JP2014087865A - 旋盤およびワークの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの鉛直面内の直線加工を可能とした旋盤を提供すること。
【解決手段】ワークＷが載置される回転テーブル１２と、回転テーブル１２の上方でその径方向に延在するクロスレール１４と、クロスレール１４に案内されてＸ軸方向に沿って移動可能なサドル１５と、サドル１５をＸ軸方向に移動させるＸ軸直線駆動機構１８と、サドル１５にＺ軸方向に沿って移動可能に取り付けられたラム１６と、ラム１６をＺ軸方向に移動させるＺ軸直線駆動機構１９と、ラム１６の下端部に設けられ正面フライス１を保持する工具ホルダ２と、工具ホルダ２をＺ軸周りに旋回する旋回機構３とを備え、工具ホルダ２を、ラム１６の下方に配置されるホルダ本体と、ホルダ本体に設けられＺ軸と直交する軸を回転周りとして正面フライス１に伝達する回転駆動機構とを有し、正面フライス１の加工部１ＡをワークＷの鉛直面Ｗ１１に対向させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋盤およびワークの加工方法に関する。

従来、ワークに対して切削などの加工をする工作機械として、旋盤が知られている。旋盤には、ワークを回転させる回転テーブルと、回転テーブルの径方向に延在するクロスレールと、クロスレールに案内されてこのクロスレールの延在方向であるＸ軸方向に沿って移動可能なサドルと、このサドルに、鉛直方向となるＺ軸方向に沿って移動可能に取り付けられたラムと、ラムの下端部に工具ホルダを介して取り付けられた工具と、を有する立旋盤がある（例えば、特許文献１参照）。
このような立旋盤では、回転テーブル上に被工作物が固定され、回転テーブルの回転（Ｃ軸方向）の下に、サドルのＺ軸方向への移動によって切込みを行い、サドルのＸ軸方向への移動によって工具のＸ軸方向の位置を変更して回転テーブルの回転中心周りの旋削加工を行っている。

特開２００５−４６９４０号公報

しかしながら、特許文献１で示される従来の立旋盤では、回転テーブルの回転中心周りの切削加工しかできないため、鉛直面内で水平方向に延びた直線形状を切削加工する場合は、別の工作機械が必要となる。そのため、別の工作機械にワークを移動させたりするなどの作業を行わなければならず、大きくかつ重いワークの移動には時間も労力も要するため、作業性が低下している。

ここで、工具としてエンドミルを用い、エンドミルの周面でワークの鉛直面を加工すれば、水平方向に延びた直線状の加工が可能であるが、そのためには、ワークの鉛直方向の寸法よりエンドミルの加工面である周面の軸方向寸法が同じか短くなければならない。つまり、ワークの鉛直方向の寸法よりエンドミルの加工面の軸方向寸法が小さいと、ワークの下部を加工するためのラムの下降に伴って、ラムがワークに干渉することになる。この課題を解消するには、エンドミルの軸方向寸法を長くすればよいが、既存のエンドミルの長さには限界があるため、ワークの下部を直線状に加工することは困難である。

本発明の目的は、ワークの鉛直面内の直線加工を可能とした旋盤およびワークの加工方法を提供することにある。

本発明の旋盤は、ワークが載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの上方で前記回転テーブルの径方向に延在するクロスレールと、前記クロスレールに案内されて当該クロスレールの延在方向であるＸ軸方向に沿って移動可能なサドルと、前記サドルをＸ軸方向に移動させるＸ軸直線駆動機構と、前記サドルに、鉛直方向となるＺ軸方向に沿って移動可能に取り付けられたラムと、前記ラムをＺ軸方向に移動させるＺ軸直線駆動機構と、前記ラムの下端部に設けられ加工部を有する工具を保持する工具ホルダと、前記工具ホルダをＺ軸周りに旋回する旋回機構と、を備え、前記工具ホルダは、前記ラムの下方に配置されるホルダ本体と、前記ホルダ本体に設けられＺ軸と直交する軸を回転周りとして前記工具に伝達する回転駆動機構と、を有し、前記工具の加工部は前記ワークの鉛直面に対向可能であり、前記工具の加工部のＺ軸に沿った寸法は前記ワークの鉛直面の鉛直方向に沿った寸法より短い、ことを特徴とする。

