JP2010194673A - タレットｎｃ旋盤の加工具取付具および加工具の軸芯調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工具ごとに異なるスリーブを用意する必要がなく、工具の管理が簡単になり、加工具の交換作業がワンタッチで簡単に行えるようにする加工具取付具を提供する。
【解決手段】主軸台１２の主軸軸線８に直交する一方向にスライド可能なタレット保持台１８を備え、タレット５２に対して加工具７０をワンタッチで交換可能としたタレットＮＣ旋盤に用いる加工具取付具６０であって、タレット５２に固定した工具取付部材５４に主軸軸線Ｚと平行に形成した工具取付孔５８に回転位置調整可能に固定される円柱状基部６２と、この円柱状基部６２に対して偏心したテーパからなる加工具着脱部６４とを有する。
【選択図】図５

Description

この発明は、タレットＮＣ旋盤のタレットに取付ける加工具の軸芯調整を可能にする加工具取付具と、これを用いた軸芯調整方法とに関するものである。

タレットＮＣ旋盤では、タレットを回転することによりタレットに取付けた複数の加工具の中から、ワークの加工に用いる加工具を選択する。すなわちタレットの外周に固定した加工具取付部材に、主軸台の主軸軸線と平行な工具取付孔を形成し、この工具取付孔に専用の加工具取付具を用いて加工具を取付けている。

ここに用いる加工具は、例えば、穴あけ用の主として小径のドリルを固定するドリルチャック、径が大きいドリル刃、真円度が良く仕上面の良い穴を加工するリーマ、ねじ立て用のタッパーなど（以下単にドリルチャックなどともいう。）である。これらの加工具をワンタッチで能率良く着脱できるようにするため、従来よりドリルチャックアーバなどの加工具取付具が用いられている。このアーバには種々のものがあるが、例えば両端をテーパとしたものがある。そのようなものの一例は、その一端をタレットの工具取付部材に形成した工具取付孔（テーパ孔）に嵌め込むようにテーパ（モールス・テーパが多い。）とし、他端をドリルチャックなどの加工具に設けた挿入孔に嵌め込むテーパ（ジャコブス・テーパが多い）とした軸である。

アーバの他の例としては、タレット側の工具取付孔をストレート孔として、アーバの一端をこのストレート孔に嵌め込みボルトにより締付け固定するストレートな円柱状としたもの（ストレートシャンクともいう。）もある。またシャンク（軸）が突設した加工具に用いるアーバとして、このシャンクが係入する挿入孔を形成したアーバがあり、この場合の挿入孔はモールス・テーパとすることが多い。

このようにテーパを有するアーバを用いることにより、ドリルチャックなどをワンタッチで着脱でき、テーパの求心作用（自動調芯作用）により自動的にかつ高精度に軸合わせできるから、作業能率が著しく向上するものである。

しかし加工作業中や加工具の交換作業中に、加工具にジグや工具などが誤操作により接触することがあると、その衝撃によって加工具の軸芯が狂うことがあり得る。このような芯狂いが発生すると、加工時に高価なドリル刃、リーマ、タッパーを破損したりワークを傷めることが起こり得る。この芯狂いは、タレット保持台を主軸軸線（Ｚ軸）に直交するＸ−Ｙ両方向に移動可能としたＮＣ旋盤であれば容易に修正できるが、このようなＮＣ旋盤は極めて高価であり一般的ではない。

通常のＮＣ旋盤ではタレット保持台を主軸軸線（Ｚ軸）に直交する一方向（Ｘ方向）にのみスライド可能としているが、この場合には上記の芯狂いを正確に修正することはできない。このため芯狂いが生じるとタレット保持台を分解し再組立てを行う必要が生じ、場合によっては旋盤メーカーから派遣される専門家による調整が必要になり、多大な労力、費用や時間がかかるだけでなく、この調整のため旋盤は長期間稼働できず極めて能率が悪いという問題がある。

