JP2558268B2 - Nc自動旋盤 - Google Patents

Nc自動旋盤

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JP2558268B2
JP2558268B2 JP62012268A JP1226887A JP2558268B2 JP 2558268 B2 JP2558268 B2 JP 2558268B2 JP 62012268 A JP62012268 A JP 62012268A JP 1226887 A JP1226887 A JP 1226887A JP 2558268 B2 JP2558268 B2 JP 2558268B2
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tool
spindle
cutting
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automatic lathe
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国是 三原
健司 杉本
邦男 福山
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、NC自動旋盤の構成に関するものであり、特
に複数個の切削工具を有し、これを順次選択して加工す
る型式の刃物台を有するNC自動旋盤の構成に関するもの
である。
長尺の棒状素材を把持して回転する主軸と、この主軸
の前方の主軸中心線上に設けられたガイドブッシュと、
複数個の切削工具(バイト)とを有し、ガイドブッシュ
の口元の加工域で、順次選択されたバイトによって加工
を行なう形式の刃物台を有するNC自動旋盤は周知となっ
ている。これらのNC自動旋盤は、主軸、又はガイドブッ
シュと1体になった刃物台のいずれかが主軸軸方向に摺
動し、選択されたバイトの径方向の動きと合成されて所
定の切削加工が行なわれる。
近年のこれら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には、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近接し、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を有する旋
盤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NC自動旋盤の1実施例
を示すものであって、第1図は1部を断面にした正面
図、第2図は左側面図である。
図において、主軸台1は主軸2を回転可能に軸承して
おり、ベース3上に前後進(第1図では左右方向に移
動)可能に支持されていて、図示しないNC装置によって
制御されるサーボモータ4の回転によって前後進する。
即ち、主軸台1はベース3上面の案内面3aに沿って主軸
中心線方向に摺動可能となっており、サーボモータ4の
回転がボールネジ5に伝達され、ナット6によって直線
運動に変換されることによって、主軸台1は主軸中心線
に平行に設けられた案内面3aに沿って前後方向に摺動す
る。
主軸2は中空であって、長尺の棒状の素材(ワーク)
7が主軸2とガイドブッシュ8を貫通して前方(第1図
では左方)に突出している。このワーク7は図示しない
駆動手段によって開閉されるチャック9によっ把持され
て、主軸2と共に回転し、軸方向に摺動する。
ガイドブッシュ8は、図示のように主軸中心線上にあ
って、ベース3に固定されたコラム10に設けられてい
る。
コラム10は上方に伸びて、刃物台の取付基板を形成し
ている。即ち、コラム10の上部には、主軸台1の反対側
にあって主軸2の中心線と直交する平面10aを有してお
り、このコラム10の平面10aに、主軸中心線に直交し、
かつ互いに直交する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
17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10に固定された第
1案内路である1対のガイドレール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には第1移動台である左右スライド14が固
定されている。この左右スライド14と刃物送り台17との
間にも、同様に第2案内路であるガイドレール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
可能となっており、スライドプレート16に第2移動体で
ある刃物送り台17が固定されている。
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18、19の回転が
ナット20、21と螺合するボールネジ22、23に伝達されて
刃物送り台17を上下方向、左右方向に摺動させる。
刃物送り台17には、第2図に示すように、複数個のバ
イトホルダ24、25、26が主軸中心線を中心として放射状
に設けてあり、それぞれ複数本のバイトからなるバイト
対27、28、29を主軸中心線に向けて並列に保持してい
る。
第2図では、バイト対27、28、29はそれぞれ2本宛の
バイト27a、27b、28a、28b、29a、29bから構成されてい
るが、1本又は3本以上のバイトによって構成されてい
ても良く、或いは、バイトホルダ毎に保持するバイトの
数が異なっていても何ら支障はない。
第3図、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24、
25、26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24に取付けられた27a、27b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28a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28a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、主軸台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28
a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29b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29b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27aから29a(又は27bか
ら29b)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
の間の移動経路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30、31…34が45゜ピッチで5本取付けられるバイトホ
ルダ25を有している。この場合にも、バイト31、33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31、33を選択したときには、
両軸共に 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。
以上の説明では、本発明のNC自動旋盤は、主軸摺動形
のNC自動旋盤で説明したが、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
安価のものとなり、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NC自動旋盤の正面断面図、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……主軸台、2……主軸、3……ベース、 7……ワーク、8……ガイドブッシュ、 9……主軸チャック、10……コラム、 14……左右スライド、17……刃物送り台、 24、25、26……バイトホルダ、 27、28、29……バイト対。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素材を把持して回転する主軸と、主軸の前
    方の主軸中心線上に設けられたガイドブッシュと、ガイ
    ドブッシュの口元で切削加工をするための複数個の工具
    と、ガイドブッシュを支持し、複数個の工具を移動可能
    に保持するコラムとを有するNC自動旋盤において、 コラム上の主軸と反対側の面に設けられ、主軸中心線に
    直交するX軸方向に平行に設けられた第1案内路と、 第1案内路に支持案内されて移動する第1移動台と、 第1移動台上に設けられ、主軸中心線とX軸方向との双
    方に直交するY軸方向に平行に設けられた第2案内路
    と、 第2案内路に支持案内されて移動する第2移動台と、 ガイドブッシュを囲むように主軸中心線に向かって配置
    され、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少なくとも3個の工具と、 該工具を保持し、第2移動台上に設けられた工具ホルダ
    と、 所定の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、ワークに近接して設定された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。
  2. 【請求項2】主軸中心線が前後方向に水平に配置され、
    X軸方向が左右方向に水平であり、Y軸方向が上下方向
    で垂直となっ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。
  3. 【請求項3】第1移動台のX軸方向に平行な移動及びY
    軸方向に平行な移動がいずれもNC制御されることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のNC自動旋盤。
  4. 【請求項4】第1移動台を支持案内する第1案内路がコ
    ラムのガイドブッシュ上方の位置で、主軸中心線に直交
    する面内に左右方向に伸長して設けられ、第2移動台を
    支持案内する第2案内路は第1移動台上に上下方向に垂
    下して設けられ、ガイドブッシュ上方に位置しているこ
    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。
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