この構成の本発明では、ワークを回転テーブルの中心に載置し、ワークの鉛直面に工具の加工部を当接させて回転駆動機構を作動させる。すると、工具が回転することでワークの鉛直面が加工される。さらに、Ｘ軸直線駆動機構によってサドルをＸ軸方向に沿って移動し、回転テーブルおよび旋回機構によって回転テーブルのＣ１軸を中心とした回転と工具ホルダのＣ２軸を中心とした旋回とを同期させると、工具の加工部がワークの鉛直面に対向した状態で水平方向に移動するので、ワークの鉛直面の水平方向に沿った加工がされる。
所定の長さに渡ってワークの鉛直部がＸ軸方向に沿って加工されたなら、Ｚ軸直線駆動機構を作動してサドルをＺ軸方向に移動させて工具の加工部のワークの鉛直面に対する鉛直方向の位置を変える。そして、前述の加工を繰り返す。これにより、ワークの鉛直面がＸ軸方向に沿ってムラ無く加工されることになる。
また、ワークの鉛直面のうち平面円弧状の曲線部を加工するには、ワークの鉛直面に工具の加工部を当接させて回転駆動機構を作動させる。すると、工具が回転することでワークの鉛直面が加工される。さらに、Ｘ軸直線駆動機構および旋回機構を作動せず、回転テーブルのみを作動させると、回転テーブルに載置されたワークが回転することで、ワークの鉛直面が平面円弧状に加工されることになる。
したがって、本発明では、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、Ｃ１軸およびＣ２軸を制御する機能の立旋盤または横旋盤を用い、多機能複合旋盤と同様の複雑な加工を実施することができる。
すなわち、本発明では、Ｚ軸と直交する軸が工具の回転周りの軸となるので、工具の少なくとも端部がラムより水平方向に突出する構成となる。そのため、工具の加工部のＺ軸方向の寸法がワークの鉛直面の鉛直方向に沿った長さより小さくても、ラムにワークが干渉することなく、ワークの鉛直面を加工することができる。
しかも、回転テーブルおよび旋回機構によって回転テーブルの回転と工具ホルダの旋回とを同期させた状態でＸ軸直線駆動機構によってサドルをＸ軸方向に移動することにより、ワークの鉛直面を直線状に加工することができる。また、工具ホルダの位置を固定し、回転テーブルのみを回転させることで、ワークの鉛直面を曲線状に加工することができる。そのため、直線状の加工と曲線状の加工とを１つの旋盤で行うことができるので、作業性が向上する。

本発明において、前記回転駆動機構は、Ｚ軸と直交する軸を回転周りとして回転する回転軸を備え、前記回転軸の端部には前記工具が連結され、前記工具は、前記加工部が正面にある正面フライスである、構成が好ましい。
この構成の本発明では、正面フライスの正面からなる加工部がワークの鉛直面を切削などの加工をするので、正面フライスの直径寸法がワークに加工される鉛直寸法となる。
本発明では、正面フライスという切削などで多用されている工具を用いることで、特殊な形状の工具を用いることがないので、加工コストを低いものにできる。しかも、加工工程において、正面フライスの正面にワークの鉛直面から大きな反力がかかっても、その反力は回転軸の軸方向であるため、回転軸が破損等することがない。

本発明において、前記旋回機構は、前記ラムの主軸を備え、前記主軸の下端部に前記ホルダ本体が連結されている、構成が好ましい。
この構成の本発明では、旋盤の機構として予め回動される構造となっているラムの主軸を旋回機構として用いるので、新たに、旋回機構を設けることを要せず、部品点数の減少を図ることができる。

本発明において、前記回転駆動機構は、前記回転軸を回転駆動する電気モータを備えた、構成が好ましい。
この構成の本発明では、電気モータは、その出力軸の回転制御を容易に行えるので、ワークの加工を適正に行うことができる。

本発明のワークの加工方法は、回転テーブルの上方で前記回転テーブルの径方向にクロスレールを延在し、前記クロスレールの延在方向であるＸ軸方向に沿ってサドルを移動可能に取り付け、鉛直方向となるＺ軸方向に沿ってラムを前記サドルに移動可能に取り付け、前記ラムの下端部に工具ホルダを設けた旋盤を用い、前記回転テーブルに載置されたワークを前記工具ホルダに保持され加工部を有する工具で切削する方法であって、前記回転テーブルの回転中心に前記ワークを配置し、前記ワークの鉛直面に、前記工具の加工部を当接しながら前記工具をＺ軸と直交する軸を回転周りとして回転させて前記ワークの鉛直面を加工し、前記回転テーブルの回転と前記工具ホルダの旋回とを同期させながら前記サドルをＸ軸方向に移動させて前記ワークの鉛直面を水平方向に沿って加工する、ことを特徴とする。
この構成の本発明では、前述の効果を奏することができるワークの加工方法を提供することができる。

