JP2008093741A - 旋盤、旋盤制御用コンピュータプログラム及び旋盤における加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対する正確、精密な加工が可能な旋盤を提供する。
【解決手段】工具４１によりワークＷに対する第１の切削を行い、続いて工具４１をＸ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第２の切削を行う。そして、これら第１及び第２の切削をした後に実測された第１直径値ｒ１及び第２直径値ｒ２、並びに両切削間における工具４１の移動距離に基づいて、工具４１の芯高とワークＷの中心線との間のずれ量ｄｙを演算する。ワークＷに対する本加工は、当該ずれ量が補正された後に行う。
【選択図】図７

Description

本発明は旋盤、旋盤制御用コンピュータプログラム及び旋盤における加工方法に関する。

旋盤加工においては、ワークに対する工具の相対的な位置を可能な限り正確に決定する必要がある。殊に、工具のワークに対する芯高を正確に設定することは、正確、精密な加工を実施する上で重要である。例えば、ワークをテーパ形状に切削加工する場合においては、芯高が合っていないといわゆる切り残しが生じてしまい、正確、精密な加工の障害となる。また、この切り残しが生じてしまった場合には、これをなくすため工具位置の調整を行いながら繰り返し切削を行う必要が生じることになり、工程数等において不利である。

このような芯高合わせという点に着目した技術としては、例えば特許文献１に開示されているようなものが知られている。
特開２０００−３３５０２号公報

特許文献１においては、バイトと、ワークを保持回転させる主軸ユニットとの鉛直方向の相対位置を位置決めするとともに、位置決めされた相対位置を保持する鉛直方向の位置決め手段を有する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１の技術では、ボールネジ、スライド、モーター、ＮＣ装置、エンコーダー、リニアスケール等の「位置決め手段」を有しているので芯高合わせが効率的に行えるとするのであるが、加工の進行具合によって発生しうる狂いについては何ら考慮されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ワークの正確な加工が可能な旋盤及び旋盤制御用コンピュータプログラム並びに旋盤における加工方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、工具及びワークの位置関係を適切に設定することを加工工程の流れの中で行いうる旋盤及び旋盤制御用コンピュータプログラム並びに旋盤における加工方法を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、比較的小径のワークを加工する場合においても、当該ワークの正確な加工が可能な旋盤及び旋盤制御用コンピュータプログラム並びに旋盤における加工方法を提供することも他の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る旋盤は、ワークを把持するチャックを備えた主軸と、前記ワークに当接して該ワークを加工する工具が取り付けられた刃物台と、前記工具から前記ワークへ向かう方向であるＸ軸方向及び該Ｘ軸方向とは異なる方向であるＹ軸方向に前記刃物台を移動する刃物台駆動手段と、前記工具が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に移動するように前記刃物台駆動手段を駆動制御する制御手段と、前記ワークの直径を実測した値である直径値を入力する入力手段と、を備え、前記制御手段は、前記刃物台駆動手段を介して、前記工具を前記Ｘ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行い、続いて前記ワークに対する第２の切削を行い、前記入力手段から入力された、前記第１の切削をした後の前記ワークの第１直径値及び前記第２の切削をした後の当該ワークの第２直径値、並びに前記第１の切削の終了時点から前記第２の切削の終了時点までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の前記Ｙ軸方向に沿ったずれ量を演算し、当該ずれ量が補正された後に前記刃物台駆動手段を介して前記ワークに対する第３の切削を行う、ことを特徴とする。

また、上記の本発明に係る旋盤においては、前記入力手段は、手動により実測された前記ワークの直径を入力するための入力操作手段と、該入力操作手段に入力された前記第１直径値及び前記第２直径値を前記制御手段に供給する供給手段と、を備える構成としてもよい。

さらに、上記の本発明に係る旋盤においては、前記入力手段は、前記ワークの直径を自動的に実測する計測手段と、該計測手段により計測された前記第１直径値及び前記第２直径値を前記制御手段に供給する供給手段と、を備える構成としてもよい。

入力手段が前記入力操作手段又は前記計測手段及び前記供給手段を備える上記の態様においては、前記制御手段は、前記ずれ量に基づき、前記工具の芯高と前記ワークの中心線とが相対的に所定の位置関係になるように前記刃物台駆動手段を介して前記工具を移動した後、前記第３の切削を自動的に行うように構成してもよい。

この制御手段が工具の移動を行う態様においては、前記制御手段は、前記工具の芯高及び前記ワークの中心線が同一の平面上に乗るように、前記工具を移動するように構成してもよい。

