JP2002346881A - 工作機械におけるワークの歪修正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの加工後の歪を除去して加工精度を向
上することができる工作機械におけるワークの加工歪補
正装置を提供する。 【解決手段】 テーブル２２の上面に支持ブロック２３
〜２７を支持し、ワークＷを載置する。テーブル２２の
上面に設けた第１〜第３クランプ機構３１〜３３により
ワークＷの上面をクランプする。この状態でテーブル２
２の上面に設けた歪付与機構５１を作動し、ワークＷの
下面を所定高さ持ち上げて予め歪寸法分を付与する。こ
の状態でワークＷを加工する。前記ワークＷの歪量は加
工後に予測される歪を相殺するだけの歪量に設定する。

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、工作機械におけ
るワークの加工歪修正方法及びその装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワークの表面を平面加工して仕
上げる場合には、フライス盤が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】平板状の比較的薄いワ
ークをフライス加工すると、ワークの加工面が完全な平
面に仕上がらず、そのワーク特有の形状に歪を生じるこ
とがある。この要因はワークが加工中に発生する熱を受
けて熱膨張したり、材料自体に応力が残留していたり、
あるいはフライス用工具がワークに押し付けられるとき
にワークが微量ではあるが弾性変形したりするためであ
る。

【０００４】この発明は上記従来の技術に存する問題点
を解消して、ワークの平面仕上げを精度良く行うことが
できる工作機械におけるワークの歪修正方法及びその装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、ワークを装着するテー
ブルの上面にワークを支持する支持ブロックを設けると
ともに、ワークをクランプするクランプ機構を設け、加
工具によりワークの上面の加工を行うように構成した工
作機械において、前記ワークをクランプ機構によりクラ
ンプした状態で、該ワークに予測される加工後の歪を考
慮して、該ワークの加工前に該ワークに前記歪を相殺す
る方向に歪を付与して、ワークの加工を行うことを要旨
とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、ワークを装着す
るテーブルの上面にワークを支持する支持ブロックを設
けるとともに、ワークをクランプするクランプ機構を設
け、加工具によりワークの上面の加工を行うように構成
した工作機械において、前記ワークをクランプ機構によ
りクランプした状態で、該ワークの加工前に該ワークに
歪を付与する歪付与機構を設けたことを要旨とする。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、歪付与機構は圧油シリンダにより構成されているこ
とを要旨とする。請求項４に記載の発明は、請求項２に
おいて、歪付与機構はカム機構により構成されているこ
とを要旨とする。

【０００８】請求項５に記載の発明は、請求項３におい
て、前記圧油シリンダのピストンに連結され、かつワー
クの下面に押圧されて歪を付与する歪付与ロッドは、ワ
ークの下面に接触して歪付与開始位置を設定する歪付与
開始位置設定機構を備えていることを要旨とする。

【０００９】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て、前記歪付与開始位置設定機構は、ナチュラルシリン
ダであることを要旨とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した工作機
械の一実施形態を図面に従って説明する。図３に示すよ
うにフレーム１１の上部には軸受台１２，１３が固設さ
れ、両軸受台１２，１３には駆動軸１４及び被動軸１５
を介してワーク把持機構１６が装設されている。前記軸
受台１２には前記駆動軸１４を回転する駆動モータ１７
が取り付けられ、前記駆動軸１４と被動軸１５には旋回
板１８，１９が取り付けられ、両旋回板１８，１９には
ブラケット２０，２１を介してワークＷを支持するテー
ブル２２が架設されている。前記テーブル２２の上面に
はワークを支持するための複数の支持ブロック２３〜２
７が立設されている。前記支持ブロック２４，２６には
ロケートピン２８，２９が設けられ、ワークＷの位置決
めを行うようになっている。

【００１１】前記テーブル２２には前記支持ブロック２
３、２５、２７と対応して第１〜第３クランプ機構３１
〜３３が装着され、ワークＷを複数箇所においてクラン
プするようになっている。前記第１〜第３クランプ機構
３１〜３３はそれぞれ同様に構成されているので、図
１，２により第２クランプ機構３２について説明する。
前記テーブル２２にはシリンダ３９が上向きに固設さ
れ、そのピストンロッド４０の上端部には連結ピン４１
を介してクランプレバー３７の基端部が連結されてい
る。前記シリンダ３９の上面には支柱３４が取り付けら
れ、この支柱３４の上端部には連結リング３５が連結ピ
ン３６を介して連結され、前記連結リング３５の他端部
にはクランプレバー３７が連結ピン３８を介して連結さ
れている。

