JP3672325B2

JP3672325B2 - 工作機械装置

Info

Publication number: JP3672325B2
Application number: JP53356699A
Authority: JP
Inventors: 一之平元
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: IL131061A0; CA2276724A1; EP1004396A1; EP1004396A4; US6244928B1; WO1999059774A1; EP1004396B1; DE69836381D1; DE69836381T2

Description

技術分野
本発明は、工作機械装置および加工方法に関し、特に、工具によってワークに機械加工を施す場合に、常に加工液を加工部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去および冷却作用を最適に達成する工作機械装置および加工方法に関する。本発明は、砥石車、種々のフライス工具等の外周面に加工作用部を有した工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の径や加工条件、並びに工具とワークとの位置関係の変化に応じて加工部に対して加工液を最適の供給状態で噴出することが可能な工作機械装置および加工方法に関する。
従来の技術
工作機械の工具によって特に金属ワークを加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必要となる。
従来から用いられる工作機械における加工液の供給装置としては、例えば、実開昭６１−１２４３６６号が加工液の供給装置として砥石の接線方向に向いて配設された加工液ノズルを、当該接線方向に対して直交する方向に移動可能な支持方法で砥石フードに取着して、砥石径の変化にかかわらず、作業者が調整ハンドルを操作することによって砥石の接線方向に沿って加工液を供給するようにした言わば手操作型の加工液供給装置を開示している。然しながら、この従来技術による加工液供給装置では、砥石によるワークの研削加工の過程で、加工点が移動した場合にも加工液が移動後の加工点に対して接線方向に加工液を噴射することが可能なまでには構成されていないと言う点で未だ満足のゆく加工液供給装置とは言いがたいものである。
また、特開平１−１４６６６２号は、加工輪郭に沿って研削砥石による研削加工を遂行する過程で、研削砥石を保持する主軸の周囲に割出旋回が可能に研削液噴射ノズルを設け、砥石の研削工程における移動制御プログラムに基づいて、同研削液噴射ノズルを研削点に向けて位置決め制御する方法を開示している。然しながら、この従来技術による研削液噴射方法では、研削砥石によるワークの加工点が変位した場合に、研削液噴射ノズルを、主軸の周囲に旋回移動させて研削液の噴射方向の調節を行おうとしたものであり、故に、砥石の中心に対して径方向には移動可能に設けられていないために、径が異なる砥石を主軸に保持して研削加工を行う場合には、研削液噴射ノズルによる研削液の噴射方向を適正な方向に調節する方法については開示がない。
更に、特開平６−３１５８２号はマシニングセンタ用注水装置を開示している。このマシニングセンタ用注水装置は、マシニングセンタの工具による加工点に対して注水ノズルを用いた注水が、水平方向および上下方向に変化自在に行われ、常に加工点に向かって注水ができるようにした構成を有している。この従来の注水装置は、工具を保持した主軸の周囲にギアリングの回動に従って注水ノズルが移動可能に設けられて加工点が水平方向に移動する場合にも移動角度に合わせて注水ノズルも移動し、加工点を狙って注水が行われるように構成され、また、加工点が高さ方向に変化する場合には、注水ノズルの根元部が回動してノズル先端が上下し、注水位置が加工点からずれないようにしている。
然しながら、この従来技術のマシニングセンタの注水装置は、主軸に装着された工具の中心に対して半径方向には移動可能に構成されていないために、工具径が変化した場合には、加工点に対して充分に正確に加工点に向けて注水方向を調節し得なくなると言う難点を有している。
更に、米国特許第４，６１９，０７８号は研削砥石用保護フードを備えた研削盤を開示している。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、そのフードに加工液供給ノズルが設けられ、フードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成されている。更に加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成されている。そして、研削砥石とワークとが係合する加工領域へ加工液が噴射されるように、かつフードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動される。
