JP2019171491A - Machine tool, tool module, and cutting method - Google Patents

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JP2019171491A JP2018059584A JP2018059584A JP2019171491A JP 2019171491 A JP2019171491 A JP 2019171491A JP 2018059584 A JP2018059584 A JP 2018059584A JP 2018059584 A JP2018059584 A JP 2018059584A JP 2019171491 A JP2019171491 A JP 2019171491A
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隼樹 酒井
Hayaki Sakai
隼樹 酒井
孝幸 東
Takayuki Azuma
孝幸 東
浩史 渡邉
Hiroshi Watanabe
浩史 渡邉
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Abstract

To provide a machine tool which enables improvement of surface accuracy of a processing surface of a workpiece, a tool module, and a cutting method.SOLUTION: A machine tool includes: a tool holding device 5 having a fixing part; a tool module 100 attached to the tool holding device 5; a workpiece support device which supports a workpiece W; and a moving device which moves the tool holding device 5 and the workpiece support device relative to each other. The tool module 100 includes: a module housing 150 fastened to the fixing part; a first shaft member 120 which is rotatably supported by the module housing 150 and rotationally driven; a first annular tool 110; a second shaft member 130 which is integrally provided with the first annular tool 110 in a coaxial manner and is supported by the module housing 150 in a manner that the second shaft member 130 can rotate around an axis different from a rotation axis of the first shaft member 120; and a transmission mechanism 140 which transmits rotation of the first shaft member 120 to the second shaft member 130.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、工作機械、工具モジュール及び切削加工方法に関する。   The present invention relates to a machine tool, a tool module, and a cutting method.

特許文献1には、外周面をすくい面とする切削工具(環状工具)を軸線周りに回転させながら送ることにより、工作物の外周面の切削加工を行う技術が開示されている。特許文献2には、工作機械の主軸の回転軸線に対して工具の回転軸線を交差(傾斜)させた状態で工具を支持しつつ、主軸の回転を工具に伝達する旋回工具アダプタが開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for cutting an outer peripheral surface of a workpiece by feeding a cutting tool (annular tool) having an outer peripheral surface as a rake surface while rotating around an axis. Patent Document 2 discloses a swivel tool adapter that transmits the rotation of the spindle to the tool while supporting the tool in a state where the rotation axis of the tool intersects (tilts) the rotation axis of the spindle of the machine tool. Yes.

また、特許文献1に記載の切削工具(環状工具)を用いて円筒状又は円錐状の工作物の内周面を切削加工する際、切削工具と工作物との干渉を回避するために、切削工具の回転軸線を傾斜させた状態で切削工具を工作物の内側に挿入する。   Further, when the inner peripheral surface of a cylindrical or conical workpiece is cut using the cutting tool (annular tool) described in Patent Document 1, in order to avoid interference between the cutting tool and the workpiece, cutting is performed. The cutting tool is inserted inside the workpiece with the rotation axis of the tool inclined.

特開2016−26894号公報JP 2016-26894 A 特開平04−217442号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-217442

上記した技術を用いて工作物の内周面の切削加工を行う場合に、切削工具アダプタ(工具モジュール)に保持される切削工具の工具軸の軸方向長さを大きくし、切削工具アダプタのハウジングと工作物との干渉を回避する必要がある。この場合、切削工具アダプタによる工具軸の保持位置と切削工具による工作物の加工位置との距離が長くなるので、加工位置において切削工具の振動が大きくなる。一方、切削工具アダプタは、工作機械の固定側に対して係合離脱自在に結合されているので、工作機械の固定側に対する切削工具アダプタの支持剛性が十分でない場合に、切削加工時に切削工具に加わる反力によって切削工具アダプタが撓みやすくなる。その結果、加工位置において切削工具に発生する振動が大きくなり、工作物の加工面の面精度が低下する。   When cutting the inner peripheral surface of a workpiece using the above-described technique, the axial length of the tool axis of the cutting tool held by the cutting tool adapter (tool module) is increased, and the housing of the cutting tool adapter It is necessary to avoid interference with the workpiece. In this case, since the distance between the holding position of the tool axis by the cutting tool adapter and the processing position of the workpiece by the cutting tool is increased, the vibration of the cutting tool is increased at the processing position. On the other hand, since the cutting tool adapter is detachably coupled to the fixed side of the machine tool, if the support rigidity of the cutting tool adapter with respect to the fixed side of the machine tool is not sufficient, The reaction force applied makes the cutting tool adapter easily bent. As a result, the vibration generated in the cutting tool at the machining position increases, and the surface accuracy of the workpiece surface decreases.

本発明は、工作物の加工面の面精度を向上させることができる工作機械、工具モジュール及び切削加工方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the machine tool, the tool module, and the cutting method which can improve the surface precision of the processed surface of a workpiece.

本発明の工作機械は、少なくとも固定部を有する工具保持装置と、前記工具保持装置に取り付けられる工具モジュールと、工作物を支持する工作物支持装置と、前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置とを備える。前記工具モジュールは、前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構とを備える。   A machine tool of the present invention includes a tool holding device having at least a fixing portion, a tool module attached to the tool holding device, a workpiece support device that supports a workpiece, the tool holding device, and the workpiece support device. And a moving device for relatively moving. The tool module includes a module housing fastened to the fixing portion, a first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate, and an annular cutting edge having a rake face as an outer peripheral surface. A first annular tool, and a second shaft member that is integrally provided coaxially with the first annular tool and is supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member; A transmission mechanism that transmits the rotation of the first shaft member to the second shaft member.

また、本発明の工具モジュールは、少なくとも固定部を有する工具保持装置と、工作物を支持する工作物支持装置と、前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置と、を備えた工作機械に用いる。前記工具モジュールは、前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構とを備える。   The tool module of the present invention includes a tool holding device having at least a fixing portion, a workpiece support device that supports a workpiece, and a moving device that relatively moves the tool holding device and the workpiece support device. Used for equipped machine tools. The tool module includes a module housing fastened to the fixing portion, a first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate, and an annular cutting edge having a rake face as an outer peripheral surface. A first annular tool, and a second shaft member that is integrally provided coaxially with the first annular tool and is supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member; A transmission mechanism that transmits the rotation of the first shaft member to the second shaft member.

本発明の工作機械及び工具モジュールによれば、工具モジュールは、固定部にモジュールハウジングが締結されるので、固定部に対する工具モジュールの支持剛性を高めることができる。よって、工作機械は、切削加工時に切削工具に発生する振動を抑制することができるので、工作物の加工面の面精度を向上させることができる。   According to the machine tool and the tool module of the present invention, since the module housing is fastened to the fixed portion of the tool module, the support rigidity of the tool module with respect to the fixed portion can be increased. Therefore, since the machine tool can suppress vibration generated in the cutting tool during cutting, the surface accuracy of the processed surface of the workpiece can be improved.

本発明の切削加工方法は、少なくとも固定部を有する工具保持装置と、前記工具保持装置に取り付けられる工具モジュールと、工作物を支持する工作物支持装置と、前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置とを備えた工作機械を用いた切削加工方法である。前記工具モジュールは、前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構とを備え、前記切削加工方法は、前記工作物の内部に前記第二軸部材及び前記第一環状工具を挿入した状態で、前記工作物の内周面の切削加工を行う。   The cutting method of the present invention includes a tool holding device having at least a fixing portion, a tool module attached to the tool holding device, a workpiece support device that supports a workpiece, the tool holding device, and the workpiece support device. Is a cutting method using a machine tool provided with a moving device that relatively moves. The tool module includes a module housing fastened to the fixing portion, a first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate, and an annular cutting edge having a rake face as an outer peripheral surface. A first annular tool, and a second shaft member that is integrally provided coaxially with the first annular tool and is supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member; A transmission mechanism for transmitting the rotation of the first shaft member to the second shaft member, and the cutting method includes the second shaft member and the first annular tool inserted into the workpiece. The inner peripheral surface of the workpiece is cut.

本発明の切削加工方法は、工作物の内部に第二軸部材及び第一環状工具を挿入した状態で工作物の内周面の切削加工を行うので、第一環状工具による工作物の加工位置と、モジュールハウジングに支持される第二軸部材の支持位置との距離を小さくすることできる。これにより、切削加工方法は、第一環状工具の支持剛性を高めることができるので、切削加工時に発生する第一環状工具の振動を抑制でき、その結果、工作物の加工面の面精度を向上させることができる。   In the cutting method according to the present invention, since the inner peripheral surface of the workpiece is cut with the second shaft member and the first annular tool inserted into the workpiece, the machining position of the workpiece by the first annular tool And the support position of the second shaft member supported by the module housing can be reduced. Thereby, since the cutting method can increase the support rigidity of the first annular tool, the vibration of the first annular tool that occurs during the cutting process can be suppressed, and as a result, the surface accuracy of the work surface of the workpiece is improved. Can be made.

本発明の第一実施形態における工作機械の概略側面図である。1 is a schematic side view of a machine tool according to a first embodiment of the present invention. 第一環状工具の正面図である。It is a front view of a 1st annular tool. 制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a control apparatus. 工具保持装置及び工具モジュールの断面図である。It is sectional drawing of a tool holding device and a tool module. 工作物Wに第三ハウジング及び環状工具が挿入された状態をZ方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the state where the 3rd housing and the annular tool were inserted in workpiece W from the Z direction. 異なる3種類の切削工具に関する周波数とコンプライアンスとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency and compliance regarding three different types of cutting tools. 第二実施形態における工具モジュールの部分断面図であり、工具モジュールの上方部分を省略した図である。It is a fragmentary sectional view of the tool module in a second embodiment, and is the figure which omitted the upper part of the tool module. 第三実施形態における工具モジュールの部分断面図であり、工具モジュールの上方部分を省略した図である。It is a fragmentary sectional view of the tool module in a third embodiment, and is the figure which omitted the upper part of the tool module. 伝達機構の変形例を説明する図であり、工具モジュールの上方部分を省略した部分断面図を示す。It is a figure explaining the modification of a transmission mechanism, and the fragmentary sectional view which abbreviate | omitted the upper part of the tool module is shown. 第二実施形態の変形例を説明する図であり、工具モジュールの上方部分を省略した部分断面図を示す。It is a figure explaining the modification of 2nd embodiment, and the fragmentary sectional view which abbreviate | omitted the upper part of the tool module is shown.