本発明のワークの加工方法では、前記工具は前記加工部が正面にある正面フライスであり、前記正面フライスを回転させる工程と、前記回転テーブルを回転させる工程と、前記工具ホルダを旋回させる工程と、前記サドルをＸ軸方向に移動させる工程とが連続する、構成が好ましい。この構成の本発明では、正面フライスを用いた切削などの加工を効率的に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る立旋盤の概略斜視図。 工具で加工されるワークの平面図。 工具で加工されるワークの縦断面図。 工具ホルダの断面図。 第１実施形態にかかるワークの加工方法を説明する概略図。 本発明の第２実施形態に係る立旋盤の概略斜視図。 工具で加工されるワークの平面図。 工具で加工されるワークの側面図。 第２実施形態にかかるワークの加工方法を説明する概略図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１から図５に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
図１には第１実施形態に係る立旋盤の概略が示されている。
図１において、立旋盤は、旋盤本体１０と、この旋盤本体１０を加工プログラムにしたがって駆動制御する制御装置３０と、旋盤本体１０に取り付けられワークＷを加工する工具としての正面フライス１とを備える。
旋盤本体１０は、ベース１１と、このベース１１の上面に鉛直なＣ１軸を中心に回転可能に設けられ上面にワークＷを載置する回転テーブル１２と、ベース１１の両側に立設された一対のコラム１３Ａ，１３Ｂと、この両コラム１３Ａ，１３Ｂの上部間に掛け渡されたクロスレール１４と、このクロスレール１４に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたサドル１５と、このサドル１５に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたラム１６と、このラム１６内にＣ２軸を中心として回転可能に収納された主軸１７と、を備えている。主軸１７の先端には自動工具交換装置あるいは手動によって、工具ホルダ２が取り付けられており、この工具ホルダ２に正面フライス１が装着されている。

ベース１１には、回転テーブル１２を、Ｃ１軸を中心に回転させるテーブル回転機構（図示せず）が設けられている。また、クロスレール１４には、サドル１５をＸ軸方向に移動させるＸ軸直線駆動機構１８が設けられ、サドル１５には、ラム１６をＺ軸方向に移動させるＺ軸直線駆動機構１９が設けられている。ラム１６には主軸１７をＣ２軸を中心に回転させる主軸回転駆動機構２０が設けられている。これらのＸ軸直線駆動機構１８、Ｚ軸直線駆動機構１９および主軸回転駆動機構２０は従来の立旋盤と同様の構造を採用するものでもよい。

図２には工具で加工されるワークの平面が示され、図３には工具で加工されるワークの縦断面が示されている。
図２および図３において、ワークＷは、外周部Ｗ１と内周部Ｗ２とを有する金属製のポンプ用ケーシングである。
外周部Ｗ１は、水平方向に延びる平面直線状の鉛直面Ｗ１１と、平面円弧状（曲線状）の鉛直面Ｗ１２とを有する。内周部Ｗ２は曲線状の鉛直面Ｗ１２の円中心と同じ円中心を有する。
ワークＷは、切削などの加工前においては、鉛直面Ｗ１１と鉛直面Ｗ１２との表面に凹凸があるが、切削などの加工によって、鉛直面Ｗ１１がＸ軸方向に沿った直線状に正確に加工され、鉛直面Ｗ１２がＣ１軸を中心とする円弧状に正確に加工されることになる。

工具ホルダ２の上面の中心部はラム１６の主軸１７の下端部と結合されている。本実施形態では、主軸１７と、この主軸１７を回転駆動する主軸回転駆動機構２０とを備えて工具ホルダ２をＺ軸周りに旋回する旋回機構３が構成されている。
回転テーブル１２を回転駆動させるテーブル回転機構と、Ｘ軸直線駆動機構１８と、Ｚ軸直線駆動機構１９と主軸回転駆動機構２０とは制御装置３０からの指令を受けて作動するものであり、この制御装置３０は、回転テーブル１２の回転と工具ホルダ２の旋回とを同期させながらサドル１５をＸ軸方向に移動させるように制御する。つまり、図２の想像線で示される通り、制御装置３０によって、ワークＷの鉛直面Ｗ１２に正面フライス１の加工部１Ａが当接された状態で、ワークＷがＣ１軸を中心に角度αだけ回転することと、工具ホルダ２がＸ軸方向に寸法Ｘαだけ移動することと、工具ホルダ２がＣ２軸を中心に角度αだけ旋回することが同期する。

