JP4270421B2

JP4270421B2 - 複合加工機械及び複合加工方法

Info

Publication number: JP4270421B2
Application number: JP13350999A
Authority: JP
Inventors: 真素美下村
Original assignee: Komatsu Machinery Corp
Current assignee: Komatsu Machinery Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000326157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はターンブローチ加工と旋削（ターニング）加工の複合加工が可能な複合加工機械及び複合加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来軸物ワーク（以下単にワークという）の多くは旋盤などの旋削機械を使用して旋削加工しており、荒加工から仕上加工を連続して行うため、複数の工具をタレットに装着して、工具を順次交換しながらワークを加工するタレット旋盤も知られている。
【０００３】
一方ワークを荒加工から仕上げ加工までを連続的に行う機械として、旋削ブローチ盤が公知である。
上記従来の旋削ブローチ盤は、円盤状のブローチ工具または直線状のブローチ工具に、荒加工から仕上げ加工までを行う複数のブローチ加工用チップを、円周方向または直線方向に間隔を存して取付け、かつワークを回転させながら、上記ブローチ工具をワークの接線方向へ回転、または直線移動させて、複数のブローチ加工用チップでワークを順次旋削ブローチ加工を行うように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来のタレット旋盤では、複数の工具を取付けるタレットが大型となるため、タレットを設置するのに多くのスペースを必要として、機械自体が大型かつ高価となる不具合がある。
【０００５】
また上記従来の旋削ブローチ盤では、円盤状または直線状に形成されたブローチ工具に複数のチップを取付けた大きなブローチ工具を使用しているため、タレット旋盤と同様に機械自体が大型かつ高価になると共に、ブローチ工具は大型でかつ重量も重いため、交換するのに時間がかかり、この間加工作業が中断されるため、生産性が悪いなど不具合がある。
【０００６】
一方特開昭６３−１９６３１号公報や特開昭６３−１９６３１６号公報、特開昭６３−２３７８１０号公報などに、工具を直線的に移動しながらワークを旋削加工する旋削機械が記載されている。
【０００７】
しかしこれら公報は何れも、軸物ワークの軸線に直角な方向へのみ工具を直線移動させて、ワークをブローチ加工するもので、ワークの長手方向へ工具を移動させながら、ワークを旋削することができず、加工できるワークの種類が制限されて、汎用性に欠けるなどの不具合がある。
【０００８】
この発明はかかる従来の不具合を改善するためになされたもので、ワークを回転させながら工具をワークの接線方向へ直線移動させてワークの加工を行うターンブローチ加工と、ワークを回転させながら工具を切込み移動させて、ワークの旋削加工を行うターニング加工を個々に、もしくは適宜組合せて加工することが可能な複合加工機械及び複合加工方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、ベッド上に設置され、かつ加工すべきワークの一端側をチャックにより把持してワークを回転させるワーク駆動ユニットと、上記ベッド上に設置され、かつ上記ワーク駆動ユニットのチャックとの間でワークを加工軸線上に支持するテールストックセンタと、Ｘ軸駆動手段及びＹ軸駆動手段により、上記加工軸線と平行するＸ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向へ移動自在な加工ユニットと、上記加工ユニットに設けられ、かつＺ軸駆動手段によりワークの接線方向へ直線移動される工具とを具備し、
