JP2004106109A

JP2004106109A - 旋削加工方法、旋削加工装置およびワーク把持機構

Info

Publication number: JP2004106109A
Application number: JP2002271360A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Akaha; 赤羽　敏一; Masahiro Urano; 浦野　正弘; Takahiro Morii; 森井　高広
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】同軸度および振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質の旋削加工品を従来より短時間で得る。
【解決手段】旋削加工装置において、ワーク１を把持して回転運動する主軸台Ａ１と、主軸台Ａ１の正面側に配置され正面工具２０を装着する正面刃物台Ｂ１と、主軸台Ａ１の背面側に配置され背面工具１０を装着する背面刃物台Ｃ１とを備え、主軸台Ａ１のスピンドル２およびワーク把持機構３の少なくとも１つに、背面工具１０が移動可能な内径空間２ｂ、２２を設けた。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの正面および背面の双方の加工を行う旋削加工装置およびワーク保持機構と、これらを用いた旋削加工方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒形状のワークの背面加工を背面主軸台を用いて主軸台より背面主軸台に受け渡し、背面主軸台の回転軸上で加工する旋盤は周知であり、この旋盤を用いた加工方法は従来から採用されている。例えば、スター精密社のカタログに掲載されているスイス型ＣＮＣ旋盤（従来例１）がある。この旋盤は、主軸台の他に背面主軸台を装備し、ワークの背面加工が可能な旋盤である。図１５〜図１７を用いて、この従来例１を説明する。
【０００３】
図１５において、旋盤は、その両側に配置された主軸台２０９および背面主軸台２２９と、主軸台２０９と背面主軸台２２９との間に配置された刃物台２１５とから構成されている。主軸台２０９のスピンドル２０２の回転軸に配設されたコレットチャック２０３には、ワーク２０１が把持され矢印Ｈ方向に回転可能となっている。背面主軸台２２９は、主軸台２０９の構造と勝手違いの同一構造となっており、さらに、矢印Ｇ方向に移動可能となっている。刃物台２１５は、Ｚガイド２１６上を矢印Ｚ方向に移動可能で、Ｚガイド２１６はスライドベース２１７に固着されている。スライドベース２１７はＸガイド２１８上を矢印Ｘ方向（紙面に垂直）に移動可能となっている。刃物台２１５の上部には、正面用工具台２１４と背面用工具台２３４とが配設され、それぞれ正面用バイト２１０、背面用バイト２３０が工具ホルダ２１１、２３１を介して取り付けられている。
【０００４】
ワーク２０１のＡ面側を旋削する際は、コレットチャック２０３を図示しないコレット開閉装置により常時閉側に弾力付勢して、ワーク２０１を把持し、Ｈ方向に回転させて、正面用バイト２１０をＺガイド２１６およびＸガイド２１８上を矢印ＸおよびＺ方向に移動させて旋削加工を行う。また、ワーク２０１の背面側であるＢ面側を旋削する際は、図１６に示すように、背面主軸台２２９が主軸台２０９の方向（矢印Ｇ方向）に移動し、コレットチャック２０３からコレットチャック２２３へワーク２０１を授受交換する。その間、刃物台２１５（２点鎖線で示す）は矢印Ｘ方向（図１５参照）に移動し退避している。ワーク２０１の授受交換が終了後、背面主軸台２２９は元の位置に後退する。図１７において、背面用バイト２３０をＺガイド２１６およびＸガイド２１８上で矢印ＸおよびＺ方向に移動させて、背面主軸台２２９のコレットチャック２２３に把持されたワーク２０１のＢ面側の旋削加工を行う。
【０００５】
また、ワークがある程度長い場合は、ワークのほぼ中央部を主軸台で把持した状態で、正面側と背面側との双方から旋削加工することも行われている。しかし、上述した従来の両面加工方法では、主軸台構造からワークの長さが短い場合は、主軸台と加工工具とが干渉するため、両端を加工することができず、背面側を加工するためには、ワークを背面主軸に把持し直さなければならなかった。
【０００６】
従来例１の他に、「中空ワーク両端面の加工法及び装置」として、特開平９−１７４３０１号公報に開示されたもの（従来例２）がある。図７、図１８〜図２１を用いてこの従来例２について説明する。
【０００７】
従来、図７に示すような複数の内径を有する円筒形状の部品を加工する加工方法は、図１８〜図２１に示す方法によっている。図１８に示すように、正面加工用チャック３０２を有する図示しない正面加工用スピンドルと、背面加工用チャック３０３を有する図示しない背面加工用スピンドルとからなる対向主軸を有する２軸型の旋盤の正面加工用チャック３０２にワーク３０１を取り付ける。つぎに、図１９に示すように、正面加工用チャック３０２にワーク３０１が取り付いている状態で、外周および端面加工用工具３０４Ａによりワーク３０１の外周と正面側端面とを加工し、正面側内径加工用工具３０５を使用し、正面側内径の加工を行う。
【０００８】
