JP2006123046A - 旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】ベッド面がオペレータ側に向いて傾斜したいわゆるスラント型のベッドを備えた旋盤に関し、主軸軸線２６の奥側上方に配置したＹ軸移動可能な刃物台にＢ軸旋回する回転工具軸が設けられている旋盤の当該工具軸に装着した工具とワークとの接近性を改善して、より高い工具の支持剛性を実現できるようにする。
【解決手段】上刃物台１４のＸ軸ガイド面１２の傾斜角をベッド面５ａ、すなわち下刃物台のＸ軸ガイド面の傾斜角より大きくすることによって、上刃物台１４に装着された工具とワークとの接近性を改善する。主軸軸線２６は、ベッド面５ａより高い位置にあるので、この高さをｈとし、上刃物台のＸ軸ガイド面１２ａをベッド面５ａより角度差Δθだけ急勾配にすると、回転工具軸１８はｈsinΔθだけ主軸軸線２６に接近することとなり、この分だけ上刃物台１４からの工具２７の張出し量を少なくすることができる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ベッド面がオペレータ側に向いて傾斜したいわゆるスラント型のベッドを備えた旋盤に関するもので、主軸の奥側上方にＹ軸移動及びＢ軸旋回可能な回転工具軸を備えた複合旋盤に特に好適な旋盤の構造に関するものである。

ＮＣ旋盤のワークや刃物の動作方向（ＮＣ装置の制御軸）は、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｂ、Ｃで表示されており、Ｚは主軸方向、Ｘは工具の切込み送り方向、ＹはＺ及びＸに直交する方向、ＣはＺ軸回りの角度、ＡはＸ軸回りの角度、ＢはＹ軸回りの角度である。

オペレータ側に向いて傾斜したベッド面を備えた旋盤は、加工部へのオペレータの接近性が良く、加工部の視認性にも優れているという特徴がある。特に主軸軸線の両側（前後ないし上下）に刃物台を設けた旋盤では、奥側の刃物台に対する接近性及び視認性に優れている。スラント型ベッドの傾斜角は、４５度としたものが多いが、奥側の刃物台のワークへの接近性を良くするために、６０度（水平面からの角度）としたものもある。

図３に示すように、側面から見たときの主軸台１の傾斜角を４５度スラントベッドの場合と同じ４５度とし、ベッド面５ａの傾斜角だけを６０度とすれば、ベッド面５ａを基準にして見たときの主軸２９の位置が奥側（上方）に移動することとなるので、上刃物台と主軸に装着したワークとの接近性が良くなるのである。

本願出願人は、特許文献１において、オペレータに向いて傾斜したスラント型のベッドを備え、主軸の手前下側に位置する下刃物台と、主軸の奥側上方に位置する回転工具軸を備えた上刃物台と、この上刃物台に装着する工具の工具マガジン及び自動工具交換装置とを備え、上刃物台の回転工具軸をＺ軸方向、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＢ軸方向に制御可能にした複合ＮＣ旋盤を提案している。

上記構造の複合ＮＣ旋盤は、大きな開口部の加工や傾斜した平面の加工等のマシニングセンタ的な加工が可能で、回転工具軸を回転原点で固定することにより旋削工具も装着可能である。上刃物台は１本の回転工具軸を備えているだけであるから、工具の支持剛性を高くでき、工具に与える回転トルクも大きくでき、従って重切削が可能で、大型の工具を取付けることもできる。また、工具マガジンの工具収容数も多くできることから、より多種類の工具を使用してワークの加工を行うことができる。