上記工具は、上記ワークと対向する面に、ワークの接線方向に直線移動しながらワークをターンブローチ加工するブローチ加工用チップと、ワークの接線方向の直線移動を停止させ、かつ加工ユニットをＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方へ移動させながら、ワークをターニング加工する旋削加工用チップを、その工具の直線移動方向に沿って直線的に配列して設けた構成としたものである。
【００１０】
上記構成により、従来のタレット旋盤や、ブローチ盤に比べて工具の小型化が図れるため、機械自体の小型化と、これに伴う価格の低減が図れると共に、工具の交換も短時間で容易に行えるため、生産性の向上が図れる。
また旋削加工用チップとブローチ加工用チップを直線的に配列したことにより、各チップ間の距離を小さくでき、これによってチップの割出し時間を短縮できるため、生産性が向上すると共に、チップの摩耗や欠損などにより、工具を取付けた状態でチップを交換する場合も、各チップ間の距離が短いため、チップの交換が短時間で容易に行えるようになる。
また、ワークを回転させながら加工ユニットをＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方向へ移動させて、旋削加工用チップでワークを旋削加工するターニング加工に加え、工具をワークの接線方向へ移動させて、ブローチ加工用チップによりワークをブローチ加工するターンブローチ加工が１台の加工機械で行えるため、機械の汎用性が向上すると共に、機械全体の小型化も図れるようになる。
【００１１】
上記目的を達成するため請求項２記載の発明は、ベッド上に設置され、かつ加工すべきワークの両端側をチャックにより把持して加工軸線上に支持し、かつワークを回転させる一対のワーク駆動ユニットと、Ｘ軸駆動手段及びＹ軸駆動手段により、上記加工軸線と平行するＸ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向へ移動自在な加工ユニットと、上記加工ユニットに設けられ、かつＺ軸駆動手段によりワークの接線方向へ直線移動される工具とを具備し、
上記工具は、上記ワークと対向する面に、ワークの接線方向に直線移動しながらワークをターンブローチ加工するブローチ加工用チップと、ワークの接線方向の直線移動を停止させ、かつ加工ユニットをＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方へ移動させながら、ワークをターニング加工する旋削加工用チップを、その工具の直線移動方向に沿って直線的に配列して設けた構成としたものである。
【００１２】
上記構成により、従来のタレット旋盤や、ブローチ盤に比べて工具の小型化が図れるため、機械自体の小型化と、これに伴う価格の低減が図れると共に、工具の交換も短時間で容易に行えるため、生産性の向上が図れる。
またブローチ加工用チップと旋削加工用チップを直線的に配列したことにより、各チップ間の距離を小さくでき、これによってチップの割出し時間を短縮できるため、生産性が向上すると共に、チップの摩耗や欠損などにより、工具を取付けた状態でチップを交換する場合も、各チップ間の距離が短いため、チップの交換が短時間で容易に行えるようになる。
また、ワークを回転させながら加工ユニットをＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方向へ移動させて、旋削加工用チップでワークを旋削加工するターニング加工に加え、工具をワークの接線方向へ移動させて、ブローチ加工用チップによりワークをブローチ加工するターンブローチ加工が１台の加工機械で行えるため、機械の汎用性が向上すると共に、機械全体の小型化も図れるようになる。
【００１３】
上記目的を達成するため請求項３記載の発明は、Ｚ軸駆動手段により工具を上下方向または斜め上下方向へ直線移動自在としたものである。
【００１４】
上記構成により、工具のＺ軸方向の直線移動が精度よく行えるため、加工精度が向上する。
【００１７】
