JP2006281350A - Cutting device and cutting method - Google Patents

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Hitoshi Omori
整 大森
Kenichi Yoshikawa
研一 吉川
Norihide Mitsuishi
憲英 三石
Yoshihiro Uehara
嘉宏 上原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To change a machining posture in any time from the start of cutting work to the end thereof. <P>SOLUTION: This cutting device includes: a stage 42; and a hoop shaker 54 as a stage posture changing means. The stage posture changing means includes: the hoop shaker having a hoop 56 and a hoop rotating roller 58; and a hoop rotating means 90 for applying the turning force to the hoop from the outside. The stage is fixed to the hoop shaker. The hoop rotating means is provided with: an posture changing force obtaining means 96; and an posture changing force giving means 94, and the posture changing force obtaining means is provided with a pulley 88 and a chain 92. A chain is connected to a hoop fixing part 80-1, and connected to the posture changing force giving means through the pulley. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、被切削加工物を固定するステージを有し、切削加工作業開始前から終了後に至るいずれの時期においても、このステージの姿勢を変えることが可能である切削加工装置に関する。   The present invention relates to a cutting apparatus having a stage for fixing a workpiece and capable of changing the posture of the stage at any time from the start to the end of a cutting operation.

近年の科学技術の発達に伴い超精密加工への要求は急激に高まりつつあり、使用される金型の加工やプロトタイプモデルの加工などにも高精度かつ高能率生産性システムが要求されている。このうち、切削加工表面の仕上がりについて着目すると、次のことが知られている。すなわち、切削加工において加工表面の品質を悪くし、また切削加工具の摩耗を早める一因は、切削加工時に工具と切削対象物との間に切り屑を噛んでしまうことにある。   With the recent development of science and technology, the demand for ultra-precision machining is increasing rapidly, and high-precision and high-efficiency productivity systems are required for machining of molds and prototype models. Of these, the following is known when focusing on the finished surface of the cut surface. In other words, one of the factors that deteriorate the quality of the machined surface in cutting and accelerate the wear of the cutting tool is to bite chips between the tool and the object to be cut during cutting.

また、高能率生産性システムを実現するという観点からは、工場内における加工製品あるいは半加工製品に対する作業工程間の連携の都合上、切削加工装置がその加工姿勢を自在に変更することを可能とする機構を具えていることが望ましい。例えば、工作物の加工面が水平に流れてきて、加工機に取り付けられて加工され再び水平面に送り出されるという場合には、この切削加工装置は縦型であることが必要である。一方で、同一の切削加工装置を使って加工面が垂直に流れてきた加工物を加工して、再び垂直面に送り出す必要が生じる場合もある。この場合には、この切削加工装置は横型であることが必要である。従って、いずれの場合に対しても対処が可能であるためには、切削加工装置がその加工姿勢を自在に変更できることが求められる。   In addition, from the viewpoint of realizing a highly efficient productivity system, it is possible for the cutting device to freely change its processing posture for the convenience of cooperation between work processes for processed products or semi-processed products in the factory. It is desirable to have a mechanism to do this. For example, when the work surface of a workpiece flows horizontally, is attached to a processing machine, is processed, and is sent back to a horizontal plane, the cutting device needs to be a vertical type. On the other hand, there is a case where it is necessary to process a workpiece whose processing surface has flowed vertically using the same cutting device and send it again to the vertical surface. In this case, the cutting device needs to be a horizontal type. Therefore, in order to be able to cope with any of the cases, it is required that the cutting apparatus can freely change the processing posture.

従来の切削加工装置を含む一般的な加工装置は、被加工物を固定するステージに、加工位置を、直交する3方向(以後「XYZ方向」ということもある。)に並進移動させることができる機能を具えているものが多い(例えば、特許文献1〜3参照)。また、従来の切削加工装置の中には、XYZ方向のいずれか一方の方向(例えばZ方向)を回転中心として被加工物を回転移動させることができる機能を具えているものもある(例えば、非特許文献1参照)。   A general processing apparatus including a conventional cutting apparatus can translate a processing position on a stage for fixing a workpiece in three orthogonal directions (hereinafter also referred to as “XYZ directions”). Many have a function (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In addition, some of the conventional cutting devices have a function capable of rotating the workpiece about the rotation center in any one of the XYZ directions (for example, the Z direction) (for example, Non-patent document 1).

しかしながら、これら従来の加工装置には、被加工物を固定するステージと加工具とを一体とする全体の姿勢を変更する手段を具えたものは存在しなかった。   However, none of these conventional processing apparatuses has means for changing the overall posture of a stage and a processing tool for fixing a workpiece to be integrated.

すなわち、従来の切削加工装置には、切削加工中に発生する切り屑を重力によって自然に落下することができる方向に被切削加工物の加工面が向くように、ステージを含めて加工具と一体としてその加工姿勢を変更する手段がなかった。また、工場内において、従来の切削加工装置では、加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携の都合に応じて、その切削加工装置を、横型加工機あるいは縦型加工機の構造に変更して対応することが簡単にはできなかった。
特開2000-84744号公報 特開2001-300838号公報 特開2003-251509号公報 三菱電機株式会社"NC制御座標に関するルール"[online]平成12年[平成17年2月22日検索]、インターネット<URL http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/fair/fa_basic/08/82ap03.htm>
In other words, the conventional cutting device is integrated with the processing tool including the stage so that the processing surface of the workpiece is oriented in a direction in which chips generated during the cutting process can be naturally dropped by gravity. There was no means to change the machining posture. In addition, in a factory, with a conventional cutting device, the cutting device is changed to a structure of a horizontal processing machine or a vertical processing machine according to the convenience of cooperation between processes of processed products or semi-processed products. It was not easy to respond.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-84744 JP 2001-300838 JP 2003-251509 A Mitsubishi Electric Corporation "NC Control Coordinate Rules" [online] 2000 [searched on February 22, 2005], Internet <URL http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/fair/fa_basic/08/82ap03 .htm>

そこで、この発明の目的は、切削加工作業開始前から終了後に至るいずれの時期においても、加工姿勢を変更することにより切削加工時に発生する切り屑を除去することを可能とする切削加工装置を提供することにある。また、工場内における加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携の都合に応じて、加工姿勢を変更することが可能であり、工程の組み換え時にも工程間を容易に移動が可能である切削加工装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cutting device that can remove chips generated during cutting by changing the processing posture at any time from the start to the end of the cutting operation. There is to do. In addition, it is possible to change the processing posture according to the convenience of cooperation between processes of processed products or semi-processed products in the factory, and it is possible to easily move between processes even during process recombination To provide an apparatus.

そこで、上記課題を解決するために、この発明の切削加工装置は、主軸スピンドルと、ステージと、ステージ姿勢変更手段とを具えて構成される。このステージは、主軸スピンドルと結合して結合構造体を構成していて、被切削加工物を保持し、及び主軸スピンドルと被切削加工物との相対位置関係を決める。ステージ姿勢変更手段は、主軸スピンドル及びステージで構成される結合構造体を姿勢変更させる機能を有する。この結合構造体の姿勢変更は、この結合構造体に対し、主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きに変えるための回転を行うことによって行う。ここで、主軸スピンドルの向きとは、主軸スピンドルの軸の向きをいう。   Therefore, in order to solve the above-described problem, the cutting apparatus of the present invention includes a spindle spindle, a stage, and a stage attitude changing means. This stage is coupled to the spindle spindle to form a coupling structure, holds the workpiece, and determines the relative positional relationship between the spindle spindle and the workpiece. The stage posture changing means has a function of changing the posture of the coupled structure composed of the spindle spindle and the stage. The posture of the coupling structure is changed by rotating the coupling structure to change the direction of the spindle spindle from one direction to another direction within a range of 360 °. Here, the direction of the main spindle refers to the direction of the main spindle.

この発明の切削加工装置は、ステージ姿勢変更手段を、外力により回転が与えられるフープを具えるフープシェーカーを以て構成するのが好適である。すなわち、フープシェーカーのフープに結合構造体が固定された構成とする。   In the cutting apparatus according to the present invention, it is preferable that the stage posture changing means is constituted by a hoop shaker including a hoop that is rotated by an external force. That is, the coupling structure is fixed to the hoop of the hoop shaker.

また、ステージ姿勢変更手段に対して、更に外力を与えるフープ回転手段を具え、フープとフープ回転手段とを固定基盤に設ける構成とするのが良い。   In addition, it is preferable to provide a hoop and a hoop rotating means on the fixed base, further including a hoop rotating means for applying an external force to the stage posture changing means.

フープ回転手段は、次のように構成するのが好適である。すなわち、フープに結合された姿勢変更力取得手段と、この姿勢変更力取得手段に姿勢変更力を与える姿勢変更力授与手段とを具えた構成とする。   The hoop rotating means is preferably configured as follows. That is, it is configured to include posture changing force acquisition means coupled to the hoop and posture changing force giving means for applying posture changing force to the posture changing force acquisition means.

この発明の切削加工装置において、ステージ姿勢変更手段を、ステージを取り囲む形で固定する筐体とすることが好適である。   In the cutting apparatus according to the present invention, it is preferable that the stage posture changing means is a housing that is fixed so as to surround the stage.

また、この発明の切削加工装置の主軸スピンドルに取り付ける切削工具を、好ましくは、エンドミル、ドリル、フライスカッター、バイト及びフライカットツールの内のいずれかとするのが良い。   The cutting tool attached to the spindle of the cutting device of the present invention is preferably any of an end mill, a drill, a milling cutter, a cutting tool, and a fly cutting tool.

また、この発明の切削加工装置の主軸スピンドルに取り付ける切削工具を、好ましくは、砥石もしくは研磨工具とするのが良い。   The cutting tool attached to the main spindle of the cutting device of the present invention is preferably a grindstone or a polishing tool.

また、この発明の切削加工装置のステージが、好ましくは、被切削加工物を固定するための締結・解放の制御が可能な機械的把持固定手段、真空固定手段又は磁力固定手段を有する構成とするのが良く、特に固定面が平坦でない被切削加工物に対しては、冷凍固定手段(以後、「冷凍チャック」と言うこともある。)を有する構成とするのが良い。   In addition, the stage of the cutting apparatus according to the present invention preferably includes a mechanical holding and fixing means, a vacuum fixing means or a magnetic force fixing means capable of controlling fastening and releasing for fixing the workpiece. In particular, a workpiece having a non-flat fixing surface is preferably provided with a refrigeration fixing means (hereinafter also referred to as “freezing chuck”).

更に、上記切削加工装置を利用した切削加工方法は、以下の第1及び第2ステップを含んでいる。すなわち、第1ステップは、被切削加工物を前記ステージに装着するステップである。第2ステップは、結合構造体を、主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲のほかの向きにするように、回転させることによって姿勢変更されて設定された状態で、被切削加工物を切削加工するステップである。   Furthermore, the cutting method using the above-described cutting apparatus includes the following first and second steps. That is, the first step is a step of mounting the work piece on the stage. The second step is to cut the work in a state where the orientation of the coupling structure is changed by turning so that the orientation of the spindle is changed from one orientation to another in the range of 360 °. This is a step of cutting an object.

また、この発明の切削加工方法は、好ましくは、更に、以下の第3ステップを含んで構成するのが良い。すなわち、第3ステップは、結合構造体を、第2のステップにおける姿勢の状態のまま、あるいは第2のステップにおける姿勢から、主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように、回転させた姿勢の状態で被切削加工物を取り外すステップである。   The cutting method according to the present invention preferably further includes the following third step. That is, in the third step, the coupled structure is left in the posture state in the second step, or from the posture in the second step, the main spindle is oriented in the range from one direction to 360 °. This is a step of removing the workpiece in a rotated posture so as to be oriented.

この発明の切削加工装置では、主軸スピンドルと、この主軸スピンドルとステージとが相俟って構成される結合構造体と、ステージ姿勢変更手段を具えて構成されている。そして、この切削加工装置は、このステージが、被切削加工物を保持し、及び主軸スピンドルと被切削加工物との相対位置関係を決める構成となっている。また、ステージ姿勢変更手段は、結合構造体を回転されることにより主軸スピンドル及びステージを一体として姿勢変更させる機能を有している。   The cutting apparatus of the present invention comprises a main spindle, a coupling structure formed by combining the main spindle and the stage, and a stage attitude changing means. In this cutting apparatus, the stage holds the workpiece and determines the relative positional relationship between the spindle and the workpiece. The stage posture changing means has a function of changing the posture of the main spindle and the stage as a unit by rotating the coupling structure.

ステージ姿勢変更手段によって主軸スピンドル及びステージを一体として姿勢変更させて、主軸スピンドルの向きを、ある一の向きの状態から当該一の向きに沿う方向を基準として0°から360°までの範囲内の他の向きの状態にすることが可能となるので、主軸スピンドルと被切削加工物が取り得る向きと重力方向との関係を、このステージ姿勢変更手段によって自在に変えることが可能である。   By changing the posture of the spindle spindle and the stage as a unit by the stage posture changing means, the direction of the spindle spindle is within a range from 0 ° to 360 ° with respect to the direction along the one direction from a certain one state. Since it is possible to make the state in another direction, the relationship between the direction that the spindle spindle and the workpiece can take and the direction of gravity can be freely changed by this stage attitude changing means.

このことから、ステージ姿勢変更手段によって、被切削加工物の加工面が、切削加工中に発生する切り屑が重力によって自然に落下することができる方向に向くように調整することが可能となる。すなわちステージ姿勢変更手段によって加工姿勢を変更でき、切削加工時に発生する切り屑を、工具(スピンドルに取り付けられたエンドミル等)の近くに留め置かずに除去して、工具と切削対象物との間に挟まれてしまうことを防ぐことが可能となる。   From this, it becomes possible to adjust by the stage attitude | position change means so that the processing surface of a to-be-cut workpiece may face in the direction where the chip which generate | occur | produces during cutting can fall naturally by gravity. In other words, the machining posture can be changed by the stage posture changing means, and chips generated during cutting are removed without being kept near the tool (such as an end mill attached to the spindle), so that the space between the tool and the object to be cut is removed. It becomes possible to prevent being pinched by.