しかしながら、この従来技術は、平面研削盤等の研削専用の工作機械で、かつ研削砥石用保護フードを有することを必須の構成要件にしている。従って、マシニングセンタのように自動工具交換によって主軸に工具を着脱自在に装着しようとすると、フードがじゃまになって自動工具交換は行えないという問題点がある。またワークの回転送り軸を有さず、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の直動３軸送りしか有さない研削盤のために、ワークの形状によってはワークとフードとの干渉がさけられなかったり、干渉をさけると加工液が加工領域に供給できなくなるという問題点を有している。更に、この従来技術には、研削砥石の径を測定する工具測定手段を具備しておらず、研削砥石の磨耗時やドレッシング、ツルーイング後の径変化時に工具径の測定結果を得て自動的に加工液供給ノズルのラジアル方向位置を調節する技術については開示されていない。
発明の概要
依って、本発明の主たる目的は、工作機械の主軸に着脱自在に装着される工具の径変化、加工点の変動に対応して工具とワークとの係合域に対して加工屑除去と冷却の観点から最も適切な位置に加工液供給装置の加工液ノズルを位置決めして加工液を供給しつつ加工が行える工作機械装置および加工方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、工具に修整処理を施した場合に、修整前後の工具径の変化に追随して加工液ノズルを自動的に再位置決めして加工を開始することが可能な工作機械装置および加工方法を提供することにある。
本発明によれば、工作機械の主軸に工具格納装置との間で交換可能に装着された研削砥石と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてワークに所望形状の加工を施す工作機械装置であって、
前記主軸と前記テーブルとをＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向へ相対移動させる直動移動手段と、
前記テーブルに前記主軸の軸線と平行なＺ軸まわりの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えるワーク回転手段と、
前記主軸と相対移動する前記工作機械の構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着した研削砥石の外周部をツルーイングまたはドレッシングする工具修整手段と、
前記主軸と相対移動する前記工作機械の構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着した研削砥石の工具径を測定可能な工具測定手段と、
前記研削砥石とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを備えると共に、加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段と、
前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する支持手段と、
前記工具測定手段により測定した前記研削砥石の工具径に応じて前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石のラジアル方向へ移動させて位置決めする第１の加工液ノズル移動手段と、
前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石の周りの周回方向へ移動させることができ、かつ位置決めすることができる第２の加工液ノズル移動手段とを具備した工作機械装置が提供される。
更に、本発明によれば、工作機械の主軸に工具格納装置との間で交換可能に装着された研削砥石と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてワークに所望形状の加工を施す加工方法であって、
前記主軸と前記テーブルとをＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向へ直動の相対移動を行わせること、
前記テーブルに前記主軸の軸線と平行なＺ軸まわりの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、必要に応じて前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えること、