以下、本発明に係る工作機械、工具モジュール及び切削加工方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a machine tool, a tool module, and a cutting method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<1.第一実施形態>
(1−1:工作機械1の概略構成)
まず、図1を参照して、本発明の第一実施形態である工作機械1の概略構成を説明する。図1に示すように、工作機械1は、3つの直線軸と1つの回転軸(C軸)を有する4軸マシニングセンタである。工作機械1は、ベッド2と、工作物支持装置3と、コラム4と、工具保持装置5と、移動装置6と、工具モジュール100と、制御装置7とを主に備える。
<1. First embodiment>
(1-1: Schematic configuration of machine tool 1)
First, with reference to FIG. 1, schematic structure of the machine tool 1 which is 1st embodiment of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 1, the machine tool 1 is a four-axis machining center having three linear axes and one rotation axis (C axis). The machine tool 1 mainly includes a bed 2, a workpiece support device 3, a column 4, a tool holding device 5, a moving device 6, a tool module 100, and a control device 7.

ベッド2は、床上に載置される。工作物支持装置3は、ベッド2の上面に対し、Z軸方向へ移動可能に設けられ、工作物WをZ軸に平行なC軸周りに回転可能に支持する。工作物支持装置3は、移動テーブル31と、回転テーブル32と、テーブルモータ33とを備える。移動テーブル31は、ベッド2の上面に設けられ、回転テーブル32は、移動テーブル31に対し、C軸周りに回転可能に支持される。テーブルモータ33は、回転テーブル32を回転させる回転駆動源である。工作物Wは、回転テーブル32に保持され、テーブルモータ33に駆動されることで回転テーブル32と一体的に回転する。   The bed 2 is placed on the floor. The workpiece support device 3 is provided so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the upper surface of the bed 2 and supports the workpiece W so as to be rotatable around a C axis parallel to the Z axis. The workpiece support device 3 includes a moving table 31, a rotary table 32, and a table motor 33. The moving table 31 is provided on the upper surface of the bed 2, and the rotating table 32 is supported by the moving table 31 so as to be rotatable around the C axis. The table motor 33 is a rotational drive source that rotates the rotary table 32. The workpiece W is held by the rotary table 32 and is driven by the table motor 33 to rotate integrally with the rotary table 32.

コラム4は、ベッド2の上面に対し、X軸方向へ移動可能に設けられる。工具保持装置5は、コラム4の側面に対し、Y軸方向へ移動可能に設けられる。移動装置6は、Z軸送り装置61と、Z軸モータ62と、X軸送り装置63と、X軸モータ64と、Y軸送り装置65と、Y軸モータ66とを備える。   The column 4 is provided to be movable in the X-axis direction with respect to the upper surface of the bed 2. The tool holding device 5 is provided to be movable in the Y-axis direction with respect to the side surface of the column 4. The moving device 6 includes a Z-axis feeding device 61, a Z-axis motor 62, an X-axis feeding device 63, an X-axis motor 64, a Y-axis feeding device 65, and a Y-axis motor 66.

Z軸送り装置61は、ベッド2に対し、工作物支持装置3をZ方向へ送るねじ送り装置である。Z軸モータ62は、Z軸送り装置61を駆動させる駆動源であり、工作物支持装置3は、Z軸モータ62に駆動されることでZ方向へ移動する。X軸送り装置63は、ベッド2に対し、コラム4をX方向へ送るねじ送り装置である。X軸モータ64は、X軸送り装置63を駆動させる駆動源であり、コラム4は、X軸モータ64に駆動されることでX方向へ移動する。Y軸送り装置65は、コラム4に対し、工具保持装置5をY方向へ送るねじ送り装置である。Y軸モータ66は、Y軸送り装置65を駆動させる駆動源であり、工作物支持装置3は、Y軸モータ66に駆動されることでY方向へ移動する。   The Z-axis feeding device 61 is a screw feeding device that feeds the workpiece support device 3 in the Z direction with respect to the bed 2. The Z-axis motor 62 is a drive source that drives the Z-axis feeding device 61, and the workpiece support device 3 moves in the Z direction by being driven by the Z-axis motor 62. The X-axis feeding device 63 is a screw feeding device that sends the column 4 to the bed 2 in the X direction. The X-axis motor 64 is a drive source that drives the X-axis feeding device 63, and the column 4 is moved in the X direction by being driven by the X-axis motor 64. The Y-axis feeding device 65 is a screw feeding device that sends the tool holding device 5 to the column 4 in the Y direction. The Y-axis motor 66 is a drive source that drives the Y-axis feed device 65, and the workpiece support device 3 is moved in the Y direction by being driven by the Y-axis motor 66.

工具モジュール100は、工具保持装置5に固定される。工具モジュール100には、工作物Wの切削加工に用いる第一環状工具110が装着され、工作機械1は、工作物W及び第一環状工具110を回転させながら第一環状工具110による工作物Wの切削加工を行う。   The tool module 100 is fixed to the tool holding device 5. The tool module 100 is equipped with a first annular tool 110 used for cutting the workpiece W, and the machine tool 1 rotates the workpiece W and the first annular tool 110 while the workpiece W by the first annular tool 110 is rotated. The cutting process is performed.

ここで、図2を参照して、第一環状工具110について説明する。第一環状工具110は、工具本体111と、工具軸部112とを備える。工具本体111は、工作物Wに対する切削を行う部位である。工具本体111は、円錐台状に形成され、工具本体111の外周面113は、すくい面を形成する。また、工具本体111の大径側の端面114は、平坦な逃げ面として形成され、外周面113と端面114とがなす稜線は、連続した円形状、即ち、途中で分断されていない環状の切れ刃115として形成される。工具軸部112は、工具本体111の小径側の端面から延びる円柱状の部位である。   Here, the first annular tool 110 will be described with reference to FIG. The first annular tool 110 includes a tool body 111 and a tool shaft portion 112. The tool body 111 is a part for cutting the workpiece W. The tool body 111 is formed in a truncated cone shape, and the outer peripheral surface 113 of the tool body 111 forms a rake face. Further, the end surface 114 on the large diameter side of the tool body 111 is formed as a flat relief surface, and the ridge line formed by the outer peripheral surface 113 and the end surface 114 is a continuous circular shape, that is, an annular cut that is not divided in the middle. Formed as a blade 115. The tool shaft portion 112 is a cylindrical portion extending from the end surface on the small diameter side of the tool main body 111.

図3に示すように、制御装置7は、工作物回転制御部71と、主軸回転制御部72と、位置制御部73とを備える。工作物回転制御部71は、テーブルモータ33の駆動制御を行い、回転テーブル32に固定された工作物Wを回転軸線(C軸)周りに回転させる。主軸回転制御部72は、後述する主軸モータ53の駆動制御を行い、主軸52(図4参照)を回転させる。   As shown in FIG. 3, the control device 7 includes a workpiece rotation control unit 71, a spindle rotation control unit 72, and a position control unit 73. The workpiece rotation control unit 71 performs drive control of the table motor 33 to rotate the workpiece W fixed to the rotary table 32 around the rotation axis (C axis). The spindle rotation control unit 72 performs drive control of a spindle motor 53 described later, and rotates the spindle 52 (see FIG. 4).

位置制御部73は、Z軸モータ62の駆動制御を行い、移動テーブル31をZ方向へ移動させる。これにより、工作物支持装置3に支持された工作物Wは、工具保持装置5に支持された工具モジュール100に対し、Z方向へ相対移動する。また、位置制御部73は、X軸モータ64の駆動制御を行い、コラム4をX方向へ移動させると共に、Y軸モータ66の駆動制御を行い、工具保持装置5をY方向へ移動させる。これにより、工具保持装置5に固定された工具モジュール100は、工作物支持装置3に支持された工作物Wに対し、X方向及びY方向へ相対移動する。   The position controller 73 controls the drive of the Z-axis motor 62 and moves the moving table 31 in the Z direction. As a result, the workpiece W supported by the workpiece support device 3 moves relative to the tool module 100 supported by the tool holding device 5 in the Z direction. Further, the position control unit 73 performs drive control of the X-axis motor 64 to move the column 4 in the X direction, and also controls drive of the Y-axis motor 66 to move the tool holding device 5 in the Y direction. Thereby, the tool module 100 fixed to the tool holding device 5 moves relative to the workpiece W supported by the workpiece support device 3 in the X direction and the Y direction.

(1−2:工具保持装置5)
次に、図4を参照しながら、工具保持装置5について説明する。図4に示すように、工具保持装置5は、装置ハウジング51と、主軸52と、主軸モータ53と、ドローバー54と、コレット55とを主に備える。
(1-2: Tool holding device 5)
Next, the tool holding device 5 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the tool holding device 5 mainly includes an apparatus housing 51, a main shaft 52, a main shaft motor 53, a draw bar 54, and a collet 55.

装置ハウジング51は、円筒状に形成される。装置ハウジング51は、コラム4(図1参照)に対してY方向へ移動可能に設けられる。また、装置ハウジング51は、軸方向(Y方向)下端部に設けられる筒状端部56を備える。筒状端部56は、工具モジュール100が固定される円環状の部位である。   The device housing 51 is formed in a cylindrical shape. The device housing 51 is provided so as to be movable in the Y direction with respect to the column 4 (see FIG. 1). The device housing 51 includes a cylindrical end portion 56 provided at the lower end portion in the axial direction (Y direction). The cylindrical end portion 56 is an annular portion to which the tool module 100 is fixed.

主軸52は、円筒状に形成される。主軸52の外周面は、装置ハウジング51の筒状端部56の内周面に対し、軸受57を介してY軸に平行な回転軸線A1周りに回転可能に支持される。また、主軸52の下端部には、下方へ向けて拡径するテーパ面58が形成される。   The main shaft 52 is formed in a cylindrical shape. The outer peripheral surface of the main shaft 52 is supported by the inner peripheral surface of the cylindrical end portion 56 of the apparatus housing 51 via a bearing 57 so as to be rotatable around a rotation axis A1 parallel to the Y axis. Further, a tapered surface 58 having a diameter increasing downward is formed at the lower end portion of the main shaft 52.

主軸モータ53は、装置ハウジング51に収容されたビルトインモータであり、主軸52を回転駆動させる回転駆動源である。主軸モータ53は、ロータ53aと、ステータ53bを備える。ロータ53aは、軸受57よりも上方で主軸52に対して一体回転可能に外嵌される。ステータ53bは、ロータ53aの径方向外方において装置ハウジング51の内周面に固定される。ロータ53aの外周面とステータ53bの内周面との間には隙間が設けられ、ロータ53aは、ステータ53bに対して相対回転する。   The main shaft motor 53 is a built-in motor housed in the apparatus housing 51 and is a rotational drive source that rotates the main shaft 52. The spindle motor 53 includes a rotor 53a and a stator 53b. The rotor 53a is fitted over the main shaft 52 so as to be integrally rotatable above the bearing 57. The stator 53b is fixed to the inner peripheral surface of the device housing 51 on the radially outer side of the rotor 53a. A gap is provided between the outer peripheral surface of the rotor 53a and the inner peripheral surface of the stator 53b, and the rotor 53a rotates relative to the stator 53b.

