JP2002126902A

JP2002126902A - 自動旋盤と自動旋盤における切削加工方法

Info

Publication number: JP2002126902A
Application number: JP2000323670A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Urushibata; 敏保漆畑
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】振動切削ユニット或いはステップ振動切削ユ
ニットを搭載した自動旋盤を提供し、その際、新たな駆
動源を要することなくできるだけ簡単な構成で実現する
ことができる自動旋盤と自動旋盤における切削加工方法
を提供すること。【解決手段】回転駆動源１０を備えた刃物台１と、刃
物台１に着脱可能に搭載され切削工具７３を備えてい
て、刃物台１の回転駆動源１０からの駆動を利用して切
削工具７３に径方向の振動を付与してワークに切削加工
を施す振動切削ユニット７と、を具備したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、自動旋盤と自動旋
盤における切削加工方法に係り、特に、回転駆動源を備
えた刃物台を有するものにおいて、該刃物台に振動切削
ユニットを着脱可能に搭載し、上記回転駆動源を利用し
て振動切削ユニットの切削工具、例えば、ねじ切り工具
（タッピング工具やダイス）や穴加工工具（ドリルやリ
ーマ等）に径方向の振動を付与してねじ切り加工や穴加
工を行わせるように工夫したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ねじ切り加工を例に挙げてみてみると、
従来から、いわゆる「振動タッピング法」なる加工方法
が知られている。この種の振動タッピング法は、例え
ば、ねじ切り工具としてのタッピング工具を送り方向に
規則的に振動させながら加工を行うことにより、図１４
に示すように、ねじ切りを断続的に行うというものであ
る。この種の振動タッピング法によって、加工精度が向
上すると共に、ねじ切り時の摩擦が低減されることによ
り切削抵抗が減少し、それによって、ねじ切り工具の破
損やねじ切り工具の刃先の凝着物が減少するという利点
を得ることができる。尚、図１４は、横軸に時間をとる
と共に縦軸にタップのワークに対する軸方向変位をと
り、その変化を示した特性図である。

【０００３】又、ねじ切り加工に関しては、上記振動タ
ッピング法をさらに改良した「ステップ振動タッピング
法」なる加工方法がある。この種のステップ振動タッピ
ング法は、例えば、周波数が５０Ｈｚ、振幅が０．２ｍ
ｍ程度でステップ的にタッピングしていく方法である。
つまり、別途配置された打撃手段がねじ切り工具を打撃
したときのみねじ切りを行うのである。そして、このよ
うなステップ振動タッピング法によれば、切削トルクが
減少すると共に加工精度が向上するという利点がある。
又、ねじ切り工具の異常摩耗やチッピング現象の発生を
防止することができる。

【０００４】上記ステップ振動タッピング法の場合の特
性を図１５に示す。図１５は、横軸に時間をとると共に
縦軸にタップのワークに対する軸方向変位をとり、その
時間変化を示した特性図である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。既に述べたように、振動タ
ッピング法なる加工方法が提案されており、又、それを
具現化した振動タッピングユニットも提案されている
が、そのような振動タッピングユニットを自動旋盤に搭
載したものはなかった。特に、振動タッピングユニット
の場合、タッピング工具に所定の振動を付与するための
駆動部を必要とし、その為、振動タッピングユニットを
自動旋盤に搭載しようとした場合、新たな駆動源を要し
てしまう等、装置の大型化及び構成の複雑化を来してし
まうという問題が想定された。又、ステップ振動タッピ
ングユニットの場合についても、それを自動旋盤に搭載
したものがないため同様の問題があった。尚、これはね
じ切り加工だけでなく穴加工についても同様にいえるこ
とである。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、振動切削ユニット或い
はステップ振動切削ユニットを搭載した自動旋盤を提供
し、その際、新たな駆動源を要することなくできるだけ
簡単な構成で実現することができる自動旋盤と自動旋盤
における切削加工方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明の請求項１による自動旋盤は、回転駆動源を備
えた刃物台と、上記刃物台に着脱可能に搭載され切削工
具を備えていて、上記刃物台の回転駆動源からの駆動を
利用して上記切削工具に径方向の振動を付与してワーク
に切削加工を施す振動切削ユニットと、を具備したこと
を特徴とするものである。又、請求項２による自動旋盤
は、請求項１記載の自動旋盤において、上記振動切削ユ
ニットは、上記刃物台に取り付けられるハウジングと、
上記ハウジング内に配置され上記刃物台の回転駆動源か
らの回転運動の伝達を受けるシャフトと、上記シャフト
に設けられたカムと、切削工具を備えると共に上記カム
に付勢されるカムフォロアを備え上記カムとカムフォロ
アとの作用によって上記切削工具をワークの回転方向と
は逆方向に断続的に回転させて切削加工を行う工具ホル
ダと、から構成されていることを特徴とするものであ
る。又、請求項３による自動旋盤は、請求項２記載の自
動旋盤において、上記工具ホルダは弾性部材によってワ
ークの回転方向とは逆方向に付勢されていて、上記断続
的な切削加工が行われた後上記切削工具をワークの被切
削部に圧接させるようにしたことを特徴とするものであ
る。又、請求項４による自動旋盤は、請求項２記載の自
動旋盤において、上記工具ホルダは弾性部材によってワ
ークの回転方向に付勢されていて、上記断続的な切削加
工が行われた後上記切削工具をワークの被切削部より離
間させるようにしたことを特徴とするものである。又、
請求項５による自動旋盤は、請求項１〜請求項４の何れ
かに記載の自動旋盤において、上記振動切削ユニットは
ねじ切り工具を備えた振動ねじ切り工具ユニットである
ことを特徴とするものである。又、請求項６による自動
旋盤は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の自動旋盤
において、上記振動切削ユニットは穴加工工具を備えた
振動穴加工工具ユニットであることを特徴とするもので
ある。又、本願発明の請求項７による自動旋盤における
切削加工方法は、回転駆動源を備えた刃物台の該回転駆
動源からの駆動を利用して切削工具に径方向の振動を付
与して切削加工を行うようにしたことを特徴とするもの
である。又、請求項８による自動旋盤における切削加工
方法は、請求項７記載の自動旋盤における切削加工方法
において、上記切削工具をステップ振動させながら切削
加工を行うようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項９による自動旋盤における切削加工方法は、
請求項７又は請求項８に記載の自動旋盤における切削加
工方法において、上記切削工具はねじ切り工具であるこ
とを特徴とするものである。又、請求項１０による自動
旋盤における切削加工方法は、請求項７又は請求項８に
記載の自動旋盤における切削加工方法において、上記切
削工具は穴加工工具であることを特徴とするものであ
る。