上記目的を達成するため請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項に記載の複合加工機械を用いてワークのターニング加工と、ターンブローチ加工の複合加工を行う複合加工方法であって、上記複合加工機械の工具を、ワークの接線方向へ移動させて、上記旋削加工用チップを加工位置へ位置決めし、その後ワークを回転させながら、工具をＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方向へ移動させて、ワークを旋削加工するターニング加工工程と、上記工具をワーク軸方向のブローチ加工位置に割出した後、ワークを回転させながら、工具をワークの接線方向へ直線移動させて、工具に設けられたブローチ加工用チップでワークをブローチ加工するターンブローチ加工工程とを別個または適宜組合わせることにより、ワークのターニング加工と、ターンブローチ加工の複合加工を行うようにしたものである。
【００１８】
上記方法により、１台の加工機械で、ワークのターニング加工とターンブローチ加工が行えるため、旋削機械とブローチ盤を設置する必要がなく、設備費の大幅な削減が図れると共に、ターニング加工とターンブローチ加工を連続的に行えるため、生産性も向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１は複合加工機械の正面図、図２は図１のＡ方向からの矢視図、図３は複合加工機械に使用する工具の拡大側面図、図４は図３のＢ方向からの矢視図、図５は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図６は複合加工機械の変形例を示す側面図、図７は複合加工機械の変形例を示す正面図である。
【００２０】
これら図において１は複合加工機械本体で、Ｘ軸方向に長いベッド１ａを有しており、このベッド１ａ上に、ワーク駆動ユニット２と、テールストックセンタ３がＸ軸方向に離間し、かつＸ軸方向に移動自在に設置されている。
上記ワーク駆動ユニット２には、Ｘ軸と平行する主軸４が回転自在に支承されていて、この主軸４のテールストックセンタ３側端部には、ワーク５の一端を把持するチャック６が取付けられていると共に、主軸４の反対側の端部には、動力伝達手段７を介して図示しない主軸駆動源が接続されていて、この主軸駆動源により主軸４が回転されるようになっている。
【００２１】
上記テールストックセンタ３は、上記ワーク駆動ユニット２の主軸４と同一軸線上にセンタ３ａが設けられていて、ワーク５の他端に形成されたセンタ孔（図示せず）にセンタ３ａを挿入することにより、上記チャック６との間でワーク５を加工軸線ａ上に支持できるようになっている。
【００２２】
一方図中８はベッド１ａ上にＸ軸と平行するよう布設されたガイドレール１ｂに案内されてＸ軸方向へ移動自在な加工ユニットで、図示しないＸ軸送り手段によりＸ軸方向へ移動自在なスライドベース８ａを有しており、このスライドベース８ａ上に、上記Ｘ軸と直交するＹ軸方向に複数のガイドレール８ｂが布設されていて、これらガイドレール８ｂにコラム８ｃが、図示しないＹ軸駆動手段によりＹ軸方向へ移動自在に支承されている。
【００２３】
上記コラム８ｃには上下（Ｚ軸）方向に複数のガイドレール８ｄが布設されていて、これらガイドレール８ｄに、コラム８ｃ上に設置されたＺ軸駆動手段１０により昇降自在な刃物台１１が支承されている。
そしてこの刃物台１１に、ワーク５を旋削加工する工具１２が着脱自在に取付られている。
【００２４】
上記工具１２は、ターンブローチ加工とターニング加工の複合加工が可能な構造で、図３ないし図５に示すように工具１２のワーク５と向き合う面に、ワーク５の荒加工から仕上げ加工までを行う複数の旋削加工用チップ１２ａと、少なくとも１個のブローチ加工用チップ１２ｂが上下方向に間隔を存して直線的かつ着脱自在に取付けられている。
【００２５】
次に上記複合加工機械を使用してクランクシャフトのような軸物のワーク５をターニング加工とターンブローチ加工の複合加工を行う方法を説明する。
ターニング加工は、ワーク５を回転させながら工具１２をＸ軸またはＹ軸、もしくはＸ軸とＹ軸方向へ同時に移動させて、工具１２の旋削加工用チップ１２ａでワーク５をターニング加工するもので、主としてワーク５の荒加工に使用する。
【００２６】
