JP2011245567A - ねじ旋削方法、およびその方法に用いるねじ旋削制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の工具を用いて下準備を必要とすることなく短時間の内に容易に種々のリード角を有するねじ溝の旋削加工を行うことが可能なねじ旋削方法を提供する。
【解決手段】複合加工旋盤１は、ＮＣ装置によって、支持台３、スライド台８、昇降台９、主軸台１０、心押台１１、および交換アーム７等の動作を制御するようになっている。そして、主軸台１０および心押台１１によってＺ軸周りに回転させたワークＷに、工具台４に保持された切削工具５を押し当てながら、支持台３をＺ軸方向へ移動させ、ワークＷに対して切削工具５を相対移動させることによって、ワークＷにねじ溝を旋削することができるようになっている。また、ねじ溝の旋削の際には、ねじ溝のリード角に応じて、切削工具５を工具主軸周りに回転割出しさせることができるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合加工機を使用してワークにねじ溝を旋削するための旋削方法、および、その旋削方法に用いるねじ旋削制御装置に関するものである。

ワークにねじ溝を旋削する方法として、複合加工機を使用し、ワーク主軸を中心として回転させたワークに、ワーク主軸と交差する方向に突出させた旋削工具を押し当てながら、その切削工具をワーク主軸に沿って移動させる方法が知られている。

そのようなねじ旋削加工を実行する際には、通常、リード角に合うように上下面を斜めに削ったバイトが用いられるが、そのように上下面を切削したバイトは、旋削するねじ溝のリード角を変更する場合には、再使用することができない。それゆえ、切削するねじ溝のリード角の変更にも対応できるように、ホルダに対する工具（バイト）の位相を変えられるようにした旋盤用バイトユニットも考案されている（特許文献１）。

登録実用新案第３０２９２３８号公報

しかしながら、上記した旋盤用バイトユニットを用いるねじ旋削方法は、ねじ溝のリード角を変更する場合には、その都度、旋盤用バイトユニットを工具台から取り外して、ホルダに対するバイトの位相を変更しなければならないため、非常に手間がかかる。また、工具台に、旋盤用バイトユニットを装着するための専用の装着機構を設けなければならない、という不具合もある。

本発明の目的は、上記従来のねじ旋削方法が有する問題点を解消し、通常の工具を用いて下準備を必要とすることなく短時間の内に容易に種々のリード角を有するねじ溝の旋削加工を行うことが可能なねじ旋削方法を提供することにある。また、そのようなねじ旋削方法に用いることが可能なねじ旋削制御装置を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、複合加工機を使用し、ワーク主軸を中心として回転させたワークに、ワーク主軸と交差する方向に突出させた旋削工具を押し当てながら、その切削工具をワーク主軸に沿って移動させることによってワークにねじ溝を旋削するねじ旋削方法であって、旋削加工するねじ溝のリード角に応じて、前記切削工具をその工具主軸周りに回転割出しさせることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記工具が、刃先の中心を工具主軸の回転軸線上に位置させたものであることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記工具が、刃先の中心を工具主軸の回転軸線に対してオフセットさせたものであることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載のねじ旋削方法によりワークにねじ溝を旋削するためのねじ旋削制御装置であって、予め記憶されたねじ溝の加工径、ピッチ（リード）、工具主軸回転中心から刃先中心までのオフセット量に基づいて、工具主軸の回転割出しおよびそれに伴う刃先の上下動を補正するように、切削工具をワーク主軸に沿って移動させることを特徴とするものである。

請求項１に記載のねじ旋削方法によれば、複合加工機を利用して通常の工具によりハイリードねじ溝の旋削をすることが可能となる。また、ねじ旋削に際し、専用のユニットを利用したり、バイトの予加工等の下準備が不要で、短時間の内に容易にねじ旋削加工を施すことが可能となる。その上、工具の特定箇所に負担を掛けないので、工具の寿命を長く保つことが可能となる。

請求項２に記載のねじ旋削方法は、工具の刃先の中心が工具主軸の回転軸線上に位置しているため、工具主軸の旋回に伴って刃先位置が上下したりしないので、ねじ旋削中における補正が不要であるため、非常に容易に、かつ、正確に、所望するねじ溝を旋削することができる。

請求項３に記載のねじ旋削方法は、工具の刃先の中心が工具主軸の回転軸線に対してオフセットしているため、市販のホルダと市販のバイトによって安価に実施することができる。

請求項４に記載されたねじ旋削制御装置によれば、ねじ旋削加工中に、予め記憶されたねじの加工径、ピッチ、工具主軸回転中心から刃先中心までのオフセット量等の加工条件に基づいて、工具主軸の回転割出しおよびそれに伴う刃先の上下動が自動補正されるため、予め加工条件を入力するだけで、きわめて容易に、かつ、正確に、所望するねじ溝を旋削することが可能となる。

複合加工旋盤を示す斜視図である。 複合加工旋盤の右側面を示す説明図である。 工具の図２におけるＡ−Ａ線視図である。 ねじ旋削制御装置の制御機構を示すブロック図である。 加工されるワークを上から見た状態を示す説明図である。

