JP2014188660A - ポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転する主軸により把持されたワークを、主軸に対して同期回転する工具主軸に装着されたポリゴンカッタを用いて複数のポリゴン加工を行うポリゴン加工装置及び方法を実現する。
【解決手段】主軸に把持されたワークに対して、工具主軸に装着されたポリゴンカッタによって第１のポリゴン加工を行った後、ポリゴンカッタ以外の工具による切削加工を行い、当該切削加工後にポリゴンカッタによって第２のポリゴン加工を行うポリゴン加工方法は、第１のポリゴン加工終了に際してポリゴン加工時の主軸と工具主軸とを同期回転させた状態で主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止ステップと、切削加工開始に際して主軸と工具主軸との同期を解除する同期解除ステップと、切削加工終了に際して主軸を所定の回転位置で停止させる主軸停止ステップと、第２のポリゴン加工開始に際して主軸と工具主軸とを同期回転させる同期開始ステップとを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法に関する。

ワークの外周面をポリゴンカッタを用いて多角形等に加工するポリゴン加工が従来より行われている。ポリゴン加工は、主軸によって把持されたワークが軸線周りに回転し、工具主軸に装着されたポリゴンカッタが、ワークと所定の回転比で同期回転することによって行われる。

ワークの外周面に対して複数種類のポリゴン加工を行う場合、各ポリゴン加工間においてワークとポリゴンカッタとの位相を一致させてポリゴン加工を行うポリゴン加工方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第５０８０１２０号公報

上述のように、ワークの外周面に対してポリゴン加工を行う場合、まずワークに対して第１のポリゴン加工を行い、次いで、第１のポリゴン加工後のワークに対し、第１のポリゴン加工においてワークの外周面に生じたバリを除去するバリ取り加工等が行われ、次いで、回転工具台に設定された原点位置とポリゴンカッタとが相対的に所定の配置関係となるようにポリゴンカッタを回転させてから、バリ取り加工等が行われた後のワークに対し、第１のポリゴン加工においてワークの内周面に生じたバリを除去する等の第２のポリゴン加工を行う必要があり、加工の際の工程が増加するという欠点があった。

本発明の目的は、回転する主軸により把持されたワークを、主軸に対して同期回転する工具主軸に装着されたポリゴンカッタを用いて複数のポリゴン加工を行うポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明によれば、ワークを把持する主軸と、ポリゴンカッタが装着された工具主軸と、主軸および工具主軸を回転制御する制御手段と、を備え、ワークに対して、ポリゴンカッタによって第１のポリゴン加工を行った後、ポリゴンカッタ以外の工具による切削加工を行い、当該切削加工後に、ポリゴンカッタによって第２のポリゴン加工を行うように構成されるポリゴン加工装置において、制御手段は、第１のポリゴン加工の終了に際して、第１のポリゴン加工時の主軸と工具主軸とを同期回転させた状態で、主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止手段と、切削加工の開始に際して主軸と工具主軸との同期を解除する同期解除手段と、切削加工の終了に際して、主軸を所定の回転位置で停止させる主軸停止手段と、第２のポリゴン加工の開始に際して主軸と工具主軸とを同期回転させる同期開始手段とを備え、同期停止手段の作動状態で第１のポリゴン加工を終了させ、同期解除手段を作動させて切削加工を開始し、主軸停止手段の作動状態で切削加工を終了させ、同期開始手段を作動させて第２のポリゴン加工を行うように構成される。

本発明においては、主軸に把持されたワークに対して、工具主軸に装着されたポリゴンカッタによって第１のポリゴン加工を行った後、ポリゴンカッタ以外の工具による切削加工を行い、当該切削加工後に、ポリゴンカッタによって第２のポリゴン加工を行うポリゴン加工方法において、第１のポリゴン加工の終了に際して、ポリゴン加工時の主軸と工具主軸とを同期回転させた状態で、主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止ステップと、切削加工の開始に際して主軸と工具主軸との同期を解除する同期解除ステップと、切削加工の終了に際して、主軸を所定の回転位置で停止させる主軸停止ステップと、第２のポリゴン加工の開始に際して主軸と工具主軸とを同期回転させる同期開始ステップと、を備え、同期停止ステップの作動状態で第１のポリゴン加工を終了させ、同期停止ステップを作動させて切削加工を開始し、主軸停止ステップの作動状態で切削加工を終了させ、同期開始ステップを作動させて第２のポリゴン加工を行うように構成される。

