JP4179493B2 - A machine tool with a rotatable spindle head - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の大きくて長い屈曲した加工面を高い面精度で仕上げ加工するための工作機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車のバンパなどを成形するための金型は、長手方向及び上下方向の両端部が屈曲した大きくて長い凹面を有し、該凹面をきわめて高い面精度に仕上げ加工する必要がある。従来、係る凹面を加工する場合、大型のマシニングセンタのテーブルに金型を載置固定し、凹面の法線方向に工具の軸線を向けて高精度に加工するために、凹面の法線方向に傾斜角度を合わせたアングルヘッドを主軸ヘッドに取付けて加工している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば自動車のバンパ用金型では、左右及び上下凹面は法線方向の向きが4方向に異なるので、各凹面を加工するためにアングルヘッドを4回も取替える必要があり、アングルヘッドの着脱及び調整に時間と労力を費やしていた。さらに、アングルヘッドの着脱により加工面に微細な段差が生じ、この段差を除去して高い面精度を出すために、超熟練作業者が同じ金型を数週間にわたって手磨きしなければならず、作業者に同じ作業を長時間行う苦痛を強いるとともにコスト高になる不具合があった。
【0004】
本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、主軸ヘッドと工作物とを簡単な構成で水平軸、垂直軸回りに相対的に回動自在とし、工作物の法線方向の向きが異なる凹面を工具の軸線を法線方向に向けて高い面精度に加工可能としたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、中央部分に矩形の貫通スペースが形成された基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向して垂直に立設し、該基台の前記貫通スペースの上下両側に延在する横桁部にガイドレールを水平に延設し、中央部分に矩形の貫通空間が形成されたスライドを前記基台に前記上下のガイドレールによりX軸方向に移動可能に装架してサーボモータに駆動連結し、該スライドの前記貫通空間の左右両側に延在する縦桁部にガイドレールを垂直に延設し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇降台を前記スライドに前記左右のガイドレールによりY軸方向に移動可能にかつ後方に突設する筐体部を前記貫通空間内に位置するように装架してサーボモータに駆動連結し、該昇降台の貫通路の左右両側に延在する縦桁部にチルトテーブルを前記貫通路内に位置しかつ前記昇降台の前面ならびに後面間においてX軸と平行に延びるA軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結し、モータにより回転駆動され先端に工具が着脱自在に装着される主軸を主軸ヘッドに該主軸の軸線が前記A軸と交叉するように軸承し、該主軸ヘッドを前記チルトテーブル上に設けられて前記貫通路、前記貫通空間及び前記貫通スペース内に延在するベース上に前記ワークテーブルに向かって前記主軸の軸線方向に進退可能に装架し、前記主軸ヘッドに駆動連結したサーボモータを前記ベースの後端に前記貫通スペース内で固定したことである。
【0006】
請求項2に記載の発明の構成上の特徴は、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、前記チルトテーブルにターンテーブルをA軸と直角なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結し、該ターンテーブル上に前記ベースを固定し、該ベース上に前記主軸ヘッドを前記主軸の軸線方向に進退可能に装架し、該主軸ヘッドに前記主軸を該主軸の軸線が前記A軸及びB軸と交叉するように軸承したことである。
【0007】
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、前記ワークテーブルにターンテーブルを垂直なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結したことである。
【0010】
【発明の作用・効果】
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、中央部分に矩形の貫通スペースが形成された基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向して垂直に立設し、中央部分に矩形の貫通空間が形成されたスライドを基台に貫通スペースの上下両側に延設したガイドレールで装架してサーボモータにより水平なX軸方向に駆動し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇降台をスライドに貫通空間の左右両側に延設したガイドレールで装架してサーボモータにより垂直なY軸方向に駆動し、昇降台の貫通路の左右両側で垂直方向に延在する縦桁部にチルトテーブルを支承してサーボモータによりX軸と平行なA軸まわりに回動駆動し、主軸ヘッドに主軸を該主軸の軸線がA軸と交叉するように軸承し、該主軸ヘッドをチルトテーブル上に設けられて貫通路、貫通空間及び貫通スペース内に延在するベース上に主軸の軸線方向に進退可能に装架し、主軸ヘッドに駆動連結したサーボモータをベースの後端に前記貫通スペース内で固定し、主軸をモータにより回動駆動して先端に装着された工具で工作物を加工するようにしたので、チルトテーブルの回動により主軸がA軸回りに回動したときの主軸先端の変位を小さくして工具の軸線を工作物の上下凹面の法線方向に向けることができ、工具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に仕上げ加工可能となった。これにより、超熟練者による手磨き時間を激減あるいは無くすことができ、作業者の労力及び製造コストを低減することができた。
【0011】
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、チルトテーブルにターンテーブルを支承し、サーボモータによりA軸と直角なB軸回りに回動自在とし、主軸ヘッドに主軸を該主軸の軸線がA軸及びB軸と交叉するように軸承し、該主軸ヘッドをターンテーブル上に設けられて貫通路、貫通空間及び貫通スペース内に延在するベース上に主軸の軸線方向に移動可能に装架し、主軸をモータにより回転駆動して先端に装着された工具で工作物を加工するようにしたので、チルトテーブル及びターンテーブルの回動により主軸がA軸及びB軸回りに回動したときの主軸先端の変位を小さくして工具の軸線を工作物の上下凹面に加えて左右凹面の法線方向に向けることができ、工具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に仕上げ加工可能となった。