以下、本発明に係るねじ旋削方法、および、そのねじ旋削方法に用いる工具、ねじ旋削制御装置の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

［複合加工旋盤の構造］
図１、図２は、本発明に係るねじ旋削方法を実行するための複合加工機である複合加工旋盤１を示したものであり、複合加工旋盤１は、ベッド２上に、支持台３が、図示しないモータによって水平なＺ軸方向（左右方向）へスライド可能に設置されている。また、当該支持台３上には、スライド台８が、図示しないモータによってＺ軸と直交するＹ軸方向（前後方向）へスライド可能に設置されており、当該スライド台８の前面には、昇降台９が、図示しないモータによってＹ軸およびＺ軸と直交するＸ軸方向（上下方向）へスライド可能に設置されている。

さらに、昇降台９の前面には、工具台４が、図示しないモータによってＹ軸を中心として回転可能に設置されている。当該工具台４の下部には、工具保持部６が設けられており、その工具保持部６に、工具ホルダ１３によって刃先１４を装着した各種の切削工具５を装着することができるようになっている。加えて、工具台４は、工具保持部６に装着された各種の切削工具５を、図示しないモータによってＸ軸と平行なＭ軸（すなわち、工具主軸）を中心として回転させられ任意の位置に割出しを行うことができるようになっている。また、図３は、工具保持部６に装着された工具ホルダ１３をワークＷ側から見たものであり、工具ホルダ１３においては、工具主軸（Ｍ軸）に対して偏心した位置に、切削刃１５を有する刃先１４が装着された状態になっている。

一方、スライド台８の前方には、主軸台１０および心押台１１が設置されており、円柱状（あるいは円筒状）のワークＷを、Ｚ軸に平行な軸の周りで回転可能に支持するようになっている。加えて、スライド台８の左方には、工具ホルダ１３を交換するための交換アーム７が設置されており、Ｚ軸方向へのスライドおよびＺ軸に平行な軸の周りでの旋回動作によって、工具台４に装着する工具ホルダ１３を交換することができるようになっている。さらに、交換アーム７の付近には、工具を収納するための工具マガジン１２が付設されている。

上記の如く構成された複合加工旋盤１は、図示しないＮＣ装置（制御装置）によって、支持台３、スライド台８、昇降台９、主軸台１０、心押台１１、および交換アーム７等の動作を制御するようになっている。そして、主軸台１０および心押台１１によってＺ軸周りで回転させたワークＷに、工具台４の工具ホルダ１３に保持された切削工具５を押し当てながら、支持台３をＺ軸方向へ移動させ、ワークＷに対して切削工具５を相対移動させることによって、ワークＷに所望するねじ溝を旋削することができるようになっている。

［ねじ旋削制御装置の構成］
図４は、上記した複合加工旋盤１の作動を制御するねじ旋削制御装置２１の制御機構を示すブロック図である。ねじ旋削制御装置２１は、加工プログラム、装着される工具等に関する情報（補正値等）を入力するための入力部（キーボード等）２２、各種の情報をモニタリングするための表示部（モニタ等）２３、入力された加工プログラムを記憶保持するためのプログラム記憶部２４、入力された切削工具５の補正値を記憶保持するための補正値記憶部２５、加工の際に加工プログラムを読み込んで解釈し指令するための解釈部２６、解釈部２６からの情報に基づいて加工に必要な関数を発生させる関数発生部２７、関数発生部２７より出された指令に基づいて複合加工旋盤１の各モータを制御するためのモータ制御部２８等によって構成されている。そして、モータ制御部２８が、複合加工旋盤１の各モータ（すなわち、支持台３をＺ軸方向へスライドさせるためのモータ、スライド台８をＹ軸方向へスライドさせるためのモータ、昇降台９をＸ軸方向へスライドさせるためのモータ、工具台４をＹ軸周りに回転させるためのモータ、工具台４に装着された工具をＭ軸周りに回転させるためのモータ）と接続された状態になっている。

［ねじ旋削制御装置の作動内容］
次に、上記の如く構成されたねじ旋削制御装置２１および複合加工旋盤１によるワークの加工について説明する。なお、図５は、加工されるワークを示したものであり、本実施形態においては、複合加工旋盤１に装着されたワークＷに、リードＣ（リード角θ）を有するねじ溝を旋削するものとする。

ワークＷにねじ溝を旋削する際には、作業者は、まず、入力部２２を利用して加工プログラムを入力することにより、当該加工プログラムをプログラム記憶部２４に記憶させる。さらに、作業者は、入力部２２を利用して、複合加工旋盤１の工具マガジンに収容された切削工具（バイト）５の補正値を入力し、当該補正値を補正値記憶部２５に記憶させる。なお、かかる補正値の入力の際には、表示部２３に入力画面を表示させるように構成することも可能である。また、複合加工旋盤１においては、工具主軸（Ｍ軸）と刃先（切削刃１５）がオフセットしているため、Ｍ軸の回転中心から刃先中心までの距離Ａ（図３参照）、加工径Ｂ、リードＣの各値を、入力部２２を利用して入力し、それらの値を図示しない所定値記憶部に記憶させる必要がある。しかる後、作業者は、図示しない作動スイッチを操作することにより、ワークＷの加工を開始させる。

