JP2859795B2

JP2859795B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP2859795B2
Application number: JP5143459A
Authority: JP
Inventors: 武近本
Original assignee: CHIKAMOTO ENJINIARINGU JUGEN; KOOSHIN SEIKO KK
Current assignee: CHIKAMOTO ENJINIARINGU JUGEN; KOOSHIN SEIKO KK
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH071267A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械に係り、更
に詳細には、セラミックス、超硬、鋼材、レアメタル例
えば人工骨のような球とシャンクが一体となった形状
や、底付角穴のコーナー加工、傾斜穴などの小物特殊形
状を研削，ミーリング，ドリリング加工できるようにし
た工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックス、超硬、鋼材、レア
メタル例えば人工骨のような球とシャンクが一体となっ
た形状や、底付角穴のコーナー加工、傾斜穴などの小物
特殊形を加工するのに、ワーク首降り５軸制御の工作機
械が使用されている。

【０００３】すなわち、このワーク首降り５軸制御の工
作機械としては、例えばベッド上に設けられたワークテ
ーブルが旋回し、このワークテーブル上に設けられた割
出しテーブルが回転して、割出しテーブル上に載置され
ているワークが傾斜すると共に所望角度に割出すように
なっている。また、ベッド上には左右方向および前後方
向へ移動自在な刃物台が設けられ、この刃物台には上下
方向へ移動自在な主軸が設けられている。しかも主軸に
は各種の工具が着脱可能に装着されている。

【０００４】したがって、ワークを割出しテーブル上に
載置固定して、ワークテーブルを所望の角度に傾斜させ
ると共に割出しテーブルを所望の角度に割出して位置決
めし、工具を左右方向，前後方向および上下方向へ移動
せしめることによって、ワークに所望の形状が加工され
ることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のワーク首降りタイプの５軸制御の工作機械では、ワ
ークの芯出し精度が回転芯、旋回芯とも０．０１ｍｍで
あると共に、ワークが傾斜しワーク芯が逃げるために芯
出しするのに芯位置計算を要するという問題があった。
また、ワークに放射状穴や凹凸の球を加工するにも面倒
な角度，心ずれの計算が必要であった。

【０００６】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ために、ワークを傾斜させないで、段取り替えすること
なく５面加工ができると共に、位置合せ計算などの絶対
量が少なく簡単な加工プログラムで加工でき、さらに放
射状穴、凹凸状の球などの研削，ミーリング，ドリリン
グ加工を高精度に鏡面に近い面粗度で能率よく行い得る
ようにした工作機械を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の工作機械は、ベッド（３）
上に設けられＸ軸方向へ移動自在なワークテーブル
（９）と、このワークテーブル（９）上に設けられ加工
すべきワーク（Ｗ）を回転せしめるＣ軸方向へ回転自在
な割出しテーブル（１３）と、前記ベッド（３）上に設
けられＹ軸方向へ移動自在な刃物台（２１）と、この刃
物台（２１）に設けられＺ軸方向へ移動自在なスライダ
（２７）と、このスライダ（２７）にＹ軸方向へ延伸さ
れＢ軸方向へ回転自在な主軸ヘッド（３３）と、この主
軸ヘッド（３３）に設けられＷ軸方向へ移動自在なスラ
イダ（４３）と、このスライダ（４３）の先端に設けら
れた主軸（４９）と、この主軸（４９）に着脱自在に装
着された工具（６５）と、を備えてなることを特徴とす
るものである。

【０００８】

【作用】この発明の工作機械を採用することにより、加
工すべきワーク（Ｗ）を割出しテーブル（１３）上に載
置固定し、ワークテーブル（９）をＸ軸方向へ移動せし
めると共に割出しテーブル（１３）をＣ軸方向に回転せ
しめて所望の角度に割出して位置決めする。次いで、刃
物台（２１）をＹ軸方向へスライダ（２７）をＺ軸方向
へ移動せしめ、主軸ヘッド（３３）をＢ軸方向へ旋回せ
しめる。さらに、主軸ヘッド（３３）に設けられたスラ
イダ（４３）をＷ軸方向へ移動せしめることによって、
主軸（４９）に装着された工具（６５）でもってワーク
に所望の加工が行われる。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００１０】図１，図２，図３および図４を参照する
に、工作機械１は例えば箱形状のベッド３を備えてお
り、このベッド３上の前部にはＸ軸方向（図２，図３，
図４において左右方向）へ延伸した複数の平行なガイド
レール５が敷設されている。このガイドレール５上には
複数の摺動部材７を介してワークテーブル９がＸ軸方向
へ移動自在に設けられている。このワークテーブル９の
駆動機構は図示省略されているが、すでに公知のサーボ
モータ，ボールねじ，ナット部材からなっているもので
ある。

