JP4732862B2 - 工作機械及び工作機械におけるワーク加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用ディスクブレーキ装置の主要構成部品であるディスクプレートの両制動面を高い平行度に加工するための工作機械に関する。

ディスクプレートの制動面を加工するための工作機械として、例えばブレーキパッドが配置される位置に２つの加工具を配置し、該両加工具の間隔を所要寸法に保持しつつディスクプレートを回転させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２１０６３９号公報

上記従来公報に記載された工作機械では、２つの加工具の間隔を調整するための構造が複雑であり、しかも両加工具の間隔を所要寸法に精度よく保持するのは困難であるといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、両加工具の間隔自体を調整することなく、簡単な構造によりワークを所要の厚さに加工することができる工作機械を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、水平方向に延びるＺ軸回りに旋回する主軸と、上記Ｚ軸方向及び該Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能に、かつ該Ｘ軸及びＺ軸を含む平面と直交するＢ軸回りに回動可能に配置された刃物台と、所定間隔を開けて配置された一対のチップを有し、上記刃物台に装着された工具と、上記一対のチップを結ぶ直線と上記Ｚ軸とのなす角度αが、ワークの仕上げ厚さ及び上記チップ同士の間隔に対応した角度となるように上記刃物台の回動角度を調整し、上記一対のチップを上記主軸に装着された円盤状のワークの表裏面に当接させると共に上記刃物台をＸ軸方向に移動させることにより、上記ワーク表裏面を同時に加工する刃物台制御部とを備えたことを特徴とする工作機械である。

請求項２の発明は、請求項１において、上記刃物台制御部は、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に関わらず一定とすることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１において、上記刃物台制御部は、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に伴って変化させることを特徴としている。

請求項４の発明は、水平方向に延びるＺ軸回りに旋回する主軸と、上記Ｚ軸方向及び該Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能に、かつ該Ｘ軸及びＺ軸を含む平面と直交するＢ軸回りに回動可能に配置された刃物台と、所定間隔を開けて配置された一対のチップを有し、上記刃物台に装着された工具とを備えた工作機械におけるワーク加工方法であって、
上記一対のチップを結ぶ直線とＺ軸のなす角度αが、ワークの仕上げ厚さ及び上記チップ同士の間隔に対応した角度となるように上記刃物台の回動角度を調整した状態で上記一対のチップを上記主軸に装着された円盤状のワークの表裏面に当接させると共に上記刃物台をＸ軸方向に移動させることにより、上記ワークの表裏面を同時に加工する加工行程と、加工終了後に上記角度αが上記加工行程時より小さくなるように上記刃物台の回動角度を調整した状態で待機位置に戻る待機行程とを備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、一対のチップを結ぶ直線とＺ軸のなす角度αがワークの仕上げ厚さに対応した角度となるように上記刃物台の回動角度を調整する構成としたので、チップ同士の間隔をワークの仕上げ厚さに応じて調整する必要がなく、刃物台の回動角度を調整するだけの簡単な制御でワークを仕上げ厚さに加工できる。

請求項２の発明によれば、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に関わらず一定としたので、ワークを半径方向において厚さ一定に加工できる。

また請求項３の発明によれば、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に伴って変化させるようにしたので、ワークを半径方向において厚さが変化するように加工できる。

請求項４の発明によれば、加工行程では、上記一対のチップを結ぶ直線とＺ軸のなす角度αがワークの仕上げ厚さに対応した角度となるように刃物台の回動角度を調整した状態で加工するようにしたので、ワークを所要の仕上げ厚さに加工できる。

一方、加工が終了し、工具ひいてはチップを待機位置に戻す行程では、上記角度αを上記加工行程時より小さくなるように調整したので、チップ同士の上記Ｚ軸方向間隔がワークの仕上げ厚さより大きくなり、加工済みの面にチップが当たることによる待機行程時の傷つきを回避できる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態によるＮＣ旋盤（工作機械）を説明するための図であり、図１はＮＣ旋盤の正面図、図２〜図４は刃物台に装着された工具の構造及び動作を説明するための模式正面図である。

図において、１は円盤状のワークＷ、例えば車両用ディスクブレーキ装置の主要構成部品であるディスクプレートを旋削加工するＮＣ旋盤である。該ＮＣ旋盤１は、機械正面から見て（図１）、ベッド２の左側に主軸３を、右側に心押台４を、同軸をなし互いに対向するように配置し、該主軸３と心押台４との間の奥側に刃物台５を配設した概略構造を有している。

なお、図１において、９は上記旋盤１の周囲を囲むカバーであり、該カバー９の正面部分には上記主軸３，心押台４に渡る開口幅を有する作業用開口９ａが形成されている。この作業用開口９ａは、左，右スライドドア７ａ，７ｂで開閉可能となっている。左スライドドア７ａは主軸３側部分を開閉し、右スライドドア７ｂは心押台４部分を開閉するようになっている。