また、ステージ姿勢変更手段を、フープシェーカーを利用して構成すれば、このフープシェーカーの回転機能を利用することによって、ステージの姿勢を変更できる機構を容易に実現できる。フープシェーカーは、フープ(輪)の中に被回転物(撹拌物)を固定して、回転させることによって撹拌することを本来の機能として有しているからである。すなわち、市販のフープシェーカーは、フープ回転手段を具えたものとして入手可能であるので、ステージ姿勢変更手段を市販のフープシェーカーを利用することによって、容易に形成することができる。   If the stage posture changing means is configured using a hoop shaker, a mechanism capable of changing the posture of the stage can be easily realized by using the rotation function of the hoop shaker. This is because the hoop shaker has an original function of stirring a rotating object (stirred object) in a hoop (ring) and rotating it. That is, since a commercially available hoop shaker is available as having a hoop rotating means, the stage posture changing means can be easily formed by using a commercially available hoop shaker.

ステージ姿勢変更手段を、フープシェーカーを以って構成すれば、結合構造体が固定されているフープを手動で回転させることによって、結合構造体の姿勢変更をすることが可能である。この場合には、外力とは、この発明の切削加工装置の操作者の手動によってフープに与えられる回転力である。手動によって結合構造体の姿勢変更をすることが可能となるだけで、従来容易には実現できなかった、切削加工時に発生する切り屑を効果的に除去しつつ加工を行うということが容易に実現できるという、優れた効果が得られる。   If the stage posture changing means is configured with a hoop shaker, it is possible to change the posture of the coupled structure by manually rotating the hoop to which the coupled structure is fixed. In this case, the external force is a rotational force applied to the hoop manually by the operator of the cutting apparatus of the present invention. By simply changing the posture of the combined structure manually, it is possible to easily perform machining while effectively removing chips generated during cutting, which could not be easily achieved in the past. An excellent effect is obtained.

更に、例えば、外力をフープ回転手段で与える構成とする場合には、このフープ回転手段を、モータを利用した構成とし、このモータに対して、コンピュータ等から制御信号を与えることによってその回転を制御する構成とすれば、結合構造体の姿勢変更を手動によらずに実行することが可能となる。このようにすることによって、加工姿勢の自動制御化が図られる。すなわち、フープ回転手段を具えた市販のフープシェーカーを利用するか、あるいは後述するように、フープ回転手段を特別に設計してそれを利用すれば、上述のこの発明の切削加工装置の加工姿勢の自動制御化が図られる。   Further, for example, when the external force is applied by the hoop rotating means, the hoop rotating means is configured using a motor, and the rotation is controlled by giving a control signal to the motor from a computer or the like. If it is set as the structure to perform, it will become possible to perform the attitude | position change of a connection structure without being based on manual. By doing so, automatic control of the machining posture is achieved. That is, if a commercially available hoop shaker equipped with a hoop rotating means is used, or if the hoop rotating means is specially designed and used as described later, the machining posture of the above-described cutting apparatus of the present invention can be improved. Automatic control is achieved.

フープ回転手段は、フープシェーカーに結合された姿勢変更力取得手段と、この姿勢変更力取得手段に回転力を与える姿勢変更力授与手段とを具えて構成することができる。この姿勢変更力取得手段及び姿勢変更力授与手段も、市販されているものを利用できる。   The hoop rotating means can comprise a posture changing force acquiring means coupled to the hoop shaker and a posture changing force giving means for applying a rotational force to the posture changing force acquiring means. Commercially available ones can be used for the posture change force acquisition means and the posture change force giving means.

ステージ姿勢変更手段を、ステージを取り囲む形で固定する筐体とすれば、切削加工装置の底面として筐体のどの側面を選択するかによって、結合構造体を回転させることができ、ステージの姿勢を変化させることができる。   If the stage posture changing means is a case that is fixed so as to surround the stage, the coupling structure can be rotated depending on which side of the case is selected as the bottom surface of the cutting apparatus, and the stage posture is changed. Can be changed.

この発明の切削加工装置の主軸スピンドルに装着する切削工具をエンドミル、ドリル、フライスカッター、バイト及びフライカットツールの内のいずれかとすると、切削加工としてエンドミル、ドリル、フライスカッター、バイト及びフライカットツールの内のいずれかによる加工に対応できる。   When the cutting tool to be mounted on the spindle of the cutting device of the present invention is any one of an end mill, a drill, a milling cutter, a cutting tool, and a fly cutting tool, the cutting of the end mill, the drill, the milling cutter, the cutting tool, and the fly cutting tool is performed. It can correspond to processing by either of the above.

また、この発明の切削加工装置の主軸スピンドルに装着する切削工具を砥石もしくは研磨工具とすると、切削加工や研磨加工に対応できる。   Further, if the cutting tool to be mounted on the main spindle of the cutting apparatus of the present invention is a grindstone or a polishing tool, it can cope with cutting and polishing.

この発明の切削加工装置は、また、主軸スピンドルにエンドミル、ドリル、フライスカッター、バイト、フライカットツール、砥石または研磨工具などの工具を取り付けることができれば、これらの工具による切削加工姿勢を重力方向に対して変化させることが可能であるので、これらの工具により複雑形状の加工に対応することが可能となる。   The cutting device according to the present invention also allows the cutting posture of these tools in the direction of gravity if a tool such as an end mill, a drill, a milling cutter, a cutting tool, a fly cutting tool, a grindstone, or a polishing tool can be attached to the spindle. On the other hand, since it can be changed, it is possible to cope with machining of a complicated shape by these tools.

また、上述したように、この発明の切削加工装置は、被切削加工物及びステージを一体としてその姿勢を変更することが可能である。そこで、工場内における被切削加工物あるいは切削加工済みの加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携の都合に応じて、切削加工装置を横型加工機あるいは縦型加工機の構造に変更して対応することが簡単にできる。   Further, as described above, the cutting device of the present invention can change the posture of the workpiece and the stage as a unit. Therefore, the cutting device can be changed to the structure of a horizontal processing machine or a vertical processing machine according to the convenience of cooperation between processes of workpieces or processed products or semi-processed products in the factory. Easy to do.

この発明の切削加工装置のステージが、被切削加工物を固定するための締結・解放の制御が可能な機械的把持固定手段を有する構成とすると、被切削加工物を強固に安定してステージに固定できる。   When the stage of the cutting apparatus of the present invention has a mechanical gripping and fixing means capable of controlling fastening and releasing for fixing the workpiece, the workpiece is firmly and stably placed on the stage. Can be fixed.

また、この発明の切削加工装置のステージが、被切削加工物を固定するための真空固定手段または磁力固定手段を有する構成とすると、真空を解除するあるいは磁力を発生させている電流を切ることで被切削加工物を取り外せるので、加工が終了した被切削加工物を取り外す工程が簡略化される。   Further, when the stage of the cutting device of the present invention is configured to have a vacuum fixing means or a magnetic force fixing means for fixing a workpiece, it is possible to release the vacuum or cut off the current that generates the magnetic force. Since the workpiece can be removed, the process of removing the workpiece after machining is simplified.

特に、固定面が平坦でない被切削加工物に対しては、冷凍チャックによって固定する構成とするのが良い。冷凍チャックはペルチエ素子を用いて、-10℃から-30℃に冷却することで空気中の湿気を凍らせ、被切削加工物を固定することが可能であり、固定面が平坦ではない被切削加工物や非磁性素材や機械的把持により著しいストレスを受ける懸念のある素材・被切削加工物に対しては極めて有効である。   In particular, it is preferable that the workpiece to be cut whose fixing surface is not flat is fixed by a freezing chuck. The freezing chuck uses a Peltier element to cool the air in the air by cooling from -10 ° C to -30 ° C, and it can fix the workpiece, and the fixed surface is not flat. It is extremely effective for workpieces, non-magnetic materials, and materials and workpieces that are subject to significant stress due to mechanical gripping.

上述した上記切削加工装置を利用すれば、被切削加工物をステージに装着する第1ステップ、及び結合構造体を、主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように、回転させることによって姿勢変更されて設定された状態で、被切削加工物を切削加工する第2ステップを実現できる。   If the above-described cutting apparatus is used, the first step of mounting the workpiece to be staged, and the coupling structure, the direction of the spindle spindle is changed from one direction to another direction within a range of 360 °. As described above, the second step of cutting the workpiece can be realized in a state where the posture is changed and set by rotating.

一般的に、被切削加工物をステージに装着する際は、主軸スピンドルの軸方向が重力方向と平行な方向を向いた状態で行うのが、作業効率上好ましい場合が多い。そこで、主軸スピンドルの軸方向が重力方向と平行な方向を向いた状態で被切削加工物をステージに装着し、主軸スピンドルの軸方向を重力方向と垂直から360°の範囲内に設定して加工できれば、作業効率を向上できる上、切削加工中に発生する切り屑が重力によって自然に落下させることが可能となる。   In general, when the workpiece is mounted on the stage, it is often preferable from the viewpoint of work efficiency that the axial direction of the main spindle is in a direction parallel to the direction of gravity. Therefore, the work piece is mounted on the stage with the spindle direction in the direction parallel to the gravity direction, and the spindle direction is set in the range of 360 ° perpendicular to the gravity direction. If possible, work efficiency can be improved, and chips generated during cutting can be naturally dropped by gravity.

また、ステージを、被切削加工物をこのステージに固定するための締結・解放の制御が可能な機械的把持固定手段、真空固定手段、磁力固定手段又は冷凍固定手段を有する構成としておけば次のような利点が生じる。すなわち、主軸スピンドルの軸方向、すなわち回転軸の向きが、重力方向と垂直な状態で真空状態を解除すれば、自然に被切削加工物を取り外すことができ、工程が簡略化され作業効率の向上に資することができる。   Further, if the stage is configured to have mechanical gripping and fixing means, vacuum fixing means, magnetic force fixing means or refrigeration fixing means capable of controlling fastening and releasing for fixing a workpiece to be mounted on the stage, The following advantages arise. In other words, if the vacuum state is released with the axial direction of the main spindle, that is, the direction of the rotation axis perpendicular to the direction of gravity, the workpiece can be removed naturally, the process is simplified, and the work efficiency is improved. Can help.

また、被切削加工物を取り外した後、主軸スピンドルの軸方向と重力方向とが平行となる状態に戻すことが可能であれば、次の被切削加工物を装着する工程を実行するのに便利な状態となる。   Also, if it is possible to return to a state in which the axial direction of the spindle is parallel to the direction of gravity after removing the workpiece, it is convenient to execute the process of mounting the next workpiece. It becomes a state.

以上説明したように、この発明の切削加工装置及びこの装置を利用する切削加工方法によれば、加工中に切り屑が工具と切削対象物との間に挟まれてしまうことを防ぐことが可能である。   As described above, according to the cutting device of the present invention and the cutting method using this device, it is possible to prevent chips from being sandwiched between the tool and the cutting object during processing. It is.

また、工場内における加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携上の必要に応じて、加工機の加工姿勢を変更するという需要にも応じることができる。そして、上述したそれらに付随する作業効率の向上等の要請にも応えることができる。   In addition, it is possible to meet the demand for changing the processing posture of the processing machine according to the necessity for cooperation between processes of processed products or semi-processed products in the factory. And it can respond also to the request | requirement of the work efficiency accompanying the above-mentioned accompanying them.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の機器及び条件等を用いることがあるが、これら材料及び条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure shows one configuration example according to the present invention, and only schematically shows the arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. It is not limited to. In the following description, specific equipment and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one of preferred examples, and are not limited to these. Moreover, in each figure, the same component is shown with the same number, and the overlapping description may be omitted.

<第1実施例>
図1を参照して、この発明の第1実施例の切削加工装置の構成及び機能を説明する。図1は、切削加工装置の概略的構成を示す斜視図であり、この発明の必須構成要素の概略的形状と必須構成要素相互間の設置の関係を示している。図1においては、この発明の副次的な構成要素については省略されている。また、説明の便宜上、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸の3軸及び、Z軸を回転中心とした回転方向(θ)を、第1実施例の切削加工装置の構成と合わせて、図1の左上に示してある。
<First embodiment>
With reference to FIG. 1, the configuration and function of the cutting apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a cutting apparatus, and shows a schematic shape of essential components of the present invention and an installation relationship between the essential components. In FIG. 1, the subcomponents of the present invention are omitted. In addition, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other, and the rotation direction (θ) about the Z axis as the center of rotation, together with the configuration of the cutting apparatus of the first embodiment, It is shown in the upper left of FIG.

この発明の切削加工装置は、主軸スピンドル22と、ステージ12と、ステージ姿勢変更手段14とを具えて構成される。ステージ姿勢変更手段14は、固定基盤10に設けられている。固定基盤10として、例えば、ベンチあるいは大地や構築物の床、その他の固定式、移動式、あるいは水平調整式の基盤であっても良い。   The cutting apparatus according to the present invention comprises a spindle spindle 22, a stage 12, and stage attitude changing means 14. The stage posture changing means 14 is provided on the fixed base 10. The fixed base 10 may be, for example, a bench or the ground or a floor of a structure, or other fixed, movable, or leveling base.

ステージ12は、主軸スピンドル22と一体的に結合して結合構造体36を構成している。このステージ12は更に、被切削加工物34を保持し、及び主軸スピンドル22と被切削加工物34との相対位置関係を決める。   The stage 12 is integrally coupled with the main spindle 22 to form a coupling structure 36. The stage 12 further holds the workpiece 34 and determines the relative positional relationship between the spindle 22 and the workpiece 34.