【0012】
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、前記ワークテーブルにターンテーブルを支承してサーボモータにより垂直なB軸回りに回動自在としたので、ターンテーブルの回動により工具の軸線を工作物の左右凹面の法線方向に相対的に向けることができ、工具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に仕上げ加工可能となった。
【0015】
【実施の形態】
図1乃至3において、11は基台で、床面12に掘られたピット13の底面に垂直に立設され、床面12に設置されてワークWが載置固定されるワークテーブル14に対向している。基台11の中央部分には矩形の貫通スペース15が形成され、貫通スペース15の上下両側に延在する基台11の横桁部16a,16bの正面には、ガイドレール17a,17bが水平に延設されている。スライド20の上下延出部21a,21bの裏面4箇所に固定された支承部18がガイドレール17a,17bに支承されてスライド20は基台11にX軸方向に移動可能に装架されている。スライド20には前方に突出する台部22が形成され、スライド20の中央部分には、台部22を貫通して貫通空間23が水平方向に形成されている。基台11の横桁16a,16bにはボールネジ24a,24bがガイドレール17a,17bの外側で平行に回転可能に軸承され、サーボモータ25a,25bにより回転駆動される。ボールネジ24a,24bはスライド20の裏面に固定された送りナット19a,19bと夫々螺合され、スライド20はサーボモータ25a,25bにX軸方向に駆動されるように連結されている。
【0016】
スライド20の貫通空間23の左右両側に延在する縦桁部26a,26bの前面には、左右のガイドレール27a,27bが垂直に延設され、ガイドレール27a,27bに昇降台30のフランジ部31裏面4箇所に固定された支承部52が支承されて昇降台30はスライド20にY軸方向に移動可能に装架されている。昇降台30のフランジ部31後方には筐体部32が突設されてスライド20の貫通空間23及び基台11の貫通スペース15内に延在し、昇降台30の中央部分には、フランジ部31及び筐体部32を通して貫通路33が水平方向に形成されている。スライド20の縦桁部26a、26bの貫通空間23と対向する内側面には凹溝が垂直方向に刻設され、この凹溝内にボールネジ28a,28bが収納されて回転可能に軸承されている。ボールネジ28a,28bにはスライド20の台部22上面に固定されたサーボモータ29a,29が回転連結され、ボールネジ28a,28bが筐体部32側面に固定された送りナット53a,53bに凹溝内で螺合し、これにより昇降台30はサーボモータ29a,29に駆動連結されてY軸方向に移動される。
【0017】
昇降台30の貫通路33の左右両側に延在する縦桁部34a,34bには、チルトテーブル35が両側に突設された枢軸36a,36bによりX軸と平行なA軸回りに回動自在に支承されている。枢軸36aには筐体部32に回転可能に支承されたウォーム37と噛合するウォームホイール38が固定され、筐体部32に固定されたサーボモータ39がウォーム37に回転連結され、こりによりチルトテーブル35はサーボモータ39に駆動連結されてA軸回りに回動される。
【0018】
チルトテーブル35上面にはターンテーブル40がA軸と直角に交叉するB軸回りに回動自在に支承されている。ターンテーブル40の下面に固定された駆動軸41にはチルトテーブル35に回転可能に支承されたウォーム42と噛合するウォームホイール43が固定され、チルトテーブル35に固定されたサーボモータ44がウォーム42に回転連結され、こりによりターンテーブル40はサーボモータ44に駆動連結されてB軸回りに回動される。
【0019】
ターンテーブル40上面には、貫通路33、貫通空間23及び貫通スペース15内に延在するベース45が固定され、ベース45上面には、一対のガイドレール46が前後方向に延設され、ガイドレール46に主軸台47の下面4箇所に固定された支承部48が支承されて主軸台47はベース45にワークテーブル14に向かってZ軸方向に移動可能に装架されている。ベース45後端に固定されたサーボモータ49がベース45に回転可能に軸承されたボールネジ50に回転連結され、ボールネジ50が主軸台47に固定された送りナット51螺合し、これにより主軸台47はサーボモータ49に駆動連結されてZ軸方向に移動される。
【0020】
主軸台47の前方には延長部材54を介在して主軸ヘッド55のハウジング56が固定され、ハウジング56には、図4に示すように、Z軸方向に延在する主軸57が軸受58により回転可能に軸承されている。主軸57がA軸、B軸回りに回動されたときの主軸57先端の変位が小さくなるように、主軸57の軸線はA軸及びB軸と交叉するように配置されている。59は主軸57を回転駆動するビルトインモータで、主軸57に固定された回転子60及び回転子60を包囲してハウジング56に固定された励磁コイル61から構成されている。主軸57の先端に形成されたテーパ孔62には工具Tが装着された工具ホルダ63のテーパ軸が嵌着され、主軸57に内装された工具クランプ装置64により工具ホルダ63が主軸57に着脱自在に装着されるようになっている。床面12に立設された支持台には工具マガジン65が割出し回転可能に支承され、種々の工具Tが夫々装着された工具ホルダ63が工具マガジン65の外周に設けられた工具保持部に着脱自在に収納され、選択された工具ホルダ63を主軸57に装着するようになっている。
【0021】
上記のように構成した第1実施形態において、工作物Wがワークテーブル14上に取付けられ、主軸57がビルトインモータ59により回転駆動される。サーボモータ25a,25bによりスライド20がX軸方向に移動され、サーボモータ29a,29bにより昇降台30がY軸方向に移動され、サーボモータ49により主軸台47がZ軸方向(主軸57の軸線方向)に移動され、主軸ヘッド55に軸承された主軸57先端に装着された工具Tは、工作物Wの加工されるべき内面66に沿って移動されて内面66を仕上加工する。そして、工具Tが内面66の上内側面67を加工するときは、主軸57延いては工具Tの軸線が上内側面67の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボモータ39により上方に回動され、下内側面68を加工するときは、工具Tの軸線が下内側面68の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボモータ39により下方に回動され、内側面69を加工するときは、工具Tの軸線が内側面69の法線方向を向くようにターンテーブル40がサーボモータ44により図3において反時計方向に回動され、内側面70を加工するときは、工具Tの軸線が内側面70の法線方向を向くようにターンテーブル40がサーボモータ44により時計方向に回動されるので、工具Tは着脱されることなく、工作物Wの内面66を段差なく、高い面精度で仕上加工する。
【0022】