また本願出願人は、工具をＸ軸及びＹ軸方向に移動可能に案内し、かつ工具の装着高さが高くなることを防止した案内構造として、特許文献２に、手前側が低くなる方向に傾斜したベッド面を有するスラント型ベッドと、ベッド背後のベッド面より下方に面を背後上方に向けて設けられたＹ軸ガイド面と、このＹ軸ガイド面に装着された側面形状が逆Ｌ字形のＹ軸スライド台と、このＹ軸スライド台の上面に設けられたＸ軸ガイド面と、このＸ軸ガイド面に装着されたタレット刃物台とを備えることにより、刃物台のコンパクトで高い支持剛性を実現した２主軸対向旋盤を提案している。
国際公開第ＷＯ０１／３０５２２号パンフレット 特開平３−７９２０２号公報

上述した構造の複合ＮＣ旋盤では、上刃物台に装着した回転工具軸で重加工が行われるので、当該工具軸の支持剛性を高くする必要があり、刃物台からの工具軸の張出し量をできるだけ小さくすることが望ましい。

一方、上述した構造の複合ＮＣ旋盤では、図４に示すように、回転工具２７をＺ軸方向に向けてワーク２８の軸心近くを加工するとき、工具２７のＢ軸旋回中心３０を主軸軸線２６上まで進出させることが必要になる。このとき、工具２７の刃物台からの張出し量を小さくして支持剛性を確保するためには、刃物台１４を主軸軸線２６近くにまで進出させることが必要である。

一方、２主軸対向旋盤においては、ワークの受け渡し等のために、主軸台の一方をＺ軸方向に移動可能に設けるので、当該主軸台のガイドレールが主軸軸線２６に近接して配置されることになる。そして、前述した構造の複合ＮＣ旋盤では、刃物台１４がＹ軸移動するので、刃物台１４を主軸軸線２６近くまで進出させると、刃物台１４のＹ軸移動時に主軸台のガイドレールと干渉するという問題が発生する。この干渉を避けるためには、刃物台１４からの工具２７の張出し量を大きくして、刃物台１４が主軸軸線２６に接近しないようにするか、あるいは主軸台のガイドレールを主軸軸線２６から離れた位置に配置するかしなければならないが、前者の場合は工具の支持剛性を低下させ、後者の場合は主軸の支持剛性を低下させるという問題が発生する。

前述したように、スラント型ベッドの傾斜角を急勾配とすれば、上側の刃物台とワークとの接近性が改善される。しかし、ベッド面の角度を急勾配とすると、主軸の手前側に設けた下刃物台の移動ストロークを確保する関係上、主軸軸線が高くなり、中型以上の旋盤では、操作性や保守点検時の作業性が悪くなるという問題と、刃物台や主軸台などの重量物が機械前方に集中してくるので、機械の前後バランスが悪くなり、機械全体としての剛性や安定性が低下するという問題が生ずる。

この発明は、上述した複合ＮＣ旋盤のような構造、すなわち主軸軸線２６の奥側上方に配置したＹ軸移動可能な刃物台にＢ軸旋回する回転工具軸が設けられている旋盤の当該工具軸に装着した工具とワークとの接近性を改善して、より高い工具の支持剛性を実現できるようにすることを課題としている。

この発明では、上刃物台１４のＸ軸ガイド面１２の傾斜角をベッド面５ａ、すなわち下刃物台８Ｒ、８ＬのＸ軸ガイド面の傾斜角より大きくすることによって、上刃物台１４に装着された工具とワークとの接近性を改善することにより、上記課題を解決している。

図３に示すように、主軸軸線２６は、ベッド面５ａより高い位置にあるので、この高さをｈとし、上刃物台のＸ軸ガイド面１２ａをベッド面５ａより角度差Δθだけ急勾配にすると、回転工具軸１８はｈsinΔθだけ主軸軸線２６に接近することとなり、この分だけ上刃物台１４からの工具２７の張出し量を少なくすることができる。

すなわち、本願請求項１の発明に係る旋盤は、オペレータ側に向いて傾斜したベッド面５ａを備え、主軸軸線２６の上下に刃物台１４、８を備え、当該ベッド面の背後側に設けたＺ方向ガイド１０に案内されるＺスライド１１に側面視で逆Ｌ形ないし非対称逆Ｔ形のＹスライド１７が装着され、このＹスライドの上面にＸ方向移動可能に上刃物台１４が搭載されている旋盤において、前記Ｙスライドの上刃物台の案内面を前記ベッド面の傾斜角より急勾配の傾斜面としたことを特徴とするものである。