ステージ姿勢変更手段14は、主軸スピンドル22及びステージ12を一体として姿勢変更させる機能を有する。この姿勢変更は、上述した結合構造体36を回転させることによって実現する。この結合構造体36の回転は、ステージ姿勢変更手段14によって、主軸スピンドル24の向きが、現状の向きから360°の範囲内の他の向きになるように行われる。   The stage attitude changing means 14 has a function of changing the attitude of the spindle spindle 22 and the stage 12 as a unit. This posture change is realized by rotating the coupling structure 36 described above. The coupling structure 36 is rotated by the stage attitude changing means 14 so that the orientation of the main spindle 24 is in another direction within the range of 360 ° from the current orientation.

主軸スピンドル22には、例えば、エンドミル、砥石等の工具24が取り付けられる。   For example, a tool 24 such as an end mill or a grindstone is attached to the main spindle 22.

ステージ12は、いわゆるXYZθの4軸ステージと称されるタイプのステージとする。従って、このステージ12は、X、Y及びZ軸スライド機構と回転(θ)機構を有している。それぞれのスライド機構は、従来周知のとおり、スライダーとスライドガイドとスライド駆動させるための駆動部を有している。また、回転機構は、従来周知のとおり、回転伝達手段と回転駆動させる駆動部とを有している。これら各駆動部については、図1中には図示を省略してある。   The stage 12 is a type of so-called XYZθ four-axis stage. Therefore, the stage 12 has an X, Y, and Z axis slide mechanism and a rotation (θ) mechanism. Each slide mechanism has a slider, a slide guide, and a drive unit for sliding driving, as is conventionally known. In addition, the rotation mechanism includes a rotation transmission unit and a drive unit that drives to rotate, as is conventionally known. These driving units are not shown in FIG.

まず、図1を参照して切削加工装置の全体構造の概略を説明する。平板上の固定基盤10に、その第1主面に垂直に第1門型フレーム30が固定されている。この第1門型フレーム30の垂直フレーム(固定基盤10の第1主平面に垂直なフレーム部)、旋回軸26を介して第2門型フレーム32の垂直フレームが設けられている。従って、第2門型フレーム32は、第1門型フレーム30の内側の空間内で旋回軸26を回転支軸として旋回できるように構成されている。   First, an outline of the overall structure of the cutting apparatus will be described with reference to FIG. A first gate-type frame 30 is fixed to a fixed base 10 on a flat plate perpendicularly to the first main surface. A vertical frame of the first portal frame 30 (a frame portion perpendicular to the first main plane of the fixed base 10) and a vertical frame of the second portal frame 32 are provided via a pivot shaft 26. Therefore, the second portal frame 32 is configured to be able to pivot around the pivot shaft 26 as a rotation support shaft in the space inside the first portal frame 30.

X、Y及びZ軸スライド機構は、それぞれ対応するスライダー、スライドガイド及び駆動部の構成要素を具えている。また、回転(θ)機構は、回転テーブル及び回転駆動部を具えている。それぞれのスライド機構と回転機構とは、周知の4軸ステージ構成技術を用いて構成できるので、この発明の切削加工装置の構成要素との対応関係につき説明し、その詳細な説明は省略する。   The X, Y, and Z-axis slide mechanisms have corresponding sliders, slide guides, and drive elements. The rotation (θ) mechanism includes a rotation table and a rotation drive unit. Since each slide mechanism and rotation mechanism can be configured using a well-known four-axis stage configuration technique, the correspondence with the components of the cutting apparatus of the present invention will be described, and detailed description thereof will be omitted.

ステージ12は、X軸スライダー16、Z軸スライダー18及び回転テーブル20を具えている。回転テーブル20は、図1に示すY軸方向にスライドする機構、及びZ軸方向の軸を中心として回転(θ)する機構(図示せず)を具えている。更に、回転テーブル20は被切削加工物を固定するの締結・解放の制御が可能な機械的把持固定手段、磁力固定手段、冷凍チャック、あるいは、後述する真空固定手段(図示せず)を具えている。   The stage 12 includes an X-axis slider 16, a Z-axis slider 18, and a rotary table 20. The turntable 20 includes a mechanism that slides in the Y-axis direction shown in FIG. 1 and a mechanism (not shown) that rotates (θ) about the axis in the Z-axis direction. Further, the rotary table 20 includes mechanical gripping and fixing means, magnetic force fixing means, refrigeration chuck, or vacuum fixing means (not shown) to be described later, which can be controlled to be fastened and released to fix the workpiece. Yes.

X軸スライダー16は、X軸スライドガイド48によってX軸方向にスライドされる構造となっている。又、Z軸スライダー18は、第2門型フレーム32の垂直フレームをZ軸方向にスライドする構成となっており、第2門型フレーム32の垂直フレームが、Z軸スライドガイドの役割を果たしている。   The X-axis slider 16 has a structure that is slid in the X-axis direction by an X-axis slide guide 48. The Z-axis slider 18 is configured to slide the vertical frame of the second portal frame 32 in the Z-axis direction, and the vertical frame of the second portal frame 32 serves as a Z-axis slide guide. .

図1に示すステージにおいては、回転テーブル20がY軸スライダーに相当する。回転テーブル20は、支持テーブル28の上面に、この上面に垂直な回転軸(Z軸方向に平行な回転軸)を中心に回転できるように設置される。すなわち、回転テーブル20は、Y軸方向の並進移動とZ軸に平行な方向の回転軸の周りに回転運動する機能とを兼ね備えている。回転テーブル20がY軸方向にスライドする機構及びZ軸方向の軸を中心として回転する機構についての詳細は後述する。図1においては、Y軸方向にスライドする機構を図示してない。   In the stage shown in FIG. 1, the rotary table 20 corresponds to a Y-axis slider. The rotary table 20 is installed on the upper surface of the support table 28 so as to be rotatable about a rotation axis (rotation axis parallel to the Z-axis direction) perpendicular to the upper surface. That is, the rotary table 20 has both the translation movement in the Y-axis direction and the function of rotating around the rotation axis in the direction parallel to the Z-axis. Details of the mechanism for rotating the rotary table 20 in the Y-axis direction and the mechanism for rotating around the axis in the Z-axis direction will be described later. In FIG. 1, a mechanism for sliding in the Y-axis direction is not shown.

図1に示す切削加工装置においては、第1門型フレーム30は固定基盤10に固定されており、第2門型フレーム32は、X軸方向の軸を旋回中心とする旋回軸26を中心にして旋回できる構成となっている。このことによって、結合構造体36を外力、すなわち回転力授与手段38によって回転させると、重力の方向(Z軸の方向)に対して主軸スピンドル22の向きを0°から360°の範囲にわたって、被切削加工物34と一体として、自由に変えることができる。すなわち、ステージ12の姿勢をステージ姿勢変更手段14によって、重力方向に対して変えることができることによって、加工姿勢が変更できる。   In the cutting apparatus shown in FIG. 1, the first gate-type frame 30 is fixed to the fixed base 10, and the second gate-type frame 32 is centered on the turning axis 26 having the axis in the X-axis direction as the turning center. Can be turned. As a result, when the coupling structure 36 is rotated by an external force, that is, the rotational force imparting means 38, the orientation of the main spindle 22 over the range of 0 ° to 360 ° with respect to the direction of gravity (the direction of the Z axis). It can be freely changed as one piece with the cut workpiece 34. That is, the processing posture can be changed by changing the posture of the stage 12 with respect to the direction of gravity by the stage posture changing means 14.

以上説明した内容を整理すると、第1実施例におけるステージ12は、X軸スライダー16、X軸スライドガイド48、Z軸スライダー18、回転テーブル20、第2門型フレーム32、主軸スピンドル支持体23及び支持テーブル28を具えて構成される。そしてステージ12は、主軸スピンドル支持体23によって、切削工具24が取り付けられる主軸スピンドル22と結合し、被切削加工物34を保持し、及び主軸スピンドル22と被切削加工物34との相対位置関係を決める役割を果たす。この主軸スピンドル22は、X軸スライダー16に結合して固定されている。X軸スライダー16に主軸スピンドル22を支持固定するための部材が主軸スピンドル支持体23である。   In summary, the stage 12 in the first embodiment includes an X-axis slider 16, an X-axis slide guide 48, a Z-axis slider 18, a rotary table 20, a second portal frame 32, a spindle spindle support 23, and It comprises a support table 28. The stage 12 is coupled to the spindle spindle 22 to which the cutting tool 24 is attached by the spindle spindle support 23 to hold the workpiece 34, and the relative positional relationship between the spindle spindle 22 and the workpiece 34 is determined. Play a role to decide. The spindle spindle 22 is fixedly coupled to the X-axis slider 16. A member for supporting and fixing the spindle spindle 22 to the X-axis slider 16 is a spindle spindle support 23.

第1実施例においては、第2門型フレーム32を固定するために支持テーブル28が用いられている。この支持テーブル28は、回転テーブル20を回転及び並進移動できるように支持している。   In the first embodiment, a support table 28 is used to fix the second portal frame 32. This support table 28 supports the rotary table 20 so that it can rotate and translate.

上述したように、回転テーブル20と主軸スピンドル22との結合は、他の構成部材を介在させて間接的に行っているが、この構成部材とは、具体的には、主軸スピンドル支持体23、X軸スライダー16、X軸スライドガイド48、Z軸スライダー18、第2門型フレーム32、支持テーブル28等を指している。ここで、ステージ12と主軸スピンドル22とが一体として構成されている構造物の総体を結合構造体36と称する。   As described above, the coupling between the rotary table 20 and the spindle spindle 22 is indirectly performed by interposing other constituent members. Specifically, the constituent members include the spindle spindle support 23, The X-axis slider 16, the X-axis slide guide 48, the Z-axis slider 18, the second portal frame 32, the support table 28, and the like are indicated. Here, the whole structure in which the stage 12 and the spindle spindle 22 are integrally formed is referred to as a coupling structure 36.

第1実施例においては、既に説明したとおり、結合構造体36に対し、外部から回転力Frを与えることにより、主軸スピンドル22の向きを一の向き、すなわち現状の向きから360°までの範囲内の他の向きに変える回転を与え、この回転により、結合構造体36の姿勢変更を行う。回転力Frを手動で直接結合構造体36に与える場合には、ステージ姿勢変更手段14は、結合構造体36を回転できるように支持する働きをする。また、結合構造体36に回転力Frを与える回転駆動モータ等の物理的な回転力授与手段38を用いる場合には、ステージ姿勢変更手段14を、その旋回軸26自体を回転させる構造にして、かつ旋回軸26に回転力授与手段38からの回転力を伝達する、例えば、ラックやピニオン等を含む歯車を用いた伝達手段(図示せず)を設けた構造とすることも可能である。   In the first embodiment, as described above, by applying a rotational force Fr to the coupling structure 36 from the outside, the direction of the spindle spindle 22 is in one direction, that is, within the range from the current direction to 360 °. A rotation for changing to another direction is given, and the posture of the coupling structure 36 is changed by this rotation. When the rotational force Fr is manually applied directly to the coupling structure 36, the stage posture changing means 14 functions to support the coupling structure 36 so that it can rotate. Further, in the case of using physical rotational force imparting means 38 such as a rotational drive motor that applies rotational force Fr to the coupling structure 36, the stage posture changing means 14 has a structure for rotating the turning shaft 26 itself, In addition, it is also possible to adopt a structure in which a transmission means (not shown) using a gear including a rack, a pinion, etc., for transmitting the rotational force from the rotational force imparting means 38 to the turning shaft 26 is provided.

上述したように、回転力授与手段38としては、強力なモータによって旋回軸26を回転させる構成としても良いし、切削加工装置の操作者が手動で回転させることであってもよい。どのようにして回転力Frを与えるか、あるいは回転力授与手段38をどのような構成で実現するかは、切削加工の対象によって適宜決定される、単なる設計的事項である。   As described above, the rotational force imparting means 38 may be configured to rotate the turning shaft 26 with a powerful motor, or may be manually rotated by an operator of the cutting apparatus. How to apply the rotational force Fr or how the rotational force imparting means 38 is realized is merely a design matter that is appropriately determined depending on the object of cutting.

第1門型フレーム30及び第2門型フレーム32については、図1において両者共に水平方向のフレームを具えた構造として描かれているが、水平方向(X軸方向)のフレーム部分を必ずしも具える必要はない。第1門型フレーム30及び第2門型フレーム32の垂直方向(Z軸方向)のフレーム部分が、それぞれ固定基盤10及び支持テーブル28に変形することなく固定されていればよい。   The first portal frame 30 and the second portal frame 32 are both depicted as a structure having a horizontal frame in FIG. 1, but the frame portion in the horizontal direction (X-axis direction) is not necessarily provided. There is no need. The vertical frame portions (Z-axis direction) of the first portal frame 30 and the second portal frame 32 may be fixed to the fixed base 10 and the support table 28 without being deformed, respectively.

<第2実施例>
図2から図6を参照して、第2実施例について説明する。図2及び図3は、それぞれ、第2実施例の切削加工装置の概略的構成を示す正面図及び側面図である。
<Second embodiment>
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are a front view and a side view, respectively, showing a schematic configuration of the cutting apparatus of the second embodiment.

被切削加工物68は、回転テーブル44に設置され、ステージ42によって、主軸スピンドル72との相対位置関係が決められる。主軸スピンドル72に装着される工具70はエンドミルであるものとして、以下説明するが、これに限らずドリル、フライスカッター、バイト、フライカットツール、砥石や研磨工具等であっても以下の説明は同様に成り立つ。   The workpiece 68 is placed on the rotary table 44, and the relative positional relationship with the main spindle 72 is determined by the stage 42. The tool 70 attached to the spindle 72 is described as an end mill, but the following description is the same for a drill, a milling cutter, a bite, a fly cutting tool, a grindstone, and a polishing tool. It holds.

