JP4376815B2 - 自動旋盤及び加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、くし刃状の工具、突切り工具および背面刃物台を備えた自動旋盤及び加工方法に関する。

従来から、主軸台に備えられた主軸に被加工物であるワークを保持させて軸線方向に移動させ、また、工具を主軸の軸線と直交する方向に移動させることにより、ワークに切削加工を施すくし刃型自動旋盤が知られている。また、このようなくし刃型自動旋盤にくし刃状の工具を備えさせた、例えば特許文献１のような自動旋盤が知られている。この自動旋盤では、これらの複数のくし刃状に配置された工具を、主軸の軸線と直交する方向に移動させることにより、所望の工具を割出し、ワークに対して切削加工を行うものである。

このようなくし刃状の工具を備えた自動旋盤の一例を図４に示す。この自動旋盤１００は、ベース１０１上に主軸台１０２と正面刃物台１０３と背面刃物台１０４とを備えている。主軸台１０２は、第１の主軸１０５を有している。正面刃物台１０４は、くし刃状工具１０６と、第２の主軸１０７と、突切り工具を有する突切り刃物台１０８とを有している。第１の主軸１０５は、主軸台１０２を介してモータ１０５ＭによりＺ１軸方向（第１の主軸１０５の軸線の方向）に移動可能である。正面刃物台１０３は、モータ１０３ＭによりＸ１軸方向（第１の主軸１０５の軸線と直交する方向）に移動可能である。よって、この正面刃物台１０３を介して、正面刃物台１０３上に配置されたくし刃状工具１０６、第２の主軸１０７はＸ１軸方向に移動可能である。第２の主軸１０７は、モータ１０７ＭによりＺ２軸方向（第２の主軸１０７の軸線方向）に移動可能である。突切り刃物台１０８は、モータ１０８ＭによりＸ２軸方向（第２の主軸１０７の軸線と直交する方向）に移動可能である。

この自動旋盤１００では、まず、例えばバー材であるワーク１１０を把持した第１の主軸１０５を回転駆動しつつＺ１軸方向に移動させるとともに、くし刃状工具１０６のうち所望の工具を正面刃物台１０３を介してＸ１軸方向に移動させることにより、ワーク１１０の正面加工を行う。次に、第２の主軸１０７を正面刃物台１０３を介してＸ１軸方向に移動させて、第１の主軸１０５とともに第２の主軸１０７にワーク１１０を把持させる。その後、突切り刃物台１０８をＸ２軸方向に移動させることによりワーク１１０を突切る。そして、第２の主軸１０７を正面刃物台１０３を介してＸ１軸方向に移動させてワーク１１０の突切り側の背面を背面刃物台１０４の工具に対向させる。この後、第２の主軸１０７を回転駆動しつつＺ２軸方向に移動させて、ワーク１１０の突切り側の背面加工を背面刃物台１０４の工具により行う。
特開２００４−１３６４２１号公報

しかしながら、上述した図４に示した自動旋盤１００では、ワーク１１０の正面加工を行うためのくし刃状工具１０６と、ワーク１１０の背面加工を行うための第２の主軸１０７とが同じ正面刃物台１０３上に配置されているために、ワーク１１０の正面加工とすでに突切りされた別のワーク１１０の背面加工とを同時に行うことができなかった。このために、この自動旋盤１００では、ワーク１１０の加工時間が長くなってしまい生産性が悪いという問題があった。