上記主軸３は、上記ベッド２上に固定されており、上記ワークＷを把持するチャック３ａを備えている。また上記心押台４は、上記ベッド２上にＺ軸（水平）方向に移動可能に搭載されており、上記ワークＷの端面をＺ軸方向に押圧支持する心押軸４ａを備えている。

そして上記刃物台５は、上記主軸３の軸線Ａ（Ｚ軸）とＸ軸を含む平面に直交する回動軸Ｂ回りに回動可能に配設されている。また上記刃物台５には工具主軸６が挿入支持されており、該工具主軸６の先端部には工具ホルダ８が装着されている。該工具ホルダ８は、工具主軸６のテーパ穴６ａに嵌合装着されたテーパ部８ａと、一対の工具９，１０を支持するホルダ部８ｂとを有する。

上記一対の工具９，１０は、先端部に半径Ｒの円形のチップ（切刃）９ａ，１０ａを備え、該チップ９ａ，１０ａの中心同士の間隔Ｄを手動により調整可能に、かつ調整された位置に固定可能に、上記ホルダ部８ｂに支持されている。ここで上記チップ９ａ，１０ａの間隔Ｄは、加工対象ワークの仕上げ厚さｔに上記チップの直径２Ｒを加えた寸法より隙間２ｍだけ大きくなるように調整される。上記隙間ｍは、加工終了後、工具ひいてはチップが待機位置に戻る際に、該チップ９ａ，１０ａがワークの加工済み面に傷を付けるのを防止するために設けられている。なお、上記間隔Ｄを油圧機構，あるいはボールねじ機構等により自動的に調整可能としても勿論構わない。

また、上記主軸３のチャック３ａに把持されたワークＷは、ディスクプレートを製造するための素材である。該ワークＷは、円盤状で厚さｔ′のディスク部Ｗ１と、これの軸心部に一体となっている保持部Ｗ２とを有する。該保持部Ｗ２の一端は上記チャック３ａにより挟持されており、他端は上記心押台４により支持されている。本実施形態旋盤１は、上記ディスク部Ｗ１の両制動面（表裏面）ａ，ａが所定の平行度をなし、かつ所定の仕上げ厚さｔとなるように加工するものである。

本実施形態では、上記刃物台５の工具主軸６の軸線Ｃの、上記主軸３のＺ軸と平行な軸線Ａに対する角度θが、所定角度θo （例えば４５°）をなすときに、上記チップ９ａ，１０ａの中心同士を結ぶ直線Ｅが上記軸線Ａと平行となるように構成されている（図２参照）。

そして加工行程では、上記刃物台５が上記回動軸Ｂを中心に例えば右回りに角度αだけ回動する。すると上記工具主軸６の上記主軸３の軸線Ａに対する角度がθ1(＝θo −α) と小さくなるとともに、上記チップ９ａ，１０ａの上記軸線Ａ方向の間隔がＤ′と小さくなる。これにより上記チップ９ａ，１０ａの旋削点間の上記軸線Ａ方向の間隔は上記仕上げ厚さｔとなる。この状態で刃物台５をＸ軸方向に移動させつつ、主軸３によりワークＷを回転させると、ディスク部Ｗ１は、所定の平行度を有しかつ仕上げ厚さｔとなるように旋削される。

ここで上記チップ９ａ，１０ａの刃先間隔を上記仕上げ厚さｔとするための刃物台５の回動角度αは、具体的には以下の式により求められる。

cosα＝Ｄ′/ Ｄ
＝（ｔ＋2 Ｒ）／Ｄ
α＝ cos^-1 ｛（ｔ＋2 Ｒ）／Ｄ｝
上記ｔは仕上げ厚さ、Ｒはチップ９ａ，１０ａの半径、Ｄはチップ間間隔であり、何れも既知であるので、簡単な演算により刃物台5 を回動させるべき角度αを求めることができる。

また加工終了後に、上記チップ９ａ，１０ａを元の位置に戻す待機行程では、上記角度αが上記加工行程時より小さくなるように、即ち、上記刃物台５の角度θが上記θ１より大きくなるように、望ましくは上記θo となるように調整され、この状態で刃物台５がＸ軸方向に待機位置まで戻る。そのため、チップ９ａ，１０ａの刃先とワークの加工面との間には隙間ができることとなる。

以上のように、本実施形態によれば、一対のチップ９ａ，１０ａを結ぶ直線ＥとＺ軸のなす角度αがワークの仕上げ厚さｔに対応した角度となるように、上記刃物台５の回動角度θを調整したので、チップ９ａ，１０ａ同士の間隔をワークの仕上げ厚さに応じて調整する必要がなく、上記刃物台５の回動角度θを調整するだけで、ワークＷを仕上げ厚さｔに加工できる。

