JP2012187678A - 工作機械の重切削加工用減速工具および同減速工具を用いた加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は前述のようにヘッド内が複雑な構成とならず、しかも簡単な構成で重切削が可能にする工作機械の減速機およびこれを用いた加工方法を提供することにある。
【解決手段】 一端が主軸のシャンクホルダに装着する歯数ｎ１の歯車を取り付けた入力軸と、歯数ｎ１の歯車に噛合う歯数ｎ１より多い歯数ｎ２の歯車および歯数ｎ３の歯車を取り付けた中間軸と、中間軸の歯数ｎ３の歯車に噛合う歯数ｎ３の歯車を取りけるとともに一端に工具を装着する出力軸と、前記入力軸、中間軸および出力軸を回転可能に支承するとともに工作機械の主軸に取り付けられた歯車箱と、歯車箱上端に取り付けた回り止めのストッパと、前記入力軸に結合された工具のシャンク部を有する工具交換のための機構と、を備え工具交換装置によって工具交換可能に構成された工作機械の重切削加工用工具とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械の重切削加工用減速工具ならびに同減速工具を用いた加工方法に関する。

従来から工作機械で重切削および軽切削を行う場合、例えばＭ４２のタップを加工するとき、回転トルクはＦＣ材で２２３．１Ｎｍ、ＳＳ４０材では２８４．５ＮｍとなりＦＣ材でタップ加工が可能でもＳＳ４０材では不可となる場合には特開２００２‐０３６０５３号公報により既に周知となっているように、重切削用出力軸と軽切削用出力軸を設けた工具を使用し、選択的に両出力軸をいずれかを選び、加工を行っていた。

このことを第２図および第３図により詳細に説明すると、工作機械１には、重切削用スピンドル２と、軽切削用のスピンドル３とを、一個のヘッド４に組み込んである。そして重切削用スピンドル２は、大きなトルクを発生させながら低回転域で回転し、軽切削用スピンドル３は、小さなトルクの高速回転域で回転するようにしてある。
前述の重切削用および軽切削用スピンドル２、３は、選択的に所要の歯車伝動装置５により、駆動可能に構成されている。即ち、図３（イ）に示すように、モータ６の駆動力は駆動軸７に設けた駆動歯車８と、切削用スピンドル２に固定された大径歯車９と、図３（ロ）に示すように、軽切削用スピンドル３に固定された小径歯車１０に夫々選択的に図示してないエアシリンダにより上下して噛合うアイドル歯車１１とが設けられている。
従って、重切削の場合は図３（イ）に示す歯車列となり、軽切削のときは図３（ロ）に示す歯車列となる。
このような重切削用と軽切削用とに二つの系統の機構が設けられた工具のほか、アタッチメント形式で、重切削用の機構を用意したような例も知られている。また主軸の構成を、重切削可能なように大きな既に設置されている主軸回転用電動機よりも出力のより大きな電動機を用いるような改造をするような例もあった。ここで前述のアタッチメント機構を使用するような場合は、自動アタッチメント交換装置（ＡＡＣ装置）を必要とする。また、このようなアタッチメント形式の機構では、工具の方向が例えば、主軸の直下の方向や、予め決められた直角方向や所定の角度、例えば正面４５度斜め、方向など、工具の角度が一つの方向に定められてしまう、というような様々な課題があった。

特開２００２‐０３６０５３号公報

従って自動工具交換装置（ＡＴＣ装置）により工具交換可能な、一般的な工具形態を持つ重切削用の工具の出願が望まれていた。しかしながら、前述の特許文献に開示されている装置の場合、ヘッド内に組み込んだ歯車は、シフトの切換等の複雑な構成となり、部品も多いという欠点があった。また、アタッチメントタイプの加工装置では、ＡＡＣ装置を必要とし、また汎用の主軸機構では使用できないという不便さが存在した。無論、このようなアタッチメントタイプでは、一般的な工作機械では、アタッチメントに対応すめるため、主軸や主軸周りの構造を変更し、複雑になることも課題であった。

本発明の目的は、前述のようにヘッド内が複雑な構成とならず、しかも簡単な構成で一般工具のようにＡＡＣ装置を必要とせず、一般のＡＴＣ装置によって交換可能であり、重切削を可能にする工作機械の減速工具、およびこれを用いた加工方法を提供することにある。

そのためには、一般的なＡＴＣ装置で使用可能な工具交換可能な形態を取ることが必要である。そして、このような工具交換型の形態をとった場合、主軸モータを替えずにトルクを増加させれば良く、今ここで出力をＰ、回転数をＮ、トルクをτ、としたときＰ＝Ｎ×τの式が成り立ち、Ｐが一定のとき回転数Ｎを小さくすればトルクτは増加するという結論に達し、発明者らは、本発明をなすに至った。

