JP2003236701A - 偏心ワークの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工作機械の主軸に装着した偏心チャックを偏
心させるときの主軸の割出角を設定する方法に特徴があ
る加工方法に関し、面倒な作業を不要にし、速やかで正
確な偏心加工を可能にする。 【解決手段】 ワークの偏心量に対応する主軸の角度を
演算するマクロプログラムを登録し、加工プログラムに
はワークの偏心量を設定して、プログラム実行時に前記
マクロプログラムを呼び出してその演算結果を用いて主
軸を回転させる。このとき、送り負荷を検出しながら刃
物台を低速移動する動作と、回転負荷を検出しながら主
軸を低速回転させる動作とを組合わせて、偏心チャック
のキー溝にキーを自動挿入して、キー挿入時の主軸の割
出角を表示ないし設定する。上記マクロプログラムによ
る主軸角度の演算においては、キー溝とキーの間の遊隙
により生ずる誤差を予めマクロプログラムの演算式の中
に含ませておくことができる。

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、工作機械の主軸
に装着した偏心チャックのキー溝にキーを挿し込んで固
定した状態で主軸を回転させて偏心量を設定する偏心チ
ャックを用いたワークの加工方法に関するもので、特に
偏心チャックを偏心させる方法及び偏心チャックのキー
溝にキーを挿入するときの主軸の割出角を設定する方法
に特徴がある加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤などの工作機械で、ワークに偏心加
工を行うときのチャックとして、主軸中心から偏心した
位置でワークを把持する偏心チャックが用いられてい
る。偏心チャックには、偏心量が固定のものと可変のも
のとがあり、図５に示した偏心チャックは、後者の代表
的な一例である。

【０００３】図５の偏心チャックは、主軸に把持される
チャックベース５と、その偏心位置に設けられた操作リ
ング８と、更にその偏心位置に設けられたチャック本体
７とを備えている。操作リング８には、径方向に長いキ
ー溝９が設けられており、このキー溝にキーを挿し込ん
で操作リング８をチャックベース５に対して相対回転さ
せることにより、チャックベースの中心ＯＢに対するチ
ャック本体の中心ＯＣの偏心量Ｅが連続的に変化する。

【０００４】旋盤の主軸にこのような偏心チャック２を
装着してワークの偏心加工を行うときは、加工に先立っ
てチャック本体を所定量偏心させ、偏心加工が終了した
ら復帰させるという操作が行われる。この偏心操作及び
復帰操作は、タレット刃物台の工具取付ステーションに
偏心チャックのキー溝９に挿入されるキー１０を備えた
治具４を装着し、キー溝９が刃物台側を向くように主軸
（従ってチャックベース）を割出し、タレットの旋回に
よって割出したキー１０をキー溝９に挿入し、この状態
で所望の偏心量Ｅに対応する回転量だけ主軸を回転させ
ることにより行われる。

【０００５】上記のような偏心チャックの偏心操作や復
帰操作を行うときには、キーをキー溝に挿入する角度位
置で主軸を停止させる主軸の割出動作と、キーをキー溝
に挿入した状態で主軸を所望の偏心量に対応する量だけ
回転させるという動作が必要である。この動作を行うた
めには、加工プログラムにキー挿入時の主軸の割出角と
偏心量に対応する主軸の回転角度とが設定されていなけ
ればならない。従来、この割出角と回転角度の設定は、
次のような方法で行われていた。

【０００６】まず、割出角の設定については、タレット
の回転と刃物台の移動により、キー１０の先端と偏心チ
ャックの操作リング８の表面とを接近させ、手動で主軸
を低速回転させて、キー溝９をキー１０に対向させる。
そして主軸を微少回転しながらキー１０をキー溝９に挿
し込み、このときの主軸の角度をＮＣ装置のディスプレ
イで読取って、その読取値を割出角として加工プログラ
ムに設定する。

【０００７】キーを挿入した状態での主軸の回転角度に
ついては、操作リングの回転角と偏心量との関係を示す
表から所望の偏心量に対応する回転量を読取って加工プ
ログラムに設定する。偏心量が表に記載されていない値
のときは、その前後の偏心量に対応する回転量の値か
ら、直線補完等により回転量を補完して加工プログラム
に設定する。