【００１２】従って、前記シリンダ３９のピストンロッ
ド４０が上方又は下方向に往復動されるとクランプレバ
ー３７によってワークＷがクランプ又はクランプ解除さ
れる。

【００１３】図３において、図示しないベッド、コラ
ム、昇降サドル及び前後動サドル等を介して主軸ヘッド
４２が設けられ、その下端部にはフライス工具４３が取
り付けられ、ワークＷの上面を平面加工するようになっ
ている。

【００１４】次に、図４，５に基づいてワークＷに対し
加工前に歪を付与するための歪付与機構５１について説
明する。この歪付与機構５１はテーブル２２に固定され
た圧油シリンダとしての歪付与シリンダ５２と、該歪付
与シリンダ５２のピストン５７に装着された歪付与開始
位置設定シリンダ５３とにより構成されている。

【００１５】まず、歪付与シリンダ５２について説明す
ると、テーブル２２の上面にはシリンダ本体５４の下面
が支持され、ボルト５５により所定位置に固定されてい
る。前記シリンダ本体５４の上端開口部には蓋体５６が
嵌合固定されている。前記シリンダ本体５４の内部に形
成されたシリンダ室５４ａ内にはピストン５７が上下方
向に所定のストローク範囲内で往復動可能に収容されて
いる。ピストン５７の上部に一体形成された上部ロッド
部５８は蓋体５６に形成された貫通穴５６ａ内に摺動可
能に挿入されている。ピストン５７の下部に一体形成さ
れた下部ロッド部５９はシリンダ本体５４の貫通穴５４
ｂに摺動可能に挿入されている。前記シリンダ室５４ａ
の下部にはピストン５７の下面に圧力を付与する下部加
圧室６０が設けられると共に、シリンダ室５４ａの上部
には上部加圧室６１が設けられている。そして、下部及
び上部加圧室６０，６１はポンプ６２及びタンク６４と
切り換え弁６３及び管路６５，６６を介して接続されて
いる。

【００１６】従って、切り換え弁６３が作動されること
によりポンプ６２から圧油が下部加圧室６０又は上部加
圧室６１に供給され、ピストン５７が上昇又は下降され
る。次に、前記歪付与開始位置設定機構としてのシリン
ダ５３について説明する。

【００１７】前記ピストン５７及び上部ロッド部５８の
中心部には圧油ポケット７１が形成され、該圧油ポケッ
ト７１内にはプランジャー７２が上下方向の往復動可能
に収容されている。プランジャー７２の上端部にはヘッ
ドキャップ７３が螺合固定されている。前記圧油ポケッ
ト７１の内側にはシリンダ７４が設けられ、該シリンダ
７４の下部にはピストン７５が収容されている。このピ
ストン７５の上部にはロッド７６が連結され、その上端
部に形成したフランジ部７７は、プランジャー７２の中
心孔の上下方向の中間高さ位置に一体形成した位置規制
鍔７８の上面に係止されるようになっている。前記ピス
トン７５はシリンダ７４の中間部内周面に形成した位置
規制部７４ａによって上限位置が規制されるようになっ
ている。

【００１８】前記ロッド７６の外周にはリフトスプリン
グ７９が巻回され、その下端はピストン７５の上面に、
上端は前記位置規制鍔７８の下面に接触されている。前
記ピストン５７の中心部には前記ピストン７５の下面に
圧力を付与する加圧室８０が設けられている。この加圧
室８０は下部ロッド部５９の中心部に設けた油路８１を
介して前記ポンプ６２と接続され、切り換え弁８２によ
ってポンプ６２から加圧室８０に圧油を供給するように
なっている。なお、リリーフ弁８３は加圧室８０内の最
高圧力を設定するためのものである。

【００１９】前記リフトスプリング７９の外周側にはリ
ターンスプリング８４が設けられ、その下端は前記ピス
トン７５の上面に、上端は前記シリンダ７４の上端内周
面に一体形成した係止フランジ７４ｂに係止されてい
る。

