JP4681191B2 - ２主軸対向旋盤 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、同一軸線上に互いに対向する２本の主軸を備え、かつこれらの主軸と協働してワークを加工する工具タレットを複数個備えた２主軸対向型マルチタレット旋盤に関するものである。
背景技術
同一軸線上に互いに対向する２本の主軸を備えた２主軸対向旋盤は公知である。通常の旋盤は、ワークの一端を把持して加工を行なうので、当該一端の加王を行なうことができない。しかし２主軸対向旋盤であれば、同一機械上で加工途中のワークを一方の主軸から他方の主軸へと受け渡すことで、互いに相手側主軸のチャックで把持されていた端部の加工を行うことができる。
更に、複数の工具タレットを備えた２主軸対向旋盤は、一方の主軸に把持されたワークと他方の主軸に把持されたワークとに異なる加工を並行して行うことができ、加工能率が向上する。工具タレットには、ドリルやミーリングカッタなどの回転工具、テールストック、ワークの周面をサポートする支持ローラなどを取り付けることも可能である。そこでこれらを適宜組み合わせて工具タレットに装着することによって、ワークに広範な加工を行うことが可能になる。
従来の２主軸対向旋盤における複数タレットの組合せは、２主軸２タレット及び２主軸３タレットである。２主軸２タレットの旋盤は、２本の主軸の各々と協働してワークを加工する工具タレットを１個ずつ設けた構造である。この種の旋盤で一方の主軸に把持された１個のワークを２個の工具タレットを用いて加工を行なうこと、例えば他方の主軸と協働する工具タレットに装着したテールストックでワークの反チャック側を保持して旋削加工を行うという加工も可能であるが、そのような加工を行うときには、他方の主軸でのワークの加工は不可能である。
２主軸３タレットの旋盤は、通常、第３タレットが第１主軸のワークを加工する位置から第２主軸のワークを加工する位置まで移動可能であり、第１主軸と第２主軸とは、必要なときに２個のタレットと協働してワークの加工を行うことができる。従って、例えば、一方の主軸で２個のタレットを用いてワークの外径と内径とを同時に加工しつつ、他方の主軸に把持されたワークの旋削加工やドリル加工を行うという動作が可能である。
１個の主軸に把持されたワークを２個の工具タレットを用いて加工すれば、主軸軸線を挟んで対向する２位置でワークを切削することにより、ワークにかかる加工反力をバランスさせるバランス加工ができる。また、一方のタレットに装着したテールストックを用いるシャフト材の加工や、外径と内径の同時加工などの、１主軸１タレットでは不可能な種々の形態での加工ができる。更に、ワークの２箇所を同時加工することも可能であるため、加工能率も向上する。
しかし従来用いられている２主軸３タレットの旋盤では、第３タレットが一方の主軸と協動して加工を行っているときは、他方の主軸側では１個のタレットしか用いることができず、当該一方の主軸で第３タレットが担当している加工が終了するまで、２タレットを用いる加工を待たなければならない。
発明の開示
この発明は、ワークの加工をより能率的に行うことができるマルチタレット型の２主軸対向旋盤を提供する。更にこの発明は、主軸方向（Ｚ軸）及び工具の切込み方向（Ｘ軸）との両者と直交する方向（Ｙ軸）に工具を移動及び位置決め可能にした合理的な構造を提供することにより、より広範な加工を経済的に可能にする。
この発明の２主軸対向旋盤は、第１主軸２と、当該第１主軸の軸線上でその軸線方向に移動かつ位置決め可能に対向している第２主軸４とを備えており、前記第１主軸と協働してワークを加工する２個一組の工具タレット８ａ、８ｃと、第２主軸と協働してワークを加工する２個一組の工具タレット８ｂ、８ｄとを備えている。各組の２個の工具タレットは、主軸軸線Ｂを挟んで対向する手前側下方と奥側上方とに配置される。
２個２組の４個の工具タレットは、そのすべてをＺ軸方向及びＸ軸方向に移動かつ位置決め可能な刃物台に装着するのがもっとも好ましい。また、この４個の工具タレットは、そのすべてを第１主軸に把持されたワークを加工する位置から第２主軸に把持されたワークを加工する位置まで各独立して移動可能に設けるのが好ましい。対向する２個一組の工具タレットの少なくとも一方は、ドリルやフライスカッタなどの回転工具の駆動装置を備えたものとする。