本発明に係る旋盤制御用コンピュータプログラムは、コンピュータに、ワークを把持するチャックを備えた主軸と、前記ワークに当接して該ワークを加工する工具が取り付けられた刃物台と、前記工具から前記ワークへ向かう方向であるＸ軸方向及び該Ｘ軸方向とは異なる方向であるＹ軸方向に前記刃物台を移動する刃物台駆動手段と、前記工具が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に移動するように前記刃物台駆動手段を駆動制御する制御手段と、前記ワークの直径を実測した値である直径値を入力する入力手段と、を備える旋盤、を制御させるための旋盤制御用コンピュータプログラムであって、前記制御手段に、前記刃物台駆動手段を介して、前記工具を前記Ｘ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行わせ、続いて前記ワークに対する第２の切削を行わせる前切削処理と、前記入力手段から入力された、前記第１の切削をした後の前記ワークの第１直径値及び前記第２の切削をした後の前記ワークの第２直径値、並びに前記第１の切削の終了時点から前記第２の切削の終了時点までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の前記Ｙ軸方向に沿ったずれ量を演算させる演算処理と、当該ずれ量が補正された後に前記刃物台駆動手段を介して前記ワークに対する第３の切削を行わせる後切削処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明に係る旋盤における加工方法は、工具によるワークの切削を行う旋盤における加工方法であって、前記工具をＸ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行う第１切削工程と、該第１切削工程の後の前記ワークの直径である第１直径値を計測する第１計測工程と、前記第１切削工程の後に工具をＸ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第２の切削を行う第２切削工程と、該第２切削工程の後の前記ワークの直径である第２直径値を計測する第２計測工程と、前記第１直径値、前記第２直径値、並びに前記第１切削工程の終了時点から前記第２切削工程の終了時までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の、前記Ｘ軸方向とは異なるＹ軸方向に沿ったずれ量を演算するずれ量演算工程と、前記ずれ量が補正された後に前記ワークに対する第３の切削を行う第３切削工程と、を備える。

また、この方法では、前記ずれ量演算工程は、手動により行われるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係る旋盤によれば、実測値である第１直径値及び第２直径値からずれ量が演算されるので、ずれの実態を正確に把握することができ、これにより、工具の芯高を適切に設定することが可能となる。よって、ワークの正確な加工が可能となる。
また、本発明に係る旋盤は、工具及びワークの位置関係を加工工程の流れの中で適切に設定することができる。これにより、工程数等の不利を受けるおそれが少ない。さらに、同じ理由から、加工の進行具合に応じた狂いにも対応することが可能である。
さらに、本発明は、比較的小径のワークを加工する場合においても、当該ワークの正確な加工が可能であり、本発明では、かかる場合に特に、より顕著な効果が奏される。なぜなら、ワークが比較的小径であると加工量自体も僅かなものとなるため、僅かな芯高ずれ量の存在が、正確、精密な加工に及ぼす影響が大きくなってしまうが、本発明では、芯高ずれ量は補正され、工具の芯高が適切に設定されることになるからである。

以下では、本発明の実施形態に係る旋盤を、図１から図３を参照しながら説明する。
この旋盤はワークＷに対して複雑な加工が可能な機械であり、図１及び図２に示すように、ベッド１０と、ワークＷを把持する主軸３０と、刃物台４０と、ワークＷを把持する対向主軸５０と、制御部１０１と、ワーク径計測装置２０１とを備えている。

主軸３０を支持する主軸台３０Ａが、ベッド１０上にＺ１軸方向に平行に取付けられた２本のレール１１，１２上に載せられ、Ｚ１軸モータ１３を駆動することにより、Ｚ１軸方向に移動する構成になっている。主軸台３０Ａには、ワーク回転モータ３１が内蔵されている。ワーク回転モータ３１は、主軸３０に備えられたチャックが把持するワークＷを回転させる。

刃物台４０は、取替え可能な工具４１を回転可能に把持するものであり、刃物台支持台４０Ａに支持されている。刃物台支持台４０Ａを動かす機構は、図４に示すように構成されている。ベッド１０上には、Ｚ１軸方向に平行なＺ２軸方向に、２本のレール１５，１６が取付けられている。そのレール１５，１６の上に、ベース４０ａが取付けられ、Ｚ２軸モータ１７を駆動することにより、ベース４０ａがＺ２軸方向に移動する。