特開平９−２２５７０８

特許文献１には、このような場合の芯狂いを修正するために、タレットの加工具取付部材（ツールホルダ２）にストレート孔を形成し、このストレート孔に外周面と内周面とを互いに偏心させた略円筒状のスリーブ（３）を嵌め込み、この内周面に加工具（ドリル４）を固定するものが示されている。すなわちスリーブの回動角度を調整することによって芯狂いを修正するものである。ここにスリーブには周方向に長い長孔（バカ孔５）を設け、加工具取付部材からこの長孔を通して複数のボルトで加工具を押付けることによって加工具を加工具取付部材に固定するものである。

しかしこの場合には加工具（ドリル刃）を径が異なるものに変更するためにはスリーブを一緒に変更しなければならない。すなわち加工具のシャンク（スリーブの内径孔に進入する部分）の径はドリル加工孔径で変化するから、シャンク径ごとに別のスリーブを用意しておかなければならないからである。このため保管するスリーブ数が増え、工具の管理が面倒になるという問題が生じる。

また加工具（ドリル刃）を着脱するためには複数のボルトを緩めてスリーブを着脱しなければならず、スリーブの着脱・交換に伴って再び芯合わせをする必要が生じるため作業能率が悪いという問題もあった。

この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、径が異なる加工具（ドリル刃など）ごとに異なるスリーブを用意する必要がなく、従って工具の管理が簡単になり、加工具の交換作業がワンタッチで簡単に行えるようにすることができるタレットＮＣ旋盤用の加工具取付具を提供することを第１の目的とする。またこの加工具取付具を用いた加工具の軸芯調整方法を提供することを第２の目的とする。

この発明によれば第１の目的は、主軸台の主軸軸線に直交する一方向にスライド可能なタレット保持台を備え、タレットに対して加工具をワンタッチで交換可能としたタレットＮＣ旋盤に用いる加工具取付具であって、前記タレットに固定した工具取付部材に前記主軸軸線と平行に形成した工具取付孔に回転位置調整可能に固定される円柱状基部と、この円柱状基部に対して偏心したテーパからなる加工具着脱部とを有することを特徴とするタレットＮＣ旋盤の加工具取付具、により達成される。

また第２の目的は、請求項１の加工具取付具を用いた加工具の軸芯調整方法であって、加工具取付具の回転位置調整によって、タレット保持台のスライド方向および主軸軸線に対して直交する方向への加工具の偏心を除去し、その後タレット保持台のスライド方向への位置調整によってスライド方向の加工具の偏心を除去する加工具の軸芯調整方法、により達成される。

円柱状基部に対してテーパからなる加工具着脱部を偏心させたから、円柱状基部の回転位置を調整することによって加工具着脱部の偏心方向を変化させることができる。従って主軸台のワーク保持チャックにダイヤルゲージを磁気吸着などで固定してワーク保持チャックを回転させることによって加工具の偏心を検出し、この偏心がタレット保持台のスライド方向（Ｘ方向）だけ残りこれに直交する方向（Ｙ方向）の偏心がゼロ（ほぼゼロ）となるような円柱状基部（従って加工具取付具）の回転角度位置を検出する。そしてこの位置に円柱状基部を固定する。

次にタレット保持台をそのスライド方向（Ｘ方向）にスライドさせて、加工具のＸ方向の偏心をゼロにする。この結果加工具の中心軸は主軸軸線と一致し、軸振れを無くすことができる。なおこの時のタレット保持台のＸ座標をメモリしておくことにより、後でこの同じ加工具を用いる時にタレット保持台を同じＸ座標位置に設置すれば加工具の軸合わせが完了し、極めて簡単に軸振れを修正できる。

またこの加工具取付具はテーパからなる加工具着脱部を有するから、このテーパに適合する加工具であればワンタッチで着脱し交換できることになる。このため前記特許文献１に記載のもののように、径が異なるドリル刃などの加工具ごとに別々のスリーブを用意しておく必要がないから、工具の保管、管理が簡単になる。