この発明の構造は、上刃物台１４に搭載した回転工具軸に装着する工具の自動工具交換装置が設けられた２主軸対向旋盤の構造として特に好適である。本願請求項２の発明は、上記請求項１記載の旋盤において、上刃物台１４に設けた回転工具軸に装着する工具の自動交換装置と、同一軸線上で対向する２本の主軸とを備えていることを特徴とするものである。

上刃物台１４の工具の接近性を良くするためには、上記角度差Δθは大きいほどよい。一方、主軸軸線２６を挟んで両側に刃物台を配置した旋盤では、両側の刃物で同時にワークを加工する場合がある。 このとき両側の刃物からワークに作用するＸ軸方向の加工反力は、互いに反対の方向に働き、ワークに作用する曲げ応力が軽減される。このような反力をバランスさせた加工を行うときは、上記Δθは小さい方が好ましい。また、Ｃ軸制御及び両側の回転工具でワークを同時加工できる状況を多くするには、上記Δθを円周を等分割した角度にするのが好ましい。以上の観点及びベッドの傾斜角として４５度及び６０度が多く用いられていることから、ベッド面５ａの傾斜角を４５度とし、上刃物台のＸ軸ガイド面１２ａの傾斜角を６０度とするのが合理的である。

上記構造により、上刃物台１４からの工具２７の張出し量を小さくできるので、上刃物台１４にＢ軸旋回可能に設けた回転工具軸１８に大型の回転工具を装着して重加工を行う複合ＮＣ旋盤において、当該工具の支持剛性を高くすることが可能になり、加工速度と加工精度の向上を図ることができる。

以下、図面に示す実施例を参照して、この発明を更に説明する。図１はこの発明の複合旋盤の最適な実施形態の一例を示した全体斜視図、図２は左主軸台及び左刃物台を省略して示した左側面図である。

図の複合旋盤は、同一軸線上で対向する左主軸台１Ｌと右主軸台１Ｒとを備え、両主軸台に軸支された主軸の対向端にそれぞれ左チャック２Ｌ及び右チャック２Ｒが装着されている。左右の主軸は、エンコーダを３Ｌ、３Ｒ部分に内蔵したＣ軸制御可能な主軸モータ４Ｌ、４Ｒで、個別にかつ必要なときには同期して回転駆動される。左主軸台１Ｌはベッド５に固定であり、右主軸台１Ｒは、主軸送りモータでＺ方向ガイド６に沿って移動可能である。

ベッド５は、図２に示すように上部断面が直角三角形状で、オペレータ側に向けて４５度の角度で傾斜するベッド面５ａと、背後上方を向く背面５ｂとを備えている。主軸台１Ｌ、１Ｒの手前側下方にそれぞれＸ方向及びＺ方向に移動可能なタレット刃物台８Ｌ、８Ｒが配置されており、両タレット刃物台の対向する端部側にタレット９Ｌ、９Ｒが装着されている。右主軸台１Ｒ及び２個のタレット刃物台８Ｌ、８ＲのＺ方向のガイド６及び７は、ベッド面５ａ上に設けられている。

ベッド５の背面５ｂには、２本のＺ方向ガイド１０が設けられており、このＺ方向ガイド１０に、Ｚ送りモータで送り移動するＺスライドが装着されている。Ｚスライド１１の上面は、背後上方を向く３０度の傾斜面となっており、この上面に、Ｙ方向ガイド１６が設けられ、このＹ方向ガイドに、Ｙ送りモータで送り移動するＹスライド１７が装着されている。Ｙスライド１７は、逆Ｌ形ないし非対称逆Ｔ形の側面形状を備えており、このＹスライド１７の上面が、オペレータに向いて６０度傾斜したＸガイド面１７ａとなっている。Ｘガイド面１７ａには、Ｘ方向ガイド１２が設けられ、このＸ方向ガイド１２に、Ｘ送りモータ１３で送り移動する上刃物台１４が装着されている。上刃物台１４には、回転工具軸１８を備えた回転工具台１５が、Ｂ軸（Ｙ軸回りに）旋回可能に装着されている。

