JP4722632B2 - バー材の両端加工方法及び２主軸対向旋盤 - Google Patents

Description

この発明は、２主軸対向旋盤でバー材の両端のみを加工する際の加工方法及び当該方法でバー材を加工する旋盤に関するもので、両端の高精度加工を可能にした上記方法及び旋盤に関するものである。

ある程度の長さを有する伝動軸や支持軸で、その両端にのみ軸受やチェンスプロケットなどが装着される軸は、その両端にのみ機械加工が必要である。バー材を加工する旋盤は、軸心に貫通孔を有する中空主軸が用いられており、主軸に挿通したバー材の端部を加工領域に突出させ、主軸前端（加工領域側の端部）に装着したチャックで把持して加工を行う。

主軸が１本の旋盤でバー材の両端を加工するときは、一端を加工した後、バー材を主軸から引き抜いて前後反転した後、再び主軸に挿通して他端の加工を行う必要がある。一方、同一軸線上に２本の主軸を設けた２主軸対向旋盤を用いれば、バー材を前後反転させることなく、その両端の加工が可能である。

すなわち、図６の（ａ）ないし（ｄ）に示すように、バー材３を第１主軸１ａの貫通孔を通して、その一端３ａを加工領域５に突出させた状態で第１チャック６ａで把持し、当該一端３ａの加工を行う。次に第２主軸１ｂを第１主軸１ａに接近させて第２チャック６ｂでバー材３を掴み、第１チャック６ａを開いて第２主軸１ｂを後退させることにより、バー材３を第１主軸１から引き出す。必要があれば第１チャック６ａを閉じ、第２チャック６ｂを開いた状態で第２主軸１ｂを前進させ、第２チャック６ｂを閉じて第１チャック６ａを開いた状態で第２主軸１ｂを後退させるという引き出し動作を複数回行って、最終的にバー材の他端３ｂが第１チャック６ａの把持位置に来た時点で第２主軸１ｂを停止し、第２主軸１ｂを所定位置まで前進して、他端３ｂの加工長さを残した位置でバー材３を第２チャック６ｂで把持する。この状態で第１チャック６ａを開いて第２主軸１ｂを後退させれば、バー材３の他端３ｂが第２チャック６ｂで把持されて加工領域５に突出する状態となるから、当該他端３ｂに必要な加工を行う。加工済バー材は、第２主軸１ｂの貫通孔を通して排出する。
特開２００２‐３４６８０５号公報

バー材の両端加工においては、その一端を加工するときと、他端を加工するときとの把持位置の相違や、バー材が持っている反りや曲り及びこの反りや曲りに起因する加工回転中の振動により、加工端に真円度や同心度の誤差が生ずる。特に加工するバー材の長さが長くなると、バー材に残っている反りや曲り及びこれらに起因する加工回転中のバー材の振動による加工誤差が増大してくるという問題がある。

更に両端加工軸を伝動軸や支持軸として使用している各種の機械装置、例えばエスカレータや動く歩道などの大型化、静粛化、高速化などに伴って、バー材の両端加工に高い精度が要求されるようになってきている。

そこでこの発明は、引き抜きや圧延によって製造されたバー材の両端にのみ機械加工を施す場合の当該機械加工の真円度や同心度などの加工精度を向上させる技術手段を得ることを課題としている。

この発明では、バー材３の一端３ａを加工するときの把持位置Ａと、他端３ｂを加工するときの把持位置Ｂとの両位置Ａ、Ｂを把持した状態で、当該一端及び他端を機械加工することにより、上記課題を解決している。すなわち、この発明の加工方法では、２主軸対向旋盤によるバー材の両端加工方法において、バー材３の一端３ａを加工するときも、他端３ｂを加工するときも共に当該一端及び他端近傍の２箇所Ａ、Ｂでワークを把持して加工を行っている。

上記方法で加工を行うのに用いるこの発明の２主軸対向旋盤は、バー材３の一端３ａに近い箇所Ａ及び他端３ｂに近い箇所Ｂとの２箇所Ａ、Ｂを同時に把持できるように各主軸１（１ａ、１ｂ）の加工領域５側端部に設けた前端チャック６（６ａ、６ｂ）と、主軸１の反加工領域４側の後端延長上に設けた後部チャック７（７ａ、７ｂ）とを備えている。後部チャック７の把持位置を、当該チャック側の端部３ｂを加工するときに前端チャック６が把持する位置となるように、前端チャック６と後部チャック７の間隔を設定することにより、最も高い加工精度を実現することができる。後部チャック７の把持位置が上記の最適位置より大きく離れると加工誤差が増大してくるので、加工するバー材の長さが大きく異なるときは、後部チャック７の把持位置を変更する。これを実現するために、後部チャック７を交換ないし装脱可能な延長部材３６、３７、４０、４１を介して取付けている。

