JP2006212745A - 旋盤および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割できる旋盤および加工方法を提供する。
【解決手段】 リング状のワークＷを内径側から把持する内径チャック１２、および外径側から把持する外径チャック１３を有する主軸チャック５を設ける。この主軸チャック５に把持されたリング状ワークＷを、その径方向の肉厚中間部において刃物台の工具２６で突っ切ることにより、内外２つのリング状の分割ワークＷ１，Ｗ２に分割する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、リング状のワークを内径側のリング状ワークと外径側のリング状ワークとに２分割する旋盤および加工方法に関する。

従来、リング状のワークを内外のリング状ワークに分割加工を行う旋盤として、特殊なコンビネーションチャックを用いたものがある。
また、リング状ワークの軸方向一端の外周部分を別体のリング状体に分割するものとしては、対向２軸旋盤を用い、円周溝を加工した後、外径面から内径側へ切り込んで分割するものが提案されている（例えば特許文献１）。
特許第２７７７４２３号公報

しかし、上記コンビネーションチャックを用いてワークを２分割するものでは、特殊なコンビネーションチャックが必要なため、構成が複雑になる。また、特許文献１に開示された対向２軸旋盤を用いる方法では、ワークを軸方向に突っ切れないので、リング状ワークを内径側リング状ワークと外径側リング状ワークとに２分割するすることができず、片方のリング状ワークは、一部が切り取られた段付きリング状になる。

この発明の目的は、簡単な構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割することができる旋盤および加工方法を提供することである。
この発明の他の目的は、安定した加工を実現することである。

この発明の旋盤は、リング状のワークを内径側から把持する内径チャック、および外径側から把持する外径チャックを有する主軸チャックと、この主軸チャックに把持されたワークを加工するために主軸の軸方向に対して平行な方向に工具を移動可能に支持した刃物台と、前記工具がリング状ワークの径方向の肉厚中間部において軸方向に移動してワークを突っ切るように前記刃物台を制御する制御装置とを設けたものである。
この構成によると、主軸チャックの内径チャックおよび外径チャックにより、リング状のワークを内径側および外径側から把持した状態とするため、リング状ワークを工具により、径方向の肉厚中間部において突っ切ることができる。そのため、内径チャックおよび外径チャックを有する一つの主軸チャックを用いるという簡単なワーク支持構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割することができる。

この発明において、前記主軸チャックまたはこの主軸チャックが取付けられた主軸の正面中心部に着脱可能に把持され、前記リング状ワークの正面における前記突っ切る箇所よりも内径側部分を押さえる押さえ部材を設けても良い。
この押さえ部材を設けた場合、リング状ワークを２分割するときに、ワークの内径側部分を押さえ部材で軸方向に押さえることができるので、安定した加工を実現できる。

この発明のリング状ワークの加工方法は、リング状のワークを内径側と外径側とから把持した状態で、前記リング状ワークの径方向の肉厚中間部を軸方向に突っ切ることにより、前記リング状ワークを内外２つのリング状の分割ワークに分割する方法である。
この方法によると、ワークを内径側と外径側とから把持するという簡単なワーク支持構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割することができる。

この発明の旋盤は、リング状のワークを内径側から把持する内径チャック、および外径側から把持する外径チャックを有する主軸チャックと、この主軸チャックに把持されたワークを加工するために主軸の軸方向に対して平行な方向に工具を移動可能に支持した刃物台と、前記工具がリング状ワークの径方向の肉厚中間部において軸方向に移動してワークを突っ切るように前記刃物台を制御する制御装置とを設けたため、１つの主軸チャックという簡単なワーク支持構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割することができる。
前記主軸チャックまたはこの主軸チャックが取付けられた主軸の正面中心部に着脱可能に把持され、前記リング状ワークの正面における前記突っ切る箇所よりも内径側部分を押さえる押さえ部材を設けた場合は、安定した加工が実現できる。
この発明のリング状ワークの加工方法は、リング状のワークを内径側と外径側とから把持した状態で、前記リング状ワークの径方向の肉厚中間部を軸方向に突っ切ることにより、前記リング状ワークを内外２つのリング状の分割ワークに分割する方法であるため、１つの主軸チャックという簡単なワーク支持構成により、リング状のワークを内径側のリング状分割ワークと外径側のリング状分割ワークとに２分割することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は、この実施形態にかかる旋盤の一例の平面図である。この旋盤１は、ベッド２に設置した主軸台３に主軸４が回転自在に支持され、刃物台６を搭載した送り台７が、主軸台３に隣り合ってベッド２上に設置されている。主軸４には、主軸駆動モータ８の回転出力がベルト９を介して伝達され、その主軸端にはリング状のワークＷを内径側および外径側の両側から把持する主軸チャック５が取付けられる。