【０００８】本願発明による自動旋盤は、回転駆動源を
備えた刃物台に振動切削ユニットを搭載し、その際、刃
物台の回転駆動源を利用して、振動切削ユニットの切削
工具に径方向の振動を付与するようにしたものである。
このため、別途、特別な駆動源を要することなく所望の
振動切削加工を行うことが可能となる。上記振動切削ユ
ニットの構成としては様々な構成が考えられるが、例え
ば、刃物台に取り付けられるハウジングと、上記ハウジ
ング内に配置され上記刃物台の回転駆動源からの回転運
動の伝達を受けるシャフトと、上記シャフトに設けられ
たカムと、切削工具を備えると共に上記カムに付勢され
るカムフォロアを備えた上記カムとカムフォロアとの作
用によって上記切削工具をワークの回転方向とは逆方向
に断続的に回転させて切削加工を行う工具ホルダと、か
ら構成することが考えられる。又、その際、工具ホルダ
を弾性部材によってワークの回転方向とは逆方向に付勢
しておき、上記断続的な切削加工が行われた後上記切削
工具をワークの被切削部に圧接させるようにすることが
考えられ、これがステップ振動切削加工動作である。
又、工具ホルダを弾性部材によってワークの回転方向に
付勢しておき、上記断続的な切削加工が行われた後上記
切削工具をワークの被切削部より離間させるようにする
ことが考えられ、これが通常の振動切削加工動作であ
る。又、振動切削ユニットとしては、ねじ切り工具を備
えた振動ねじ切り工具ユニットである場合、穴加工工具
を備えた振動穴加工工具ユニットである場合等が考えら
れる。又、請求項７は、本願発明を方法クレームとして
規定したものであり、請求項８は、その中でも特に、切
削工具をステップ振動させながら切削加工を行う方法を
規定したものである。又、この場合にも切削工具として
は、ねじ切り工具の場合と穴加工工具の場合等が考えら
れるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図９を参照して本
発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の
形態は切削工具としてねじ切り工具を例に挙げその中で
も特にタッピング工具を備えた振動タッピングユニット
を使用した構成を示すものである。図１は、自動旋盤の
構成の一部を抽出して示す断面図であり、刃物台として
のタレット型刃物台に振動タッピングユニットを取り付
けた状態を示している。尚、この実施の形態における振
動タッピングユニットはステップ振動方式のものであ
る。以下、詳細に説明する。

【００１０】まず、タレット型刃物台１があり、このタ
レット型刃物台１は、図示しないボールネジ・ボールナ
ット機構等から構成される駆動手段によって、Ｚ_１軸と
それに直交するＸ軸方向に移動可能に構成されている。
このタレット型刃物台１にはタレット３が回転・割出可
能に取り付けられている。上記タレット３には、複数個
の工具取付面５が設けられている。それら複数個の工具
取付面５の内の一つの工具取付面５には、振動タッピン
グユニット７が着脱可能に取り付けられている。

【００１１】上記タレット型刃物台１の内部には、回転
工具を回転させるための回転伝達手段９が内装されてい
る。すなわち、駆動シャフト１１が内装されていて、こ
の駆動シャフト１１の先端には傘歯車１３が固着されて
いる。上記駆動シャフト１１が回転駆動源１０によって
回転されることにより、上記傘歯車１３が回転すること
になる。