また、この自動旋盤１００では、ワーク１１０を突切りするために、正面刃物台１０３とは独立してＸ２軸方向に移動する突切り刃物台１０８が別個に必要となるために、自動旋盤の製造コストがアップしてしまうという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、ワークの加工時間を短くして生産性が向上するとともに、機械本体の製造のコストダウンを図ることができる自動旋盤及び加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る自動旋盤は、
ワークを保持して回転可能な第１の主軸を有し、この第１の主軸の軸線方向に移動可能な第１の主軸台と、
前記第１の主軸に保持されるワークの正面側に配置され、ワークの加工を行うためのくし刃状の複数の工具とワークの突切り加工を行うための突切り工具とを有し、前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に移動可能な第１の刃物台と、
ワークの正面側の端を保持して回転可能であるとともに、前記第１の主軸台および前記第１の刃物台に独立して軸線方向に移動可能な第２の主軸を有し、前記第１の刃物台と同じ方向に独立して移動可能な送り台と、
前記第１の刃物台および前記送り台を前記第１の主軸の軸線方向と直交する方向に移動可能に案内する案内機構と、
前記第２の主軸に保持されるワークと対向可能な位置に固定されるとともに、ワークの加工を行うための工具を備えた第２の刃物台とを備え、
第１のワークに、前記第１の刃物台のくし刃状の複数の工具のうち一つの工具で第１の加工を施すと同時に、前記第１の刃物台の突切り工具により突切り加工された第２のワークに、前記第２の刃物台の工具で、第１の加工に独立した第２の加工を施すことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る加工方法は、
前記自動旋盤を用いた加工方法であって、
前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記第１の刃物台を移動させて、前記第１の刃物台に備えられたくし刃状の工具の一つを前記第１のワークに対向させ、
前記第１の主軸に、前記第１のワークの背面側を把持させ、
前記第１の主軸を軸線方向に移動させ、前記第１の刃物台を前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に移動させることで、前記くし刃状の複数の工具のうち一つの工具に前記第１のワークを当接させ、前記第１のワークの正面側に前記第１の加工を施し、
前記送り台を、前記第１の主軸の軸線方向と水平且つ直交する方向に移動させて、前記第２の主軸を前記第１のワークに対向させ、
前記第２の主軸の前記軸線方向に前記送り台を移動させて、前記第１のワークの正面側を前記第２の主軸に把持させ、
前記第１の主軸と前記第２の主軸とに回転可能に両端を支持された前記第１のワークを回転させ、前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記第１の刃物台を移動させ、前記突切り工具によって前記第１のワークを所定の長さで突切ることで前記第２のワークを形成し、
前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記送り台を移動させて、前記第２の刃物台に備えられた工具に前記第２のワークを対向させ、
前記第２の主軸台を軸線方向に移動させ、前記第２の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記送り台を移動させることで、前記第２の刃物台に備えられた工具に前記第２のワークを当接させ、前記第２のワークの背面側に前記第２の加工を施す、
前記第１の加工と前記第２の加工とを前記第１のワークと前記第２のワークとに同時に施すことを特徴とする。

本発明によれば、ワークの正面加工と突切り加工されたワークの背面加工とを同時に行うことができる。
また、本発明によれば、ワークの加工時間を短くして生産性が向上するとともに、機械本体の製造のコストダウンを図ることができる自動旋盤及び加工方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る自動旋盤及び加工方法について、以下図面を参照して説明する。自動旋盤１は、図１〜図３に示すように、ベース１１と、ベース１１上に第１の主軸台１２と、第１の刃物台である正面刃物台１３と、送り台１４と、第２の刃物台である背面刃物台１５とを備えている。正面刃物台１３及び送り台１４は、ベース１１上に敷設されたガイドレール１６にそれぞれ独立して移動可能に案内されている。

第１の主軸台１２は、先端に例えばバー材であるワーク１０を保持することができる第１の主軸１２１を備えている。第１の主軸１２１は、第１の主軸台１２に水平になるように配置されている。第１の主軸台１２は、ベース１１上に敷設されたガイドレール１２２にＺ１軸方向（第１の主軸１２１の軸線方向）に移動可能に案内されている。第１の主軸台１２は、Ｚ１軸モータ１２３によりＺ１軸ボールねじ１２４を介してＺ１軸方向に移動可能に駆動される。Ｚ１軸モータ１２３およびＺ１軸ボールねじ１２４により第１の主軸台１２の駆動装置が構成される。これにより第１の主軸１２１が、第１の主軸台１２を介してＺ１軸方向に移動可能に駆動される。なお、第１の主軸１２１は、第１の主軸台１２に内蔵された図示しないモータにより回転駆動される。