また加工具の交換時には、加工具に弱い衝撃を加えるなどによって容易に加工具を加工具取付具から分離でき、同じテーパを持つ他の加工具であればワンタッチで固着できる。このため加工具の着脱が容易であり、この時にはテーパの求心作用（調芯作用）により自動的に高精度に軸合わせができるから作業能率が極めて良くなる。

本発明の一実施例であるタレットＮＣ旋盤およびその制御系統を示す平面図 同じくタレット保持台を示す平面図 タレットの正面図 シャンク付き加工具取付具を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ） 挿入孔付きドリルチャックの着脱動作を示す図 挿入孔付き加工具取付具を示す正面図（Ａ）および一部断面した側面図（Ｂ） シャンク付きドリルチャックの着脱動作を示す図 シャンク付き加工具取付具の他の実施例を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ） 芯振れ補正手順を示す動作流れ図 ワーク加工手順の動作流れ図

加工具取付具の加工具着脱部は、加工具に形成した挿入孔がワンタッチで着脱するテーパ付きシャンクとすることができる（請求項２）。この場合のテーパは通常ジャコブス・テーパである。

加工具自身にシャンクが突設されている場合には、加工具取付具の加工具着脱部をこのシャンクがワンタッチで着脱できるテーパ付き挿入孔とする（請求項３）。この場合のテーパは通常モールス・テーパである。

この発明で用いる加工具は、ドリルチャック、リーマ、タッパーなどであって、主軸台に掴まれて回転するワーク（被加工物）に対して主軸軸線上で加工刃を進退動させるものが適する（請求項４）。

本発明の加工具取付具は、タレット側の加工具取付部材に形成した工具取付孔に対して回動させ、固定角度を調整することにより軸芯合わせを行うので、回動させるための工具を係合させる工具係合部を設けておくのがよい（請求項５）。例えば、この工具係合部は六角ナット形状とし、回転位置調整用の工具としてスパナをこの六角ナットの部分に係合させて回転する。工具係合部はローレット加工により工具の滑り止めをしたものであってもよいし、外周面に小孔を設けこの小孔にロッドなどを差し込んで回転させるものであってもよい。またこの工具係合部の外面などに加工具取付具の回転位置を確認し易くするための目盛りやマークを付しておいてもよい。

図１において符号１０はタレットＮＣ旋盤のベッド、１２は主軸台である。主軸台１２はモータ（図示せず）およびこのモータで回転駆動されるチャック１４を持つ。このチャック１４は左右方向に水平な主軸軸線（Ｚ軸）を中心に回転する。１６は芯押台でありチャック１４に保持したワーク（被加工物）をチャック１４との間に挟んで芯振れを防ぐものであるが、この発明では使用しない。

１８はタレット保持台である。このタレット保持台１８は、ベッド１０に固定され主軸軸線（Ｚ軸）と平行な案内２０，２０に乗ってＺ軸と平行に移動する移動台２２と、この移動台２２に固定されＺ軸と直交するＸ軸方向（図３，前後方向）にのびる案内２４，２４に載ってＸ軸方向に移動するタレット台本体２６とを備える。移動台２２はサーボモータ２８と送りねじ３０とでＺ軸方向に移動される。タレット台本体２６はサーボモータ３２および送りねじ３４によってＸ軸方向に移動される。

タレット台本体２６は図２に示すように、Ｚ軸と平行なタレット軸３６を備え、このタレット軸３６はサーボモータ３８により回動する。すなわちサーボモータ３８の回転出力は、減速歯車４０，４２を介してタレット軸３６に伝えられる。ここに減速歯車４２はタレット軸３６上で軸方向にスライド可能となるようにタレット軸３６にキー結合されている。