工具Tを交換する場合は、主軸57がX軸及びY軸と直角な方向を向くようにチルトテーブル35及びターンテーブル40がサーボモータ39,44により位置決めされ、主軸57が工具マガジン65と工具交換を行なう工具交換位置に整列するようにスライド20及び昇降台30がサーボモータ25a,25b及び29a,29bにより位置決めされる。工具交換位置で主軸台47は、サーボモータ49により前進されて主軸57に装着された工具ホルダ63を工具マガジン65の空の工具保持部に返却し、工具クランプ装置64が工具ホルダ63を開放すると後退し、工具マガジン65の割出し回転により次に使用する工具を装着した工具ホルダ63が工具交換位置に割出されると前進し、次に使用する工具ホルダ63をテーパ孔62に嵌合して工具クランプ装置64により主軸57に装着する。
【0023】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、床面上にワークテーブルをX軸方向に移動可能に装架したこと、及びチルトテーブル35上に支承したターンテーブル40を除去してチルトテーブル35上にベース45を直接固定し、ターンテーブルをワークテーブル上に支承したこと以外は、第1実施形態と同じであるので、同一部分には同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【0024】
床面に設置されたプレート74上にガイドレール75a,75bが固定され、ガイドレール75a,75bにワークテーブル76の裏面4箇所に固定された支承部77が支承されてワークテーブル76は床面上にX軸方向に移動可能に装架されている。プレート74にはガイドレール75a,75b間でボールネジ78が回転可能に軸承され、ボールネジ78にはプレート74に固定されたサーボモータ79が回転連結され、ボールネジ78がワークテーブル76裏面に固定された送りナットに螺合してワークテーブル76はサーボモータ79に駆動連結されX軸方向に移動される。これによりスライド20のX軸方向移動の一部をワークテーブル76のX軸方向移動に分担させて工具Tと工作物WとをX軸方向に相対移動させることができるので、スライド20の移動ストロークを短くして機械全体を小型にすることができる。
【0025】
ワークテーブル76上面にはターンテーブル80が垂直なB軸回りに回転自在に支承されている。ターンテーブル80の下面に固定された駆動軸81にはワークテーブル76に回転可能に支承されたウォーム82と噛合するウォームホイール83が固定され、ワークテーブル76に固定されたサーボモータ84がウォーム82に回転連結されて、ターンテーブル80はサーボモータ84に駆動連結されB軸回りに回動される。ターンテーブル80上には工作物Wを載置固定するための治具プレート85が固定されている。
【0026】
上記のように構成した第2実施形態において、工作物Wが治具プレート85上に取付けられ、主軸57がビルトインモータ59により回転駆動される。サーボモータ25a,25bによりスライド20がX軸方向に移動され、サーボモータ29a,29bにより昇降台30がY軸方向に移動され、サーボモータ49により主軸台47がZ軸方向に移動され、主軸ヘッド55に軸承された主軸57先端に装着された工具Tは、工作物Wの加工されるべき内面66に沿って移動されて内面66を仕上加工する。そして、工具Tが内面66の上内側面67を加工するときは、主軸57延いては工具Tの軸線が上内側面67の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボモータ39により上方に回動され、下内側面68を加工するときは、工具Tの軸線が下内側面68の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボモータ39により下方に回動され、内側面69を加工するときは、工具Tの軸線が内側面69の法線方向を向くようにターンテーブル80がサーボモータ84により図において時計方向に回動され、内側面70を加工するときは、工具Tの軸線が内側面70の法線方向を向くようにターンテーブル80がサーボモータ84により反時計方向に回動されるので、工具Tは着脱されることなく、工作物Wの内面66を段差なく、高い面精度で仕上加工する。スライド20のX軸方向移動だけではストロークが不足する場合は、ワークテーブル76をサーボモータ79によりX軸方向に移動させて工作物Wの未加工箇所を工具Tと対向させて上述と同様に仕上加工を継続する。
【0028】
また、工具Tを高速回転したい場合は、主軸ヘッド55のハウジング56先端に増速スピンドルユニットの本体を位置決め固定し、増速スピンドルユニットの高速主軸を増速機構を介して主軸57に回転連結すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械の正面図である。
【図2】 図1の側面図である。
【図3】 図1の平面図である。
【図4】 主軸ヘッドの側面図である。
【図5】 第2実施形態を示す側面図である。
【図6】 図5の平面図である。
【符号の説明】
11…基台、12…床面、14…ワークテーブル、15…貫通スペース、16a,16b…横桁部、17a,17b,27a,27b,46,75a,75b…ガイドレール、20…スライド、23…貫通空間、24a,24b,28a,28b,50,78…ボールネジ、25a,25b,29a,29b,39,44,49,79,84…サーボモータ、30…昇降台、33…貫通路、35…チルトテーブル、40,80…ターンテーブル、47…主軸台、55…主軸ヘッド、57…主軸、59…ビルトインモータ、T…工具、W…工作物。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a machine tool for finishing a large and long bent machining surface of a workpiece with high surface accuracy.
[0002]
[Prior art]
A mold for molding an automobile bumper or the like has a large and long concave surface in which both longitudinal and vertical ends are bent, and it is necessary to finish the concave surface with extremely high surface accuracy. Conventionally, when processing such a concave surface, the mold is placed and fixed on the table of a large machining center, and the tool axis is directed in the normal direction of the concave surface, and the tool is inclined with the normal direction of