【００１１】上記構成により、図示省略のサーボモータ
を駆動せしめると、ボールねじ，ナット部材を介してワ
ークテーブル９がガイドレール５に案内されてＸ軸方向
へ移動されることになる。

【００１２】前記ワークテーブル９上には割出しテーブ
ル用駆動モータ１１が設けられており、この割出しテー
ブル用駆動モータ１１上にはＣ軸方向（水平面において
回転方向）へ回転自在な割出しテーブル１３が設けられ
ており、前記割出し用駆動モータ１１の出力軸に装着さ
れている。前記割出しテーブル１３上には治具１５を介
して加工すべきワークＷが載置固定されている。

【００１３】上記構成により、割出し用駆動モータ１１
を駆動せしめると割出しテーブル１３が回転されるか
ら、割出しテーブル１３上に治具１５を介して載置固定
されたワークＷが所望の角度に割出されることになる。

【００１４】前記ベッド３上の後部にはＹ軸方向（図１
において左右方向、図３において上下方向）へ延伸した
複数の平行なガイドレール１７が敷設されており、この
ガイドレール１７上には複数の摺動部材１９を介して刃
物台２１がＹ軸方向へ移動自在に設けられている。この
刃物台２１の駆動機構は図示されていないが、すでに公
知のサーボモータ，ボールねじ，ナット部材からなって
いるものである。

【００１５】上記構成により、図示省略のサーボモータ
を駆動せしめると、ボールねじ、ナンット部材を介して
刃物台２１がガイドレール１７に案内されてＹ軸方向へ
移動されることになる。

【００１６】前記刃物台２１の前面にはＺ軸方向（図
１，図２，図４において上下方向）へ延伸した複数のガ
イドレール２３が敷設されており、このガイドレール２
３には複数の摺動部材２５を介してスライダ２７がＺ軸
方向へ移動自在に設けられている。このスライダ２７の
駆動機構は図示されていないが、すでに公知のサーボモ
ータ，ボールねじ，ナット部材からなっているものであ
る。

【００１７】上記構成より、図示省略のサーボモータを
駆動せしめると、ボールねじ，ナット部材を介してスラ
イダ２７がＺ軸方向へ移動されることになる。

【００１８】前記スライダ２７にはＹ軸方向へ延伸した
旋回軸２９が複数のベアリング３１を介して旋回自在に
支承されている。旋回軸２９の前側は前記スライダ２７
より前方へ突出されており、この旋回軸２９の突出部に
は主軸ヘッド３３が取付けられている。

【００１９】前記旋回軸２９の後部にはギア３５が嵌着
されており、このギア３５には他のギア３７が噛合され
ている。このギア３７にはＢ軸旋回用駆動モータ３９の
出力軸４１が装着されている。

【００２０】上記構成により、Ｂ軸旋回用駆動用モータ
３９を駆動せしめると、出力軸４１を介してギア３７が
回転される。このギア３７の回転によりギア３５，旋回
軸２９を介して主軸ヘッド３３がＢ軸方向（正面からみ
て左右方向）へ旋回されることになる。

【００２１】前記主軸ヘッド３３にはＷ軸方向（主軸ヘ
ッド３３の長手方向）へ移動自在なスライダ４３が設け
られている。より詳細には、図５および図６を参照する
に、主軸ヘッド３３の前面にはＷ軸方向（図６において
紙面に対して直交した方向）へ延伸した複数の平行なガ
イドレール４５が敷設されており、このガイドレール４
５には摺動部材４７を介して前記スライダ４３が設けら
れている。このスライダ４３の先端には主軸４９が装着
されている。

