JP2620507B2 - ミリング刃によるホッピング方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は施盤の主軸台スピンドルにより保持された素
材（ワークピース）上にらせん状のねじ条を切削する機
械加工法及び装置に関する。

本発明の背景 施盤は通常素材に回転、ミリング、及び穿孔を含む種
々の機械加工操作を実施するように設計されている。

しかしながら、現在用いられている施盤は施盤の主軸
台スピンドルにより保持された素材上にらせん状のねじ
条を経済的に切削するいかなる手段も有さない。

せいぜい、ねじ条は条間のギャップに補完的なプロフ
ィールの切削工具の連続的な通過により施盤上で切削し
うるぐらいである。主軸台スピンドルにより保持された
素材が回転するにつれて、切削工具は素材の側方表面に
対して押圧され、所望の条のピッチに関して縦方向に徐
々に並進する。この種の方法は同一の工具で、幾つかの
連続した通過を必要とし、操作には時間及び費用がかか
る結果となる。

ねじ条を生成させ、切削する機械は長い間知られてお
り、例えば、アメリカ特許第1461219合明細書に記載さ
れている。1923年に成立した上記特許に記載されている
構造は条を切削するための専用の機械であり、ミリン
グ、回転、穿孔のような種々の機械的操作はなしえなか
った。

この種の構造は長い間知られていたが、施盤に適合す
る装置に応用されたことはいまだになかった。

本発明の要約 本発明が取り組む問題は施盤に適合し、同じ施盤上で
なしうる他の機械的操作に適合する速度でらせん状の条
を切削する新たな装置を設計することである。

特に、本発明は同じ施盤上で及び同じ素材上でらせん
条のねじ条の機械加工を含む種々の連続的機械的操作を
実施することを目的とする。このようにして素材が複数
の機械を連続的に用いる代わりに単一の機械上で完成さ
れ、これによりそうでなければ浪費された時間内に作業
を終えることができ、また素材の品質を向上させる：素
材の種々の部分の同軸性が向上し、素材の種々の部分間
の相対的距離が連続した機械的操作に比べてより正確に
なり、異なる機械間で素材を移動させるのに浪費された
時間が要らなくなる。

本発明の更なる目的は用いる機械を簡単化すること、
特に施盤の種々の部品を最大限に使用することによりコ
ストを削減することにある。

これらの及び他の目的を達成するために、施盤に適合
する付加的に螺旋状のねじ条を切削する装置は、 −駆動手段により主軸第スピンドル軸について回転さ
れ、素材を保持するために形成される少なくとも一つの
主軸台スピンドルと、 −主軸台スピンドル軸に垂直な半径インフィード軸に沿
って並進運動するように適合された少なくとも一つの工
具ホルダー可動台と、 −工具ホルダー可動台及び可動台軸に沿った主軸台スピ
ンドルの並進運動に相対的な動きを引き起こす手段と からなり： −連続した歯状切刃を有する回転工具は主軸台スピンド
ル軸に平行でない回転軸について工具ホルダー可動台上
で回転するように設けられ、 −回転工具は親ネジと歯合する歯車により回転され、 −親ネジは施盤床に対し固定され、可動台軸に平行な方
向に向けられた軸上に設けられ、親ネジ軸は施盤床に対
し軸並進方向に固定され、施盤の主軸台スピンドルを回
転させる手段により回転されることを特徴とする施盤に
適合する付加的に螺旋状の条を切削する装置である。

第一の実施例では、親ネジ軸は施盤の適切な機械的伝
動により結合された主軸台スピンドルモーターにより回
転される。

例えば、親ネジ軸は自在継手伝動装置により施盤の動
力取出装置に機械的に結合される。

他の実施例では、親ネジ軸は施盤の数値制御器により
制御される付加的なモーターにより駆動される。

全ての場合において、該回転工具の回転は切刃の能動
部分と素材の表面間に実質的に明らかな滑りがない様な
速度でなし遂げられる。

図の説明 以下に図を参照しながら本発明の他の目的、特徴及び
利点を実施例により説明する。

−図１は施盤の主軸台スピンドル上に取付けられた素材
の側方表面上にねじ条を切削する本発明による切削工具
の概略見取り図である。

−図２は図１の組み合わせの概略底面図である。

−図３は本発明による工具及び工具ホルダーを示す部分
断面見取り図である。

−図４は本発明による他の実施例の工具及び工具ホルダ
ーを示す見取り図である。

−図５は図４の工具／工具ホルダーの組み合わせの分解
組み立て図である。

−図６は例示的に示された実施例の工具及び素材のそれ
ぞれのプロフィールを示す。

−図７は本発明による装置に適合した複数スピンドル施
盤の動力学系を示す。

好適実施例の説明 本発明による機械加工装置は単一スピンドル施盤又は
複数スピンドル施盤のどちらでもあり得る従来の施盤か
らなる。それらは規格品であり従来品であるので、この
種の施盤の主部分は図示しない。図７にのみ本発明によ
る装置に適合する施盤の動力学系の概略図を示す。

