JP5008498B2 - 刃物の芯高測定装置 - Google Patents

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本発明は、工作機械におけるバイト、ドリル、リーマ、砥石等の刃物の芯高を測定するための装置に関する。
図11は従来の旋盤を示す。図11において、符号1は主軸(図示せず)を内蔵した主軸台であり、主軸の先端に設けられたチャック2によりワーク3が主軸の先端に固定される。主軸台1の傍らには刃物台4が設置される。符号2aはワークを直に掴むチャック2の爪を示す。図示例の刃物台4はターレット型であり、この刃物台4にツールホルダ5を介して刃物であるバイト6が固定される。旋盤のスラント台9上には、主軸の軸心であるZ軸に平行に伸びる横レール7と、この横レール7にスライド可能に乗せられ、Z軸と直交するX軸に平行に伸びる縦レール8とが設けられる。刃物台4のターレット4aは、この縦レール8上に設置され、横レール7上をZ軸と平行に移動し、また縦レール8上をX軸に平行に移動することによって、バイト6でワーク3の周面や端面を切削する。
このワーク3の切削に際し、図12(A)中、破線で示すように、バイト6の刃先6aがZ軸より上にあればワーク3の切削ができなくなり、二点鎖線で示すようにZ軸より下にあれば加工品の寸法、形状に誤差が生じ、バイト6の刃先6aも痛みやすくなる。これに対し、バイト6の刃先6aが実線で示すようにZ軸に合致していればワーク3を正確に切削することができ、バイト6も長持ちする。
このようにバイト6の刃先6aがZ軸からY軸方向の上下にずれた距離Hが芯高であり、これは刃物台4が主軸の軸心であるZ軸と直交するX軸に平行に移動する場合におけるバイト6の刃先6aが移動する軌跡と、Z軸との間の距離に等しい。
旋盤でワーク3に対し精度良く加工を行うには、バイト6を刃物台4に取り付けた後にバイト6の位置を調整して芯高Hを零にする必要がある。従来、芯高Hを零にするには、図12(A)(B)に示すように、例えばワーク3の端面を切削してZ軸上に生じるヘソ状の突起3aの径を測り、その半分を芯高Hとしてこれを低減するように所望厚さの図示しない敷板をバイト6とツールホルダ5との間に挟み込みむようにしている。そして、突起3aがなくなるまで突起3aの切削と敷板の厚さの加減とを繰り返して芯高Hを零に近づけている。あるいは、特殊な構造のツールヘッドを用いることで敷板を使用することなくバイト6の位置を微調整して芯高Hを零に近づけている(例えば、特許文献1参照)。
また、芯高Hはバイト6だけでなく、ドリルやリーマ等のような円周面に刃を有する刃物についても零にすることが望まれる。すなわち、図13(A)(B)に示すように、刃物台4が主軸の軸心であるZ軸と直交するX軸に平行に移動する場合におけるドリル10の刃先10aが移動する軌跡と、Z軸との間の距離である芯高Hが零でないと、同図に示すように、ドリル径に等しい径の穴の穿設を意図しても、より大きい径の穴が穿設されることになる。従って、加工精度が低下し、ドリル10の刃も痛みやすくなる。ドリル等の芯高Hを零にするには、ワーク3の加工具合等を見てドリル等の偏心具合を是正したり、刃物台4がY軸移動機能を有するものであれば、刃物台4をY軸方向に微調整したりすることにより行われる。
また、従来芯高測定装置を用いて芯高Hを計測することも試みられている。これは、主軸の先端にZ軸から所定量だけ偏心した円周面を有するタッチセンサを取り付け、主軸を回してタッチセンサをX軸方向に関し所定の向きにセットしたうえで、バイトをX軸に平行に移動させて刃先をタッチセンサに接触させることによりX値を求め、このX値と、上記円周面の径と、上記偏心量とから芯高Hを演算するようになっている(例えば、特許文献2参照)。この芯高測定装置によれば、ワークを切削することなく芯高を簡易かつ迅速に求めることができるので、生産効率が向上し、加工精度が向上するという利点がある。
実公昭57−57852号公報 特許第3071890号公報
しかしながら、従来の芯高測定装置は、主軸を回してタッチセンサをX軸方向に関し所定の向きにセットする操作が面倒かつ不正確であることからX値が不正確になりやすく、芯高Hの測定精度が低下しやすいという問題もある。また、NC装置を含む機械全体の大きなシステムであり汎用性に欠けるという問題もある。また、ドリル等のような円周面に刃を有する刃物について芯高を簡易に求めるのは困難であるという問題もある。
従って、本発明はこのような問題点を解消することができる芯高測定装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。