ベース４０ａには、Ｚ２軸方向に垂直なＸ１軸方向に、ボールねじ４０ｂが組込まれている。ボールねじ４０ｂの端部には、そのボールねじ４０ｂを回転させて刃物台支持台４０ＡをＸ１軸方向に移動させるＸ１軸モータ１８が配置されている。
ベース４０ａの上に、コラム４０ｃが配置されている。コラム４０ｃの底部には、ボールねじ４０ｂと係合したブラケット４０ｄが取付けられ、Ｘ１軸モータ１８が回転すると、コラム４０ｃがＸ１軸方向に移動する。

コラム４０ｃの上方には、Ｙ１軸モータ４２を支持するモータブラケット４０ｅが固定されている。Ｙ１軸モータ４２は、鉛直方向のＹ１軸方向のボールねじ４０ｆを回転させるものである。ボールねじ４０ｆは、ハウジング４０ｇから延びたブラケット４０ｈに係合している。Ｙ１軸モータ４２が回転することにより、ボールねじ４０ｆが回転してハウジング４０ｇが上下方向に移動する構成である。

ハウジング４０ｇの内部には、スピンドル４０ｉが回転可能に組込まれている。ハウジング４０ｇの上端側で、スピンドル４０ｉの一端と方向変換モータ４３とがカップリング４０ｊにより結合している。

スピンドル４０ｉの他端には、取付け板４０ｋを介して刃物台支持台４０Ａの一端が取付けられている。刃物台支持台４０Ａの取付け板４０ｋの反対側には、シャフト４０ｍが取付けられている。シャフト４０ｍは、ホルダ４０ｎを介して、回転可能にコラム４０ｃに軸支されている。

方向変換モータ４３が回転することにより、刃物台支持台４０Ａがスピンドル４０ｉ及びシャフト４０ｍと共に回転し、刃物台４０に把持された工具４１の向きが変化する構成である。

対向主軸５０は、主軸３０と対向してワークＷを把持するものであり、対向主軸台５０Ａに支持されている。対向主軸台５０Ａは、ベッド１０上にＺ１軸方向と平行なＺ３軸方向に取付けられた２本のレール２０，２１上に載せられている。Ｚ３軸モータ２２を駆動することにより、対向主軸台５０ＡがＺ３軸方向に移動する構成になっている。対向主軸台５０Ａにはワーク回転モータ５１が内蔵されている。ワーク回転モータ５１は、対向主軸５０に備えられたチャックで把持するワークＷを回転させるものである。主軸３０及び対向主軸５０には、ワークＷが通過する穴が形成されている。

制御部１０１は、図示しないプロセッサ、プロセッサによる処理の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ユーザによる適当な数値入力等を受けて実行されるプログラム、及び必要な情報を記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、上に説明した各構成要素、すなわち主軸３０用のＺ１軸モータ１３、ワーク回転モータ３１、対向主軸５０用のＺ３軸モータ２２、ワーク回転モータ５１、刃物台４０用のＺ２軸モータ１７、Ｘ１軸モータ１８、Ｙ１軸モータ４２、また後述するタレット型刃物台６０用のＺ４軸モータ２４、Ｘ２軸モータ２５、Ｙ２軸モータ６３を駆動制御する。これにより、ワークＷと工具４１、あるいはワークＷと工具６１の相対的な位置関係を適当に設定することができる。

この制御部１０１における前記ＲＡＭは、Ｘ１軸モータ１８によって刃物台４０及びこれに取り付けられた工具４１がＸ１軸方向に移動した場合、その移動距離ｄｔを記憶する。この移動距離ｄｔは、後に説明するとおり、工具４１とワークＷとの間の芯高ずれ量を演算するために利用される。
なお、制御部１０１は、上記の他、後述する工具交換機構８０に関する制御も行い、同じく後述するワーク径計測装置２０１に関する制御も行う。

ワーク径計測装置２０１はレーザ測定器を備え、制御部１０１による制御に従ってワークＷの直径を自動的に計測する。ワーク径計測装置２０１は、図３中において、図中上方にレーザ光を照射し、図示していない受光部でそのワークＷによる透過光を受けることで、ワークＷの直径を計測する。このワーク径計測装置２０１によって実測された計測値は、上記制御部１０１に供給されるようになっている。また、このワーク径計測装置２０１によるワークＷの直径の計測をどのタイミングで行うかは、上記制御部１０１によって決定される。なお、ワーク径計測装置２０１としては、上述のように透過光を受けること以外の原理に基づく測定を行ってもよい。

