JP2007075922A

JP2007075922A - 複合旋盤

Info

Publication number: JP2007075922A
Application number: JP2005264165A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Tojima; 義彦塔島
Original assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】同一軸線上で対向する２主軸（ワーク主軸）と、当該軸線に向けて設けられた工具主軸とを備えた複合旋盤に関し、平面加工の割合が大きなワークも旋削加工の割合が大きなワークも共に能率良く加工することが可能な複合旋盤を提供する。
【解決手段】同一軸線１２上で対向する２主軸と、その奥上方に配置されてＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＢ軸方向に位置制御される工具主軸２１と、前記軸線の手前下方に配置されてＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台３７とを備える。タレット刃物台３７は、２主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なＺ軸方向の移動ストロークを備えている。主軸台の支持台１０はＹ軸に対して主軸が工具主軸２１に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をＸ軸と直交するＹ軸方向に案内するコラム３５が刃物台の反主軸側に配置されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、同一軸線上で対向する２主軸（ワーク主軸）と、当該軸線に向けて設けられた工具主軸とを備えた複合旋盤に関するものである。

ワークを固定する回転テーブルと、当該回転テーブルの回転軸に向けて配置された工具主軸を備えたフライス盤は、ワークに平面加工や孔開け加工を行うのに用いられている。一方、ワークを把持して回転する主軸（この出願で単に主軸と言うときは、ワーク主軸を言う。）と、この主軸に向けて工具を固定する刃物台とを備えた旋盤は、ワークの円筒面を加工するのに主として用いられている。フライス盤における工具の交換は、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を用いて行われるのが一般的であり、一方、旋盤における工具の交換は、複数の（一般的には１２又は２４）の工具装着ステーションを備えたタレットの工具割出しによって行われるのが一般的である。

旋盤の刃物台に工具の回転駆動装置を設け、タレットに装着したドリルや小径のフライスなどの回転工具を駆動可能とすることにより、旋盤で加工されるワークの周面に孔加工や溝加工を行うことができるようにした旋盤も広く用いられている。

更に同一軸線上で２本の主軸を対向させた２主軸対向旋盤の主軸軸線に向けて工具主軸を配置し、当該工具主軸を旋盤におけるＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＢ軸方向の移動を制御できるようにして、旋盤上で従来フライス盤やマシニングセンタによって行われていた平面加工や孔加工を可能にした複合旋盤が提案されている。この複合旋盤における工具主軸は、その回転を定位置で固定できるようになっており、工具主軸に旋削工具を取り付けることによって重切削の旋削加工を行うことも可能である。

更に本発明の出願人は、特許文献１において、対向２主軸の奥上方に上記したような工具主軸を配置し、下手前側左右にタレットを配置した複合旋盤を提案している。この２主軸２タレット１工具主軸を備えた複合旋盤は、従来のタレット旋盤で行われていた加工を左右それぞれの主軸とタレットとの協働動作で並行して行うことができると共に、ワーク周面や端面の傾斜した平面の加工は、主軸の回転を固定した状態で工具主軸に装着した回転工具によって行われ、従来はマシニングセンタで行われていたような加工部分を含むワークを高能率で加工することを可能にしている。
特開２００３‐２７５９４１号公報

上記のような複合旋盤は、平面加工もできる旋盤という位置付けで用いられており、旋削加工が主で一部に平面加工を含むワークの加工に適した機械であると考えられていた。しかし、実際の加工現場で種々の形状のワークに用いられた結果、２主軸間でのワークの受け渡しにより、主軸でのワークの把持部を含むワーク全体の加工が可能であること、２主軸のそれぞれで異なる加工を並行的に行えることなどのために、マシニングセンタに比べて加工能率が遥かに高いことが判明し、平面加工の割合が多いワークの加工も、この種の複合旋盤を用いて行われるようになってきた。

その結果、主として平面加工を行う工具主軸の加工時間の割合が大きくなって、工具主軸とタレットとの加工時間のバランスが悪くなり、タレットと２主軸の内の１本が工具主軸の加工終了を待つために停止している時間が長くなり、機械の能力が十分に発揮できなくなる事例が多く発生するという問題が生じてきた。