この発明のより好ましい構造の２主軸対向旋盤は、第２主軸４と主軸軸線方向に移動不能な第１主軸とが同一基台上のオペレータから見て右側と左側とに配置されている。各主軸と協働する各２個の工具タレットのうちの各１個は主軸軸線Ｂの奥側上方に配置され、他方の各１個は主軸軸線の手前側下方に配置される。これら４個の工具タレットは、すべてが主軸方向及び主軸直角方向に移動位置決め可能に装着されている。
この発明の更に好ましい構造の２主軸対向旋盤は、主軸軸線Ｂの奥側上方に配置された工具タレットのＹ軸移動位置決め装置を備え、かつ当該奥側の工具タレットが回転工具の駆動装置を備えている構造である。この構造における主軸軸線Ｂの手前側下方に配置された工具タレットは、Ｙ軸移動位置決め装置を備えていない。
発明を実施するための最良の形態
図１及び図３において、第１主軸台１は、主軸方向（Ｚ軸方向）の位置が固定された固定主軸台で、この第１主軸台に第１主軸２が高速回転、低速高トルク回転及び角度割出し可能に軸支されている。この第１主軸２と対向して同一主軸軸線Ｂ上に第２主軸台３で軸支された第２主軸４が配置されている。第２主軸台３は、ベッド７に設けた主軸ガイド９に沿って、第１主軸２に対して近接離隔方向に移動及び位置決め可能である。第２主軸４も第１主軸２と同様に、図示しない駆動モータにより高速回転、低速高トルク回転及び角度割出しが可能である。第１主軸２及び第２主軸４の対向端には、それぞれ第１チャック５及び第２チャック６が装着されている。
第１主軸２と第２主軸４は、加工領域Ａを挟んでオペレータから見て左右両側に配置されている。図２に明示されているように、ベッド７はオペレータ側が低くなる方向に傾斜した、いわゆるスラント型である。そのベッドの主軸を挟む手前側と奥側とに、手前側Ｚ軸ガイド１１ａと奥側Ｚ軸ガイド１１ｃとが、主軸軸線Ｂと平行に配置されている。ベッド７がスラント型である関係上、手前側Ｚ軸ガイド１１ａは主軸軸線Ｂのオペレータから見て手前側下方に、奥側Ｚ軸ガイド１１ｃは奥側上方に位置する。
各Ｚ軸ガイド１１ａ及び１１ｃの左右には、第１主軸側と第２主軸側のスライド台２５ａ、２５ｂ及び２５ｃ、２５ｄが摺動自在に装着されている。各Ｚ軸ガイド１１ａ、１１ｃと平行に、各２本のＺ送りネジ２６ａ、２６ｂ及び２６ｃ、２６ｄがベッド７に軸支して設けられており、各Ｚ送りネジの軸端にはＺ送りモータ２７ａ、２７ｂ及び２７ｃ、２７ｄが連結されている。４本のＺ送りネジ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄはそれぞれスライド台２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに螺合している。
各スライド台には、Ｘ軸ガイド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、これらのＸ軸ガイドと平行なＸ送りネジ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、及び、各Ｘ送りネジの軸端に連結されたＸ送りモータ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが設けられている。手前側のスライド台のＸ軸ガイド１２ａ、１２ｂには、刃物台１３ａ、１３ｂが移動自在に装着され、これらの刃物台はそれぞれのＸ送りネジ３６ａ、３６ｂに螺合している。奥側のスライド台のＸ軸ガイド１２ｃ、１２ｄには、Ｘスライド台３５ｃ、３５ｄが移動自在に装着され、これらのＸスライド台はそれぞれのＸ送りネジ３６ｃ、３６ｄに螺合している。
Ｘスライド台３５ｃ、３５ｄは、側面形状がＬ形をしている。各Ｘスライド台には、Ｙ軸ガイド１４ｃ、１４ｄ、これらのＹ軸ガイドと平行なＹ送りネジ４６ｃ、４６ｄ、及び、各Ｙ送りネジの軸端に連結されたＹ送りモータ４７ｃ、４７ｄが設けられている。各Ｘスライド台のＹ軸ガイド１４ｃ、１４ｄには、刃物台１３ｃ、１３ｄが移動自在に装着され、これらの刃物台はそれぞれのＹ送りネジ４６ｃ、４６ｄに螺合している。