本発明によれば、回転する主軸により把持されたワークを、主軸に対して同期回転する工具主軸に装着されたポリゴンカッタを用いてポリゴン加工するポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法を実現することができる。本発明によれば、ワークの外周面に対して２種類のポリゴン加工を行う場合、両時点におけるワークとポリゴンカッタとの位相を容易に一致させることができ、したがってワークの外周面に所定の位相関係で複数のポリゴン形状を正確に形成することができる。

本発明の実施例に係るポリゴン加工装置を適用可能な工作機械に搭載されるタレット刃物台の構成の一例を例示する断面図である。 本発明の実施例に係るポリゴン加工装置に用いられるポリゴンカッタを、図３に示すタレット刃物台に装着した状態を示す図であって、（ａ）は部分切欠側面図であり、（ｂ）は部分切欠正面図である。 本発明の実施例に係るポリゴン加工方法を実行可能な制御手段を示すブロック図である。 本発明の実施例によるポリゴン加工方法の動作フローを示すフローチャートである。 本発明の実施例によるポリゴン加工方法によりワークに対して２種類のポリゴン加工を施す一例を説明する図である。

図１は、本発明に係るポリゴン加工装置を適用可能な工作機械に搭載されるタレット刃物台の構成の一例を例示する断面図である。図２は、本発明の実施例に係るポリゴン加工装置に用いられるポリゴンカッタを、図３に示すタレット刃物台に装着した状態を示す図であって、（ａ）は部分切欠側面図であり、（ｂ）は部分切欠正面図である。このタレット刃物台１０は、工作機械であるＮＣ旋盤等の自動旋盤に搭載される。タレット刃物台１０は、刃物台本体１２と、刃物台本体１２に旋回可能に支持されるタレット１４とを備える。

タレット１４は、円柱または角柱状の外形を有する中空の頭部２０と、頭部２０の軸線方向一端から軸線方向へ同心に延設される中空円筒状の軸部２２とを備える。タレット１４の頭部２０の外周面には、工具を装着する複数の工具装着部２４が所定の割出角度毎に設けられる。各工具装着部２４には、バイト等の旋削工具２６やドリル、フライス等の回転工具２８等の加工工具を選択的に装着できる。軸部２２は、刃物台本体１２に回転可能および軸線方向移動可能に支持される。

タレット１４は、係合部３８を介して刃物台本体１２に離脱可能に係合されており、サーボモータ３２により、係合部３８を離脱位置に移動させ、軸部２２を回転駆動することによって、旋回駆動される。タレット１４の所定の旋回位置で、係合部３８を係合位置に移動させることによって、タレット１４が刃物台本体１２上で割出位置に固定され、所定の加工工具を選択することができる。

軸部２２内には、サーボモータ４６によって回転駆動される駆動軸４２が軸支されている。回転工具２８を工具主軸を備えたホルダ４８を介してタレット１４の所望の工具装着部２４に装着すると、工具主軸に連結される被動歯車５０が、駆動軸４２に取り付けられる駆動歯車４４に噛合し、回転工具２８が、サーボモータ４６によって回転駆動される。

所定の工具装着部２４には、図２に示すように、ポリゴンカッタ５４を、工具主軸を備えたホルダ６０を介して装着することができる。ホルダ６０の工具主軸にポリゴンカッタ５４が装着され、ホルダ６０内の動力伝達を介してポリゴンカッタ５４（工具主軸）に連結される被動歯車６２が、駆動歯車４４に噛合することによって、ポリゴンカッタ５４が、 サーボモータ４６によって回転駆動される。