本発明による装置は図１に示す主軸台スピンドル軸Ｉ
−Ｉについて駆動装置により回転される少なくとも一つ
の主軸台スピンドルを有する従来の施盤に適合し、該主
軸台スピンドルは素材１を支持するように適合される。
素材１は矢印２により表された方向の主軸台スピンドル
の軸Ｉ−Ｉについて斯くして回転される。

従来技術の施盤は選択されたインフィールド値Ｐを固
定するために主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉに垂直な半径イ
ンフィールド軸IIIに沿って並進するために図１に示さ
ない付加的な工具ホルダー可動台からなる。固定主軸台
施盤では、工具ホルダー可動台または可動台軸IVに沿っ
て施盤床上に並進しうる。可動主軸台施盤では、主軸台
スピンドルはそれ自身可動台軸IVに沿って並進し、それ
はこの場合は主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉに平行である。
全ての場合において、工具ホルダー可動台及び可動台軸
IVに沿った主軸台スピンドルの相対的動きがある。通常
円筒形の素材１の側面を形成するために、可動台軸IVは
主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉに平行である。円錐形の素材
を生成するため、軸IVは主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉに対
して斜めにされうる。回転工具３は工具ホルダー可動台
により担持され、知られている方法で素材１の側面に接
触する少なくとも一つの付加的な切刃４を有し、それに
より、素材１の方向２の回転に対して作用し、切刃は素
材１の側面から材料を除去する。

本発明により、ねじ条を切削するために用いる回転工
具３は素材の表面を機械加工するために素材１に連続的
に歯合する付加的な複数の連続切刃部分からなる。装置
は主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉに平行な回転軸IIについて
回転工具３を回転する工具駆動手段を更に有する。回転
軸IIについての回転工具３の回転は回転工具３の切削４
の該連続部分を素材１に接触させる。

工具駆動手段は回転工具３を可動台軸IVに沿った可動
台の行程Ｃに依存する値の回転Ｒで駆動するように適合
させる。

本発明によれば、回転工具３の回転Ｒは可動台及び可
動台軸IVに沿ったお互いに相対的な主軸台スピンドルの
相対的行程Ｃの線形関数であり、該関数は以下の式によ
り表しうる： Ｒ＝kC＋Ｘ ここでＲは回転の値、Ｃは可動台及び主軸台スピンド
ルの相対的行程、ｋは比例係数、Ｘは一定又は時間依存
的又はある他の回転変数に依存しうる回転の値である。

図１から６に示した実施例で、回転工具３は回転工具
３の回転軸IIに垂直な面内に延在する連続した切刃４を
有する。切刃４は、好ましくは平らな表面である工具の
前面40と側面表面41との間の交わりで形成される端であ
る。

この種の回転工具３により、主軸台スピンドル軸Ｉ−
Ｉについて旋回する又はらせん状の形のどちらの本体の
形の素材１の側方表面をも作りうる。図３から５に示し
た実施例で、旋回又はらせん状の形のどちらの本体も作
りうる。

これらの実施例で、回転工具３は親ネジ６と歯合する
歯車５により直接又は間接的に回転される。親ネジ６は
施盤床に相対的に及び可動台軸IVに平行に固定された方
向Ｖに向いた軸７上に設けられる。固定主軸台施盤の場
合は、親ネジ軸７は軸の並進の方向に施盤床に相対的に
固定される。可動主軸台施盤の場合は、親ネジ軸７は主
軸台スピンドルの軸に沿った動きをたどり、又はこれの
代わりに更なる回転が親ネジ６に伝達され、それにより
工具の能動表面が明らかな滑りなしに主軸台スピンドル
の動きに追従する。

図３の実施例では、歯車５は回転工具３と同じ軸上に
設けられる。それから親ネジ６は回転工具３の切刃４の
能動部分と同じ歯車５の側上に歯合する。

図４及び５の実施例では、親ネジ６は回転工具３の切
刃４の能動部分に対する歯車５の側方を圧迫する。この
場合、間接的伝動が用いられ、歯車５は回転工具３の軸
８に平行な第二の軸９上に設けられ、第二の軸９は回転
工具３の軸８により今度は担持される第二の伝達歯車11
と歯合する第一の伝達歯車10を担持する。歯車10及び11
を介して伝達は歯車５と回転工具３との間で回転を逆転
する。