【００１２】一方、上記振動タッピングユニット７の構
成をみてみると、まず、ハウジング８があり、このハウ
ジング８は、ハウジング要素８ａとハウジング要素８ｂ
とから構成されている。尚、図１は振動タッピングユニ
ット７をタレット型刃物台１に取り付けた状態を示して
おり、図２は振動タッピングユニット７をタレット型刃
物台１にまさに取り付けようとする様子を示している。

【００１３】上記ハウジング要素８ｂ内には、工具取付
面５からタレット型刃物台１内に至るようにシャフト１
５が配置されていて、このシャフト１５の一端側には傘
歯車１７が固着されている。この傘歯車１７が既に述べ
た傘歯車１３に噛合する関係にある。又、上記シャフト
１５の他端側には別の傘歯車１９が固着されている。上
記シャフト１５はその両端を上記ハウジング要素８ｂ内
に配置された軸受部材２１、２３によって回転可能に支
持されている。

【００１４】上記傘歯車１９には別の傘歯車２５が噛合
している。この傘歯車２５はハウジング要素８ａ内に配
置されたシャフト２７の一端側に固着されている。上記
シャフト２７は、上記ハウジング要素８ａ内において、
軸受部材２９、３１、３３によって回転可能に支持され
ている。又、上記シャフト２７の他端側には、カム部材
３５が固着されている。尚、上記カム部材３５の形状等
については追って詳細に説明する。

【００１５】さて、振動タッピングユニット７の中心部
分の構成であるが、図４に拡大して示すように、スリー
ブ４１が配置されていて、このスリーブ４１は中空状を
なしていて、軸受部材４３、４５、４７、４９によって
回転可能に支持されている。上記スリーブ４１の一端側
であって外周側には、カムフォロア取付部材５１が取り
付けられている。このカムフォロア取付部材５１は、キ
ー５３及びキー溝５５とからなるキー・キー溝構造によ
って、上記スリーブ４１に対して回転方向に一体化され
た状態で取り付けられている。

【００１６】又、上記軸受部材４３、４５、４７、４９
であるがこれらは次のような構造によってその位置を決
められている。すなわち、図４に示すように、図中最下
位に位置する軸受部材４３の内輪はスリーブ４１の鍔部
４１ａによって位置決めされており、又、外輪はハウジ
ング８にねじ止めされた環状部材４０によって位置決め
されている。又、図中最上位に位置する軸受部材４９の
内輪はカムフォロア取付部材５１によって位置決めされ
ており、又、外輪はハウジング８にねじ７４等によって
固定された部材７２によって位置決めされている。そし
て、軸受部材４３と軸受部材４９が位置決めされること
により全ての軸受部材４３、４５、４７、４９が位置決
めされることになる。

【００１７】上記カムフォロア取付部材５１にはカムフ
ォロア５７が回転可能に取り付けられている。このカム
フォロア５７を介して既に説明したカム部材３５の作用
が伝達されることになる。

【００１８】上記スリーブ４１の内周側には、シャフト
６１が回転方向に一体化された状態で、且つ、軸方向に
移動可能な状態で収容されている。上記シャフト６１の
後端側（図４中上側端）は上記スリーブ４１より突出・
配置されている。又、シャフト６１の後端側にはコイル
スプリング６３が装着されている。すなわち、シャフト
６１の後端にはリング部材６５を介してナット６７が螺
合していて、上記コイルスプリング６３は、このリング
部材６５とスリーブ４１側の段付部６９との間に張設さ
れている。そして、上記シャフト６１は上記コイルスプ
リング６３によって後方（図４中上方）に常時付勢され
た状態にある。上記ナット６７の部分はカバー７１によ
って被冠されている。

【００１９】上記シャフト６１とスリーブ４１との関係
をさらに説明すると、シャフト６１側には軸方向に所定
長さだけ溝６２が形成されている。一方、スリーブ４１
側からは上記溝６２に対してピン６４が差し込まれてい
る。上記溝６２とピン６４によってシャフト６１とスリ
ーブ４１とは回転方向に対して一体化されている。又、
軸方向に対しては、溝６２の軸方向の長さの範囲内で相
対移動可能に構成されている。そして、既に説明したよ
うに、シャフト６１はコイルスプリング６３によって後
方に常時付勢されているが、上記溝６２の図４中上側の
余裕の範囲内でコイルスプリング６３の付勢力に抗して
前方（図４中下方）に移動できるようになっている。
又、逆に、シャフト６１はコイルスプリング６３の付勢
方向に対しても上記溝６２の図４中下側の余裕の範囲内
で後方（図４中上方）に移動できるようになっている。

【００２０】上記シャフト６１の先端側（図４中下方）
には切削工具としてのタッピング工具７３が着脱可能に
装着されていて、ロック部材７５によってロックされて
いる。又、上記シャフト６１の先端側には、鍔部７７が
形成されていて、この鍔部７７とスリーブ４１との間に
は弾性部材７９が介挿されている。

