JP2011206895A

JP2011206895A - 工作機械の旋削機構

Info

Publication number: JP2011206895A
Application number: JP2010078197A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kitamura; 彰浩北村; Kosaku Kitamura; 耕作北村; Minoru Umeno; 稔梅野
Original assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Current assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】通常のマシニングセンタの加工（エンドミル、フェースミル加工、ボーリング加工、タップ加工等）の他に、旋削加工が出来る工作機械の旋削機構を提供する。
【解決手段】加工物を固定するための固定装置と、加工物を旋削するための旋削加工用ツールと、旋削加工用ツールを取付けるためのスピンドルと、加工物に対してスピンドルを円弧補間により駆動させる駆動装置と、を有することを特徴とする工作機械の旋削機構である。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の旋削機構に関する。

従来のマシニングセンタの加工は、エンドミル、フェースミル加工、ボーリング加工、タップ加工等による加工が知られている。

特許文献１には、主軸１２に保持されたワークＷの外周面と対向する位置に、第１刃物台１６をＸ、Ｙ方向に移動可能に配置し、主軸１２の回転に従って第１及び第２刃物がワーク加工動作を行う構成が示されている。

特開２００７−１０５８２０号公報

本発明は、通常のマシニングセンタの加工（エンドミル、フェースミル加工、ボーリング加工、タップ加工等）の他に、内外径の旋削加工、すなわち外径削りや内径削り（ボーリング）が出来る工作機械の旋削機構を提供することを目的としている。

本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。

（１）加工物を固定するための固定装置と、
加工物を旋削するための旋削加工用ツールと、
旋削加工用ツールを取付けるためのスピンドルと、
加工物に対してスピンドルを円弧補間により駆動させる駆動装置と、
を有することを特徴とする工作機械の旋削機構。

（２）旋削加工用ツールの刃物が、常に円弧の中心に向いている、先述の工作機械の旋削機構。

（３）旋削加工用ツールの刃物が、常に円弧の中心と反対方向に向いている、先述の工作機械の旋削機構。

（４）歯車駆動の場合、スピンドルモーターのエンコーダーからの出力信号とスピンドルの回転数とを演算処理するコンピュータを設け、スピンドルを円弧補間しながら送りを与えて外径旋削、内径旋削、ネジ切りのうちの少なくとも１つを行う、先述の工作機械の旋削機構。

特に、歯車駆動の場合、スピンドルモーターのエンコーダーとスピンドル１回転を演算処理して、バイトツールホルダーでスピンドルを円弧補間しながら送りを与えて外径・内径旋削、ネジ切り等が加工出来るようにするのが好ましい。

具体的には、旋削加工用ツールの刃物が、常に円弧の中心に向いている外径旋削加工と、刃物が反対方向に向いている内径旋削加工とが出来る、工作機械の旋削機構であるのが好ましい。

本発明の工作機械の旋削機構の一例を示す概略部分側面図。ネジ切りを行う場合の一例を示す。ネジ切りを行う場合を示す概念図。テーパ部のネジ切りを行う場合の工作物の一例を示す。本発明の工作機械の旋削機構の他の例を示す概略部分側面図。本発明の工作機械の旋削機構の更に他の例を示す概略部分側面図。スピンドルを円弧補間で制御する構成を示す概念図。本発明の工作機械の旋削機構の更に他の例を示す概略部分側面図。本発明の工作機械の旋削機構の更に他の例を示す概略部分側面図。図９の加工穴の形成に用いられる溝切り刃を設けた旋削加工用ツールの一例を示す。スピンドルの駆動がスピンドルモーターからギヤを経て行われる場合の一例を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の工作機械の旋削機構の一例を示す概略部分側面図である。

本発明の工作機械の旋削機構１０は、加工物Ｗを固定するための固定装置１２を有する。図１において、加工物Ｗの軸心Ｃ１は、固定装置１２に横方向（水平方向）に向いている。加工物Ｗには、テーパ部ＷａとネジＷｂが設けられている。

本発明の工作機械の旋削機構１０は、更に、旋削加工用ツール（切削用刃物ともいう）１４を取付けるためのスピンドル１６を有する。

スピンドル１６は、固定装置１２と横方向に間隔を空けてスピンドル台１８に配置されている。図１において、スピンドル１６の軸心Ｃ２は、横方向（水平方向）に向いている。

スピンドル台１８には、駆動装置２０が接続されている。駆動装置２０は、所定のプログラムに基づいて動くコンピュータ２２に接続されている。駆動装置２０は、加工物Ｗに対してスピンドル１６を円弧補間により駆動可能である。