ドローバー54は、主軸52に収容された軸状の部材である。ドローバー54は、主軸52に対し、一体回転可能であって、Y方向へ相対移動可能に設けられる。コレット55は、ドローバー54の下端に設けられる。コレット55は、後述する第一軸部材120に設けられたプルスタッド122を把持し、第一軸部材120を主軸52に対してクランプする。   The draw bar 54 is a shaft-shaped member accommodated in the main shaft 52. The draw bar 54 is integrally rotatable with respect to the main shaft 52 and is provided so as to be relatively movable in the Y direction. The collet 55 is provided at the lower end of the draw bar 54. The collet 55 holds a pull stud 122 provided on the first shaft member 120 described later, and clamps the first shaft member 120 against the main shaft 52.

(1−3:工具モジュール100)
続いて、工具モジュール100について説明する。工具モジュール100は、第一環状工具110と、第一軸部材120と、第二軸部材130と、伝達機構140と、モジュールハウジング150とを主に備える。
(1-3: Tool module 100)
Next, the tool module 100 will be described. The tool module 100 mainly includes a first annular tool 110, a first shaft member 120, a second shaft member 130, a transmission mechanism 140, and a module housing 150.

第一軸部材120は、主軸52にチャックされる。第一軸部材120の上端部分には、第一軸部材120を主軸52にチャックする際にテーパ面58に支持されるシャンク121と、コレット55に把持されるプルスタッド122が設けられる。第一軸部材120は、主軸52にチャックされることで主軸52と同軸上に連結され、主軸52から回転力が伝達されることで主軸52と一体的に回転軸線A1周りに回転する。即ち、第一軸部材120は、主軸52を介して主軸モータ53に回転駆動される。   The first shaft member 120 is chucked to the main shaft 52. The upper end portion of the first shaft member 120 is provided with a shank 121 supported by the tapered surface 58 when the first shaft member 120 is chucked to the main shaft 52 and a pull stud 122 held by the collet 55. The first shaft member 120 is coaxially connected to the main shaft 52 by being chucked by the main shaft 52, and rotates around the rotation axis A <b> 1 integrally with the main shaft 52 by transmitting a rotational force from the main shaft 52. That is, the first shaft member 120 is rotationally driven by the main shaft motor 53 via the main shaft 52.

第二軸部材130は、第一軸部材120に対し、Z方向へオフセットした位置で、第二軸部材130の回転軸線A2を第一軸部材120の回転軸線A1に平行した状態で配置される。なお、第二軸部材130は、第一軸部材120と比べて軸方向長さが短い。第一環状工具110は、第二軸部材130に対し、工具ホルダ131を介して同軸上に、且つ、一体的に設けられる。つまり、第一環状工具110は、第二軸部材130の回転に伴って回転軸線A1周りに回転する。   The second shaft member 130 is disposed with the rotational axis A2 of the second shaft member 130 parallel to the rotational axis A1 of the first shaft member 120 at a position offset in the Z direction with respect to the first shaft member 120. . The second shaft member 130 has a shorter axial length than the first shaft member 120. The first annular tool 110 is provided coaxially and integrally with the second shaft member 130 via the tool holder 131. That is, the first annular tool 110 rotates around the rotation axis A <b> 1 as the second shaft member 130 rotates.

伝達機構140は、第一軸部材120の回転を第二軸部材130に伝達する。伝達機構140は、互いに噛合するはすば歯車である複数の外歯車141と、中間軸部材142とを備える。複数の外歯車141は、駆動歯車143と、従動歯車144と、中間歯車145とを備える。なお、駆動歯車143、従動歯車144及び中間歯車145は、全て同一諸元である。   The transmission mechanism 140 transmits the rotation of the first shaft member 120 to the second shaft member 130. The transmission mechanism 140 includes a plurality of external gears 141 that are helical gears that mesh with each other, and an intermediate shaft member 142. The plurality of external gears 141 includes a drive gear 143, a driven gear 144, and an intermediate gear 145. The drive gear 143, the driven gear 144, and the intermediate gear 145 all have the same specifications.

駆動歯車143は、第一軸部材120の下端部分に対し、第一軸部材120と一体回転可能に外嵌される。従動歯車144は、第二軸部材130に対し、第二軸部材130と一体回転可能に外嵌される。中間歯車145は、駆動歯車143と従動歯車144との間に設けられる。中間歯車145は、駆動歯車143及び従動歯車144に噛合し、駆動歯車143の回転を従動歯車144に伝達する。このように、工具モジュール100は、伝達機構140として3つの外歯車141を用いることにより、第一軸部材120に対する第二軸部材130のオフセット量を大きくすることができる。また、伝達機構140は、複数の外歯車141としてはすば歯車を用いることにより、噛合時における騒音の発生及び噛合部位における外歯車141の温度上昇を抑制できると共に、第一軸部材120から第二軸部材130への回転伝達効率の向上を図ることができる。   The drive gear 143 is externally fitted to the lower end portion of the first shaft member 120 so as to rotate together with the first shaft member 120. The driven gear 144 is externally fitted to the second shaft member 130 so as to be rotatable integrally with the second shaft member 130. The intermediate gear 145 is provided between the drive gear 143 and the driven gear 144. The intermediate gear 145 meshes with the drive gear 143 and the driven gear 144 and transmits the rotation of the drive gear 143 to the driven gear 144. As described above, the tool module 100 can increase the offset amount of the second shaft member 130 with respect to the first shaft member 120 by using the three external gears 141 as the transmission mechanism 140. Further, the transmission mechanism 140 uses helical gears as the plurality of external gears 141, thereby suppressing generation of noise at the time of meshing and temperature rise of the external gear 141 at the meshed part, and the first shaft member 120 to the first gear. The rotation transmission efficiency to the biaxial member 130 can be improved.

モジュールハウジング150は、第一軸部材120、第二軸部材130及び伝達機構140を収容可能に形成される。モジュールハウジング150は、円筒状の第一ハウジング151と、第一ハウジング151の上方に形成される第二ハウジング152と、第一ハウジング151の下方に形成される第三ハウジング153とを備える。   The module housing 150 is formed to accommodate the first shaft member 120, the second shaft member 130, and the transmission mechanism 140. The module housing 150 includes a cylindrical first housing 151, a second housing 152 formed above the first housing 151, and a third housing 153 formed below the first housing 151.

第一ハウジング151は、第一軸部材120の一部を収容可能な筒状に形成される。第二ハウジング152は、第一ハウジング151よりも外径及び内径が大径に形成された円筒状の部位である。第二ハウジング152には、第一軸部材120の一部が収容され、第一軸部材120の外周面は、第二ハウジング152の内周面に対し、軸受154を介して回転可能に支持される。また、第二ハウジング152は、上方を向く端面に形成される円環面155を備える。そして、第二ハウジング152は、装置ハウジング51の筒状端部56の下方を向く端面に円環面155を当接させた状態で、ボルト156により締結される。   The first housing 151 is formed in a cylindrical shape that can accommodate a part of the first shaft member 120. The second housing 152 is a cylindrical portion having an outer diameter and an inner diameter larger than those of the first housing 151. A part of the first shaft member 120 is accommodated in the second housing 152, and the outer peripheral surface of the first shaft member 120 is rotatably supported via a bearing 154 with respect to the inner peripheral surface of the second housing 152. The The second housing 152 includes an annular surface 155 formed on an end surface facing upward. The second housing 152 is fastened by a bolt 156 in a state where the annular surface 155 is brought into contact with the end surface facing the lower side of the cylindrical end portion 56 of the device housing 51.

具体的に、筒状端部56の下方を向く端面には、ボルト156が螺合するめねじを有する複数のボルト孔56aが形成され、第二ハウジング152には、ボルト孔56aと対応する位置に、ボルト156が係合可能な係合孔152aが形成される。そして、モジュールハウジング150は、係合孔152aとボルト孔56aとの位置を合わせた状態で複数のボルト156により装置ハウジング51に締結される。このように、モジュールハウジング150は、装置ハウジング51の筒状端部56に対して周方向の複数箇所にて締結されることにより、装置ハウジング51に対して強固に連結される。   Specifically, a plurality of bolt holes 56a having female threads into which the bolts 156 are screwed are formed on the end surface facing the lower side of the cylindrical end portion 56, and the second housing 152 is at a position corresponding to the bolt holes 56a. The engagement hole 152a with which the bolt 156 can be engaged is formed. The module housing 150 is fastened to the device housing 51 by a plurality of bolts 156 in a state where the positions of the engagement holes 152a and the bolt holes 56a are aligned. Thus, the module housing 150 is firmly connected to the device housing 51 by being fastened to the cylindrical end portion 56 of the device housing 51 at a plurality of locations in the circumferential direction.

第三ハウジング153は、第一ハウジング151の工作物支持装置3側(図4左側)を向く面よりも工作物支持装置3側へ向けて延びるように形成される。第三ハウジング153には、伝達機構140及び第二軸部材130が収容され、第三ハウジング153は、軸受157を介して第一軸部材120を回転可能に支持する。また、第三ハウジング153は、軸受158を介して第二軸部材130を、第一軸部材120の回転軸線A1とは異なる回転軸線A2周りに回転可能に支持する。そして、第三ハウジング153は、軸受159を介して中間軸部材142を、回転軸線A1及び回転軸線A2とは異なる回転軸線A3周りに回転可能に支持する。なお、第一軸部材120の回転軸線A1、第二軸部材130のA2及び中間軸部材の回転軸線A3は、互いに平行であってZ方向に所定の間隔を隔てた位置に設けられる。また、工具ホルダ131の一部及び工具ホルダ131に保持される第一環状工具110は、第一軸部材120の回転軸線A1からオフセットした位置において、第三ハウジング153から下方へ突出している。   The third housing 153 is formed to extend toward the workpiece support device 3 from the surface of the first housing 151 facing the workpiece support device 3 (left side in FIG. 4). The third housing 153 accommodates the transmission mechanism 140 and the second shaft member 130, and the third housing 153 supports the first shaft member 120 via a bearing 157 in a rotatable manner. The third housing 153 supports the second shaft member 130 via a bearing 158 so as to be rotatable around a rotation axis A2 different from the rotation axis A1 of the first shaft member 120. The third housing 153 supports the intermediate shaft member 142 via the bearing 159 so as to be rotatable around a rotation axis A3 different from the rotation axis A1 and the rotation axis A2. The rotation axis A1 of the first shaft member 120, the A2 of the second shaft member 130, and the rotation axis A3 of the intermediate shaft member are provided at positions that are parallel to each other and spaced apart from each other in the Z direction. Further, a part of the tool holder 131 and the first annular tool 110 held by the tool holder 131 protrude downward from the third housing 153 at a position offset from the rotation axis A <b> 1 of the first shaft member 120.