２主軸対向旋盤の両主軸に設ける設けた前端チャックの把持位置と後部チャックの把持位置との間隔は、両主軸共に同じ間隔である。

後部チャック７としては、小型で回転慣性を小さくできること、およびユニット化が容易であることから、主軸方向に往復移動する開閉スリーブ１７で開閉されるコレットチャックが適している。前端チャック６は、主軸にチャックシリンダを２個設けてその１個で開閉するようにしてもよいが、公知のフロントドライブチャックを用いることにより、主軸構造を単純化できる。

本願の請求項１の発明に係る２主軸対向旋盤は、上記のこの発明の方法でバー材を加工するのに用いる旋盤であって、バー材３を挿通可能な貫通孔を有する２本の中空主軸１（１ａ、１ｂ）を同一軸線上に備え、当該２本の主軸は、それぞれの対向端に前記貫通孔に挿通されたバー材の加工端側を把持する前端チャック６（６ａ、６ｂ）を備えている旋盤において、当該２本の主軸の後端に装着されて前記バー材の反加工端側を把持する後部チャックユニット８（８ａ、８ｂ）を備えている。

前記後部チャックユニットの後部チャック７（７ａ、７ｂ）は、交換ないし着脱可能な延長部材３６、３７、４０、４１を介して、それぞれの主軸における後部チャックユニットの後部チャック７ａ、７ｂが、両主軸における前端チャック６ａ、６ｂの把持位置と後部チャック７ａ、７ｂの把持位置との間隔を等しい間隔にして、主軸後端に連結されている。

本願の請求項２の発明は、２主軸対向旋盤で、バー材の両端加工をする方法であって、主軸の前端チャック６と後部チャック７との間隔が、両端部を加工しようとするバー材３の一方の端部３ａを加工するときのワーク把持位置と他方の端部３ｂを加工するときのワーク把持位置との両把持位置の間隔に略等しい間隔となるように、第１及び第２主軸１ａ、１ｂに前記後部チャック７ａ、７ｂを装着し、前記バー材を第１主軸１ａの貫通孔に挿通してその一方の端部３ａを加工領域５に突出させ、第１主軸の前端チャック６ａと後部チャック７ａで当該バー材を把持して前記一方の端部の加工を行い、次に前記バー材を第２主軸１ｂの貫通孔に挿通してその他方の端部３ｂを加工領域５に突出させ、第２主軸の前端チャック６ｂと後部チャックで当該バー材を把持して前記他方の端部の加工を行い、第２主軸の貫通孔を通して加工済バー材を排出する、バー材の両端加工方法である。

この発明の方法によれば、バー材の一端及び他端を加工するときに、バー材が共に２箇所で支持されるため、バー材の反りや曲りに起因する加工回転中のバー材の振動が防止され、振動に起因する加工誤差の増大を防止できる。また、バー材の一端及び他端を加工するとき、その反対側の端部の加工を行うときの前端チャックでの把持位置近くを後部チャックで把持した状態で加工が行われるので、一端を加工するときと他端を加工するときとのバー材の姿勢が同じになるため、ワークの姿勢の違いによる加工誤差の発生を防止でき、特に両端の加工部の同心度を向上させることができる。

以上のことから、この発明によれば、バー材の両端加工、特にバー材が長いときの両端加工時の加工精度を向上させることができるという効果がある。

以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施形態について説明する。図１はこの発明に係る２主軸対向旋盤の主軸構造、図２は後部チャックユニットとその開閉構造を示した断面図である。図中、１は主軸、６はその加工領域５側端部に装着された前端チャック、８は主軸１の後端に装着された後部チャックユニットである。

主軸１は、軸方向の貫通孔９を有する中空主軸で、主軸台１０に軸受１１、１２で軸支されている。前端チャック６は、空気圧で爪１３を開き、当該空気圧を開放したときに、ばね１４で爪が閉じてワークを把持する構造の、公知のフロントドライブチャックである。