【００２１】ここで、既に説明したコイルスプリング６
３と上記弾性部材７９の機能について説明すると、加工
開始時においてタッピング工具７３がワーク８１に当接
して戻されるときに僅かな時間であるが無理な力が作用
する。その場合には、上記弾性部材７９を弾性変形させ
て、且つ、シャフト６１の図４中上方への移動を許容す
ることによりこれを吸収するようにしている。尚、タッ
ピング工具７３の外径円周方向の振幅を０．０２ｍｍ程
度の微少量に設定し、タッピング工具７３の１回転当た
りのワーク８１の送りを０．０２ｍｍ程度とし、振動数
を５〜１０とすることにより上記無理な力を微少化し、
それによって、上記弾性部材７９を不要とする構成も考
えられる。

【００２２】又、タッピング工具７３によるワーク８１
に対するねじ切りが開始された直後においては、タッピ
ング工具７３がワーク８１側に引っ張られるような状態
になる。この場合には、シャフト６１がコイルスプリン
グ６３の付勢力に抗して図４中下方に移動することによ
りこれを吸収するものである。尚、これらの点について
は追って作用の説明においても詳細に説明するものとす
る。

【００２３】上記カム部材３５とカムフォロア５７とカ
ムフォロア取付部材５１の関係について詳しく説明す
る。まず、カム部材３５であるが、図３、図５に示すよ
うに、概略８の字状をなす外形をしていて、図３中矢印
ａで示す方向に回転するようになっている。一方、カム
フォロア取付部材５１であるが、図３に示すように、概
略扇型形状をなしていて、上記カムフォロア５７は、図
３中右側に寄った箇所に回転可能に取り付けられてい
る。

【００２４】又、上記カムフォロア取付部材５１の図３
中左右両側には第１ストッパ部材８２と第２ストッパ部
材８３とが設置されている。又、カムフォロア取付部材
５１はコイルスプリング８５によって、図３中時計方向
（図３中矢印ｂ方向）に常時付勢された状態にある。す
なわち、非加工時においては、カムフォロア取付部材５
１は、コイルスプリング８５によって図３中時計方向
（図３中矢印ｂ方向）に常時付勢された状態にあって、
上記第２ストッパ部材８３に当接した状態にある。この
状態でカム部材３５が回転しても、カム部材３５はカム
フォロア５７に作用することはない。尚、図３中カムフ
ォロア取付部材５１が第２ストッパ部材８３に当接して
いるときのカムフォロア５７を実線で示し、カムフォロ
ア取付部材５１がワーク８１によって図３中反時計方向
に回転付勢され、カムフォロア５７がカム部材３５に関
係している様子を仮想線で示す。

【００２５】上記ワーク８１は、図１に示すように、主
軸台８３に回転可能に取り付けられた主軸８４に把持さ
れていて、その先端部をガイドブッシュ８７に支持され
た状態にある。上記主軸台８３はＺ軸方向に移動可能に
構成されていると共に、上記主軸８４はワーク８１を回
転可能に把持しているものである。又、図３に示すよう
に、タレット型刃物台１の別の取付面５には、３個の穴
明けドリル９１が取り付けられている。図３はこれら穴
明けドリル９１を後方からみている。既に説明したタッ
ピング工具７３によってねじ切り加工を行う場合には、
上記穴明けドリル９１によって、ワーク８１に対して事
前に穴明け加工を施しておくものである。尚、図１中穴
明けドリル９１によってワーク８１に明けた穴を符号８
１ａで示す。

【００２６】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、タレット型刃物台１を旋回させて、穴明けドリル９
１が搭載されている工具取付面５を割り出し、且つ、タ
レット型刃物台１をＸ軸方向・Ｚ_１軸方向に適宜移動さ
せて、使用する穴明けドリル９１の位置をワーク８１の
軸心位置に一致させる。次に、主軸台８３をＺ軸方向に
移動させることにより、回転しているワーク８１に対し
て上記穴明けドリル９１を作用させて所定の径の穴８１
ａを明ける。

【００２７】穴８１ａの穴明けが完了したら、主軸台８
３を後退させる。そして、タレット型刃物台１を退避さ
せて旋回させ、振動タッピングユニット７が取り付けら
れている工具取付面５を割り出す。そして、タレット型
刃物台１をＸ軸方向・Ｚ_１軸方向に適宜移動させて、タ
ッピング工具７３の位置をワーク８１の軸芯位置に一致
させる。そして、ワーク８１を主軸８４によって所定の
回転数で回転（タッピング工具７３に向かって右回転）
させた状態で主軸台８３をＺ軸方向に移動させながら、
タッピング工具７３によってワーク８１にねじ切り加工
を施していく。

【００２８】以下、そのねじ切り加工を詳細に説明して
いく。まず、カム部材３５は図３、図５中ａ方向に常時
回転している。一方、カムフォロア取付部材５１はコイ
ルスプリング８５によって、図３、図５中矢印ｂ方向に
回転付勢された状態にあり、第２ストッパ部材８３に当
接した状態にある。この状態ではカム部材３５が回転し
ても、カムフォロア５７に作用することはない。