正面側の外周、端面および内径の加工が終了すると、図２０に示すように、正面加工用チャック３０２と背面加工用チャック３０３とを同期回転させ、両チャックでワーク３０１を把持し、外周および端面加工用工具として取り付けられた突っ切りバイト３０４Ｂによりワーク３０１を突っ切る。その後、図２１に示すように、背面側内径加工用工具３０６を使用し、背面側内径加工を行う。この旋削加工方法により図７に示す複数の内径を有する円筒形状の部品を旋削加工することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来技術にはつぎのような問題点があった。すなわち、従来例１では、背面加工をするためには、主軸台から背面主軸台にワークを移動させる必要があるが、背面主軸台にワークを受け渡す前に、背面主軸台のコレットチャックで把持する部分を主軸台の回転軸上で加工し、その加工した部分を背面主軸台のコレットチャックで把持するため、背面主軸台の回転軸の振れが精度に加算され、同軸度を必要とする部品の加工には不利となる。また、加工した面を把持するため、把持痕が外周上に残ったり、薄肉の場合は変形する恐れがある。また、受け渡しの際に、ワークの外周に切り屑が付着している場合は、背面主軸台に渡した際にワークが振れてしまい、背面加工において同軸度も振れも、精度不良となる。また、受け渡しの際、背面主軸が把持する面を洗浄する必要があり、受け渡しに長時間を要し、加工サイクルタイムが長くなるという問題があった。
【００１０】
また、従来例２では、ワークを掴み替えるため精度が出し難いという問題点があった。詳細内容を図２２を用いて説明する。図２２において、正面加工用スピンドルの回転軸３０７と背面加工用スピンドルの回転軸３０８とは互いに傾きとズレとが存在する。従来例２による旋削加工では、外周および正面側内径は、正面加工用スピンドルの回転軸３０７に沿って加工が行われる。背面側内径は、背面加工用スピンドルの回転軸３０８に沿って加工が行われる。そのため、旋削加工機のスピンドル同士の傾きとズレとが、ワーク３０１にそのまま転写される。さらに、掴み替えの誤差がワーク３０１に加算される。従って、図７に示す内径Ｃと外径Ｂとの同軸度や、内径Ｃと内径Ａとの同軸度を高精度に加工することは困難であった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１および２に係る発明の課題は、同軸度および振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質の旋削加工品を従来より短時間で得る旋削加工方法を提供することである。
【００１２】
請求項３または４に係る発明の課題は、同軸度および振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質の旋削加工品を従来より短時間で得ることができる旋削加工装置を提供することである。
【００１３】
請求項５または６に係る発明の課題は、請求項３または４に係る発明の旋削加工装置に直接用いることができるワーク把持機構を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１またた２に係る発明は、スピンドルに把持され回転するワークの正面側および背面側から旋削加工を行う旋削加工方法において、前記背面側から行う旋削加工は、背面工具がスピンドルの内径空間およびワークを把持するワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つを経由して行う。
【００１５】
請求項３または４に係る発明は、旋削加工装置において、ワークを把持して回転運動する主軸台と、該主軸台の正面側に配置され正面工具を装着する正面刃物台と、前記主軸台の背面側に配置され背面工具を装着する背面刃物台とを備え、前記主軸台のスピンドルおよびワーク把持機構の少なくとも１つに、前記背面工具が移動可能な内径空間を設けた。
【００１６】
請求項５または６に係る発明は、ワーク把持機構において、スピンドルに取着され正面側にダイヤフラムを形成したチャック保持部材と、該チャック保持部材のダイヤフラムに固着された複数のワーク把持部材と、前記チャック保持部材の内周に摺動自在に嵌装されかつ前記ダイヤフラムと連結されたピストンと、前記チャック把持部材の正面側に螺合し伝達受け穴を有する圧力調整部材とを備え、前記チャック保持部材、前記ダイヤフラム、前記ピストンおよび前記圧力調整部材により形成される密閉空間に充填された流体の圧力に応じて前記ピストンが移動することにより、前記ワーク保持部材が開閉するように構成した。
【００１７】
請求項１または２に係る発明の旋削加工法では、ワークをスピンドルに把持して回転させ、正面側から可能な旋削加工を行った後、背面側から背面工具をスピンドルの内径空間およびワークを把持するワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つに挿入してワークの背面側の旋削加工を行う。
【００１８】
請求項２に係る発明の旋削加工方法では、上記作用に加え、背面側から行う旋削加工は、前記背面工具を把持する工具ホルダの先端部より圧縮空気を噴出させながら行うことにより、ワーク把持機構の外へ切り屑を排出する。
【００１９】
請求項３または４に係る発明の旋削加工装置では、主軸台を中央に配置し、その正面側に正面刃物台、背面側に背面刃物台を配置したことにより、ワークの正面および背面をワークの掴み替えなしで加工可能となり、主軸台の背面側に配置された背面刃物台に背面工具を装着して、主軸台のスピンドルの内径空間およびワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つに背面工具を移動させ、ワークの背面側の旋削加工を行う。
【００２０】