この問題を解決する方法として、上記２主軸２タレット１工具主軸の２タレットを１タレットにすることが考えられる。これにより生産性をあまり低下させないで機械コストを低減できるが、タレットに装着可能な工具の種類が少なくなるという問題と、機械１台当りの生産性を更に向上させたいという現場の要求に応えることができない問題がある。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、平面加工の割合が大きなワークも旋削加工の割合が大きなワークも共に能率良く加工することが可能な複合旋盤を提供することを課題としている。

本願の請求項１の発明に係る複合旋盤は、同一軸線１２上で対向する２主軸２、４と、前記軸線の奥上方に配置されてＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＢ軸方向に位置制御される工具主軸２１とを備えた複合旋盤において、前記軸線の手前下方に配置されてＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台３７を備え、当該タレット刃物台は、前記２主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なＺ軸方向の移動ストロークを備えている複合旋盤である。

ここでＺ軸は、主軸方向、Ｘ軸は主軸と直交する工具の切込み送り方向、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸と直交する方向、Ｂ軸はＹ軸回りの旋回方向である。なお、Ｃ軸はＺ軸回りの回転方向、すなわち主軸の回転方向であり、この種複合旋盤では、従来から主軸の所定角度での固定や定速回転などのＣ軸制御が行われている。

タレット３８は、工具装着ステーションに装着したドリルやフライスなどの回転工具を駆動する回転工具駆動装置を備えたものとし、タレットに装着したエンドミルと、当該タレットのＹ軸移動により、ワーク周面のＺ軸と平行な平面の加工を可能にする。これにより、平面加工の多いワークに対しては、広い平面の加工や傾斜した平面の加工は工具主軸２１側で行い、比較的小面積のＺ軸と平行な平面の加工やドリル孔の加工などをタレット３８側で行うことにより、工具主軸２１とタレット３８との加工時間のバランスを取ることができる。

一方、旋削加工の割合が多いワークであれば、タレット３８に装着する工具のすべてないし大部分を旋削工具とし、適時工具主軸２１にも自動工具交換により旋削工具を装着して、工具主軸２１とタレット３８との加工時間のバランスを取る。

このようにワークの形状に応じてタレット３８に装着する工具の種類を変更することにより、平面加工の割合が大きいワークに対しても、また旋削加工の割合が大きいワークに対しても、工具主軸２１とタレット３８との稼動時間のバランスを取ることができ、機械の能力を有効に活用した能率の良い加工を実現できる。

下タレット刃物台３７をＸ−Ｙ方向にガイドする直交ガイド系では、Ｙ軸方向のコラム３５を設ける必要があるが、刃物の支持剛性を確保するため、頑丈なコラムが必要である。しかし下刃物台はオペレータ側に配置されるので、設置スペースの関係でコラムを充分頑丈にするのが困難である。本願の請求項２の発明は、この問題を解決する手段を提供するものである。

すなわち、本願の請求項２の発明は、上記手段を備えた複合旋盤において、前記Ｙ軸方向に位置制御されるタレット刃物台３７の反タレット３８側の主軸台４の支持台１０がＹ軸に対して主軸が工具主軸２１に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をＸ軸と直交するＹ軸方向に案内するコラム３５が当該刃物台の反主軸側に配置されていることを特徴とするものである。

工具主軸２１でＺ軸方向のボーリング加工やドリル加工を行う際には、工具主軸２１を主軸軸線１２を越える位置まで移動させる必要が生じる。主軸台３、４の支持台９、１０をＹ軸に対して主軸が工具主軸２１に接近する方向に傾斜して設けることにより、主軸軸線１２と工具主軸２１とが接近し、上Ｘスライド１８の主軸側をあまり張り出させずに、従って工具主軸２１の支持剛性を低下させないで、工具主軸２１を主軸軸線１２を越える位置まで移動させることが可能になる。

