JP3537580B2 - 数値制御付フライス盤の主軸の保持具取付用テーパー面の研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、数値制御付フラ
イス盤等の工作機械の主軸端部に形成された保持具取付
テーパー面の修正、すなわち、フライス工具等を取り付
けるための工具保持具が嵌挿されるテーパー面の摩耗に
よる精度不良を修正するための、主軸の保持具取付用テ
ーパー面の研削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、主軸には、長手方向に沿って
例えば７／２４のテーパー面を形成する中空穴が形成さ
れており、その一端部は、端面の側に行くに従って若干
拡径されたテーパー穴とされている。そして、このテー
パー穴に工具保持具等を嵌挿して使用されている。とこ
ろが、使用に伴いテーパー面が摩耗するため、例えば、
当初９０％以上の割合で接触を保っていた主軸と工具保
持具とは、使用に伴い両者の接触が４０％程度にまで低
下してしまう。そして、テーパー部の接触率が低下する
と、切削等加工中に、工具の振れ、たわみ、逃げ、倒
れ、ビビリなどが発生し、加工精度の低下を招くと共に
工具の寿命が短くなるといった問題があった。そこで、
従来は、テーパー部の接触率が低下した場合、主軸を工
作機械等から取り外し、工作機械メーカーにおいて、主
軸のテーパー面を改めて研削し直していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、工作機械から主軸を取り外して工作機械メー
カーに持ち込んでいたので、種々の不利、不便があっ
た。すなわち、主軸には、多数の歯車や軸受が設けら
れ、これらが工作機械の他の歯車等と関連して組み付け
られているので、工作機械から主軸を取り外して分解し
たり、逆に取り外した主軸を機械に付け直すのに多大の
時間を要した。また、従来の方法では、取り外した主軸
を工作機械メーカーにまで持って行って加工する必要が
あり、少なくとも２０日程度の日数を要し、その間、機
械を使用できないといったことから、時間的、経済的な
問題もあった。この発明は、これらの課題を解決するた
めになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の、主軸の保持具取付用テーパー面の研削
方法は、ＮＣ工作機械が数値制御により正確・精密で迅
速な加工を行う点に着目し、ＮＣ工作機械の主軸のテー
パー面の研削を、その工作機械自身のＮＣ制御により行
おうとするものである。すなわち、請求項１に記載の発
明は、フライス盤等の工作機械のテーブルに、砥石を、
主軸と平行な砥石軸に回転可能に設け、主軸に取り付け
たドレッサーにより、前記砥石を主軸テーパー面と適合
した傾斜に成形し、この砥石を用い、工作機械自体の数
値制御によって砥石を主軸に対してテーパー面の傾斜に
合わせて動かすことにより、主軸のテーパー面を研削す
ることを特徴とする数値制御付きのフライス盤等の工作
機械の主軸の保持具取付用テーパー面の研削方法。ま
た、請求項２に記載の発明は、フライス盤のテーブル
に、砥石を回転させる砥石軸を主軸と平行に配置し、主
軸に一のセンターを取り付ける一方、前記砥石軸に他の
センターを取り付け、両センターを突き合わせて両軸の
軸心を仮合わせし、砥石軸にピックテスターを取り付
け、その測定子を主軸のテーパー面に当接した状態で、
砥石軸を手動で回転させて、その指針が所定範囲内に収
まるようテーブルを微調整して両軸の軸心を一致させ、
主軸に対して径方向一方に、砥石軸を移動させ、砥石軸
にセンターを取り付ける一方、主軸にダイヤモンドドレ
ッサーを取り付けて、両者の先端を突き合わせて、ダイ
ヤモンドドレッサーを前記径方向一方に向けて配置し、
砥石軸に、略短円柱形状の砥石をセットし、この表面を
前記ダイヤモンドドレッサーにて主軸のテーパー面と適
合する傾斜に成形し、その砥石を用い、フライス盤自体
の数値制御によって砥石を主軸に対してテーパー面の傾
斜に合わせて動かすことにより、主軸のテーパー面を研
削することを特徴とする数値制御付きのフライス盤の主
軸の保持具取付用テーパー面の研削方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の、主軸の保持具
取付用テーパー面の研削方法について、さらに詳細に説
明する。なお、ここでは便宜上、ＮＣ立フライス盤の主
軸のテーパー面を研削する場合について説明する。図１
は、立フライス盤のテーブルと主軸ヘッドの部分のみを
示した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図であ
る。この図に示すように、この立フライス盤は、被削材
を固定したテーブル１が左右及び前後方向に移動可能な
一方、このテーブル１に対して主軸ヘッド２が上下方向
に移動可能で、また、主軸ヘッド２に対して主軸２０を
備えるクイル２１が上下方向に移動可能な構成である。
主軸２０には、上下方向に貫通穴が形成されており、そ
の下部は下方に行くに従って拡径したテーパー穴２２と
されている。そして、このテーパー穴２２に、フライス
等を備える工具保持具等を嵌挿して使用される。本発明
は、工具保持具とテーパー穴２２との接触不良を是正す
るためのものであり、テーパー面を初期の傾斜角度に研
削しなおすための方法である。以下、この発明の研削方
法について時系列に説明する。