請求項４に係る発明の旋削加工装置では、上記作用に加え、背面工具を把持する工具ホルダに圧縮空気源と接続可能で、かつ前記工具ホルダの先端部より圧縮空気が噴出可能なエア通路を設けたことにより、背面側から行う旋削加工は、前記背面工具を把持する工具ホルダの先端部より圧縮空気を噴出させ、ワーク把持機構の外へ切り屑を排出しながら行う。
【００２１】
請求項５または６に係る発明のワーク把持機構では、開放状態の複数のワーク把持部材にワークを挿入し、チャック保持部材の正面側に螺合する圧力調整部材をネジに対して正回転させて密閉空間内の流体を圧縮させると、ピストンが後退し、ダイヤフラムが凹んで複数のワーク把持部材の先端側が内方へ閉塞し、ワークを把持する。また、圧力調整部材をネジに対して逆回転させて密閉空間内の流体を膨張させると、ピストンが前進し、ダイヤフラムが正面側に張り出して複数のワーク把持部材の先端側が外方へ開き、ワークを開放する。なお、圧力調整部材の回転量により、密閉空間内における流体の圧力を調整することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明のワーク把持機構では、上記作用に加え、モータベースを前進させて従動プーリの伝達ピンと圧力調整部材の伝達ピン受け穴とを嵌合させ、サーボモータを回転させて、従動プーリの伝達ピンが圧力調整部材の伝達ピン受け穴に回転運動を伝達する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下具体的な実施の形態について説明する。なお、実施の形態２で説明するワーク把持機構Ｕ２は、旋削加工装置に装備された場合を示すが、この用途は旋削加工装置に限られることなく、独立して他の工作機械、例えば、フライス盤、ボール盤等におけるワーク把持機構として用いることができる。
【００２４】
（実施の形態１）
図１および図２は、実施の形態１を示し、図１は旋削加工装置の縦断面図、図２は背面加工時の主軸台と背面刃物台との配置図である。
【００２５】
図１において、旋削加工装置は、主に、主軸台Ａ１と、主軸台Ａ１の正面側に配置された正面刃物台Ｂ１と、主軸台Ａ１の背面側に配置された背面刃物台Ｃ１とから構成されている。主軸台Ａ１において、主軸台本体９は、ベース２３上にボルト等によって固着されている。主軸台本体９には、２つのベアリング５が嵌装され、押さえ板８Ａ、８Ｂを介してボルト等により固着されている。ベアリング５の内輪には、スピンドル２が嵌装され、プーリ６およびキー６Ａを介してナット７により回転自在に装着されている。スピンドル２の回転軸上には、ワーク１を把持するコレットチャック３が嵌装され、ダブルナット２４により力量調整された複数の皿バネ４の弾発力により、矢印Ｊ方向の左方に付勢されている。ダブルナット２４および皿バネ４は、スピンドル２の後端２ａ側に形成された内径空間２ｂに収容されている。コレットチャック３には、後端面３ａから円筒状の内径空間２２が形成され、後述する背面工具１０が挿入され、水平方向に移動可能であり、かつ、切り屑の排除が可能なスペースとなっている。また、コレットチャック３には、複数個所に放射状のスリワリが形成されており、そのスリワリには、弾力性のあるシール剤２５が充填され、密封されている。
【００２６】
正面刃物台Ｂ１において、ベース２３上にはＸガイド２９が敷設され、Ｘガイド２９にはスライドベース２８が嵌装され、矢印Ｘ１方向（紙面に垂直）に案内される。スライドベース２８上にはＺガイド２７が配設され、Ｚガイド２７には、正面刃物台本体２６が嵌装され、矢印Ｚ１方向に案内される。正面刃物台本体２６の上面には、工具ホルダ台２４が取着されており、工具ホルダ台２４には、ワーク１の正面側１ａを旋削加工する正面工具２０を取り付けた工具ホルダ２１が把持されている。これにより、正面工具２０は、矢印Ｚ１およびＸ１方向に移動可能となっている。
【００２７】
背面刃物台Ｃ１において、ベース２３上にはＺガイド１８が敷設され、Ｚガイド１８にはスライドベース１７が嵌装され、矢印Ｚ２方向に案内される。スライドベース１７上には、Ｘガイド１６が配設され、、Ｘガイド１６には、背面刃物台本体１５が嵌装され、矢印Ｘ２方向（紙面に垂直）に案内される。背面刃物台本体１５の上面には、工具ホルダ台１４が取着されており、工具ホルダ台１４には、ワーク１の背面側１ｂを旋削加工する背面工具１０を取り付けた工具ホルダ１１が把持されている。これにより、背面工具１０は、矢印Ｚ２およびＸ２方向に移動可能となっている。ここで、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とは、互いに平行で、かつスピンドル２の回転軸に直交する水平方向の軸である。矢印Ｚ１方向と矢印Ｚ２方向とは、スピンドル２の回転軸に対して平行である。また、工具ホルダ１１の内部には、その先端部１１ａからエア通路１２が穿設され、工具ホルダ台１４に穿設されたエア導入口１３と連通している。エア導入口１３は、図示しない圧縮空気源に接続されている。
【００２８】
上記構成の旋削加工装置を用いたワーク１の旋削加工方法について説明する。図１において、主軸台Ａ１のプーリ６に図示しないモータおよびベルトにより回転運動を与えると、スピンドル２およびコレットチャック３が回転し、コレットチャック３に把持されているワーク１が主軸台Ａ１の回転軸上で回転する。そのとき、正面刃物台Ｂ１の正面工具２０を図示しないサーボモータにて、矢印Ｘ１およびＺ１方向に移動させ、ワーク１に接触させることにより、ワーク１の正面側１ａを所望の形状に正面加工する。一方、背面刃物台Ｃの背面工具１０を図示しないサーボモータにて、矢印Ｘ２およびＺ２方向に移動させ、ワーク１に接触させて、ワーク１の背面側１ｂを所望の形状に背面加工する。
【００２９】