以上のように装着された４個の刃物台には、それぞれ工具タレット８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが搭載されている。手前側の工具タレット８ａ、８ｂは、主軸軸線Ｂより下方にあり、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに移動かつ位置決め可能である。奥側のタレット８ｃ、８ｄは主軸軸線Ｂより上方にあり、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動かつ位置決め可能である。
前記スライド台２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは、第２主軸側の工具タレット８ｂ、８ｄが第１主軸に把持されたワーク１５ａを加工するために第１主軸側に移動したときに第１主軸側のスライド台２５ａ、２５ｃが加工領域Ａから待避可能で、第１主軸側の工具タレット８ａ、８ｃが第２主軸に把持されたワーク１５ｂを加工するために第２主軸側に移動したときに第２主軸側のスライド台２５ｂ、２５ｄが加工領域から待避可能な長さで設けられている。
上記のように構成された２主軸対向旋盤の基本的なワーク加工動作は、次のとおりである。図示しないローダによって加工領域Ａに搬送されて第１チャック５に把持されたワーク、または、第１主軸の中空孔を通して加工領域Ａに挿入されて第１チャック５で把持されたワークが、第１主軸側の２個の工具タレット８ａ、８ｃに取り付けた刃物やテールストックなどを用いて加工される。
第１主軸側での加工が終了すると、第２主軸４が第１主軸側に移動して、第２チャック６でワークの加工済の先端を把持する。次に、第１チャック５を開くか、または、第１主軸と第２主軸とを同期回転させて突っ切りバイトでワークを切り離し、その後第２主軸台３が第１主軸台１から離隔することにより、ワークが第２主軸側に受け渡される。そして第２主軸側では、第２主軸側の工具タレット８ｂ、８ｄに装着した刃物やテールストックなどを用いてワークの加工を行う。
ワークが第２主軸に受け渡された後、第１主軸には次のワークが装填され、第１主軸側と第２主軸側とでそれぞれ２個一組の工具タレットと協働してワークの加工が行われる。
図４ないし図７は、この発明の旋盤による加工の例を模式的に示したものである。図４の例では第１主軸側のワーク１５ａが第１主軸側の工具タレット８ａ、８ｃに装着された外径加工バイト１６ａ、１６ｃでバランス加工されており、第２主軸側のワーク１５ｂは、第２主軸側の工具タレット８ｂ及び８ｄに装着された外径加工バイト１６ｄと内径加工バイト１７とにより、内径と外径とが同時加工されている。バランス加工は、主軸軸線Ｂを挟む両側から工具を進出させて加工を行うことにより、ワークに作用する加工反力をバランスさせて、重切削を行うときのワークの変形を防止し、加工精度の低下やびびり振動の発生を回避することができる。
図５の例では、第１主軸側のワークの反チャック側の端部が、第１主軸側の工具タレットの一方８ａに装着されたテールストック２１で保持された状態で、他方のタレット８ｃに装着した工具１６ｃにより加工が行われており、第２主軸側のワーク１５ｂは、第２主軸側の工具タレット８ｂに装着された支持ローラ２２でワークの周面を支持しながら、他方の工具タレット８ｄに装着した工具１６ｄで加工が行われている。
図６の例では、第１主軸側のワーク１５ａが第２主軸側の工具タレットの一方８ｂに装着された工具１６ｂにより加工されており、第２主軸側のワーク１５ｂが第１主軸側の工具タレットの一方８ｃに装着した工具１６ｃで加工されている。このとき、第１主軸側と第２主軸側の他方の工具タレット８ａ、８ｄはＺ軸ガイド１１ａ、１１ｃの端部で待避している。このような加工は、一般的には加工能率を低下させるが、加工に必要な工具の種類が多いときに有効である。
図７の例では、両端を第１主軸と第２主軸とで把持された細長いワーク１５が第２主軸側の工具タレット８ｂ、８ｄに装着された外径加工バイト１６ｂ、１６ｄでバランス加工されており、第１主軸側の工具タレット８ａ及び８ｃはＺ軸ガイド１１ａ、１１ｃの端部で待避している。このような加工は、細長いワークの端部から反対側の端部まで刃物の跡を残さないで滑らかに加工したいときに有効である。
産業上の利用可能性