前記主軸と相対移動する前記工作機械の構造体の一部に工具修整手段を設け、前記主軸に装着した研削砥石の外周部をツルーイングまたはドレッシングすること、
前記主軸と相対移動する前記工作機械の構造体の一部に工具測定手段を設け、前記主軸に装着した研削砥石の工具径を測定すること、
加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段の加工液ノズルによって、研削砥石とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射すること、
前記工具測定手段により測定した前記研削砥石の工具径に応じて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石のラジアル方向へ移動させて位置決めすること、
ワークの加工プログラムによって定まる研削砥石とワークとが係合する加工領域の位置に対応した移動指令に基づいて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石の周りの周回方向へ移動させることまたは位置決めすることを含む加工方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明の上述の目的およびその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本発明の実施例に基づいて更に説明する。同添付図面において、
図１は、本発明の一実施例による加工液供給装置を備えた工作機械の要部の構成を示す正面図である。
図２は、図１のII−II線で示す矢印方向から見た工作機械におけるワーク取付装置、工具修整装置および自動工具測定装置の配置状態を示した側面図である。
図３は、工作機械の主軸頭内で回転可能な主軸に転送、装着された工具と主軸の外周域に設けられた加工液供給装置の液供給ノズルおよびその支持手段を示した要部断面図である。
図４は、図３の矢視線IVで示す方向から見た主軸頭、主軸、加工液供給装置等の配置および構成を示した一部を断面した側面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１および図２を参照すると、工作機械は、主軸頭１０を有し、この主軸頭１０の内部に高速回転が可能に主軸１２が備えられている。そして、この主軸頭１０は、図示省略された機械コラムに搭載されて、同機械コラムと共に図示されていない基台に対して、また機械コラムに対して相対的に、図示のように直交する二軸（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭１０および同主軸頭１０が保持した主軸１２の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器（図示なし）を介して検出される構成になっている。
工作機械は更に例えば周知の工具マガジン等からなる工具格納装置１４を備え、この工具格納装置１４に格納された工具Ｔおよび後述するワークＷの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置Ｍ_Rを周知の工具交換アーム等の工具交換手段（図示なし）を用いて主軸頭１０の主軸１２に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図１の上段側に実線で示す場合には、工具格納装置１４から工具交換手段によって主軸１２に工具Ｔの一例として砥石車Ｔが装着された様子を示し、また、下段に破線で示す場合は、主軸１２にワーク測定装置Ｍ_Rが装着された様子を示している。
他方、上記の主軸頭１０と対向した位置には基台１６上において上述の二軸方向と直交した他の一軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能にテーブル１８が搭載されている。このテーブル１８の上方にはロータリヘッド２０がロータリヘッドベース２２を介して搭載されており、このロータリヘッド２０の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具２４に被加工対象としてのワークＷが取着されるようになっている。なお、ワーク把持具２４はロータリヘッド２０の内部に収納されたサーボモータからなる駆動モータ（図示なし）によって割り出し回転自在に設けられている。