図中右側には、スピンドル１６の円弧運動（円運動ともいう）２４を概念的に示している。スピンドル１６の円弧運動２４により、旋削加工用ツール１４は、Ｘ、Ｙ方向の円弧補間（円弧加工）により旋削加工できる。

加工物Ｗを加工するときは、例えば図中に示されたＸ方向とＹ方向において、加工物Ｗの軸心Ｃ１を円中心として、この円中心の周りでスピンドル１６を円弧運動させる。旋削加工用ツール１４の刃物の向きが常に中心に向くように、旋削加工用ツール１４をスピンドル１６の軸心Ｃ２を中心に回転させる。図中の矢印Ａ及びＢの方向にスピンドル１６を適宜移動させる。スピンドル１６を加工物Ｗの外周で円弧運動させて、加工物Ｗを旋削加工用ツール１４の切刃で切削加工する。加工物ＷのネジＷｂは、旋削加工用ツール１４をネジ切り用刃物に交換してネジ切りで切削加工することにより形成する。加工物Ｗのテーパ部Ｗａは、切削工具（刃具）で切削加工することにより形成する。

図２は、ネジ切りの場合において加工された加工物の例を示す。図２においては、固定された加工物Ｗ１のテーパＷ１ｂにネジ部Ｗ１ａが形成される。旋削用ツールホルダー３４の先端の外周にはネジ切りチップ３４ａが設けられている。

旋削用ツールホルダー３４が加工物Ｗ１の中心から半径Ｒｘで円弧運動を行ないながらネジＷ１ａを加工形成する。図３に示すようにチップ３４ａの向きは常に加工物Ｗの中心Ｃｃに向きあいながらＲｘ円弧運動をしてネジを切る。

図４は、チップ（切刃）を設けた切削工具（刃具）の一例を示す。加工物Ｗ２のテーパ部のネジ切りは、チップ（切刃）４４ａを設けた切削工具（刃具）４４（旋削加工用ツールの更に別の例）で行われる。切削工具（刃具）４４が図中の矢印Ｙ及びＺの方向に適宜移動しながら円弧運動して、主軸ヘッドを円弧補間で１周させて円弧径をテーパ度に応じて拡大し、更にネジのピッチの送りを与えることにより、テーパ部にネジを切ることができる。

図５は、本発明の工作機械の切削機構を立型にした場合の例を示す部分概略図である。立型の場合は、テーブルに加工物Ｗ３を置く。旋削加工用ツール５４の先端に設けた切刃（チップ）５４ａにより、加工物Ｗ３の外周加工が行われる。図示しないが、横型の場合は、図５の構成を９０°起こした形になる。

図６は、ツール６４の先端に設けた溝切り刃６４ａにより、加工物Ｗ４の溝が形成される。

図７は、スピンドルを円弧補間で制御する構成を示す概念図である。ツール７４に設けられた刃物７４ａは、常に加工物Ｗ５の中心に向く。図７に示された例においては、ツール７４が加工物Ｗ５の軸心を中心として右回りに円弧運動しつつ、ツール７４自体がツール７４の軸心を中心として右回りに回転する。

図８は、ボーリング加工を行う場合のツール付近の構成を示す概略図である。ツールホルダー８４に設けられた切刃８４ａにより、加工物Ｗ６にボーリング加工が行われる。ツールホルダー８４に設けられた切刃８４ａは、常に加工物Ｗ６の中心と反対方向（すなわち放射方向外側）に向いている。

図９は、加工物にテーパ加工と溝形成を行う例である。穴のストレート部とテーパを加工するためのツールホルダー９４に設けられた切刃９４ａにより、加工物Ｗ７にストレート部とテーパ部が形成されている。更に、図１０にて示されるような溝形成用のツールホルダー１０４に設けられた溝切り刃１０４ａにより、加工物Ｗ７に溝が形成されている。ツールホルダー９４に設けられた切刃９４ａとツールホルダー１０４に設けられた溝切り刃１０４ａは、常に加工物Ｗ７の中心と反対方向（すなわち放射方向外側）に向いている。