ここで、図5に示すように、第三ハウジング153の外形は、第二軸部材130により第一環状工具110が保持された状態において、工作物Wの内部に挿入可能な寸法となるように形成される。つまり、第二軸部材130により第一環状工具110が保持された状態での第二軸部材130及び第一環状工具110の軸方向長さは、工作物Wの最小内径よりも小さく、従動歯車144の外径は、工作物Wの最小内径よりも小さな寸法に設定されている。   Here, as shown in FIG. 5, the outer shape of the third housing 153 is such that it can be inserted into the workpiece W when the first annular tool 110 is held by the second shaft member 130. It is formed. That is, the axial lengths of the second shaft member 130 and the first annular tool 110 in a state where the first annular tool 110 is held by the second shaft member 130 are smaller than the minimum inner diameter of the workpiece W, and the driven gear. The outer diameter of 144 is set to be smaller than the minimum inner diameter of the workpiece W.

この点に関し、伝達機構140は、3つの外歯車141を備え、駆動歯車143の回転は、中間歯車145を介して従動歯車144に伝達される。この場合、駆動歯車143と従動歯車144を直接噛合させる場合と比べて、3つの外歯車141の各々を小型にすることができる。その結果、工具モジュール100は、伝達機構140を収容する第三ハウジング153の小型化を図ることができる。   In this regard, the transmission mechanism 140 includes three external gears 141, and the rotation of the drive gear 143 is transmitted to the driven gear 144 via the intermediate gear 145. In this case, each of the three external gears 141 can be reduced in size compared with the case where the drive gear 143 and the driven gear 144 are directly meshed. As a result, the tool module 100 can reduce the size of the third housing 153 that houses the transmission mechanism 140.

また、工具モジュール100は、第三ハウジング153及び第一環状工具110を工作物Wの内部に挿入した状態で切削加工を行うことで、第一環状工具110の工具本体111による工作物Wの加工位置と、第三ハウジング153による第二軸部材130の保持位置との距離を小さくすることができる。これにより、工具モジュール100は、第一環状工具110の支持剛性を高めることができるので、切削加工時に発生する第一環状工具110の振動を抑制することができ、その結果、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   In addition, the tool module 100 performs machining with the third housing 153 and the first annular tool 110 inserted into the workpiece W, thereby machining the workpiece W by the tool body 111 of the first annular tool 110. The distance between the position and the holding position of the second shaft member 130 by the third housing 153 can be reduced. Thereby, since the tool module 100 can improve the support rigidity of the 1st annular tool 110, it can suppress the vibration of the 1st annular tool 110 which generate | occur | produces at the time of cutting, As a result, processing of the workpiece W The surface accuracy of the surface can be improved.

さらに、第一環状工具110には、切削加工に伴う反力が加わるのに対し、工具モジュール100は、モジュールハウジング150が装置ハウジング51の筒状端部56に対して周方向の複数箇所にて締結されている。これにより、工具モジュール100は、装置ハウジング51に対するモジュールハウジング150の剛性を高めることができるので、切削加工に伴う反力に起因する第一環状工具110の振動を抑制できる。その結果、工作機械1は、切削加工時における第一環状工具110の回転振れの影響が工作物Wの加工面に転写されることを抑制することができる。   Furthermore, while the reaction force accompanying the cutting process is applied to the first annular tool 110, the tool module 100 includes the module housing 150 at a plurality of positions in the circumferential direction with respect to the cylindrical end portion 56 of the device housing 51. It is concluded. Thereby, since the tool module 100 can improve the rigidity of the module housing 150 with respect to the apparatus housing 51, the vibration of the 1st annular tool 110 resulting from the reaction force accompanying a cutting process can be suppressed. As a result, the machine tool 1 can suppress the influence of the rotational runout of the first annular tool 110 during the cutting process from being transferred to the machining surface of the workpiece W.

また、制御装置7は、切削加工時において、工作物Wに対する第一環状工具110の送り量が、第一環状工具110が工作物Wに接触する接触点(加工位置)と第一ハウジングとのZ方向における距離も小さくなるように、Z軸モータ62の駆動制御を行う。これにより、工作機械1は、第一ハウジング151と工作物Wとの干渉を回避できる。   Further, the control device 7 determines that the feed amount of the first annular tool 110 with respect to the workpiece W during the cutting process is such that the first annular tool 110 contacts the workpiece W (working position) and the first housing. The drive control of the Z-axis motor 62 is performed so that the distance in the Z direction is also reduced. Thereby, the machine tool 1 can avoid interference between the first housing 151 and the workpiece W.

この点に関し、伝達機構140において、3つの外歯車141は、各々の回転軸線A1,A2,A3を互いに平行にした状態で配置されるので、第一軸部材120に対する第二軸部材130のオフセット量を大きくすることができる。よって、工具モジュール100は、工作物Wに対する第一環状工具110の送り量を大きく確保しつつ、工作物Wと第一ハウジング151との干渉を回避しやすくすることができる。   In this regard, in the transmission mechanism 140, the three external gears 141 are disposed with their respective rotational axes A1, A2, and A3 being parallel to each other, and therefore, the offset of the second shaft member 130 with respect to the first shaft member 120. The amount can be increased. Therefore, the tool module 100 can easily avoid the interference between the workpiece W and the first housing 151 while ensuring a large feed amount of the first annular tool 110 with respect to the workpiece W.

さらに、第一ハウジング151の径方向における厚さ寸法に関して、第一軸部材120よりも工作物支持装置3に近い側の厚さ寸法は、第一軸部材120よりも工作物支持装置3から離れた側の厚さ寸法よりも小さい。これにより、工具モジュール100は、第一ハウジング151と工作物Wとの間隔をより広く確保することができるので、工作物Wに対する第一環状工具110の送り量を大きくすることができる。その一方、工具モジュール100は、第一ハウジング151の第一軸部材120よりも工作物支持装置3から離れた側の厚さ寸法を、第一軸部材120よりも工作物支持装置3に近い側の厚さ寸法よりも大きくすることで、第一ハウジング151の剛性を高めることができる。   Further, regarding the thickness dimension in the radial direction of the first housing 151, the thickness dimension closer to the workpiece support device 3 than the first shaft member 120 is farther from the workpiece support device 3 than the first shaft member 120. It is smaller than the thickness dimension on the other side. Thereby, since the tool module 100 can ensure the space | interval of the 1st housing 151 and the workpiece W more widely, the feed amount of the 1st annular tool 110 with respect to the workpiece W can be enlarged. On the other hand, the tool module 100 is such that the thickness dimension of the first housing 151 on the side farther from the workpiece support device 3 than the first shaft member 120 is closer to the workpiece support device 3 than the first shaft member 120. The rigidity of the first housing 151 can be increased by making it larger than the thickness dimension.

ここで、第一環状工具110を用いた切削加工では、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線(C軸)に対して直交させることにより、切削加工時における第一環状工具110の回転振れの影響が工作物Wの加工面に転写されることを抑制することができる。   Here, in the cutting process using the first annular tool 110, the first annular tool 110 at the time of the cutting process is formed by making the rotation axis At of the first annular tool 110 orthogonal to the rotation axis (C axis) of the workpiece W. It is possible to suppress the influence of the rotational runout of the tool 110 from being transferred to the machining surface of the workpiece W.

つまり、第一軸部材120と同軸上に設けた第一環状工具110で工作物Wの内周面を加工する場合、第一環状工具110の回転軸線AtをY方向に対して傾け、ハウジング150と工作物Wとの干渉を回避する必要がある。またこの場合、加工位置以外で切れ刃115が工作物Wの内周面に干渉することを回避する必要がある。その結果、第一環状工具110の回転軸線AtをY方向に対して傾ける場合には、回転軸線Atを工作物Wの回転軸線(C軸)に対して直交させる場合と比べて、工作物Wの回転軸線方向から見た切削方向(工作物Wの回転方向の反対方向)に対する第一環状工具110の回転軸線Atの角度を大きく(垂直に近く)する必要がある。   That is, when the inner peripheral surface of the workpiece W is processed by the first annular tool 110 provided coaxially with the first shaft member 120, the rotation axis At of the first annular tool 110 is inclined with respect to the Y direction, and the housing 150 It is necessary to avoid interference with the workpiece W. In this case, it is necessary to avoid the cutting edge 115 from interfering with the inner peripheral surface of the workpiece W except at the machining position. As a result, when the rotation axis At of the first annular tool 110 is tilted with respect to the Y direction, the workpiece W is compared with a case where the rotation axis At is orthogonal to the rotation axis (C axis) of the workpiece W. It is necessary to increase the angle of the rotation axis At of the first annular tool 110 with respect to the cutting direction (the direction opposite to the rotation direction of the workpiece W) as viewed from the direction of the rotation axis (nearly perpendicular).

この点に関し、工作物Wの回転軸線方向から見た切削方向(工作物Wの回転方向の反対方向)に対する第一環状工具110の回転軸線Atの角度が大きいほど(切削方向と回転軸線Atとが垂直に近いほど)、切れ刃55が加工面である工作物Wの内周面に向きやすくなる。この場合、切削加工時に第一環状工具110に発生する回転振れが加工面に転写されやすく、工作物Wの加工面の面精度が低下する。   In this regard, as the angle of the rotation axis At of the first annular tool 110 with respect to the cutting direction (a direction opposite to the rotation direction of the workpiece W) viewed from the rotation axis direction of the workpiece W increases (the cutting direction and the rotation axis At and The closer to the vertical, the easier it is for the cutting edge 55 to face the inner circumferential surface of the workpiece W, which is the machining surface. In this case, the runout generated in the first annular tool 110 during the cutting process is easily transferred to the processed surface, and the surface accuracy of the processed surface of the workpiece W is lowered.

一方、工具モジュール100は、モジュールハウジング150と工作物Wとの干渉を回避しつつ、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線に対して直交させた状態で切削加工を行うことができるので、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   On the other hand, the tool module 100 performs cutting in a state in which the rotation axis At of the first annular tool 110 is orthogonal to the rotation axis of the workpiece W while avoiding interference between the module housing 150 and the workpiece W. Therefore, the surface accuracy of the processed surface of the workpiece W can be improved.