また、ロータリヘッドベース２２の内部にも駆動モータ（図示略）が内装されており、この駆動モータによって回動される工具修整装置（砥石ドレッサ）２６がサポート２８によって回動可能に支持されると共にその中心軸は基台１６上におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸方向における既知の基準位置に設定され、かつ工具修整装置２６の外径寸法値（すなわち、砥石ドレッサの外径寸法値）も既知データとして上記設定位置の基準位置データと共に後述する機械制御装置４０（図２参照）に予め記憶されている。
また、テーブル１８上において、上記の工具修整装置２６とはＸ軸方向に隔たった所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置３０が設けられている。すなわち、テーブル１８においてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置３０が設けられ、その位置データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の座標値）は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図２に示すように、同自動工具測定装置３０はテーブル１８の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋３２で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置３０は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端３０ａを有し、主軸頭１０および機械コラムの既述したＸ，Ｙ軸の二軸方向の移動とテーブル１８のＺ軸方向の移動とによって主軸１２に装着された工具Ｔを同自動工具測定装置３０の測定先端３０ａに当接させることにより、工具Ｔの外径寸法が測定可能になっている。つまり、自動工具測定装置３０における測定先端３０ａの基台１６に対するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置４０に予め記憶されていることから、工具Ｔと測定先端３０ａとの接触時における機械側の位置検出器から入力されるＸ，Ｙ，Ｚ軸における位置データを機械制御装置４０に入力することにより、工具Ｔの外径寸法の実測値を演算により求めることが可能になっている。
なお、既述したワーク測定装置Ｍ_Rが主軸１２に装着された場合にも、主軸１２の中心位置は既知データとして機械制御装置４０に予め記憶されており、主軸１２およびテーブル１８が既述の三軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）に相対的に接近送り動作されることによって、ワーク把持具２４に取着したワークＷの外形部位にワーク測定装置Ｍ_Rの測定先端が接触したとき、送り動作量の測定値と主軸１２の位置に関する既知データとから機械制御装置４０においてワークＷの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置３０は、ワークＷと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。
さて、本実施例に係る工作機械においては、主軸１２を有した主軸頭１０の外周域に加工液供給装置４２が常設されており、この加工液供給装置４２は、液供給ノズル４４を先端部に有し、また図１および図２には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有している。上記の液供給ノズル４４は、最先端に加工液を噴出する液噴出口４４ａを備え、工具ＴによってワークＷの加工作用が行われる際に、この液噴出口４４ａから加工液を工具ＴとワークＷとが係合して加工を進捗させる加工領域に加工液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を工具ＴとワークＷとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進捗させるように設けられている。
ここで、図３および図４を参照して、加工液供給装置４２によって工具ＴがワークＷを加工する加工領域に最適な冷却作用と加工屑排除作用とを付与することを可能にする構成および作用について説明する。
加工液供給装置４２は、先端に液噴出口４４ａを有した液供給ノズル４４を備え、配管路４６および図示されていない適宜の流路制御弁等を介して加工液供給源に流体的に接続されている。また、液供給ノズル４４は、支持桿４８により支持されており、この支持桿４８は、ブラケット５０に取着されたハウジング５２の内部に設けられたラジアル方向の移動手段５４に結合されている。