エンドミルに対しては、その切削加工部分である先端の位置が、被切削加工物68の加工面(X-Y平面とする。)に対して並進移動でき、かつX-Y平面に垂直の方向(Z軸方向とする。)にも並進移動できる構成とする必要がある。又、被切削加工物68は、加工中に、Z軸に平行な軸の周りに回転させる必要が生じる場合もある。これらの要請に応えるために、ステージ42は、被切削加工物68を固定して保持する回転テーブル44と、X軸スライダー52と、Z軸スライダー46とを含む。回転テーブル44は、以後の説明においてC軸ロータリーテーブルということもある。   For the end mill, the position of the tip, which is the cutting part, can translate relative to the machining surface (XY plane) of the workpiece 68 and is perpendicular to the XY plane (Z-axis direction). It is also necessary to have a configuration that allows translational movement. Also, the workpiece 68 may need to be rotated about an axis parallel to the Z axis during machining. In order to meet these requirements, the stage 42 includes a rotary table 44 that holds the workpiece 68 fixedly, an X-axis slider 52, and a Z-axis slider 46. The rotary table 44 is sometimes referred to as a C-axis rotary table in the following description.

回転テーブル44は、Z軸に平行な方向の回転軸に対して、θ方向に回転するように、上部テーブル64の上面にθ回転面76を具えて構成される。θ方向の回転とは、ここでは、Z軸に平行な回転軸の周りの回転をいうものとする。また、以後の説明において、Z軸に平行な方向の回転軸をC軸ということもある。   The rotary table 44 includes a θ rotation surface 76 on the upper surface of the upper table 64 so as to rotate in the θ direction with respect to a rotation axis parallel to the Z axis. Here, the rotation in the θ direction refers to rotation around a rotation axis parallel to the Z axis. In the following description, the rotation axis in the direction parallel to the Z axis may be referred to as the C axis.

また回転テーブル44は、Y軸方向にスライドして並進移動するとともに、θ方向に回転することが可能なように上部テーブル64に設置される。具体的には、上部テーブル64は、Y軸ステージ66が上部テーブル64上でY軸方向にスライドさせて並進移動されるようにY軸スライドガイド74が形成されている。特に、回転テーブル44は、θ方向に回転する構成とする必要があるので、Y軸ステージ66と回転テーブル44は、互いの接触面が摺動するように構成する。   The rotary table 44 is installed on the upper table 64 so as to slide in the Y-axis direction and translate and move in the θ direction. Specifically, the upper table 64 is formed with a Y-axis slide guide 74 so that the Y-axis stage 66 is translated on the upper table 64 in the Y-axis direction. In particular, since the rotary table 44 needs to be configured to rotate in the θ direction, the Y-axis stage 66 and the rotary table 44 are configured such that their contact surfaces slide.

すなわち、Y軸ステージ66と回転テーブル44との、互いの接触面がθ回転面76である。回転テーブル44はY軸ステージ66の回転テーブル側44に設けられた、C軸方向の回転軸の回りを回転できるように構成すればよい。回転テーブル44の回転機構としては、例えば、回転モータとラック、ピニオン、及び、または、歯車を用いた回転伝達機構を用いて構成することができ、その構成は、従来周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   That is, the contact surface between the Y-axis stage 66 and the rotary table 44 is the θ rotation surface 76. The rotary table 44 may be configured to be rotatable around the rotary axis in the C-axis direction provided on the rotary table side 44 of the Y-axis stage 66. As the rotation mechanism of the rotary table 44, for example, a rotation transmission mechanism using a rotation motor and a rack, a pinion, and a gear can be used. Detailed description is omitted.

Y軸スライドガイド74は、上部テーブル64のY軸ステージ66側の表面に設けられていて、例えば、断面形状が矩形又は三角形のリッジの形態を有する。一方、Y軸ステージ66には、上部テーブル64との対向面に、これらリッジ74に噛み合う溝を形成して、リッジに対して摺動するように構成されている。回転テーブル44は、市販のロータリーテーブルを用いて構成することができる。この回転テーブル44も、第1実施例の場合と同様に、被切削加工物を固定する締結・解放の制御が可能な機械的把持固定手段、磁力固定手段、冷凍チャック、あるいは、真空固定手段を具えている。   The Y-axis slide guide 74 is provided on the surface of the upper table 64 on the Y-axis stage 66 side. For example, the Y-axis slide guide 74 has a rectangular or triangular ridge shape in cross section. On the other hand, the Y-axis stage 66 is configured so that grooves that engage with the ridges 74 are formed on the surface facing the upper table 64 and slides with respect to the ridges. The rotary table 44 can be configured using a commercially available rotary table. Similarly to the case of the first embodiment, this rotary table 44 is also provided with mechanical gripping fixing means, magnetic force fixing means, refrigeration chuck, or vacuum fixing means capable of controlling fastening / release for fixing the workpiece. It has.

X軸スライダー52は、主軸スピンドル支持体73によって、主軸スピンドル72が固定され、そして、X軸スライドガイド78を滑らかにスライドできるように設けられている。Z軸スライダー46は、門型フレーム50の縦方向のフレーム部分に左右対称に設けられ、門型フレーム50のこれらフレーム部分を滑らかにスライドできるように設けられている。   The X-axis slider 52 is provided so that the spindle spindle 72 is fixed by the spindle spindle support 73 and the X-axis slide guide 78 can slide smoothly. The Z-axis slider 46 is provided symmetrically on the vertical frame portion of the portal frame 50 so that the frame portion of the portal frame 50 can be smoothly slid.

以上説明したように、ステージ42は、エンドミルの先端位置がX-Y-Z方向に並進移動でき、又、Z軸に平行な軸の周りに回転させるための構成部分を指している。すなわち、第2実施例では、ステージ42は、上部テーブル64と、Y軸ステージ66と、回転テーブル44と、X軸スライダー52と、X軸スライドガイド78と、Z軸スライダー46と、門型フレーム50とを含んで形成される。   As described above, the stage 42 refers to a component that allows the tip end position of the end mill to translate in the X-Y-Z direction and rotate around an axis parallel to the Z axis. That is, in the second embodiment, the stage 42 includes an upper table 64, a Y-axis stage 66, a rotary table 44, an X-axis slider 52, an X-axis slide guide 78, a Z-axis slider 46, and a portal frame. 50 and formed.

このステージ42は、主軸スピンドル72と結合して結合構造体136を構成している。回転テーブル44と主軸スピンドル72の両者の結合は、他の構成部材を介在させて間接的に行っている。他の構成部材とは、具体的には、X軸スライダー52、X軸スライドガイド78、Z軸スライダー46、門型フレーム50、上部テーブル64及びY軸ステージ66等を指す。   The stage 42 is coupled to the main spindle 72 to form a coupling structure 136. The coupling between the rotary table 44 and the spindle spindle 72 is indirectly performed by interposing other constituent members. Specifically, the other components refer to the X-axis slider 52, the X-axis slide guide 78, the Z-axis slider 46, the portal frame 50, the upper table 64, the Y-axis stage 66, and the like.

この発明の切削加工装置は、この結合構造体136に対して、第1実施例の場合と同様に、主軸スピンドル72の向きを変える回転を与えて、この結合構造体136の姿勢を変えるステージ姿勢変更手段を具えている。   In the cutting apparatus of the present invention, as in the case of the first embodiment, a stage posture for changing the posture of the coupling structure 136 by applying a rotation that changes the orientation of the spindle spindle 72 to the coupling structure 136. It has means for changing.

第2実施例では、このステージ姿勢変更手段をフープシェーカー54で構成している。以下、フープシェーカー54の構成例につき説明する。フープシェーカー54は、フープ56と、テーブル回転転がり軸受け部60と、下部テーブル62と、フープ回転ローラ58と、ローラ支持体59と、固定部すなわちストッパー86とを主として具えている。フープ56は、円環状の形態をしていて、この円環の中心を回転中心として、外力により回転が与えられて、このフープ56と結合されている結合構造体136を回転させるものである。   In the second embodiment, this stage posture changing means is constituted by a hoop shaker 54. Hereinafter, a configuration example of the hoop shaker 54 will be described. The hoop shaker 54 mainly includes a hoop 56, a table rotating and rolling bearing portion 60, a lower table 62, a hoop rotating roller 58, a roller support 59, and a fixed portion, that is, a stopper 86. The hoop 56 has an annular shape, and is rotated by an external force with the center of the ring as the center of rotation to rotate the coupling structure 136 coupled to the hoop 56.

結合構造体136のステージ42は、上部テーブル64の上面に形成され、上部テーブル64は、フープシェーカー54の下部テーブル62と、テーブル回転転がり軸受け部60によって結合されている。上部テーブル64は、テーブル回転転がり軸受け部60によって、下部テーブル62に対して、テーブル面(図2におけるX-Y面)に垂直な方向の回転軸に対して回転できる構成となっている。このテーブル回転転がり軸受け部60による回転機構と、上述のフープシェーカー54による回転機構とによって、主軸スピンドル72の主軸の重力に対する方向を自在に変化させることが可能となる。   The stage 42 of the coupling structure 136 is formed on the upper surface of the upper table 64, and the upper table 64 is coupled to the lower table 62 of the hoop shaker 54 by the table rotating and rolling bearing portion 60. The upper table 64 can be rotated with respect to the rotation axis in a direction perpendicular to the table surface (XY plane in FIG. 2) with respect to the lower table 62 by the table rotation rolling bearing portion 60. By the rotation mechanism by the table rotation rolling bearing portion 60 and the rotation mechanism by the above-described hoop shaker 54, it is possible to freely change the direction of the spindle of the spindle spindle 72 with respect to gravity.

すなわち、テーブル回転転がり軸受け部60による回転機構によって、図2及び図3におけるX-Y面に垂直な方向の回転軸に対して回転でき、かつフープシェーカー54による回転機構によって、図2におけるY軸方向に平行な方向の回転軸に対して回転できる構成となる。このようにX-Y面に垂直な方向の回転軸に対して回転でき、かつY軸方向の回転軸に対して回転できることによって、主軸スピンドルの主軸及び被切削加工物68の加工面の重力に対する方向を、共に変化させることが可能となる。   That is, it can be rotated with respect to the rotation axis in the direction perpendicular to the XY plane in FIGS. 2 and 3 by the rotation mechanism by the table rotation rolling bearing portion 60, and in the Y-axis direction in FIG. 2 by the rotation mechanism by the hoop shaker 54. It becomes the structure which can rotate with respect to the rotating shaft of a parallel direction. Thus, by being able to rotate with respect to the rotation axis in the direction perpendicular to the XY plane and with respect to the rotation axis in the Y-axis direction, the direction of the spindle of the spindle and the machining surface of the workpiece 68 with respect to gravity can be set. , Both can be changed.

ただし、ステージ42を、上部テーブル64と下部テーブル62とを、テーブル回転転がり軸受け部60によって結合した構成とすることは、この発明を実施するうえで必須事項ではない。上部テーブル64と下部テーブル62とを一体として形成しても良い。上部テーブル64を、下部テーブル62に対して、テーブル面に垂直な方向の回転軸に対して回転できる構成とすることによって、切削加工の種類によっては、より使用しやすい装置とすることができる。   However, it is not essential to implement the present invention that the stage 42 has a configuration in which the upper table 64 and the lower table 62 are joined by the table rotating and rolling bearing portion 60. The upper table 64 and the lower table 62 may be integrally formed. By making the upper table 64 rotatable relative to the lower table 62 with respect to the rotation axis in the direction perpendicular to the table surface, it is possible to make the apparatus easier to use depending on the type of cutting.

下部テーブル62とフープ56とは、例えば、溶接によって固定されている。図2、図6及び図7ではこの溶接固定部を太線で示してある。   The lower table 62 and the hoop 56 are fixed by welding, for example. In FIG. 2, FIG. 6 and FIG. 7, this weld fixing portion is indicated by a bold line.

フープ56は、図2において1つだけ描かれているが、実際は平行に同一半径のフープが2つ結合されて構成される。この様子を、図3を参照して説明する。図3は、第2実施例の切削加工装置の、図2に示したX軸の方向から見た概略的構成図である。フープ56は、平行に同一半径のフープ2つが、フープ固定部80-1及び80-2で結合されて形成されている。フープ固定部は、ここでは、2箇所に設定されているように示されているが、フープの円周方向に沿って等間隔に3つから4つ程度設けるのが良い。   Although only one hoop 56 is illustrated in FIG. 2, it is actually configured by connecting two hoops having the same radius in parallel. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the cutting apparatus according to the second embodiment when viewed from the X-axis direction shown in FIG. The hoop 56 is formed by connecting two hoops having the same radius in parallel by the hoop fixing portions 80-1 and 80-2. Here, the hoop fixing portions are shown to be set at two places, but it is preferable to provide about three to four hoops at equal intervals along the circumferential direction of the hoop.

上記2つのそれぞれのフープ56に対してフープ回転ローラ58が、それぞれ設けられている。フープ回転ローラ58は、ローラ支持体59によって回転自在に支持されていて、ローラ支持体59は、固定基盤40に固定されている。従って、フープ56は、外部から手動または他の回転駆動手段からの回転力Frが与えられると、フープ回転ローラ58の助けを受けて、回転可能な構成となっている。   A hoop rotating roller 58 is provided for each of the two hoops 56. The hoop rotating roller 58 is rotatably supported by a roller support 59, and the roller support 59 is fixed to the fixed base 40. Therefore, the hoop 56 is configured to be rotatable with the help of the hoop rotating roller 58 when a rotational force Fr is applied manually or from other rotational driving means from the outside.

図4を参照して第2実施例の切削加工装置のフープシェーカー固定部の概略的構成を説明する。フープ56に固定されたステージ42は、フープ56がフープ回転ローラ58によって回転されることによってその姿勢が変更されて、その姿勢が変更される。すなわち、ステージ42に固定された主軸スピンドル72、従って、エンドミルなどの工具及び被切削加工物68の重力方向に対する姿勢を、フープ56を回転することによって変更することが可能である。   A schematic configuration of the hoop shaker fixing portion of the cutting apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The posture of the stage 42 fixed to the hoop 56 is changed when the hoop 56 is rotated by the hoop rotation roller 58, and the posture is changed. That is, it is possible to change the posture of the spindle spindle 72 fixed to the stage 42, and thus the tool such as an end mill and the workpiece 68 with respect to the direction of gravity by rotating the hoop 56.