送り台７は、ベッド２のレール２１上に設置され、送りねじ２２を介してサーボモータ２３により、刃物台６の軸方向（Ｚ方向）と直交するＸ方向に送られる。刃物台６は、正面形状が多角形のドラム状に形成されたタレットであり、タレットバー２４を介して送り台７に支持されている。送り台７は、上記送りねじ２２で進退駆動される下側送り台７ａと、この下側送り台７ａ上にＺ軸方向に進退自在に設置されて進退駆動される上側送り台７ｂとでなる。刃物台６は、上記タレットバー２４を介して上側送り台７ｂに回転自在に設置され、タレットバー２３の軸心回りに割り出し回転される。刃物台６の各周面部分からなる工具ステーションには、各種の工具２５，２６が取付けられる。工具ステーションの一つには、リング状のワークＷの径方向の肉厚中間部において軸方向に突っ切る工具２６が装着される。

主軸チャック５は、図４に断面図で示すように、主軸４の先端に設けられる主軸チャック本体１０と、ワーク押さえ部材１９をクランプするコレットチャック１１とで構成される。
主軸チャック本体１０は、リング状のワークＷを内径側から把持する内径チャック１２および外径側から把持する外径チャック１３を有する。内径チャック１２および外径チャック１３は、それぞれチャック本体１０の正面形状円形のチャックベース部材１０Ａに、半径方向に進退自在に設置された内径チャック爪１２ａおよび外径チャック爪１３ａを、それぞれ円周方向に並べて複数個（例えば３個）設けたものである。各チャック爪１２ａ，１３ａはマスタ爪およびこのマスタ爪に交換自在に取付けられる交換爪からなるが、図では両者を一体のものとして示している。

ワーク押さえ部材１９は、リング状ワークＷの正面における前記突っ切る箇所よりも内径側部分を押さえる部材であり、押さえ部１９ａとその裏面の中心から軸方向に延びるプルスタッド部１９ｂを有する。ワーク押さえ部材１９は、主軸チャック本体１０の中心において、主軸チャック本体１０の前面側から挿脱自在に、コレットチャック１１に挿入される。ワーク押さえ部材１９のコレットチャック１１への挿脱は、作業者による手作業で行うようにしても良く、また刃物台６の工具ステーションの一つに、ワーク押さえ部材１９を把持するチャック（図示せず）を設け、刃物台６の移動によって行うようにしても良い。

コレットチャック１１は、ワーク押さえ部材１９をプルスタッド部１９ｂで把持して引き込むチャックであり、拡径付勢された複数割りのチャック部材１１ａが、ドローバ１４の引き込みによって、その外周のコーン状ガイド１１ｂの内径面に沿って縮径し、プルスタッド部１９ｂを把持するものとされている。

主軸４は中空軸とされて、その中心に上記コレットチャック１１のドローバ１４が軸方向に沿って進退自在に設けられている。このドローバ１４の外周に同心状に、内径チャック１２の開閉用および外径チャック１３の開閉用の中空軸からなるドローバ１５，１６が設けられている。これらドローバ１５，１６に、それぞれチャック操作機構１７，１８を介して内径チャック１２のチャック爪１２ａ、および外径チャック１３のチャック爪１３ａが連結されている。チャック操作機構１７，１８は、それぞれドローバ１５，１６の進退動作を内径チャック１２および外径チャック１３の径方向への進退動作に変換する機構であり、例えばリンク機構や面待遇機構からなる。