また、第一環状工具110の回転軸線Atが工作物Wの回転軸線に対して直交する場合と直交しない場合とでは、第一環状工具110と工作物Wとのなすすくい角及び逃げ角が異なる。この点に関し、第一環状工具110は、例えば、工作物Wの外周面を切削加工する際に、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線に対して直交させた状態で切削加工を行うことを想定している。   Further, the rake angle and clearance angle between the first annular tool 110 and the workpiece W differ depending on whether or not the rotation axis At of the first annular tool 110 is orthogonal to the rotation axis of the workpiece W. . In this regard, for example, when the first annular tool 110 cuts the outer peripheral surface of the workpiece W, the rotation axis At of the first annular tool 110 is orthogonal to the rotation axis of the workpiece W. It is assumed that cutting is performed.

よって、第一環状工具110の回転軸線Atが工作物Wの回転軸線に対して直交していない状態で切削加工を行うと、すくい角及び逃げ角が想定とは異なる角度に設定されるために、切削加工後の工作物Wの加工面に関して、所望の面精度を得ることが困難となる。従って、この点においても、工具モジュール100は、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線に対して直交させた状態で切削加工を行うことにより、工作物Wの加工面の面精度の向上を図ることができる。   Therefore, when cutting is performed in a state in which the rotation axis At of the first annular tool 110 is not orthogonal to the rotation axis of the workpiece W, the rake angle and the relief angle are set to different angles than expected. As for the processed surface of the workpiece W after cutting, it becomes difficult to obtain a desired surface accuracy. Accordingly, also in this respect, the tool module 100 performs the cutting process in a state in which the rotation axis At of the first annular tool 110 is orthogonal to the rotation axis of the workpiece W, so that the machining surface of the workpiece W is processed. The surface accuracy can be improved.

さらに、第一環状工具110を用いた切削加工では、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線に対して直交させることにより、切削加工により発生する切屑K(図4参照)の排出性を高めることができ、加工面の温度上昇を抑制できる。よって、第一環状工具110の回転軸線Atを工作物Wの回転軸線に対して直交させた状態で切削加工を行うことにより、工作物Wの加工面の品質を高めることができる。   Furthermore, in the cutting process using the first annular tool 110, the cutting edge K generated by the cutting process by making the rotation axis At of the first annular tool 110 orthogonal to the rotation axis of the workpiece W (see FIG. 4). Can be improved, and the temperature rise of the processed surface can be suppressed. Therefore, the quality of the processed surface of the workpiece W can be improved by performing cutting in a state where the rotation axis At of the first annular tool 110 is orthogonal to the rotation axis of the workpiece W.

また、制御装置7は、第一環状工具110による切削加工で発生する切屑Kが、第一ハウジング151側へ向けて排出されるように第一環状工具110及び工作物Wの回転方向を制御する。これにより、工作機械1は、切屑Kを工作物Wの外側へ効率よく排出することができる。さらにこのとき、制御装置7は、第一環状工具110の周速を、第一環状工具110の切削速度以上に設定することにより、切屑Kの流出速度を切屑Kの生成速度以上とすることができるので、工作機械1は、切屑Kを円滑に排出することができる。   Further, the control device 7 controls the rotation direction of the first annular tool 110 and the workpiece W so that the chips K generated by the cutting with the first annular tool 110 are discharged toward the first housing 151 side. . Thereby, the machine tool 1 can efficiently discharge the chips K to the outside of the workpiece W. Further, at this time, the control device 7 sets the peripheral speed of the first annular tool 110 to be equal to or higher than the cutting speed of the first annular tool 110, so that the outflow speed of the chips K is set to be equal to or higher than the generation speed of the chips K. Therefore, the machine tool 1 can discharge the chips K smoothly.

なお、工作機械1は、切屑Kを収容可能な切屑収容部8を備えていてもよい。例えば、切屑収容部8は、排出された切屑Kの入口となる開口である収容口81を、切屑Kが排出される側(工作物支持装置3側)へ向けた状態で、モジュールハウジング150の下面に設置される。これにより、工作機械1は、排出された切屑Kを効率よく回収することができる。   In addition, the machine tool 1 may be provided with the chip accommodating part 8 which can accommodate the chip K. FIG. For example, the chip storage unit 8 is configured such that the storage port 81 that is an opening serving as an inlet of the discharged chips K faces the side (workpiece support device 3 side) from which the chips K are discharged. Installed on the bottom. Thereby, the machine tool 1 can collect | recover the discharged | emitted chip K efficiently.

ここで、図6に示すグラフを参照して、工具モジュール100を用いた切削加工時において第一環状工具110に発生する振動の抑制効果を説明する。図6には、異なる3種類の切削工具の先端に加速度センサを取り付けた状態で切削工具を加振することにより得られた測定結果を表すグラフが示されている。なお、グラフの横軸は周波数(Hz)を、縦軸はコンプライアンス(m/N)をそれぞれ示す。また、図6に示すグラフは、コンプライアンスの値が大きいほど、振動が大きく、切削工具の支持剛性が低いことを示す。そして、図6に示す破線は、切削工具を使用して工作物Wの切削加工を行う際に設定される切削工具の回転速度の周波数を示す。   Here, with reference to the graph shown in FIG. 6, the effect of suppressing the vibration generated in the first annular tool 110 during the cutting process using the tool module 100 will be described. FIG. 6 shows a graph showing measurement results obtained by exciting the cutting tool with the acceleration sensor attached to the tip of three different types of cutting tools. The horizontal axis of the graph represents frequency (Hz) and the vertical axis represents compliance (m / N). In addition, the graph shown in FIG. 6 indicates that the greater the compliance value, the greater the vibration and the lower the support rigidity of the cutting tool. And the broken line shown in FIG. 6 shows the frequency of the rotational speed of the cutting tool set when cutting the workpiece W using a cutting tool.

図6に示すグラフAは、本実施形態における工具保持装置5に工具モジュール100を取り付けて行った測定の結果を示す。図6に示すグラフBは、工具保持装置5に第一環状工具110を直接取り付けて行った測定の結果を示し、図6に示すグラフCは、工具保持装置5に市販のアンクルヘッドを取り付けて行った測定の結果を示す。   A graph A shown in FIG. 6 shows the result of measurement performed by attaching the tool module 100 to the tool holding device 5 in the present embodiment. A graph B shown in FIG. 6 shows the result of measurement performed by directly attaching the first annular tool 110 to the tool holding device 5, and a graph C shown in FIG. 6 shows that a commercially available ankle head is attached to the tool holding device 5. The result of the measurement performed is shown.

図6に示すように、測定の結果、工作物Wの切削加工を行う際に設定される切削工具の回転速度の周波数において、グラフAのコンプライアンスは、グラフBと同等であった。このことは、工具モジュール100を用いて、第一環状工具110の回転軸線Atを第一軸部材120の回転軸線A1に対してオフセットした状態で切削加工を行ったとしても、第一環状工具110を第一軸部材120と同軸上に連結した状態で切削加工を行った場合と同等の支持剛性が得られることを示す。   As shown in FIG. 6, as a result of the measurement, the compliance of the graph A was equivalent to that of the graph B at the frequency of the rotational speed of the cutting tool set when cutting the workpiece W. This means that even if the tool module 100 is used to perform cutting with the rotational axis At of the first annular tool 110 offset from the rotational axis A1 of the first shaft member 120, the first annular tool 110 is used. It is shown that the support rigidity equivalent to the case where cutting is performed in a state where the shaft is coaxially connected to the first shaft member 120 is obtained.

一方、グラフCは、工作物Wの切削加工を行う際に設定される切削工具の回転速度の周波数において、グラフA及びグラフBと比べてコンプライアンスの値が高くなった。このことは、工具モジュール100を用いて行う切削加工は、市販のアンクルヘッドを用いて行う切削加工と比べて、切削工具の支持剛性が高く、切削工具の振動が抑制されることを示す。   On the other hand, in the graph C, the compliance value was higher than that in the graph A and the graph B at the frequency of the rotational speed of the cutting tool set when cutting the workpiece W. This indicates that the cutting work performed using the tool module 100 has higher support rigidity of the cutting tool and the vibration of the cutting tool is suppressed compared to the cutting work performed using a commercially available ankle head.

以上説明したように、工作機械1において、工具モジュール100は、固定部としての装置ハウジング51にモジュールハウジング150をボルトで締結することにより、装置ハウジング51に対する工具モジュール100の支持剛性を高めることができる。これにより、工作機械1は、切削加工時に第一環状工具110に発生する振動を抑制することができるので、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   As described above, in the machine tool 1, the tool module 100 can increase the support rigidity of the tool module 100 with respect to the device housing 51 by fastening the module housing 150 to the device housing 51 as a fixing portion with a bolt. . Thereby, since the machine tool 1 can suppress the vibration which generate | occur | produces in the 1st annular tool 110 at the time of cutting, the surface precision of the processed surface of the workpiece W can be improved.

また、工作機械1は、工作物Wの内部に第二軸部材130及び第一環状工具110を挿入した状態で工作物Wの内周面の切削加工を行うことができる。これにより、工作機械1は、第一環状工具110による工作物Wの加工位置と、モジュールハウジング150に支持される第二軸部材130の支持位置との距離を小さくすることできる。これにより、工作機械1は、第一環状工具110の支持剛性を高めることができるので、切削加工時に加工位置で発生する第一環状工具110の振動を抑制でき、その結果、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   Further, the machine tool 1 can perform cutting of the inner peripheral surface of the workpiece W in a state where the second shaft member 130 and the first annular tool 110 are inserted into the workpiece W. Thereby, the machine tool 1 can reduce the distance between the machining position of the workpiece W by the first annular tool 110 and the support position of the second shaft member 130 supported by the module housing 150. Thereby, since the machine tool 1 can increase the support rigidity of the first annular tool 110, it is possible to suppress the vibration of the first annular tool 110 generated at the processing position during the cutting process. The surface accuracy of the surface can be improved.