タレット１４を旋回させて、ポリゴンカッタ５４を選択し、ワークＷを把持し、主軸モータによって回転駆動される主軸とポリゴンカッタ５４とを同期して回転させ、位相関係を維持することによって、ポリゴン加工を行い、ワークＷの外周面に対して楕円や多角形等を形成することができる。ポリゴン加工は、ワークＷの回転数とポリゴンカッタ５４の回転数とが所定の比率となるように、工具主軸と主軸とが回転駆動される。例えば、ワークの外周面に四角形を形成する場合は、ワークを１回転させる間に、その角数の半分である２枚の刃物を配置したポリゴンカッタを２回回転させることで形成する。また例えば、ワークの外周面に六角形を形成する場合は、ワークを１回転させる間に、その角数の半分である３枚の刃物を例えば三角形状を構成するように配置したポリゴンカッタを３回回転させることで形成する。

タレット１４を旋回させて、旋削工具２６を選択することによって、主軸の軸線を中心とした一般的なワークＷの切削加工を行うことができる。例えば、外径バイトを用いたワークの外径加工、ワークの外周面に生じたバリ取り加工などがある。切削加工は、ポリゴンカッタ５４が使用されないため、主軸と工具主軸との同期は必要なく、ワーク加工の時間短縮等を図るべく、主軸の回転速度をポリゴン加工時に比べて、高速に設定することができる。ただし通常工具主軸の最大回転数は主軸の最大回転数より低く設定されているため、主軸と工具主軸とが同期している場合、結果的に主軸の最大回転数が工具主軸の最大回転数によって規制されることになる。このため上記切削加工の場合、主軸と工具主軸との同期は解除され、主軸は工具主軸とは無関係に、切削加工に必要な回転数で回転駆動される。

図３は、本発明の実施例に係るポリゴン加工方法を実行可能な制御手段を示すブロック図である。工具主軸及び主軸は、図３に示される制御手段によって駆動制御される。この制御手段は、本実施形態においては、数値制御（ＮＣ）旋盤に装備されるＮＣ装置７０から構成される。ただしＮＣ装置とは別の他の制御装置を使用することもできる。

ＮＣ装置７０は、入力部７２、表示部７４、処理部（ＣＰＵ）７６、記憶部（ＲＯＭ７８およびＲＡＭ８０）ならびに駆動制御部８２等を備える。

制御装置（ＮＣ装置７０）は、ＣＰＵ７６が、ＲＯＭ７８またはＲＡＭ８０に記憶された各種データや加工プログラム等に基づいて、駆動制御部８２に作動指令を出力し、駆動制御部８２が、ＣＰＵ７６からの作動指令に基づき、タレット刃物台１０の割出駆動源（サーボモータ）３２および回転駆動源（サーボモータ）４６や、主軸を回転駆動する主軸モータ等の駆動機構８８をそれぞれに制御し、タレット１４の旋回や、回転工具２８（工具主軸）や主軸の回転を作動させる。制御装置は、サーボモータ４６の駆動（回転工具２８の回転駆動）と主軸モータの駆動（主軸の回転駆動）の同期と非同期とを切り換えることが可能に構成されている。

図４は、本発明の実施例によるポリゴン加工方法の動作フローを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、ワークＷを把持する主軸とポリゴンカッタ５４が装着された工具主軸とを同期回転させ、ポリゴンカッタ５４によって第１のポリゴン加工を行う。

第１のポリゴン加工の後、ステップＳ１０２において、主軸と工具主軸との同期（すなわち位相関係）を維持しながら主軸を予め定められた所定の定点位置に停止させる。主軸と工具主軸とは同期しているので、主軸（ワーク）の停止とともに工具主軸（ポリゴンカッタ５４）も停止する。前記定点位置として主軸原点（主軸の回転角度が０度の位置）等が考えられる。

次いで、ステップＳ１０３において、主軸と工具主軸との同期を解除し、主軸を単独で回転させ、主軸で把持されたワークに対して切削加工を行う。ステップＳ１０３における切削加工に際しては、ポリゴンカッタ５４は予め退避させておく。