フープ56を所要の回転量すなわち回転角だけ回転させて、フープ56をその回転位置に何らかの手段で固定する必要がある。すなわち、一般的に、加工中においては、フープ56の回転を止めて、フープ56を固定することによって、ステージ42を固定する必要がある。そこで、図4に示すように、第2実施例の切削加工装置では、固定基盤40にフープ56を固定するためのストッパー86が設置されている。   It is necessary to rotate the hoop 56 by a required rotation amount, that is, a rotation angle, and fix the hoop 56 to the rotation position by some means. That is, in general, during processing, it is necessary to fix the stage 42 by stopping the rotation of the hoop 56 and fixing the hoop 56. Therefore, as shown in FIG. 4, in the cutting apparatus of the second embodiment, a stopper 86 for fixing the hoop 56 to the fixed base 40 is installed.

ストッパー86は、ブレーキ板82及びブレーキ板締め付けねじ84を具えて構成されており、ブレーキ板82によって、フープ56を挟み込む構成となっている。ステージ42の、重力方向に対する姿勢を変える場合、すなわち円形のフープ56をその中心軸の回りに0°〜360°の範囲内で回転させる場合には、ブレーキ板締め付けねじ84を緩めて、ブレーキ板82によって挟み込まれているフープ56を自由に動ける状態とする。また、被加工物をステージ42に装着する時等、ステージ42を固定基盤40に固定する必要がある場合には、ブレーキ板締め付けねじ84を締めることによってフープ56がブレーキ板82によって強く挟み込まれる状態とする。このようにすることで、ブレーキ板82とフープ56との間の摩擦力によって、ステージ42を固定基盤40に固定することができる。   The stopper 86 includes a brake plate 82 and a brake plate tightening screw 84, and the hoop 56 is sandwiched between the brake plates 82. When changing the posture of the stage 42 with respect to the direction of gravity, that is, when rotating the circular hoop 56 within the range of 0 ° to 360 ° around its central axis, the brake plate tightening screw 84 is loosened to release the brake plate. The hoop 56 sandwiched between 82 is in a state where it can move freely. In addition, when it is necessary to fix the stage 42 to the fixed base 40, for example, when the work piece is mounted on the stage 42, the hoop 56 is strongly sandwiched between the brake plates 82 by tightening the brake plate fastening screws 84. And By doing so, the stage 42 can be fixed to the fixed base 40 by the frictional force between the brake plate 82 and the hoop 56.

市販のフープシェーカーは、フープ回転手段が一体化されているものが多いが、ここでは、フープシェーカーをフープ回転手段が備わっていないものを指すものとする。これは、第2実施例の切削加工装置の操作者が手動でフープを回すことによって、ステージの姿勢を変更する方が便利な場合もあるからである。すなわち、手動でステージの姿勢を変更するタイプの切削加工装置を構成するには、手動以外の手段でフープ回転をするための手段をあえて具えている必要がないので、このような切削加工装置も第2実施例に含めるために、便宜的に、フープシェーカーとフープ回転手段とを別々に扱った。   Many commercially available hoop shakers are integrated with a hoop rotating means. Here, a hoop shaker is not provided with a hoop rotating means. This is because it may be more convenient for the operator of the cutting apparatus of the second embodiment to change the posture of the stage by manually turning the hoop. That is, it is not necessary to provide a means for rotating the hoop by means other than manual in order to construct a cutting apparatus that manually changes the posture of the stage. For the sake of convenience, the hoop shaker and the hoop rotating means were handled separately for inclusion in the second embodiment.

<第3実施例>
次に、図5を参照して、第3実施例の切削加工装置のステージ姿勢変更手段をフープシェーカーとフープ回転手段とで構成した例について説明する。図5は、第3実施例のステージ姿勢変更手段の概略的構成を示す斜視図である。
<Third embodiment>
Next, with reference to FIG. 5, an example in which the stage posture changing means of the cutting apparatus of the third embodiment is constituted by a hoop shaker and a hoop rotating means will be described. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the stage posture changing means of the third embodiment.

図5においては、図面の煩瑣を避けるために、上述したステージ42についてはその詳細を省略し、破線で囲ってその配置される位置を示してある。また、ステージ42を搭載する上部テーブル64、及び下部テーブル62についてもその詳細は省略して示してある。   In FIG. 5, in order to avoid the trouble of drawing, the details of the stage 42 described above are omitted, and the positions where the stages 42 are arranged are surrounded by broken lines. Details of the upper table 64 and the lower table 62 on which the stage 42 is mounted are also omitted.

ステージ姿勢変更手段は、フープ56及びフープ回転ローラ58を有するフープシェーカー54と、このフープ56に外部から回転力を与えるフープ回転手段90とを含んで構成されている。フープシェーカー54には、図5に示すように、ステージ42が固定されている。フープ回転手段90は、姿勢変更力取得手段96及び姿勢変更力授与手段94を具えており、姿勢変更力取得手段96は滑車88とチェーン92とを具えている。すなわち、フープシェーカー54とフープ回転手段90とが固定基盤40を共通基盤として形成されている。   The stage posture changing means includes a hoop shaker 54 having a hoop 56 and a hoop rotating roller 58, and a hoop rotating means 90 for applying a rotational force to the hoop 56 from the outside. A stage 42 is fixed to the hoop shaker 54 as shown in FIG. The hoop rotating means 90 includes a posture change force acquisition means 96 and a posture change force giving means 94, and the posture change force acquisition means 96 includes a pulley 88 and a chain 92. That is, the hoop shaker 54 and the hoop rotating means 90 are formed with the fixed base 40 as a common base.

フープシェーカー54にステージ42を固定し、フープシェーカー54とフープ回転手段90とを固定基盤40を共通基盤として設ける構成とすると、ステージ42を固定基盤40に対してその姿勢を変更させるための機構を容易に実現できる。フープ回転手段90は、図5に示した例の他に、いろいろなタイプが考えられるが、基本的な機能は、フープ56を固定基盤40に対して回転させることである。すなわち、フープ56を固定基盤40に対して回転させる機能が実現できるものであれば、フープ回転手段90は、図5に示した構成に限定されるものではない。   When the stage 42 is fixed to the hoop shaker 54 and the hoop shaker 54 and the hoop rotating means 90 are provided as the common base 40, a mechanism for changing the posture of the stage 42 with respect to the fixed base 40 is provided. It can be easily realized. Various types of hoop rotating means 90 can be considered in addition to the example shown in FIG. 5, but the basic function is to rotate the hoop 56 relative to the fixed base 40. That is, the hoop rotating means 90 is not limited to the configuration shown in FIG. 5 as long as the function of rotating the hoop 56 with respect to the fixed base 40 can be realized.

既に説明したように、フープ56は、同一半径のフープ2つが、平行にフープ固定部80-1及び80-2で結合されることによって形成されている。フープ固定部のいずれか一箇所(ここではフープ固定部80-1)にチェーン92を結び滑車88を介して姿勢変更力授与手段94に繋がれている。   As already described, the hoop 56 is formed by connecting two hoops having the same radius in parallel by the hoop fixing portions 80-1 and 80-2. A chain 92 is connected to any one of the hoop fixing portions (here, the hoop fixing portion 80-1) and connected to the posture changing force giving means 94 via a pulley 88.

フープ56は、フープ固定部80-1に結び付けられたチェーン92を引き上げたり引き下ろしたりすることによって、フープ56に固定されているステージ42の姿勢を変更させることができる。すなわち、チェーン92を、滑車88を介して姿勢変更力授与手段94によって引いたり緩めたりすることで、フープ56を回転運動させ、フープ56に固定されているステージ42の姿勢を変更させることができる。   The hoop 56 can change the posture of the stage 42 fixed to the hoop 56 by pulling up or pulling down the chain 92 connected to the hoop fixing portion 80-1. That is, by pulling or loosening the chain 92 by the posture changing force giving means 94 via the pulley 88, the hoop 56 can be rotated and the posture of the stage 42 fixed to the hoop 56 can be changed. .

姿勢変更力授与手段94は、モータの回転を歯車によってチェーン92に伝える回転駆動装置として構成することができる。姿勢変更力取得手段96は、滑車88とチェーン92を具えて構成することができる。これら、滑車88、チェーン92及びモータの回転を歯車によってチェーンに伝える構成の姿勢変更力授与手段94は、いずれも市販されているものを利用できる。   The posture change force giving means 94 can be configured as a rotation drive device that transmits the rotation of the motor to the chain 92 by a gear. The posture change force acquisition means 96 can be configured to include a pulley 88 and a chain 92. As the posture changing force imparting means 94 configured to transmit the pulley 88, the chain 92, and the rotation of the motor to the chain by a gear, commercially available ones can be used.

上述したように、フープ56に固定されているステージ42は、ある一つの取り得る姿勢から他の取り得る姿勢へと、その姿勢を変更でき、かつ任意の位置でその姿勢を固定することができる。ここで、図6及び図7を参照して、ステージ42を90°及び180°回転した状態を説明する。図6及び図7は、それぞれステージ42が90°及び180°回転した状態(以後、「カッティングポジション」ということもある。)を示している。また図2及び図3に示した状態(以後、「セッティングポジション」ということもある。)は、ステージ42の姿勢の初期状態、すなわち、例えば、主軸スピンドルの回転軸の方向が重力方向と平行な方向を向いた状態を示している。   As described above, the stage 42 fixed to the hoop 56 can change its posture from one possible posture to another, and can fix the posture at an arbitrary position. . Here, a state where the stage 42 is rotated by 90 ° and 180 ° will be described with reference to FIG. 6 and FIG. 6 and 7 show a state in which the stage 42 is rotated by 90 ° and 180 °, respectively (hereinafter also referred to as “cutting position”). 2 and 3 (hereinafter also referred to as “setting position”) is an initial state of the stage 42, that is, for example, the direction of the rotation axis of the main spindle is parallel to the direction of gravity. It shows a state of facing the direction.

セッティングポジションは、被切削加工物を取り付けることを含めて、加工開始に当たって、第2実施例の切削加工装置を加工作業が可能な状態にセッティングするのに適している。   The setting position is suitable for setting the cutting device according to the second embodiment to a state in which a machining operation can be performed at the start of machining, including attaching a workpiece.

セッティング工程が終了したら、ステージ42をセッティングポジションから、90°あるいは180°回転運動させることでその姿勢を変更して、ストッパー86によって固定基盤40に固定する。そして加工工程を実行すれば、加工中に生成される切り屑は、重力によって自然に落下し、加工部分に留まることはない。   When the setting process is completed, the stage 42 is rotated 90 ° or 180 ° from the setting position to change its posture, and is fixed to the fixed base 40 by the stopper 86. When the machining process is executed, the chips generated during machining naturally fall by gravity and do not stay on the machined part.

セッティング工程終了後、原則的には、上述のように、ステージ42を90°あるいは180°回転運動させてその姿勢を変更して加工工程を実行することで、この発明の切削加工装置の有効性は発揮される。しかしながら、通常は、図2に示すような、テーブル回転転がり軸受け部60が設けられた装置を用い、次のように行うことで、切り屑を装置の外に撒き散らすことなく、全ての切り屑を完全に回収する。   After the setting process is completed, in principle, as described above, the stage 42 is rotated 90 ° or 180 ° to change the posture and execute the machining process. Is demonstrated. However, normally, as shown in FIG. 2, using the apparatus provided with the table rotation rolling bearing portion 60, all the chips can be obtained without scattering the chips outside the apparatus by carrying out as follows. Collect completely.

まず、図2において正面側に上下にスライドする、切り屑回収機構を兼ねたカバー(図示せず)を取り付ける。次にセッティング工程が終了したら、ステージ42をセッティングポジションから、上部テーブル64と一緒に、下部テーブル62に対してテーブル回転転がり軸受け部60を介して回転させ(好ましくは90°回転させ)、図2において正面部が左側面を向くようにする。その上で、ステージ42をフープ56の回転により主軸スピンドル72の回転軸の方向が重力方向に対して90°あるいは180°回転運動させることでその姿勢を変更して、ストッパー86によって固定基盤40に固定する。そして加工工程を実行すれば、加工中に生成される切り屑は、重力によって自然に落下し、ステージの本来の正面部に取り付けた屑回収機構を兼ねたカバーにより回収させることができる。従って、切り屑は加工部分に留まることはなく、しかも全ての切り屑が完全に回収される。   First, a cover (not shown) that also slides up and down in FIG. 2 and also serves as a chip collection mechanism is attached. Next, when the setting process is completed, the stage 42 is rotated from the setting position together with the upper table 64 to the lower table 62 via the table rotation rolling bearing section 60 (preferably rotated by 90 °). The front part faces the left side. Then, the orientation of the stage 42 is changed by rotating the direction of the spindle spindle 72 by 90 ° or 180 ° with respect to the direction of gravity by the rotation of the hoop 56, and the posture is changed to the fixed base 40 by the stopper 86. Fix it. When the machining process is executed, chips generated during the process naturally fall due to gravity, and can be collected by a cover that also serves as a scrap collecting mechanism attached to the original front portion of the stage. Therefore, the chips do not remain in the processed portion, and all the chips are completely recovered.

フープ56を加工工程においてセッティングポジションから、90°回転するのが望ましいか、180°回転するのが望ましいかは、被切削加工物の形状や、加工形状によって決められる。もちろん、また、フープ56の回転量は、90°あるいは180°に限定されるものではなく0°から180°の範囲内で任意に選択できることは明らかである。   Whether the hoop 56 is preferably rotated 90 ° or 180 ° from the setting position in the machining process is determined by the shape of the workpiece and the machining shape. Of course, it is obvious that the rotation amount of the hoop 56 is not limited to 90 ° or 180 °, but can be arbitrarily selected within the range of 0 ° to 180 °.