図４には工具ホルダ２の具体的な構造が示されている。
図４において、工具ホルダ２は、ラム１６の主軸１７の下端部に連結されたホルダ本体２１と、ホルダ本体２１に設けられＺ軸と直交する軸を回転周りとして正面フライス１に伝達する回転駆動機構２２とを有する。
ホルダ本体２１は、主軸１７の下端が接合された上面部２１１と、側面部２１２と、下面部２１３とを備えたボックス状に形成されており、側面部２１２の途中高さにはホルダ本体内を上下に仕切る仕切面部２１４が設けられている。

回転駆動機構２２は、仕切面部２１４に配置された電気モータ２３と、この電気モータ２３に連結された歯車機構２４と、歯車機構２４に連結された回転軸２５とを備えている。電気モータ２３に給電するためのコード２３０は、その端部が側面部２１２から外部に延出されて図１に示される制御装置３０に接続されている。
歯車機構２４は、Ｚ軸を回転周りとして回転する電気モータ２３の出力軸２３１の下端部に連結された傘歯車２４１と、この傘歯車２４１に噛合し回転軸２５が途中に結合された傘歯車２４２とを備えている。

回転軸２５は、Ｚ軸と直交する軸を回転周りとして回転するように、互いに対向する側面部２１２に軸受２６を介して回転自在に支持されている。回転軸２５の両端部は、それぞれ側面部２１２を貫通してホルダ本体２１の外部に延出しており、回転軸２５の側面部２１２から延出した部分はそれぞれ工具取付部とされている。本実施形態では、１つの工具取付部に正面フライス１が装着されている。なお、他の１つの工具取付部に異なる工具を装着するものでもよい。

図２および図３に示される通り、正面フライス１は、加工部１Ａが円錐台状の本体１Ｂの正面に形成された構造である。加工部１ＡをワークＷの鉛直面Ｗ１１に当接した状態で正面フライス１を回転させると、鉛直面Ｗ１１に切削などの加工が施されることになる。
加工部１ＡのＺ軸に沿った寸法はワークＷの鉛直面Ｗ１１の鉛直方向に沿った寸法より短く設定されており、かつ、加工部１Ａの鉛直面の上方位置とラム１６の鉛直面とは寸法ｔだけ離れている。

次に、第１実施形態の立旋盤を用いてワークＷを加工する方法を図５に基づいて説明する。
まず、ワークＷの外周部Ｗ１の水平方向に延びる鉛直面Ｗ１１を加工する方法について説明する。
図５（Ａ）に示される通り、回転テーブル１２の回転中心に円弧状の鉛直面Ｗ１２の円弧中心が一致するようにワークＷを配置する。その後、直線状に加工する鉛直面Ｗ１１を工具ホルダ２に装着された正面フライス１に向けるように、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出す。そして、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出して正面フライス１を移動させ加工部１Ａを鉛直面Ｗ１１の中心位置に当接させる。さらに、電気モータ２３を作動させて回転軸２５および正面フライス１を回転させる。正面フライス１が回転することで、加工部１ＡによりワークＷの鉛直面Ｗ１１が加工される。

その後、正面フライス１を回転させた状態で、図５（Ｂ）に示される通り、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出して回転テーブル１２を、Ｃ１軸を中心として反時計方向に回動させるとともに、主軸回転駆動機構２０に指令を出して工具ホルダ２を、Ｃ２軸を中心として反時計方向に同期させながら旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出して工具ホルダ２を回転テーブル１２の回転中心から離れる方向に移動させる。これにより、正面フライス１によってワークＷの鉛直面Ｗ１１の中心から左端に水平方向に加工される。なお、正面フライス１を回転させる工程と、回転テーブル１２を回転させる工程と、工具ホルダ２を旋回させる工程とは連続して実施される。

鉛直面Ｗ１１の左端まで加工したなら、先ほどとは逆に、制御装置３０からテーブル回転機構と主軸回転駆動機構２０とに指令を出して回転テーブル１２と工具ホルダ２とをそれぞれ時計方向に同じ角度だけ同期させながらＣ１軸またはＣ２軸を中心として旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出して工具ホルダ２を回転テーブル１２の回転中心に近づく方向に移動させる。これにより、一度、加工した部位が再度加工されることになる。なお、鉛直面Ｗ１１の左端まで加工したなら、再度加工をすることなく、鉛直面Ｗ１１の中心位置に正面フライス１を戻してもよい。