図２において、背面刃物台Ｃ１の工具ホルダ１１の外径は、背面加工の際の切り屑１９を排出するため、コレットチャック３の内径空間２２の内周径より２ｍｍほどマイナスさせる必要がある。また、背面加工する際、圧縮空気をエア導入口１３よりＤ方向へ導入すると、圧縮空気は、エア通路１２を通り工具ホルダ１１の先端部１１ａより矢印Ｅ方向に噴出する。コレットチャック３には、スリワリがあるがシール剤２５で密閉構造となっているので、圧縮空気はワーク１の背面側１ｂに当たり跳ね返る。その跳ね返った圧縮空気の圧力により、背面加工時に発生した切り屑１９をコレットチャック３の後方（矢印Ｌ方向）よりスピンドル２の内径空間２ｂに排出する。
【００３０】
本実施の形態の旋削加工装置および旋削加工方法によれば、ワークの背面側を加工する際に、掴み替えが不要のため、同軸度および振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質な旋削加工品を従来より短時間で得ることができる。さらに、切り屑がコレットチャックの後方へ排出されるので、切り屑によるワークの傷、切り屑の詰まりによる背面工具の損傷等の障害は発生しない。
【００３１】
（実施の形態２）
図３〜図６は実施の形態２を示し、図３は旋削加工装置の縦断面図、図４は主軸台に配置されたワーク把持機構の縦断面図、図５は素材供給装置および圧力調整部材駆動装置の縦断面図、図６は旋削加工装置に素材を供給し、正面側を切断する工程の説明図である。
【００３２】
図３において、旋削加工装置は、主に、ワーク把持機構Ｕ２を装備した主軸台Ａ２と、主軸台Ａ２の正面側に配置された正面刃物台Ｂ２と、主軸台Ａ２の背面側に配置された背面刃物台Ｃ２とから構成されている。さらに、図５において、主軸台Ａ２の正面側にて、正面刃物台Ｂ２と交互に配置される素材供給装置Ｄ２と、その上面に配設された圧力調整部材駆動装置Ｅ２とを備えている。
【００３３】
図３において、主軸台Ａ２の主軸台本体３９は、ベース５５上にボルト等によって固着されている。主軸台本体３９には、２つのベアリング３５が嵌装され、押さえ板３８Ａ、３８Ｂを介してボルト等により固着されている。ベアリング３５の内輪には、スピンドル３２が嵌装され、プーリ３６および図示しないキーを介してロックナット３７により回転自在に装着されている。スピンドル３２の回転軸上には、後述するワーク把持機構Ｕ２が装着されている。また、スピンドル３２の後端面３２ａから円筒状の内径空間５２が形成され、後述する背面工具４０が挿入され、水平方向に移動可能であり、かつ、切り屑の排除が可能なスペースとなっている。
【００３４】
また、主軸台本体３９の上面にはステー６０がボルト等により取着され、ステー６０にはロックシリンダ６１が取り付けられている。ロックシリンダ６１の先端には、位置決めピン６３が取り付いている。一方、プーリ３６のロックナット３７側には、Ｖ形穴６４が穿設され、ロックシリンダ５３を作動させると、位置決めピン６３がＶ形穴６４に嵌入し、プーリ３６と一体的に回転するスピンドル３２を、回転しないようにロックすることができる。プーリ３６には、図示しないモータの駆動プーリとの間にベルト６２が張架されており、スピンドル３２が回転駆動される。
【００３５】
つぎに、スピンドル３２に装着されたワーク把持機構Ｕ２について説明する。図４において、スピンドル３２の先端側の内径３２ｂには、チャック保持部材としてのチャックベース７１が嵌装され、ボルト８１により固定されている。チャックベース７１の最小内径部７１ｇには、メネジが螺刻され、ピストン７２が螺着し一体化されている。ピストン７２の外径には、ピストンシール７３が嵌装され、チャックベース７１の段穴内径７１ａと密に摺動するようになっている。ピストン７２の内径７２ａは、後述する背面工具４０が移動できる内径空間を構成している。また、チャックベース７１とピストン７２との間には、円板状の密閉空間７１ｂが形成されている。この密閉空間７１ｂの正面側の壁はチャックベース７１の一部であるが極めて薄く形成され、ダイヤフラム７１ｃを形成している。また、ダイヤフラム７１ｃの正面側には、ボス７１ｄが数個所突設され、ワーク１を把持するための複数のワーク把持部材としてのチャック７６がボルト８０により螺着されている。
【００３６】
チャックベース７１の密閉空間７１ｂのさらに外周には、円環状の密閉溝７１ｅが形成され、シール７８が密に嵌装されている。密閉空間７１ｂと密閉溝７１ｅとチャックベース７１の外周とを連通するための貫通孔７１ｆが複数個所穿設されている。密閉空間７１ｂと密閉溝７１ｅと貫通孔７１ｆには、流体としての油８３（図４の網目部分）が注入され、栓８２により密封されている。ピストン７２の背面には、皿バネ７４が装着され、チャックベース７１にバネフタ７５が螺着されて、ピストン７２を矢印ＺＡ方向に付勢している。バネフタ７５の内径７５ａも、後述する背面工具４０が移動可能な空間を形成している。チャックベース７１の外周７１ｈには、オネジが螺刻され圧力調整部材としての押さえフタ７７が螺合し、矢印ＺＡ、ＺＢ方向に進退可能となっている。
【００３７】
押さえフタ７７の進退は、その外周近傍に穿設されたカニメ穴状の２つの伝達ピン受け穴７７ａをネジに対して正回転させることにより行われる。押さえフタ７７の回転は、通常後述する圧力調整部材駆動装置Ｅ２の２本の伝達ピン８５（図５参照）の嵌入により行われるが、手動の場合はカニメ工具などを挿入して回してもよい。押さえフタ７７の円環状の先端はシール７８を介して、密封された油８３を圧縮または膨張させることができる。チャックベース７１と押さえフタ７７との間に装着されたバネ７９は、常時、矢印ＺＡ方向に押さえフタ７７を押圧しており、スピンドル３２が回転する際にチャックベース７１と押さえフタ７７とが螺合するネジが緩んでズレないようになっている。