すなわち、請求項1に係る発明は、工作機械の刃物台(4)が主軸の軸心であるZ軸と直交するX軸に平行に移動する場合における刃物(28,29,31)の刃先(28a,29a,31b)が移動する軌跡と、上記Z軸との間の距離を芯高(H)として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャック(2)に把持される基部(11)と、この基部(11)が上記チャック(2)に把持された際に上記Z軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体(12)と、この回動体(12)に固定されるか又は一体化される、上記Z軸を含みZ軸に直交する方向に延びるゲージ面(13a)を有したゲージ体(13)と、上記回動体(12)を上記基部(11)に対して固定又は解放するロック手段(20)と、上記刃物台(4)が上記X軸に平行に移動する際に上記ゲージ面(13a)を走査して、上記ゲージ面(13a)の上記X軸に対する偏りを検出する上記刃物台(4)に取り付けられた第一の変位センサ(14)と、上記ロック手段(20)が固定状態にある時にこの第一の変位センサ(14)の出力に基づいて上記ゲージ面(13a)が上記X軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段(20)が解放状態にある時に上記Z軸を中心にした上記ゲージ面(13a)の一方の対称位置(23b,24b)に上記刃物(28,29,31)が当てられることにより生じる上記ゲージ面(13a)の他方の対称位置(23a,24a)の変位を芯高(H)として又は芯高(H)を割り出す量として検出する上記基部(11)に取り付けられた第二の変位センサ(15)とを具備するものとして構成される。
請求項2に記載されるように、請求項1に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージ(15)であり、Z軸を中心にしたゲージ面(13a)の一方の対称位置(23b,24b)に刃物(28,29,31)が当てられ、他方の対称位置(23a,24a)に上記ダイヤルゲージ(15)の触子(15a)が当てられることにより、上記ダイヤルゲージ(15)によりゲージ面(13a)の変位が検出されるようにしたものとすることができる。
請求項3に記載されるように、請求項1又は請求項2に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサ(15)が、ゲージ面(13a)のZ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部(11)に取り付けられたものとすることも可能である。
請求項4に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト(28)又は内径バイト(29)であり、第二の変位センサ(15)により求められたゲージ面(13a)の変位が芯高(H)とされるようにすることができる。
請求項5に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物(31)がその円周面(31a)に刃を有し、この円周面(31a)がゲージ面(13a)に当てられることにより第二の変位センサ(15)により求められたゲージ面(13a)の変位からこの刃物(31)の半径が減じられた量が芯高(H)とされるようにすることも可能である。
請求項6に記載されるように、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部(11)における主軸のチャック(2)に把持される部分(11b)が、基部(11)に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物(28,29,31)で切削しようとするワークの径に等しく形成されたものとすることも可能である。
本発明は次のような作用効果を奏する。
すなわち、請求項1に係る発明によれば、工作機械の刃物台(4)が主軸の軸心であるZ軸と直交するX軸に平行に移動する場合における刃物(28,29,31)の刃先(28a,29a,31b)が移動する軌跡と、上記Z軸との間の距離を芯高(H)として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャック(2)に把持される基部(11)と、この基部(11)が上記チャック(2)に把持された際に上記Z軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体(12)と、この回動体(12)に固定されるか又は一体化される、上記Z軸を含みZ軸に直交する方向に延びるゲージ面(13a)を有したゲージ体(13)と、上記回動体(12)を上記基部(11)に対して固定又は解放するロック手段(20)と、上記刃物台(4)が上記X軸に平行に移動する際に上記ゲージ面(13a)を走査して、上記ゲージ面(13a)の上記X軸に対する偏りを検出する上記刃物台(4)に取り付けられた第一の変位センサ(14)と、上記ロック手段(20)が固定状態にある時にこの第一の変位センサ(14)の出力に基づいて上記ゲージ面(13a)が上記X軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段(20)が解放状態にある時に上記Z軸を中心にした上記ゲージ面(13a)の一方の対称位置(23b,24b)に上記刃物(28,29,31)が当てられることにより生じる上記ゲージ面(13a)の他方の対称位置(23a,24a)の変位を芯高(H)として又は芯高(H)を割り出す量として検出する上記基部(11)に取り付けられた第二の変位センサ(15)とを具備するものであるから、第一の変位センサ(14)の出力を見ながら主軸を回転させゲージ面(13a)をX軸に正確に合致させたうえで、ロック手段(20)を解放し、刃物(28,29,31)をゲージ面(13a)の片側に当てるのみで直ちに第二の変位センサ(15)により芯高(H)又は芯高(H)を割り出す量を求めることができる。従って、迅速かつ正確に芯高(H)を零にすることができる。
