JP4680634B2 - 非円形加工装置を装備した倒立旋盤 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のピストンのような非円形の加工に適した非円形加工装置を装備した倒立旋盤に関する。

図４は、内燃機関用のピストンを示し、ピストン１０はアルミ鋳物製の本体１２を有し、本体１２はピストンピンが挿入される貫通穴１３が形成される。ピストン本体１２のヘッド１５もアルミ鋳物でつくられるが、ピストンリングを受け入れる溝部１４は、鋳鉄でつくられる。すなわちピストン１はアルミ鋳物と鋳鉄の異種金属材料でつくられる。

このピストン１０の外径部を旋削加工を行う場合には、円形加工済みのワークであるピストンをワーク主軸に把持して回転させ、旋削工具Ｔ_１で外径切削を行う。
ピストン１０は非円形（楕円）の外径形状を有するので、ワーク１の回転に同期して工具Ｔ_１を前後に移動して非円形切削を行う。
この非円形加工を行うには、通常の刃物台をワーク主軸の回転に同期して往復動させることにより非円形加工を行うことは可能である。

しかしながら、刃物台は多数の加工工具を装備し、重量も大きいので、貫性力も大きい。したがって、高速の往復動には対応ができない。
下記の特許文献１は、非円形加工専用の刃物台を備えたものを開示する。
特開平５−２００６０１号公報

図４に示した非円形ワークにあっては、異種金属で構成され、また外径切削に加えてリング用の溝加工を施す必要がある。
そこで、非円形加工装置は、異なる材質と加工に適した複数の工具を装備することが望ましい。
本発明の目的は、上述した要求を満足する非円形加工装置を装備した倒立旋盤を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による倒立旋盤は、加工物を把持して回転するワーク主軸を有し、ベースの上面側において水平方向のＸ軸と垂直方向のＺ軸とに沿って移動及び位置決め制御が可能なワークヘッドを備えてなる倒立旋盤であることをもって発明の前提とした上で、前記倒立旋盤は、前記ベース上に、加工物に非円形加工を施す非円形加工装置を装備しており、該非円形加工装置は、前記ベース上に固定されるとともに内部にＸ _２ 軸サーボモータ、Ｃ _２ 軸サーボモータ及びクランプ用シリンダを装備したハウジングと、該ハウジングに対して前記Ｘ _２ 軸サーボモータにより水平方向のＸ _２ 軸に沿って往復動制御自在に搭載された非円形加工ユニットスライドと、該非円形加工ユニットスライドに対して前記Ｃ _２ 軸サーボモータ及びクランプ用シリンダにより垂直Ｃ _２ 軸の廻りに割出し回動自在に搭載されるとともに、放射状等角度間隔で複数本の刃物を装備した非円形加工ユニットとで構成されていることをもって発明の特徴としているものである。

本発明による非円形加工装置を装備した倒立旋盤によれば、ワークに非円形加工を施すに当って加工物の材質や加工形状に応じて最適な刃物を選択することができるので、加工能率を向上することができる。また、高速で往復動する非円形加工ユニット上の重量を最少限に限定して貫性力を低下させ、高速加工に対応することができる。

図１は、本発明の非円形加工装置を装備した倒立旋盤の概要を示す説明図、図２は要部の平面図、図３は要部の断面図である。
全体を符号１で示す倒立旋盤は、ベース２の上面側にワークヘッド２０を有しており、このワークヘッド２０は、図１の平面上で水平方向のＸ軸と垂直方向のＺ軸に沿って移動制御をすることができ、また、位置決め制御をすることができる。
ワークヘッド２０は、ワーク主軸３０を有し、ワーク主軸３０はチャック３２でワーク１０を把持する。

倒立旋盤１は、必要に応じベース２上に円形加工装置５０が装備されており、この円形加工装置５０は、ツールヘッド４０を有し、ツールヘッド４０は、タレット刃物台４２を備える。タレット刃物台４２は、垂直面内で放射状等角度間隔をおいて、例えば１２個の刃物を装備することができ、水平方向のＸ _１ 軸の廻りに割出し回動することができる。
円形ワークにあっては、Ｘ軸とＺ軸に沿って移動するワークヘッド２０とツールヘッド４０とが同期して、ツールＴによりワーク１０の円形加工を行う。

非円形加工装置１００は、円形加工装置５０のツールヘッド４０と干渉しないベース２上の位置に装備される。
非円形加工装置１００は、倒立旋盤１のベース２側に固定されるハウジング１０２を有する。ハウジング１０２上には、非円形加工ユニットスライド１１０がＸ_２軸方向に摺動自在に装備される。ハウジング１０２内に装備されるＸ _２ 軸サーボモータ１１２は、ボールネジ１１４を介して非円形加工ユニットスライド１１０を水平方向のＸ_２軸に沿って往復動させることができる。