２主軸対向旋盤の加工において、図４に示すように、第１主軸側及び第２主軸側で共に工具タレットの一方に装着されたテールストックや支持ローラなどのワーク支持部材でワークを支持しながら、他方の工具タレットに装着した工具でワークを加工するようにすれば、直径に比べて長さの長いシャフト材の加工も第１主軸側と第２主軸側とで同時並行的に行うことが可能になり、シャフト材加工時の加工能率の向上を図ることができる。
また図５に示すように、第１主軸側及び第２主軸側でこれらの主軸と協動する２個の工具タレットを同時に用いて加工を行なえば、加工能率が向上し、バランス加工を行なうことで重切削を可能にすることにより、さらなる加工能率の向上が図れる。
また図６に示すように、一方の主軸側の工具タレットに装着した工具で他方の主軸に把持されたワークを加工可能にすることで、加工に多種類の工具を必要とする加工が可能になる。また図７に示すように、第１主軸側又は第２主軸側の工具タレットに装着された工具でワークの全長を加工することにより、より表面精度の高い仕上げ加工が可能になる。
また図示実施例の旋盤のように、第１主軸台１を固定位置に設けた構造は、第１主軸側の剛性を高くできるので、第１主軸側で荒加工を行ない、第２主軸側で仕上げ加工を行なうという、ワークの受渡し順序と合った合理的な加工が可能である。また、４個の工具タレットのすべてを主軸方向及び主軸直角方向にＣＮＣ装置で各独立に移動位置決め可能にした構造は、加工の自由度と加工能率の向上及び制御の容易性の点で優れている。
更に図示実施例の旋盤のように、奥側の工具タレットのＹ軸移動を可能にした構造は、奥側の工具タレットにドリルやフライスカッタなどの回転工具を装着して、マシニングセンタに近い複雑な加工を可能にする。そして奥側の工具タレットのみをＹ軸移動可能とすることで、工具のＹ軸移動による広範な加工を可能にするとともに、機械が高価になるのを回避し、また上下寸法が大きくなるＹ軸移動装置が機械の奥側に位置することで、加工領域へのオペレータの作業性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明の２主軸対向旋盤の一実施例を模式的に示す図で、図２の矢印Ｃ方向から見た図である。図２は図１の旋盤の側面図である。図３は図１の旋盤の刃物台の斜視図である。図４ないし図７は上記実施例の旋盤を用いた加工の例を図２の矢印Ｃの方向から見た模式図である。図において、符号の２は第１主軸、４は第２主軸、７はベッド、８ａ〜８ｄは工具タレット、９は主軸ガイド、１１ａ、１１ｃはＺ軸ガイド、１２ａ〜１２ｄはＸ軸ガイド、１４はＹ軸ガイド、Ａは加工領域、Ｂは主軸軸線である。

Claims (3)

1. 第１主軸（２）と、第１主軸に同一軸線上で近接離隔可能に対向している第２主軸（４）とを備えた２主軸対向旋盤において、第１主軸側に位置する２個一組の工具タレット（８ａ，８ｃ）及び第２主軸側に位置する２個一組の工具タレット（８ｂ，８ｄ）を備え、各組の２個の工具タレットはオペレータから見て主軸軸線（Ｂ）を挟む手間側下方と奥側上方とに配置され、これら４個の工具タレットのすべてが主軸方向及び主軸直角方向に移動位置決め可能に装着され、前記４個の工具タレットのすべてが第１主軸に把持されたワークを加工する位置から第２主軸に把持されたワークを加工する位置まで各独立に移動可能で且つ、第２主軸側の工具タレット（８ｂ，８ｄ）が第１主軸に把持されたワークを加工するために第１主軸側に移動したときに第１主軸側の工具タレット（８ａ，８ｃ）が前記工具タレット（８ｂ，８ｄ）の加工領域から退避可能であり、
   第１主軸側の工具タレット（８ａ，８ｃ）が第２主軸に把持されたワークを加工するために第２主軸側に移動したときに第２主軸側の工具タレット（８ｂ，８ｄ）が前記工具タレット（８ａ，８ｃ）の加工領域から退避可能であることを特徴とする、２主軸対向旋盤。
2. 主軸軸線（Ｂ）の奥側上方に配置された２個の工具タレット（８ｃ，８ｄ）が回転工具駆動装置を備えている、請求項１記載の２主軸対向旋盤。
3. 主軸軸線（Ｂ）の奥側上方に配置された２個の工具タレット（８ｃ，８ｄ）がＹ軸方向に移動かつ位置決め可能に設けられている、請求項１又は２記載の２主軸対向旋盤。

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