上述した第2及び第3実施例の構成に従って、発明者らが試作した切削加工装置は、ステージ42の外形寸法が幅560 mm、奥行580 mm、高さが650 mmであり、その重さが130 kgである。加工姿勢を変更できない従来の同種の切削加工装置に比べて、その大きさ及び重量が小さいのが特徴である。X軸、Y軸及びZ軸の最高分解能は0.25μmであり、繰り返し位置決め精度は±0.5μmである。また、上述したように、Y軸ステージ66上に回転テーブル44(C軸ロータリーテーブル)を搭載している。C軸ロータリーテーブルはC軸を回転軸として、最高回転速度が毎分5,000回転可能である。また、C軸ロータリーテーブルの角度割り出し精度は、0.036°である。主軸スピンドルの回転数は、毎分3,000から40,000回転が可能である。   In accordance with the configuration of the second and third embodiments described above, the cutting device prototyped by the inventors has an outer dimension of the stage 42 having a width of 560 mm, a depth of 580 mm, and a height of 650 mm. 130 kg. It is characterized by its small size and weight compared to a conventional cutting device of the same type that cannot change the machining posture. The maximum resolution of the X-axis, Y-axis, and Z-axis is 0.25 μm, and the repeat positioning accuracy is ± 0.5 μm. Further, as described above, the rotary table 44 (C-axis rotary table) is mounted on the Y-axis stage 66. The C-axis rotary table has a maximum rotation speed of 5,000 revolutions per minute with the C-axis as the rotation axis. The angle indexing accuracy of the C-axis rotary table is 0.036 °. The spindle spindle can rotate from 3,000 to 40,000 revolutions per minute.

また、第2及び第3実施例の切削加工装置は、いずれも、主軸スピンドルに砥石を取り付けることが可能な構成としてある。砥石を取り付ければ、砥石による切削加工姿勢を、重力方向に対して変化させることが可能であるので、砥石による、複雑形状の加工に対応することが可能となる。   Further, the cutting devices of the second and third embodiments are both configured to be able to attach a grindstone to the spindle spindle. If the grindstone is attached, the cutting posture by the grindstone can be changed with respect to the direction of gravity, so that it is possible to cope with complex shape machining by the grindstone.

すなわち、砥石による切削加工においても、エンドミルによる切削加工と同様に、被切削加工物の形状によっては重力方向に対して砥石の加工動作方向が制限されることがある。しかし、この場合でも、第2実施例の切削加工装置によれば、砥石による切削加工姿勢を、重力方向に対して変化させることが可能であるので、対応可能となる。   That is, in the cutting process using a grindstone, the cutting operation direction of the grindstone may be limited with respect to the gravitational direction depending on the shape of the workpiece, as in the cutting process using an end mill. However, even in this case, according to the cutting apparatus of the second embodiment, the cutting posture by the grindstone can be changed with respect to the direction of gravity, so that it is possible to cope with it.

また、主軸スピンドルにメタルボンド超砥粒砥石を取り付ければ、電解インプロセスドレッシング法(ELID:Elecrtolytic in-process dressing)による研削加工を実施することも可能となる。   In addition, if a metal bond superabrasive grindstone is attached to the main spindle, it is possible to perform grinding by electrolytic in-process dressing (ELID).

次に、工具70として3 mm径の超硬コーティング2枚刃エンドミルを用いて、金属鋼(型番: HPM-38)を対象にしてポケット加工した例を説明する。切削加工中に、エンドミル及び被切削加工物の加工部分の冷却や潤滑の目的で使われることがある、クーラントミストは使わなかった。エンドミルの回転軸の方向を重力方向に対して90°傾けて加工した場合と、傾けずに加工した場合とで、加工中の切りくずの排出状況、切削面の粗さ及び加工後のエンドミルの摩耗について比較した。   Next, an example in which pocket machining is performed on metal steel (model number: HPM-38) using a carbide coated two-blade end mill with a diameter of 3 mm as the tool 70 will be described. During the cutting process, no coolant mist, which is sometimes used to cool or lubricate the end mill and the machined part of the workpiece, was used. Depending on whether the end mill rotating shaft is tilted 90 ° with respect to the direction of gravity or when it is not tilted, the chip discharge status during processing, the roughness of the cutting surface, and the end mill after processing The wear was compared.

加工条件は、エンドミルの回転速度を毎分20,000回転、1回のエンドミルの操作によって加工される加工深さ20μm、横送り加工の送り量(Cross Feed)はX軸が500μm、Y軸が235μm、トータルの加工深さは、1 mmである。エンドミルの送り速度は、Z軸方向には毎分1 mm、X軸及びY軸の方向には毎分80 mmとした。   Machining conditions are as follows: End mill rotation speed is 20,000 revolutions per minute, processing depth is 20μm processed by one end mill operation, cross feed is X-axis is 500μm, Y-axis is 235μm, The total processing depth is 1 mm. The feed rate of the end mill was 1 mm / min in the Z-axis direction and 80 mm / min in the X-axis and Y-axis directions.

エンドミルの回転軸の方向を重力方向に対して90°傾けて加工した場合には、切りくずを重力で落下させながら連続的に切削加工ができ、加工面に留まる切りくずの量が少ないことが確認できた。従来の切削加工装置では、切削加工姿勢を変えることができないので、一般にエンドミルの回転軸の方向を重力方向に対して90°傾けて加工することは不可能である。ここでは3 mm径のエンドミルを使用したが、近年、15μmエンドミルなどのマイクロツールによるミーリング切削加工や、単結晶ダイヤモンドカッターによるサブミクロン、ナノレベルの超精密切削加工が試みられている。特にこうした切削加工では、切り屑の排出がその加工特性や表面精度にさらに重大な影響を及ぼすことから、この発明は極めて多大な効果を発揮することは言うまでもない。   When the end mill's rotation axis is tilted 90 ° with respect to the direction of gravity, machining can be performed continuously while dropping the chips by gravity, and the amount of chips remaining on the machined surface is small. It could be confirmed. In a conventional cutting apparatus, since the cutting posture cannot be changed, it is generally impossible to perform machining by inclining the direction of the rotation axis of the end mill by 90 ° with respect to the direction of gravity. Although a 3 mm diameter end mill was used here, in recent years, milling cutting with a micro tool such as a 15 μm end mill, and submicron, nano level ultra-precision cutting with a single crystal diamond cutter have been attempted. In particular, in such a cutting process, it is needless to say that the present invention exerts a very great effect because the discharge of chips has a more serious effect on the processing characteristics and surface accuracy.

また、上述のように、エンドミルの回転軸の方向を傾けることが可能であるとしても、従来の切削加工装置では、主軸スピンドルやそれを支える部材等が重いので、エンドミルの回転軸の方向を傾けることによって、エンドミルを重力に逆らって移動させることは、エンドミルの移動に使われるサーボモータのトルクの大きさでは困難である。それに対して第2実施例の切削加工装置によれば、主軸スピンドル72やそれを支える部材等の重さは、次に示すように非常に軽く設計されている。   Further, as described above, even if the direction of the rotation axis of the end mill can be tilted, in the conventional cutting apparatus, the spindle spindle and the members supporting it are heavy, so the direction of the rotation axis of the end mill is tilted. Accordingly, it is difficult to move the end mill against the gravity with the magnitude of the torque of the servo motor used for the movement of the end mill. On the other hand, according to the cutting apparatus of the second embodiment, the weight of the spindle spindle 72 and the members supporting it is designed to be very light as follows.

主軸スピンドル72の重さは1.2 kg、主軸スピンドル72を支える部材の重さは0.6 kg、X軸スライダー52の重さは7.4 kg、Z軸スライダー46の重さは3.6 kg、Y軸ステージ66の重さは5.5 kg、回転テーブル44(C軸ロータリーテーブル)の重さは13.7 kg、門型フレーム50のトータル重量は26.3 kgである。これらのトータル重量は、配線・配管・電気部品等を加えてほぼ130 kgと従来の切削加工装置と比較すると軽量な設計となっている。   The spindle spindle 72 weighs 1.2 kg, the member supporting the spindle spindle 72 weighs 0.6 kg, the X-axis slider 52 weighs 7.4 kg, the Z-axis slider 46 weighs 3.6 kg, and the Y-axis stage 66 The weight is 5.5 kg, the weight of the rotary table 44 (C-axis rotary table) is 13.7 kg, and the total weight of the portal frame 50 is 26.3 kg. These total weights, including wiring, piping, and electrical parts, are almost 130 kg, which is a lighter design compared to conventional cutting equipment.

切削面の粗さについては、エンドミルの回転軸の方向を重力方向に対して90°傾けて加工しても、傾けずに加工しても、ほぼ同様の結果であった。また、加工後のエンドミルの摩耗の度合いも十分に小さいことが確かめられた。   With respect to the roughness of the cutting surface, the results were almost the same regardless of whether the direction of the axis of rotation of the end mill was tilted by 90 ° or not. It was also confirmed that the degree of wear of the end mill after processing was sufficiently small.

以上説明したように、第2及び第3実施例の切削加工装置の主軸スピンドル72にエンドミルを装着可能であるように設計することで、加工需要の多いポケット加工に有効に対応できる。   As described above, by designing the spindle spindle 72 of the machining apparatus according to the second and third embodiments so that the end mill can be mounted, it is possible to effectively cope with pocket machining with high machining demand.

また、回転テーブル44が真空固定手段、締結・解放の制御が可能な機械的固定手段、磁力固定手段あるいは冷凍チャックを具えて形成されていれば、加工が終了した被切削加工物を着脱する工程が簡略化される。加工が終了した段階で被切削加工物を着脱するには、一般にステージ42を切削時とは異なる姿勢に変えて行わなければならない場合が多い。しかし、回転テーブル44が真空固定手段、締結・解放の制御が可能な機械的固定手段、磁力固定手段あるいは冷凍チャックを具えていれば、被切削加工物を加工作業が終了した時点で、容易に取り外すことができる。すなわち、真空固定手段の場合は真空吸引をやめることで被切削加工物をを取り外せる。締結・解放の制御が可能な機械的固定手段の場合は、電気的な制御により機械的締結を解除する、又は、手動によって機械的締結を解除することで被切削加工物をを取り外せる。磁力固定手段の場合は、電磁石の通電を切ることによって磁力による固定手段を解除することで被切削加工物を取り外せる。冷凍チャックの場合は、冷凍チャックを昇温させることで被切削加工物を取り外すことができる。   In addition, if the rotary table 44 is formed with a vacuum fixing means, a mechanical fixing means capable of controlling fastening / release, a magnetic force fixing means, or a freezing chuck, the process of attaching / detaching the workpiece to be cut is completed. Is simplified. In order to attach and detach the workpiece after completion of machining, in general, it is often necessary to change the stage 42 to a posture different from that at the time of cutting. However, if the rotary table 44 is equipped with a vacuum fixing means, a mechanical fixing means capable of fastening / release control, a magnetic force fixing means or a freezing chuck, it is easy to process the workpiece after the work is finished. Can be removed. That is, in the case of the vacuum fixing means, the workpiece can be removed by stopping the vacuum suction. In the case of a mechanical fixing means capable of controlling fastening / release, the workpiece can be removed by releasing the mechanical fastening by electrical control or manually releasing the mechanical fastening. In the case of magnetic force fixing means, the workpiece can be removed by releasing the magnetic magnetic fixing means by turning off the electromagnet. In the case of a freezing chuck, the workpiece can be removed by raising the temperature of the freezing chuck.

また、被切削加工物を回転テーブル44に装着する場合にも、被切削加工物を回転テーブル44の固定手段の装着面に接触させて真空状態とする、磁力を発生させる、あるいは電気的制御可能な機械的固定手段により把持締結することで容易に行える。   In addition, even when the work piece is mounted on the turntable 44, the work piece is brought into a vacuum state by being brought into contact with the mounting surface of the fixing means of the turntable 44, generating a magnetic force, or being electrically controllable. This can be done easily by gripping and fastening with a simple mechanical fixing means.

図8(A)及び(B)を参照して、固定手段の一例である真空固定手段の構成及びその機能を説明する。図8(A)は真空固定手段の概略的平面図であり、図8(B)は正面から見た概略的図である。回転テーブル100に被切削加工物102が真空吸引されて固定される。真空吸引固定は、回転テーブル100に形成された真空吸引溝104から真空吸引ノズル106と真空吸引チューブ108を介して真空ポンプによって、回転テーブル100と被切削加工物102との間の空気が吸引されることによって行われる。   With reference to FIGS. 8A and 8B, the configuration and function of the vacuum fixing means, which is an example of the fixing means, will be described. FIG. 8 (A) is a schematic plan view of the vacuum fixing means, and FIG. 8 (B) is a schematic view seen from the front. A workpiece 102 is vacuum-sucked and fixed to the rotary table 100. In vacuum suction fixing, air between the rotary table 100 and the workpiece 102 is sucked from a vacuum suction groove 104 formed in the rotary table 100 by a vacuum pump through a vacuum suction nozzle 106 and a vacuum suction tube 108. Is done by doing.

このような構成とすれば、エンドミルの回転軸の方向が重力方向に対して90°の方向に設定されている場合、回転テーブル100の上面、すなわち被切削加工物102が真空吸引によって吸着している面が、重力の方向と平行になっている。従って、真空ポンプの吸引を中止すれば、重力によって被切削加工物102は自然落下するので、被切削加工物102の取り外しが容易に行える。この工程が後述する第3ステップである。もちろん第3ステップにおいては、被切削加工物102がステージへの固定状態を解除されたら自然落下する姿勢にステージを設定されていればよく、必ずしも、エンドミルの回転軸の方向が重力方向に対して90°の方向に向いている姿勢にステージが設定されている必要はない。   With this configuration, when the direction of the rotation axis of the end mill is set to 90 ° with respect to the direction of gravity, the upper surface of the rotary table 100, that is, the workpiece 102 is adsorbed by vacuum suction. The surface is parallel to the direction of gravity. Therefore, if the suction of the vacuum pump is stopped, the workpiece 102 is naturally dropped by gravity, so that the workpiece 102 can be easily removed. This process is the third step described later. Of course, in the third step, it is only necessary that the stage is set in a posture that allows the workpiece 102 to fall naturally when the workpiece 102 is released from the fixed state on the stage. There is no need to set the stage in a 90 ° orientation.