【００２２】前記スライダ４３にはＷ軸用駆動モータ５
１が取付けられており、このＷ軸用駆動モータ５１の出
力軸５３にはプーリ５５が嵌着されている。前記、スラ
イダ４３には回転自在なボールねじ５７が支承されてお
り、このボールねじ５７には別のプーリ５９が嵌着され
ている。このプーリ５９と前記プーリ５５とにはベルト
６１が巻回されている。前記ボールねじ５７には前記主
軸ヘッド３３に一体化されたナット部材６３が螺合され
ている。

【００２３】上記構成により、Ｗ軸用駆動モータ５１を
駆動せしめると、出力軸５３を介してプーリ５５が回転
される。このプーリ５５の回転によりベルト６１、プー
リ５９を介してボールねじ５７が回転される。このボー
ルねじ５７の回転によりスライダ４３がガイドレール４
５に案内されてＷ軸方向へ移動されることになる。

【００２４】前記主軸４９の先端（下端）には回転自在
な工具取付シャンク６３が支承されており、この工具取
付シャンク６３には着脱自在な工具６５が装着されてい
る。また、前記ベッド３上には前記刃物台２１を被った
カバー６７が取付けられており、このカバー６７の左，
右側にはフレーム６９，７１が取付けられている。前記
カバー６７の右側上部にはブラケット７３を介してＮＣ
装置７５が取付けられている。ＮＣ装置７５には原点
（全ての軸にある）とＣ軸の位置が予め測定して記憶さ
れている。

【００２５】前記フレーム６９の前部には種々な工具６
５を格納してある回転自在な円盤状のツールマガジン７
７が設けられている。しかも、このツールマガジン７７
を図２，図３において右方向へ移動させるために、前記
カバー６７、フレーム６９の上部にはガイドフレーム７
９が設けられている。このガイドフレーム７９に案内さ
れて、ツールマガジン７７が右方へ移動されることにな
る。図３に点鎖線で示したツールマガジン７７の位置が
工具６５の交換位置となるものである。

【００２６】図７を参照するに、主軸４９には取付穴７
９が形成されている。この取付穴７９は直径Ａからなる
穴７９Ａと、直径Ｂからなる穴７９Ｂの同心のストレー
ト穴で構成されている。すなわち、端面（図７において
上下面）から距離Ｃだけ（図７において上方向）入った
ところから穴７９Ａが穴７９Ｂに対して連通されている
（Ａ＜Ｂ）。しかも、穴７９Ａ，７９Ｂとも、距離Ｅ，
角度Ｆ度からなる同じ面取りがなされた面取り部７９
Ｃ，７９Ｄが形成されている。また、主軸４９の下面に
は廻り止めキー８１が設けられている。

【００２７】一方、主軸４９へ装着される工具６５を取
付けた工具取付シャンク６３には、前記穴７９Ａ，７９
Ｂに装着するため、ストレート形状からなる直径Ａ₁，
Ｂ₁からなる軸６３Ａ，６３Ｂが設けられている。この
軸６３Ａの上部には、図示省略のすでに公知のクランプ
機構によってクランプ，アンクランプされるプルスタッ
ド８３が設けられている。また、軸６３Ｂの上部には工
具６５を自動交換するため、自動交換装置のグリッパで
把持される把持溝８５Ｇを有した把持部８５が設けられ
ている。

【００２８】前記軸６３Ａ，６３Ｂの直径Ａ₁，Ｂ₁は
前記取付穴７９Ａ，７９Ｂの直径Ａ，Ｂに対して極少隙
間（通常０．００２〜０．００５ｍｍマイナス）を有し
ている。また、軸６３Ａの長さＣ₁は前記穴７９Ｂの長
さＣと同寸法を有している。さらに、軸６３Ａ，６３Ｂ
とも距離Ｅ，角度Ｆ度からなる同じ面取りがなされた面
取り部６３Ｃ，６３Ｄが形成されている。さらに、前記
把持部８５の前記廻り止めキー８１に対応した位置には
キー溝８７が設けられている。