【００３８】
ロックシリンダ６１（図３参照）を作動させて、スピンドル３２をロックした状態で、押さえフタ７７を右回転させると、押さえフタ７７は矢印ＺＢ方向に移動してシール７８を介して、油８３の右方向より押さえフタ７７が回転した程度に応じてピストン７２に圧力が加えられる。しかし、押さえフタ７７により、油８３に圧力が加えられない状態では、ピストン７２は皿バネ７４により、常時ＺＡ方向に付勢されているため、ダイヤフラム７１ｃも矢印ＺＡ方向に押され、ダイヤフラム７１ｃに取り付いているチャック７６は常時開いている。
【００３９】
図３において、正面刃物台Ｂ２では、ベース５５上にはＸガイド５９が敷設され、Ｘガイド５９にはスライドベース５８が嵌装され、矢印Ｘ１方向（紙面に垂直）に案内される。スライドベース５８上にはＺガイド５７が配設され、Ｚガイド５７には、正面刃物台本体５６が嵌装され、矢印Ｚ１方向に案内される。正面刃物台本体５６の上面には、工具ホルダ台５４が取着されており、工具ホルダ台５４には、ワーク１の正面側１ａを旋削加工する正面工具５０を取り付けた工具ホルダ５１が把持されている。これにより、正面工具５０は、矢印Ｚ１およびＸ１方向に移動可能となっている。
【００４０】
背面刃物台Ｃ２では、ベース５５上にはＺガイド４８が敷設され、Ｚガイド４８にはスライドベース４７が嵌装され、矢印Ｚ２方向に案内される。スライドベース４７上にはＸガイド４６が配設され、Ｘガイド４６には、背面刃物台本体４５が嵌装され、矢印Ｘ２方向（紙面に垂直）に案内される。背面刃物台本体４５の上面には、工具ホルダ台４４が取着されており、工具ホルダ台４４には、ワーク１の背面側１ｂを旋削加工する背面工具４０を取り付けた工具ホルダ４１が把持されている。これにより、背面工具４０は、矢印Ｚ２およびＸ２方向に移動可能となっている。ここで、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とは、互いに平行で、かつスピンドル３２の回転軸に直交する水平方向の軸である。矢印Ｚ１方向と矢印Ｚ２方向とは、スピンドル３２の回転軸に対して平行である。また、工具ホルダ４１の内部には、その先端部４１ａからエア通路４２が穿設され、工具ホルダ台４４に穿設されたエア導入口４３と連通している。エア導入口４３は、図示しない圧縮空気源に接続されている。
【００４１】
つぎに、圧力調整部材駆動装置Ｅ２および素材供給装置Ｄ２について説明する。図５において、主軸台Ａ２の正面には、素材供給装置Ｄ２と、その上面に配設された圧力調整部材駆動装置Ｅ２とが配置されている。まず、ワーク把持機構Ｕ２の圧力調整部材を駆動する圧力調整部材駆動装置Ｅ２から説明する。モータベース８８は、素材供給装置Ｄ２の上面に固着されており、主軸台Ａ２の回転軸と同軸上の下部にベアリング８７が配設され、ベアリング８７の内輪に従動プーリ８６が固着され、ベアリング８７により回転自在に保持されている。また、サーボモータ９１が、モータベース８８の上部に固着されており、モータ回転軸９１ａにはモータプーリ９０が取着されている。、モータプーリ９０と従動プーリ８６とはタイミングベルト８９により連結され、サーボモータ９１の回転を伝達できるようになっている。従動プーリ８６の左側面には、押さえフタ７７の伝達ピン受け穴７７ａに対応する位置に伝達ピン８５が突設されている。
【００４２】
スピンドル３２のロック状態にて、後述する素材供給装置Ｄ２の素材供給装置本体９４を矢印ＺＤ方向に移動し、伝達ピン８５を押さえフタ７７の伝達ピン受け穴７７ａに嵌入して、サーボモータ９１を右回転すれば、タイミングベルト８９を介して、押さえフタ７７が右回転し、図４に示すように、押さえフタ７７を矢印ＺＢ方向に移動させ、シール７８を介して油８３を右方向より押圧し、サーボモータ９１が回転した角度に応じて圧力を加えるようになっている。
【００４３】
つぎに素材供給装置Ｄ２について説明する。図５において、ベース５５上にはＺガイド９７が敷設され、Ｚガイド９７には素材供給装置本体９４が嵌装され、矢印ＺＣ、ＺＤ方向に案内される。素材供給装置本体９４にはスピンドル３２の回転軸と同軸上に給材軸受け９６が固着され、給材軸受け９６には図示しない給材軸が嵌装されている。給材軸の主軸台Ａ２側には、給材チャック９３が配設され、爪９２によりワーク素材１Ａが把持されている。一方、給材軸の後端には、給材プーリ９５が取着され、給材軸を回転可能にしている。
【００４４】
つぎに、上記旋削加工装置を用いた旋削加工法について説明する。図５に示すように、ワーク把持機構Ｕ２のチャック７６が開いている状態で、ワーク素材１Ａを給材チャック９３にて把持した素材供給装置Ｄ２を矢印ＺＤ方向に前進させ、ワーク素材１Ａをチャック７６に対して所定の位置に停止させる。主軸台Ａ２のロックシリンダ６１を作動させて、スピンドル３２をロックした状態で伝達ピン８５を伝達ピン受穴７７ａに嵌入して、サーボモータ９１を回転すれば、タイミングベルト８９を介して、押さえフタ７７がネジに対して正回転して矢印ＺＢ方向に移動する。図４に示すように、押さえフタ７７が矢印ＺＢ方向に移動すると、シール７８を介して油８３は、サーボモータ９１が回転した角度に応じて、右方向よりピストン７２に圧力を加える。その結果、ダイヤフラム７１ｃが矢印ＺＢ方向に変形し、ダイヤフラム７１ｃに取り付いているチャック７６が閉じる。この際、ワーク素材１Ａをサーボモータ６６の回転角度制御により所望の把持力にて把持する。
【００４５】