the concave surface. An angle head with the same angle is attached to the spindle head for processing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in bumper molds for automobiles, the right and left and top and bottom concave surfaces have different normal directions in four directions. Therefore, it is necessary to change the angle head four times in order to process each concave surface. And spent time and effort on adjustments. Furthermore, due to the attachment and detachment of the angle head, a fine step is formed on the processed surface, and in order to remove this step and achieve high surface accuracy, super skilled workers must polish the same mold for several weeks, There was a problem that forced the worker to do the same work for a long time and increased the cost.
[0004]
The present invention has been made to solve the conventional problems, and the spindle head and the workpiece can be relatively rotated around the horizontal axis and the vertical axis with a simple configuration, and the normal direction of the workpiece can be set. Concave surfaces with different orientations can be machined with high surface accuracy by directing the axis of the tool in the normal direction.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the structural feature of the invention described in claim 1 is that a base having a rectangular through space formed in a central portion is vertically opposed to a work table on which a workpiece is placed. The guide rail is horizontally extended in the cross beam portion extending on both upper and lower sides of the through space of the base, and a slide in which a rectangular through space is formed in the central portion is formed on the base. Mounted so as to be movable in the X-axis direction by upper and lower guide rails and connected to a servo motor for driving. The guide rails are vertically extended on vertical girder portions extending to the left and right sides of the through space of the slide. A lifting platform having a rectangular through passage formed in a portion thereof is mounted on the slide so that a housing portion that protrudes rearward and is movable in the Y-axis direction by the left and right guide rails is positioned in the through space. And connected to the servo motor. And supporting the tilting table stringer portion extending in left and right sides rotatably A axis extending parallel to the X-axis between the front and rear positions vital the lifting platform in the through passage of the through passage A spindle connected to and driven by a servo motor, a spindle on which a tool is detachably mounted by a motor, is supported on a spindle head so that the axis of the spindle intersects the A axis, and the spindle head is mounted on the tilt table. Mounted on the base, which is provided on the base and extends in the through space, the through space, and the through space so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the main shaft toward the work table, and is drivingly connected to the main shaft head. The servo motor is fixed to the rear end of the base in the through space .