【００２９】上記構成により、図８に示されているよう
に、主軸４９の軸心に対して工具取付シャンク６３がδ
だけ芯ずれした状態で、主軸４９に対して工具取付シャ
ンク６３が挿入されると、主軸４９に形成された面取り
部７９Ｃ，７９Ｄに工具取付シャンク６３の面取り部６
３Ｃ，６３Ｄがそれぞれ同時に当り、軸６３Ａ，６３Ｂ
を取付穴７９Ａ，７９Ｂに押込めば、工具取付シャンク
６３は主軸４９の軸心へ移動しながら挿入されて工具取
付シャンク６３が主軸４９の軸心に一致した状態で装着
されることになる。

【００３０】而して、主軸４９に対して工具取付シャン
ク６３が簡単な操作で装着でき、かつ容易に芯出しを行
なうことができる。

【００３１】図９（Ａ），（Ｂ）に示されているような
ワークとしての円筒Ｗの端面にピッチ円径Ａ^φで放射状
傾斜穴Ｗ_Aがβの角度で端面からＬの深さまで穴明けす
る場合の例をとって動作を説明すると、まず円筒Ｗを割
出しテーブル１３上に治具１５で載置固定せしめる。割
出しテーブル用駆動モータ１１を駆動せしめて割出しテ
ーブル１３をＣ軸方向へ回転せしめてワークＷ（円筒）
の芯出し行う。

【００３２】ワークテーブル９をＸ軸方向へ、刃物台２
１をＹ軸方向へ移動せしめて、垂直にしてあるＷ軸の工
具６５の芯とワークＷの芯を合せる。Ｗ軸用駆動モータ
５１を駆動せしめスライダ４３をＷ軸方向（上下方向）
に移動させて主軸４９に装着された工具６５の刃先を、
Ｂ軸である旋回軸２９の芯へ一致させる。

【００３３】Ｚ軸（主軸ヘッド３３）を下降させてワー
クＷの上面を工具６５の刃先を当てる。この場合、ワー
クＷの上面と工具６５の刃先との距離ｂが予め判ってい
れば当てる必要はない。工具６５を傾斜してもワークＷ
と干渉を生じない量とエアカット分ａ量をＷ軸（主軸４
９）を上昇せしめる。Ｂ軸（旋回軸）２９で主軸４９を
β角度だけ傾斜させる。

【００３４】加工穴ピッチ円径のＡの半分Ａ／２だけワ
ークテーブル９をＸ軸方向へ移動させた後、Ｗ軸をＬ＋
ａ切込む（加工する）。この場合、工具６５の刃先がｂ
だけ上方にあるときは、Ｚ軸をｂだけ下降してからＷ軸
をＬ＋ａ分加工する。Ｗ軸をＬ＋ａだけ後退（上昇）し
てＣ軸で割出し、以降上述の要領で次々と放射状傾斜穴
Ｗ_Aの加工が行われる。

【００３５】次に図１０（Ａ），（Ｂ）に示されている
ように、ワークＷに半球面を加工し、その半球面に放射
状ノズル穴を明ける例の動作を説明すると、まずワーク
Ｗの半球面は砥石の切り味が良いように、工具６５とし
て円筒砥石の外周を使用する。プログラムを簡単化する
ための最終球の半径Ｒのみを指示して切込みによるＲ変
化はさけるようにする。

【００３６】Ｃ軸を回転させておき、Ｘ−Ｚ軸平面でＲ
指示して１／４円弧動作させ、Ｂ軸は円弧直角旋回の同
時３軸動作を行う。（Ｂ，Ｘ，Ｚ軸同時動作とＣ軸単独
回転）（Ｃ軸は同期の必要はなく、回転していればよ
い。）切込みはＹ軸とし、ワークＷの芯（Ｃ軸芯）がらオフセ
ットした位置から加工を初めワークＷの芯まで達したら
加工を終了せしめる。