このラジアル方向の移動手段５４は、サーボモータからなる駆動モータＭａによってベルト・プーリ機構５６を介して介して回転駆動される送りねじ軸５８を有し、この送りねじ軸５８はハウジング５２の内部で回転自在ではあるが、軸方向の移動が不可能に軸受等を用いて支持されており、この送りねじ軸５８に支持桿４８のナット部４８ａが係合し、送りねじ軸５８が駆動モータＭａの駆動に応じて回動すると、支持桿４８に送り動作が付与され、この支持桿４８の送り動作を介して加工液供給装置４２の液供給ノズル４４を矢印Ｒで示す直線方向に移動させる構成を成している。ここで、上記の矢印方向Ｒは、主軸頭１０の主軸１２における軸心に対して液供給ノズル４４を略ラジアル方向に移動させ、主軸１２に装着される工具Ｔ、特に、砥石車や側フライス、溝フライス等の工具外周に加工作用部を有する工具Ｔにおける同加工作用部に対して液噴出口４４ａを接近または離反させる方向（ラジアル方向）に移動させるように配設されているものである。
他方、上記ブラケット５０は、円筒部材として形成され、主軸頭１０の先端部分の外周域に配設されて１対のリング状の摺動子６２、６２にねじ固定等で結合され、該摺動子６２、６２を介して主軸頭１０の先端に設けられた案内環６４の外周に対して同主軸頭１０および主軸１２の中心軸周りの矢印Ｃで示す周回方向に摺動可能に設けられている。そして、このブラケット５０が主軸頭１０の周りに摺動すると、上記ハウジング５２に保持された支持桿４８によって支持された加工液供給装置４２の液供給ノズル４４も一体となって周回方向（矢印Ｃ方向）に移動する構成を有している。
また、上記案内環６４の外周の中央部には外歯リングギヤ６６がねじ止め等によって強固に固定されてり、この外歯リングギヤ６６にはウォームギヤ６８が噛合し、このウォームギヤ６８は、その軸部の一端を軸受７０に依って支承され、他端をサーボモータから成る駆動モータＭｂの出力軸に結合し、同駆動モータＭｂの駆動に応じて外歯リングギヤ６６に噛合したまま回動するようになっている。このウォームギヤ６８が回動すると、外歯リングギヤ６６は固定状態に保持されているために、ウォームギヤ６８および駆動モータＭｂに回動力が作用する。ここで、ウォームギヤ６８の軸を支承する軸受７０はブラケット板７２を介して既述した円筒状ブラケット５０に結合されており、従って加工液供給装置４２がウォームギヤ６８や駆動モータＭｂと一緒に外歯リングギヤ６６に沿って主軸１２の中心軸を中心とした周回方向Ｃに回動する構成となっている。すなわち、駆動モータＭｂ、ウォームギヤ６８および外歯リングギヤ６６が加工液供給装置４２の周回方向の移動手段７４を形成しており、この周回方向の移動手段７４の駆動に従って、案内環６４の案内によって円滑に主軸１２の周りに回動する構成を有している。この回動は、主軸１２の周りの全周にわたって可能である。
ここで、上述したラジアル方向の移動手段５４における駆動モータＭａおよび周回方向の移動手段７４における駆動モータＭｂは何れもＮＣ装置７６に接続されており、このＮＣ装置７６を介して入力される指令に応じて両駆動モータＭａ、Ｍｂが作動する構成を有している。そして、ＮＣ装置７６は、既述した機械制御装置４０に接続され、かつ、加工液供給装置４２における液供給ノズル４４の周回方向における液噴出口４４ａの位置を指定する入力データφを作業者がキーボード等の適宜の入力手段を介して入力し得る構成になっている。機械制御装置４０からは、工具Ｔの工具径を自動工具測定装置３０によって測定したときに、同工具径の測定データに従って液供給ノズル４４の液噴出口４４ａを主軸１２の軸心に対してラジアル方向におけるいかなる位置に設定すべきかを指令する指令信号が入力されている。依って、ＮＣ装置７６を介して入力される指令に応じて加工液供給装置４２の液供給ノズル４４は、主軸１２の軸心を中心にしてラジアル方向および周回方向の二つの方向において指令に基づく適宜の位置へ移動することが可能であり、従って、工具ＴによってワークＷを加工する際に、液供給ノズル４４液噴出口４４ａを適宜の位置に設定することが可能になっているのである。なお、円筒形ブラケット５０、移動手段５４，７４等はカバー１１で覆われている。
上述した加工液供給装置４２によって工作機械の主軸１２に装着された工具Ｔとしての砥石車によりロータリヘッド２０のワーク把持具２４に把持されたワークＷに研削加工を施す例における加工液の供給方法について以下に記載する。
まず、ロータリヘッド２０のワーク把持具２４に把持されたワークＷの外周面を主軸１２に装着した砥石車Ｔによって研削するとき、加工液供給装置４２の液供給ノズル４４から砥石車ＴとワークＷとが係合して研削作用を行う加工領域に研削時の加工屑を排除しかつ冷却効果を付与するためには、液噴出口４４ａから噴出される加工液における可及的に全量に近い液量の加工液が同加工領域に適正な方向から供給されるように設定する必要がある。