すなわち、後述する第2ステップは、結合構造体136を、主軸スピンドル72の向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように、回転させることによって姿勢変更されて設定された状態で、被切削加工物を切削加工するステップである。   That is, the second step to be described later is set by changing the posture by rotating the coupling structure 136 so that the direction of the spindle spindle 72 is changed to the other direction within a range from one direction to 360 °. In this state, the workpiece is cut.

また、被切削加工物102を回転テーブル100の上面に取り付ける場合にも、被切削加工物102を回転テーブル100の上面に接触させて真空ポンプの吸引を開始することで、容易に取り付けが行える。   Even when the workpiece 102 is attached to the upper surface of the rotary table 100, the workpiece 102 can be easily attached by bringing the workpiece 102 into contact with the upper surface of the rotary table 100 and starting suction of the vacuum pump.

以上説明したように、第2実施例の切削加工装置によれば、主軸スピンドル72の軸方向が重力方向と平行な状態で被切削加工物をステージ42に装着するステップ(第1ステップ)、及び主軸スピンドル72の軸方向が重力方向と垂直から180°の範囲内に設定された状態で被切削加工物を切削加工するステップ(第2ステップ)を実現できる。すなわち、被切削加工物をステージ42に装着する第1ステップは、上述したセッティングポジションで実施され、被切削加工物を切削加工する第2ステップは、上述したカッティングポジションで実施される。   As described above, according to the cutting apparatus of the second embodiment, the step of attaching the workpiece to the stage 42 in a state in which the axial direction of the spindle spindle 72 is parallel to the direction of gravity (first step), and A step (second step) of cutting the workpiece can be realized in a state where the axial direction of the main spindle 72 is set within a range of 180 ° perpendicular to the direction of gravity. That is, the first step of mounting the workpiece to be mounted on the stage 42 is performed at the setting position described above, and the second step of cutting the workpiece is performed at the cutting position described above.

また、第2ステップでは、主軸スピンドル72の軸方向が、切り屑が重力によって自然に落下する方向に向けられた姿勢で行われる。この姿勢は被切削加工物が、その固定を解かれれば、重力によって自然に落下する姿勢でもある。従って、被切削加工物に対する加工が終了した時点では、被切削加工物のステージへの固定状態を解除することによって、被切削加工物を取り外すステップ(第3ステップ)を実現できる。   Further, in the second step, the spindle direction of the spindle spindle 72 is performed in a posture in which the chips are directed in the direction in which the chips naturally fall by gravity. This posture is also a posture in which the workpiece is naturally dropped by gravity if the workpiece is released. Therefore, when the machining of the workpiece is completed, the step (third step) of removing the workpiece can be realized by releasing the fixed state of the workpiece on the stage.

すなわち、第3ステップは、結合構造体136を、第2のステップにおける姿勢の状態のまま、あるいは第2のステップにおける姿勢から、主軸スピンドル72の向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように回転させた姿勢の状態で、被切削加工物を取り外すステップである。   That is, in the third step, the coupling structure 136 is kept in the posture in the second step or from the posture in the second step, the direction of the spindle spindle 72 is within a range from one direction to 360 °. This is a step of removing the workpiece to be cut in a state of being rotated so as to be in another direction.

<第4実施例>
図9を参照して、第4実施例の切削加工装置の構成及びその機能を説明する。第4実施例の切削加工装置のステージは、第1、第2及び第3実施例の切削加工装置のステージとその構造が共通している。そこで、ここでは、第1、第2及び第3実施例と比べて第4実施例の異なる構成部分のみを説明し、共通する構成部分についての説明は省略する。
<Fourth embodiment>
With reference to FIG. 9, the configuration and function of the cutting apparatus of the fourth embodiment will be described. The stage of the cutting apparatus of the fourth embodiment has the same structure as the stage of the cutting apparatuses of the first, second, and third embodiments. Therefore, here, only different components of the fourth embodiment compared to the first, second, and third embodiments will be described, and description of common components will be omitted.

第4実施例の切削加工装置は、ステージ42及びこのステージ42を固定するテーブル112が、筐体110内に設置された構成である。テーブル112は、第1実施例の切削加工装置における支持テーブル28に相当し、第2及び第3実施例の切削加工装置における上部テーブル64に相当する。この他、ステージ42及びこれに付随する構成は、第1、第2及び第3実施例の切削加工装置と同様である。直方体形状をした筐体110は、その全ての側面を底面にして設置することができるように、支持足116が筐体110の全ての側面に具えられている。この筐体110は、ステージ42の調整やその他の作業を行うためのアクセス用窓(空間)を具えた構造とするのが良い。従って、この筐体110には、枠体で筐状に構成されたものも含むものとする。   The cutting apparatus according to the fourth embodiment has a configuration in which a stage 42 and a table 112 for fixing the stage 42 are installed in a casing 110. The table 112 corresponds to the support table 28 in the cutting apparatus of the first embodiment, and corresponds to the upper table 64 in the cutting apparatuses of the second and third embodiments. In addition to this, the stage 42 and the configuration associated therewith are the same as those of the cutting devices of the first, second and third embodiments. The casing 110 having a rectangular parallelepiped shape is provided with support legs 116 on all side surfaces of the casing 110 so that all the side surfaces can be installed on the bottom surface. The housing 110 may have a structure including an access window (space) for adjusting the stage 42 and performing other operations. Accordingly, the casing 110 includes a casing configured in a casing shape.

第4実施例の切削加工装置における、筐体110に対応する部分は、第1、第2及び第3実施例の切削加工装置の次の部分と、それぞれ対応する。すなわち、第1実施例の切削加工装置においては、第1門型フレーム30及び第1門型フレーム30を固定している固定基盤10とで構成される構成部分が筐体110に対応する。また、第2及び第3実施例の切削加工装置においては、フープ56及びフープ回転ローラ58を具えて構成されるフープシェーカー54に相当する部分が筐体110に対応する。また、第2及び第3実施例における固定基盤40は、第4実施例においては、切削加工装置が設置される床等の設置面に対応する。   In the cutting device of the fourth embodiment, the portion corresponding to the housing 110 corresponds to the next portion of the cutting device of the first, second, and third embodiments, respectively. In other words, in the cutting apparatus according to the first embodiment, the component part constituted by the first gate frame 30 and the fixed base 10 that fixes the first gate frame 30 corresponds to the housing 110. In the cutting devices of the second and third embodiments, a portion corresponding to the hoop shaker 54 that includes the hoop 56 and the hoop rotating roller 58 corresponds to the housing 110. The fixed base 40 in the second and third embodiments corresponds to an installation surface such as a floor on which the cutting apparatus is installed in the fourth embodiment.

切削加工装置を、図9に示す構成とすれば、筐体110のどの側面を装置の底面として選択するかによって、ステージ42の姿勢を変化させることができる。この場合は、ステージ姿勢変更手段としてフープシェーカー54が採用されている第2実施例の切削加工装置のように、ステージ42の姿勢を、ステージ姿勢変更手段による回転量を、0°から180°の範囲内で連続的に任意に選択することはできないが、0°、90°及び180°のいずれかの姿勢に変化させることができる。また、第1実施例におけるX軸をを回転軸とする回転も同様である。   If the cutting apparatus has the configuration shown in FIG. 9, the posture of the stage 42 can be changed depending on which side of the casing 110 is selected as the bottom of the apparatus. In this case, as in the cutting apparatus of the second embodiment in which the hoop shaker 54 is employed as the stage posture changing means, the posture of the stage 42 is set to the rotation amount by the stage posture changing means from 0 ° to 180 °. Although it is not possible to select arbitrarily continuously within the range, it can be changed to any posture of 0 °, 90 ° and 180 °. The same applies to the rotation with the X axis as the rotation axis in the first embodiment.

実際の加工では、ステージ42の姿勢を初期状態、例えば、セッティングポジションから0°、90°及び180°変化した姿勢のいずれかに選択できれば十分な場合が多い。また、第2及び第3実施例の切削加工装置よりも第4実施例の切削加工装置の方がより構成が簡単であり、一層コンパクトに設計することができるという利点もある。また、工場内における加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携の都合に応じて、切削加工装置を横型あるいは縦型に変更して対応する場合にも、ステージ42の姿勢変化の量を、0°、90°及び180°のいずれかとすることができれば十分である場合が多い。この場合にも、第4実施例の切削加工装置によれば、必要に応じて筐体110の側面を自在に底面となるように選択するだけで、簡単にステージ42の姿勢変化の量を0°、90°及び180°のいずれかに設定することができるという簡便さがある。   In actual machining, it is often sufficient to select the posture of the stage 42 in an initial state, for example, any of postures changed by 0 °, 90 °, and 180 ° from the setting position. Further, the cutting device of the fourth embodiment has a simpler configuration than the cutting devices of the second and third embodiments, and there is an advantage that it can be designed more compactly. Also, the amount of change in the posture of the stage 42 is set to 0 when the cutting device is changed to the horizontal type or the vertical type according to the convenience of cooperation between processed products or semi-processed products in the factory. It is often sufficient to be able to set one of °, 90 ° and 180 °. Also in this case, according to the cutting device of the fourth embodiment, the amount of change in the posture of the stage 42 can be easily reduced to 0 by simply selecting the side surface of the housing 110 as the bottom surface as necessary. There is the convenience that it can be set to any of °, 90 ° and 180 °.

切削加工装置のステージは、上述のとおり、第1、第2及び第3実施例の切削加工装置のステージとその構造が共通しているので、ここでは、第1実施例の切削加工装置のステージを基にして、第4実施例の切削加工装置のステージ及び結合構造体との関係の特徴を説明する。   As described above, since the stage of the cutting apparatus has the same structure as the stage of the cutting apparatus of the first, second and third embodiments, the stage of the cutting apparatus of the first embodiment is here. Based on the above, the characteristics of the relationship between the stage and the coupling structure of the cutting apparatus of the fourth embodiment will be described.

第4実施例の切削加工装置のステージは、第1実施例と同様に、他の構成部材を介在させて間接的に主軸スピンドルと結合して結合構造体を構成し、主軸スピンドルと被切削加工物との相対位置関係を決める。   As in the first embodiment, the stage of the cutting device of the fourth embodiment is indirectly coupled to the main spindle through other constituent members to form a coupled structure, and the main spindle and the workpiece to be cut Determine the relative positional relationship with the object.

主軸スピンドル及びステージを一体として姿勢変更させることは、結合構造体を回転させることによって実現する。この結合構造体の回転は、第1実施例においては、ステージ姿勢変更手段14によって行われた。しかし、第4実施例においては、筐体110のどの側面を装置の底面として選択するかによって、主軸スピンドル及びステージを一体とした姿勢変更が実現される。すなわち、切削加工装置の作業者が筐体110のどの側面を装置の底面として床等の設置面に置くかによって、主軸スピンドルの向きの変更が実現される。このように、この発明の切削加工装置においては、ステージ姿勢変更手段を、第1、第2及び第3実施例のように、具体的な構造物によって実現する場合の他、第4実施例のように、単に筐体110といったような単純な構成体も含むものとする。   Changing the posture of the spindle spindle and the stage as one body is realized by rotating the coupling structure. The rotation of the joint structure was performed by the stage attitude changing means 14 in the first example. However, in the fourth embodiment, depending on which side surface of the casing 110 is selected as the bottom surface of the apparatus, the posture change in which the spindle spindle and the stage are integrated is realized. That is, the direction of the spindle spindle can be changed depending on which side of the casing 110 the operator of the cutting apparatus places on the installation surface such as the floor as the bottom of the apparatus. As described above, in the cutting apparatus according to the present invention, the stage posture changing means is realized by a specific structure as in the first, second and third embodiments, as well as in the fourth embodiment. As described above, a simple structure such as the housing 110 is also included.

第1実施例においては旋回軸26を回転支軸として旋回させることによって、また第2及び第3実施例においてはフープ56を回転させることによって、切削加工装置におけるステージ姿勢の変更が行われたのに対して、第4実施例においては、この回転の意味が多少異なる。   In the first embodiment, the stage posture was changed in the cutting apparatus by turning around the turning shaft 26 as a rotation support shaft, and in the second and third embodiments by turning the hoop 56. On the other hand, in the fourth embodiment, the meaning of this rotation is slightly different.

すなわち、第1、第2及び第3実施例においては、この回転が、空間的にその位置を変えない回転軸の周りの回転であったのに対して、第4実施例においては、回転軸も回転と同時に並進移動する。しかし、この場合であっても、主軸スピンドルの向きが重力方向に対して回転している点においては共通する上、回転軸も回転と同時に並進移動するかしないかは、この発明によって得られる効果に対しては、何ら影響しない。そこで、この発明においては、主軸スピンドルの回転との意味合いを、その回転軸が回転と同時に並進移動するか否かによっては区別しないものとする。   That is, in the first, second, and third embodiments, this rotation is rotation around the rotation axis that does not spatially change its position, whereas in the fourth embodiment, the rotation shaft Also translates simultaneously with rotation. However, even in this case, it is common in that the direction of the main spindle is rotating with respect to the direction of gravity, and whether or not the rotary shaft also translates simultaneously with the rotation is the effect obtained by the present invention. Has no effect on. Therefore, in the present invention, the meaning of the rotation of the spindle spindle is not distinguished depending on whether or not the rotation shaft translates simultaneously with the rotation.