回転工具軸１８は、回転工具台１５に内蔵されたロック装置でその回転を強固に固定できるようになっており、フライスやドリル等の回転工具の他、回転工具軸１８をロックした状態で旋削刃物（バイトなど）を取付けることが可能である。

ベッド５の奥側左端に隣接して、回転工具軸１８に装着する工具の工具マガジン１９が配置され、この工具マガジンに隣接して自動工具交換装置２０が設けられている。図の工具マガジン１９は、旋盤に対して外側を向く方向に多数の工具ホルダ２１を連結した周回チェン２２を配置し、工具ホルダに装着された工具の一つを周回チェンの周回によって自動工具交換装置２０との受け渡し位置に位置決めすることにより、工具の選択を行う構造のものである。自動工具交換装置２０は、両端に工具把持爪を備えた旋回アーム２３を備えた構造で、この旋回アームはＺ方向に延びるガイドレール２４に沿って往復動するトラバーサ２５に装着されている。

以上のように構成された複合旋盤の主軸軸線２６の下方に位置するタレット刃物台８Ｌ、８ＲのＸ軸は、水平面に対して４５度傾斜した方向であり、上刃物台１４のＸ軸は、水平面に対して６０度傾斜した方向である。そして主軸台１Ｌ、１Ｒは、ベッド面５ａに直交する方向、すなわち４５度傾斜する方向に立設しており、上刃物台１４に装着される工具２７と、主軸チャック２Ｌ、２Ｒに装着されるワーク２８との距離を近くすることができ、Ｙスライド１７やＸスライド（上刃物台）１４の前端１７ｂ、１４ｂと、主軸台用のＺ軸ガイド６やＺスライド用のＺ軸ガイド１０とを干渉させることなく、上刃物台１４及びこれをガイドするＸ方向ガイド１２の先端１２ｂからの工具２７の張出し量を小さくすることができる。

そして、これにより上刃物台１４に装着される工具２７の支持剛性を高くすることができ、主軸軸線の奥上方にＹ軸移動可能かつＢ軸旋回可能に設けた工具２７によるワーク２８の重加工や高速加工が可能な複合旋盤を提供することができる。

この発明の旋盤の一例を示す模式的な斜視図 図１の旋盤の左主軸台とタレット刃物台とを省略して示した左側面図 ベッド面を６０度としたときのワークと上刃物台の工具との接近性の説明図 Ｚ軸方向を向いた回転工具でワークの軸心近くを加工する状態を示す平面図

符号の説明

８ 刃物台
10 Ｚ方向ガイド
11 Ｚスライド
14 上刃物台
17 Ｙスライド
26 主軸軸線

Claims (2)

1. オペレータ側に向いて傾斜したベッド面(5a)を備え、主軸軸線(26)の上下に刃物台(14,8)を備え、当該ベッド面の背後側に設けたＺ方向ガイド(10)に案内されるＺスライド(11)に側面視で逆Ｌ形ないし非対称逆Ｔ形のＹスライド(17)が装着され、このＹスライドの上面にＸ方向移動可能に上刃物台(14)が搭載されている旋盤において、
   前記Ｙスライドの上刃物台の案内面を前記ベッド面の傾斜角より急勾配の傾斜面とした、旋盤。
2. 上刃物台(14)に設けた回転工具軸に装着する工具の自動交換装置と、同一軸線上で対向する２本の主軸とを備えた、請求項１記載の旋盤。

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