またタレット軸３６にはピストン４４が固定され、このピストン４４がタレット台本体２６に固定した油圧式シリンダ装置４６により往復動する。シリンダ装置４６内にはこのピストン４４によって２つの油室４８，５０が画成され、油室４８，５０の一方に図示しない油圧装置から油圧が選択的に導かれる。この油圧によりタレット軸３６はＺ軸と平行に往復移動する。

タレット軸３６の先端にはタレット５２が固定されている。このタレット５２は図３に示すように、外周に８個の加工具取付部材５４が固定される。図３では加工具取付部材５４は一例として１個だけ示されている。この加工具取付部材５４には後記するように、本発明に係る加工具取付具であるドリルチャックアーバ６０を介してドリルチャック７０が取付けられる。

タレット５２とタレット台本体２６との対向面には調芯作用を持つカービック・カップリング５６が介在される（図２）。このカップリング５６はタレット軸３６の進退動により断続する。すなわち油室５０に油圧を導くことによりタレット軸３６が図２で左側へ押し出されるとこのカップリング５６が切れる。この状態でモータ３８が起動することによりタレット５２が回転し、使用する加工具をＺ軸上に位置合わせする。そして油室４８に油圧を導くことによりタレット軸３６を図２で右側へ移動させると、カップリング５６が結合しタレット５２が固定されると共に自動的に軸合わせが行われる。図３はこの状態を示す。なおこのカップリング５６は、タレット５２とタレット台本体２６の両対向面に周方向に沿ってそれぞれ配列された噛み合い歯が係脱するもので、係合時には自動的に軸合わせが行われるものである。

前記タレット５２に取付けた加工具取付部材５４には、図３に示すように円形のストレート孔である加工具取付孔５８がＺ軸と平行に形成されている。この加工具取付孔５８には本発明の加工具取付具の一例であるドリルチャックアーバ６０が固定される。

このドリルチャックアーバ６０は、図４に示すように、加工具取付孔５８に嵌め込まれるストレートな円柱状基部６２と、この円柱状基部６２の一端から突出するテーパ（円錐面）からなる加工具着脱部であるテーパ付きシャンク６４とを一体に形成したものである。ここにテーパ付きシャンク６４は円柱状基部６２に対して僅かに（例えば０．３mm）偏心している。この偏心量ａは、修正する加工具（ドリルチャック７０）の最大偏心量を考慮して適切に設定する必要があるのは勿論である。

円柱状基部６２は前記加工具取付孔５８に挿入され、加工具取付部材５４のねじ孔６６（図３）に螺入された複数（例えば２本）のねじ６８（図５）によって固定される。従ってねじ６８を緩めることによりドリルチャックアーバ６０は加工具取付孔５８に対して回動可能となる。

７０は加工具としてのドリルチャックである。このドリルチャック７０には前記テーパ付きシャンク６４が係入するテーパ付き挿入孔７２が形成されている。ドリルチャック７０では、挿入孔７２およびシャンク６４は通常テーパ角度の規格の一つであるジャコブス・テーパとされる。従ってドリルチャック７０はワンタッチでドリルチャックアーバ６０のシャンク６４に着脱でき、固定時に自動的に調芯される。ドリルチャック７０には適切な外径のドリル刃７４がチャックされる（掴まれる）。

図１において７６は主制御部であり、予め記憶したプログラムに従ってＮＣ旋盤を制御する。すなわち主制御部７６は設定部７８の設定に基づき選択されたプログラムに従って主軸駆動部８０、タレット保持台制御部８２に制御信号を送る。主軸駆動部８０は主軸台１２のモータ（図示せず）を駆動する。タレット保持台制御部８２はタレット保持台１８の移動、加工具交換時のタレット回転などを行う。