図３から５に施盤の構造上に設けられた本発明による
工具ホルダー12の概略構造を示す。工具ホルダー12は支
持具13及びネジ保持部材14の形を取る固定組立体からな
る。支持具13は図示しない固定手段により施盤床に固定
される。ネジ保持部材14は可動台軸IVに平行な軸に沿っ
て縦の並進により調整可能な固定手段としての固定手段
により支持具13に固定される。支持具13は工具ホルダー
可動台17の対応する部分を受けるように適合された可動
台軸IVに沿った縦方向摺動路15を有する。故に工具ホル
ダー可動台17は可動台軸IVに沿って支持具13上に縦の並
進をするように可動である。工具ホルダー可動台17はそ
れを貫通して親ネジ６及びその軸７が自由に摺動できる
縦方向通路18を有するう。ネジ保持部材14は好ましくは
可動台軸IVに沿った施盤床上の固定された縦位置にある
親ネジ６及び親ネジ軸７を保持する。それで工具ホルダ
ー可動台17の可動台軸に沿った動きの間に親ネジ６及び
軸７は施盤床に相対的に固定された軸上の位置に残る。

固定主軸台施盤上で機械加工するために、側方表面が
親ネジ６の旋回本体である素材１は回転しないようにさ
れ、歯車５の台として供される。可動台軸に沿った動き
の間に、回転工具３は回転軸IVに沿った可動台17の行程
Ｃの値に直接比例する値Ｒの回転にさらされる。回転工
具３はその連続部分が所望の素材の側方表面を形成する
ように適合された連続した刃を有する切刃４を有する。

その側方表面が可動主軸台施盤上の本体である素材を
機械加工するために、親ネジ６は主軸台スピンドル及び
機械加工されるべき素材の前進運動により制御される全
体により蝶番式に旋回されうる。

らせん状の条を有する側方表面を有する素材１を機械
加工するため、親ネジ６はまた主軸台スピンドルの回転
速度の約数に等しい工具の回転速度で回転工具３の更な
る回転を生ずるように回転される。

これを達成するために、親ネジ軸７は主軸台スピンド
ルモーターそれ自体により回転され、それは図７に示す
ような適切な機械的伝動により結合される。この図は施
盤の全てのユニット及び特に主軸台スピンドル51、52を
含む主軸台スピンドルを駆動するために適合された主駆
動軸50を有する複数のスピンドル施盤の動力学系を示
す。主軸台スピンドル51を含む各主軸台スピンドルに向
かって種々の動力取出装置、例えば動力取出装置53、56
は主軸50及び対応する主軸台スピンドル51の回転速度の
適切な分数に対応する。

図にそれぞれの主軸台スピンドル51、52と協動する工
具ホルダーを示す。主軸台スピンドル51と協動する工具
ホルダー17は縦の並進をするように可動であり、施盤の
通常の作動装置手段により作動される。斯くして工具ホ
ルダー17は施盤床に固定された支持具13上で縦に摺動
し、工具スピンドル上で回転するように取付けられた工
具３を駆動する。図３又は４を参照して説明したよう
に、工具３は親ネジ軸７により担持された親ネジと歯合
する歯車により回転される。親ネジ軸７はそれが適切な
機械的伝動により結合された主軸台スピンドルモーター
により回転される：図示したように、親ネジ軸７は自在
継手伝動装置54及び選択的には歯車列55により施盤の動
力取出装置53に結合される。これにより工具３が主軸台
スピンドル51により保持された素材１上のねじ条の作成
及び切削を可能にするために動くように工具３を回転さ
せる施盤の資源の最大限の利用がなされる。

この代わりに、親ネジ軸７は施盤の数値制御器により
制御される付加的なモーターにより駆動されうる。

両方の場合に、回転工具３の回転Ｒは可動台軸IVに沿
った可動台17の行程Ｃの線形関数Ｒ＝kC＋Ｘのままであ
り、変数Ｘはそれ自身主軸台スピンドルの回転の約数で
ある。

故に素材保持主軸台スピンドル及び工具ホルダー17上
に設けられた回転工具３を設けた施盤を用いた本発明に
よる回転方法は、回転中に回転工具３が該回転工具３の
切刃４の連続した部分を素材１に接触させるために主軸
台スピルドン軸Ｉ−Ｉに平行でない軸IIについてそれを
回転することにより徐々に蝶番式に旋回されることを特
徴とする。

回転工具３は切刃４の能動部分と素材１の表面間に実
質的に明らかな縦の滑りがない様な速度で回転する。

本発明による装置は素材の外側表面上で多様な形を機
械加工するために用いうる。回転工具３の形はは機械加
工されるべき素材の形により決定される。原則的には特
定の工具が素材のそれぞれの形に対して用いられるべき
である。

例えば、環状の溝又は緑、又はらせん状の条を素材１
の側方表面上に機械加工するために、回転工具３は図１
に概略的に示すように側方表面に刃をつけられる。故に
切刃４は波形を有し、該波形は素材１上に機械加工され
るべきねじ条の大きさにより選択される。