この旋盤には、さらに、タレット型刃物台６０と、工具マガジン７０と、工具交換機構８０と、ガイドブッシュ９０とが設けられている。

タレット型刃物台６０は、レール２０，２１上に載せられ、Ｚ４軸モータ２４を駆動することにより、Ｚ２軸方向と平行なＺ４軸方向に移動する構成である。タレット型刃物台６０の側方には、タレット型刃物台６０をＸ１軸方向に平行なＸ２軸方向に移動させるＸ２軸モータ２５が取付けられている。

タレット型刃物台６０は、ワークＷを加工する複数の工具６１を保持するものであり、図３に示すように、回転体部６２を備えている。回転体部６２に工具６１が取付けられ、回転体部６２の回転角度に応じた工具６１が選択される。タレット型刃物台６０上部には、タレット型刃物台６０の位置をＹ１軸方向と平行なＹ２軸方向（高さ方向）に変化させるＹ２軸モータ６３が取付けられている。

ガイドブッシュ９０は、主軸３０の対向主軸５０側に配置され、主軸３０から突出したワークＷを摺動自在に支持するものである。

なお、ここでは、タレット型刃物台６０は、回転体部６２を備えるタレット型にしているが、これに限定されず、例えば図５に示すように、複数の工具６６を櫛歯形に配列してもよい。

一方、工具マガジン７０は、刃物台４０に取付ける工具４１を必要数収容するものである。工具交換機構８０は、刃物台４０に取付けられている工具４１を、工具マガジン７０で収容している工具４１に交換する機構である。

次に、上述した構成の旋盤の動作を説明する。なお、以下の説明においては、主軸３０の移動、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２の計測、芯高ずれ量ｄｙの演算、及びこのｄｙに基づく工具４１の移動等はすべて、制御部１０１のＲＡＭに記憶されたプログラムによって自動的に行われるようになっている。

図６は、主軸３０に把持されたワークＷに外径加工を行う加工例の説明図である。この場合、主軸３０のチャックにワークＷを把持させる。続いて、ワークＷを把持した主軸３０を、Ｚ１軸モータ１３とＺ２軸モータ１７を駆動することにより、ワークＷの加工箇所を刃物台４０の前方に位置させる。ワーク回転モータ３１を駆動してワークＷを回転させつつ、Ｚ１軸モータ１３及びＸ１軸モータ１８を駆動制御する。これにより、工具４１がワークＷに当接し、主軸３０で把持されたワークＷの外周が加工される。この加工によって、ワークＷの外径を直線にしたり、テーパ、円弧等の所望の形状にすることができる。

本実施形態においては、上述したようなワークＷの外周の加工の前、あるいは加工をいったん開始した後その途中において、工具４１の芯高とワークＷの中心線との間のずれ量を確認し、これを補正する芯高合わせ処理を行った上で、本加工の開始又は再開を行うようになっている。以下、この処理を図７及び図８を参照して説明する。

まず、Ｘ１軸モータ１８を駆動制御することで工具４１を所定量前進させながら、図７に示すように、ワークＷの外周がＷｆで示される線に至るまで、該ワークＷに対する切削を行う（図８のステップＳ１）。この第１の切削が完了したら、ワークＷｆの実際の直径値である第１直径値Ｄ１を、ワーク径計測装置２０１によって計測しておく（図８のステップＳ２）。なお、図７において、加工前のワークＷの外形は破線で示されている。

続いて、刃物台４０をＺ２軸方向に又は主軸３０をＺ１軸方向に移動させることにより、工具４１のワークＷに対向する位置を変える（図８のステップＳ３）。そして、前述と同様にして、ワークＷｆの外周が図７においてＷｓで示される線に至るまで、切削を行う（図８のステップＳ４）。この第２の切削が完了したら、ワークＷｓの実際の直径値である第２直径値Ｄ２を、ワーク径計測装置２０１によって計測しておく（図８のステップＳ５）。図９は、上記の第１及び第２の切削の結果得られるワークＷの形状例を示している。
なお、上記においては、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２の計測は、それぞれ、第１の切削の終了時点及び第２の切削終了時点で行うようになっているが、図９のような形状例が得られる場合には、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２の計測を、第２の切削の終了時点において同時に行うようにしてもよい。

以上のようにして求められる第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２、並びに第１の切削の終了時点から第２の切削の終了時点までの工具４１の、Ｘ１軸方向についての移動距離ｄｔは制御部１０１のＲＡＭに記憶される。