【０００８】このようにして加工プログラムに主軸の割
出角とワークを偏心させるときの主軸の回転角とを設定
した後、ワークの試し加工を行い、加工部分の軸心から
の振れを計測して、必要があれば割出角や回転角の設定
値を補正する。このようにして所望精度の偏心加工が実
行されたら、当該加工プログラムを用いて、偏心ワーク
の連続加工を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来方法
においては、加工プログラムに設定する主軸の割出角及
び偏心操作時の回転角を手作業で求めなければならない
という問題があった。すなわち、偏心チャックにキーを
挿入する際の主軸の割出角は、オペレータが主軸と刃物
台とを手作業で操作して偏心チャックのキー溝にキーを
挿し込み、そのときＮＣ装置のディスプレイに表示され
る主軸角度を読取って割出角を求めるという作業が必要
であったため、機械の段取りに時間がかかった。また、
キー溝はキーの挿入に必要な幅方向の遊隙を有している
ために、求めた値にこの遊隙量に起因する誤差が含ま
れ、高精度の加工を行おうとすると、正確な設定値を求
めるために何度も試し加工を行わなければならないとい
う問題があった。また、所望の偏心量に対する主軸の回
転量は、それらの関係を示した表から求めていたため、
面倒で読み誤りも生じやすく、また、表に表示されてい
ない偏心量のときは、その前後の表示値から補完を行っ
て回転量を求める必要があり、非常に面倒で計算誤りも
生じやすいという問題があった。更に前記キーとキー溝
との遊隙による誤差発生のため、正確な加工を行うため
には、試し加工を行って回転量を補正するという作業が
不可欠であった。

【００１０】この発明は、偏心加工を行うときの機械の
段取時におけるこのような面倒な作業を不要にし、正確
な偏心加工を速やかに行うことができるようにすること
を課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、ワークの偏
心量が与えられたときに、この偏心量に対応する主軸の
角度を演算するマクロプログラムを登録し、加工プログ
ラムにはワークの偏心量を設定して、プログラム実行時
に前記マクロプログラムを呼び出し、呼び出したマクロ
プログラムの演算結果を用いて主軸を回転させることに
より、上記課題を解決している。

【００１２】また、この発明は、送り負荷を検出しなが
ら刃物台を偏心チャック２に向けて低速移動する動作
と、回転負荷を検出しながら主軸１を低速回転させる動
作とを組合わせることにより、偏心チャック２のキー溝
９に刃物台に装着したキー１０を自動挿入して、キー挿
入時の主軸の割出角を表示ないし設定することにより、
上記課題を解決している。

【００１３】上記マクロプログラムによる主軸角度の演
算においては、キー溝９とキー１０の間の遊隙により生
ずる誤差を予めマクロプログラムの演算式の中に含ませ
ておくことができるので、所望の偏心量Ｅに対する角度
をより正確に求めることができる。また、キー溝９への
キー１０の自動挿入動作において、キー溝にキーが挿入
されたあと主軸を正逆方向に回転して、それぞれの方向
での回転負荷の立上り時の主軸角度の中間値を割出角と
してやれば、キーの中心とキー溝の中心とが正確に一致
したときの割出角を求めることができ、かつこの割出角
に基づいて、前記遊隙による誤差の補正を含んだマクロ
プログラムで主軸の回転角を求めるようにすれば、設定
誤差が自動的に補正された高い精度の偏心加工を行うこ
とが可能になる。

【００１４】特許請求の範囲に記載したこの発明の請求
項１の偏心ワークの加工方法は、工作機械の主軸１に偏
心チャック２を装着し、加工プログラムで設定された割
出角θ１に主軸を割出した状態で偏心チャックのキー溝
９に刃物台に装着したキー１０を挿入し、主軸をワーク
の偏心量Ｅに対応する角度だけ回転して前記キーを抜き
取った後、偏心チャックに把持されたワークの偏心加工
を行う偏心加工方法において、偏心量を引数として対応
する主軸の角度を演算するマクロプログラムを登録し、
加工プログラムには偏心量を設定し、偏心チャックにキ
ーが挿入された後、前記マクロプログラムを呼び出して
その演算結果を用いて主軸を回転させるというものであ
る。