上記の如く、作動スイッチが操作されると、加工プログラム中に記載された切削工具５に応じて補正値記憶部２５から補正値が読み込まれる。さらに、解釈部２６において、加工プログラム上のＸ，Ｙ，Ｚ軸の位置指令に刃先位置のオフセット分を補正した指令値およびＭ軸の回転割出し角度が算出される。そして、その算出値に基づいて関数発生部２７から位置指令が発信され、当該位置指令がモータ制御部２８に送信される。モータ制御部２８は、受信した位置指令に基づいて電力を印可することによって、複合加工旋盤１の各モータを制御する。

それゆえ、リード角θであるねじ溝がワークＷに旋削される場合には、切削工具５をＭ軸周りに（反時計回りに）θ（＝リード角）だけ回転割出しさせるとともに、芯の高さ（バイトによる切削点の位置）を調整するために、図３における芯高調整量αだけ、スライド台８をＹ軸方向（＋方向）にスライドさせることとなる（旋削の初期段階）。

［ねじ旋削方法、および、ねじ旋削制御装置による効果］
上記したねじ旋削方法は、旋削加工するねじ溝のリード角に応じて、切削工具５をその工具主軸（Ｍ軸）周りに回転割出しさせる（すなわち、切削工具の上面とＺ軸との成す角がリード角と等しくなるように切削工具５を回転割出しさせる）ものであるため、通常の切削工具５によりハイリードねじ溝の旋削をすることができる。また、ねじ旋削に際し、専用のユニットを利用したり、切削工具５の予加工等の下準備が不要で、短時間の内に容易にねじ旋削加工を施すことができる。その上、切削工具５の特定箇所に負担を掛けないので、切削工具５の寿命を長く保つことが可能となる。

また、上記したねじ旋削方法は、切削工具５の刃先の中心を工具主軸の回転軸線（Ｍ軸）に対してオフセットしたものであるため、市販のホルダ１３と市販の切削工具（バイト）５によって安価に実行することができる。

一方、上記したねじ旋削制御装置２１は、予め記憶されたねじ溝の加工径、ピッチ（リード）、工具主軸（Ｍ軸）回転中心から刃先中心までのオフセット量に基づいて、工具主軸の回転割出しおよびそれに伴う刃先の上下動を補正するように、切削工具５をワーク主軸に沿って移動させるものであるので、予め、ねじの加工径、ピッチ、工具主軸回転中心から刃先中心までのオフセット量等の加工条件を入力するだけで、きわめて容易に、かつ、正確に所望するねじを旋削することができる。

［ねじ旋削方法、ねじ旋削制御装置の変更例］
なお、本発明に係るねじ旋削方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、加工するねじ溝のリード（リード角）や幅、加工する工具の種類等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。また、本発明に係るねじ旋削方法を実行するためのねじ旋削制御装置の構成も、上記実施形態の態様に限定されず、入力部、表示部、プログラム記憶部、補正値記憶部、解釈部、関数発生部、モータ制御部等の形状・構造、接続される複合加工旋盤の形状・構造等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、ねじ溝を旋削する工具は、上記実施形態の如く、刃先の中心が工具主軸の回転軸線に対してオフセットしているものに限定されず、刃先の中心が工具主軸の回転軸線上に位置しているものに変更することも可能である。かかる構成を採用した場合には、ねじ旋削中における工具位置の補正が不要であるため、きわめて容易に、かつ、正確に所望するねじを旋削することが可能となる、というメリットがある。

本発明のねじ旋削方法およびねじ旋削制御装置は、上記の如く優れた効果を奏するものであるから、円柱状あるいは円筒状のワークに各種のねじ溝を加工する際に好適に用いることができる。

１・・複合加工旋盤
５・・切削工具
２１・・ねじ旋削制御装置
２５・・補正値記憶部
２８・・モータ制御部

Claims (4)

1. 複合加工機を使用し、ワーク主軸を中心として回転させたワークに、ワーク主軸と交差する方向に突出させた旋削工具を押し当てながら、その切削工具をワーク主軸に沿って移動させることによってワークにねじ溝を旋削するねじ旋削方法であって、
   旋削加工するねじ溝のリード角に応じて、前記切削工具をその工具主軸周りに回転割出しさせることを特徴とするねじ旋削方法。
2. 前記工具が、刃先の中心を工具主軸の回転軸線上に位置させたものであることを特徴とする請求項１に記載のねじ旋削方法。
3. 前記工具が、刃先の中心を工具主軸の回転軸線に対してオフセットさせたものであることを特徴とする請求項１に記載のねじ旋削方法。
4. 請求項３に記載のねじ旋削方法によりワークにねじ溝を旋削するためのねじ旋削制御装置であって、
   予め記憶されたねじ溝の加工径、ピッチ、工具主軸回転中心から刃先中心までのオフセット量に基づいて、工具主軸の回転割出しおよびそれに伴う刃先の上下動を補正するように、切削工具をワーク主軸に沿って移動させることを特徴とするねじ旋削制御装置。

Images