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the machine tool having the pivotable spindle head according to the first aspect, a turntable is rotated around the B axis perpendicular to the A axis on the tilt table. The base is fixed on the turntable, and the spindle head is mounted on the base so as to be able to advance and retract in the axial direction of the spindle. This is because the main shaft is supported so that the axis of the main shaft intersects the A axis and the B axis.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the machine tool including the rotatable spindle head according to the first aspect, wherein the turntable is supported on the work table so as to be rotatable about a vertical B axis. In this way, it is connected to the servo motor.
[0010]
[Operation and effect of the invention]
In the invention according to claim 1 configured as described above, a base in which a rectangular through space is formed in the central portion is erected vertically facing the work table on which the workpiece is placed, and the central portion A slide with a rectangular penetrating space is mounted on the base with guide rails extending on both the upper and lower sides of the penetrating space and driven in the horizontal X-axis direction by a servo motor. The formed platform is mounted on a slide with guide rails that extend to both the left and right sides of the penetrating space, and is driven in the vertical Y-axis direction by a servo motor. A tilt table is supported on the vertical girder, and is rotated by a servo motor around the A axis parallel to the X axis. The spindle is supported on the spindle head so that the axis of the spindle intersects the A axis. the head on a tilt table Vignetting in the through passage, and mounted to be movable forward and backward in the axial direction of the through space and the main shaft on a base that extends through space, the servomotor drivingly connected to the spindle head based rear end in the through-space Since the workpiece is processed with a tool mounted on the tip by driving the spindle to rotate by the motor, the displacement of the tip of the spindle when the spindle rotates around the A axis by the rotation of the tilt table The tool axis can be directed in the normal direction of the upper and lower concave surfaces of the workpiece, and each surface can be finished with high surface accuracy without steps without attaching or detaching the tool. As a result, it was possible to drastically reduce or eliminate hand polishing time by super skilled workers, and to reduce the labor and manufacturing cost of workers.
[0011]
In the invention according to claim 2 configured as described above, in the machine tool having the rotatable spindle head according to claim 1, the turntable is supported on the tilt table and is perpendicular to the A axis by the servo motor. The main spindle is supported by the main spindle head so that the axis of the main spindle intersects the A axis and the B axis, and the main spindle head is provided on the turntable so as to pass through, Since the base is extended on the base extending in the through space so as to be movable in the axial direction of the main shaft, the main shaft is driven to rotate by a motor and the workpiece is machined with a tool attached to the tip. It is possible to reduce the displacement of the tip of the spindle when the spindle rotates about the A-axis and B-axis by turning the turntable, and add the tool axis to the normal direction of the left and right concave surfaces in addition to the upper and lower concave surfaces of the workpiece. so It was made possible finishing the surfaces on the step without high surface accuracy without detaching the tool.
[0012]
In the invention according to claim 3 configured as described above, in the machine tool having the pivotable spindle head according to claim 1, a vertical B is supported by a servo motor by supporting the turntable on the worktable. Since it can be rotated around its axis, the axis of the tool can be relatively directed in the normal direction of the left and right concave surfaces of the workpiece by turning the turntable, and each surface is high without any steps without attaching or detaching the tool. Finishing can be finished with high accuracy.
[0015]
Embodiment
In FIGS. 1 to 3, reference numeral 11 denotes a base, which is erected perpendicularly to the bottom surface of a pit 13 dug in the floor surface 12 and faces the work table 14 that is installed on the floor surface 12 and on which the workpiece W is placed and fixed. is doing. A rectangular penetrating space 15 is formed in the central portion of the base 11, and guide rails 17 a and 17 b are horizontally disposed in front of the cross beams 16 a and 16 b of the base 11 extending on both the upper and lower sides of the penetrating space 15. It is extended. The support portions 18 fixed to the four back surfaces of the upper and lower extension portions 21a and 21b of the slide 20 are supported by the guide rails 17a and 17b, and the slide 20 is mounted on the base 11 so as to be movable in the X-axis direction. . A base portion 22 that protrudes forward is formed in the slide 20, and a through space 23 is formed in the center portion of the slide 20 through the base portion 22 in the horizontal direction. Ball screws 24a, 24b are rotatably supported in parallel on the outside of the guide rails 17a, 17b on the cross beams 16a, 16b of the base 11, and are driven to rotate by servo motors 25a, 25b. The ball screws 24a and 24b are respectively screwed with feed nuts 19a and 19b fixed to the back surface of the slide 20, and the slide 20 is connected to the servomotors 25a and 25b so as to be driven in the X-axis direction.