従って、砥石車Ｔによる研削加工の開始に先立って加工液供給装置４２の液供給ノズル４４におえる液噴出口４４ａを、最適な加工液噴出位置に設定する必要がある。
このとき、まず、工具格納装置１４からワーク測定装置Ｍ_Rを引き抜き、これを空状態にある主軸頭１０の主軸１２に装着する（図１の破線で示した下段の主軸１２にワーク測定装置Ｍ_Rが装着されている）。
次いで主軸頭１０のＸ，Ｙ軸の二軸方向の移動およびテーブル１８のＺ軸方向の移動によってロータリヘッド２０のワーク把持具２４に把持したワークＷに接近、当接させ、ワークＷとの当接時における機械の位置検出器からの位置検出データを機械制御装置４０に入力することにより、主軸頭１０、主軸１２の軸心の移動量、ロータリヘッド２０の軸心の移動量等を機械制御装置４０において検出、演算し、更に予め既知データとして記憶されている主軸１２の軸心の基準位置データ、ロータリヘッド２０の軸心の基準位置データ等を取り入れて演算することにより、ワークＷの外形の測定データを求める。これにより、ワークＷにおける測定された種々の部位の外径寸法データや被加工部の長さ寸法等のデータを求め得ると共にワークＷの外周と主軸１２の軸心との間の相対的な位置関係をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のデータとして取得する。
そして、取得されたＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のデータは機械制御装置４０に送入されて暫時的に記憶される。
次に、工具交換手段によって主軸１２から上述に使用したワーク測定装置Ｍ_Rを離脱させ、工具格納装置１４に返還し、次にワークＷの加工（この場合、研削加工）に用いる砥石車Ｔを工具格納装置１４から取り出して工具交換手段によって主軸１２に装着する（図１の上段の実線で示した主軸１２に砥石車Ｔが装着されている）。
次いで、工作機械の送り作用により、主軸頭１０およびテーブル１８をＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸方向における相対移動を遂行させて主軸１２に装着された砥石車Ｔをテーブル１８上の所定位置に設けられた自動工具測定装置３０へ接近させ、同自動工具測定装置３０の測定子３０ａに砥石車Ｔの加工作用部を接触させる。そして、この接触時における主軸頭１０、故に主軸１２の軸心位置の移動量データおよびテーブル１８の移動量データとを機械の位置検出器から機械制御装置４０に入力すると、自動工具測定装置３０の基準位置データおよび主軸１２の基準位置データは機械制御装置４０に予め記憶されているので、入力された上記移動量データと予め記憶された基準位置データとから砥石車Ｔの工具径を演算により実測値として求めることが可能となるのである。そして、このようにして求めた砥石車Ｔの工具径のデータＤａが機械制御装置４０に暫時的に記憶される。
次に、必要に応じて砥石車Ｔに予めツルーイングやドレッシング等の修整処理が施される。この場合には、テーブル１８上の修整装置２６に対して主軸１２に装着された砥石車ＴをＸ，Ｙ，Ｚ軸の三軸方向における相対送り移動によって接近させ、修整装置２６の修整具に砥石車Ｔの加工作用部を当接させ、主軸１２の回転と修整具の回転とによって砥石車Ｔに対する修整処理が施される。この場合に、修整装置２６のテーブル１８上における設置位置（軸心の位置）は基準位置データとして機械制御装置４０に予め記憶され、また主軸１２の基準位置データも予め既知データとして記憶されているから、上述した砥石車Ｔの実測の工具径データＤａを取り入れることにより、簡単な演算によって修整装置２６の修整具に対して砥石車Ｔの加工作用部を接触させるための移動量を求めることができ、求めた移動量に従って主軸頭１０、主軸１２をテーブル１８の修整装置２６に対して接近、接触動作させ、かつ接触後に送りを与えて修整処理を遂行させることができるのである。
そして、砥石車Ｔに対する修整処理が終了した際の修整装置２６の軸心の位置データと主軸１２の位置データとを機械の位置検出器から例えば、図１のＹ軸方向の変位量として検出することにより、砥石車Ｔに施された修整処理量が得られ、得られた修整処理量Ｄｔを先の工具径データＤａから引算することにより、修整後の砥石車Ｔの工具径Ｄｂを求めることができる（Ｄｂ＝Ｄａ−Ｄｔ）。かくして、求めた砥石車Ｔの工具径データＤｂは、再び機械制御装置４０に暫時的に記憶される。
なお、修整装置２６による砥石車Ｔの加工作用部の修整においては、先に求めた工具径Ｄａによって主軸１２の回転速度および修整装置２６の修整具の回転速度を適正値に選択し、過度の高速回転によって修整処理時に砥石車Ｔの破損、ひいては工作機械の主軸１２を始めとする種々の部位に破損を来すことがないように予め防護策を講ずることができるのである。