後部チャックユニット８（図２参照）は、コレット爪１５と、これを開閉する円錐面１６を備えた開閉スリーブ１７と、この開閉スリーブを軸方向往復動するチャックシリンダ１８と、このチャックシリンダに作動油を供給する給油ブロック１９とを備えている。後部チャックユニット８は、バー材を挿通する貫通孔２０を備えており、主軸１の後端に取り付けた取付フランジ２１にボルト２２で固定されている。

チャックシリンダのピストン２３は、円筒状のピストンロッド２４を備えており、その後端内周側に開閉スリーブ１７の基端が螺着されている。ピストン２３には、ピストンロッド２４を主軸１と同期回転させる回り止めピン２５が設けられている。ピストン２３が図で右動すると、開閉スリーブ１７が右動し、それに設けた左すぼまりの円錐面１６が右動することにより、コレット爪１５を縮径させて貫通孔２０に挿通されているバー材３を把持する。

チャックシリンダ１８のシリンダ筒１８ａに固定したシリンダ蓋２６は、円筒状のピストンロッド２４の外周を案内するガイド筒２７を備えており、このガイド筒の先端には、油切円板２８、摺動リング２９を介してコレット爪１５の基部が固定され、更にエンドブロック３０が固定されており、これらは主軸１と共に回転する。

ガイド筒２７には、球軸受３１、３１で給油ブロック１９がフローティング状態で支持されており、更にこの給油ブロックを包囲するように、不動ケーシング３３が設けられている。不動ケーシング３３は、図示しないブラケットを介して主軸台１０に支持されており、前記ガイド筒２７及び摺動リング２９の外周との間で主軸１の回転から切り離されている。

給油ブロック１９は、これに接続された給油パイプで回転を止められており、ガイド筒２７との回転摺接面に設けた周溝及びガイド筒に設けた軸方向の通孔３４、３５を通してピストン２３の両側に作動油が供給されるようになっている。

図３は、図２の構造の後部チャックユニット８に延長ロッド３６と延長ガイド３７とを設けて、コレット爪１７による把持位置Ｂと前端チャック６の把持位置Ａとの間隔を拡げた構造を示した断面図である。図３に示すように、開閉スリーブを螺着するため（図２参照）にピストンロッド２４の後端内周に設けたねじ３８に中空状の延長ロッド３６の基端を螺着し、この延長ロッドの後端にピストンロッド２４の後端内周に設けたと同様なねじ３８を設けて、当該ねじにコレットチャックの開閉スリーブ１７を螺着する。また、ガイド筒２７の先端からコレット爪１７とエンドブロック３０を外し、接続フランジ３９を取り付けて、当該接続フランジを介して延長ロッド３６の外周をガイドする延長ガイド３７を固定し、この延長ガイドの先端にコレット爪１５の基端を固定すると共に、当該コレット爪の基端にエンドブロック３０を固定している。

図３の延長部材３６、３７は、ワークの後部把持位置Ｂを主軸の後方延長上に設定するものであるが、図４に示すように、主軸の中空孔内に挿入される延長部材４０、４１を用いて、コレット爪１７による把持位置Ｂと前端チャック６の把持位置Ａとの間隔を狭めることもできる。すなわち、ピストンロッド２４の後端内周に設けたねじ３８に主軸の中空孔に挿入される中空状の延長ロッド４０の基端を螺着し、この延長ロッドの前端に設けたねじ３８にコレットチャックの開閉スリーブ１７を螺着する。また、ガイド筒２７の先端とエンドブロック３０との間に、延長ロッド４０の内周に挿入される延長ガイド４１の基端を固定し、この延長ガイドの先端にコレット爪１５を固定する。

加工しようとするバー材３の前後の把持箇所Ａ、Ｂの間隔に合せて、それに対応する長さの延長ロッド３６、４０と延長ガイド３７、４１を設けてやれば、これらを交換ないし装脱することで、全体長さや端部の加工長さが異なる種々のバー材を適切な２箇所で把持することが可能になる。

以上説明したような後部チャックユニット８を主軸１の後端に装着し、加工しようとするバー材を主軸１及び後部チャックユニット８に設けた貫通孔９、２０を通して挿入して、その加工端を加工領域５に突出させ、前端チャック６及び後部チャック７を閉じて、バー材の２箇所を把持した状態で主軸１を回転させて、前端チャック６から突出している部分の加工を行う。バー材３の反対側の端部を加工するときも同様である。

２主軸対向旋盤の両主軸の後端に共に後部チャックユニット８を装着する。第１主軸と第２主軸とが同じ長さであれば、同じ後部チャックユニットを装着してやればよいが、異なるときは後部チャックの把持位置をずらしたチャックユニットを装着して、両主軸における前端チャックの把持位置と後部チャックの把持位置との間隔が等しい間隔になるようにする。