<2.第二実施形態>
次に、第二実施形態について説明する。第一実施形態において、工具モジュール100は、工作物Wを切削する1つの切削工具(第一環状工具110)を備える場合について説明したが、第二実施形態における工具モジュール200は、2つの切削工具(第一環状工具110及び第二環状工具210)を備える。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
<2. Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the case where the tool module 100 includes one cutting tool (the first annular tool 110) for cutting the workpiece W has been described. However, the tool module 200 in the second embodiment includes two cutting tools. (First annular tool 110 and second annular tool 210). In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the components same as above-mentioned 1st embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図7に示すように、第二実施形態における工具モジュール200は、第一実施形態における工具モジュール100の構成に加えて、第二環状工具210を更に備える。第二環状工具210は、中間軸部材242に対し、工具ホルダ246を介して一体回転可能に設けられており、第一軸部材120の駆動歯車143及び中間歯車145を介して中間軸部材142に伝達されることにより、第二環状工具210及び中間軸部材242が回転する。   As shown in FIG. 7, the tool module 200 in the second embodiment further includes a second annular tool 210 in addition to the configuration of the tool module 100 in the first embodiment. The second annular tool 210 is provided so as to be integrally rotatable with respect to the intermediate shaft member 242 via the tool holder 246, and is connected to the intermediate shaft member 142 via the drive gear 143 and the intermediate gear 145 of the first shaft member 120. By being transmitted, the second annular tool 210 and the intermediate shaft member 242 rotate.

なお、第二環状工具210は、第一環状工具110と同様の構成を有する切削工具であり、工具本体211と工具軸部212とを備える。なお、第二環状工具210の工具本体211は、第一環状工具110の工具本体111と諸元が異なり、工作機械201は、工作物Wの荒加工を行う際に第一環状工具110を使用し、荒加工後の工作物Wの仕上加工を行う際に第二環状工具210を使用する。   The second annular tool 210 is a cutting tool having the same configuration as that of the first annular tool 110, and includes a tool body 211 and a tool shaft portion 212. The tool body 211 of the second annular tool 210 is different from the tool body 111 of the first annular tool 110, and the machine tool 201 uses the first annular tool 110 when roughing the workpiece W. The second annular tool 210 is used when finishing the workpiece W after rough machining.

この場合、工作機械201は、荒加工及び仕上加工を含む一連の切削加工工程において、第一環状工具110による工作物Wの荒加工を行った後、第一環状工具110を第二軸部材130から外して第二環状工具210に付け替える作業を不要とすることができる。これにより、工作機械201は、切削加工工程に要する時間の短縮を図ることができる。なお、荒加工及び仕上加工を含む一連の切削加工工程において、工作機械201は、第二環状工具210を用いて荒加工を行い、第一環状工具110を用いて仕上加工を行ってもよい。   In this case, the machine tool 201 performs rough machining of the workpiece W by the first annular tool 110 in a series of cutting processes including roughing and finishing, and then the first annular tool 110 is moved to the second shaft member 130. It is possible to eliminate the operation of removing the second annular tool 210 from the second annular tool 210. Thereby, the machine tool 201 can reduce the time required for the cutting process. In a series of cutting processes including roughing and finishing, the machine tool 201 may perform roughing using the second annular tool 210 and perform finishing using the first annular tool 110.

<3.第三実施形態>
続いて、第三実施形態について説明する。第一実施形態では、工具保持装置5が、主軸52と、主軸52を回転駆動する主軸モータ53を備え、第一軸部材120が主軸52に連結されることで、第一軸部材120が主軸52と一体的に回転する。これに対し、第三実施形態では、工具モジュール300が、第一軸部材320の回転駆動源となる主軸モータ353を備える。なお、上記した各実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
<3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the first embodiment, the tool holding device 5 includes a main shaft 52 and a main shaft motor 53 that rotationally drives the main shaft 52, and the first shaft member 120 is connected to the main shaft 52 so that the first shaft member 120 is the main shaft. 52 and rotate integrally. On the other hand, in the third embodiment, the tool module 300 includes a spindle motor 353 serving as a rotational drive source for the first shaft member 320. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the components same as each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、工具モジュール300は、第一環状工具110と、第一軸部材320と、第二軸部材130と、伝達機構140と、主軸モータ353と、モジュールハウジング350とを備える。第一軸部材320は、第二軸部材130よりも軸方向長さが短く、第一軸部材320の上端には、主軸モータ353が連結される。主軸モータ353は、モジュールハウジング350に収容可能な小型のモータであり、第一軸部材320を回転駆動する回転駆動源となる。   As shown in FIG. 8, the tool module 300 includes a first annular tool 110, a first shaft member 320, a second shaft member 130, a transmission mechanism 140, a main shaft motor 353, and a module housing 350. The first shaft member 320 has a shorter axial length than the second shaft member 130, and a main shaft motor 353 is connected to the upper end of the first shaft member 320. The main shaft motor 353 is a small motor that can be accommodated in the module housing 350 and serves as a rotational drive source that rotationally drives the first shaft member 320.

モジュールハウジング350は、第一実施形態及び第二実施形態におけるモジュールハウジング150のうち第三ハウジング153に相当する部位のみから構成される。モジュールハウジング350は、工具保持装置305に設けられた固定部に対し、ボルト356により締結される。   The module housing 350 includes only a portion corresponding to the third housing 153 in the module housing 150 in the first embodiment and the second embodiment. The module housing 350 is fastened with a bolt 356 to a fixed portion provided in the tool holding device 305.

具体的に、モジュールハウジング350は、上方を向く端面に形成される連結面355を備える。そして、モジュールハウジング350は、工具保持装置305の固定部の下方を向く端面に連結面355を当接させた状態で、ボルト356により締結される。   Specifically, the module housing 350 includes a connection surface 355 formed on an end surface facing upward. The module housing 350 is fastened by a bolt 356 in a state where the connecting surface 355 is in contact with the end surface facing the lower side of the fixed portion of the tool holding device 305.

具体的に、工具保持装置305の固定部の下方を向く端面には、ボルト356が螺合するめねじを有する複数のボルト孔305aが形成され、モジュールハウジング350には、ボルト孔305aと対応する位置に、ボルト356が係合可能な係合孔350aが形成される。そして、モジュールハウジング350は、係合孔350aとボルト孔305aとの位置を合わせた状態で複数のボルト356により工具保持装置305の固定部に締結される。   Specifically, a plurality of bolt holes 305a having female threads into which the bolts 356 are screwed are formed on an end surface of the tool holding device 305 facing downward, and positions corresponding to the bolt holes 305a are formed in the module housing 350. In addition, an engagement hole 350a in which the bolt 356 can be engaged is formed. The module housing 350 is fastened to the fixed portion of the tool holding device 305 with a plurality of bolts 356 in a state where the positions of the engagement holes 350a and the bolt holes 305a are aligned.

上記のように、工具モジュール300は、主軸モータ353を備えているので、第一環状工具110を回転駆動するための回転駆動源を有しない工具保持装置305に取り付けることにより、第一環状工具110を用いた工作物Wの切削加工を行うことができる。よって、モジュールハウジング350は、その汎用性を高めることができる。   Since the tool module 300 includes the spindle motor 353 as described above, the first annular tool 110 is attached to the tool holding device 305 that does not have a rotational drive source for rotationally driving the first annular tool 110. The workpiece W can be cut using the. Therefore, the module housing 350 can improve its versatility.

また、工具モジュール300は、工具保持装置305に対してモジュールハウジング350をボルト356により締結することにより、工具保持装置305による工具モジュール300の支持剛性を高めることができる。これにより、工具モジュール300は、切削加工時に第一環状工具110に発生する振動を抑制することができるので、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   Further, the tool module 300 can increase the support rigidity of the tool module 300 by the tool holding device 305 by fastening the module housing 350 to the tool holding device 305 with a bolt 356. Thereby, since the tool module 300 can suppress the vibration which generate | occur | produces in the 1st annular tool 110 at the time of cutting, the surface precision of the processed surface of the workpiece W can be improved.

<4.その他>
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び各変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記した各実施形態において、複数の外歯車141の諸元が同一である場合について説明したが、例えば、駆動歯車143と従動歯車144とで諸元の異なる外歯車を用いてもよい。この場合において、伝達機構140は、第一軸部材120の回転を増速して第二軸部材130に伝達することにより、第一環状工具110の回転速度を上げることができる。
<4. Other>
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and each modification, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Something can be easily guessed. For example, in the above-described embodiments, the case where the specifications of the plurality of external gears 141 are the same has been described. However, for example, external gears having different specifications may be used for the drive gear 143 and the driven gear 144. In this case, the transmission mechanism 140 can increase the rotation speed of the first annular tool 110 by increasing the rotation of the first shaft member 120 and transmitting it to the second shaft member 130.

上記各実施形態では、伝達機構140が駆動歯車143と、従動歯車144と、1つの中間歯車145とを備える場合について説明したが、伝達機構140は、2以上の中間歯車145を備えていてもよい。この場合、伝達機構140は、各々の外歯車141を小型にすることで、工具モジュール100,200,300は、Z方向から見た第三ハウジング153及びモジュールハウジング350の外形形状の小型化を図ることができる。また、伝達機構140は、2以上の中間歯車145を備えることにより、第一軸部材120,320に対する第二軸部材130のオフセット量を大きくすることができる。   In each of the above embodiments, the case where the transmission mechanism 140 includes the drive gear 143, the driven gear 144, and one intermediate gear 145 has been described. However, the transmission mechanism 140 may include two or more intermediate gears 145. Good. In this case, the transmission mechanism 140 reduces the size of each external gear 141 so that the tool modules 100, 200, and 300 can reduce the outer shapes of the third housing 153 and the module housing 350 as viewed from the Z direction. be able to. Further, the transmission mechanism 140 includes two or more intermediate gears 145, so that the offset amount of the second shaft member 130 with respect to the first shaft members 120 and 320 can be increased.

また、上記各実施形態では、伝達機構140が複数の外歯車141と中間軸部材142を備え、駆動歯車143の回転が中間歯車145を介して従動歯車144に間接的に伝達される場合について説明したが、中間軸部材142及び中間歯車145を省略し、駆動歯車143の回転を直接的に従動歯車144に伝達してもよい。この場合、工具モジュール100,200,300は、伝達機構140における部品点数を少なくすることができる。   In each of the above embodiments, the transmission mechanism 140 includes a plurality of external gears 141 and the intermediate shaft member 142, and the rotation of the drive gear 143 is indirectly transmitted to the driven gear 144 via the intermediate gear 145. However, the intermediate shaft member 142 and the intermediate gear 145 may be omitted, and the rotation of the drive gear 143 may be directly transmitted to the driven gear 144. In this case, the tool modules 100, 200, and 300 can reduce the number of parts in the transmission mechanism 140.

さらに、上記各実施形態では、伝達機構140が複数の外歯車141を備え、第一軸部材120,320の回転が複数の外歯車141を介して第二軸部材130に伝達される場合について説明したが、他の方法により第一軸部材120,320の回転を第二軸部材130に伝達してもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the case where the transmission mechanism 140 includes the plurality of external gears 141 and the rotation of the first shaft members 120 and 320 is transmitted to the second shaft member 130 via the plurality of external gears 141 will be described. However, the rotation of the first shaft members 120 and 320 may be transmitted to the second shaft member 130 by other methods.