[0016]
Left and right guide rails 27a and 27b are vertically extended on the front surfaces of the vertical beam portions 26a and 26b extending to the left and right sides of the through space 23 of the slide 20, and the flange portions of the lifting platform 30 are provided on the guide rails 27a and 27b. The support part 52 fixed to four places on the back 31 is supported, and the lifting platform 30 is mounted on the slide 20 so as to be movable in the Y-axis direction. A housing portion 32 projects from the rear of the flange portion 31 of the elevator 30 and extends into the through space 23 of the slide 20 and the through space 15 of the base 11. A through passage 33 is formed in a horizontal direction through the casing 31 and the casing 32. A concave groove is vertically cut in the inner surface of the slide 20 facing the through space 23 of the vertical beam portions 26a and 26b. Ball screws 28a and 28b are accommodated in the concave groove and are rotatably supported. . Servo motors 29a and 29 fixed to the upper surface of the base portion 22 of the slide 20 are rotationally connected to the ball screws 28a and 28b, and the ball screws 28a and 28b are inserted into the feed nuts 53a and 53b fixed to the side surface of the housing portion 32 in the groove. Thus, the lifting platform 30 is drivingly connected to the servo motors 29a and 29 and moved in the Y-axis direction.
[0017]
The vertical girder portions 34a and 34b extending to the left and right sides of the through-passage 33 of the elevator platform 30 are rotatable about the A axis parallel to the X axis by pivots 36a and 36b projecting from both sides of the tilt table 35. It is supported by. A worm wheel 38 that meshes with a worm 37 that is rotatably supported by the casing 32 is fixed to the pivot 36a, and a servo motor 39 that is fixed to the casing 32 is rotationally connected to the worm 37. 35 is drivingly connected to a servo motor 39 and rotated about the A axis.
[0018]
A turntable 40 is supported on the upper surface of the tilt table 35 so as to be rotatable about a B axis that intersects the A axis at a right angle. A worm wheel 43 that meshes with a worm 42 rotatably supported on a tilt table 35 is fixed to a drive shaft 41 fixed to the lower surface of the turntable 40, and a servo motor 44 fixed to the tilt table 35 is attached to the worm 42. The turntable 40 is driven and connected to the servomotor 44 by this, and is rotated about the B axis.
[0019]
A base 45 extending into the through passage 33, the through space 23, and the through space 15 is fixed to the upper surface of the turntable 40, and a pair of guide rails 46 extend in the front-rear direction on the upper surface of the base 45. A support portion 48 fixed to four positions on the lower surface of the headstock 47 is supported by 46, and the headstock 47 is mounted on the base 45 so as to be movable in the Z-axis direction toward the work table 14. A servo motor 49 fixed to the rear end of the base 45 is rotationally connected to a ball screw 50 rotatably supported by the base 45, and the ball screw 50 is screwed to a feed nut 51 fixed to the head stock 47. Is driven and connected to a servo motor 49 and moved in the Z-axis direction.
[0020]
A housing 56 of the spindle head 55 is fixed in front of the spindle stock 47 with an extending member 54 interposed therebetween. A spindle 57 extending in the Z-axis direction is rotated by a bearing 58 in the housing 56 as shown in FIG. It is supported as possible. The axis of the main shaft 57 is arranged so as to intersect the A axis and the B axis so that the displacement of the tip of the main shaft 57 becomes small when the main shaft 57 is rotated about the A axis and the B axis. Reference numeral 59 denotes a built-in motor that rotationally drives the main shaft 57, and includes a rotor 60 fixed to the main shaft 57 and an exciting coil 61 that surrounds the rotor 60 and is fixed to the housing 56. A tapered shaft 62 of a tool holder 63 on which a tool T is mounted is fitted into a tapered hole 62 formed at the tip of the main shaft 57, and the tool holder 63 is detachably attached to the main shaft 57 by a tool clamping device 64 built in the main shaft 57. It comes to be attached to. A tool magazine 65 is supported on the support stand erected on the floor surface 12 so as to be indexable and rotatable, and a tool holder 63 to which various tools T are respectively mounted is attached to a tool holding portion provided on the outer periphery of the tool magazine 65. The selected tool holder 63 is stored in a detachable manner, and the selected tool holder 63 is attached to the main shaft 57.
[0021]
In the first embodiment configured as described above, the workpiece W is mounted on the work table 14, and the main shaft 57 is rotationally driven by the built-in motor 59. The servo motors 25a and 25b move the slide 20 in the X-axis direction, the servo motors 29a and 29b move the lifting platform 30 in the Y-axis direction, and the servo motor 49 moves the headstock 47 in the Z-axis direction (the axial direction of the main shaft 57). The tool T mounted on the tip of the spindle 57 supported by the spindle head 55 is moved along the inner surface 66 of the workpiece W to be machined to finish the inner surface 66. When the tool T processes the upper inner surface 67 of the inner surface 66, the tilt table 35 is moved upward by the servo motor 39 so that the main shaft 57 extends and the axis of the tool T faces the normal direction of the upper inner surface 67. is rotated, when machining the lower inner surface 68, the tilt table 35 to face the normal direction axis of the lower inner surface 68 of the tool T is rotated downward by the servo motor 39, the left inner side surface 69 when machining, the turntable 40 as the axis of the tool T faces the normal direction of the left inner side surface 69 is rotated in the counterclockwise direction in FIG. 3 by a servo motor 44, when machining the right inner side surface 70 Since the turntable 40 is rotated clockwise by the servo motor 44 so that the axis of the tool T faces the normal direction of the right inner surface 70, the tool T is not detached and attached, and the inner surface 66 of the workpiece W is removed. The step Ku and finishing with high surface accuracy.