【００２０】従って、ポンプ６２から油路８１を通って
加圧室８０に圧油が供給されると、ピストン７５及びロ
ッド７６が上昇されると共に、リフトスプリング７９に
よってプランジャー７２が上方に弾性的に持ち上げら
れ、ヘッドキャップ７３がワークＷの下面に接触され、
それ以降はヘッドキャップ７３はリフトスプリング７９
の弾性力に抗した状態で保持される。この時リターンス
プリング８４はピストン７５と係止フランジ７４ｂとの
間で圧縮されて蓄勢され、加圧室８０の加圧を解除した
ときに、ピストン７５を下端位置に復帰させる。

【００２１】前記圧油ポケット７１とプランジャー７２
との間には、ヘッドキャップ７３がワークＷの下面に接
触された状態を堅持するための油圧式の締結機構が設け
られている。この締結機構について説明すると、前記圧
油ポケット７１とプランジャー７２との間には弾性変形
可能なスリーブ８５が所定位置に収容されている。前記
圧油ポケット７１の上部にはシリンダ室８６が設けら
れ、その内側に油圧ブースタ８７が上下方向に所定のス
トロークで往復動可能に収容されている。前記油圧ブー
スタ８７の下部に円筒体８８が形成され、圧油ポケット
７１に摺動可能に挿入されている。前記油圧ブースタ８
７の上端面と対応する加圧室８９は、油通路９０により
前記加圧室８０と連通されている。前記スリーブ８５と
円筒体８８との間には油貯留室９１が設けられ、シリン
ダ室８６の下部には油圧ブースタ８７の昇降を許容する
空気室９２が設けられている。なお、９３はシールリン
グである。

【００２２】従って、前記加圧室８０に圧油が供給され
ると、油通路９０を介して加圧室８９が加圧されるの
で、油圧ブースタ８７が下方に押動され、これにより油
貯留室９１の容積が減少する方向への外力を受け、油貯
留室９１の内圧が高くなる。従って、スリーブ８５がプ
ランジャー７２の外周面側に押圧され、プランジャー７
２を所定高さ位置に締結保持する。

【００２３】次に、前記のように構成した歪付与機構５
１を備えた工作機械についてその動作を説明する。最初
に、図１に示すように支持ブロック２３〜２７にワーク
Ｗを載置して第１〜第３クランプ機構３１〜３３により
ワークＷをクランプする。この状態で主軸ヘッド４２に
装着したフライス工具４３によりワークＷの上面を平面
加工する。このようにして加工されたワークＷの平面度
を測定し、ワークに生じた歪を測定する。この実施形態
では、測定の結果、ワークＷのほぼ中央部に上方への歪
が３μｍ生じてたので、それに応じて、歪付与機構５１
をテーブル２２のほぼ中央部に設置し、歪付与シリンダ
５２のピストン５７のストローク長を３μｍに設定して
いる。

【００２４】次に、歪付与機構５１の歪付与シリンダ５
２の上昇動作を停止した状態で、歪付与開始位置設定シ
リンダ５３を作動させ、そのプランジャー７２をワーク
Ｗの下面に対し前述したようにリフトスプリング７９の
弾性力により接触させる。この状態では、加圧室８０か
ら油通路９０を介して加圧室８９に圧油が供給されるの
で、前述したようにプランジャー７２がスリーブ８５に
よって歪付与開始位置に締結保持される。

【００２５】次に、歪付与シリンダ５２を作動してピス
トン５７、上部ロッド部５８及び下部ロッド部５９を所
定ストローク（３μｍ）だけ上昇させる。すると、プラ
ンジャー７２及びヘッドキャップ７３によりワークＷの
下面が所定量（３μｍ）だけ持ち上げられる。このため
ワークＷの中央部は上方に微量だけ膨らむ歪が加工前に
付与される。

【００２６】この状態でワークＷをフライス４３により
加工する。加工終了した後、第１〜第３クランプ機構３
１〜３３のクランプを解除し、ワークＷを支持ブロック
２３〜２７から取り出すことにより、ワークＷの加工を
終了する。次いで歪付与機構５１でワークに与えられた
歪はクランプを解除することにより、ワークの弾性変形
が解除される。従って、最初に加工した時点では、ワー
クの中央部が上方に歪が生じていたので、歪付与機構５
１でワークの中央部を上方に押し上げて３μｍ分を多く
加工した。加工後はワークは下方に戻るのでフラットに
なる。