【００１５】請求項２の偏心ワークの加工方法は、工作
機械の主軸１に偏心チャック２を装着し、加工プログラ
ムで設定された割出角θ１に主軸を割出した状態で偏心
チャックのキー溝９に刃物台に装着したキー１０を挿入
し、主軸をワークの偏心量Ｅに対応する角度だけ回転し
て前記キーを抜き取った後、偏心チャックに把持された
ワークの偏心加工を行う偏心加工方法において、前記キ
ーを偏心チャックに対向させ、送り負荷を検出しながら
刃物台を偏心チャックに向けて移動し、送り負荷の増大
が検出されたときに回転負荷を検出しながら主軸を低速
回転し、前記送り負荷が低下した時点で主軸を停止して
刃物台を主軸側に所定量移動し、このときＮＣ装置が読
取った主軸の角度を前記割出角として加工プログラムに
設定した後、当該加工プログラムを実行して偏心加工を
行うというものである。

【００１６】請求項３の発明は、上記請求項２記載の偏
心ワークの加工方法において、刃物台を偏心チャックに
向けて所定量移動させるキー挿入動作の後、回転負荷を
検出しながら主軸を正転及び逆転し、それぞれの回転時
において回転負荷の増大が検出されたときの主軸角度の
中間地を割出角として設定又は表示することを特徴とす
るものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施形態を説明する。図１は、主軸１に装着された偏心
チャック２と、刃物台のタレット３に装着された偏心操
作用の治具４を模式的に示した斜視図である。前述した
ように、偏心チャック２は、そのチャックベース５を主
軸１に固定して装着されている。偏心チャックの操作リ
ング８には、チャック本体７を偏心させる際に操作リン
グ８を固定するためのキー溝９が設けられている。タレ
ット３の工具取付ステーションの一箇所に、この偏心チ
ャックを操作するための治具４が装着されている。治具
４は、偏心チャック２側を向いたキー１０を備えてい
る。

【００１８】図２は、偏心加工プログラムを示すフロー
チャートである。偏心加工が指令されると、まず主軸が
割出角θ１の位置で停止する。割出角θ１は、キー溝９
へのキー１０の挿入位置で、この角度は予め加工プログ
ラムに設定しておく必要がある。この主軸の割出動作と
並行してタレット３が旋回して治具４を割出し、キー１
０の先端がキー溝９の直前となる位置に刃物台を移動さ
せる。次に刃物台の送り力を制限して、刃物台をＺ軸方
向に所定量移動する。この動作によってキー１０がキー
溝９に挿入される。送り力を制限しているのは、誤動作
があったときに機械を破損させないためである。次にチ
ャックを開き、偏心量Ｅを引数として偏心動作用のマク
ロプログラムを呼び出す。マクロプログラムの戻り値
は、メモリの所定の番地に書き込まれる。次にその番地
の値θ２を用いて主軸１をΔθ（θ２−θ１）だけ回転
させる。この回転により、チャック本体７の中心は、偏
心量Ｅの位置に移動する。この偏心動作の後、チャック
を閉じ、刃物台を退避してキー１０をキー溝９から離脱
させる。次に加工プログラムで指定されたワークの加工
を行う。

【００１９】偏心加工が終了したら、前記メモリに記憶
した第２割出角θ２の位置に主軸を割出し、キー１０を
割出して刃物台をキー挿入位置に移動し、送り力を制限
して刃物台を主軸方向に移動して、キー１０をキー溝９
に挿入する。次にチャックを開き、復帰用マクロプログ
ラムを呼び出して、その戻り値である第３割出角θ３に
主軸を割出した後、チャックを閉じてキー１０を退避さ
せることにより、元の状態に復帰する。

【００２０】なお、復帰時の主軸の割出角θ３は、最初
の主軸の割出角θ１に対してキー１０とキー溝９との遊
隙による誤差分だけずれる。復帰用マクロプログラムに
個々の偏心チャックに固有のずれ量を予め計測して登録
しておけば、チャック本体７を正確に原位置に復帰させ
ることができる。

【００２１】図３は、加工プログラムから呼び出される
偏心用マクロプログラムの例を示したフローチャートで
ある。ここでＥは加工プログラムから渡された偏心量、
θ２は戻り値となる主軸の第２割出角である。式中、Ａ
１ないしＡ５は演算に用いる定数で、偏心チャック２の
構造、寸法、誤差などに対応した値を予め設定してお
く。＃と数字からなる文字列は、変数や戻り値を格納す
るアドレスである。