図６に回転工具３により種々のプロフィールの素材１
を機械加工する例を示す。素材１の縦のプロフィールは
前端面20と、円筒形の第一の部分21と、大きな直径の第
二の部分22と、環状の溝23と、環状の凹部24と、第二の
環状の凹部25と、円筒形端部26とを有する。回転工具３
それ自身は切刃が素材１の特徴的な形にそれぞれ対応す
る連続的部分からなるようなプロフィールを有する。故
に切刃４は素材の表面20に対応する部分30を有し、連続
的部分31は部分21に対応し、第二の連続的部分32は部分
22に対応し、突出部分33は環状溝23に対応し、僅かに突
出した部分34は環状の凹部24に対応し、他の連続的部分
35は第二の環状凹部25に対応し、最終的な円形部分36は
円筒形端部26に対応し、該円形部分36は回転工具の回転
軸IIに同軸である。

全ての場合で、回転工具３の前面40は素材１の中心と
実質的に水平であり、即ち回転工具３の前面40を含む面
は主軸台スピンドル軸Ｉ−Ｉを含む。

本発明は上記実施例に限定されず、多様な変化を含
み、請求項の範囲でそれの一般化をなす。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】−駆動手段により主軸台スピンドル軸（Ｉ
   −Ｉ）について回転され、機械加工されるべき素材
   （１）を保持するために形成される少なくとも一つの主
   軸台スピンドルと、 −主軸台スピンドル軸（Ｉ−Ｉ）に垂直な半径インフィ
   ード軸（III）に沿って少なくとも一つの回転工具
   （３）を担持し、施盤床上を並進して動くよう適合され
   た少なくとも一つの工具ホルダー可動台（17）と、 −工具ホルダー可動台（17）及び可動台軸（IV）に沿っ
   た施盤床上の主軸台スピンドルの並進運動に相対的な動
   きを引き起こす手段と を担持する床からなり、素材（１）を回転させるよう適
   合された施盤であって： −少なくとも一つの回転工具（３）は連続した歯状切刃
   （４）を有し、主軸台スピンドル軸（Ｉ−Ｉ）に平行で
   ない回転軸（II）について工具ホルダー可動台（17）上
   で回転するように設けられ、 −該回転工具（３）は工具ホルダー（17）上に設けら
   れ、親ネジ（６）と歯合する歯車（５）により回転さ
   れ、 −親ネジ（６）は施盤床に対し固定され、可動台軸（I
   V）に平行な方向（Ｖ）に向けられた軸（７）上に設け
   られ、親ネジ軸（７）は施盤床に対し軸並進方向に固定
   され、施盤の主軸台スピンドルを回転させる手段により
   回転される ことを特徴とする施盤。
2. 【請求項２】親ネジ軸（７）は施盤の適切な機械的伝動
   により結合された主軸台スピンドルモーターにより回転
   されることを特徴とする請求項１記載の施盤。
3. 【請求項３】親ネジ軸（７）は自在継手伝動装置（54）
   により施盤の動力取出装置（53）に機械的に結合される
   ことを特徴とする請求項２記載の施盤。
4. 【請求項４】親ネジ軸（７）は施盤の数値制御器により
   制御される付加的なモーターにより駆動されることを特
   徴とする請求項１記載の施盤。
5. 【請求項５】施盤の全ての部品及び特にそれぞれが施盤
   床上で並進して可動な工具ホルダーと協動する複数の素
   材保持主軸台スピンドル（51、52）を駆動する主駆動軸
   （50）を有する複数スピンドル施盤であって、主軸台ス
   ピンドル（51）の一つと協働する工具ホルダー（17）の
   一つはそれが自在継手伝動器（54）により結合される施
   盤の動力取出装置（53）により回転される親ネジ軸
   （７）により担持される親ネジと歯合する歯車により工
   具回転軸について回転可能な工具（３）を担持する請求
   項１乃至４のうちいずれか一項記載の施盤。
6. 【請求項６】少なくとも一つの素材保持主軸台スピンド
   ルを取付けられた施盤を用い、少なくとも一つの工具ホ
   ルダー（17）上に設けられた工具を回転させる素材
   （１）を回転させる方法であって、 −請求項１から５のうちいずれか１項による施盤を用
   い、 −回転工具（３）の一つが該回転工具（３）の切刃
   （４）の連続した部分を素材（１）に接触させるために
   主軸台スピンドル軸（Ｉ−Ｉ）に平行でない軸（II）に
   ついて次第に回転される切削段階からなることを特徴と
   する方法。
7. 【請求項７】該回転工具（３）は切刃（４）の能動部分
   と素材（１）の表面間に実質的に明らかな滑りがない様
   な速度で回転されることを特徴とする請求項５記載の方
   法。