正面刃物台１３は、ワーク１０の正面加工および突切り加工を行う刃物台である。正面刃物台１３上には、バイト等の複数のくし刃状工具１３１と突切り工具１３２とが固定されている。くし刃状工具１３１及び突切り工具１３２は、水平面内の第１の主軸１２１の軸線と直交する方向であるＸ１軸方向に配列されている。突切り工具１３２は、正面刃物台１３上の送り台１４側に配置されている。正面刃物台１３は、ベース１１上に敷設されたガイドレール１６にＸ１軸方向に移動可能に案内されている。すなわち、ガイドレール１６とガイドレール１２２とは直交するようにベース１１上に配置されている。正面刃物台１３は、Ｘ１軸モータ１３３によりＸ１軸ボールねじ１３４を介してＸ１軸方向に移動可能に駆動される。Ｘ１軸モータ１３３とＸ１軸ボールねじ１３４により正面刃物台１３の駆動装置が構成される。これにより、くし刃状工具１３１または突切り工具１３２が、正面刃物台１３を介してＸ１軸方向に移動可能に駆動される。

送り台１４は、正面刃物台１３の突切り工具１３２側に並んで配置される。送り台１４は、先端にワーク１０の正面側を保持することができる第２の主軸１４１を備えている。第２の主軸１４１は、軸線方向が第１の主軸１２１の軸線方向と一致するように配置されている。送り台１４上には、ガイドレール１４２が敷設されており、このガイドレール１４２にはスライド台１４３がＺ２軸方向（第２の主軸１４１の軸線方向、Ｚ１軸方向と同じ方向）に移動可能に案内される。そして、このスライド台１４３に第２の主軸台１４０が固定されている。スライド台１４３は、Ｚ２軸モータ１４４によりＺ２軸ボールねじ１４５を介してＺ２軸方向に移動可能に駆動される。Ｚ２軸モータ１４４及びＺ２軸ボールねじ１４５によりスライド台１４３の駆動装置が構成される。これにより、第２の主軸１４１がスライド台１４３を介してＺ２軸方向に移動可能に駆動される。また、送り台１４は、ガイドレール１６にＸ２軸方向（水平面内の第２の主軸１４１の軸線と直交する方向、Ｘ１軸方向と同じ方向）に移動可能に案内されている。送り台１４は、Ｘ２軸モータ１４６によりＸ２軸ボールねじ１４７を介してＸ２軸方向に移動可能に駆動される。Ｘ２軸モータ１４６及びＸ２軸ボールねじ１４７により送り台１４の駆動装置が構成される。これにより、第２の主軸１４１が、送り台１４を介してＸ２軸方向に移動可能に駆動される。なお、第２の主軸１４１は、第２の主軸台１４０に内蔵された図示しないモータにより回転駆動される。

背面刃物台１５は、ワーク１０の突切り後の背面加工を行う刃物台である。背面刃物台１５は、ワーク１０の背面加工の際に、ワーク１０を保持した第２の主軸１４１と対向する位置になるようにベース１１上に配置されている。背面刃物台１５は、ドリル、バイト等の複数の工具１５１を備えている。複数の工具１５１は、水平面内に第２の主軸１４１と対向する方向に並んで配置されている。

なお、Ｚ１軸モータ１２３，Ｘ１軸モータ１３３，Ｚ２軸モータ１４４，Ｘ２軸モータ１４６等のモータは、それぞれ数値制御装置（図示せず）に連結され制御される。また、ベース１１には、ワーク１０を切削した切り屑を貯めておくためのチップパンが備えられている。

次に、このような自動旋盤１によりワーク１０の切削加工を行う方法について説明する。

まず、ワーク１０の正面加工を行うには、第１の主軸１２１にワーク１０を把持させる。次に、第１の主軸１２１を図示しないモータで回転駆動するとともにＺ１軸モータ１２３によりＺ１軸方向に移動させる。また、正面刃物台１３をＸ１軸モータ１３３によりＸ１軸方向に移動させることにより、複数の工具のうち所望のくし刃状工具１３１を割り出し、ワーク１０の正面と対向させる。そして、第１の主軸１２１を第１の主軸台１２を介してＺ１軸方向に移動させることによってワーク１０に対して切り込み送りが行われ、割り出されたくし刃状工具１３１を正面刃物台１３を介してＸ１軸方向に移動させることによってワーク１０に対して切削送りが行われる。これにより、ワーク１０の正面加工が行われる。

