JP2558267B2 - Ｎｃ自動旋盤の刃物台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はNC自動旋盤の刃物台の構成に関するものであ
り、特に複数個のバイトを有し、これらを順次選択して
使用するNC旋盤の刃物台のバイトの選択に係わる構成に
関するものである。

近年のNC自動旋盤の発達は目覚しいものであり、高能
率のNC自動旋盤が種々発表されている。しかし、同一製
品を連続して多数生産する場合は、未だカム式の自動旋
盤には及ばない。その最大の原因は、バイトの選択に要
する時間が長い点によるものと思われる。即ち、カム式
の自動旋盤では、１本のバイトで切削している間に次の
バイトがワークの近くまで接近し、切削作業の完了した
バイトが後退すると同時に次のバイトで切削することが
可能であり、或いは、２本のバイト又はバイトとドリル
によって同時に加工することもしばしば行われ、バイト
選択時における非切削時間を極力少くするようにカム設
計が行われている。

しかし、NC旋盤のバイトの選択は、１本のバイトによ
る切削作業の終了後、刃物台が後退して工具交換点に戻
り、次のバイトを選択し、加工域に前進し、次のバイト
による切削作業を行うように構成されているのが通常で
あり、どうしてもバイト選択時の非切削時間が長くなっ
てしまうこととなる。勿論、それぞれのバイトに独立し
たバイト送り機構を設け、それぞれをNC制御すれば、カ
ム式の自動旋盤と同様に作業することも可能となるが、
多数の制御軸を同時にNC制御することとなり、NC装置も
機械自体も高価なものとなるとともに、各軸相互の干渉
を防止するためには、ソフトウェアによるにしてもハー
ドウェアによるにしてもかなり複雑な干渉防止策を講じ
なければならない。

本発明は、上記欠点を解消し、複数個のバイトを有す
る旋盤においてバイト選択時の非切削時間を極力小さく
し、且つNC制御される軸を最小にする刃物台の構成を提
供しようとするものである。

以下、図面を参照して本発明を説明する。

第１図及び第２図は本発明の刃物台を装置したNC旋盤
の１実施例であって、第１図は正面断面図、第２図左側
面図、図において、主軸１はベース２上を前後方向（第
１図では左右方向）に摺動可能に支持されており、図示
しないNC装置によって制御されるサーボモータ３の回転
がボールネジ４に伝達され、ナット５によって直線運動
に変換されて主軸１が前後方向に摺動する。主軸１は中
空となっており、棒材６が貫通して前方に突出し、チャ
ック７で把持されて主軸と共に回転する。

主軸１の前方には、主軸に把持されたワークを回転可
能に支持するガイドブッシュを有するコラム９が設けて
あり、このコラム９の主軸と反対側の面に、主軸中心線
に直交し、かつ互に直交するXY両軸方向に摺動可能な案
内面が設けられ、この案内面によって支持案内される刃
物送り台10は左右方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸
方向）に摺動可能となっている。即ち、コラム９に固定
された１体のガイドレール11によってボール12を介して
案内されたスライドプレート13は１組のボールスライド
を形成して左右方向に摺動可能であり、スライドプレー
ト13に固定された左右スライド14と刃物送り台10との間
にも、同様にガイドレール15、スライドプレート16（第
２図）及び図示しないボールとによって構成されたボー
ルスライドによって上下方向に摺動可能となっている。

これら直交する２個の案内面は、それぞれ図示しない
NC装置によって制御されるパルスモータ17、18の回転が
ボールネジ19、20に伝達されて刃物送り台10を上下方
向、左右方向に摺動させる。

刃物送り台10は、主軸中心線の周囲が取り除かれた形
状であり、ワークと干渉しないように主軸中心線を避け
て配置されており、この取り除かれた部分に突出するよ
うにそれぞれ２個のバイト21を取付可能にした３個のバ
イトホルダ22、23、24が、それぞれ主軸中心線に向かっ
て放射状に取付けてある。即ち、バイトホルダ22、24は
水平方向に、バイトホルダ23は垂直方向にバイトを取付
けるようになっており、パルスモータ17、18によってそ
れぞれバイトの選択及び切込深さが制御される。