【００２９】その状態で、主軸台８３をＺ軸方向に移動
させていくと、やがてワーク８１にタッピング工具７３
が当接する。そして、図３中矢印ｂ方向に回転付勢され
ていたタッピング工具７３は、回転しているワーク８１
によって、コイルスプリング８５の付勢力に抗して、矢
印ｂ方向とは逆の方向に戻される。タッピング工具７３
がワーク８１に圧接された状態で逆方向に戻されるとき
には、ワーク８１側は主軸台８３のＺ軸方向への送り動
作によって、タッピング工具７３方向に送られている。
したがって、ワーク８１とタッピング工具７３に対して
極めて僅かな時間であるが、無理な力が作用することに
なる。これに対しては、弾性部材７９が弾性変形してシ
ャフト６１の図４中上方への移動を許容することにより
その無理な力を吸収することになる。それによって、タ
ッピング工具７３の破損やワーク８１の破損等を防止す
るようにしている。

【００３０】次に、回転しているカム部材３５がカムフ
ォロア５７に作用し始める。そして、カムフォロア５７
を介して、カムフォロア取付部材５１、スリーブ４１、
シャフト６１が、矢印ｂ方向に回転付勢される。それに
よって、タッピング工具７３も同方向に回転し、それに
よって、ワーク８１に対してねじ切りが施される。

【００３１】尚、ねじ切り加工が開始された直後におい
ては、タッピング工具７３がワーク８１側に引っ張られ
るような状態が発生するが、これは、シャフト６１がコ
イルスプリング６３の付勢力に抗して前方に移動するこ
とにより吸収され、よって、タッピング工具７３に無理
な力が作用するようなことはない。

【００３２】カム部材３５のカムフォロア５７に対する
付勢が解除されると、タッピング工具７３、シャフト６
１、スリーブ４１、カムフォロア取付部材５１が、ワー
ク８１の回転によって、コイルスプリング８５の付勢力
に抗して矢印ｂ方向とは逆の方向に戻される。その際、
タッピング工具７３は、コイルスプリング８５の作用に
よって、ワーク８１に対して押し付けられた状態にあ
る。この間はねじ切り加工は施されない。このように、
非ねじ切り加工時に、タッピング工具７３をワーク８１
の被切削部に圧接させておくことによりステップ振動タ
ッピング動作を実現するものである。以下、カム部材３
５の回転によって同様の作用が繰り返されることにな
り、それによって、ステップ振動によるねじ切り加工が
実行されることになる。

【００３３】又、非ねじ切り加工時、すなわち、タッピ
ング工具７３がワーク８１によって押し戻される際に、
カムフォロア取付部材５１が第１ストッパ部材８２に当
接する前に必ず、カム部材３５がカムフォロア５７に作
用することになる。したがって、カムフォロア取付部材
５１が第１ストッパ部材８２に当接することはないが、
仮に、ねじ切り加工の径が小径になってワーク８１の回
転数が増大していった場合には、カムフォロア取付部材
５１が第１ストッパ部材８２に当接することも予想さ
れ、その場合には当接した状態で、カム部材３５がカム
フォロア５７に作用するタイミングを待つことになる。
つまり、第１ストッパ部材８２はそのような位置、カム
部材３５のカムフォロア５７への作用を可能にする限界
位置に設けられているものである。又、カムフォロア取
付部材５１が第１ストッパ部材８２に当接した状態で
は、タッピング工具７３によるねじ切り加工が行われる
ことになる。

【００３４】ワーク８１に対して所定深さのねじ切り加
工が終了したら、主軸８４が逆転すると共に主軸台８３
が後退動作を行う。それによって、ワーク８１はタッピ
ング工具７３より離脱することになる。又、カム部材３
５は回転を継続していると共に、カムフォロア取付部材
５１はコイルスプリング８５によって、矢印ｂ方向に回
転付勢され、第２ストッパ部材８３に当接した状態とな
り、次のワーク８１のねじ切り加工に備えることにな
る。尚、図６に本実施の形態によるステップ振動タッピ
ング動作の特性を示す。図６は横軸に時間をとり、縦軸
にタッピング工具７３のワーク８１に対する軸方向変位
をとって示すものである。

【００３５】以上本実施の形態によると次のような効果
を奏することができる。まず、振動タッピングユニット
７を搭載した自動旋盤を得ることができ、その際、自動
旋盤のタレット型刃物台１に設けられている回転駆動
源、すなわち、シャフト１１を介して伝達される回転力
を利用して所望の径方向の振動を得るように構成したの
で、径方向振動付与のための新たな駆動源を要すること
はなく、簡単な構成とすることができる。又、この実施
の形態における振動タッピングユニット７は、ステップ
振動方式のものであり、タッピング工具７１の先端がワ
ーク８１に対して常に当接した状態にあり、その状態で
断続的なねじ切り加工を繰り返すものである。よって、
タッピング工具７１のチッピング（刃先の破損）が効果
的に防止されることになり、タッピング工具７１の破損
を防止して安定した加工を行うことができるものであ
る。