ここで、図9を参照して、伝達機構140の変形例である伝達機構440について説明する。図9に示すように、伝達機構440は、第一軸部材120と一体回転する第一プーリ441と、第二軸部材130と一体回転する第二プーリ442と、第一プーリ441及び第二プーリ442に懸架される駆動ベルト443とを備える。   Here, with reference to FIG. 9, the transmission mechanism 440 which is a modification of the transmission mechanism 140 is demonstrated. As shown in FIG. 9, the transmission mechanism 440 includes a first pulley 441 that rotates integrally with the first shaft member 120, a second pulley 442 that rotates integrally with the second shaft member 130, a first pulley 441, and a second pulley. And a drive belt 443 suspended on 442.

伝達機構440において、第一プーリ441は、第一軸部材120が回転軸線A2周りに回転することで第一軸部材120と一体的に回転する。そして、第二軸部材130は、第一プーリ441の回転が駆動ベルト443を介して第二プーリ442に伝達されることで、第二プーリ442と一体的に回転する。このように、伝達機構440は、第一軸部材120の回転を第二軸部材130に伝達することができる。   In the transmission mechanism 440, the first pulley 441 rotates integrally with the first shaft member 120 as the first shaft member 120 rotates around the rotation axis A2. The second shaft member 130 rotates integrally with the second pulley 442 by transmitting the rotation of the first pulley 441 to the second pulley 442 via the drive belt 443. As described above, the transmission mechanism 440 can transmit the rotation of the first shaft member 120 to the second shaft member 130.

上記した第二実施形態において、中間軸部材242に第二環状工具210を設ける場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、図10に示すように、中間軸部材242に対し、第二環状工具210の代わりにチップブレーカ510を取り付けて、もよい。この場合、工具モジュール200は、切削加工時において切屑Kが排出される位置にチップブレーカ510を配置することにより、切屑Kを分断することができる。   In the second embodiment described above, the case where the second annular tool 210 is provided on the intermediate shaft member 242 has been described, but the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 10, a chip breaker 510 may be attached to the intermediate shaft member 242 instead of the second annular tool 210. In this case, the tool module 200 can divide the chips K by disposing the chip breaker 510 at a position where the chips K are discharged during the cutting process.

上記した第一実施形態及び第二実施形態において、工作機械1,201が立形マシニングセンタである場合について本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、工作機械が横形マシニングセンタである場合でも本発明を適用することは可能である。   In the first embodiment and the second embodiment described above, the case where the present invention is applied to the case where the machine tools 1 and 201 are vertical machining centers has been described as an example, but even when the machine tool is a horizontal machining center. It is possible to apply the present invention.

また、上記した各実施形態では、第二軸部材130の回転軸線A2が第一軸部材120,320に対して平行である場合について説明したが、第二軸部材130の回転軸線A2が第一軸部材120,320の回転軸線A1に対して傾斜又は直交していてもよい。この場合においても、工具モジュール100,200,300は、第一環状工具110による工作物Wの加工位置と、モジュールハウジング150,350に支持される第二軸部材130の支持位置との距離を小さくすることできるので、第一環状工具110の支持剛性を高めることができる。その結果、工具モジュール100,200,300は、切削加工時に発生する第一環状工具110の振動を抑制できるので、工作物Wの加工面の面精度を向上させることができる。   Moreover, although each above-described embodiment demonstrated the case where the rotation axis A2 of the 2nd shaft member 130 was parallel with respect to the 1st shaft members 120 and 320, the rotation axis A2 of the 2nd shaft member 130 was 1st. The shaft members 120 and 320 may be inclined or orthogonal to the rotation axis A1. Even in this case, the tool modules 100, 200, and 300 reduce the distance between the machining position of the workpiece W by the first annular tool 110 and the support position of the second shaft member 130 supported by the module housings 150 and 350. Thus, the support rigidity of the first annular tool 110 can be increased. As a result, the tool modules 100, 200, and 300 can suppress the vibration of the first annular tool 110 that occurs during the cutting process, so that the surface accuracy of the processed surface of the workpiece W can be improved.

また、上記各実施形態において、複数の外歯車141がはすば歯車である場合について説明したが、複数の外歯車141は、平歯車であってもよく、傘歯車であってもよい。なお、外歯車141が傘歯車である場合において、第二軸部材130の回転軸線A2は、第一軸部材120,320の回転軸線A1に対して平行であってもよく、直交していてもよい。   In each of the above embodiments, the case where the plurality of external gears 141 are helical gears has been described. However, the plurality of external gears 141 may be spur gears or bevel gears. When the external gear 141 is a bevel gear, the rotation axis A2 of the second shaft member 130 may be parallel to or orthogonal to the rotation axis A1 of the first shaft members 120 and 320. Good.

上記した各実施形態において、工具モジュール100,200,300は、第二軸部材130と第一環状工具110とが別体に設けられ、第二軸部材130に対し、第一環状工具110が工具ホルダ131を介して第二軸部材130に一体的に設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。つまり、第二軸部材130は、第一環状工具110の工具軸部112に一体に形成されていてもよい。同様に、第二実施形態において、第二環状工具210の工具軸部212が、中間軸部材242bに一体に形成されていてもよい。   In each of the above-described embodiments, the tool modules 100, 200, and 300 have the second shaft member 130 and the first annular tool 110 provided separately, and the first annular tool 110 is a tool with respect to the second shaft member 130. Although the case where it is provided integrally with the second shaft member 130 via the holder 131 has been described, the present invention is not necessarily limited thereto. That is, the second shaft member 130 may be formed integrally with the tool shaft portion 112 of the first annular tool 110. Similarly, in the second embodiment, the tool shaft portion 212 of the second annular tool 210 may be formed integrally with the intermediate shaft member 242b.

上記した第二実施形態において、第一環状工具110と第二環状工具210との諸元が異なる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第一環状工具110と第二環状工具210との諸元は同一であってもよい。   In the second embodiment described above, the case where the specifications of the first annular tool 110 and the second annular tool 210 are different has been described. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the first annular tool 110 and the second annular tool are not necessarily limited thereto. The specifications with 210 may be the same.

上記した第二実施形態において、中間軸部材242が第二環状工具210を取り付け可能に形成される場合について説明したが、第一軸部材120が、第二環状工具210を取り付け可能に形成されていてもよい。例えばこの場合、円筒状又は円錐状の工作物Wの切削加工を行うにあたり、第二軸部材130に取り付けられた第一環状工具110を用いて工作物Wの内周面を切削加工し、第一軸部材120に取り付けられた第二環状工具210を用いて工作物Wの外周面を切削加工する。これにより、工作機械201は、第二軸部材130から第一環状工具110を取り外して第二環状工具210に付け替える場合と比べて、工作物Wの切削加工を効率よく行うことができる。   In the second embodiment described above, the case where the intermediate shaft member 242 is formed so that the second annular tool 210 can be attached has been described. However, the first shaft member 120 is formed so that the second annular tool 210 can be attached. May be. For example, in this case, when cutting the cylindrical or conical workpiece W, the inner circumferential surface of the workpiece W is cut using the first annular tool 110 attached to the second shaft member 130, and the first The outer peripheral surface of the workpiece W is cut using the second annular tool 210 attached to the uniaxial member 120. Thereby, the machine tool 201 can cut the workpiece W more efficiently than the case where the first annular tool 110 is removed from the second shaft member 130 and replaced with the second annular tool 210.

1,201:工作機械、 3:工作物支持装置、 5,305:工具保持装置、 6:移動装置、 7:制御装置、 8:切屑収容部、 51:装置ハウジング、 52:主軸、 53,353:主軸モータ(回転駆動源)、 56:筒状端部、 100,200,300:工具モジュール、 110:第一環状工具、 113:外周面、 115:切れ刃、 120,320:第一軸部材、 130:第二軸部材、 140,440:伝達機構、 141:外歯車、 142,242:中間軸部材、 143:駆動歯車、 144:従動歯車、 145:中間歯車、 150,350:モジュールハウジング、 155:円環面、 441:第一プーリ、 442:第二プーリ、 443:駆動ベルト、 510:チップブレーカ、 A1:第一軸部材の回転軸線、 A2:第二軸部材の回転軸線、 K:切屑、 W:工作物   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,201: Machine tool, 3: Workpiece support apparatus, 5,305: Tool holding apparatus, 6: Movement apparatus, 7: Control apparatus, 8: Chip accommodating part, 51: Apparatus housing, 52: Spindle, 53,353 : Spindle motor (rotation drive source), 56: cylindrical end, 100, 200, 300: tool module, 110: first annular tool, 113: outer peripheral surface, 115: cutting edge, 120, 320: first shaft member , 130: second shaft member, 140, 440: transmission mechanism, 141: external gear, 142, 242: intermediate shaft member, 143: drive gear, 144: driven gear, 145: intermediate gear, 150, 350: module housing, 155: annular surface, 441: first pulley, 442: second pulley, 443: drive belt, 510: chip breaker, A1: rotation of first shaft member Line, A2: the rotational axis of the second shaft member, K: chips, W: workpiece

Claims (23)