第３図は、第２図のワークとバイトとの相対関係をよ
り詳細に示した図であって、それぞれのバイトホルダ2
2、23、24に取付けられたそれぞれの組のバイト（例え
ばバイトホルダ22に取付けられたバイト21a、21bなど）
は刃先位置が同一になるように揃えられていて、所定の
ピッチＰで取付けられている。第３図は、垂直方向に取
付けられた左側のバイト21cが工具進入始点位置にある
状態を示している。工具進入始点位置は、バイトが主軸
中心線に向かって進入する送り方向に沿い、ワーク最大
径ｄより、ワークの変形や振れによってワークとバイト
刃先とが接触しない程度のわずかな距離ａだけ離れた位
置に設定された点であって、主軸中心線に向かって移動
する工具の進入（退出）経路に沿って、主軸中心線から
d/2＋ａだけ離れた位置として定義される。

従って、本実施例では、主軸中心線を原点とする上下
及び左右の直交座標の座標軸（Ｘ、Ｙ軸）上の主軸中心
線からd/2＋ａだけ離れた位置に設けられている。選択
されたバイトは、一旦この工具進入始点位置に達し、次
いで切削点近傍まで早送りで進入し、切削送りとなって
切削点に到達し、所定の切削作業が行われる。例えばバ
イト21cが選択されると、第３図に示すように工具進入
始点位置に早送りで送られ、次いでパルスモータ18によ
って切削点近傍まで早送りで接近し、切削送りとなって
所定の加工寸法（切削点）まで送られ、主軸１が前進し
て切削作業が行われる。切削作業が終了するとバイト21
cは工具進入始点位置まで戻り、次のバイトが選択さ
れ、そのバイトの工具進入始点位置まで早送りで送られ
る。

この場合、第３図にバイト21eの移動経路のいくつか
が示されているように、どの経路を通っても他のバイト
相互間又はワークとバイトとの間に干渉することは全く
なく、最短の時間で到達するように設定することができ
る。更にバイトの取付ピッチｐがワーク半径d/2よりも
大きければ、切削完了と同時に次のバイトの工具進入始
点位置への前進を行っても支障なく、切削完了から次の
バイトの選択までの時間が更に短縮される。

従って、切削完了後のバイトの後退位置は、工具進入
始点位置に限定されるものではなく、切削完了位置又は
工具進入始点位置をバイトの所定の後退位置としても良
く、後述する工具進入始点位置の指定と同様にして、バ
イトの後退位置を指定することもできる。

尚、バイトの後退位置は、工具進入始点位置の後方或
いは切削完了位置と工具進入始点位置との中間の位置と
しても何ら問題は生じないが、工具進入始点位置の後方
とすると移動距離が大きくなる分だけ移動時間が増大す
るのみであり、切削完了位置と工具進入始点位置との中
間の位置とすると座標位置を指定する点が増えるだけ
で、格別の利点も生じないので、通常は採用しない。

第３図において距離（ａ＋ｂ）は切削に関与していな
いバイトとワークとの最小スキマであって、切粉の流れ
等を勘案して決定される。

本実施例では、隣接するバイトホルダ間におけるバイ
ト選択のための最大移動距離は、第３図においては、バ
イト21eを選択する場合であり、この場合の移動距離は であり、一般化して水平方向にn₁本のバイト、上下方向
にn₂本のバイトが取付けられている場合には、 であり、最も離れているバイト21aから21f（又は21bか
ら21e）へ移動する場合でも であって、これは第３図からも明らかなように、従来の
NC旋盤のバイト選択のための移動距離に比較すれば非常
に短い距離であり、更に通常は次に選択されるバイトと
して隣接するバイトを選択すればｐ又は だけのストロークでバイトの選択が完了するものであっ
て、バイト選択のための非切削時間は大巾に短縮するこ
とができる。

勿論、選択された次のバイトの移動経路は、第３図に
Ａで示す直線経路である必要はなく、経路Ｂと経路Ｃと
の間の移動距離であれば干渉することがないので、選択
されたバイトが最短時間で工具進入始点位置に到達する
任意の経路を移動することが可能である。

工具進入始点位置は、前述した如く、工具の進入経路
に沿い、主軸中心線から（d/2＋ａ）だけ離れた点であ
り、それぞれの工具に対して定まった点であって、工具
が選択されることによってNC装置によって自動的に、或
いはプログラム上で定点として処理すれば良いので、干
渉防止のためにNC装置又はプログラムが複雑になること
もない。

尚、本実施例では、１個のバイトホルダに２本ずつバ
イトを取付けているが、バイト位置の微調整のためにバ
イト１本毎にバイトホルダを設けても良く、或いは、１
個のバイトホルダに更に多数のバイトを設けても、全く
同様に成立する。