[0022]
When exchanging the tool T, the tilt table 35 and the turntable 40 are positioned by the servo motors 39 and 44 so that the main shaft 57 faces the direction perpendicular to the X axis and the Y axis, and the main shaft 57 is replaced with the tool magazine 65. The slide 20 and the lifting platform 30 are positioned by the servo motors 25a, 25b and 29a, 29b so as to align with the tool change position for performing the above. At the tool change position, the headstock 47 is advanced by the servo motor 49 and returns the tool holder 63 attached to the main spindle 57 to the empty tool holder of the tool magazine 65, and the tool clamping device 64 releases the tool holder 63. When the tool holder 63 mounted with the tool to be used next is indexed to the tool change position by the indexing rotation of the tool magazine 65, the tool holder 63 moves forward, and the tool holder 63 to be used next is fitted into the taper hole 62. The main shaft 57 is mounted by a tool clamping device 64.
[0023]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the work table is mounted on the floor so as to be movable in the X-axis direction, and the turntable 40 supported on the tilt table 35 is removed to directly fix the base 45 on the tilt table 35. And since it is the same as 1st Embodiment except having supported the turntable on the worktable, the same reference number is attached | subjected to the same part and detailed description is abbreviate | omitted.
[0024]
The guide rails 75a and 75b are fixed on the plate 74 installed on the floor surface, and the support portions 77 fixed to the back surface of the work table 76 are supported on the guide rails 75a and 75b so that the work table 76 is on the floor surface. Is mounted to be movable in the X-axis direction. A ball screw 78 is rotatably supported between the guide rails 75a and 75b on the plate 74, and a servo motor 79 fixed to the plate 74 is rotationally connected to the ball screw 78 so that the ball screw 78 is fixed to the back surface of the work table 76. The work table 76 is screwed to the nut and is connected to the servo motor 79 to move in the X-axis direction. Thereby, a part of the movement of the slide 20 in the X-axis direction is shared by the movement of the work table 76 in the X-axis direction, and the tool T and the workpiece W can be relatively moved in the X-axis direction. The entire machine can be made smaller by shortening the length.
[0025]
A turntable 80 is supported on the upper surface of the work table 76 so as to be rotatable about a vertical B axis. A worm wheel 83 that meshes with a worm 82 rotatably supported on a work table 76 is fixed to a drive shaft 81 fixed to the lower surface of the turntable 80, and a servo motor 84 fixed to the work table 76 is attached to the worm 82. Rotatingly connected, the turntable 80 is drivingly connected to the servo motor 84 and rotated about the B axis. A jig plate 85 for mounting and fixing the workpiece W is fixed on the turntable 80.
[0026]
In the second embodiment configured as described above, the workpiece W is mounted on the jig plate 85, and the main shaft 57 is rotationally driven by the built-in motor 59. The servo motor 25a, 25b moves the slide 20 in the X-axis direction, the servo motor 29a, 29b moves the lifting platform 30 in the Y-axis direction, the servo motor 49 moves the headstock 47 in the Z-axis direction, and the spindle head The tool T mounted on the tip of the main shaft 57 supported by the shaft 55 is moved along the inner surface 66 of the workpiece W to be processed to finish the inner surface 66. When the tool T processes the upper inner surface 67 of the inner surface 66, the tilt table 35 is moved upward by the servo motor 39 so that the main shaft 57 extends and the axis of the tool T faces the normal direction of the upper inner surface 67. is rotated, when machining the lower inner surface 68, the tilt table 35 to face the normal direction axis of the lower inner surface 68 of the tool T is rotated downward by the servo motor 39, the left inner side surface 69 when machining, the turntable 80 so as to face the normal direction axis of the left inner side surface 69 of the tool T is rotated in the clockwise direction in FIG. 6 by the servo motor 84, when machining the right inner surface 70, Since the turntable 80 is rotated counterclockwise by the servomotor 84 so that the axis of the tool T faces the normal direction of the right inner surface 70, the tool T is not detached and attached, and the inner surface 66 of the workpiece W is removed. The step Ku and finishing with high surface accuracy. If the stroke is insufficient only by moving the slide 20 in the X-axis direction, the work table 76 is moved in the X-axis direction by the servo motor 79 so that the unmachined portion of the workpiece W is opposed to the tool T and finished as described above. Continue processing.
