JP2698395B2 - 専用工作機械 - Google Patents

専用工作機械

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JP2698395B2
JP2698395B2 JP24886688A JP24886688A JP2698395B2 JP 2698395 B2 JP2698395 B2 JP 2698395B2 JP 24886688 A JP24886688 A JP 24886688A JP 24886688 A JP24886688 A JP 24886688A JP 2698395 B2 JP2698395 B2 JP 2698395B2
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一朝 絹谷
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株式会社日平トヤマ
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10Arrangements for cooling or lubricating tools or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の目的】
(産業上の利用分野) この発明は、例えば自動車用エンジンのシリンダブロ
ックなどを加工する専用工作機械に関し、さらに詳しく
は、熱影響に対処する機能をより向上させた専用工作機
械に関するものである。 (従来の技術) 一般的な専用工作機械として、中ぐり専用機がある。
この中ぐり専用機は、ベッド上の一端に、主軸ヘッドを
摺動可能に保持するサドルを設けると共に、ベッド上の
他端に、すなわちワーク加工位置において、ワークをク
ランプするための取付具を備えている。また、この取付
具側にブッシュ台を設け、主軸ヘッドに取付けた工具を
心出し案内するブッシュを支持している。 このような中ぐり専用機では、運転中においてワーク
の切削部分やモータおよび軸受等の装置各部分が発熱
し、その熱膨張による変形が加工時ワークに工具を挿入
した際に心ずれをおこし加工精度に影響を及ぼす恐れが
多分にあるため、様々な熱対策が考えられている。従来
では、ワークに冷却液をかけることはもちろんであり、
このほか、主軸台やベッドの内部に形成した流路に冷却
液を循環させて前記ベッドの温度上昇を抑制するように
したものなどがあった。なお、ベッド等の内部に冷却液
の流路を設ける技術は、例えば実開昭59−66534号公報
に開示されている。 (発明が解決しようとする課題) ところが、上記したような中ぐり専用機にあっては、
冷却液の使用によって熱変形を大幅に抑制することがで
きるのであるが、それでも熱の影響を完全に無くすこと
はきわめて難しかった。さらに、ワークと加工機とで
は、例えばアルミニウムと鉄など材質が違っているため
当然熱膨張率が違い、これにより熱変形の度合が異なる
ため、ワークの加工穴軸線とこれに対応する工具の軸線
とが上下にずれ、ワーク加工穴への工具の挿入が困難に
なったり、また、挿入できても心ずれの状態で加工する
など加工不良を生じてしまうという問題点があった。と
くに、軸線方向に複数の工具を取付けたラインボーリン
グ用の工具保持バーを用いた例えばクランクシャフトの
穴の加工においては、切削面積の増大に伴うワークの温
度上昇とともにワークと加工機およびブッシュ台との各
加工軸線間の上下方向のずれがより大きくなり、加工時
に芯ずれや軸線の曲がりが生じ易くなるなどの問題点が
あり、加工精度に影響を及ぼしていた。よって、これら
の問題点を解決することが課題になっていた。 (発明の目的) この発明は、このような従来の課題に着目してなされ
たもので、ワークと加工機およびブッシュ台(案内板)
との間に生じる熱変形に対処し、加工精度をより一層向
上させることができる専用工作機械を提供することを目
的としている。
【発明の構成】
(課題を解決するための手段) この発明による専用工作機械は、ベッド上に、ワーク