一方、下タレット刃物台３７の反タレット３８側の主軸台４の支持台１０をＹ軸に対して主軸が工具主軸２１に接近する方向に傾斜して設けることにより、タレット３８が下Ｘスライド３４上の主軸側に寄った位置に配置されることになり、下タレット刃物台３７のＸ−Ｙ移動を直交ガイド系としたときの当該刃物台の反主軸側に配置されるＹ軸方向のコラム３５の設置スペースが広くなり、通常構造では剛性の確保が困難な当該コラムの剛性を確保することが容易になる。

更に、タレット３８がＹ軸移動可能なことから、タレット３８の１ステーションに複数の旋削工具を装着して、タレット３８のＹ軸移動により、その内の１本を選択して使用することが可能である。タレット３８の中間割出とＹ軸移動とを併用すれば、タレットの１ステーションに装着可能な旋削工具の数を増やすことができ、図４に示すように、１ステーションに４本の旋削工具４７ａ、４７ｂ、４８ａ、４８ｂを装着することも可能で、１２ステーションのタレットであれば、最大４８本の旋削工具を装着できるようになる。

更に刃先が左又は右を向いた左主軸用のバイトと、右主軸用のバイトとは、図３、４の紙面直角方向に並べて装着することもできるので、更に多数の旋削工具を装着することも可能である。

このような工具装着構造を採用することにより、２主軸２タレット１工具主軸の複合旋盤を２主軸１タレット１工具主軸の複合旋盤としても、当該１タレットにＹ軸移動機能を持たせることにより、２タレットから１タレットにしたときの工具取付個数の低下を回避できる。

本願の請求項３の発明に係る複合旋盤は、タレット刃物台３７の少なくとも一個の工具取付ステーションに、当該刃物台のＹ軸方向移動により選択される複数本の旋削工具４７、４８が装着されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の複合旋盤である。

以上のように、この発明の複合旋盤は、各種形状のワーク、すなわち平面加工や孔開け加工の割合が多いワークに対しても、また旋削加工の割合が多いワークに対しても、共に工具主軸による加工時間とタレットによる加工時間とのバランスをとることができ、どのような種類のワークに対しても、工具主軸やタレットの待ち時間を最小にして機械の能力を十分に発揮した効率の良い加工を行うことができるという効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施形態の一例について説明する。図１は２主軸、工具主軸及びタレットの配置を示す模式的な正面図（ベッド面を正面にして見た図）、図２は同側面図である。

図において、１はベッドである。ベッド１は、水平面に対してオペレータ側が低くなる方向に６０度傾斜したベッド面１ａと、このベッド面と直交する後上方を向いた背面１ｂとを備えている。２はベッド１に固定の左主軸台、３はベッド面１ａの上部に設けられたＺ軸方向の主軸ガイド、４はこの主軸ガイドに沿って移動可能な右主軸台、５は左主軸の右主軸側端部に装着された左チャック、６は右主軸の左主軸側端部に装着された右チャック、７は右主軸台４の送りモータ、８は左主軸台２の背後側に配置された自動工具交換装置である。

主軸台２、４は、図２に示すように、ベッド１の頂部から上方、すなわちベッド面に対して主軸台２、４が後述する工具主軸２１に接近する方向に傾斜して立ち上がる支持台９、１０を介して装着されており、工具主軸２１の軸心を主軸軸線１２まで進出できるように、主軸軸線１２を工具主軸２１に接近させている。

１３はベッド背面１ｂに設けた上Ｚ軸ガイド、１４は上Ｚ軸ガイド１３に沿って移動する上Ｚスライドである。上Ｚスライド１４の背後上方を向く面には、図２の紙面直角方向に間隔を開けて２本の上Ｙ軸ガイド１５が設けられている。１６はこの上Ｙ軸ガイド１５に沿って移動する上Ｙスライドである。上Ｙスライド１６は、側面形状が逆Ｌ形で、上Ｘ軸ガイド１７を設けた前上向きの面がベッド面１ａと平行な平面となっている。１８はこの上Ｘ軸ガイド１７に沿って移動する上Ｘスライド、１９は上Ｘスライド１８に装着されてＹ軸回りに旋回する旋回刃物台、２０はこの旋回刃物台に搭載された工具主軸の回転駆動装置、２１は工具主軸である。

