７の軸線Ｃ
Ｌ5のまわりに旋回する。これにより、ラインバー用把
持部６８は、ラインバー収納マガジン６５およびボーリ
ング主軸９に対してラインバー２の交換動作を行うこと
ができる。

【００２３】ＡＴＣ１８は、工具マガジン７０と、ツイ
ンアームタイプの第２の工具交換アーム７１とを有して
いる。工具マガジン７０は、ベッド２５の側方に設けら
れ、一つまたは複数の工具３を収納している。第２の工
具交換アーム７１は、工具マガジン７０と主軸１５との
間で工具交換動作を行う。第２の工具交換アーム７１
は、一方の把持部および他方の把持部でそれぞれ工具３
を着脱可能に把持する。一方と他方の把持部は、第２の
工具交換アーム７１の旋回軸７２を中心とする旋回動
作、および旋回軸７２の軸線方向に進退移動動作を行
う。また、第２の工具交換アーム７１は、揺動軸７３を
中心に、工具マガジン７０側位置，主軸１５側位置に揺
動動作を行う。これにより、一方と他方の把持部は、工
具マガジン７０の工具交換位置Ｓ1に位置決めされた収
納ポットと、主軸１５とに対して工具３の交換動作を行
う。

【００２４】ＡＰＣ１９は、パレット２０が載置されＸ
軸方向に移動するテーブル１３に対して、テーブル１３
の移動方向（Ｘ軸方向）に対して直交する軸線ＣＬ4の
方向にパレット２０を移動させて搬出入し交換すること
ができる。ＡＰＣ１９は、段取り台７５とパレット旋回
手段７６を有している。段取り台７５では、作業者がパ
レット２０に対して工作物４の取付け，取外しなど段取
り作業を行う。パレット旋回手段７６は、旋回中心Ｃ2
まわりに旋回する旋回台７７と、圧力流体の流体圧によ
り駆動される、進退移動用駆動体としての第１，第２の
パレット移動用シリンダ装置７８，７９とを有してい
る。第１のパレット移動用シリンダ装置７８は、パレッ
ト２０を、段取り台７５と旋回台７７との間で軸線ＣＬ
4方向に往復移動させる。第２のパレット移動用シリン
ダ装置７９は、パレット２０を旋回台７７とテーブル１
３との間で軸線ＣＬ4方向に往復移動させる。

【００２５】段取り台７５上には、未加工の工作物が載
置された段取り済みのパレット２０が載置され、テーブ
ル１３上の工作物４の加工が完了した場合には、ＡＰＣ
１９でパレット２０を交換することになる。この場合に
は、第１のパレット移動用シリンダ装置７８を駆動し
て、段取り台７５上のパレット２０を旋回台７７に移動
させる。また、第２のパレット移動用シリンダ装置７９
を駆動して、テーブル１３上のパレット２０を旋回台７
７に移動させる。旋回台７７を旋回中心Ｃ2のまわりに
１８０度旋回させて、二つのパレット２０の位置を入れ
替える。次いで、第１のパレット移動用シリンダ装置７
８により、パレット２０を旋回台７７から段取り台７５
に移動させる。第２のパレット移動用シリンダ装置７９
により、パレット２０を旋回台７７からテーブル１３上
に移動させる。その結果、段取り台７５には、加工済み
の工作物４が載置されたパレット２０が位置決めされ、
テーブル１３には、未加工の工作物４が載置されたパレ
ット２０が位置決めされて、パレット２０が交換された
ことになる。