つぎに、図６において、給材チャック９３の爪９２を開いて、素材供給装置Ｄ２を矢印ＺＣ方向に後退させ、給材チャック９３の爪９２を閉じて、ロックシリンダ６１の作動を停止すると、位置決めピン６３が上昇（図６の２点鎖線の位置）し、スピンドル３２は開放されて回転可能になる。プーリ３６および給材プーリ９５に、図示しないモータおよびベルト（プーリ３６ではベルト６２）により同期回転を与えると、スピンドル３２およびチャック７６と給材チャック９３の爪９２とが回転させられ、チャック７６に把持されているワーク素材１Ａが主軸台Ａ２の回転軸上で回転する。この際、バイトホルダ９９に保持された突っ切りバイト９８が、図示しない移動装置により矢印ＹＡ方向に移動すれば、ワーク素材１Ａを所望の長さに切断してワーク１を得ることができる。
【００４６】
この切断作業の後、図３において、プーリ３６に図示しないモータ及びベルト６２により回転を与えると、スピンドル３２およびチャック７６が回転させられ、チャック７６に把持されているワーク１が主軸台Ａ２の回転軸上で回転する。正面工具５０を図示しないサーボモータにて矢印Ｘ１およびＺ１方向に移動させ、ワーク１に接触させれば、所望の形状にワーク１の正面側１ａを旋削加工することができる。
【００４７】
一方、背面工具４０を図示しないサーボモータにて、矢印Ｘ２およびＺ２方向に移動させ、ワーク１に接触させれば、所望の形状にワーク１の背面側１ｂを旋削加工することができる。工具ホルダ４１の外径は、背面加工の際の矢印Ｘ２方向への移動および切り屑４９の排出のために、内径空間５２の内周径３２ｃよりマイナスさせる必要がある。また、背面加工をする際、圧縮空気をエア導入口４３より矢印Ｄ方向に導入すると、圧縮空気はエア通路４２を通り、工具ホルダ４１の先端部４１ａより、矢印Ｅ方向に噴出する。圧縮空気はワーク１の背面側１ｂに当たって跳ね返る。その跳ね返った圧縮空気の圧力により、背面加工時に発生した切り屑４９をワーク把持機構Ｕ２および内径空間５２の後方（矢印Ｌ方向）に排出する。
【００４８】
本実施の形態の旋削加工装置および旋削加工方法によれば、ワークの背面を加工する際に、掴み替えが不要のため、同軸度および振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質な旋削加工品を従来より短時間で得ることができる。さらに、ワーク素材を自動的にチャックに供給し、切断してワークを把持できるので、作業能率が良い。
【００４９】
（実施の形態３）
図７は実施の形態３〜５にて扱うワークの縦断面図、図８〜図１２は実施の形態３を示し、図８は旋削加工装置の平面図、図９は旋削加工装置の正面図、図１０はワーク素材の把持状態を示す工程図、図１１はワークの正面、背面および外周の加工を示す工程図、図１２はワークの突っ切り加工を示す工程図である。
【００５０】
図７において、ワーク１０１は、内径に複数の段状穴１０１ａ、１０１ｂおよびクビレ１０１ｃを有し、正面側内径Ａと外周Ｂとの同軸度、正面側内径Ａと背面側内径Ｃとの同軸度に高精度を要求されている。まず、このワーク１０１を旋削加工する旋削加工装置について説明する。
【００５１】
図８および図９において、ベース１１０の上面にコの字状の刃物台１０５が配設され、矢印ＸおよびＺ方向に移動可能に構成されている。コの字状の内側のベース１１０上には、主軸台１０２がボルト等により固定されている。主軸台１０２には、ベアリング等によりスピンドル１０４が回転自在に装着されている。スピンドル１０４の回転軸上に、背面側より円筒状の内径空間１０４ａが形成され、後述する背面工具１０７が内径空間１０４ａ内に挿入され水平方向に移動可能になっている。スピンドル１０４の背面側外周には、プーリ１０４Ａが嵌装され、図示しないモータのプーリとプーリ１０４Ａとの間にベルト１１１が張架されている。スピンドル１０４の正面側には、ワーク把持機構としてのチャック１０３が装着され、ワーク１０１が回転可能に把持されている。
【００５２】
ベース１１０内には、刃物台１０５の図示しないＸ軸ガイドと駆動装置、Ｚ軸ガイドと駆動装置が配設されており、刃物台１０５は主軸台１０２に対してＸ軸方向とＺ軸方向とに駆動される。刃物台１０５の正面側には、正面側内径加工用工具１０６、外径正面側端面加工用工具１０８および突っ切り工具１０９が取り付けられている。刃物台１０５の背面側には、複数の背面側端面内径加工用工具１０７が取り付けられている。すなわち、刃物台１０５の正面側は正面刃物台を構成し、背面側は背面刃物台を構成している。正面側内径加工用工具１０６はワーク１０１の正面側内径を旋削加工する。背面側端面内径加工用工具１０７はスピンドル１０４の空間１０４ａを通過し、ワーク１０１の背面側端面および背面側内径を旋削加工する。外径正面側端面加工用工具１０８はワーク１０１の外径と正面側端面とを旋削加工する。突っ切り工具１０９はワーク１０１の突っ切り加工を行う。
【００５３】
つぎに、上記構成の旋削加工装置を用いたワーク１０１の旋削加工方法について説明する。図１０に示すように、ワーク素材１０１Ａをチャック１０３に取り付ける。つぎに、図１１に示すように、外径正面側端面加工用工具１０８により正面側端面１０１ｄおよび外周Ｂ、正面側内径加工用工具１０６によりクビレ１０１ｃ、段状穴１０１ａおよび正面側内径Ａ、背面側端面内径加工用工具１０７により段状穴１０１ｂ、背面側内径Ｃを旋削加工する。最後に、図１２に示すように、突っ切り工具１０９によりワーク１０１を切り落とす。
【００５４】
本実施の形態によれば、ワークを掴み替えることなく、全工程の加工を行うことができるとともに、内径に複数の段状穴やクビレを有するワークの正面側内径と外周との同軸度、および正面側内径と背面側内径との同軸度を高精度に確保することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