ワーク１０の正面加工が終了すると、第２の主軸１４１を送り台１４を介してＸ２軸モータ１４６によりＸ２軸方向に移動させて、ワーク１０の正面加工が施された側の端を第２の主軸１４１により把持させる。よって、ワーク１０は背面側の端部を第１の主軸１２１に把持され、正面側の端部を第２の主軸１４１により把持される。そして、正面刃物台１３をＸ１軸モータ１３３によりＸ１軸方向に移動させることにより、突切り工具１３２をワーク１０を突切りする位置に位置合わせする。第１の主軸１２１および第２の主軸１４１を図示しないモータにより同期して回転させるとともに、突切り工具１３２を正面刃物台１３を介してＸ１軸方向に移動させることによってワーク１０の突切り加工が行われる。

ワーク１０を突切りした後、ワーク１０を把持した第２の主軸１４１を送り台１４を介してＸ２軸モータ１４６によりＸ２軸方向に移動させて、ワーク１０の突切りされた背面を、背面刃物台１５の複数の工具のうち所望の固定工具１５１と対向させる。そして、第２の主軸１４１を図示しないモータによって回転駆動するとともに、スライド台１４３を介してＺ２軸モータ１４４によってＺ２軸方向に移動させることによりワーク１０の背面加工を行う。
このワーク１０の背面加工を行うのと同時に、新たなワーク１０の正面加工を行う。具体的には、新たなワーク１０を第１の主軸１２１に把持させる。次に、第１の主軸１２１を図示しないモータで回転駆動するとともにＺ１軸モータ１２３によりＺ１軸方向に移動させる。また、正面刃物台１３をＸ１軸モータ１３３によりＸ１軸方向に移動させることにより、複数の工具のうち所望のくし刃状工具１３１を割り出し、新たなワーク１０の正面と対向させる。そして、第１の主軸１２１を第１の主軸台１２を介してＺ１軸方向に移動させることによって新たなワーク１０に対して切り込み送りが行われ、割り出されたくし刃状工具１３１を正面刃物台１３を介してＸ１軸方向に移動させることによって新たなワーク１０に対して切削送りが行われる。これにより、ワーク１０の背面加工とは独立して、新たなワーク１０の正面加工が行われる。この後は上述した切削方法を繰り返す。

このように本実施の形態の自動旋盤では、ワーク１０の正面加工のためのくし刃状工具１３１を備えた正面刃物台１３と、ワーク１０の突起り後の背面加工のための第２の主軸１４１を備えた送り台１４とが、ベース１１上に敷設されたガイドレール１６にそれぞれ独立してＸ１軸方向（Ｘ２軸方向）に移動可能に案内されるようにしたので、新たなワーク１０の正面加工と突切り加工後のワーク１０の背面加工とを同時に行うことができる。したがって、ワーク１０の加工時間を短縮化することができ、生産性が向上する。

また、本実施の形態の自動旋盤では、突切り工具１３２とくし刃状工具１３１とをＸ１軸方向に移動させるのに、正面刃物台１３を兼用するようにしたので、単独の突切り刃物台が不要となり、自動旋盤の製造コストを下げることができる。また、このように正面刃物台１３を兼用することにより、図４に示した自動旋盤と同様に移動軸を４軸で構成することができるので、自動旋盤の製造コストが上がることはない。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、Ｚ１軸ボールねじ１２４、Ｘ１軸ボールねじ１３４、Ｘ２軸ボールねじ１４７及びＺ２軸ボールねじ１４５を用いる例について説明したが、ボールねじの代わりにリニアモータを用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ガイドレール１２２、ガイドレール１６、ガイドレール１４２にそれぞれ第１の主軸台１２、正面刃物台１３、送り台１４、スライド台１４３を案内させるスライド案内は、ころがり案内であっても、すべり案内であってもよい。ガイドレール１２２、ガイドレール１６、ガイドレール１４２およびそれぞれのころがり案内またはすべり案内によって案内機構が構成される。