【００２２】図４は、主軸の第１割出角θ１を求める手
順を示したフローチャートである。まず、手動により主
軸１と刃物台とを操作して、キー溝９とキー１０とを対
向させる。次に刃物台の送り負荷を低く設定し、送り負
荷を監視しながら刃物台を主軸方向に移動させる。送り
負荷の監視方法としては、送りモータに与える指令値と
そのフィードバック値との差（位置偏差）を検出する方
法が好ましい。この方法によれば、送り負荷が増加する
と、位置偏差が急激に上昇するから、それを検出するこ
とによってキーと偏心チャックとの当接が検出できる。

【００２３】この刃物台の送り動作の途中でキーの先端
がキー溝の縁に衝突すると、送り負荷の増大が検出され
るので、主軸をゆっくりと正逆方向に回転させる。この
動作でキーがキー溝に挿入される角度になると、送り負
荷が低下するので、その状態で主軸を停止し、キーを所
定深さまで挿入する。

【００２４】このときの主軸の角度を読んで割出角θ１
とすることもできるが、キー挿入時には、キー溝の中心
とキーの中心とが一致した状態で挿入するのがより好ま
しい。これは以下の動作で実現できる。

【００２５】すなわち、キー溝にキーが挿入された後、
主軸の回転負荷を制限し、負荷を検出しながら主軸をゆ
っくりと正逆転させ、その間に主軸の回転負荷の増大が
検出された角度を正転時及び逆転時に第１角度及び第２
角度として記憶し、この両角度の中心値を割出角θ１と
して表示する。オペレータはディスプレイに表示された
この角度を読取って、加工プログラムに登録する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、偏心チ
ャックを所定量偏心させるための主軸の角度が偏心量を
引数としたマクロプログラムで演算されるので、表を読
んで偏心量から回転量を求めるという作業が不要にな
り、表の読み間違いや補完計算の計算間違いによる設定
ミスを防止できる。また、加工プログラムへのキー挿入
時の割出角の設定においても、正確な設定値を容易に求
めることができ、加工プログラムに設定値を登録する際
の段取作業が容易になり、試し加工による設定値の補正
作業時間も短縮されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏心チャックと操作用治具を模式的に示した斜
視図

【図２】偏心加工プログラムを示すフローチャート

【図３】偏心用マクロプログラムの例を示すフローチャ
ート

【図４】主軸の割出角を求める手順を示すフローチャー
ト

【図５】図１の偏心チャックの正面図

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 偏心チャック ９ キー溝 10 キー Ｅ 偏心量 θ1 最初の主軸の割出角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸(1)に偏心チャック(2)を
   装着し、加工プログラムで設定された割出角(θ1)に主
   軸を割出した状態で偏心チャックのキー溝(9)に刃物台
   に装着したキー(10)を挿入し、主軸をワークの偏心量
   (E)に対応する角度だけ回転して前記キーを抜き取った
   後、偏心チャックに把持されたワークの偏心加工を行う
   偏心加工方法において、偏心量を引数として対応する主
   軸の角度を演算するマクロプログラムを登録し、加工プ
   ログラムには偏心量を設定し、偏心チャックにキーが挿
   入された後、前記マクロプログラムを呼び出してその演
   算結果を用いて主軸を回転させることを特徴とする、偏
   心ワークの加工方法。
2. 【請求項２】 工作機械の主軸(1)に偏心チャック(2)を
   装着し、加工プログラムで設定された割出角(θ1)に主
   軸を割出した状態で偏心チャックのキー溝(9)に刃物台
   に装着したキー(10)を挿入し、主軸をワークの偏心量
   (E)に対応する角度だけ回転して前記キーを抜き取った
   後、偏心チャックに把持されたワークの偏心加工を行う
   偏心加工方法において、前記キーを偏心チャックに対向
   させ、送り負荷を検出しながら刃物台を偏心チャックに
   向けて移動し、送り負荷の増大が検出されたときに回転
   負荷を検出しながら主軸を低速回転し、前記送り負荷が
   低下した時点で主軸を停止して刃物台を主軸側に所定量
   移動し、このときＮＣ装置が読取った主軸の角度を前記
   割出角として加工プログラムに設定した後、当該加工プ
   ログラムを実行して偏心加工を行うことを特徴とする、
   偏心ワークの加工方法。
3. 【請求項３】 刃物台を偏心チャックに向けて所定量移
   動させるキー挿入動作の後、回転負荷を検出しながら主
   軸を正転及び逆転し、それぞれの回転時において回転負
   荷の増大が検出されたときの主軸角度の中間地を割出角
   として設定又は表示する、請求項２記載の偏心ワークの
   加工方法。