切削加工の後、ステップＳ１０４において、主軸を前記定点位置で停止させ、退避状態のポリゴンカッタ５４を割り出す。これによりステップＳ１０１のときの主軸と工具主軸との位相関係とが同一となる。なおタレット１４は、ポリゴンカッタ５４がステップＳ１０２で停止した後、いったん退避し、再度割り出された際に、工具主軸の位相が退避前と割り出し後とが同一となるように構成される。

主軸が上記所定の定点の位置で停止することで主軸と工具主軸とがステップＳ１０１のときと同じ位相関係になった後、ステップＳ１０５において、ポリゴンカッタ５４によって第２のポリゴン加工を行う。

このように、本発明の実施例によるワーク加工方法は、第１のポリゴン加工（ステップＳ１０１）の終了に際して、ポリゴン加工時の主軸と工具主軸とを同期回転させた状態で、主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止ステップ（ステップＳ１０２）と、切削加工（ステップＳ１０３）の開始に際して主軸と工具主軸との同期を解除する同期解除ステップと、切削加工（ステップＳ１０３）の終了に際して、主軸を所定の回転位置で停止させる主軸停止ステップ（ステップＳ１０４）と、第２のポリゴン加工（ステップＳ１０５）の開始に際して主軸と工具主軸とを同期回転させる同期開始ステップと、を備える。同期停止ステップの作動状態で第１のポリゴン加工（ステップＳ１０１）を終了させ、同期停止ステップを作動させて切削加工（ステップＳ１０３）を開始し、主軸停止ステップの作動状態で切削加工（ステップＳ１０３）を終了させ、同期開始ステップを作動させて第２のポリゴン加工（ステップＳ１０５）を行うように構成される。

上述の各処理を実行するポリゴン加工装置は、ワークを把持する主軸と、ポリゴンカッタが装着された工具主軸と、主軸および工具主軸を回転制御する制御手段と、を備える。ここで、制御手段は、第１のポリゴン加工（ステップＳ１０１）の終了に際して、第１のポリゴン加工時の主軸と工具主軸とを同期回転させた状態で、主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止手段と、切削加工（ステップＳ１０３）の開始に際して主軸と工具主軸との同期を解除する同期解除手段と、切削加工（ステップＳ１０３）の終了に際して、主軸を所定の回転位置で停止させる主軸停止手段と、第２のポリゴン加工（ステップＳ１０５）の開始に際して主軸と工具主軸とを同期回転させる同期開始手段とを備え、同期停止手段の作動状態で第１のポリゴン加工（ステップＳ１０１）を終了させ、同期解除手段を作動させて切削加工（ステップＳ１０３）を開始し、主軸停止手段の作動状態で切削加工（ステップＳ１０３）を終了させ、同期開始手段を作動させて第２のポリゴン加工（ステップＳ１０５）を行うように、主軸および工具主軸の回転を制御する。

図５は、本発明の実施例によるポリゴン加工方法により主軸によって把持されたワークＷに対して、工具主軸に連結され、３枚の刃物６６を備えたポリゴンカッタ５４を用いて２種類のポリゴン加工を施す一例を説明する図である。図５（ａ）に示すようにワーク２の外周面に対して大小異なる２つの六角形を同じ位相で形成する場合について説明する。

まず、ステップＳ２０１において、外径バイト５７を割り出し、主軸に把持されたワークＷをガイドブッシュ５５によって案内して、ワークＷに対し、外径加工（切削加工）を行う。次いで、ステップＳ２０２において、ポリゴンカッタ５４を割り出し、ワークＷの外径加工された部分に、ステップＳ２０３に示すように六角形を形成する第１のポリゴン加工を行う。ステップＳ２０３のポリゴン加工の後、主軸と工具主軸との同期（位相関係）を維持しながら主軸を主軸原点（所定の定点）の位置に停止させる。次いで、ステップＳ２０４において、外径バイト５７を割り出し、主軸と工具主軸との同期を解除し、主軸を単独で回転させ、ワークＷに対し、外径加工を行う。切削加工の後、主軸を主軸原点で停止させる。そして、ステップＳ２０５に示すようにポリゴンカッタ５４を割り出し、ワークＷに六角形を形成する第２のポリゴン加工を行う。第１のポリゴン加工を行う際と第２のポリゴン加工を行う際とで、ポリゴンカッタ５４の位相とワークＷの位相が一致するため、第１のポリゴン加工に対して、予め定められた位相（本実施形態においては同一位相）で第２のポリゴン加工を行うことができる。第１のポリゴン加工と第２のポリゴン加工との間に、ポリゴンカッタ５４（工具主軸）とワークＷ（主軸）とで位相が無関係な切削加工が行われる場合であっても、主軸を主軸原点等の予め定められた所定の定点の位置に停止させるだけで、ワークＷの外周面に対して、互いに所定の位相関係を合わせる必要があるポリゴン加工を簡単に行うことができる。