ここで、これらＤ１、Ｄ２及びｄｔの間には、図７及び既知の三角公式から、

なる関係がある。ただし、式中、ｒ１及びｒ２は、それぞれ、ｒ１＝Ｄ１／２及びｒ２＝Ｄ２／２である。また、θは、図７に示すように、工具４１の芯高とワークＷの中心線との間に「ずれ」が生じている場合、換言すれば工具４１のワークＷに対する芯高が合っていない場合に、一定の大きさをもつ角度値である。このまま切削を続けても、例えばワークＷの先端をテーパ形状に切削加工する場合においては、図１０に示すように、切り残しＧを発生させてしまうことになる。つまり、切り残しＧが発生するとは、テーパ形状に仕上げたいのに先端が尖らない状態を現出させてしまうことを意味する。

さて、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２並びに工具の移動距離ｄｔの間には上述の式に示すような関係があるから、これを変形すれば、

としてｃｏｓθが求められ、これにより芯高ずれ量ｄｙ、またワーク中心と刃先との距離ｄｘはそれぞれ
ｄｙ＝ｒ１・ｓｉｎθ
ｄｘ＝ｒ１・ｃｏｓθ
として求めることができる（図８のステップＳ６）。

そして、このようにして求められたｄｙに相当する距離だけ、Ｙ１軸モータ４２を駆動制御することにより工具４１をＹ１軸方向に移動させる（図８のステップＳ７）。これにより、工具４１のワークＷに対する芯高合わせを正確に行うことができる。なお、この場合においては特に、工具４１の芯高とワークＷの中心線とが同一の水平面上に乗るような調整を行っているが、本発明においては場合により、両者間に一定のオフセットを設けるような調整を行うようにしてもよい。

この芯高合わせ処理が終了したら、後はそのまま当該ワークＷに対する本加工を開始、あるいは再開する（図８のステップＳ８）。この本加工は、前述の第１及び第２の切削から数えれば、第３の切削にあたるということになるが、基本的には上述したのと同様の手順を踏んで行えばよい。すなわち、ワークＷを把持した主軸３０を、Ｚ１軸モータ１３とＺ２軸モータ１７を駆動することにより、ワークＷの加工箇所を刃物台４０の前方に位置させる。ワーク回転モータ３１を駆動してワークＷを回転させつつ、Ｚ１軸モータ１３及びＸ１軸モータ１８を駆動制御する。これにより、工具４１がワークＷに当接し、主軸３０で把持されたワークＷの外周が加工される。ワークＷの加工が終了したら、Ｘ１軸モータ１８を駆動して刃物台４０を退避させる。

以上説明したように、本実施形態の旋盤によれば、実測された第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２、並びに工具４１の移動距離ｄｔから実態に即した芯高ずれ量ｄｙが演算され、これが補正された後本加工が行われるので、切り残し等の発生のない、ワークＷに対する正確、精密な加工を実施することができる。

特に、比較的小径のワークを加工する場合に、本実施形態の旋盤はより顕著な効果を奏する。なぜなら、ワークが比較的小径であると加工量自体も僅かなものとなるため、僅かな芯高ずれ量の存在が、正確、精密な加工に及ぼす影響が大きくなってしまうからである。例えば、素材径が１ｍｍで仕上径が０．０６ｍｍとすると、工具の芯高が０．０３ｍｍ以上低いと、仕上径０．０６ｍｍの加工が不可能になる。本実施形態の旋盤は、かかる場合であっても芯高ずれ量を適切に補正するので、ワークに対する正確、精密な加工を実施することができるのである。
これは、本実施形態における芯高ずれ量の補正は、上述の［数２］の（１）式及びｄｙ＝ｒ１・ｓｉｎθから芯高ずれ量ｄｙを演算することに基づいており、図７を参照して説明した第２の切削を、僅かに行うだけであっても、適切な芯高の設定を行うことができることによる。むしろ、上記［数２］の（１）式中のｒ１及びｒ２の元となる第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２は実測されるのであるから、その実測作業上の困難を排除するという意味から、第２の切削の量（更には、第１の切削の量も）可能な限り小さい方が望ましいのである（逆に言えば、第１及び第２の切削後のワークの輪郭（Ｗｆ及びＷｓ）は可能な限り大きい方が望ましいということである。）。なお、図７では、ｒ１、ｒ２、ｄｔ、あるいはｄｙの関係を明瞭に示すため、切削前のワークＷの輪郭の大きさ、並びに、第１及び第２の切削後のワークの輪郭（Ｗｆ及びＷｓ）の大きさは、実際の場合よりも大げさに示されてはいるが、上に述べたことからも明らかなように、これらのそれぞれは実際は極めて小さくてもよいのである。
以上述べたように、本実施形態の旋盤は、比較的小径のワークを加工する場合に、より顕著な効果を奏するのである。