【０００６】（１）まず、テーブル１の水平と、主軸ヘ
ッド２やクイル２１の垂直を確認する。これは、図２に
示すように、ダイヤルゲージ３により行われる。すなわ
ち、主軸２０のテーパー穴２２にダイヤルゲージ用治具
３０を嵌挿し、その下端部に、径方向外側に延びるアー
ム３１を介してダイヤルゲージ３を設けて使用される。
ダイヤルゲージ用治具３０は、上部に主軸２０のテーパ
ー穴２２への嵌挿部が形成された略円柱体からなる。ダ
イヤルゲージ３は、筒状のスピンドル３２から測定子３
３を突出させ、この測定子３３のスピンドル３２に対す
る摺動量を指針３４により拡大して表示するものであ
る。なお、ダイヤルゲージ３は、工作機械の精度等を考
慮して適当なものが使用されるが、例えば最小目盛が１
μｍのものが使用される。テーブル１の水平を確認する
には、ダイヤルゲージ３の測定子３３をテーブル１の表
面に軽く当接して、テーブル１を左右及び前後に移動さ
せて、ダイヤルゲージ３の指針３４の変動を見ることに
より行う。また、テーブル１に対する主軸２０の垂直の
確認は、ダイヤルゲージ３の指針３４をテーブル１の表
面に軽く当接した状態で、主軸２０まわりにアーム３１
を手動で回転させて指針３４の変動を見ることにより行
う。そして、これら指針３４の変動が所定範囲内に収ま
っているかを確認する。

【０００７】（２）次に、主軸テーパー面２２を研削す
るための研削装置４をテーブル１に設置するのである
が、それには、図３に示すような研削用治具５を用いて
行う。図３は、研削用治具５の一実施例を示す図であ
り、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は側面図
である。この図に示すように、この実施例の研削用治具
５は、略逆Ｔ字形状に形成されてなる。すなわち、下部
に形成された板状の取付片５１の左右方向中央部から上
方に突出して保持部５２が一体形成されてなる。また、
保持部５２には、前面及び下面に開口して掘込部５３が
形成されている。保持部５２の上部には、掘込部５３と
連続して、上下方向に貫通した保持穴５４が形成されて
いる。また、保持穴５４は、保持部５２の前面に開口す
るように、細長く切り欠かれた切欠溝５５を形成されて
いる。そして、この切欠溝５５を横断して保持部５２に
は緊締ボルト穴５６が２つ上下に離間して左右方向に貫
通して形成されている。なお、この緊締ボルト穴５６
は、ボルトの頭部を埋没可能に、一端部５６ａを座ぐり
形成されている。また、緊締ボルト穴５６は、座ぐり形
成した側の一片５６ｂは、ボルトの軸径よりもやや大き
い径に形成されている一方、切欠溝５５を挟んだ他片５
６ｃは、ネジ溝が切られてネジ穴とされている。左右の
取付片５１にはそれぞれ、前後方向中央部に据付ボルト
挿通穴５７が形成されている。そして、この据付ボルト
挿通穴５７を挟んだ前後部に、それぞれ取付ボルト穴５
８が形成されている。