さらに、正面フライス１を回転させた状態で、図５（Ｃ）に示される通り、制御装置３０からテーブル回転機構と主軸回転駆動機構２０とに指令を出して回転テーブル１２と工具ホルダ２とをそれぞれ時計方向に同じ角度だけ同期させながら旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出して工具ホルダ２を回転テーブル１２の回転中心から離れる方向に移動させる。これにより、正面フライス１によってワークＷの鉛直面Ｗ１１の中心から右端に水平方向に加工される。その後、先ほどと同様に、一度加工した部分を再度加工してもよい。
以上の工程によって、鉛直面Ｗ１１の同じ高さにおける加工が終了する。その後、制御装置３０からＺ軸直線駆動機構１９に指令を出して、正面フライス１の鉛直面Ｗ１１に対する高さ位置を変更する。そして、前述の加工を繰り返す。

次に、ワークＷの曲線部を構成する鉛直面Ｗ１２を加工する方法を説明する。
まず、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出して工具ホルダ２を回転テーブル１２の回転中心から離れる方向に移動させ正面フライス１をワークＷから後退させる。そして、工具として正面フライス１をそのまま用い、あるいは、必要に応じて交換された新しい工具を回転軸２５に装着する。
その後、回転テーブル１２を回転させてワークＷの鉛直面Ｗ１２を工具に対向させる。そして、ワークＷの鉛直面Ｗ１２に工具の加工部を当接させて回転駆動機構を作動させる。工具として正面フライス１を用いる場合には、その正面にある加工部１Ａを鉛直面Ｗ１２に当接させる。さらに、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出して回転テーブル１２のみを回転させる。回転テーブル１２のみを作動させると、回転テーブル１２に載置されたワークＷが回転することで、ワークＷの鉛直面Ｗ１２が平面円弧状に加工される。なお、ワークＷの内周部Ｗ２を鉛直面Ｗ１２と同じように加工する。

したがって、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ラム１６の下端部に設けられ正面フライス１を保持する工具ホルダ２を、ラム１６の下方に配置されるホルダ本体２１と、ホルダ本体２１に設けられＺ軸と直交する軸を回転周りとして正面フライス１に伝達する回転駆動機構２２とを有し、正面フライス１の加工部１ＡをワークＷの鉛直面Ｗ１１に対向させた構成としたので、正面フライス１の加工部１Ａがラム１６より水平方向に突出する構成とすることができる。そのため、ワークＷの鉛直面Ｗ１１のＺ軸方向の寸法がワークＷの鉛直面Ｗ１１の鉛直方向に沿った長さより小さくても、ラム１６にワークＷが干渉することなく、ワークＷの鉛直面Ｗ１１を加工することができる。

（２）ワークＷが載置される回転テーブル１２と、回転テーブル１２の上方でその径方向に延在するクロスレール１４と、クロスレール１４に案内されてＸ軸方向に沿って移動可能なサドル１５と、サドル１５をＸ軸方向に移動させるＸ軸直線駆動機構１８と、サドル１５にＺ軸方向に沿って移動可能に取り付けられたラム１６と、ラム１６をＺ軸方向に移動させるＺ軸直線駆動機構１９と、ラム１６の下端部に設けられ正面フライス１を保持する工具ホルダ２と、工具ホルダ２をＺ軸周りに旋回する旋回機構３とを備えて立旋盤を構成し、回転テーブル１２および旋回機構３によって回転テーブルの回転と工具ホルダの旋回とを同期させた状態でＸ軸直線駆動機構１８によってサドル１５をＸ軸方向に移動させるので、ワークＷに水平方向に延びた直線状の切削加工を１台の立旋盤で行うことができる。そのため、直線状の加工のために、別の工作機械にワークＷを移動させたりするなどの作業を行うことが不要とされるから、作業性が向上する。換言すれば、多機能複合旋盤が実施できる複雑な加工をＹ軸方向に沿った制御が行えない立旋盤で実現することができる。

（３）回転駆動機構２２は、Ｚ軸と直交する軸を回転周りとして回転する回転軸２５を備え、回転軸２５の端部に切削工具として多用されている正面フライス１が連結されるから、特殊な工具を用意する必要がないので、加工コストを低いものにできる。しかも、加工に際して、正面フライス１の正面にワークＷの鉛直面Ｗ１１から大きな反力がかかっても、その反力は回転軸２５の軸方向であるため、回転軸２５が破損等することがない。そのため、回転駆動機構２２の耐久性を向上させることができる。

（４）旋回機構３は、ラム１６の主軸１７と、この主軸１７を回転駆動する主軸回転駆動機構２０とを備えて構成され、主軸１７の下端部にホルダ本体２１が連結されている。そのため、立旋盤において回動される構造となっているラム１６の主軸１７を旋回機構３として用いるので、新たに、旋回機構を設けることを要せず、部品点数の減少を図ることができる。