また、本実施形態によれば、加工工程の流れの中でずれ量が演算され、芯高合わせが実施されることから、工程数等の不利を受けるおそれが少ない。また、加工工程の流れの中で、芯高のずれの補正を適宜取り入れることにより、高精度な加工が可能である。

さらに、本実施形態では、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２の計測、工具４１の芯高及びワークＷの中心線間のずれの補正、本加工工程、という一連の工程の流れが、自動的に行われることから、作業の効率化を図ることができる。

また、本実施形態においては特に、以下のような作用効果を得ることもできる。すなわち、第１に、本実施形態に係る旋盤では、対向主軸５０及び方向変換モータ４３等からなる工具４１の回転機構等を備えているから、前述のように主軸３０に取り付けられたワークＷの加工が完了した後には、刃物台４０の工具を所望の角度だけ回転させ、Ｚ３軸モータ２２とＺ２軸モータ１７を駆動することにより、対向主軸５０の把持するワークＷの加工を行うことができる。
この際に、対向主軸５０の把持するワークＷについても前述と同様の芯高合わせを実施することができる。つまり、本実施形態においては、主軸３０及び対向主軸５０に把持された両ワークＷに対する連続的な加工を行うことができるとともに、これらのワークＷに対する芯高合わせも行いうるから、両ワークＷの正確な加工を行うことができるのである。

また第２に、本実施形態の旋盤はガイドブッシュ９０を備えているから、長尺のワークＷを加工する場合においても、当該ワークＷの撓みによる狂いの発生を未然に防止することができるが、このことは、工具４１のワークＷに対する芯高合わせについても有利に働く。すなわち、ワークＷに撓みが生じにくくなっていることから、ワークＷ上のある一部分において芯高を一度正確に設定しておけば、長尺方向の他の部分について改めて芯高合わせ処理を繰り返し実施する必要性が極めて減少するのである。

第３に、本実施形態の旋盤はタレット型刃物台６０及びこれを駆動するＸ２軸モータ２５等を備えているから、図１１に示すように、このタレット型刃物台６０に取り付けられた工具６１及び刃物台４０に取り付けられた工具４１を同時にワークＷに両側方に当接させて、該両側方の加工を並行して行うことができる。
この際においても、工具６１に関して、前述と同様の芯高合わせを実施することができる。この工具６１の芯高合わせ処理を行う場合には、工具４１の場合に用いた移動距離ｄｔに代えて、Ｘ２軸モータ２５による工具６１の移動距離を利用する。このように工具４１及び工具６１双方について芯高合わせ処理を実施すれば、より正確、精密な加工を行うことができる。

第４に、本実施形態の旋盤は工具マガジン７０及び工具交換機構８０を備えているから、必要であれば、各種の工具が刃物台４０に取り付けられた際、前述と同様の芯高合わせを実施することができる。

なお、本発明は上記実施形態にかかわらず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１） 上記実施形態では、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２の計測はワーク径計測装置２０１によって自動的に行われるようになっているが、これを手動により行うようにしてもよい。
この場合においては、例えば図１２に示すように、その手動計測されたＤ１及びＤ２を制御部１０１に供給するために入力操作盤２０２を備える。この入力操作盤２０２を備える旋盤では、例えば図１３に示すような芯高合わせ処理が行われる。図１３において、まず、第１の切削、工具４１のＺ２軸方向に沿った移動、第２の切削が行われるのは、図７から図９を参照して前述した場合と同様である（図１３のステップＳ１１からステップＳ１３）。続いて、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２を例えばマイクロメータや顕微鏡によって手動計測し（図１３のステップＳ１４）、このようにして得られたＤ１及びＤ２を入力操作盤２０２を介して制御部１０１に入力する（図１３のステップＳ１５）。制御部１０１は、これらＤ１及びＤ２と工具４１の移動距離ｄｔとから芯高ずれ量ｄｙを演算し（図１３のステップＳ１６）、自動的にＹ１軸駆動モータ４２を駆動制御することにより、工具４１を移動する（図１３のステップＳ１７）。そして、本加工を開始又は再開する（図１３のステップＳ１８）。
なお、前述では、入力操作盤２０２を介して、直径値であるＤ１及びＤ２を入力するようになっているが、これに代えて、半径値であるＤ１／２及びＤ２／２を入力するようにしてもよい。