図１３は実施の形態４を示し、旋削加工装置の平面図である。本実施の形態の旋削加工装置は、実施の形態３の旋削加工装置と刃物台の構造のみが異なり、他の構造は実施の形態３と同様のため、異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００５６】
図１３において、ベース１１０上には、刃物台ベース１１２が配設され、刃物台ベース１１２上には、正面刃物台１１３および背面刃物台１１４がそれぞれ配設されている。ベース１１０内には、刃物台ベース１１２の図示しないＺ軸ガイドおよびその駆動装置が配設され、刃物台ベース１１２は、ベース１１０に配設されている主軸台１０２に対して矢印Ｚ方向に移動可能である。刃物台ベース１１２内には、正面刃物台１１３の図示しないＸ軸ガイドおよび駆動装置と、背面刃物台１１４の図示しないＸ軸ガイドおよび駆動装置とがそれぞれ配置されている。正面刃物台１１３と背面刃物台１１４は、ベース１１０に配設されている主軸台１０２に対して矢印Ｘ方向にそれぞれ移動可能である。その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００５７】
上記構成の旋削加工装置を用いたワークの旋削加工方法は、実施の形態３とほぼ同じであるが、正面刃物台１１３と背面刃物台１１４とは、主軸台１０２に対し矢印Ｘ方向に別々に移動可能なので、実施の形態３にくらべ、工具配置の自由度が増し、ワークの加工順位を能率のよい手順に編成可能となる。
【００５８】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加え、ワークの加工順位を能率のよい手順に編成可能となり、短時間に旋削加工を行うことができる。
【００５９】
（実施の形態５）
図１４は実施の形態５を示し、旋削加工装置の平面図である。本実施の形態の旋削加工装置は、実施の形態３の旋削加工装置と刃物台の構造のみが異なり、他の構造は実施の形態３と同様のため、異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００６０】
図１４において、ベース１１０上には、正面刃物台１２３と背面刃物台１２４とがそれぞれ配設されている。ベース１１０内には、正面刃物台１２３のＺ軸ガイド１２５およびその駆動装置と図示しないＸ軸ガイドとその駆動装置が配設されている。また、背面刃物台１２４のＺ軸ガイド１２５およびその駆動装置と図示しないＸ軸ガイドとその駆動装置が配設されている。正面刃物台１２３と背面刃物台１２４とは、ベース１１０上に配設されている主軸台１０２に対して矢印Ｘ方向および矢印Ｚ方向に別々に移動可能である。その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００６１】
上記構成の旋削加工装置を用いたワークの旋削加工方法は、実施の形態３とほぼ同じであるが、正面刃物台１２３と背面刃物台１２４とは、主軸台１０２に対して矢印Ｘ方向および矢印Ｚ方向に別々に移動可能なので、ワークの正面側と背面側とを同時に加工することができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加え、ワークの正面側と背面側とを同時に加工することができるため、極めて、短時間で旋削加工を行うことができる。
【００６３】
なお、上述した具体的な実施の形態から、つぎのような構成の技術的思想が導き出される。
（付記）
（１）　請求項５に記載のワーク把持機構を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の旋削加工装置。
【００６４】
付記（１）によれば、請求項３または４の効果に加え、ワークの把持開放が容易にできるとともに、薄肉のワークでも外周に把持痕がつかず、変形もせず、より良質な旋削加工品を得ることができる。
【００６５】
（２）　請求項６に記載のワーク把持機構を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の旋削加工装置。
【００６６】
付記（２）によれば、請求項３または４の効果に加え、ワークの把持開放が容易にできるとともに、薄肉のワークでも外周に把持痕がつかず、変形もせず、より良質な旋削加工品を得ることができる。さらに、ワークの把持開放作業を能率よく自動的に行うことができる。
【００６７】
（３）　前記正面刃物台および前記背面刃物台には、それぞれ複数の正面工具および背面工具を把持させ、独立して同時に旋削加工可能となるように構成したことを特徴とする請求項３または４記載の旋削加工装置。
【００６８】
付記（３）によれば、請求項３または４の効果に加え、同時加工が可能となるので、加工サイクルタイムを短縮させることができる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１または２に係る発明によれば、ワークをスピンドルに把持して回転させ、正面側から可能な旋削加工を行った後、背面側から背面工具をスピンドルの内径空間およびワークを把持するワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つに挿入してワークの背面側の旋削加工を行うようにしたので、ワークの掴み替えすることなく、同軸度、触れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質な旋削加工品を従来より短時間で得ることができる。