３本のドローバ１４〜１６は、主軸４の後端に設置された進退駆動装置により個別に進退駆動される。この進退駆動装置として、図１に示すトリプルシリンダ２０が用いられている。トリプルシリンダ２０は、３本の同軸のピストンロッドを個別に進退駆動可能な流体圧シリンダ装置である。

図２に示すように、主軸台３の上方には、後述するローダ３１から受け渡されたワークＷを、その正面と背面が反転する姿勢に切り換える反転器２７が設けられている。

この旋盤１には、図２および図３に正面図および側面図で示すように、主軸チャック５にワークＷを受け渡すローダ３１が併設されている。このローダ３１は、旋盤１の上方に設置されて直交座標系で駆動されるガントリ式のものであり、架設レール３２に沿って走行する走行体３３に前後移動台３４を介して昇降ロッド３５を設け、その下端にローダヘッド３６を設けて構成される。ローダヘッド３６は、図３のようにワークＷを把持する２個のローダチャック３７Ａ，３７Ｂを取付けた回転台３８を有し、回転台３８が傾斜した回転中心Ｑ回りで回転することにより、両ローダチャック３７Ａ，３７Ｂが、下向き位置と主軸チャック対面位置とに入れ替えられる。
各ローダチャック３７Ａ，３７Ｂは、それぞれ連動してチャック中心に対して径方向に遠近移動する複数のチャック爪３９によりワークＷを把持するものである。各チャック爪３９は、小径ワークＷを把持する小径把持部３９ａと大径ワークＷを把持する大径把持部３９ｂとを有する。

図１の制御装置４０は、刃物台６の送り指令をはじめ、旋盤１およびローダ３１の全体の各種制御を行う制御装置であって、数値制御を行うＮＣ装置およびプログラマブルコントローラ等からなる。この制御装置４０は、ローダ３１から主軸チャック５へのワークＷの受け渡し、主軸チャック５への前記ワーク押さえ部材１９の搬入搬出等の制御も行う。なお、制御装置４０は、旋盤１を制御する装置とローダ３１を制御する装置とに、一般的には分かれたものとされるが、互いに連携して動作を行うものであり、ここでは両者を纏めて制御装置４０として示している。

上記構成の動作を説明する。先ず、ローダ３１により搬送されてきたリング状のワークＷが、図５（Ａ）に示すように、主軸チャック５に受け渡される。このときリング状ワークＷの外径側が外径チャック１３で把持され、この把持状態で主軸４が回転駆動される。一方、刃物台６では、工具２５が割り出され、ワークＷの前面側を向く端面および内径面にわたる部分（図中に符号ａで示す）が工具２５（図１）で加工される。

上記加工を終えると主軸４の回転が停止され、ワークＷは主軸チャック５からローダ３１に受け渡される。ローダ３１は受け取ったワークＷを主軸台３の反転器２７に渡し、反転器２７はワークＷをその前面と背面が前後逆になる姿勢に反転させる。ローダ３１は反転したワークＷを反転器２７から受け取り、図５（Ｂ）に示すように、再び主軸チャック５にワークＷを受け渡す。これにより、主軸チャック５に受け渡されたリング状ワークＷは、図５（Ａ）の場合と前面・背面が互いに逆になる。このとき、リング状ワークＷの外径側は外径チャック１３で、内径側は内径チャック１２でそれぞれ把持される。この把持状態では、リング状ワークＷは加工済みの端面が内径チャック１２および外径チャック１３の正面を向く位置決め面１２ａａ，１３ａａで位置決めされるため、精度良くリング状ワークＷの把持が行える。この把持状態で主軸４が再度回転駆動され、刃物台６の工具２５でワークＷの前面側を向く残りの端面（図中に符号ｂで示す）が加工される。