このような手動計測に係る態様によれば、ワークの現状を目視・確認した上で以後の加工を行いたい場合において有利である。

（２） また、第１直径値Ｄ１及び第２直径値Ｄ２が自動で計測されたか手動で計測されたかにかかわらず、取得されたＤ１及びＤ２と工具４１の移動距離ｄｔとから芯高ずれ量ｄｙを演算し、このｄｙに基づいて制御部１０１によらず手動でＹ１軸駆動モータ４２を駆動することにより、工具４１を移動させてもよい。

これら（１）（２）に述べた態様は、要求される加工精度、ワークＷの現状等々、実地における諸般の事情を考慮した作業者の判断に基づいて行いうるものである。いずれにせよ、適当な手法を選択することにより、ワークＷに対するより好適な加工を行うことができる。
なお、前述では、Ｄ１、Ｄ２及びｄｔに基づく芯高ずれ量ｄｙの演算は、制御部１０１が行うようになっているが、この演算を電卓や表計算等により手動で行うようにしてもよい。この場合、旋盤に対しては、この手動により演算された芯高ずれ量ｄｙを、前記入力操作盤２０２を介して直接的に与えるとよい。

（３） 上記実施形態においては、工具４１の芯高とワークＷの中心線との間のずれ角度θが上述の［数２］の（１）式により導かれ、このθから芯高ずれ量ｄｙがｄｙ＝ｒ１・ｓｉｎθとして求められているが、工具４１とワークＷとの間には、例えば主軸３０におけるワークＷの把持機構や回転機構の「くせ」や特性等その他様々な要因により、特殊な「ずれ」が発生しうるから、場合により、そのような特殊な「ずれ」を考慮した上で、上記［数２］の（１）式あるいはｄｙ＝ｒ１・ｓｉｎθなる式を適宜変形し、それにより、芯高ずれ量を求めるようにしてもよい。

（４） 上記実施形態では、Ｘ１，Ｘ２軸方向と、Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４軸方向と、Ｙ１，Ｙ２軸方向とを、互いに垂直であるものとしているが、方向が異なれば垂直になっている必要はない。

（５） 上記実施形態では、Ｘ１軸方向とＸ２軸方向とを平行とし、Ｙ１軸方向とＹ２軸方向とを平行としているが、これらを平行にしなくてもよい。例えば、刃物台４０を斜め上方から下降させて工具４１を前進させ、これとは対称に、タレット型刃物台６０を斜め上方から下降させて工具６１を前進させる構成にしてもよい。

（６） ワークＷに対する加工は、刃物台４０或いはタレット型刃物台６０の位置を固定し、主軸３０或いは対向主軸５０を移動して行ってもよいし、逆に、主軸３０或いは対向主軸５０の位置を固定して刃物台４０或いはタレット型刃物台６０を移動して行ってもよい。

（７） 上記実施形態では、ガイドブッシュ９０が設けられているが、これは設けなくともよい。

本発明の実施形態に係る旋盤の正面図である。 旋盤の平面図である。 図１中の刃物台とタレット型刃物台の構成例を示す図である。 刃物台支持台を動かす機構の概要を示す図である。 刃物台の変形例を示す図である。 加工例の説明図である。 工具とワークとの間に発生する「ずれ」を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る、ずれ量に基づく工具の芯高合わせ処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る第２の切削後のワークの形状例を示す図である。 芯高が合っていない場合に発生する「切り残し」の形態例を示す図である。 図６とは別の加工例の説明図である。 本発明の別の実施形態に係る旋盤の正面図である。 本発明の別の実施形態に係る、ずれ量に基づく工具の芯高合わせ処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ベッド
１３ Ｚ１軸モータ
１７ Ｚ２軸モータ
１８ Ｘ１軸モータ
２２ Ｚ３軸モータ
２４ Ｚ４軸モータ
２５ Ｘ２軸モータ
３０ 主軸
３１，５１ ワーク回転モータ
４０ 刃物台
４２ Ｙ１軸モータ
４３ 方向変換モータ
５０ 対向主軸
６０ タレット型刃物台
７０ 工具マガジン
８０ 工具交換機構
９０ ガイドブッシュ
１０１ 制御部
２０１ ワーク径計測装置
２０２ 入力操作盤