【００２６】次に、工作機械１の動作について説明す
る。工作物４を切削加工する手順がプログラムされたＮ
Ｃ（数値制御）プログラムは、ＮＣ装置２１のＮＣプロ
グラムメモリに予め記憶されている。ＮＣ装置２１は、
必要なＮＣプログラムをＮＣプログラムメモリから呼び
出して、工作機械１の加工動作を制御する。仕上げ加工
以前の加工として、工作物４に穴部５および加工平面６
の荒加工や中仕上げ加工などを行う場合がある。工作物
４に対する仕上げ加工以前の加工を他の工作機械で予め
行なった後、この工作機械１で仕上げ加工のみを行なっ
てもよいが、この工作機械１で、仕上げ加工以前の加工
と仕上げ加工の両方を行う場合について説明する。第１
の主軸頭１０およびバーサポート１２は、所定の待避位
置に待避しており、ボーリング主軸９にはラインバー２
が装着されていない。テーブル１３上にはパレット２０
がクランプされ、このパレット２０上には、未加工の工
作物４が載置されている。コラム５５および第２の主軸
頭１４も、テーブル１３から離れた所定の待避位置に待
避し、主軸１５にも所定の工具３が装着されていないも
のとする。

【００２７】第２の主軸頭１４側は、荒加工などを行う
ための指令を実行する。この指令が出力されると、所定
の工具３が主軸１５に装着される。主軸１５が、主軸用
モータ５６により回転駆動される。Ｘ軸用サーボモータ
４９により、テーブル装置４４をＸ軸方向に移動・位置
決め制御する。必要に応じて割出し用モータ５０を駆動
して、テーブル１３を、Ｂ軸方向に旋回させて割出すと
ともに位置決め制御する。Ｚ軸用サーボモータ５８によ
り、コラム５５をＺ軸方向に移動・位置決め制御する。
Ｙ軸用サーボモータ６２により、第２の主軸頭１４をコ
ラム５５に対してＹ軸方向に移動・位置決め制御する。
こうして、テーブル１３上の工作物４と、主軸１５に装
着された工具３とを、直交３軸方向に相対的に移動させ
かつ位置決め制御する。そして、工作物４を必要に応じ
てＢ軸方向に割出し制御し、主軸１５の回転数を制御し
て、加工領域６３で工具３により工作物４を切削加工す
る。たとえば、工作物４の穴部５および加工平面６が荒
加工および中仕上げ加工されるなど、仕上げ加工以前の
加工が行われる。

【００２８】加工の種類に応じて工具３を交換する場合
には、第２の主軸頭１４側は工具交換のための指令を実
行する。この指令が出力されると、工具マガジン７０
は、所望の工具３を工具交換位置Ｓ1に移動させる。そ
して、ＡＴＣ１８は、第２の工具交換アーム７１によ
り、工具交換位置Ｓ1にある所望の工具３と主軸１５の
工具とを交換する工具交換を行なって、所望の工具３を
主軸１５に装着することになる。また、ラインバー２で
荒加工および中仕上げ加工などを行う場合には、第１の
主軸頭１０側は、荒加工などを行うための指令を実行す
る。この指令が出力されると、所定のラインバー２がボ
ーリング主軸９に装着される。そして、ボーリング主軸
９とバーサポート１２でラインバー２を両端支持し、ボ
ーリング主軸９を所望の回転数で回転させるとともに、
テーブル１３をＸ軸方向に移動させて加工を行う。

【００２９】これら仕上げ加工以前の加工が終了する
と、穴部５および加工平面６の仕上げ加工を行うことに
なる。穴部５と加工平面６の各仕上げ加工は、どちらを
先に行なってもよいが、穴部５を先にラインボーリング
加工した後、加工平面６を平面加工する場合について説
明する。この場合には、第１の主軸頭１０側は、ライン
バー収納マガジン６５から所望のラインバー２をボーリ
ング主軸９に装着するラインバー交換指令を実行する。
続いて、穴部５を仕上げ加工するための指令を実行す
る。この仕上げ加工の指令が出力されると、テーブル装
置４４を制御して、工作物４の穴部５の軸線ＣＬ1がＸ
軸方向を向くように、テーブル１３をＢ軸方向に割出し
て位置決めする。この状態で、穴部５の軸線ＣＬ1は、
ボーリング主軸９およびサポート軸３２の軸線ＣＬ2と
一致している。そして、Ｕ軸用サーボモータ３０によ
り、第１の主軸頭１０をＸ軸方向に移動・位置決め制御
する。これにより、ラインバー２は、工作物４の複数の
穴部５を貫通する。次いで、Ｐ軸用流体圧シリンダ装置
３７により、バーサポート１２を第１の主軸頭１０側に
Ｘ軸方向に移動させる。これにより、サポート軸３２の
装着部４１がラインバー２の他端１１のテーパシャンク
４０に密着し、かつ、バーサポート１２は、ラインバー
２を所定の押圧力Ｆを維持した状態で押圧する。ライン
バー２は、その一端８がボーリング主軸９に支持され、
他端１１がバーサポート１２によりプリロードがかけら
れた状態で支持されることになる。また、テーブル装置
４４は、Ｘ軸方向の一方側の所定位置（たとえば、バー
サポート１２に近い所定位置）に位置決めしておく。