またターンブローチ加工は、ワーク５を回転させながら、工具１２をワーク５の接線方向へ移動させて、工具１２に設けた少なくとも１個のブローチ加工用チップ１２ｂでワーク５をターンブローチ加工するもので、主として仕上げ加工に適している。
そこでこの発明の実施の形態では、ターニング加工によりワーク５を荒加工した後、続けてターンブローチ加工によりワーク５の仕上げ加工を行うようにしている。
勿論、ターニング加工とターンブローチ加工を別個に行うようにしてもよい。
【００２７】
ワーク５のターニング加工を行う場合は、まず図示しないワーク搬送手段によりワーク５がワーク駆動ユニット２のチャック６と、テールストックセンタ３のセンタ３ａ間に搬入されたら、チャック６によりワーク５の一端を把持し、テールストックセンタ３のセンタ３ａをワーク５他端側のセンタ孔へ挿入して、ワーク５を加工軸線ａ上に支持する。
【００２８】
次にワーク駆動ユニット２によりワーク５を図３に示す矢印ｂ方向へ回転させながら、加工ユニット８のコラム８ｃをＸ軸及びＹ軸駆動手段の少なくとも一方によりワーク５の加工前待機位置まで移動させる。
【００２９】
次に待機位置に停止されている工具１２を、Ｚ軸駆動手段１０により下降させて、工具１２に取付けられた旋削加工用チップ１２ａを加工位置へ位置決めし、同時にＸ軸及びＹ軸駆動手段により加工ユニット８をＸ軸方向、またはＹ軸方向もしくはＸ軸及びＹ軸方向へ同時に移動させて、旋削加工用チップ１２ａによりワーク５のターニング加工を行う。
【００３０】
これによってワーク５は荒加工されるが、荒加工を旋削加工用チップ１２ａを変えてターニング加工を複数回繰返す場合は、１回目の荒加工が終了したら、Ｚ軸駆動手段１０により工具１２をＺ軸方向へ移動させて、次の旋削加工用チップ１２ａによりワーク３のターニング加工を行う。
【００３１】
以上のようにしてワーク５の荒加工が終了したら、ターンブローチ加工によりワーク５の仕上げ加工をターニング加工に引き続いて行う。ターンブローチ加工は、工具１２をＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方向へ移動させて、所定のブローチ加工位置へ移動させた後、荒加工の完了したワーク５を回転させながら、Ｚ軸駆動手段１０により工具１２をワーク５の接線方向へ直線移動し、工具１２に取付けられた少なくとも１個のブローチ加工用チップ１２ｂによりワーク５をターンブローチ加工する。
以下上記動作を繰返して、ワーク５の全ての加工個所のターニング加工と、ターンブローチ加工を連続的に行うもので、工具１２に予め溝加工用チップなどを取付けておくことにより、上記加工工程中に溝加工などを行うこともできる。
【００３２】
一方、図６は複合加工機械の変形例を示すもので、次にこれを説明する。
この変形例では、コラム８ｃのワーク５側面を、前下りの傾斜面として、この傾斜面にガイドレール８ｄを布設し、これらガイドレール８ｄに刃物台１１を支承したもので、刃物台１１に取付けられた工具１２は上記実施の形態と同様にＺ軸駆動手段１０により傾斜面に沿って上下動できるようになっている。
【００３３】
この変形例の場合、ターニング加工時工具１２は放射線上を移動する必要があるため、ワーク５の端面を加工する場合は補間する必要があるが、それ以外はターニング加工及びターンブローチ加工とも上記実施の形態と同様なので、その説明は省略する。
【００３４】
また上記実施の形態では、ワーク駆動ユニット２に設けたチャック６でワーク５の一端を把持し、他端はテールストックセンタ３により支持して、ワーク駆動手段２によりワーク５を回転するようにしたが、図７に示すようにベッド１ａ上に、チャック６を対向させて一対のワーク駆動手段２を設置し、これらワーク駆動手段２のチャック６間でワーク５の両端を把持して、ワーク５を回転させてもよい。
さらに図示しないが、ワーク５の両端をテールストックセンタ３で支持した状態でワーク駆動ユニット２に設けたケレでワーク５を回転させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態になる複合加工機械の正面図である。
【図２】図１のＡ方向からの矢視図である。