次に図５を参照して、第１主軸１ａと第２主軸１ｂとに後部チャックユニット８を装着した２主軸対向旋盤を用いて、この発明の方法でバー材３の両端加工を行う手順を説明する。

第１前端チャック６ａ及び第１後部チャック７ａを開いた状態で、バー材３を第１主軸１ａの貫通孔を通してその一端３ａを加工領域５に突出させ、第１前端チャック６ａと第１後部チャック７ａとを閉じてバー材３の前部と後部の２箇所を把持し、当該一端３ａの加工を行う。次に第１後部チャックを開き、第２主軸１ｂを第１主軸１ａに接近させて第２前端チャック６ｂでバー材３を掴み、第１前端チャック６ａを開いて第２主軸１ｂを後退させることにより、バー材３を第１主軸１ａから引き出す。必要があれば第１前端チャック６ａを閉じ、第２前端チャック６ｂを開いた状態で第２主軸１ｂを前進させ、第２前端チャック６ｂを閉じて第１前端チャック６ａを開いた状態で第２主軸１ｂを後退させるという引き出し動作を複数回行って、最終的にバー材の他端３ｂが第１前端チャック６ａの把持位置に来た時点で第２主軸１ｂを停止し、第２主軸１ｂを所定位置まで前進して、他端３ｂの加工長さを残した位置でバー材３を第２前端チャック６ｂで把持する。この状態で第１前端チャック６ａを開いて第２主軸１ｂを後退させれば、バー材３の他端３ｂが第２前端チャック６ｂで把持されて加工領域５に突出する状態となるから、第２後部チャック７ｂを閉じてバー材３を２箇所で把持した後、当該他端３ｂに必要な加工を行う。加工済バー材は、第２主軸１ｂの貫通孔を通して排出する。

この発明の２主軸対向旋盤の主軸構造を示した断面図 図１の主軸構造における後部チャックユニットの断面図 後部チャックの把持位置を図２より反加工領域側へ変更した後部チャックユニットの断面図 後部チャックの把持位置を図２より加工領域側へ変更した後部チャックユニットの断面図 この発明の両端加工方法を示す説明図 従来の２主軸対向旋盤によるバー材の両端加工方法を示す説明図

符号の説明

１(1a,1b) 主軸
３ バー材
５ 加工領域
６(6a,6b) 前端チャック
７(7a,7b) 後部チャック
８(8a,8b) 後部チャックユニット
36,40 延長ロッド
37,41 延長ガイド

Claims (2)

1. バー材(3)を挿通可能な貫通孔を有する２本の中空主軸(1a,1b)をそれらの前端チャック(6a,6b)を対向させて同一軸線上に設けた２主軸対向旋盤において、当該２本の主軸の後端に交換ないし着脱可能な延長部材(36,37,40,41)を介して装着されて前記バー材の反加工端側を把持する後部チャックユニット(8a,8b)を備え、それぞれの主軸における前記後部チャックユニットの後部チャック(7a,7b)は、両主軸における前端チャックの把持位置と後部チャックの把持位置との間隔を等しい間隔にして装着されている、２主軸対向旋盤。
2. バー材(3)を挿通可能な貫通孔を有する２本の中空主軸(1a,1b)をそれらの前端チャック(6)を対向させて設けた２主軸対向旋盤の前記主軸の後端に、前記バー材の反加工端側を把持する後部チャック(7)を、前記前端チャック(6)と後部チャック(7)との間隔が両端部を加工しようとする前記バー材(3)の一方の端部(3a)を加工するときのワーク把持位置と他方の端部(3b)を加工するときのワーク把持位置との両把持位置の間隔に略等しい間隔となるように、延長部材(36,37,40,41)を介して装着し、
   前記バー材を第１主軸(1a)の貫通孔に挿通してその一方の端部(3a)を加工領域(5)に突出させ、第１主軸の前端チャック(6a)と後部チャック(7a)で当該バー材を把持して前記一方の端部の加工を行い、次に前記バー材を第２主軸(1b)の貫通孔に挿通してその他方の端部(3b)を加工領域(5)に突出させ、第２主軸の前端チャック(6b)と後部チャックで当該バー材を把持して前記他方の端部の加工を行い、第２主軸の貫通孔を通して加工済バー材を排出する、バー材の両端加工方法。

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