第４図、第５図は本発明の他の実施例であって、バイ
ト21が45゜ピッチで５本取付けられるバイトホルダ22を
有している。この場合にも、バイト21b、21dの切込送り
が、上下方向、左右方向共に の送り早さで送られることを除き、ほぼ同様に作動する
ものであり、これもバイト21b、21dを選択したときに
は、両軸共 の速さで送られるようにプログラムすることによって容
易に達成することが出来るので、詳細にわたる説明は省
略する。

尚、本実施例では、全てのバイトを１個のバイトホル
ダ上に取付けるように構成されているが、バイトホルダ
を外して、機械外でツールプリセットするに便ならしめ
るためのものであり、バイト毎に独立したバイトホルダ
としても、本発明の実施には何の支障もない。

第１の実施例の１変形として、垂直方向のバイト21
c、21dのためのバイトホルダー232を取り除き、対向す
るバイト21a、21bと21e、21fのみとすることも可能であ
る。この場合には、垂直方向の刃物送り台10の移動はバ
イト21aと21b又は21eと21fの選択のみに使用されること
となり、必ずしもNC制御する必要はなくなり、例えばソ
レノイド、油圧シリンダ等の駆動源とストッパ等による
位置決め手段とにすることが出来る。

このように構成することによって、本出願人が出願す
ることによって公知となった１対のターレット刃物台が
主軸中心線を挟んで対向する型式の刃物台（特開昭56−
134108号公報参照）の簡素型を構成することが出来る。

この場合には、バイト選択のための最大移動距離は となる。

以上の説明では、本発明の刃物台を有するNC旋盤は、
主軸摺動形のNC旋盤で説明したが、主軸固定形のNC旋盤
で刃物台が主軸中心線に平行に摺動するものであって
も、全く同様に適用されることは明らかである。

本発明は以上に述べたように、バイト選択のためのス
トロークが従来のNC旋盤に比べて大巾に短縮され、バイ
ト選択のための非切削時間が短縮されるにもかかわら
ず、刃物台制御のための駆動制御軸は２軸のみであって
安価なものとなり、その効果は多大なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の刃物台を有するNC旋盤の正面断面図、
第２図は左側面図、第３図はワークとバイトとの関係を
示す説明図、第４図は他の実施例を示す左側面図、第５
図は説明図を示す。 １……主軸、２……ベース、 ７……主軸チャック、８……ガイドブッシュ、 ９……コラム、10……刃物送り台、 17、18……パルスモータ、 21……バイト、 22、23、24……バイトホルダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−21701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−114601（ＪＰ，Ａ) 実公 昭51−10462（ＪＰ，Ｙ１) 日本機械学会誌75〔640〕昭47−５、 Ｐ．16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを把持して回転する主軸と、該主軸
   に把持されたワークを回転可能に支持するガイドブッシ
   ュとを有するNC自動旋盤において、 主軸中心線上に設けられた前記ガイドブッシュを有する
   コラムと、 該コラムの主軸と反対側の面に形成された案内面と、 該案内面に案内され、主軸中心線に直交し、主軸中心線
   を避けて配置され、且つ相互に直交するＸ軸方向とＹ軸
   方向の双方に移動可能な刃物送り台と、 該刃物送り台に設けられ、前記ガイドブッシュの口元で
   主軸中心線を挟んで内側に向かって対向して設けられ、
   それぞれの工具の主軸中心線に向かって進入する送り方
   向に沿い、主軸中心線からd/2＋ａ（ｄはワーク最大
   径、ａはワーク最大径よりわずかに離れた距離）だけ離
   れた位置に工具進入始点位置が設定され、工具相互の位
   置が固定された複数個の工具の組を保持する工具ホルダ
   とを有し、 前記刃物送り台をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるこ
   とによって前記複数個の工具から選択された１個の工具
   を工具毎に定められた工具進入始点位置及び切削点近傍
   を経由してから所定の切削点に進入して切削加工を行
   い、該工具による加工の終了後、切削完了位置又は工具
   進入始点位置に設定された該工具の所定の後退位置から
   次に選択された工具の工具進入始点位置に最短時間で到
   達する移動経路を通って早送り速度で移動させる駆動手
   段と を有することを特徴とするNC自動旋盤の刃物台。
2. 【請求項２】刃物送り台をＸ軸方向に移動させる駆動手
   段がNC制御されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のNC自動旋盤の刃物台。
3. 【請求項３】刃物送り台をＸ軸方向とＹ軸方向に移動さ
   せる駆動手段がいずれもNC制御されており、工具がＸ軸
   方向に平行で主軸中心線を挟んで対向する工具群と、Ｙ
   軸方向に平行に配置された工具群とからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のNC自動旋盤の刃物
   台。