加工位置に向けて進退可能なサドルを備えると共に、前
記サドル上に、スピンドルを保持する主軸台と前記スピ
ンドルに自在継手を介して連結した回転駆動部とを備
え、前記ワーク加工位置にはワークをクランプする取付
具を備え、この取付具と同一基台上に、前記スピンドル
に基端を連結した工具または工具保持バーを嵌入して心
出し案内するブッシュを取付けた案内板を備え、前記主
軸台および案内板の各底部から少なくともワークの底面
から加工穴軸線までの距離と同一の高さに至る部分をそ
れぞれワークと熱膨張率の等しい材料で形成すると共
に、前記ベッド、主軸台および案内板の内部に冷却液の
流路を設けた構成とすることにより、この構成を従来の
課題を解決するための手段としている。 (発明の作用) この発明による専用工作機械は、ごく一般的な手段と
してワークに切削油をかけながら加工を行うと共に、ベ
ッド、主軸台および案内板の内部に設けた流路に冷却液
を流通させることにより、ワークおよび装置を冷却して
熱による変形を抑制する。また、前記主軸台および案内
板の底部から少なくともワークの底面から加工穴軸線ま
での距離と同一の距離の高さに至る部分をワークと熱膨
張率の等しい材料で形成することにより、主軸台および
ブッシュ台を熱に対してワークと同じ環境にし、前記ワ
ークと主軸台および案内板との間に心ずれの原因となる
上下方向の熱変位量の差が生じないようにする。さら
に、前記主軸台に保持されたスピンドルと回転駆動部と
を自在継手で連結することにより、主軸台と回転駆動部
との間で熱影響により生じた変位や、前記回転駆動部側
からの振動を自在継手で吸収し、スピンドルおよび工具
または工具保持バーの真直度や回転状態を正常に保つよ
うにする。 (実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。 すなわち、専用工作機械1は、例えばアルミニウム合
金製のエンジン用シリンダブロックであるワークWのク
ランクシャフト穴部分にラインボーリング加工を施すも
のであって、第1図に示すように、ベッド2上に、トラ
ンスファー装置などによるワーク搬送路上でワークWを
位置決めして保持する取付具3と前記取付具3に対して
進退可能なサドル4とを備えると共に、前記サドル4上
に、スピンドル5を保持する主軸台6と前記スピンドル
5に自在継手7を介して連結した回転駆動部8とを備え
ている。 前記ベッド2は第2図にも示すように、ベッド周面を
2重構造とし、その空間部に、冷却液の流路2aが連続的
に形成してあり、ベッド全面を形成し、ベッド全面をど
ぶづけ冷却している。冷却液は供給管29より供給され
る。流路2aは、充分な冷却効果が得られるように上面開
放形で、この流路2aからあふれ出た冷却液でベッド上面
も冷却し、一部切欠き2bより外周縁に設けたとい30に流
出され、あふれた分もとい30に流出される。そして、と
い30より落下案内部35へ回収され、下方の冷却液循環路
36へ放出されるようになっている。前記サドル4は、ベ
ッド2の上面に固定したベース9により水平に案内され
ると共に、前記ベース9の端部に設けた送りモータ10に
ボールねじ等の動力伝達機構を介して連結され、前記送
りモータ10の正・逆回転により進退動作を行う。 前記主軸台6は、本体部分全体がワークWと同じ熱膨
張率の材料で形成してあり、スピンドルヘッド11を介し
て前記スピンドル5を水平に且つ回転自在に保持すると
共に、その上下位置に、スピンドルヘッド12,12を介し
て小スピンドル13,13を前記スピンドル5と平行に保持
している。また、前記主軸台6の内部には、各スピンド
ル5,13,13の軸受の外周に沿って連続する冷却液の流路6
aが形成してある。この流路6aには、冷却液が供給管31
によって供給され、そして上部の放出口32より下方のベ
ッド2上へ流出される。前記スピンドル5には、軸線方
向に所定の間隔をおいて複数のバイト14を同一位相に取
付けたラインボーリング用の工具保持バー15が同軸状態
で連結してあり、各小スピンドル13,13には、ワークW