また本実施形態では、上記刃物台５の回動角度、ひいては上記角度αを刃物台５のＸ軸方向位置の変化に関わらず一定としたので、ワークＷのディスク部Ｗ１を、半径方向において厚さ一定に加工できる。

また本実施形態では、加工が終了し、チップ９ａ，１０ａを待機位置に戻す行程では、刃物台５の角度位置を、上記角度αが加工行程時より小さくなるように調整したので、チップの刃先同士の間隔（Ｄ′−２Ｒ）が、ワークの仕上げ厚さｔより大きくなり、加工済みの面にチップが当たることによる傷つきを回避できる。

ここで、上記実施形態では、ワークＷのディスク部Ｗ１の厚さがｔ一定の場合を説明したが、本発明の適用範囲はこのようなワークの加工に限定されない。例えば、図５に示すように、ワークＷのディスク部Ｗ１の厚さを、中心側から半径方向外側に行くにつれて徐々厚くなり、さらに徐々に外周部と同じ厚さとなるように変化させることもできる（同図実線参照）。また上記ディスク部Ｗ１を、中心側から外側に行くにつれて徐々に薄くなりさらに徐々に外周部と同じ厚さとなるように変化させることもできる（同図二点鎖線参照）。

上記厚さを変化させる場合には、上記刃物台５のＺ軸に対する角度θ、ひいては上記角度αを連続的に変化させることにより、上記厚さのあらゆる変化パターンに対応できる。

なお、上記実施形態では、心押台４を備えた場合を説明したが、本発明は心押台を備えていない工作機械にも勿論適用できる。

本発明の一実施形態に係るＮＣ旋盤の正面図である。 上記ＮＣ旋盤の刃物台の構成及び待機行程時における動作を説明するための正面模式図である。 上記ＮＣ旋盤の刃物台の加工行程時における動作を説明するための正面模式図である。 上記ＮＣ旋盤の刃物台の加工行程及び待機行程時における動作を説明するための正面模式図である。 上記ＮＣ旋盤の刃物台の加工行程及び待機行程時における動作の変形例を説明するための正面模式図である。

符号の説明

１ ＮＣ旋盤（工作機械）
３ 主軸
５ 刃物台
９，１０ 工具
９ａ，１０ａ チップ
Ｅ 一対のチップを結ぶ直線
ｔ 仕上げ厚さ
Ｗ ワーク
α 直線ＥとＺ軸のなす角度
θo ，θ１ 刃物台の回動角度

Claims (4)

1. 水平方向に延びるＺ軸回りに旋回する主軸と、
   上記Ｚ軸方向及び該Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能に、かつ該Ｘ軸及びＺ軸を含む平面と直交するＢ軸回りに回動可能に配置された刃物台と、
   所定間隔を開けて配置された一対のチップを有し、上記刃物台に装着された工具と、
   上記一対のチップを結ぶ直線と上記Ｚ軸とのなす角度αが、ワークの仕上げ厚さ及び上記チップ同士の間隔に対応した角度となるように上記刃物台の回動角度を調整し、上記一対のチップを上記主軸に装着された円盤状のワークの表裏面に当接させると共に上記刃物台をＸ軸方向に移動させることにより、上記ワークの表裏面を同時に加工する刃物台制御部と
   を備えたことを特徴とする工作機械。
2. 請求項１において、上記刃物台制御部は、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に関わらず一定とすることを特徴とする工作機械。
3. 請求項１において、上記刃物台制御部は、上記角度αを刃物台のＸ軸方向位置の変化に伴って変化させることを特徴とする工作機械。
4. 水平方向に延びるＺ軸回りに旋回する主軸と、上記Ｚ軸方向及び該Ｚ軸と直交するＸ軸方向に移動可能に、かつ該Ｘ軸及びＺ軸を含む平面と直交するＢ軸回りに回動可能に配置された刃物台と、所定間隔を開けて配置された一対のチップを有し、上記刃物台に装着された工具とを備えた工作機械におけるワーク加工方法であって、
   上記一対のチップを結ぶ直線とＺ軸のなす角度αが、ワークの仕上げ厚さ及び上記チップ同士の間隔に対応した角度となるように上記刃物台の回動角度を調整した状態で上記一対のチップを上記主軸に装着された円盤状のワークの表裏面に当接させると共に上記刃物台をＸ軸方向に移動させることにより、上記ワークの表裏面を同時に加工する加工行程と、
   加工終了後に上記角度αが上記加工行程時より小さくなるように上記刃物台の回動角度を調整した状態で待機位置に戻る待機行程と
   を備えたことを特徴とする工作機械におけるワーク加工方法。

Images