【００７０】
請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、ワーク把持機構の外へ切り屑を排出するようにしたので、切り屑がワークの旋削加工の障害になることはない。
【００７１】
請求項３または４に係る発明によれば、ワークの正面および背面をワークの掴み替えなしで加工可能となり、主軸台の背面側に配置された背面刃物台に背面工具を装着して、主軸台のスピンドルの内径空間およびワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つに背面工具を移動させ、ワークの背面側の加工を行うようにしたので、同軸度、振れ精度が良く、外周に把持痕もつかず、変形もせず、良質な旋削加工品を従来より短時間で得ることができる。
【００７２】
請求項４に係る発明によれば、上記効果に加え、背面側から行う旋削加工は、背面工具を把持する工具ホルダの先端部より圧縮空気を噴出させ、ワーク把持機構の外へ切り屑を排出しながら行うことにより、切り屑がワークの旋削加工の障害になることはない。
【００７３】
請求項５または６に係る発明によれば、圧力調整部材の回転量により、密閉空間内における油の圧力を調整することができるようにしたので、ワークの把持、開放が容易にできるとともに、薄肉のワークでも外周に把持痕がつかず、変形もせず、より良質な加工品を得ることができる。
【００７４】
請求項６に係る発明によれば、上記効果に加え、モータベースを前進させて従動プーリの伝達ピンと圧力調整部材の伝達ピン受け穴とを嵌合させ、サーボモータを回転させて、圧力調整部材の伝達ピン受け穴に回転運動を伝達するようにしたので、ワークの把持開放作業を能率よく自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の旋削加工装置の縦断面図である。
【図２】実施の形態１の背面加工時の主軸台と背面刃物台との配置図である。
【図３】実施の形態２の旋削加工装置の縦断面図である。
【図４】実施の形態２の主軸台に配置されたワーク把持機構の縦断面図である。
【図５】実施の形態２の素材供給装置及び圧力調整部材駆動装置の縦断面図である。
【図６】実施の形態２の旋削加工装置に素材を供給し、正面側を切断する工程の説明図である。
【図７】実施の形態３〜５にて扱うワークの縦断面図である。
【図８】実施の形態３の旋削加工装置の平面図である。
【図９】実施の形態３の旋削加工装置の正面図である。
【図１０】実施の形態３のワーク素材の把持状態を示す工程図である。
【図１１】実施の形態３のワークの正面、背面および外周の加工を示す工程図である。
【図１２】実施の形態３のワークの突っ切り加工を示す工程図である。
【図１３】実施の形態４の旋削加工装置の平面図である。
【図１４】実施の形態５の旋削加工装置の平面図である。
【図１５】従来例１の旋削加工装置の縦断面図である。
【図１６】従来例１のワークを授受する工程の説明図である。
【図１７】従来例１の背面加工を行う工程の説明図である。
【図１８】従来例２のワーク素材を装着した工程の説明図である。
【図１９】従来例２の外周および正面側加工をする説明図である。
【図２０】従来例２の突っ切り工程の説明図である。
【図２１】従来例２の背面側加工をする説明図である。
【図２２】従来例２のワークの加工精度の説明図である。
【符号の説明】
１　ワーク
２　スピンドル
２ｂ　内径空間
３　コレットチャック
１０　背面工具
２０　正面工具
２２　内径空間
Ａ１　主軸台
Ｂ１　正面刃物台
Ｃ１　背面刃物台

Claims

スピンドルに把持され回転するワークの正面側および背面側から旋削加工を行う旋削加工方法において、
前記背面側から行う旋削加工は、背面工具がスピンドルの内径空間およびワークを把持するワーク把持機構の内径空間の少なくとも１つを経由して行うことを特徴とする旋削加工方法。
前記背面側から行う旋削加工は、前記背面工具を把持する工具ホルダの先端部より圧縮空気を噴出させながら行うことを特徴とする請求項１記載の旋削加工方法。
ワークを把持して回転運動する主軸台と、該主軸台の正面側に配置され正面工具を装着する正面刃物台と、前記主軸台の背面側に配置され背面工具を装着する背面刃物台とを備え、前記主軸台のスピンドルおよびワーク把持機構の少なくとも１つに、前記背面工具が移動可能な内径空間を設けたことを特徴とする旋削加工装置。
前記背面工具を把持する工具ホルダに圧縮空気源と接続可能で、かつ前記工具ホルダの先端部より圧縮空気が噴出可能なエア通路を設けたことを特徴とする請求項３記載の旋削加工装置。
スピンドルに取着され正面側にダイヤフラムを形成したチャック保持部材と、前記ダイヤフラムに固着された複数のワーク把持部材と、前記チャック保持部材の内周に摺動自在に嵌装されかつ前記ダイヤフラムと連結されたピストンと、前記チャック保持部材の正面側に螺合し伝達ピン受け穴を有する圧力調整部材とを備え、前記チャック保持部材、前記ダイヤフラム、前記ピストンおよび前記圧力調整部材により形成される密閉空間に充填された流体の圧力に応じて前記ピストンが移動することにより、前記ワーク把持部材が開閉するように構成したことを特徴とするワーク把持機構。
前記圧力調整部材の回転軸と同軸に回転自在に保持され周辺部に伝達ピンを突設した従動プーリと、該従動プーリと同期して回転するモータプーリと、該モータプーリを回転させるサーボモータと、前記圧力調整部材に対して進退自在なモータベースとを有し、前記伝達ピンの回転により前記圧力調整部材を進退させる圧力調整部材駆動装置を備えたことを特徴とする請求項５記載のワーク把持機構。