【００３６】前記第１の実施の形態において、別の形状
のカム部材３５を使用することが考えられる。具体的に
は、図７に示すような形状である。これは、カム部材３
５が１回転する間にカムフォロア５７を付勢するタイミ
ングを１回とすると共に、カムフォロア５７を付勢する
時間、換言すれば、ねじ切り加工が行われる時間を長く
するようにしたものである。

【００３７】又、図８に示すような形状も考えられる。
これは、カムフォロア５７を付勢する時間、換言すれ
ば、ねじ切り加工が行われる時間を短くするようにした
ものである。又、図９に示すような形状も考えられる。

【００３８】次に、図１０を参照して本発明の第２の実
施の形態を説明する。すなわち、前記第１の実施の形態
の場合には、ステップ駆動方式のねじ切り加工を行う場
合を例に挙げて説明したが、この第２の実施の形態にお
いては、通常の振動方式のねじ切り加工を行う場合を説
明するものである。すなわち、コイルスプリング８５の
作用する方向を逆向きにしたものである。すなわち、カ
ムフォロア取付部材５１がコイルスプリング８５によっ
て常時ワーク８１の回転方向に対して同方向に回転付勢
されるように構成されている。

【００３９】そして、カム部材３５の回転によってカム
フォロア取付部材５１がワーク８１の回転方向とは逆向
きに付勢されることによりねじ切り加工が実行され、カ
ム部材３５の付勢が解除されることにより、上記コイル
スプリング８５の付勢力によって、カムフォロア取付部
材５１が、ワーク８１の回転方向に瞬時に（ワーク８１
の回転速度より速く）戻される。それによって、タッピ
ング工具７３がワーク８１の切削位置より離間すること
になる。つまり、ステップ振動方式ではなく通常の振動
方式ということになる。

【００４０】次に、図１１及び図１２を参照して本発明
の第３の実施の形態を説明する。前記第１及び第２の実
施の形態の場合には、切削工具としてねじ切り工具（特
に、タッピング工具）を例に挙げて説明したが、例え
ば、穴加工工具（ドリル或いはリーマ等）による穴明け
加工についても同様に適用できるものであり、この第３
の実施の形態の場合には穴加工工具の中のドリルを例に
挙げて示すものである。

【００４１】図１１は、自動旋盤の構成の一部を抽出し
て示す断面図であり、刃物台としてのタレット型刃物台
に、切削工具としてのドリル１０１を備えた振動穴加工
工具ユニット１０３を取り付けた構成を示す図である。
又、この第３の実施の形態においては、前記第１の実施
の形態で設けられていたコイルスプリング６３をなくし
ている。すなわち、ねじ切り加工の場合には、ねじ切り
加工が開始された直後においては、タッピング工具７３
がワーク８１側に引っ張られるような状態が発生するた
め、これをシャフト６１がコイルスプリング６３の付勢
力に抗して前方に移動することにより吸収する必要があ
った。これに対して、ドリル１０１による穴明け加工の
場合にはそのような状態が発生することはないので、コ
イルスプリング６３をなくしたものである。尚、その他
の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであるの
で、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略
する。

【００４２】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、タレット型刃物台１を旋回させて、振動穴加工工具
ユニット１０３が取り付けられている工具取付面５を割
り出す。そして、タレット型刃物台１をＸ軸方向・Ｚ_１
軸方向に適宜移動させて、ドリル１０１の位置をワーク
８１の軸芯位置に一致させる。そして、ワーク８１を主
軸８４によって所定の回転数で回転（ドリル１０１に向
かって右回転）させた状態で主軸台８３をＺ軸方向に移
動させながら、ドリル１０１によってワーク８１に穴明
け加工を施していく。

【００４３】以下、その穴明け加工を詳細に説明してい
く。尚、説明の都合上前記第１の実施の形態の説明で使
用した図３、図５を参照するものとする。まず、カム部
材３５は図３、図５中ａ方向に常時回転している。一
方、カムフォロア取付部材５１はコイルスプリング８５
によって、図３、図５中矢印ｂ方向に回転付勢された状
態にあり、第２ストッパ部材８３に当接した状態にあ
る。この状態ではカム部材３５が回転しても、カムフォ
ロア５７に作用することはない。

【００４４】その状態で、主軸台８３をＺ軸方向に移動
させていくと、やがてワーク８１にドリル１０１が当接
する。そして、図３中矢印ｂ方向に回転付勢されていた
ドリル１０１は、回転しているワーク８１によって、コ
イルスプリング８５の付勢力に抗して、矢印ｂ方向とは
逆の方向に戻される。ドリル１０１がワーク８１に圧接
された状態で逆方向に戻されるときには、ワーク８１側
は主軸台８３のＺ軸方向への送り動作によって、ドリル
１０１方向に送られている。したがって、ワーク８１と
ドリル１０１に対して極めて僅かな時間であるが、無理
な力が作用することになる。これに対しては、弾性部材
７９が弾性変形してシャフト６１の図４中上方への移動
を許容することによりその無理な力を吸収することにな
る。それによって、ドリル１０１の破損やワーク８１の
破損等を防止するようにしている。