【図３】この発明の実施の形態になる複合加工機械に使用する工具の拡大側面図である。
【図４】図３のＢ方向からの矢視図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】複合加工機械の変形例を示す側面図である。
【図７】複合加工機械の変形例を示す正面図である。１ａ…ベッド
２…ワーク駆動ユニット
３…テールストックセンタ
５…ワーク
６…チャック
８…加工ユニット
１０…Ｚ軸駆動手段
ａ…加工軸線
１２…工具
１２ａ…旋削加工用チップ
１２ｂ…ブローチ加工用チップ

Claims

ベッド（１ａ）上に設置され、かつ加工すべきワーク（５）の一端側をチャック（６）により把持してワーク（５）を回転させるワーク駆動ユニット（２）と、上記ベッド（１ａ）上に設置され、かつ上記ワーク駆動ユニット（２）のチャック（６）との間でワーク（５）を加工軸線（ａ）上に支持するテールストックセンタ（３）と、Ｘ軸駆動手段及びＹ軸駆動手段により、上記加工軸線（ａ）と平行するＸ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向へ移動自在な加工ユニット（８）と、上記加工ユニット（８）に設けられ、かつＺ軸駆動手段（１０）によりワーク（５）の接線方向へ直線移動される工具（１２）とを具備し、
上記工具（１２）は、上記ワーク（５）と対向する面に、ワーク（５）の接線方向に直線移動しながらワーク（５）をターンブローチ加工するブローチ加工用チップ（１２ｂ）と、ワーク（５）の接線方向の直線移動を停止させ、かつ加工ユニット（８）をＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方へ移動させながら、ワーク（５）をターニング加工する旋削加工用チップ（１２ａ）を、その工具（１２）の直線移動方向に沿って直線的に配列して設けたことを特徴とする複合加工機械。
ベッド（１ａ）上に設置され、かつ加工すべきワーク（５）の両端側をチャック（６）により把持して加工軸線（ａ）上に支持し、かつワーク（５）を回転させる一対のワーク駆動ユニット（２）と、Ｘ軸駆動手段及びＹ軸駆動手段により、上記加工軸線（ａ）と平行するＸ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向へ移動自在な加工ユニット（８）と、上記加工ユニット（８）に設けられ、かつＺ軸駆動手段（１０）によりワーク（５）の接線方向へ直線移動される工具（１２）とを具備し、
上記工具（１２）は、上記ワーク（５）と対向する面に、ワーク（５）の接線方向に直線移動しながらワーク（５）をターンブローチ加工するブローチ加工用チップ（１２ｂ）と、ワーク（５）の接線方向の直線移動を停止させ、かつ加工ユニット（８）をＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方へ移動させながら、ワーク（５）をターニング加工する旋削加工用チップ（１２ａ）を、その工具（１２）の直線移動方向に沿って直線的に配列して設けたことを特徴とする複合加工機械。
Ｚ軸駆動手段（１０）により工具（１２）を上下方向または斜め上下方向へ直線移動自在としてなる請求項１または２記載の複合加工機械。
請求項１〜３いずれか１項に記載の複合加工機械を用いてワークのターニング加工と、ターンブローチ加工の複合加工を行う複合加工方法であって、
上記複合加工機械の工具（１２）を、ワーク（５）の接線方向へ移動させて、上記旋削加工用チップ（１２ａ）を加工位置へ位置決めし、その後ワーク（５）を回転させながら、工具（１２）をＸ軸及びＹ軸の少なくとも一方向へ移動させて、ワーク（５）を旋削加工するターニング加工工程と、上記工具（１２）をワーク（５）軸方向のブローチ加工位置に割出した後、ワーク（５）を回転させながら、工具（１２）をワーク（５）の接線方向へ直線移動させて、工具（１２）に設けられたブローチ加工用チップ（１２ｂ）でワーク（５）をブローチ加工するターンブローチ加工工程とを別個または適宜組合わせることにより、ワーク（５）のターニング加工と、ターンブローチ加工の複合加工を行うことを特徴とする複合加工方法。