（５）回転駆動機構２２は、回転軸２５を回転駆動する電気モータ２３と、この電気モータ２３に連結された歯車機構２４と、歯車機構２４に連結された回転軸２５とを備えている。電気モータ２３は、その出力軸の回転制御を容易に行えるので、ワークＷの加工を適正に行うことができる。

（６）正面フライス１を回転させる工程と、回転テーブル１２を回転させる工程と、工具ホルダ２を旋回させる工程と、サドル１５をＸ軸方向に移動させる工程とが連続するため、正面フライス１を用いた切削などの加工を効率的に行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態を図６から図９に基づいて説明する。ここで、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
［第２実施形態］
第２実施形態は、工具としてドリルを用いる点で第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
図６には第２実施形態に係る立旋盤の概略が示されている。
図６において、立旋盤は、第１実施形態と同様に、旋盤本体１０および制御装置３０を備え、旋盤本体１０にはワークＶを加工する工具としてのドリル４が取り付けられる。
旋盤本体１０は、ベース１１、回転テーブル１２、一対のコラム１３Ａ，１３Ｂ、クロスレール１４、サドル１５、ラム１６および主軸１７を備えている。主軸１７の先端には自動工具交換装置あるいは手動によって、工具ホルダとしてのドリリングユニット５が取り付けられており、このドリリングユニット５にはドリル４が装着されている。ドリル４の先端部および周面部が加工部４Ａとされる。

図７には工具で加工されるワークの平面が示され、図８には工具で加工されるワークの側面が示されている。
図７および図８において、ワークＶは、板状の突出部Ｖ１が本体Ｖ２の端部から上方に形成された形状であり、突出部Ｖ１が形成された側において水平方向に延びる平面直線状の鉛直面Ｖ１１と、本体Ｖ２において平面円弧状（曲線状）に形成された鉛直面Ｖ１２とを有する。本実施形態の加工は、突出部Ｖ１にドリル４で孔を開ける孔開け（ドリリング）である。

ドリリングユニット５の上面はラム１６の主軸１７の下端部と結合されている。第２実施形態では、主軸１７および主軸回転駆動機構２０を備えてドリリングユニット５をＣ２軸周りに旋回する旋回機構３が構成されている。
回転テーブル１２を回転駆動させるテーブル回転機構と、Ｘ軸直線駆動機構１８と、Ｚ軸直線駆動機構１９と、主軸回転駆動機構２０とは制御装置３０からの指令を受けて作動するものであり、この制御装置３０は、回転テーブル１２の回転とドリリングユニット５の旋回とを同期させながらサドル１５をＸ軸方向に移動させるように制御する。つまり、図７の想像線で示される通り、制御装置３０によって、ワークＶの鉛直面Ｖ１１にドリル４の加工部４Ａの先端が当接された状態で、ワークＶがＣ１軸を中心に角度αだけ回転することと、ドリリングユニット５がＸ軸方向に寸法Ｘαだけ移動することと、ドリリングユニット５がＣ２軸を中心に角度αだけ旋回することが同期する。

ドリリングユニット５は、ラム１６の主軸１７の下端部に連結されたホルダ本体５１と、ホルダ本体５１に設けられＺ軸と直交する軸（Ａ軸）を回転周りとしてドリル４に伝達する回転駆動機構５２と、ドリル４をワークＶに向けて進退させるドリル進退機構５３と有する。
回転駆動機構５２は、ホルダ本体５１の内部でドリル４の長手方向に沿って進退自在に設けられた電気モータ５４を備えて構成され、この電気モータ５４の出力軸５４Ａの先端部にはドリル４の基端部が同軸で取り付けられている。なお、第２実施形態では、出力軸５４Ａが回転駆動機構５２の回転軸である。

ドリル進退機構５３は、ホルダ本体５１の内部に設けられた進退用モータ５５と、この進退用モータ５５と連結され電気モータ５４およびドリル４を進退させる図示しない連動機構とを備えている。この連動機構として、ベルトおよびプーリ、あるいは、歯車機構を例示することができる。
電気モータ５４および進退用モータ５５は、制御装置３０とは異なる制御装置から出力される信号で駆動される。なお、本実施形態では、ドリリングユニット５をＹ軸方向の回転軸（Ｂ軸）を中心として回転自在としてもよく、この場合、Ｂ軸角度位置決めのために図示しない駆動機構を設け、極座標変換する構成としてもよい。