非円形加工ユニットスライド１１０上には、ハウジング１０２内に装備されるＣ_２軸サーボモータ１４０及びクランプ用シリンダ１６０により非円形加工ユニット１２０が割出し回動自在に搭載されている。

図２に示すように、非円形加工ユニット１２０上には一連の刃物群１３０が放射状等角度間隔で装備される。図の実施例にあっては、刃物群１３０は、垂直方向のＣ_２軸まわりに割出し回動する非円形加工ユニット１２０に対して放射状等角度間隔をおいて取付けられた４個の刃物１３１，１３２，１３３，１３４で構成される。

本実施例にあっては、４本の刃物が使用されているが、加工条件に応じて任意の本数の刃物を用意することができる。
加工に際しては、Ｃ _２ 軸サーボモータ１４０を駆動して非円形加工ユニット１２０を割出し回動させ、刃物群１３０のうちから例えば刃物１３３がワーク主軸の軸線に合致するように位置決めされる。

次に、ワークヘッド２０をＸ_２軸上で制御するとともに、Ｘ_２軸サーボモータ１１２を駆動して、ワーク主軸３０の回転に同期させて非円形加工ユニット１２０を水平Ｘ _２ 軸に沿い往復動させることによりワーク１０の非円形加工を行う。
ワーク１０が、ピストンの場合には、例えば長径と短径の差が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の楕円形に加工される。

図３は、非円形加工装置１００のより具体的な構成を示す説明図である。
ハウジング１０２内に装備されたＣ _２ 軸サーボモータ１４０は、減速機構を介してスプライン軸１４２を割出し回動させる。スプライン軸１４２にスプライン係合するピストン１４４は上下動する。ピストン１４４の上端には、クラッチ１４６が設けてあり、非円形加工ユニット１２０のクラッチ１２２と係合・離脱する。

クラッチを継いだ状態でサーボモータ１４０に指令を与えて、非円形加工ユニット１２０を旋回動させて、任意の刃物１３１がワーク主軸３０の軸線に対向する位置に割り出される。

ハウジング１０２内には、クランプ用シリンダ１６０が装備されており、ピストン１６２を上下動させる。ピストン１６２の先端にはピン１７０が設けてあり、このピン１７０を非円形加工ユニット１２０のピン穴１２４に挿入し、非円形加工ユニット１２０の回転をクランプする。
この状態でＸ_２ 軸サーボモータ１１２を駆動して、非円形加工ユニットスライド１１０を水平Ｘ _２ 軸に沿い往復動して、刃物１３１によりワーク１０に非円形加工を施す。

非円形加工ユニットスライド１１０の往復動ストロークは、２．０ｍｍ程度と極めて短いものである。そこで、ピン１７０はこのストロークに追従して往復動できる機構にしてある。
刃物群１３０の任意の刃物に変更するには、クランプを解除し、上述した工程を繰り返せばよい。

本発明の非円形加工装置を装備した倒立旋盤によれば、非円形加工装置における半径方向に並んだ複数の刃物群のうちから、任意の刃物を選択して非円形加工を行うことができる。したがって、加工条件に最適な刃物を使用することにより、非円形加工品の生産性を向上することができる。
また、高速で往復動する非円形加工ユニット上の重量を最少限に限定して貫性力を低下させ、高速加工に対応することができる。

本発明の非円形加工装置を装備した倒立旋盤の説明図。 図１の要部の平面図。 図１の要部の断面図。 非円形加工の例を示す説明図。

１ 倒立旋盤
１０ ワーク
２０ ワークヘッド
３０ ワーク主軸
４０ ツールヘッド
４２ タレット刃物台
１００ 非円形加工装置
１１０ 非円形加工ユニットスライド
１２０ 非円形加工ユニット
１３０ 刃物群

Claims (1)

1. 加工物を把持して回転するワーク主軸を有し、ベースの上面側において水平方向のＸ軸と垂直方向のＺ軸とに沿って移動及び位置決め制御が可能なワークヘッドを備えてなる倒立旋盤において、
   前記倒立旋盤は、前記ベース上の位置に、加工物に非円形加工を施す非円形加工装置を装備しており、該非円形加工装置は、前記ベース上に固定されるとともに内部にＸ _２ 軸サーボモータ、Ｃ _２ 軸サーボモータ及びクランプ用シリンダを装備したハウジングと、該ハウジングに対して前記Ｘ _２ 軸サーボモータにより水平方向のＸ _２ 軸に沿って往復動制御自在に搭載された非円形加工ユニットスライドと、該非円形加工ユニットスライドに対して前記Ｃ _２ 軸サーボモータ及びクランプ用シリンダにより垂直Ｃ _２ 軸の廻りに割出し回動自在に搭載されるとともに、放射状等角度間隔で複数本の刃物を装備した非円形加工ユニットとで構成されていることを特徴とする非円形加工装置を装備した倒立旋盤。

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