【００４５】次に、回転しているカム部材３５がカムフ
ォロア５７に作用し始める。そして、カムフォロア５７
を介して、カムフォロア取付部材５１、スリーブ４１、
シャフト６１が、矢印ｂ方向に回転付勢される。それに
よって、ドリル１０１も同方向に回転し、それによっ
て、ワーク８１に対して穴明け加工が施される。

【００４６】カム部材３５のカムフォロア５７に対する
付勢が解除されると、ドリル１０１、シャフト６１、ス
リーブ４１、カムフォロア取付部材５１が、ワーク８１
の回転によって、コイルスプリング８５の付勢力に抗し
て矢印ｂ方向とは逆の方向に戻される。その際、ドリル
１０１は、コイルスプリング８５の作用によって、ワー
ク８１に対して押し付けられた状態にある。この間は穴
明け加工は施されない。このように、非穴明け加工時
に、ドリル１０１をワーク８１の被切削部に圧接させて
おくことによりステップ振動穴加工動作を実現するもの
である。以下、カム部材３５の回転によって同様の作用
が繰り返されることになり、それによって、ステップ振
動による穴明け加工動作が実行されることになる。

【００４７】又、非穴明け加工時、すなわち、ドリル１
０１がワーク８１によって押し戻される際に、カムフォ
ロア取付部材５１が第１ストッパ部材８２に当接する前
に必ず、カム部材３５がカムフォロア５７に作用するこ
とになる。したがって、カムフォロア取付部材５１が第
１ストッパ部材８２に当接することはないが、仮に、穴
加工の径が小径になってワーク８１の回転数が増大して
いった場合には、カムフォロア取付部材５１が第１スト
ッパ部材８２に当接することも予想され、その場合には
当接した状態で、カム部材３５がカムフォロア５７に作
用するタイミングを待つことになる。つまり、第１スト
ッパ部材８２はそのような位置、カム部材３５のカムフ
ォロア５７への作用を可能にする限界位置に設けられて
いるものである。又、カムフォロア取付部材５１が第１
ストッパ部材８２に当接した状態では、ドリル１０１に
よる穴明け加工が行われることになる。

【００４８】ワーク８１に対して所定深さの穴明け加工
が終了したら、主軸８５が逆転すると共に主軸台８３が
後退動作を行う。それによって、ワーク８１はドリル１
０１より離脱することになる。又、カム部材３５は回転
を継続していると共に、カムフォロア取付部材５１はコ
イルスプリング８５によって、矢印ｂ方向に回転付勢さ
れ、第２ストッパ部材８３に当接した状態となり、次の
ワーク８１の穴明け加工に備えることになる。尚、図１
２に本実施の形態によるステップ振動穴明け加工動作の
特性を示す。図１２は横軸に時間をとり、縦軸にドリル
１０１のワーク８１に対する軸方向変位をとって示すも
のである。

【００４９】次に、図１３を参照して本発明の第４の実
施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合に
は、前記第３の実施の形態におけるスリーブ４１とシャ
フト６１を一体化させてシャフト２０１としたものであ
り、同時に、弾性部材７９をなくしたものである。図中
振動穴加工工具ユニットを符号２０３で示す。尚、その
他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同じであるの
で、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略
する。

【００５０】すなわち、前述したように、ドリル１０１
がワーク８１に圧接された状態で逆方向に戻されるとき
には、ワーク８１側は主軸台８３のＺ軸方向への送り動
作によって、穴加工工具１０１方向に送られている。し
たがって、ワーク８１とドリル１０１に対して極めて僅
かな時間であるが、無理な力が作用することになる。前
記第３の実施の形態の場合には、これに対して弾性部材
７９が弾性変形してシャフト６１の図中上方への移動を
許容することによりその無理な力を吸収するようにして
いた。これに対して、この第４の実施の形態の場合に
は、ドリル１０１の外径円周方向の振幅を０．０２ｍｍ
程度の微少量に設定し、ドリル１０１の１回転当たりの
ワーク８１の送りを０．０２ｍｍ程度とし、振動数を５
〜１０とすることにより、上記無理な力を微少化し、そ
れによって、前記第３の実施の形態で必要であった弾性
部材７９を不要としたものである。