【００３０】次に、ラインバー２が装着されたボーリン
グ主軸９を、ボーリング主軸用モータ２９により回転駆
動する。そして、Ｘ軸用サーボモータ４９により、テー
ブル装置４４を介してテーブル１３のみをＸ軸方向の一
方向に（たとえば、ボーリング主軸９に近づくように）
移動制御する。こうして、テーブル１３に取付けられた
工作物４を、ラインバー２に対してＸ軸方向に相対的に
移動制御するとともに、ボーリング主軸９の回転数を制
御する。これにより、加工領域６３において、バイト２
ａで工作物４の穴部５をラインボーリング加工する。穴
部５のラインボーリング加工が完了すると、Ｐ軸用流体
圧シリンダ装置３７により、バーサポート１２をテーブ
ル１３から離れる待避位置までＰ軸方向に移動して待避
させる。続いて、Ｕ軸用サーボモータ３０により、第１
のサドル２８をテーブル１３から離れる待避位置までＵ
軸方向に移動して、第１の主軸頭１０を待避させる。こ
れにより、ラインバー２は穴部５から離脱する。ライン
バー２をボーリング主軸９からラインバー収納マガジン
６５に戻すラインバー交換指令を実行する。

【００３１】ラインバー２による穴部５のラインボーリ
ング加工終了後、第２の主軸頭１４側は、所望の工具３
に交換するための指令を実行する。この指令が出力され
ると、ＡＴＣ１８は、加工平面６の仕上げ用の平面加工
を行うことができる所望の工具３を選択して工具交換
し、この工具３を主軸１５に装着する。Ｘ軸用サーボモ
ータ４９により、テーブル装置４４を介してテーブル１
３をバーサポート１２側のＸ軸方向の所定位置に移動
し、位置決め制御する。次いで、第２の主軸頭１４側
は、加工平面６の仕上げ加工を行うための指令を実行す
る。この指令が出力されると、Ｚ軸用サーボモータ５８
により、コラム５５をテーブル１３に近づくようにＺ軸
方向に移動・位置決め制御する。Ｙ軸用サーボモータ６
２により、第２の主軸頭１４をコラム５５に対してＹ軸
方向に移動・位置決め制御して、主軸１５を工作物４に
近づける。主軸１５に装着された所望の工具３を、テー
ブル１３に取付けられた工作物４の加工平面６の仕上げ
加工を開始できるように、工作物４に対して相対的にＸ
軸方向，Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させたのち所定
位置に位置決め制御する。そして、主軸１５を、主軸用
モータ５６により回転駆動するとともに回転数を制御す
る。こうして、工具３が、直交３軸方向の所定位置に位
置決めされた状態から、Ｘ軸用サーボモータ４９によ
り、テーブル装置４４でテーブル１３のみをＸ軸方向の
一方向に（たとえば、ボーリング主軸９に近づくよう
に）移動制御する。これにより、テーブル１３上の工作
物４の加工平面６は、工具３により仕上げ用の平面加工
がなされる。

【００３２】テーブル１３がＸ軸方向の一方向に一回移
動しただけでは、工作物４の加工平面６の全体の仕上げ
加工が完了しない場合がある。このときは、工具３が加
工平面６より抜けた後、Ｚ軸用サーボモータ５８および
Ｙ軸用サーボモータ６２により、工具３を工作物４から
若干離した状態で、Ｘ軸用サーボモータ４９により、テ
ーブル装置４４をバーサポート１２側の元の所定位置ま
でＸ軸方向の逆方向に戻した後、前記と同じ動作を繰り
返せばよい。加工が終了したら、工具３を工具マガジン
７０に戻す工具交換指令を実行する。こうして、工作物
４の穴部５のラインボーリング加工と加工平面６の平面
加工が完了すると、Ｚ軸用サーボモータ５８およびＹ軸
用サーボモータ６２により、第２の主軸頭１４はＺ軸方
向およびＹ軸方向の所定の待避位置に待避する。