少なくとも固定部を有する工具保持装置と、
前記工具保持装置に取り付けられる工具モジュールと、
工作物を支持する工作物支持装置と、
前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置と、
を備えた工作機械であって、
前記工具モジュールは、
前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、
外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、
前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、
前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構と、
を備える、工作機械。
A tool holding device having at least a fixing part;
A tool module attached to the tool holding device;
A workpiece support device for supporting the workpiece;
A moving device for relatively moving the tool holding device and the workpiece support device;
A machine tool with
The tool module is
A module housing fastened to the fixed portion;
A first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate;
A first annular tool having an annular cutting edge with a rake face on the outer peripheral surface;
A second shaft member provided coaxially with the first annular tool and supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member;
A transmission mechanism for transmitting the rotation of the first shaft member to the second shaft member;
A machine tool.
前記モジュールハウジングは、前記工具保持装置の前記固定部に複数箇所にて締結される、請求項1に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 1, wherein the module housing is fastened to the fixed portion of the tool holding device at a plurality of locations. 前記工具保持装置は、
筒状に形成され、軸方向端に筒状端部を有し、前記固定部としての装置ハウジングと、
前記装置ハウジングに回転可能に支持された主軸と、
前記主軸を回転駆動する回転駆動源と、
を備え、
前記モジュールハウジングは、前記装置ハウジングの前記筒状端部に当接する円環面を備え、且つ、前記装置ハウジングの前記筒状端部に対して周方向の複数箇所にて締結され、
前記第一軸部材は、前記主軸に同軸上に連結され、前記主軸から回転力を伝達される、請求項2に記載の工作機械。
The tool holding device is
Formed in a cylindrical shape, having a cylindrical end portion at an axial end, and an apparatus housing as the fixed portion;
A main shaft rotatably supported by the device housing;
A rotational drive source for rotationally driving the main shaft;
With
The module housing includes an annular surface that contacts the cylindrical end portion of the device housing, and is fastened at a plurality of locations in the circumferential direction with respect to the cylindrical end portion of the device housing.
The machine tool according to claim 2, wherein the first shaft member is coaxially connected to the main shaft and receives a rotational force from the main shaft.
前記第二軸部材の軸方向長さは、前記第一軸部材の軸方向長さよりも短い、請求項3に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 3, wherein an axial length of the second shaft member is shorter than an axial length of the first shaft member. 前記工具モジュールは、さらに、前記第一軸部材を回転駆動する回転駆動源を備える、請求項1又は2に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 1, wherein the tool module further includes a rotational drive source that rotationally drives the first shaft member. 前記第二軸部材の回転軸線は、前記第一軸部材の回転軸線に対して平行に位置する、請求項1−5の何れか一項に記載の工作機械。   The machine tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotation axis of the second shaft member is positioned in parallel to the rotation axis of the first shaft member. 前記第一軸部材及び前記第二軸部材は、所定の間隔を隔てて配置される、請求項6に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 6, wherein the first shaft member and the second shaft member are arranged at a predetermined interval. 前記第二軸部材の回転軸線は、前記第一軸部材の回転軸線に対して傾斜又は直交する、請求項1−5の何れか一項に記載の工作機械。   The machine tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotation axis of the second shaft member is inclined or orthogonal to the rotation axis of the first shaft member. 前記伝達機構は、互いに噛合する複数の外歯車を備え、
前記複数の外歯車は、
前記第一軸部材と一体的に回転する駆動歯車と、
前記第二軸部材と一体的に回転し、前記駆動歯車の回転が直接的又は間接的に伝達される従動歯車と、
を備える、請求項1−8の何れか一項に記載の工作機械。
The transmission mechanism includes a plurality of external gears meshing with each other,
The plurality of external gears are:
A drive gear that rotates integrally with the first shaft member;
A driven gear that rotates integrally with the second shaft member and to which the rotation of the drive gear is transmitted directly or indirectly;
The machine tool according to claim 1, comprising:
前記複数の外歯車は、前記駆動歯車の回転を前記従動歯車に伝達する一又は複数の中間歯車を備える、請求項9に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 9, wherein the plurality of external gears include one or more intermediate gears that transmit rotation of the drive gear to the driven gear. 前記複数の外歯車は、各々の回転軸線を平行にした状態で配置される、請求項9又は10に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 9 or 10, wherein the plurality of external gears are arranged in a state in which respective rotation axes are parallel to each other. 前記伝達機構は、
前記第一軸部材と一体的に回転する第一プーリと、
前記第二軸部材と一体的に回転する第二プーリと、
前記第一プーリ及び前記第二プーリに懸架される駆動ベルトと、
を備える、請求項1−8の何れか一項に記載の工作機械。
The transmission mechanism is
A first pulley that rotates integrally with the first shaft member;
A second pulley that rotates integrally with the second shaft member;
A drive belt suspended from the first pulley and the second pulley;
The machine tool according to claim 1, comprising:
前記工作物は、円筒状又は円錐状であり、
前記第二軸部材により前記第一環状工具が保持された状態での前記第二軸部材及び前記第一環状工具の軸方向長さは、前記工作物の最小内径よりも小さい、請求項1−12の何れか一項に記載の工作機械。
The workpiece is cylindrical or conical,
The axial length of the second shaft member and the first annular tool in a state where the first annular tool is held by the second shaft member is smaller than a minimum inner diameter of the workpiece. The machine tool according to any one of 12.
前記工作機械は、前記工具保持装置、前記工作物支持装置及び前記移動装置に関する制御を行う制御装置を備え、
前記制御装置は、前記工作物に対する前記第一環状工具の送り量を、前記第一環状工具が切削加工時に前記工作物に接触する接触点と前記モジュールハウジングとの距離よりも小さくする、請求項1−13の何れか一項に記載の工作機械。
The machine tool includes a control device that performs control related to the tool holding device, the workpiece support device, and the moving device,
The control device makes the feed amount of the first annular tool to the workpiece smaller than a distance between a contact point where the first annular tool contacts the workpiece during cutting and the module housing. The machine tool according to any one of 1-13.
前記制御装置は、前記第一環状工具による切削加工で発生する切屑が、前記モジュールハウジング側へ排出されるように前記第一環状工具及び前記工作物の回転方向を制御する、請求項14に記載の工作機械。   The said control apparatus controls the rotation direction of a said 1st annular tool and the said workpiece so that the chip | tip generated by the cutting process by the said 1st annular tool is discharged | emitted to the said module housing side. Machine tools. 前記工具モジュールは、前記切屑が排出される方向へ向けて開口し、前記切屑を収容可能な切屑収容部を備える、請求項15に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 15, wherein the tool module includes a chip container that opens toward a direction in which the chips are discharged and can store the chips. 前記工具モジュールは、前記切屑が排出される位置に配置されるチップブレーカを備える、請求項15又は16に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 15 or 16, wherein the tool module includes a chip breaker disposed at a position where the chips are discharged. 前記伝達機構は、前記中間歯車と一体回転可能な中間軸部材を備え、
前記工作機械は、前記中間軸部材に一体的に設けられ、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第二環状工具を備える、請求項10に記載の工作機械。
The transmission mechanism includes an intermediate shaft member that can rotate integrally with the intermediate gear,
The machine tool according to claim 10, further comprising a second annular tool that is provided integrally with the intermediate shaft member and has an annular cutting edge having a rake face as an outer peripheral surface.
前記第二環状工具は、前記第一環状工具とは諸元が異なる、請求項18に記載の工作機械。   The machine tool according to claim 18, wherein the second annular tool has different specifications from the first annular tool. 少なくとも固定部を有する工具保持装置と、
工作物を支持する工作物支持装置と、
前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置と、
を備えた工作機械に用いる工具モジュールであって、
前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、
外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、
前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、
前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構と、
を備える、工具モジュール。
A tool holding device having at least a fixing part;
A workpiece support device for supporting the workpiece;
A moving device for relatively moving the tool holding device and the workpiece support device;
A tool module for use in a machine tool equipped with
A module housing fastened to the fixed portion;
A first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate;
A first annular tool having an annular cutting edge with a rake face on the outer peripheral surface;
A second shaft member provided coaxially with the first annular tool and supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member;
A transmission mechanism for transmitting the rotation of the first shaft member to the second shaft member;
A tool module comprising:
少なくとも固定部を有する工具保持装置と、
前記工具保持装置に取り付けられる工具モジュールと、
工作物を支持する工作物支持装置と、
前記工具保持装置と前記工作物支持装置とを相対移動させる移動装置と、
を備えた工作機械を用いた切削加工方法であって、
前記工具モジュールは、
前記固定部に締結されるモジュールハウジングと、
前記モジュールハウジングに回転可能に支持され、回転駆動される第一軸部材と、
外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する第一環状工具と、
前記第一環状工具に同軸上に一体的に設けられ、前記第一軸部材の回転軸線とは異なる軸線周りに回転可能に前記モジュールハウジングに支持される第二軸部材と、
前記第一軸部材の回転を前記第二軸部材に伝達する伝達機構と、
を備え、
前記切削加工方法は、前記工作物の内部に前記第二軸部材及び前記第一環状工具を挿入した状態で、前記工作物の内周面の切削加工を行う、切削加工方法。
A tool holding device having at least a fixing part;
A tool module attached to the tool holding device;
A workpiece support device for supporting the workpiece;
A moving device for relatively moving the tool holding device and the workpiece support device;
A cutting method using a machine tool equipped with
The tool module is
A module housing fastened to the fixed portion;
A first shaft member rotatably supported by the module housing and driven to rotate;
A first annular tool having an annular cutting edge with a rake face on the outer peripheral surface;
A second shaft member provided coaxially with the first annular tool and supported by the module housing so as to be rotatable about an axis different from the rotation axis of the first shaft member;
A transmission mechanism for transmitting the rotation of the first shaft member to the second shaft member;
With
The cutting method is a cutting method in which the inner peripheral surface of the workpiece is cut while the second shaft member and the first annular tool are inserted into the workpiece.
前記切削加工方法は、前記工作物の回転軸線に対して前記第一環状工具の回転軸線を直交させた状態で切削加工を行う、請求項21に記載の切削加工方法。   The cutting method according to claim 21, wherein the cutting method is performed in a state where the rotation axis of the first annular tool is orthogonal to the rotation axis of the workpiece. 前記伝達機構は、互いに噛合する複数の外歯車を備え、
前記複数の外歯車は、
前記第一軸部材と一体的に回転する駆動歯車と、
前記第二軸部材と一体的に回転し、前記駆動歯車の回転が直接的又は間接的に伝達される従動歯車と、
前記駆動歯車の回転を前記従動歯車に伝達する一又は複数の中間歯車と、
前記中間歯車と一体回転可能な中間軸部材と、
を備え、
前記工作機械は、前記中間軸部材に一体的に設けられ、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有し、前記第一環状工具とは諸元が異なる第二環状工具を備え、
前記切削加工方法は、前記第一環状工具及び前記第二環状工具の何れか一方を用いて前記工作物の荒加工を行い、前記第一環状工具及び前記第二環状工具の何れか他方を用いて前記工作物の仕上加工を行う、請求項21又は22に記載の切削加工方法。
The transmission mechanism includes a plurality of external gears meshing with each other,
The plurality of external gears are:
A drive gear that rotates integrally with the first shaft member;
A driven gear that rotates integrally with the second shaft member and to which the rotation of the drive gear is transmitted directly or indirectly;
One or more intermediate gears for transmitting the rotation of the drive gear to the driven gear;
An intermediate shaft member integrally rotatable with the intermediate gear;
With
The machine tool is provided integrally with the intermediate shaft member, has an annular cutting edge having a rake face as an outer peripheral surface, and includes a second annular tool having different specifications from the first annular tool,
The cutting method performs rough machining of the workpiece using one of the first annular tool and the second annular tool, and uses one of the first annular tool and the second annular tool. The cutting method according to claim 21 or 22, wherein the workpiece is finished.
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