前述の目的を達成するため本発明は、一端が主軸のシャンクホルダに装着する歯数ｎ１の歯車を取り付けた入力軸と、歯数ｎ１の歯車に噛合う歯数ｎ１より多い歯数ｎ２の歯車および歯数ｎ３の歯車を取り付けた中間軸と、中間軸の歯数ｎ３の歯車に噛合う歯数ｎ３の歯車を取りけるとともに一端に工具を装着する出力軸と、前記入力軸
と、中間軸および出力軸を回転可能に支承するとともに工作機械の主軸に取り付けられた歯車箱と、歯車箱上端に取り付けた回り止めのストッパを有して成る工作機械の重切削加工用減速工具とした。

また本発明は、前記減速工具を用いた重切削用の加工方法とした。

この発明によれば、重切削の加工に際し、ＡＡＣ装置や複雑な構成の歯車箱を用いずに、手軽にこの発明の減速工具を取り付け使用することが可能となった。

この発明が適用される重切削加工用減速工具の概略の説明図である。 従来の重切削および軽切削の加工用工具の縦断面図。 従来の重切削および軽切削時の歯車伝動装置の歯車噛合い状態を示す説明図で、（イ）は重切削時、（ロ）は軽切削時である。

次に本発明の一実施形態の例を、図１を用いて、タップ加工に例を採り、説明する。
同図で符号７０は、切削加工用減速工具であって、歯車箱７１、入力軸７２、中間軸７３および出力軸７４から構成されている。歯車箱７１は、入力軸７２、中間軸７３および出力軸７４を回転自在に支承している。入力軸７２は、一端が工作機械１の主軸のシャンクホルダ６５に装着可能なシャンク７５を備えている。シャンク７５にはプルスタッド６６が用意されており、工具を主軸に堅固に装着可能になっている。さらに入力軸７２には、歯数が３０を数える歯車７６が取り付けてある。さらに、中間軸７３には、前述の歯車７６に噛合う歯数が６０の歯車７７を取り付けるとともに、歯数が４０の歯車７８が取り付けてある。そして出力軸７４には、前述の歯車７８に噛合う歯数４０の歯車７９を取り付けるとともに、切削工具としての刃具であるタップ８１を装着するためのシャンクホルダ８０を備えてある。歯車箱７１には、この減速工具７０が主軸スピンドル６０のシャンクホルダ６５に装着されたとき主軸スピンドル６０の回転とともに一緒に回転しないようにストッパ８２が設けて、主軸機構の回転しない部分、それは通常主軸機構の下部端面にあるいは子湯軸気候の下部端面付近に付設された周り止め機構がストッパ８２の受けいれ用の機構として使用されるが、そこに差し込まれ、この工具の全体的な回転が阻止され、工具は回転しない主軸機構の回転するスピンドルとは別の、他の部分と同様に回転せず固定される。
この実施形態例では、タップ加工として説明したが、ドリルなどの回転切削工具でも同様に説明可能であって、ワークの重切削加工の際には、同様に減速回転され、重切削可能にされる。また工具交換装置により工具交換可能にするよう、工具交換機構用部材として、テーパーを有するシャンクの形態や、プルスタッドを用いたが、ドローバーに対応するような形態としても良いことは無論である。

以上説明したような構成となっているので、この実施形態の工具は、ＡＡＣ装置を必要とせずに通常のＡＴＣ装置のある機械にて、普通の工具のように使用できることとなった。この実施形態の場合、主軸の回転は、タップ加工用やドリル加工のため、この発明の減速工具を経て回転数が１／２になり、さらにまたトルクは２倍となって、ワークを重切削可能になった。従って、当初に揚げた課題は、工具交換可能な形態で解決され、この発明は、実施できることとなった。

６０ 主軸スピンドル
６５ シャンクホルダ
６６ プルスタッド
７０ 重切削加工用減速装置
７１ 歯車箱
７２ 入力軸
７３ 中間軸
７４ 出力軸
７５ シャンクホルダ（主軸）
７６ 歯数３０の歯車
７７ 歯数６０の歯車
７８、７９ 歯数４０の歯車
８０ シャンクホルダ（第３軸）
８１ タップ
８２ ストッパ

Claims (2)

1. 一端が主軸のシャンクホルダに装着する歯数ｎ１の歯車を取り付けた入力軸と、
   歯数ｎ１の歯車に噛合う歯数ｎ１より多い歯数ｎ２の歯車および歯数ｎ３の歯車を取り付けた中間軸と、
   前記中間軸の歯数ｎ３の歯車に噛合う歯数ｎ３の歯車を取りけるとともに、一端に工具を装着する出力軸と、
   前記入力軸、前記中間軸および前記出力軸を回転可能に支承するとともに、工作機械の主軸に取り付けられた歯車箱と、
   前記歯車箱の上端に取り付けた回り止めのストッパと、
   前記入力軸に結合された工具のシャンク部を有する工具交換のための機構と、
   を有し、工具交換装置によって工具交換可能に構成された工作機械の重切削加工用工具。
   
2. 前記請求項１記載の重切削加工用工具を用いたワークの切削加工方法。
   

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