【００３３】工作物４の穴部５と加工平面６の各仕上げ
加工が完了して、工作物４に対する加工が終了すると、
ＮＣプログラムのパレット交換指令により、ＡＰＣ１９
は、パレット交換動作を実行する。このパレット交換指
令が出力されると、ＡＰＣ１９は、段取り台７５上に載
置され次に加工する未加工の工作物４が取付けられたパ
レット２０と、テーブル１３上に載置され加工済の工作
物４が取付けられたパレット２０とを交換する。こうし
て、未加工の工作物４が取付けられたパレット２０がテ
ーブル１３に載置された後、前記と同様の動作を繰り返
して、この工作物４に対して前記と同様の仕上げ加工以
前の加工と仕上げ加工とを行うことになる。

【００３４】上述のように、本実施形態では、工作物４
の穴部５をラインバー２で仕上げ用のラインボーリング
加工する場合には、ラインバー２を移動させないで、テ
ーブル１３をＸ軸方向の一方向（たとえば、ボーリング
主軸９の方向）に移動させることのみにより行なってい
る。また、穴部５のラインボーリング加工の際の移動方
向と同じＸ軸方向の一方向にテーブル１３を移動させる
ことのみにより、工作物４の穴部（ボーリング加工穴）
５の軸線ＣＬ1と平行な加工平面６を平面加工してい
る。すなわち、穴部５のラインボーリング加工と加工平
面６の平面加工とを、テーブル１３をＸ軸方向の一方向
に移動させることのみにより行なっている。したがっ
て、各軸間の直角度誤差，テーブル１３の割出し誤差な
どの誤差要因が入らないので、穴部５の軸線ＣＬ1と加
工平面６が高精度な平行度を有するように工作物４を仕
上げ加工することができる。

【００３５】また、ラインバー２は、工作物４を加工す
るときには所定位置で回転のみ行いＸ軸方向には移動し
ないので、バーサポート１２は、サポート軸３２を介し
てラインバー２をボーリング主軸９の方向に所定の押圧
力Ｆで押圧し続けることができる。その結果、ラインバ
ー２にはバーサポート１２によりプリロードがかけられ
て、ラインバー２は、その剛性が向上して軸ぶれなどを
起こすことなく、真円度，同心度等が高精度なラインボ
ーリング加工を行うことができる。ラインバー交換装置
１７やＡＴＣ１８を設けて、ラインバー２や工具３を自
動的に交換するようにしたので、工作機械１を自動化す
ることができる。コラム５５および第２の主軸頭１４な
どがＭＣに相当する機能を有しており、テーブル１３は
Ｘ軸方向への移動のほかＢ軸方向にも割出し可能なの
で、主軸１５に他の所望の工具３を装着して、工作物４
の穴部５の穿設や穴部５および加工平面６の荒加工，中
仕上げ加工など仕上げ加工以前の加工を行うことができ
る。その結果、一回の段取りで、工作機械１は各種加工
を行うことができる。ＡＰＣ１９を設けたので、工作物
４の交換が容易である。また、工作機械１で工作物４を
加工中に、次に加工する未加工の工作物４の段取りを段
取り台７５で行うことができるので、工作機械１の全体
の能率が向上する。