【００３７】次に、Ｂ軸の芯を球軸芯高さに一致させ、
主軸４９の軸芯を球心（Ｘ，Ｙ軸）に一致させておけ
ば、Ｃ軸割出しとＢ軸傾斜角度とＷストロークとで放射
状ノズル穴を加工することができる。この例では、プロ
グラムするのに三角函数はほとんど使用しないで済み、
プログラムを簡単にすることができる。しかも、ワーク
Ｗの段取り替をしないで複数の加工を行うことができ
る。

【００３８】このように、ワークＷをＸ軸方向とＣ軸方
向へ移動せしめると共に、工具６５をＹ，Ｚ，Ｂおよび
Ｗ軸へ移動せしめることによって、セラミックス，超
硬，鋼材，レアメタル例えば人工骨のような球と、シャ
ンクが一体となった形状や、底付穴角のコーナー加工，
傾斜穴などの小物特殊形状を、研削，ミーリング，ドリ
リング加工し、高精度に鏡面に近い面粗度で能率よく、
段取り替えなしで、さらに簡単なプログラムで加工する
ことができる。

【００３９】ワークテーブル９上の適当な位置へタッチ
プローグを固定しておいて、Ｗ軸を上下することと、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の移動量とで工具６５の刃先位置、径を確
認し、補正，基準位置設定を容易に行うことができる。
タッチプローブ、Ｃ軸はワークテーブル９上にあり、相
対的な位置Ｘ、Ｙ、Ｚは狂わないから予め予測しておけ
ば、工具６５の刃先を旋回中心やＣ軸の軸心などに一致
させることができる。

【００４０】主軸４９に取付けた工具取付シャンク６３
は交換差換え可能で、ツールマガジン７７にあるものと
自動的に交換することができる。また、Ｗ軸ボールね
じ，工具取付シャンク６３の取付等は、ベアリングやモ
ータの熱を遮断するために水冷となっている。すなわ
ち、ベッド３内に設けたフィルターで濾過した冷却水を
通すことにより行われる。ベット３内には冷却水を収納
しておくタンクがあることは勿論のことである。

【００４１】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜の変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。

【００４２】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れているとおりの構成であるから、ワークを傾斜させな
いで、段取り替えすることなく５面加工ができると共
に、位置合せ計算などの絶対量が少なく簡単な加工プロ
グラムで加工でき、さらに放射状穴、凹凸状の球などの
研削，ミーリング，ドリリング加工を高精度に鏡面に近
い面粗度で能率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す工作機械の右側面図
である。

【図２】図１における正面図である。

【図３】図１における平面図である。

【図４】図１における後面図である。

【図５】図１におけるＶ矢視部の拡大断面図である。

【図６】図５における平面図である。

【図７】主軸に工具を取付けた工具取付シャンクの装着
状態を示す正面断面図である。

【図８】図７における主軸に工具取付シャンクを装着せ
しめる動作説明図である。

【図９】この発明の工作機械によりワークを加工する一
例の説明する説明図である。

【図１０】この発明の工作機械によりワークを加工する
一例の説明する説明図である。

【符号の説明】

１工作機械３ベッド９ワークテーブル１３割出しテーブル２１刃物台２７スライダ２９旋回軸３３主軸ヘッド４３スライダ４９主軸６５工具７７ツールマガジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−152011（ＪＰ，Ａ) 特開平５−277860（ＪＰ，Ａ) 特開平２−24031（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−191538（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−77420（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−94080（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 1/00 - 1/76

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベッド（３）上に設けられＸ軸方向へ移
動自在なワークテーブル（９）と、このワークテーブル
（９）上に設けられ加工すべきワーク（Ｗ）を回転せし
めるＣ軸方向へ回転自在な割出しテーブル（１３）と、
前記ベッド（３）上に設けられＹ軸方向へ移動自在な刃
物台（２１）と、この刃物台（２１）に設けられＺ軸方
向へ移動自在なスライダ（２７）と、このスライダ（２
７）にＹ軸方向へ延伸されＢ軸方向へ回転自在な主軸ヘ
ッド（３３）と、この主軸ヘッド（３３）に設けられＷ
軸方向へ移動自在なスライダ（４３）と、このスライダ
（４３）の先端に設けられた主軸（４９）と、この主軸
（４９）に着脱自在に装着された工具（６５）と、を備
えてなることを特徴とする工作機械。