における他の孔部(例えばノック穴)を加工する工具1
6,16が連結してある。 前記回転駆動部8は、適宜の歯車機構を内蔵したギヤ
ボックス17と駆動モータ18とから成るものであって、前
記各スピンドル5,13,13の同軸線上にそれぞれ対応する
出力軸19,20,20を備えている。前記自在継手7は、この
実施例の場合、フランジ付円筒部材7aの両端側に、板ば
ねあるいはゴム製ブッシュ等の弾性部材を介してボルト
によりフランジ付連結部材7b,7cを連結して成るフラン
ジ形たわみ軸継手であって、スピンドル5とこれに対応
する出力軸19とを連結している。また、小スピンドル1
3,13とこれらに対応する出力軸20、20との間にも同様の
自在継手21,21が介装してある。これにより、前記駆動
モータ18の回転は、歯車機構、各出力軸19,20および各
自在継手7,21を介してそれぞれのスピンドル5,13に伝達
される。 前記取付具3は、基台3a上にロケートピン23およびフ
レーム3bを備えると共に、前記フレーム3bに、ワーク押
圧用のクランパ22およびワークWに対するバー15の挿脱
の際にバイト14が加工穴の内周面に干渉しない位置まで
前記ワークWを上昇させる既に公知のリフト装置や切削
油供給用配管等(図示せず)を備えている。また、前記
基台3a上には、ワーク加工位置を間にして、主軸台6側
に工具の案内板としてのブッシュプレート24と反対側に
バー15の案内板としてのブッシュ台25を備えている。 前記ブッシュプレート24は、ブッシュ26を除く全体が
ワークWと同じ熱膨張率の材料で形成してあって、サド
ル4の前進位置においてスピンドルヘッド11が遊嵌され
る開口部24aと、中ぐり工具16,16を貫通させて心出し案
内するためのブッシュ26,26とが設けてある。前記ブッ
シュプレート24は、基台3a上に設けた同一材料の支持部
材27に下端が固定されていると共に、フレーム3bに設け
たガイド(図示せず)によって両側部が上下方向に摺動
可能に保持されており、上下方向の熱変形を許容できる
ようにしてある。前記ブッシュ台25は、本体主要部がワ
ークWと同じ熱膨張率の材料で形成してあって、上端部
寄りに前記バー15の先端を位置決め保持するための回転
ブッシュ28が装着してあり、内部には冷却液の流路25a
が形成してある。この流路25aには、冷却液が供給管33
によって供給され、そして上部の放出口34より下方のと
い30へ放出される。 なお、前記ブッシュプレート24のブッシュ26の周囲や
ブッシュ台25の上端部には、切削油吐出用のノズルや流
路を配設して冷却効果をより一層高めるようにしてあ
る。 そして、このフレーム3b内において、ワークWやブッ
シュ26,28等にかけられた冷却液は切粉とともに第2図
に示すように基台3aおよびベッド2内の落下案内板37,3
8を介して下方の冷却液循環路36へ放出されるようにな
っている。 上記の構成を備えた専用工作機械1は、図示しないト
ランスファ装置によりワークWが加工位置に搬入され取
付具3にてクランプされると、送りモータ10による早送
りでサドル4を前進させ、図中の仮想線で示すように、
バー15をブッシュプレート24の開口部24aに通してワー
クWの加工穴に貫通させ、工具16,16をブッシュプレー
ト24のブッシュ26,26にそれぞれ嵌入すると共に、バー1
5の先端をブッシュ台25の回転ブッシュ28に嵌入する。
そして、図示しないリフト装置によりワークWを加工定
位置まで下降させるのに続いて、クランプ22で前記ワー
クWを強固に保持したのちには、駆動モータ18で各スピ
ンドル5,13とともにバー15および工具16,16を回転さ
せ、同時に前記送りモータ10でサドル4を切削送りする
ことにより、ワークWに穴加工を行う。 この間、ワークW、ブッシュプレート24およびブッシ
ュ台25には切削油が供給され続けており、ベッド2、主
軸台6およびブッシュ台25の各流路2a,6a,25a内には装
置外部の供給源との間で冷却液を循環させており、ワー
クWおよび加工機自体を冷却して熱による変形を抑制し
ている。さらに、上記専用工作機械1は、主軸台6、ブ