図１１は、スピンドルの駆動がスピンドルモーターからギヤを経て行われる、スピンドルを駆動する構造のものである。

スピンドルとスピンドルの駆動部を直結する以外に、スピンドルモーターからギヤを経てスピンドルを駆動することができる。この構造の場合は、スピンドルモーターのエンコーダーとスピンドルに取付けられている旋削用刃具とが加工物の中心に常に向きあっている。加工物の円周を旋削用刃具が円弧運動しながら外径旋削又内径旋削を行うことができる。

図１１において、切削用刃具１１４を取り付けたスピンドル１１６は、スピンドル台を介してスピンドルギヤヘッド１２０に取り付けられている。スピンドルギヤヘッド１２０には、エンコーダー１２４を有するスピンドルモーター１２２が取り付けられている。スピンドルモーター１２２のエンコーダー１２４からの出力信号とスピンドル１１６の１回転の回転数とを演算処理するためのコンピュータ１４１が設けられている。図１１においては、例えばバイトホルダーでスピンドル１１６を円弧補間しながらスピンドル１１６に送りを与えて、外径切削、内径切削、ネジ切り等が加工出来るようになっている。スピンドルモーター１２２の出力軸には第１ギヤ１２６が固定されている。第１ギヤ１２６は、対応する第２ギヤ１２８と噛み合うようになっている。第２ギヤ１２８は軸１３０に固定されている。第２ギヤ１２８の下方には、第３ギヤ１３２と第４ギヤ１３４が移動装置１３６により上下動可能に設けられている。第３ギヤ１３２は、対応する第５ギヤ１３８と噛み合うようになっている。第４ギヤ１３４は、対応する第６ギヤ１４０と噛み合うようになっている。第５ギヤ１３８と第６ギヤ１４０は、軸１４２に固定されている。軸１４２の一端にスピンドル１１６が取り付けられるようになっている。

移動装置１３６により第３ギヤ１３２と第４ギヤ１３４が上下動して第５ギヤ１３８と第６ギヤ１４０を切り換えて回転させることで、内径、外径切削、ネジ切り等を高速且つ精密に行うことが出来るようになっている。

本発明によれば、通常のマシニングセンタの加工（エンドミル、フェースミル加工、ボーリング加工、タップ加工等）の他に切削加工ができる。例えば通常のマシニングセンタの加工と旋削加工用ツールとを組み合わせて用いることで、加工物に対して極めて正確な加工を行うことができる。スピンドルが加工物の円周を円弧補間により旋削して、いわば遊星運動（ツールを取付けたスピンドルが自転すると同時に加工物の軸心を中心として公転する運動）のような旋削加工が出来るのである。

旋削加工用ツールの刃物の向きが、常に円弧の中心に向いていると、１つの切刃（チップ）で簡単に旋削加工ができる。

このように、通常のマシニングセンタの加工（エンドフェースミル加工、ボーリング加工、タップ加工等）の他に、内、外径旋削加工が出来る。マシニングセンタのスピンドルに旋削加工用ツールを取付けて、そのツールを回転し更にＸ、Ｙの円弧補間（円弧加工）により旋削加工が出来る。この時に加工物は固定し、スピンドルは旋削用工具（刃具）を取付けて回転を与えそのスピンドルが加工物の円周を円弧補間をプログラムさせて旋削させる、いわば遊星運動による旋削加工が出来る。

本発明は図示された実施例に限定されない。各実施例で示されている構成は、適宜組み合わせて使用可能である。

１０工作機械の切削機構
１２固定装置
１４旋削加工用ツール
１６スピンドル台
１８スピンドル
２０駆動装置
２２コンピュータ
２４円弧運動
Ｗ加工物

Claims

加工物を固定するための固定装置と、
加工物を旋削するための旋削加工用ツールと、
旋削加工用ツールを取付けるためのスピンドルと、
加工物に対してスピンドルを円弧補間により駆動させる駆動装置と、
を有することを特徴とする工作機械の旋削機構。
旋削加工用ツールの刃物が、常に円弧の中心に向いている、請求項１に記載の工作機械の旋削機構。
旋削加工用ツールの刃物が、常に円弧の中心と反対方向に向いている、請求項１に記載の工作機械の旋削機構。
歯車駆動の場合、スピンドルモーターのエンコーダーからの出力信号とスピンドルの回転数とを演算処理するコンピュータを設け、スピンドルを円弧補間しながら送りを与えて外径旋削、内径旋削、ネジ切りのうちの少なくとも１つを行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械の旋削機構。