【００５１】尚、本発明は前記第１〜第４の実施の形態
に限定されるものではない。まず、前記第１、第２の実
施の形態の場合には、切削工具としてねじ切り工具を例
に挙げその中でも特にタッピング工具を例に挙げて説明
しているが、同じねじ切り工具としてのダイスに対して
も同様に適用可能である。又、前記第３及び第４の実施
の形態の場合には、切削工具として穴加工工具を例に挙
げその中でも特にドリルを例に挙げて説明しているが、
同じ穴加工工具としてのリーマ等に対しても同様に適用
可能である。又、穴加工工具に適用する場合においても
ステップ振動切削以外に通常の振動切削にて構成するこ
とも考えられる。又、振動切削ユニットを搭載する刃物
台としてタレット型刃物台を例に挙げて説明したが、櫛
形刃物台等でもよく、要は回転駆動源を備えているよう
なものであればよい。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による自動旋
盤と自動旋盤における切削加工方法によると、振動切削
ユニットを搭載した自動旋盤を得ることができ、その
際、自動旋盤の刃物台に設けられている回転駆動源を利
用して所望の径方向の振動を得るように構成したので、
振動付与のための新たな駆動源を要することはなく、簡
単な構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、自動旋
盤の一部の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、自動旋
盤の一部の構成を示すと共に振動タッピングユニットを
タレット型刃物台に取り付けようとしている状態を示す
断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１の
ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、タッピ
ング工具及びその周辺の構造を拡大して示す断面図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、カム部
材とカムフォロア取付部材及びその周辺の部材の関係を
示す要部拡大図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ステッ
プ振動タッピング動作の特性を示す特性図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態を示す図で、カム部
材の別の形状を示す平面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態を示す図で、カム部
材の別の形状を示す平面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態を示す図で、カム部
材の別の形状を示す平面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す図で、自動
旋盤におけるタレット型刃物台の一部の構成を示す図で
ある。

【図１１】本発明の第３の実施の形態を示す図で、自動
旋盤の一部の構成を示す断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す図で、ステ
ップ振動切削の場合の特性を示す特性図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態を示す図で、自動
旋盤の一部の構成を示す断面図である。

【図１４】振動タッピング法の場合の特性を示す特性図
である。

【図１５】ステップ振動タッピング法の場合の特性を示
す特性図である。

【符号の説明】

１タレット型刃物台（刃物台）７振動タッピングユニット（振動切削ユニット）８ハウジング９回転伝達手段１１シャフト１３傘歯車１５シャフト１７傘歯車１９傘歯車２５傘歯車２７シャフト３５カム部材４１スリーブ５１カムフォロア取付部材５７カムフォロア６１シャフト７１タッピングユニット７３タッピング工具（切削工具）８１ワーク１０１ドリル（切削工具）１０３振動穴加工工具ユニット（振動切削ユニット）２０３振動穴加工工具ユニット（振動切削ユニット）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｂ 11/00 Ｂ２３Ｂ 11/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動源を備えた刃物台と、上記刃物台に着脱可能に搭載され切削工具を備えてい
て、上記刃物台の回転駆動源からの駆動を利用して上記
切削工具に径方向の振動を付与してワークに切削加工を
施す振動切削ユニットと、を具備したことを特徴とする自動旋盤。
【請求項２】請求項１記載の自動旋盤において、上記振動切削ユニットは、上記刃物台に取り付けられる
ハウジングと、上記ハウジング内に配置され上記刃物台
の回転駆動源からの回転運動の伝達を受けるシャフト
と、上記シャフトに設けられたカムと、切削工具を備え
ると共に上記カムに付勢されるカムフォロアを備え上記
カムとカムフォロアとの作用によって上記切削工具をワ
ークの回転方向とは逆方向に断続的に回転させて切削加
工を行う工具ホルダと、から構成されていることを特徴
とする自動旋盤。
【請求項３】請求項２記載の自動旋盤において、上記工具ホルダは弾性部材によってワークの回転方向と
は逆方向に付勢されていて、上記断続的な切削加工が行
われた後上記切削工具をワークの被切削部に圧接させる
ようにしたことを特徴とする自動旋盤。
【請求項４】請求項２記載の自動旋盤において、上記工具ホルダは弾性部材によってワークの回転方向に
付勢されていて、上記断続的な切削加工が行われた後上
記切削工具をワークの被切削部より離間させるようにし
たことを特徴とする自動旋盤。
【請求項５】請求項１〜請求項４の何れかに記載の自
動旋盤において、上記振動切削ユニットはねじ切り工具を備えた振動ねじ
切り工具ユニットであることを特徴とする自動旋盤。
【請求項６】請求項１〜請求項４の何れかに記載の自
動旋盤において、上記振動切削ユニットは穴加工工具を備えた振動穴加工
工具ユニットであることを特徴とする自動旋盤。
【請求項７】回転駆動源を備えた刃物台の該回転駆動
源からの駆動を利用して切削工具に径方向の振動を付与
して切削加工を行うようにしたことを特徴とする自動旋
盤における切削加工方法。
【請求項８】請求項７記載の自動旋盤における切削加
工方法において、上記切削工具をステップ振動させながら切削加工を行う
ようにしたことを特徴とする自動旋盤における切削加工
方法。
【請求項９】請求項７又は請求項８に記載の自動旋盤
における切削加工方法において、上記切削工具はねじ切り工具であることを特徴とする自
動旋盤における切削加工方法。
【請求項１０】請求項７又は請求項８に記載の自動旋
盤における切削加工方法において、上記切削工具は穴加工工具であることを特徴とする自動
旋盤における切削加工方法。