また、上記実施の形態では、第１の刃物台である正面刃物台１３および送り台１４の案内機構は、同一のガイドレール１６で第１の刃物台および送り台１４を移動可能に案内しているが、第１の主軸１２１の軸線と直交する方向に移動可能であれば、第１の刃物台及び送り台を別々のガイドレールで移動可能に案内してもよい。

本発明の実施の形態に係る自動旋盤の構成を表す平面図である。 図１のＸ−Ｘ’線での矢視断面図である。 図１のＹ−Ｙ’線での矢視断面図である。 従来の自動旋盤の構成を表す平面図である。

符号の説明

１ 自動旋盤
１０ ワーク
１２ 第１の主軸台
１２１ 第１の主軸
１３ 正面刃物台
１３１ くし刃状工具
１３２ 突切り工具
１４ 送り台
１４０ 第２の主軸台
１４１ 第２の主軸
１４３ スライド台
１５ 背面刃物台
１５１ 工具
１２３ Ｚ１軸モータ
１３３ Ｘ１軸モータ
１４４ Ｚ２軸モータ
１４６ Ｘ２軸モータ

Claims (2)

1. ワークを保持して回転可能な第１の主軸を有し、この第１の主軸の軸線方向に移動可能な第１の主軸台と、
   前記第１の主軸に保持されるワークの正面側に配置され、ワークの加工を行うためのくし刃状の複数の工具とワークの突切り加工を行うための突切り工具とを有し、前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に移動可能な第１の刃物台と、
   ワークの正面側の端を保持して回転可能であるとともに、前記第１の主軸台および前記第１の刃物台に独立して軸線方向に移動可能な第２の主軸を有し、前記第１の刃物台と同じ方向に独立して移動可能な送り台と、
   前記第１の刃物台および前記送り台を前記第１の主軸の軸線方向と直交する方向に移動可能に案内する案内機構と、
   前記第２の主軸に保持されるワークと対向可能な位置に固定されるとともに、ワークの加工を行うための工具を備えた第２の刃物台とを備え、
   第１のワークに、前記第１の刃物台のくし刃状の複数の工具のうち一つの工具で第１の加工を施すと同時に、前記第１の刃物台の突切り工具により突切り加工された第２のワークに、前記第２の刃物台の工具で、第１の加工に独立した第２の加工を施すことを特徴とする自動旋盤。
2. 請求項１に係る自動旋盤を用いた加工方法であって、
   前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記第１の刃物台を移動させて、前記第１の刃物台に備えられたくし刃状の工具の一つを前記第１のワークに対向させ、
   前記第１の主軸に、前記第１のワークの背面側を把持させ、
   前記第１の主軸を軸線方向に移動させ、前記第１の刃物台を前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に移動させることで、前記くし刃状の複数の工具のうち一つの工具に前記第１のワークを当接させ、前記第１のワークの正面側に前記第１の加工を施し、
   前記送り台を、前記第１の主軸の軸線方向と水平且つ直交する方向に移動させて、前記第２の主軸を前記第１のワークに対向させ、
   前記第２の主軸の前記軸線方向に前記送り台を移動させて、前記第１のワークの正面側を前記第２の主軸に把持させ、
   前記第１の主軸と前記第２の主軸とに回転可能に両端を支持された前記第１のワークを回転させ、前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記第１の刃物台を移動させ、前記突切り工具によって前記第１のワークを所定の長さで突切ることで前記第２のワークを形成し、
   前記第１の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記送り台を移動させて、前記第２の刃物台に備えられた工具に前記第２のワークを対向させ、
   前記第２の主軸台を軸線方向に移動させ、前記第２の主軸の軸線方向に水平且つ直交する方向に前記送り台を移動させることで、前記第２の刃物台に備えられた工具に前記第２のワークを当接させ、前記第２のワークの背面側に前記第２の加工を施す、
   前記第１の加工と前記第２の加工とを前記第１のワークと前記第２のワークとに同時に施すことを特徴とする加工方法。

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