かくして主軸１２に装着された砥石車Ｔに対する修整処理が完了すると、いよいよワークＷに対する研削加工工程に入る。
この場合に、本発明によれば、先ず、上述のようにして求めた砥石車Ｔの最終工具径Ｄｂに応じて機械制御装置４０からＮＣ装置７６へ該工具径データＤｂが送出され、ＮＣ装置７６は、この工具径データＤｂに応じて加工液供給装置４２のラジアル方向の移動手段５４における駆動モータＭａを駆動するための指令を送出し、これを駆動することによって、液供給ノズル４４を主軸１２の軸心に対して矢印Ｒ（図４参照）で示す直線方向に移動させ、その結果として、砥石車Ｔの外周の加工作用部に接近、移動させる。すなわち、液供給ノズル４４を砥石車Ｔの外周面に近い位置に先ず、設定するものである。かくして、工具径の大小に対応した位置に加工液供給装置４２の液供給ノズル４４を設定する工程は終了する。
然しながら、この状態では、砥石車ＴによってワークＷに研削加工を施す際に砥石車ＴとワークＷとが係合して加工作用を進捗させる真の加工領域に加工液を効果的に供給することはできない。
そこで、本発明によれば、加工液供給装置４２を加工領域に接近するための工程を遂行される。
すなわち、ＮＣ装置７６は、ワークＷに対して砥石車Ｔが加工作用を実行する点位置（加工点と言う）と研削加工の進行方向（研削進行方向と言う）とを予め加工プログラムから求め、この加工点および研削進行方向のデータφが作業者によって入力されると、このデータφに基づいて加工液供給装置４２における周回方向の移動手段７４が有する駆動モータＭｂに指令を送出して該駆動モータＭｂを作動させる。この結果、ウォームギヤ６８が回動し、外歯リングギヤ６６との噛合によってブラケット５０を介して液供給ノズル４４を主軸頭１０（従って、主軸１２）の周囲に移動し、変位させて同液供給ノズル４４の液噴出口４４ａを砥石車Ｔにおける加工領域に接近した最適の加工液供給位置へ設定する。
かくして加工液供給装置４２の設定が終了すると、既述のごとく求めて機械制御装置４０に暫時的に記憶されているワークＷと主軸１２の軸心との相対的な位置関係、砥石車Ｔの工具径Ｄｂ等のデータから砥石車Ｔの動作方向と動作量とを機械制御装置４０の演算部で演算することによって砥石車ＴをワークＷに対する加工位置に移動させる。次いで、砥石車Ｔの加工位置への移動が終了すると、加工液供給装置４２に対して機械制御装置４０から供給開始指令が送られ、液供給ノズル４４の液噴出口４４ａから加工液の噴出、供給を開始させる。そして、加工液の供給下でワークＷに対する研削加工の工程が開始される。ここで、ワークに加工すべき所望形状に応じて、加工液供給装置４２の液供給ノズル４４に工具Ｔのラジアル方向および周回方向への移動制御を行わせるようにしてもよい。
ここで、砥石車Ｔの場合には、切削工具による切削加工に比較して加工作用部、つまり、砥石加工面の摩耗がはげしく速い。故に、例えば、一定量の研削量または研削作業時間等が経過した時点で砥石車Ｔ自体に摩耗が発生したものと判断する。そして、このような一定量の研削量または研削作業時間等が経過した時点で、なお、主軸１２に装着した砥石車ＴによってワークＷの研削加工を続行する場合には、一旦、砥石車Ｔの工具径Ｄｂについて、再度、自動工具測定装置３０を用いて工具径の再測定を行い、また、修整を要する場合には、修整装置２６による修整処理後に工具径の測定を遂行することにより、新たな工具径に対して加工液供給装置４２のラジアル方向および主軸頭１０の周りの周回方向における設定を行い、研削加工工程を再開する。この場合にも、砥石車Ｔの新たな工具径に対して加工液供給装置４２を移動手段５４、７４を駆使して簡単に再度の設定を遂行可能であり、故に、加工液の供給、噴出方向を加工領域に対して最適な状態に設定することが可能となる。
なお、上記した砥石車Ｔの摩耗量の判断に対しては、一定量の研削量または研削作業時間の経過から判断することに換えて、主軸１２の駆動モータに係る駆動電流の変動から砥石車Ｔに掛かる研削負荷を検出し、このような負荷の変動が一定の閾値を越えたとき、砥石車Ｔの摩耗が進行していることを判断して、上述したような工具径の再測定や修整後の測定等を行うようにしても良い。
また、上述した実施例では、工具Ｔを研削用砥石車の例に基づいて説明したが、工具Ｔが側フライスや溝フライス等の外周面に切刃を有した切削工具の場合にも、上述と同様に主軸１２にこれらの側フライス等の工具Ｔを装着した後に、ワークＷと主軸１２との相対的な位置関係を測定し、また工具Ｔの工具径を測定してから加工液供給装置４２による加工液の供給位置を最適の加工液供給位置に設定してから、工具ＴをワークＷに係合させて加工液の最適供給下で切削加工を遂行させることができることは言うまでもない。