上Ｘ軸ガイド１７の先端は主軸軸線１２の下方にまで伸び、更に上Ｘスライド１８の主軸側がオーバーハングしており、上Ｘスライド１７が主軸軸線側に移動したときに旋回刃物台１９の旋回中心が主軸軸線１２上まで移動できるようになっている。工具主軸２１は旋回刃物台１９の旋回中心を通っており、従って上Ｘスライド１８を主軸側に移動したとき、工具主軸とワーク主軸の軸心を一致させることができる。なお、工具主軸２１に装着される工具は、自動工具交換装置８で自動交換可能であり、左移動して工具主軸２１をＺ軸方向左側に向けた状態で、自動工具交換装置８との間で工具の交換を行う。

２２は、上Ｚスライド１４をＺ軸方向に送る上Ｚ軸送りモータ、２３は上Ｙスライド１５をＹ軸方向に送る上Ｙ軸送りモータ、２４は上Ｘスライド１８をＸ軸方向に送る上Ｘ軸送りモータ、２５は旋回刃物台１９をＹ軸回りに旋回させるＢ軸送りモータである。上Ｙ軸送りモータ２３及び上Ｘ軸送りモータ２４は、それぞれ同期ベルトを介して図示されていないそれぞれの方向の送りねじを駆動している。２６及び２７は、これらの同期ベルトのカバーである。

３１はベッド面１ａの下部に設けた下Ｚ軸ガイド、３２は下Ｚ軸ガイド３１に沿って移動する下Ｚスライド、３３は下Ｚスライドの上面に設けた下Ｘ軸ガイド、３４はこの下Ｘ軸ガイドに沿って移動する下Ｘスライドである。下Ｘスライド３４は、Ｙ軸方向のコラム３５を備えている。３６はこのコラム３５の主軸側を向く面に設けた下Ｙ軸ガイド、３７はこの下Ｙ軸ガイドに沿って移動する下刃物台、３８は下刃物台３７に装着されたタレットである。下刃物台３７は、コラム３５の主軸側に位置している。下刃物台３７には、タレット３８を割り出す割出装置と当該タレットに装着した回転工具を駆動する回転工具駆動装置が内蔵されている。

３９は下Ｚスライド３２をＺ軸方向に送る下Ｚ軸送りモータ、４０は下Ｘスライド３４をＸ軸方向に送る下Ｘ軸送りモータ、４１は下刃物台３７をＹ軸方向に送る下Ｙ軸送りモータ、４２はタレット３８の割出モータ、４３はタレット３８に装着された回転工具を駆動する工具駆動モータである。下Ｘ軸送りモータ４０及び下Ｙ軸送りモータ４１は、それぞれ同期ベルトを介して図示されていないそれぞれの方向の送りねじを駆動している。４４及び４５は、これらの同期ベルトのカバーである。４６は、工具駆動モータ４３の回転をタレットの回転中心に設けた中間軸に伝達するベルトである。

ワークに対する平面加工や孔加工は、基本的には工具主軸２１に装着した回転工具で行われるが、平面加工時間や孔開け加工時間の割合が多いワークを加工するときは、下タレット３８のいくつかの工具取付ステーションに回転工具を装着して、小面積の平面加工や小径の孔加工をタレット３８側で行い、工具主軸２１による加工時間とタレット３８による加工時間とをバランスさせる。一方、ワークに対する旋削加工は、基本的にはタレット２１に装着した旋削工具によって行うが、旋削加工の割合が多いワークに対しては、工具主軸２１に旋削工具を装着し、当該工具主軸の回転を固定した状態で工具主軸２１側でも旋削加工を行う。

通常、ワークは左チャック５に把持された状態で前工程の加工を行い、その後右チャック６に受け渡されて後工程の加工を行う。工具主軸２１及びタレット３８は、ワークが左チャックに把持されていても右チャックに把持されていても加工を行うことが可能な、左チャック５の先端から右チャック６の先端までのＺ軸方向の移動ストロークを備えているので、工具主軸２１による加工とタレット３８による加工は、適宜前工程と後工程に分配して、前工程と後工程の加工時間をバランスさせることができる。