【００３６】なお、ＡＰＣ１９を設けないで、作業者が
テーブル１３に対して直接段取り作業を行うようにして
もよい。ラインバー交換装置１７を設けないで、作業者
がボーリング主軸９に対して直接ラインバー２を装着す
るようにしてもよい。テーブル１３を割出しての加工が
必要でない工作物４の場合には、テーブル１３は、Ｂ軸
方向に旋回・割出し動作しない場合であってもよい。ま
た、テーブル１３をＸ軸方向だけでなく、Ｚ軸方向、ま
たはＹ軸，Ｚ軸方向に移動可能にした直交３軸方向に相
対移動する構成のものであってもよい。このことによ
り、ラインバーによる加工範囲が広がる。さらに、Ｘ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｕ軸，Ｐ軸の案内面は、滑り案内面，
転がり案内面，直動転がり案内面など各種案内面を使用
することができる。本発明では、テーブル１３をＸ軸方
向の一方向に一回または複数回移動させることのみによ
り、穴部５および加工平面６の仕上げ加工を行なってい
るので、仕上げ加工を能率よくかつ高精度に行うことが
できる。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を
示す。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、工
作物のボーリング加工穴の軸線と加工平面とが高精度な
平行度を有するように加工することができる。また、バ
ーサポートが、ラインバーをボーリング主軸の方向に所
定の押圧力で押圧した状態で、ラインバー側を移動させ
るのではなく、テーブルに載置した工作物を移動させる
ようにしたので、ラインバーの剛性を向上させて高精度
な真円度，同心度を有するようにラインボーリング加工
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図３は本発明の実施形態の一例を示す
図で、図１は複合加工用工作機械の平面図である。

【図２】工作物をラインボーリング加工する状態を示す
概略斜視図である。

【図３】図１のIII−III線矢視図である。

【符号の説明】

１複合加工用工作機械２ラインボーリングバー３工具４工作物５穴部６加工平面７ラインボーリングバー支持装置８ラインボーリングバーの一端９ボーリング主軸１０第１の主軸頭１１ラインボーリングバーの他端１２バーサポート１３テーブル１４第２の主軸頭１５主軸１７自動ラインボーリングバー交換装置１８自動工具交換装置ＣＬ1 穴部の軸線Ｆ押圧力Ｘ軸方向第１の方向Ｚ軸方向第２の方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北村義人千葉県柏市柏260−11 長谷川ビル６階株式会社セイキテクノデザイン内 (72)発明者増田功千葉県柏市柏260−11 長谷川ビル６階株式会社セイキテクノデザイン内Ｆターム(参考） 3C036 AA11 LL01 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物の穴部のラインボーリング加工と
この穴部の軸線と平行な加工平面の平面加工とを少なく
とも行うことができる複合加工用工作機械であって、前記穴部をラインボーリング加工するためのラインボー
リングバーの一端を第１の主軸頭で回転可能に支持し、
前記ラインボーリングバーの他端をバーサポートで回転
可能に支持するラインボーリングバー支持装置と、前記工作物が載置され、前記ラインボーリングバーの軸
線方向と平行な第１の方向に少なくとも移動可能なテー
ブルと、前記第１の方向に対して直交する第２の方向に軸線を有
する主軸を回転可能に支持し、前記第１，第２の方向を
含む直交３軸方向に前記テーブルに対して相対的に移動
可能な第２の主軸頭とを備え、前記テーブルの前記第１の方向への移動により、前記ラ
インボーリングバーによる前記穴部のラインボーリング
加工と、前記主軸に装着された工具による前記加工平面
の平面加工とを行うことができるようにしたことを特徴
とする複合加工用工作機械。
【請求項２】前記バーサポートは、前記ラインボーリ
ングバーを前記第１の方向の前記第１の主軸頭側に所定
の押圧力で押圧可能であることを特徴とする請求項１に
記載の複合加工用工作機械。
【請求項３】自動ラインボーリングバー交換装置によ
って自動的に交換される前記ラインボーリングバーは、
前記第１の主軸頭に回転可能に支持されるボーリング主
軸に着脱可能に装着されるものであり、前記ラインボーリング加工は、前記ラインボーリングバ
ーの回転と前記テーブルの前記第１の方向への移動によ
って行われるものであることを特徴とする請求項１また
は２に記載の複合加工用工作機械。
【請求項４】自動工具交換装置によって自動的に交換
される前記工具は、前記主軸に着脱可能に装着されるこ
とを特徴とする請求項１，２または３に記載の複合加工
用工作機械。