【０００８】図８は、図３の研削用治具５をフライス盤
のテーブル１に設置した使用状態を示す図である。研削
用治具５は、直方体形状のブロック６上に載置、固定し
て使用される。研削用治具５とブロック６との固定は、
研削用治具５の取付片５１の前後に形成された取付ボル
ト穴５８を介して六角穴付ボルトからなる取付ボルト６
０Ａをブロック６にねじ込むことにより行われる。研削
用治具５及びブロック６のテーブル１への固定は、テー
ブル１の下部からブロック６を介して挿通された据付ボ
ルト６０Ｂを研削用治具５の取付片５１の前後方向中央
部に形成された据付ボルト挿通穴５７を挿通させた後、
ナット締めすることにより行われる。研削用治具５に
は、砥石４０を回転自在に設ける研削装置４が設置され
る。研削装置４は、上下方向に砥石軸４４を備える略棒
状の本体部４１が研削用治具５の保持部５２に保持され
て設けられる。すなわち、研削装置４の本体部４１を保
持穴５４に差し込んだ後、緊締ボルト穴５６に六角穴付
ボルトからなる緊締ボルト５０を差し込んで、切欠溝５
５の幅を狭くするように緊締ボルト５０を締め、保持穴
５４を縮径させて研削装置４の本体部４１を緊締して固
定する。研削装置４の本体部４１の下部には、砥石軸４
４を回転させる駆動手段が設けられている。駆動手段
は、歯車等により砥石軸４４を回転させるものであって
もよいが、空気や電気により高速回転させる構成とすれ
ば、より高精度の加工ができるので好適である。図８の
研作装置４は、空圧によって砥石軸４４を回転させる構
成であり、４２は空気を送り込むエアー給管を示してい
る。

【０００９】（３）次に、研削装置４の砥石軸４４の軸
心を主軸２０の軸心と一致させて、ＮＣ制御する際のフ
ライス盤における原点を定める。それには、砥石軸４４
に、砥石４０に替えてセンター針４３を取り付ける一
方、工作機械の主軸２０にもセンター針２３を取り付け
て行う。まず、砥石軸４４と主軸２０の軸心を一致させ
るために、図４に示すように、主軸のセンター針２３と
研削装置４のセンター針４３との各先端を突き合わせ
て、主軸２０と砥石軸４４の軸心を仮合わせする。その
後、研削装置本体４１からセンター針４３を取り外し、
その代わりにピックテスター３５を取り付ける。このピ
ックテスター３５は、測定子３６を斜め上方に向けて使
用する。具体的には、主軸２０のテーパー面２２にピッ
クテスター３５の測定子３６を当接し、主軸２０を固定
した状態で砥石軸４４を回転させて、ピックテスター３
５の指針３７の変動をみる。そして、ピックテスター３
５の指針３７の振れが所定範囲内に収まるように、テー
ブル１を左右若しくは前後方向に微小量移動させて調整
する。このようにして主軸２０の軸心と砥石軸４４の軸
心とを一致させ、この点を原点としてＮＣフライス盤に
登録する。