[0028]
If the tool T is to be rotated at a high speed, the main body of the speed increasing spindle unit is positioned and fixed at the tip of the housing 56 of the main spindle head 55, and the high speed main spindle of the speed increasing spindle unit is rotationally connected to the main spindle 57 via the speed increasing mechanism. That's fine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a machine tool including a rotatable spindle head according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 1;
FIG. 4 is a side view of the spindle head.
FIG. 5 is a side view showing a second embodiment.
FIG. 6 is a plan view of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Base, 12 ... Floor surface, 14 ... Work table, 15 ... Through space, 16a, 16b ... Cross beam part, 17a, 17b, 27a, 27b, 46, 75a, 75b ... Guide rail, 20 ... Slide, 23 ... through space, 24a, 24b, 28a, 28b, 50, 78 ... ball screw, 25a, 25b, 29a, 29b, 39, 44, 49, 79, 84 ... servo motor, 30 ... lift platform, 33 ... through passage, 35 ... tilt table, 40, 80 ... turntable, 47 ... spindle head, 55 ... spindle head, 57 ... spindle, 59 ... built-in motor, T ... tool, W ... workpiece.

Claims (3)

中央部分に矩形の貫通スペースが形成された基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向して垂直に立設し、該基台の前記貫通スペースの上下両側に延在する横桁部にガイドレールを水平に延設し、中央部分に矩形の貫通空間が形成されたスライドを前記基台に前記上下のガイドレールによりX軸方向に移動可能に装架してサーボモータに駆動連結し、該スライドの前記貫通空間の左右両側に延在する縦桁部にガイドレールを垂直に延設し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇降台を前記スライドに前記左右のガイドレールによりY軸方向に移動可能にかつ後方に突設する筐体部を前記貫通空間内に位置するように装架してサーボモータに駆動連結し、該昇降台の貫通路の左右両側に延在する縦桁部にチルトテーブルを前記貫通路内に位置しかつ前記昇降台の前面ならびに後面間においてX軸と平行に延びるA軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結し、モータにより回転駆動され先端に工具が着脱自在に装着される主軸を主軸ヘッドに該主軸の軸線が前記A軸と交叉するように軸承し、該主軸ヘッドを前記チルトテーブル上に設けられて前記貫通路、前記貫通空間及び前記貫通スペース内に延在するベース上に前記ワークテーブルに向かって前記主軸の軸線方向に進退可能に装架し、前記主軸ヘッドに駆動連結したサーボモータを前記ベースの後端に前記貫通スペース内で固定したことを特徴とする回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械。A horizontal girder that vertically stands a base having a rectangular through space formed in the central portion so as to face a work table on which a workpiece is placed, and extends on both upper and lower sides of the through space of the base. The guide rail extends horizontally, and a slide in which a rectangular through space is formed in the center is mounted on the base so as to be movable in the X-axis direction by the upper and lower guide rails, and is connected to the servo motor. The elevating platform in which a guide rail is vertically extended in the vertical girder portion extending on both the left and right sides of the through space of the slide, and a rectangular through path is formed in the center portion is provided on the slide by the left and right guide rails. A casing portion that is movable in the Y-axis direction and protrudes rearward is mounted so as to be positioned in the penetration space, and is drive-connected to the servo motor, and extends to the left and right sides of the through-passage of the lifting platform. Tilt table in the vertical beam section in the through-passage And rotatably supported in the A-axis extending parallel to the X axis at a position vital said elevator platform between the front and rear drive connected to the servo motor, the tool is detachably attached to the tip is rotated by a motor The main shaft is supported by the main shaft head so that the axis of the main shaft intersects the A axis, and the main shaft head is provided on the tilt table and extends into the through passage, the through space, and the through space. A servo motor is mounted on a base so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the spindle toward the work table, and a servo motor drivingly connected to the spindle head is fixed to the rear end of the base in the through space. A machine tool with a rotatable spindle head. 請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、前記チルトテーブルにターンテーブルをA軸と直角なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結し、該ターンテーブル上に前記ベースを固定し、該ベース上に前記主軸ヘッドを前記主軸の軸線方向に進退可能に装架し、該主軸ヘッドに前記主軸を該主軸の軸線が前記A軸及びB軸と交叉するように軸承したことたことを特徴とする回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械。The machine tool comprising the rotatable spindle head according to claim 1, wherein the turntable is rotatably supported on the tilt table about a B axis perpendicular to the A axis and is connected to a servo motor. The base is fixed on a turntable , and the spindle head is mounted on the base so as to be able to advance and retreat in the axial direction of the spindle. The spindle is attached to the spindle head and the axis of the spindle is the A axis and the B axis. A machine tool having a pivotable spindle head, characterized in that the bearings are supported to cross each other. 請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械において、前記ワークテーブルにターンテーブルを垂直なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結したことを特徴とする回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械。 2. A machine tool comprising a rotatable spindle head according to claim 1, wherein a turntable is rotatably supported on the work table about a vertical B axis and is drivingly connected to a servo motor. A machine tool with a rotatable spindle head.
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