図10(A)及び(B)を参照して、上述の、回転軸も回転と同時に並進移動するとの意味を詳しく説明する。図10(A)及び(B)においては、床200に第4実施例の切削加工装置が置かれており、ステージ姿勢変更手段としての機能を有する筐体110を回転させることによって、結合構造体の姿勢変更を行う様子を説明するための概略図である。結合構造体の姿勢変更を説明するために、主軸スピンドルの向きを矢印180によって示してある。   With reference to FIGS. 10 (A) and (B), the meaning of the above-mentioned meaning that the rotating shaft also translates simultaneously with the rotation will be described in detail. 10 (A) and 10 (B), the cutting apparatus of the fourth embodiment is placed on the floor 200, and the coupling structure is obtained by rotating the casing 110 having a function as a stage posture changing means. It is the schematic for demonstrating a mode that this attitude | position change is performed. In order to explain the attitude change of the combined structure, the direction of the spindle is indicated by an arrow 180.

図10(A)は、ステージ姿勢変更手段としての機能を有する筐体110を、一旦垂直に持ち上げて、90°回転した後、再び筐体110を垂直に下げて床200に戻してその姿勢を設定した場合を示している。この場合は、主軸スピンドルの向きを表す矢印180は、並進移動を伴わずに回転移動だけが実行されている。   FIG. 10 (A) shows that the housing 110 having a function as a stage posture changing means is once lifted vertically and rotated by 90 °, and then the housing 110 is lowered again vertically and returned to the floor 200 to change its posture. It shows the case of setting. In this case, the arrow 180 indicating the direction of the main spindle is only rotationally moved without being translated.

一方、図10(B)は、筐体110を図に示すように、床200上を右側に向かって90°転がすことによって、主軸スピンドルの向きを表す矢印180の向きが、重力の向きと90°の角度をなすように筐体110の姿勢を変更した場合を示している。この場合には、主軸スピンドルの向きを表す矢印180は、並進移動を伴って回転移動が実行されている。   On the other hand, FIG. 10 (B) shows that the direction of the arrow 180 indicating the direction of the spindle spindle is 90 ° with respect to the direction of gravity by rolling the housing 110 90 ° toward the right side on the floor 200 as shown in the figure. A case where the attitude of the housing 110 is changed so as to form an angle of ° is shown. In this case, the arrow 180 indicating the direction of the main spindle is rotated with a translational movement.

図10(A)及び(B)に示すいずれの場合においても、主軸スピンドルの向きを表す矢印180の向きを、重力の向きに対して平行な状態から90°回転した状態に変更している。すなわち、図10(A)及び(B)に示すいずれの場合であっても、主軸スピンドルの向きが重力方向に対して回転している点においては共通している。このため、切削加工中に発生する切り屑を重力によって自然に落下することができる方向に被切削加工物の加工面が向くように、ステージを含めて加工具と一体としてその加工姿勢を変更するという目的は、図10(A)及び(B)のいずれに示す姿勢変更によっても達成される。   In both cases shown in FIGS. 10A and 10B, the direction of the arrow 180 indicating the direction of the spindle is changed from a state parallel to the direction of gravity to a state rotated by 90 °. That is, in both cases shown in FIGS. 10 (A) and (B), they are common in that the direction of the spindle is rotating with respect to the direction of gravity. For this reason, the processing posture is changed as a unit with the processing tool including the stage so that the processing surface of the workpiece is directed in a direction in which chips generated during the cutting process can be naturally dropped by gravity. This object is achieved by the posture change shown in either of FIGS. 10 (A) and 10 (B).

すなわち、上述した図10(A)及び(B)に示すいずれの方法によっても、主軸スピンドルの向きを変えるという姿勢変更が実現できる。したがって、上述したいずれの方法によって、主軸スピンドルの向きを変えるかは、工場内における加工製品あるいは半加工製品の工程間の連携の都合等も含めて総合的に勘案されて決定される。   That is, by any of the methods shown in FIGS. 10A and 10B described above, it is possible to realize a posture change in which the orientation of the spindle spindle is changed. Accordingly, which of the above-described methods is used to change the direction of the spindle spindle is determined by comprehensively considering the convenience of cooperation between processes of processed products or semi-processed products in the factory.

また、第1、第2、第3あるは第4実施例の切削加工装置のいずれを採用するかは、被切削加工物あるいは加工の工程等を総合的に勘案して決定すべき事項である。なお、図示しない実施形態として、例えば図9に示す筐体110を球状(所定の位置で固定できるストッパーを含む。)とすることで任意の角度に姿勢をセッティングでき、また工程の改変時にも可搬性の著しい向上が期待できるなど、この発明の実施形態としては主旨を逸脱しない範囲で様々な方式をとることができることは言うまでもない。   In addition, which of the first, second, third or fourth embodiment of the cutting apparatus is to be adopted is a matter that should be determined by comprehensively considering the workpiece to be cut or the machining process. . As an embodiment (not shown), for example, the housing 110 shown in FIG. 9 is spherical (including a stopper that can be fixed at a predetermined position) so that the posture can be set at an arbitrary angle, and can be changed when the process is modified. Needless to say, various modes can be adopted as an embodiment of the present invention without departing from the gist of the invention, such as a remarkable improvement in portability.

第1実施例の切削加工装置の概略的構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a cutting apparatus according to a first embodiment. 第2実施例の切削加工装置の概略的構成を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a cutting apparatus according to a second embodiment. 第2実施例の切削加工装置の概略的構成を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a schematic configuration of a cutting apparatus according to a second embodiment. フープシェーカー固定部の概略的構成図である。It is a schematic block diagram of a hoop shaker fixing | fixed part. 第3実施例のフープ回転手段の概略的構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a hoop rotating means of a third embodiment. 4軸ステージを90°姿勢変更した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which changed the 90 degree attitude | position of the 4-axis stage. 4軸ステージを180°姿勢変更した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which changed the attitude | position of the 4-axis stage 180 degrees. 真空固定手段の概略的構成図である。It is a schematic block diagram of a vacuum fixing means. 第4実施例の切削加工装置の概略的構成を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of a cutting apparatus according to a fourth embodiment. 第4実施例の切削加工装置の主軸スピンドルの向きを変える回転の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of rotation which changes the direction of the spindle of the cutting apparatus of 4th Example.

符号の説明Explanation of symbols

10、40:固定基盤
12、42:ステージ
14:ステージ姿勢変更手段
16、52:X軸スライダー
18、46:Z軸スライダー
20、44、100:回転テーブル
22、72:主軸スピンドル
23、73:主軸スピンドル支持体
24、70:工具
26:旋回軸
28:支持テーブル
30:第1門型フレーム
32:第2門型フレーム
34、68、102:被切削加工物
36、136:結合構造体
38:回転力授与手段
48、78:X軸スライドガイド
50:門型フレーム
54:フープシェーカー
56:フープ
58:フープ回転ローラ
59:ローラ支持体
60:テーブル回転転がり軸受け部
62:下部テーブル
64:上部テーブル
66:Y軸ステージ
74:Y軸スライドガイド
76:θ回転面
80-1、80-2:フープ固定部
82:ブレーキ板
84:ブレーキ板締め付けねじ
86:ストッパー
88:滑車
90:フープ回転手段
92:チェーン
94:姿勢変更力授与手段
96:姿勢変更力取得手段
104:真空吸引溝
106:真空吸引ノズル
108:真空吸引チューブ
110:筐体
112:テーブル
116:支持足
200:床
10, 40: Fixed base
12, 42: Stage
14: Stage posture change means
16, 52: X-axis slider
18, 46: Z-axis slider
20, 44, 100: Rotary table
22, 72: Spindle spindle
23, 73: Spindle spindle support
24, 70: Tool
26: Rotating axis
28: Support table
30: First gate type frame
32: Second gate type frame
34, 68, 102: Workpiece
36, 136: Coupling structure
38: Means for imparting rotational force
48, 78: X-axis slide guide
50: Portal frame
54: Hoop shaker
56: Hoop
58: Hoop rotating roller
59: Roller support
60: Table rotation rolling bearing
62: Lower table
64: Upper table
66: Y-axis stage
74: Y-axis slide guide
76: θ rotation plane
80-1, 80-2: Hoop fixing part
82: Brake plate
84: Brake plate tightening screw
86: Stopper
88: Pulley
90: Hoop rotation means
92: Chain
94: Posture changing power transfer means
96: Posture change force acquisition means
104: Vacuum suction groove
106: Vacuum suction nozzle
108: Vacuum suction tube
110: Housing
112: Table
116: Support foot
200: Floor

Claims (13)

切削工具が取り付けられる主軸スピンドルと、
該主軸スピンドルと結合し、被切削加工物を保持し、及び前記主軸スピンドルと該被切削加工物との相対位置関係を決めるステージと、
前記主軸スピンドル及び該ステージで構成される結合構造体に対し、該主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きに変える回転を与えることにより、前記結合構造体の姿勢変更を行うステージ姿勢変更手段と
を含むことを特徴とする切削加工装置。
A spindle spindle to which a cutting tool is attached;
A stage coupled to the spindle spindle to hold a workpiece and to determine a relative positional relationship between the spindle spindle and the workpiece;
The posture of the coupling structure is provided by rotating the coupling structure constituted by the spindle and the stage to change the orientation of the spindle to another direction within a range from one direction to 360 °. A cutting apparatus comprising: a stage attitude changing means for changing.
前記ステージ姿勢変更手段は、外力により回転が与えられるフープを具えるフープシェーカーを以て構成されており、
前記フープに前記結合構造体が固定されていることを特徴とする請求項1に記載の切削加工装置。
The stage posture changing means is configured with a hoop shaker including a hoop that is rotated by an external force,
2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the coupling structure is fixed to the hoop.
前記ステージ姿勢変更手段は、前記外力を与えるフープ回転手段を更に具え、前記フープと該フープ回転手段は固定基盤に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の切削加工装置。   3. The cutting apparatus according to claim 2, wherein the stage posture changing means further includes hoop rotating means for applying the external force, and the hoop and the hoop rotating means are provided on a fixed base. 前記フープ回転手段が、前記フープに結合された姿勢変更力取得手段と、
該姿勢変更力取得手段に姿勢変更力を与える姿勢変更力授与手段と
を具えることを特徴とする請求項3に記載の切削加工装置。
The hoop rotation means is a posture change force acquisition means coupled to the hoop;
4. The cutting apparatus according to claim 3, further comprising posture changing force giving means for giving posture changing force to the posture changing force acquisition means.
前記ステージ姿勢変更手段が、前記ステージを取り囲む形で固定する筐体であることを特徴とする請求項1に記載の切削加工装置。   2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the stage posture changing means is a casing that is fixed so as to surround the stage. 前記切削工具がエンドミル、ドリル、フライスカッター、バイト、及びフライカットツールの内のいずれかであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の切削加工装置。   6. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the cutting tool is any one of an end mill, a drill, a milling cutter, a cutting tool, and a fly cutting tool. 前記切削工具が砥石もしくは研磨工具であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の切削加工装置。   6. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the cutting tool is a grindstone or a polishing tool. 前記ステージが被切削加工物を固定するための機械的把持固定手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の切削加工装置。   The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the stage includes mechanical gripping and fixing means for fixing a workpiece. 前記ステージが被切削加工物を固定するための真空固定手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の切削加工装置。   8. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the stage has a vacuum fixing means for fixing a workpiece. 前記ステージが被切削加工物を固定するための磁力固定手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の切削加工装置。   8. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the stage includes magnetic force fixing means for fixing the workpiece. 前記ステージが被切削加工物を固定するための冷凍固定手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の切削加工装置。   The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the stage includes a refrigeration fixing means for fixing a workpiece to be cut. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の切削加工装置を利用する切削加工方法において、
被切削加工物を前記ステージに装着する第1ステップと、
前記結合構造体を、前記主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように、回転させることによって姿勢変更されて設定された状態で、被切削加工物を切削加工する第2ステップと
を含むことを特徴とする切削加工方法。
In the cutting method using the cutting device according to any one of claims 1 to 11,
A first step of mounting a work piece on the stage;
The workpiece to be cut is set in a state where the posture of the coupling structure is changed by rotating so that the orientation of the spindle spindle is changed to the other orientation within the range from one orientation to 360 °. A cutting method comprising: a second step of cutting.
請求項12に記載の切削加工方法において、
更に、前記結合構造体を、前記第2のステップにおける姿勢の状態のまま、あるいは該第2のステップにおける姿勢から、前記主軸スピンドルの向きを一の向きから360°までの範囲内の他の向きにするように、回転させた姿勢の状態で、被切削加工物を取り外す第3ステップ
を含むことを特徴とする切削加工方法。
In the cutting method according to claim 12,
Further, the coupling structure remains in the posture state in the second step or from the posture in the second step, the main spindle is oriented in another direction within a range from one direction to 360 °. A cutting method characterized by including a third step of removing a workpiece to be cut in a state of being rotated.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114074260A (en) * 2022-01-19 2022-02-22 南通祥峰电子有限公司 Electronic component processing and manufacturing device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0422411U (en) * 1990-06-14 1992-02-25
JPH1148062A (en) * 1997-08-07 1999-02-23 Toshiharu Tom Miyano Supporting frame for machine tool and manufacture thereof
JP2002079431A (en) * 2000-09-07 2002-03-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Flat plate finishing machine
JP2003071663A (en) * 2001-08-31 2003-03-12 Nippei Toyama Corp Machining center, and machining line

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0422411U (en) * 1990-06-14 1992-02-25
JPH1148062A (en) * 1997-08-07 1999-02-23 Toshiharu Tom Miyano Supporting frame for machine tool and manufacture thereof
JP2002079431A (en) * 2000-09-07 2002-03-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Flat plate finishing machine
JP2003071663A (en) * 2001-08-31 2003-03-12 Nippei Toyama Corp Machining center, and machining line

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114074260A (en) * 2022-01-19 2022-02-22 南通祥峰电子有限公司 Electronic component processing and manufacturing device
CN114074260B (en) * 2022-01-19 2022-04-22 南通祥峰电子有限公司 Electronic component processing and manufacturing device

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