上記加工を終えると主軸４の回転が停止する。この後、図５（Ｃ）のようにワーク押さえ部材１９をコレットチャック１１に把持させてドローバ１４をさらに引くことにより、ワークＷの前側を向く端面を押し付ける状態とする。これにより、ワークＷは、内径チャック１２ａの位置決め面１２ａａとワーク押さえ部材１９とで挟まれた状態となる。
ワーク押さえ部材１９は、上記のように手作業でコレットチャック１１に挿入しても良いが、自動で行う場合は、次の動作となる。すなわち、刃物台６では、工具２５に替えてワーク押さえ部材１９を割り出し、送り台７によるＸ方向への送りと、刃物台６による進退方向（Ｚ方向）への移動により、ワーク押さえ部材１９をコレットチャック１１に押し込む。この後、コレットチャック１１に連結されたドローバ１４がトリプルシリンダ２０（図１）で後退駆動されることにより、ワーク押さえ部材１９はコレットチャック１１に把持され、ワーク押さえ部材１９がワークＷの前面を向く端面を軸方向の後方に押し付ける状態となる。

このようにワークＷを支持した状態で、主軸４の回転が再開される。刃物台６では、突っ切り工具２６が割り出され、送り台７による送りで刃物台６のＸ方向の位置が定められる。すなわち、突っ切り工具２６がワークＷの径方向の肉厚中間部に位置決めされる。この後、刃物台６のＺ方向への移動によりワークＷを突っ切る。
これによりリング状ワークＷは、内外２つのリング状の分割ワークＷ１，Ｗ２に分割される。これらの分割ワークＷ１，Ｗ２は、順次、主軸チャック５からローダ３１に受け渡されて搬出される。

このように、この旋盤１では、リング状ワークＷを、主軸チャック５の内径チャック１２および外径チャック１３により内径側と外径側とから把持した状態で、突っ切り工具２６によりワークＷの径方向の肉厚中間部を軸方向に突っ切る。これにより、リング状ワークＷを内外２つのリング状の分割ワークＷ１，Ｗ２に分割する。
そのため、１つの主軸チャック５で把持するという簡単なワーク支持構成により、リング状のワークＷを内径側のリング状分割ワークＷ１と外径側のリング状分割ワークＷ２とに２分割することができる。

また、この実施形態では、主軸チャック５の正面中心部でワーク押さえ部材１９をコレットチャック１１に着脱可能に把持させ、リング状ワークＷの正面における突っ切り工具２６で突っ切る箇所よりも内径側部分を押さえるようにしているので、リング状ワークＷを２分割するときに安定した加工を実現できる。

この発明の一実施形態にかかる旋盤の平面図である。 同旋盤とこれに併設されるローダの正面図である。 同ローダの側面断面図である。 旋盤における主軸チャックの拡大断面図である。 旋盤の動作説明図である。

符号の説明

１…旋盤
４…主軸
５…主軸チャック
６…刃物台
１２…内径チャック
１３…外径チャック
１９…ワーク押さえ部材
２６…突っ切り工具
４０…制御装置
Ｗ…リング状ワーク
Ｗ１，Ｗ２…リング状分割ワーク

Claims (3)

1. リング状のワークを内径側から把持する内径チャック、および外径側から把持する外径チャックを有する主軸チャックと、この主軸チャックに把持されたワークを加工するために主軸の軸方向に対して平行な方向に工具を移動可能に支持した刃物台と、前記工具がリング状ワークの径方向の肉厚中間部において軸方向に移動してワークを突っ切るように前記刃物台を制御する制御装置とを備えた旋盤。
2. 前記主軸チャックまたはこの主軸チャックが取付けられた主軸の正面中心部に着脱可能に把持され、前記リング状ワークの正面における前記突っ切る箇所よりも内径側部分を押さえる押さえ部材を設けた請求項１記載の旋盤。
3. リング状のワークを内径側と外径側とから把持した状態で、前記リング状ワークの径方向の肉厚中間部を軸方向に突っ切ることにより、前記リング状ワークを内外２つのリング状の分割ワークに分割するリング状ワークの加工方法。

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