【００１０】（４）次に、主軸２０のテーパー面２２を
研削するための研削砥石を所定のテーパーに成形する。
研削砥石４０は、ほぼ短円柱形状に形成されてなり、砥
石軸４４に支持される。主軸２０のテーパー面が７／２
４で傾斜している場合、すなわち軸方向（図１（Ａ）の
Ｚ方向）に２４進むに伴って径方向（図１（Ａ）のＸ方
向に７だけ変位するテーパー穴の場合、砥石４０の両角
４６も７／２４の割合で傾斜させる必要がある。このた
めに、図７の主軸２０に取り付けた砥石成形具７により
砥石４０の外周部を成形する。砥石成形具７は、上部が
主軸２０のテーパー穴２２に取り付けられ、下部に、径
方向外側に突出してダイヤモンドドレッサー７１が設け
られている。このダイヤモンドドレッサー７１の先端部
には砥石４０を成形するためのダイヤモンド７２が設け
られている。砥石４０の成形に際しては、まず図６に示
すように、前記（３）の状態からテーブル１を径方向一
方（例えば図１（Ａ）のＸ方向）にのみ移動させた後、
研削装置本体４１にセンター針４３を再び取り付け、こ
のセンター針４３の軸心とダイヤモンドドレッサー７１
の先端部とを突き合わせて、ダイヤモンドドレッサー７
１を前記径方向一方に向けて配置する。なお、ダイヤモ
ンドドレッサー７１は、先端部を７／２４の１／２つま
り砥石４０の片角に相当する角度下方に向けて配置さ
れ、砥石４０のテーパー面（外面）４０ａに対して直角
に向けることが好適である。砥石４０の成形は、フライ
ス盤をＮＣ制御することにより行われる。なお、砥石４
０として、円柱形状のものを使用してもよいが、あらか
じめ７／２４に近いテーパーに荒削りされたものを用い
てもよい。砥石４０を成形するには、例えば、砥石回転
数＝１５０００ｒｐｍ、送り＝３００ｍｍに設定し、１
回の切込みが荒削り＝０．０５ｍｍ、仕上げ削り＝０．
０３ｍｍにて行う。この場合において、主軸２０は固定
して作業を行う。

【００１１】（５）最後に、このように成形した砥石４
０を用いて、主軸テーパー面２２の研削を行う。これに
は、テーパー角度７／２４にて加工するＮＣデータを作
成して行う。研削条件としては、例えば、砥石回転数１
５０００ｒｐｍ、主軸回転数３００ｒｐｍ、切込みは、
荒削りは一回当たり０．００５ｍｍで５往復させ、仕上
げは０．００２ｍｍで砥石の逃げが無くなるまでとす
る。なお、研削送りは、荒削りが１５０ｍｍ、仕上げが
１００ｍｍとする。さらに、研削長さは、砥石４０がテ
ーパー面２２を完全に上下に通過するようにして研ぎ残
しがないように設定する。例えば、図９に示すように、
主軸２０の端面２０ａから上方にＡ＝１０５ｍｍだけ７
／２４のテーパー穴２２が形成されている場合、前記端
面２０ａから砥石上面４０ｂをＢ＝５ｍｍ空けた位置か
ら、上方にＣ＝１２５ｍｍ進んだ位置まで研削するもの
とする。これにより、主軸２０のテーパー面２２を初期
の傾斜角度にして、テーパー面２２と工具保持具との当
たりを良くすることができる。

【００１２】なお、この発明の、主軸の保持具取付用テ
ーパー面の研削方法は、上記実施例の構成に限らず、適
宜変更可能である。例えば、上記実施例では、立フライ
ス盤の主軸２０の研削について説明したが、この発明の
研削方法は、垂直方向に延びる主軸２０のみならず、水
平方向に延びる主軸（例えば、横フライス盤の主軸）の
研削にも適用可能である。この場合には、テーブル１に
研削装置４を取り付けるための研削用治具５を変更すれ
ばよい。