すなわちタレット保持台制御部８２は、モータ２８を駆動してドリルチャック７０をＺ軸方向に往復動させてドリル孔加工を行う。また加工具の交換時にはシリンダ装置４６に送る油圧を切り換えてタレット軸３６を図２で左側へ移動させ、カービック・カップリング５６を切った状態でモータ３８を駆動させてタレット５２を回転させる。そして使用する工具をＺ軸（主軸軸線）上に移動させた後、油圧を切換えてカップリング５６を結合する。なおタレット保持台制御部８２は、加工具の種類（例えばバイトなど）によってはタレット保持台１８をＸ軸方向に移動させる。この場合はモータ３２を駆動する。

次に加工具であるドリルチャック７０の芯合わせについて説明する。まず使用する加工具であるドリルチャック７０がＺ軸上に来るようにタレット５２を回転する（図９のステップＳ１００）。ドリルチャック７０に芯狂いがある場合には主軸台１２のチャック１４にダイヤルゲージ（図示せず）を磁気吸着などにより固定し（ステップＳ１０２）、ドリル刃７４の芯振れを検出する（ステップＳ１０４）。次に加工具取付部材５４に螺入したねじ６８を僅かに緩め（図５参照）、ドリルチャックアーバ６０およびドリルチャック７０を一体にして回転する。すなわちアーバ６０の円柱状基部６２を回転し、ねじ６８を締めて仮止めする。そしてダイヤルゲージで芯振れを検出する動作を繰り返し、Ｙ軸方向の軸振れをゼロにする（ステップＳ１０６）。

この状態ではＸ軸方向の軸振れが残っている。オペレータは主制御部７６を操作してモータ３２を駆動させ、タレット保持台１８をＸ軸方向に移動させる。ダイヤルゲージを確認しながらＸ軸方向の芯振れをゼロにする（ステップＳ１０８）。オペレータは設定部７８の操作によってこの時のタレット保持台１８のＸ座標をメモリ８４にメモリさせる（ステップＳ１１０）。従ってその後この同じ加工具（ドリルチャック７０）を使用する時には、主制御部７６はこのメモリしたＸ座標を読出してタレット保持台１８をこの座標に設定する。

図１０はタレット５２を回転させて複数の加工具を使用する場合の動作を示す。まず芯補正をした加工具（ドリルチャック７０）を使用しない場合には（ステップＳ１５０）、タレット５２を回転させて他の加工具を選択し（ステップＳ１５２）、加工を行う（ステップＳ１５４）。

軸振れの補正を済ませた加工具（対象の加工具、ここではドリルチャック７０）を使用する場合は（ステップＳ１５０）、タレット５２を回してドリルチャック７０を主軸上（Ｚ軸上）に設定する（ステップＳ１５６）。この時ドリルチャック７０には軸振れがあるから厳密にＺ軸上に設定することはできない。しかしこのドリルチャック７０のアーバ６０はすでにＹ軸方向の軸振れをゼロにするように固定されているから、主制御部７０は軸振れを消すためのＸ座標をメモリ８４から読出してタレット保持台１８をこの位置に移動させることにより芯振れを無くすことができる（ステップＳ１５８）。この状態でドリル孔加工を行い（ステップＳ１６０）、加工が終わったら（ステップＳ１６２）、次の加工で用いる加工具に合わせてタレット５２を回転する（ステップＳ１５０）。

図６，７に示す実施例は、加工具としてのドリルチャック１７０にシャンク１７２が突設されている場合に用いる加工具取付具であるドリルチャックアーバ１６０である。すなわちこのドリルチャックアーバ１６０は、前記加工具取付部材５４（図３）の加工具取付孔５８に嵌め込まれる円柱状基部１６２と、この基部に一端側から形成されたテーパ付き挿入孔１６４とを持つ。ここにテーパ付き挿入孔１６４は円柱状基部１６２に対して中心軸線が偏心量ｂだけ偏心している。ここに挿入孔１６４とドリルシャンク１７２は通常モールス・テーパの規格に従ったテーパ面を持つ。

このアーバ１６０には挿入孔１６４の開口側の端面にフランジ１６０Ａが形成されている。このフランジ１６０Ａの外周面にはローレット加工を施しておけば、アーバ１６０を回転して芯振れを修正する場合（図９の処理を行う場合）に、この部分を工具で掴んで回すことができ、作業性が良い。