ドリルやフライスカッタなどの回転工具は、タレット３８の工具取付ステーションにそれぞれ一個のみしか装着することができない。しかし、バイドなどの旋削工具は、図３に示すように、一個の工具取付ステーションにタレット３８の周方向に間隔をあけて２本装着することができる。そして、使用するバイト４７ａの刃先が主軸軸線１２の高さとなるようにタレット３８をＹ軸移動する。このとき選択しなかったバイト４７ｂの先端は、ワーク周面から離れる。すなわち、タレット３８のＹ軸移動により、同一ステーションに装着された２本のバイト４７ａ、４７ｂを選択して使用することができ、たとえば１２ステーションのタレットのすべてのステーションに２本の旋削工具を装着すれば、全部で２４本の旋削工具が装着できることとなる。

更に図４に示すように、図３の２本のバイト４７ａ、４７ｂの外側に、タレット３８の割出角の２分の１の角度で２本のバイト４８ａ、４８ｂを取り付けるようにすれば、１ステーションに４本の旋削工具が装着可能である。外側の角度のついたバイト４８を使用するときは、タレット４８をその割出角の２分の１の角度で割り出し、この割出動作によって選択されたバイト４８が主軸軸線の高さとなるようにタレット３８のＹ軸方向の位置を設定する。この図４の装着構造により、１２ステーションのタレットに全部で４８個までの旋削工具の装着が可能になり、タレット３８の１５度単位の割出動作とＹ軸移動により、そのうちの任意の１本を選択して旋削加工を行うことができる。

旋削工具には図５に示すように、刃先が左又は右を向いたものがあり、これらのバイトは左主軸側のワーク又は右主軸側のワークに専用で使用されるため、この種の旋削工具を右主軸側と左主軸側で用いるときは、図３、４の紙面直角方向に並べて装着することが可能であり、このような場合には上記した本数より更に多い本数の旋削工具を装着することができる。

すなわち、タレット３８をＹ軸移動可能とすることにより、タレット３８に装着した回転工具でワーク周面の平面加工や孔開け加工が可能になると共に、１ステーションに複数本の旋削工具を取り付けて、タレットのＹ軸移動によってそれらを選択して使用することが可能になる。従って、機械に装備されるタレットの数を減らしても、タレットに装着可能な工具数を減少させないようにすることが可能で、タレットのＹ軸移動構造を採用したことによる機械のコストアップをタレットの個数を減少させることによるコストダウンで相殺することができ、多機能かつ加工中の待ち時間の少ない複合旋盤をより安価に提供することができる。

２主軸１タレット１工具主軸の旋盤の模式的な正面図図１の旋盤の側面図１ステーションに２本の旋削工具を装着して加工を行う例を示す模式的な側面図１ステーションに４本の旋削工具を装着して加工を行う例を示す模式的な側面図刃先が左方向を向いたバイトを示す説明図

符号の説明

２左主軸台
４右主軸台
12 主軸軸線
21 工具主軸
37 下刃物台
47 バイト
48 バイト

Claims

同一軸線(12)上で対向する２主軸(2,4)と、前記軸線の奥上方に配置されてＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸及びＢ軸方向に位置制御される工具主軸(21)とを備えた複合旋盤において、前記軸線の手前下方に配置されてＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台(37)を備え、当該タレット刃物台は、前記２主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なＺ軸方向の移動ストロークを備えている、複合旋盤。
前記Ｙ軸方向に位置制御されるタレット刃物台(37)の反タレット(38)側の主軸台(4)の支持台(10)がＹ軸に対して主軸が工具主軸(21)に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をＸ軸と直交するＹ軸方向に案内するコラム(35)が当該刃物台の反主軸側に配置されている、請求項１記載の複合旋盤。
前記タレット刃物台の少なくとも一個の工具取付ステーションに、当該刃物台のＹ軸方向移動により選択される複数本の旋削工具(47,48)が装着されている、請求項１又は２記載の複合旋盤。