【００１３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の主軸の
保持具取付用テーパー面の研削方法によれば、工作機械
から主軸を取り外さずに、主軸の保持具取付用テーパー
面を適正なテーパーに研削することができて便利であ
る。すなわち、テーパーを適正なものに研削し直す場合
においても、工作機械に取り付けた状態で研削を行うこ
とができるので、メーカーにまで主軸を持って行く必要
がなく、即時にテーパーの修正をすることができ、長期
間に渡って作業を中断せざるを得ない不都合を回避で
き、作業中断による時間的、経済的負担が大幅に軽減さ
れる。また、テーパー部の接触率を向上させることによ
り、加工中の工具のたわみや逃げ、倒れ、ビビリが無く
なるだけでなく、これによって面精度や寸法精度を向上
させると共に工具寿命を延ばすこともできる。さらに、
工具を安定して主軸に保持することができるので、より
過酷な切削条件を適用することができ、生産性の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の研削方法が適用される立フライス盤
のテーブルと主軸ヘッド部の一例を示し、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側面図である。

【図２】テーブルの水平、主軸ヘッド・クイルの垂直を
確認する作業状態を示した図である。

【図３】この発明の研削方法に使用される研削用治具の
一実施例を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平
面図、（Ｃ）は側面図である。

【図４】この発明の研削方法において、主軸と砥石軸と
の軸心を一致させるために、それぞれに設けたセンター
を突き合わせて仮合わせした状態を示す図である。

【図５】この発明の研削方法において、砥石軸にピック
テスターを取り付けて、主軸と砥石軸との軸心を一致さ
せる状態を示す図である。

【図６】この発明の研削方法において、主軸に設けたダ
イヤモンドドレッサーを径方向一方に向ける状態を示す
図である。

【図７】この発明の研削方法において、主軸に設けたダ
イヤモンドドレッサーにより、砥石を成形する状態を示
す図である。

【図８】この発明の研削方法において、主軸のテーパー
面の研削状態を示す図である。

【図９】この発明の研削方法において、主軸のテーパー
面の研削する際の砥石の上下方向の移動状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ テーブル ２ 主軸ヘッド ３ ダイヤルゲージ ４ 研削装置 ５ 研削用治具 ６ ブロック ７ 砥石成形具 ２０ 主軸 ２１ クイル ２２ テーパー面 ２３ センター針 ３５ ピックテスター ４０ 砥石 ４３ センター針 ４４ 砥石軸 ７１ ダイヤモンドドレッサー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フライス盤等の工作機械のテーブルに、
   砥石を、主軸と平行な砥石軸に回転可能に設け、 主軸に取り付けたドレッサーにより、前記砥石を主軸テ
   ーパー面と適合した傾斜に成形し、 この砥石を用い、工作機械自体の数値制御によって砥石
   を主軸に対してテーパー面の傾斜に合わせて動かすこと
   により、主軸のテーパー面を研削することを特徴とする
   数値制御付きのフライス盤等の工作機械の主軸の保持具
   取付用テーパー面の研削方法。
2. 【請求項２】 フライス盤のテーブルに、砥石を回転さ
   せる砥石軸を、フライス盤の主軸と平行に配置し、 主軸に一のセンター針を取り付ける一方、前記砥石軸に
   も他のセンター針を取り付け、両センター針を突き合わ
   せて両軸の軸心を仮合わせし、 砥石軸にピックテスターを取り付け、その測定子を主軸
   のテーパー面に当接した状態で、砥石軸を手動で回転さ
   せて、その指針が所定範囲内に収まるようテーブルを前
   後左右に微調整して両軸の軸心を一致させ、 主軸に対して径方向一方に、砥石軸を移動させ、 砥石軸にセンター針を取り付ける一方、主軸にダイヤモ
   ンドドレッサーを取り付けて、両者の先端を突き合わせ
   て、ダイヤモンドドレッサーを前記径方向一方に向けて
   配置し、 砥石軸に、略短円柱形状の砥石をセットし、この表面を
   前記ダイヤモンドドレッサーにて主軸のテーパー面と適
   合する傾斜に成形し、 その砥石を用い、フライス盤自体の数値制御によって砥
   石を主軸に対してテーパー面の傾斜に合わせて動かすこ
   とにより、主軸のテーパー面を研削することを特徴とす
   る数値制御付きのフライス盤の主軸の保持具取付用テー
   パー面の研削方法。