ッシュプレート24およびブッシュ台25を例えばワークW
と同じアルミニウム合金で形成しワークWと熱膨張率を
等しくしていると共に、加工中におけるバー15を保持し
ている構成部位とワークWとが熱に対して同一の環境と
なっている。したがって、たとえ両者に熱影響が及んで
も、熱変形の度合が同一であるからこれらの間で上下方
向の変位に大きな差が生じる心配は無く、常にバー15は
ワークWに対し心ずれのない状態で挿入でき、しかもブ
ッシュ台25にも曲がりのない状態で保持され正確な加工
を行うことができる。さらに、主軸台6に熱変形が生じ
た場合、この主軸台6と熱膨張の度合が異なる回転駆動
部8との間に変位が生じることになるが、出力軸19,20
と各スピンドル5,13との間に介装した自在継手7,21によ
り、両者間の熱偏位あるいは回転駆動部8側からの振動
をすべて吸収して各スピンドル5,13の方法姿勢および回
転を正常に保つことができ、加工に不具合が生じること
は全く無い。 なお、本実施例では主軸台6、ブッシュプレート24お
よびブッシュ台25の本件部分全体をワークWと同じ熱膨
張率の材料で形成したが、心出し精度の要する穴加工に
は、ワークWの底面から加工穴軸線までの間に生じるワ
ークWの上下方向の熱変位に対し、工具15,16を保持す
る側すなわち主軸台6とブッシュプレート24とブッシュ
台25が同一の割合でその底部から工具軸線までの間で同
じ変位で熱膨張を追従させればよいのであるから、第3
図に示すように、主軸台6、ブッシュプレート24および
ブッシュ台25をそれぞれの底部から少なくともワークW
の底面から加工穴軸線までの間の距離Hに等しい距離の
高さに至る部分(第3図中散点塗りつぶし部分)をワー
ク熱膨張率の等しい材料としても同様の効果が有る。
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明は、装置全体の冷
却液による熱変形の抑制に加えて、ワーク側と工具を保
持する側の主軸台および案内板とをそれぞれ熱に対して
同じ環境にしたので、熱膨張による両者間の上下方向の
変位の差を極力無くすことができ、工具と加工穴との間
の心ずれをなくして、しかも工具やバーの加工軸線の曲
がりをなくして工具姿勢や真直度を保持でき、加工精度
を著しく向上させることができるという優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例における専用工作機械を部
分的に断面にして説明する側面図、第2図は第1図のA
−A視界断面図、第3図はワークに対する主軸台および
案内板の材質構成を説明するための図である。 W……ワーク、 1……専用工作機械、 2……ベッド、 3……取付具、 4……サドル、 5……スピンドル、 6……主軸台、 7……自在継手、 8……回転駆動部、 15……工具保持バー、 16……工具、 24……ブッシュプレート(案内板)、 25……ブッシュ台(案内板)、 2a,6a,25a……流路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベッド上に、ワーク加工位置に向けて進退
    可能なサドルを備えると共に、前記サドル上に、スピン
    ドルを保持する主軸台と前記スピンドルに自在継手を介
    して連結した回転駆動部とを備え、前記ワーク加工位置
    には、ワークをクランプする取付具を備え、この取付具
    と同一基台上に前記スピンドルに基端を連結した工具ま
    たは工具保持バーを嵌入して心出し案内するブッシュを
    取付けた案内板を備え、前記主軸台および案内板の各底
    部から少なくともワークの底面から加工穴軸線までの距
    離と同一の距離の高さに至る部分をそれぞれワークと熱
    膨張率の等しい材料で形成すると共に、前記ベッド、主
    軸台および案内板の内部に冷却液の流路を設けたことを
    特徴とする専用工作機械。
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