図２および図３に示される通り、ドリル４は、加工部４ＡをワークＷの鉛直面Ｖ１１に当接した状態で回転させながら前進させると、鉛直面Ｖ１１に孔開け加工が施されることになる。
加工部４ＡのＺ軸に沿った寸法はワークＶの鉛直面Ｖ１１の鉛直方向に沿った寸法より短く設定されており、かつ、ドリル４が後退された状態では加工部４Ａの先端の鉛直面の上方位置とラム１６の鉛直面とは寸法ｔだけ離れている。

次に、第２実施形態の立旋盤を用いてワークＶを加工する方法を図９に基づいて説明する。
まず、図９（Ａ）に示される通り、回転テーブル１２にワークＶを配置し、直線状に加工する鉛直面Ｖ１１をドリリングユニット５に装着されたドリル４の先端に向けるように、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出す。そして、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出してドリリングユニット５を移動させドリル４の加工部４Ａの先端を鉛直面Ｖ１１の中心位置に当接させる。さらに、制御装置３０とは別に設けられた図示しない制御装置から指令を出して電気モータ５４と進退用モータ５５とを作動させ、ドリル４を回転させながら前進させる。これにより、ドリル４の加工部１ＡがワークＶのうち突出部Ｖ１を貫通し、孔開け加工がされる。
孔開け加工がされたなら、進退用モータ５５を逆に作動させ、ドリル４を突出部Ｖ１とは干渉しない位置まで後退させ、電気モータ５４を停止させる。

その後、図９（Ｂ）に示される通り、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出して回転テーブル１２を、Ｃ１軸を中心として反時計方向に回動させるとともに、主軸回転駆動機構２０に指令を出してドリリングユニット５を、Ｃ２軸を中心として反時計方向に同期させながら旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出してドリリングユニット５を回転テーブル１２の回転中心から離れる方向に移動させる。これにより、ワークＶの鉛直面Ｖ１１の中心から左端にドリル４が対向する位置が変わる。この状態で、前述のように、電気モータ５４と進退用モータ５５とを作動させ、ドリル４を回転させながら前進させて孔開け加工をし、孔開け加工がされたなら、ドリル４を後退させる。そして、先ほどとは逆に、制御装置３０からテーブル回転機構と主軸回転駆動機構２０とに指令を出して回転テーブル１２とドリリングユニット５とをそれぞれ時計方向に同じ角度だけ同期させながらＣ１軸またはＣ２軸を中心として旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出してドリリングユニット５を回転テーブル１２の回転中心に近づく方向に移動させて、鉛直面Ｖ１１の中心位置にドリル４の対向位置を戻す。

さらに、図５（Ｃ）に示される通り、制御装置３０からテーブル回転機構に指令を出して回転テーブル１２とドリリングユニット５とをそれぞれ時計方向に同じ角度だけ同期させながら旋回させ、かつ、制御装置３０からＸ軸直線駆動機構１８に指令を出してドリリングユニット５を回転テーブル１２の回転中心から離れる方向に移動させる。これにより、ドリル４が対向する位置がワークＶの鉛直面Ｖ１１の中心から右端に変わる。この状態で、前述のように、ドリル４を回転させながら前進させて孔開け加工をし、孔開け加工がされたなら、ドリル４を後退させる。
以上の工程によって、鉛直面Ｖ１１の同じ高さにおける孔開け加工が終了する。鉛直面Ｖ１１での孔開け加工位置の上下位置を変更する場合には、制御装置３０からＺ軸直線駆動機構１９に指令を出して、ドリリングユニット５を上または下に移動し、ドリル４の鉛直面Ｖ１１に対する高さ位置を変更する。そして、前述の加工を繰り返す。

したがって、第２実施形態では、第１実施形態の（１）（２）（４）（５）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（７）工具ホルダとしてドリリングユニット５を用い、このドリリングユニット５に予め装着された電気モータ５４の出力軸５４Ａを回転軸とし、この出力軸５４Ａに工具としてドリル４を取り付けたから、特殊な工具を用意する必要がないので、加工コストを低いものにできる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、第１実施形態では、回転駆動機構２２として電気モータ２３を備えて構成したが、本発明では、電気モータ２３に代えてエアーモータを用いてもよい。また、電気モータ２３やエアーモータを用いる代わりに、主軸１７の回転駆動に伴って工具ホルダを旋回させるクラッチ機構を主軸回転駆動機構に設ける構成としてもよい。