またアーバ１６０の底には偏心した挿入孔１６４の中心軸上で挿入孔１６４に開口するねじ孔１６０Ｂが形成されている。このねじ孔１６０Ｂは、挿入孔１６４に強固に嵌合したドリルシャンク１７２が抜けなくなった場合に、ボルトを螺入してドリルシャンク１７２を押し出して抜くために用いる。またアーバ１６０の底には、このねじ孔１６０Ｂの直径より幅が狭い溝１６０Ｃがこのねじ孔１６０Ｂを横断して形成されている。この溝１６０Ｃには、図７に示したドリルシャンク１７２の先端中央に形成した舌状突起１７２Ａ（図７）が係合して、ドリルチャック１７０の滑り止めとしている。このアーバ１００は前記図４〜５、９、１０に説明した実施例と同様に使用することができる。

図８に示す実施例は、図４、５に示したドリルチャックアーバ６０の円柱状基部６２に、フランジ状の六角ナット部６０Ａを形成したものである。この実施例によれば、アーバ６０を加工具取付孔５８に対して回転する場合に、この六角ナット部６０Ａにスパナなどの工具を係合させることができるので、アーバ６０を正確かつ容易に回転できる。なおこの図８では図４と対応する部分に同一符号を付したからその説明は繰り返さない。

１２ 主軸台
１８ タレット保持台
２６ タレット台本体
５２ タレット
５４ 加工具取付部材
５８ 加工具取付孔
６０、１６０ ドリルチャックアーバ（加工具取付具）
６２、１６２ 円柱状基部
６４ テーパ付きシャンク（加工具着脱部）
１６４ テーパ付き挿入孔（加工具着脱部）
７０、１７０ ドリルチャック（加工具）
７２ 挿入孔
１７２ シャンク
７４ ドリル刃
７６ 主制御部
７８ 設定部
８４ メモリ
Ｚ 主軸軸線

Claims (7)

1. 主軸台の主軸軸線に直交する一方向にスライド可能なタレット保持台を備え、
   タレットに対して加工具をワンタッチで交換可能としたタレットＮＣ旋盤に用いる加工具取付具であって、
   前記タレットに固定した工具取付部材に前記主軸軸線と平行に形成した工具取付孔に回転位置調整可能に固定される円柱状基部と、この円柱状基部に対して偏心したテーパからなる加工具着脱部とを有することを特徴とするタレットＮＣ旋盤の加工具取付具。
2. 加工具着脱部は、加工具に形成された挿入孔がワンタッチで係脱するテーパ付きシャンクである請求項１のタレットＮＣ旋盤の加工具取付具。
3. 加工具着脱部は、加工具に突設されたシャンクがワンタッチで係脱するテーパ付き挿入孔である請求項１のタレットＮＣ旋盤の加工具取付具。
4. 加工具着脱部に着脱される加工具は、主軸台に固定されて回転されるワークに加工をするドリル、リーマ、タッパーのいずれかである請求項１のタレットＮＣ旋盤の加工具取付具。
5. 工具取付部材の工具取付孔に対して円柱状基部を回動するための工具が係合する回動位置調整用の工具係合部を有する請求項１のタレットＮＣ旋盤の加工具取付具。
6. 請求項１の加工具取付具を用いた加工具の軸芯調整方法であって、
   加工具取付具の回転位置調整によって、タレット保持台のスライド方向および主軸軸線に対して直交する方向への加工具の偏心を除去し、その後タレット保持台のスライド方向への位置調整によってスライド方向の加工具の偏心を除去する加工具の軸芯調整方法。
7. タレット保持台のスライド方向への位置調整結果の座標をメモリしておき、同じ加工具を使用する時にこのメモリした位置にタレット保持台を移動させる請求項６の加工具の軸芯調整方法。

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