１０ タレット刃物台
１２ 刃物台本体
１４ タレット
２０ 頭部
２２ 軸部
２４ 工具装着部
２６ 旋削工具
２８ 工具主軸２８
３２ サーボモータ
３８ 係合
４２ 駆動軸
４４ 駆動歯車
４６ サーボモータ
４８ ホルダ
５０ 被動歯車
５４ ポリゴンカッタ
５５ ガイドブッシュ
５７ 外径バイト
６０ ホルダ
６２ 被動歯車
６６ 刃物
７０ ＮＣ装置
７２ 入力部
７４ 表示部
７６ ＣＰＵ
７８ ＲＯＭ
８０ ＲＡＭ
８２ 駆動制御部
８４ 可動構造体
８６ 選択動作記憶領域
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークを把持する主軸と、ポリゴンカッタが装着された工具主軸と、前記主軸および前記工具主軸を回転制御する制御手段と、を備え、
   前記ワークに対して、前記ポリゴンカッタによって第１のポリゴン加工を行った後、前記ポリゴンカッタ以外の工具による切削加工を行い、当該切削加工後に、前記ポリゴンカッタによって第２のポリゴン加工を行うように構成されるポリゴン加工装置において、
   前記制御手段は、
   前記第１のポリゴン加工の終了に際して、前記第１のポリゴン加工時の前記主軸と前記工具主軸とを同期回転させた状態で、前記主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止手段と、前記切削加工の開始に際して前記主軸と前記工具主軸との同期を解除する同期解除手段と、前記切削加工の終了に際して、前記主軸を前記所定の回転位置で停止させる主軸停止手段と、前記第２のポリゴン加工の開始に際して前記主軸と前記工具主軸とを同期回転させる同期開始手段とを備え、
   前記同期停止手段の作動状態で前記第１のポリゴン加工を終了させ、前記同期解除手段を作動させて前記切削加工を開始し、前記主軸停止手段の作動状態で前記切削加工を終了させ、前記同期開始手段を作動させて前記第２のポリゴン加工を行うように構成されたことを特徴とするポリゴン加工装置。
2. 主軸に把持されたワークに対して、工具主軸に装着されたポリゴンカッタによって第１のポリゴン加工を行った後、前記ポリゴンカッタ以外の工具による切削加工を行い、当該切削加工後に、前記ポリゴンカッタによって第２のポリゴン加工を行うポリゴン加工方法において、
   前記第１のポリゴン加工の終了に際して、前記第１のポリゴン加工時の前記主軸と前記工具主軸とを同期回転させた状態で、前記主軸を予め定められた所定の回転位置で停止させる同期停止ステップと、
   前記切削加工の開始に際して前記主軸と前記工具主軸との同期を解除する同期解除ステップと、
   前記切削加工の終了に際して、前記主軸を前記所定の回転位置で停止させる主軸停止ステップと、
   前記第２のポリゴン加工の開始に際して前記主軸と前記工具主軸とを同期回転させる同期開始ステップと、を備え、
   前記同期停止ステップの作動状態で前記第１のポリゴン加工を終了させ、前記同期停止ステップを作動させて前記切削加工を開始し、前記主軸停止ステップの作動状態で前記切削加工を終了させ、前記同期開始ステップを作動させて前記第２のポリゴン加工を行うように構成されたことを特徴とするポリゴン加工方法。

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