また、本発明を適用するワークは前記実施形態のポンプ用ケーシングに限定されるものではなく、種々の金属製品に適用可能である。さらに、工具は正面フライスやドリルに限定されるものではなく、例えば、リーマ、タップ、ボーリングなどの加工を行うために用いられる工具としてもよい。
さらに、本発明では、立旋盤でなくても横旋盤に適用することができる。すなわち、本発明は、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、Ｃ１軸およびＣ２軸の制御機構を有する立旋盤または横旋盤について、従来実施できなかった加工、例えば、前記実施形態のような切削、研削、ドリリング、その他の加工を、必要に応じて極座標変換をすることで、多機能複合旋盤と同様に実現することができる。つまり、本発明では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行なＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸まわりのＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸を必要に応じて付加し、極座標変換を有するソフトウェアを使用してＮＣ加工プログラムをすることにより、多機能複合旋盤のような加工が可能となる。

本発明は、種々のワークを切削、研削、孔開け、その他の加工をするための旋盤に利用することができる。

１…正面フライス（工具）、１Ａ…加工部、２…工具ホルダ、３…旋回機構、４…ドリル（工具）、ドリリングユニット（工具ホルダ）、１４…クロスレール、１５…サドル、１６…ラム、１７…主軸、１８…Ｘ軸直線駆動機構、１９…Ｚ軸直線駆動機構、２０…主軸回転駆動機構、２１，５１…ホルダ本体、２２，５２…回転駆動機構、２３，５４…電気モータ、２４…歯車機構、２５…回転軸、３０…制御装置、５５Ａ…出力軸（回転軸）、Ｗ，Ｖ…ワーク、Ｗ１１，Ｖ１１…鉛直面（直線状）、Ｗ１２…鉛直面（曲線状）

Claims (6)

1. ワークが載置される回転テーブルと、前記回転テーブルの上方で前記回転テーブルの径方向に延在するクロスレールと、前記クロスレールに案内されて当該クロスレールの延在方向であるＸ軸方向に沿って移動可能なサドルと、前記サドルをＸ軸方向に移動させるＸ軸直線駆動機構と、前記サドルに、鉛直方向となるＺ軸方向に沿って移動可能に取り付けられたラムと、前記ラムをＺ軸方向に移動させるＺ軸直線駆動機構と、前記ラムの下端部に設けられ加工部を有する工具を保持する工具ホルダと、前記工具ホルダをＺ軸周りに旋回する旋回機構と、を備え、
   前記工具ホルダは、前記ラムの下方に配置されるホルダ本体と、前記ホルダ本体に設けられＺ軸と直交する軸を回転周りとして前記工具に伝達する回転駆動機構と、を有し、
   前記工具の加工部は前記ワークの鉛直面に対向可能であり、前記工具の加工部のＺ軸に沿った寸法は前記ワークの鉛直面の鉛直方向に沿った寸法より短い、
   ことを特徴とする旋盤。
2. 請求項１に記載された旋盤において、
   前記回転駆動機構は、Ｚ軸と直交する軸を回転周りとして回転する回転軸を備え、前記回転軸の端部には前記工具が連結され、
   前記工具は、前記加工部が正面にある正面フライスである、
   ことを特徴とする旋盤。
3. 請求項１または請求項２に記載された旋盤において、
   前記旋回機構は、前記ラムの主軸を備え、前記主軸の下端部に前記ホルダ本体が連結されている、
   ことを特徴とする旋盤。
4. 請求項２または請求項３に記載された旋盤において、
   前記回転駆動機構は、前記回転軸を回転駆動する電気モータを備えた、
   ことを特徴とする旋盤。
5. 回転テーブルの上方で前記回転テーブルの径方向にクロスレールを延在し、前記クロスレールの延在方向であるＸ軸方向に沿ってサドルを移動可能に取り付け、鉛直方向となるＺ軸方向に沿ってラムを前記サドルに移動可能に取り付け、前記ラムの下端部に工具ホルダを設けた旋盤を用い、前記回転テーブルに載置されたワークを前記工具ホルダに保持され加工部を有する工具で切削する方法であって、
   前記回転テーブルの回転中心に前記ワークを配置し、前記ワークの鉛直面に、前記工具の加工部を当接しながら前記工具をＺ軸と直交する軸を回転周りとして回転させて前記ワークの鉛直面を加工し、前記回転テーブルの回転と前記工具ホルダの旋回とを同期させながら前記サドルをＸ軸方向に移動させて前記ワークの鉛直面を水平方向に沿って加工する、
   ことを特徴とするワークの加工方法。
6. 請求項５に記載されたワークの加工方法において、
   前記工具は前記加工部が正面にある正面フライスであり、
   前記正面フライスを回転させる工程と、前記回転テーブルを回転させる工程と、前記工具ホルダを旋回させる工程と、前記サドルをＸ軸方向に移動させる工程とが連続する、
   ことを特徴とするワークの加工方法。

Images