【００２７】次に、前記のように構成したワークの歪修
正装置について、その効果を構成と共に記載する。 （１）前記実施形態ではブラケット２１の上面に歪付与
機構５１を設け、ワークＷをクランプした状態でその下
面を所定距離だけ上方に押圧し、歪を付与するようにし
た。このため、加工後のワークＷの平面度の精度を向上
することができる。

【００２８】（２）前記実施形態では歪付与機構５１を
歪付与シリンダ５２と歪付与開始位置設定シリンダ５３
とにより構成した。このため、上部ロッド部５８及びプ
ランジャー７２のワークＷに対する歪付与開始位置を容
易に設定することができる。

【００２９】なお、前記実施形態は次のように変更する
こともできる。 ・前記歪付与シリンダ５２に代えて図示しないが、例え
ばカム機構を用いてもよい。又、前記歪付与開始位置設
定機構としてのシリンダ５３に代えて、例えばカム機構
を使用してもよい。

【００３０】・前記歪付与開始位置設定機構としてのシ
リンダ５３に代えて手動操作可能な機構としてもよい。 ・前記ワークをクランプ機構によりクランプした状態
で、該ワークに予測される加工後の歪発生箇所に応じ
て、歪付与機構５１をテーブル２２上で水平方向に位置
調節するための位置調節機構を設けてもよい。

【００３１】この場合には、ワークの適正箇所に歪を付
与することができ、加工精度を向上することができる。 ・前記歪付与機構５１の圧油シリンダを他の液体を使用
するシリンダに変更してもよい。

【００３２】・ワークＷの歪の補正量を一つの圧油シリ
ンダで調節することが困難な場合には、ストロークの異
なる液圧シリンダを複数用いるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳述したように、この発明は、ワ
ークの平面仕上げを精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した工作機械のテーブル附
近を示す拡大断面図。

【図２】 テーブルの平面図。

【図３】 工作機械全体を示す正面図。

【図４】 歪付与機構の断面図。

【図５】 歪付与開始位置設定シリンダを拡大して示す
断面図。

【図６】 ワークに歪を付与した状態を示す断面図。

【符号の説明】

２２…テーブル、２３…支持ブロック、３１〜３３…ク
ランプ機構、５１…歪付与機構、５２…液圧シリンダと
しての歪付与シリンダ、５３…歪付与開始位置設定機構
としての歪付与開始位置設定シリンダ、５７…ピスト
ン、５８…歪付与ロッド。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを装着するテーブルの上面にワー
   クを支持する支持ブロックを設けるとともに、ワークを
   クランプするクランプ機構を設け、加工具によりワーク
   の上面の加工を行うように構成した工作機械において、 前記ワークをクランプ機構によりクランプした状態で、
   該ワークに予測される加工後の歪を考慮して、該ワーク
   の加工前に該ワークに前記歪を相殺する方向に歪を付与
   して、ワークの加工を行うことを特徴とする工作機械に
   おけるワークの歪修正方法。
2. 【請求項２】 ワークを装着するテーブルの上面にワー
   クを支持する支持ブロックを設けるとともに、ワークを
   クランプするクランプ機構を設け、加工具によりワーク
   の上面の加工を行うように構成した工作機械において、 前記ワークをクランプ機構によりクランプした状態で、
   該ワークの加工前に該ワークに歪を付与する歪付与機構
   を設けたことを特徴とする工作機械におけるワークの歪
   修正装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、歪付与機構は圧油シ
   リンダにより構成されている工作機械におけるワークの
   歪修正装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、歪付与機構はカム機
   構により構成されている工作機械におけるワークの歪修
   正装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、前記圧油シリンダの
   ピストンに連結され、かつワークの下面に押圧されて歪
   を付与する歪付与ロッドは、ワークの下面に接触して歪
   付与開始位置を設定する歪付与開始位置設定機構を備え
   ている工作機械におけるワークの歪修正装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記歪付与開始位置
   設定機構は、ナチュラルシリンダである工作機械におけ
   るワークの歪修正装置。