Claims (8)

1. ワークを把持するチャックを備えた主軸と、
   前記ワークに当接して該ワークを加工する工具が取り付けられた刃物台と、
   前記工具から前記ワークへ向かう方向であるＸ軸方向及び該Ｘ軸方向とは異なる方向であるＹ軸方向に前記刃物台を移動する刃物台駆動手段と、
   前記工具が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に移動するように前記刃物台駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   前記ワークの直径を実測した値を入力する入力手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記刃物台駆動手段を介して、前記工具を前記Ｘ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行い、続いて前記ワークに対する第２の切削を行い、
   前記入力手段から入力された、前記第１の切削をした後の前記ワークの第１直径値及び前記第２の切削をした後の前記ワークの第２直径値、並びに前記第１の切削の終了時点から前記第２の切削の終了時点までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の前記Ｙ軸方向に沿ったずれ量を演算し、
   当該ずれ量が補正された後に前記刃物台駆動手段を介して前記ワークに対する第３の切削を行う、
   ことを特徴とする旋盤。
2. 前記入力手段は、
   手動により実測された前記ワークの直径を入力するための入力操作手段と、
   該入力操作手段に入力された前記第１直径値及び前記第２直径値を前記制御手段に供給する供給手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の旋盤。
3. 前記入力手段は、
   前記ワークの直径を自動的に実測する計測手段と、
   該計測手段により計測された前記第１直径値及び前記第２直径値を前記制御手段に供給する供給手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の旋盤。
4. 前記制御手段は、
   前記ずれ量に基づき、前記工具の芯高と前記ワークの中心線とが相対的に所定の位置関係になるように前記刃物台駆動手段を介して前記工具を移動した後、前記第３の切削を自動的に行う、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の旋盤。
5. 前記制御手段は、前記工具の芯高及び前記ワークの中心線が同一の平面上に乗るように、前記工具を移動することを特徴とする請求項４に記載の旋盤。
6. コンピュータに、
   ワークを把持するチャックを備えた主軸と、
   前記ワークに当接して該ワークを加工する工具が取り付けられた刃物台と、
   前記工具から前記ワークへ向かう方向であるＸ軸方向及び該Ｘ軸方向とは異なる方向であるＹ軸方向に前記刃物台を移動する刃物台駆動手段と、
   前記工具が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に移動するように前記刃物台駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   前記ワークの直径を実測した値である直径値を入力する入力手段と、
   を備える旋盤、
   を制御させるための旋盤制御用コンピュータプログラムであって、
   前記制御手段に、
   前記刃物台駆動手段を介して、前記工具を前記Ｘ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行わせ、続いて前記ワークに対する第２の切削を行わせる前切削処理と、
   前記入力手段から入力された、前記第１の切削をした後の前記ワークの第１直径値及び前記第２の切削をした後の前記ワークの第２直径値、並びに前記第１の切削の終了時点から前記第２の切削の終了時点までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の前記Ｙ軸方向に沿ったずれ量を演算させる演算処理と、
   当該ずれ量が補正された後に前記刃物台駆動手段を介して前記ワークに対する第３の切削を行わせる後切削処理と、
   を実行させることを特徴とする旋盤制御用コンピュータプログラム。
7. 工具によるワークの切削を行う旋盤における加工方法であって、
   前記工具をＸ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第１の切削を行う第１切削工程と、
   該第１切削工程の後の前記ワークの直径である第１直径値を計測する第１計測工程と、
   前記第１切削工程の後に工具をＸ軸方向に移動しながら前記ワークに対する第２の切削を行う第２切削工程と、
   該第２切削工程の後の前記ワークの直径である第２直径値を計測する第２計測工程と、
   前記第１直径値、前記第２直径値、並びに前記第１切削工程の終了時点から前記第２切削工程の終了時までの前記工具の前記Ｘ軸方向についての移動距離に基づいて、前記工具の芯高と前記ワークの中心線との間の、前記Ｘ軸方向とは異なるＹ軸方向に沿ったずれ量を演算するずれ量演算工程と、
   前記ずれ量が補正された後に前記ワークに対する第３の切削を行う第３切削工程と、
   を備えることを特徴とする旋盤における加工方法。
8. 前記ずれ量演算工程は、手動により行われることを特徴とする請求項７に記載の旋盤における加工方法。

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