上述した本発明による工作機械装置および加工方法によれば、工作機械の加工工具ＴによってワークＷの機械加工を遂行する過程で、予め加工液供給装置の液供給ノズルから工具による加工領域に対して最も適正な位置、つまり、加工屑の排除、冷却効果を工具とワークとの両者に付与するという２つの観点から最も適正な位置から加工液を供給、噴出することが可能となるのである。
しかも本発明によれば、工具交換手段を用いた工具Ｔの交換を行うことにより、使用工具の工具径が変化した場合や、使用中の工具の工具径が摩耗によって径変化を来した場合にも、工具径を測定することによって、加工液供給装置の液供給ノズルの設定、位置決めを適正に調整移動させることにより、常時、最適な位置から工具の加工領域に加工液の供給を行うことが可能となるのである。
このように、工作機械の工具の加工領域に常に加工液の供給を最適な冷却と加工屑排除機能位置に設定できることにより、ワークＷに対して工具Ｔにより遂行される加工作用においても加工精度、面粗度等の観点から著しい改善を望むことが可能となる。しかも、加工工具に対して常に適正な冷却効果を付与し、かつ加工屑を排除することから、工具自体の摩耗も減少して加工コストを低減させることが可能となる。
また、本発明によれば、加工液供給装置における液供給ノズルの設定、位置決めは主軸の軸心に対してラジアル方向と周回方向との２方向において夫々、サーボモータを駆動源とした駆動モータを用いる移動手段によって自動的に達成する構成を有するから、マシニングセンタ等の自動工作機械に適用することによって、自動的な加工液供給の最適化にも寄与することが可能となる。
また、ワークは回転テーブルに取付けられており、複雑形状のワークでも、回転位置を変えて最適位置から加工液を供給することができる。そして、加工液ノズルを工具のまわりの全周にわたって回転移動させることが可能に構成することによって、加工液供給の死角が皆無になる。

Claims

工作機械の主軸に工具格納装置との間で交換可能に装着された研削砥石と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてワークに所望形状の加工を施す工作機械装置であって、
前記主軸と前記テーブルとをＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向へ相対移動させる直動移動手段と、
前記テーブルに前記主軸の軸線と平行なＺ軸まわりの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えるワーク回転手段と、
前記テーブル上に設けられ、前記主軸に装着した研削砥石の外周部をツルーイングまたはドレッシングするモータにより回転駆動される工具修整手段と、
前記テーブル上に設けられ、前記主軸に装着した研削砥石の工具径を測定可能な工具測定手段と、
前記研削砥石とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを備えると共に、加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段と、
前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する支持手段と、
前記工具測定手段により測定した前記研削砥石の工具径の測定データに従って加工液ノズルの噴出口を前記主軸の軸線に対してラジアル方向におけるいかなる位置に設定すべきかを指令する指令信号に応じて前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石のラジアル方向へ移動させて位置決めする第１の加工液ノズル移動手段と、
前記加工液供給手段の加工液ノズルを研削砥石の周りの周回方法へ移動させることができ、かつ位置決めすることができる第２の加工液ノズル移動手段と、
を具備することを特徴とした工作機械装置。
前記支持手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズル４４を研削砥石のラジアル方向へ直進移動可能に支持する支持桿４８と、前記支持桿４８に支持された前記加工液供給手段の加工液ノズル４４を前記支持桿４８と一体に研削砥石の周回方向へ移動可能に支持する円筒形のブラケット部材５０とを有し、前記円筒形のブラケット部材５０は、前記主軸の外周域に設けられた案内部材６４により移動可能に案内されて成る請求項１に記載の工作機械装置。
前記第２の加工液ノズル移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルを前記研削砥石の周りに全周にわたって周回方向へ移動可能に構成した請求項１または２に記載の工作機械装置。