請求項2に記載されるように、請求項1に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージ(15)であり、Z軸を中心にしたゲージ面(13a)の一方の対称位置(23b,24b)に刃物(28,29,31)が当てられ、他方の対称位置(23a,24a)に上記ダイヤルゲージ(15)の触子(15a)が当てられることにより、上記ダイヤルゲージ(15)によりゲージ面(13a)の変位が検出されるようにした場合は、ダイヤルゲージ(15)の目盛りを読み取ることで直ちに芯高(H)又は芯高(H)を割り出す量を求めることができる。
請求項3に記載されるように、請求項1又は請求項2に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサ(15)が、ゲージ面(13a)のZ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部(11)に取り付けられたものとした場合は、刃物(28,29,31)のゲージ面(13a)に対する接触位置の変化に応じて、第二の変位センサ(15)の位置を刃物(28,29,31)の接触位置と対称的な位置に適宜変更することができる。
請求項4に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト(28)又は内径バイト(29)であり、第二の変位センサ(15)により求められたゲージ面(13a)の変位が芯高(H)とされるようにすると、外径バイト(28)又は内径バイトの芯高を第二の変位センサにより直ちに求めて、外径バイト又は内径バイト(29)を芯高(H)が零の適正位置に速やかにセットすることができる。
請求項5に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物(31)がその円周面(31a)に刃を有し、この円周面(31a)がゲージ面(13a)に当てられることにより第二の変位センサ(15)により求められたゲージ面(13a)の変位からこの刃物(31)の半径が減じられた量が芯高(H)とされるようにすると、ドリル、リーマ、小径砥石等の芯高を直ちに求めて、ドリル等を芯高(H)が零の適正位置に速やかにセットすることができる。
請求項6に記載されるように、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部(11)における主軸のチャック(2)に把持される部分(11b)が、基部(11)に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物(28,29,31)で切削しようとするワークの径に等しく形成されたものとすると、チャック(2)の爪(2a)を交換することなく、そのまま本芯高測定装置をチャックすることができるため、より正確な芯高を速やかに測定することができ、加工精度をさらに高めることができる。
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態について説明する。
この芯高測定装置は、工作機械の刃物台4が主軸の軸心であるZ軸(図11〜図13参照)と直交するX軸(図11〜図13参照)に平行に移動する場合における刃物6の刃先6aが移動する軌跡と、上記Z軸との間の距離を芯高Hとして求める測定器である。
この場合の工作機械は、図6に示すように、刃物台にターレット4aを備えた旋盤であり、刃物台にはスラントθを付与するためのスラント台9が設けられている。主軸(図示せず)は主軸台1内に収納されており、主軸が主軸台1から突出した箇所にはチャック2が取り付けられている。
図1乃至図6に示すように、この芯高測定装置は、主軸のチャック2に把持される基部11と、この基部11がチャック2に把持された際にZ軸に軸心が合致し得るようにこの基部11に支持される回動体12と、この回動体12に固定されるか又は一体化される、Z軸を含みZ軸に直交する方向に延びるゲージ面を有したゲージ体13と、回動体12を基部11に対して固定又は解放するロック手段であるネジ棒20と、刃物台4に取り付けられた第一の変位センサであるダイヤルゲージ14と、基部11に取り付けられた第二の変位センサ15であるダイヤルゲージ15とを具備する。
基部11は、円板体11aと、円板体11aの中心から主軸側へと突出するように円板体11aに固定される連結軸11bと、円板体11aの中心から主軸と反対側へと突出するように円板体11aに固定される枢軸11cとを有する。
連結軸11bは、例えばワーク3を切削することにより丸棒状に形成され、その先端からボス部16が突出する。このボス部16が円板体11aの中心部に穿設された連結孔に挿入され、円板体11aにその周面から半径方向に螺入される固定ネジ17に締め付けられることで、連結軸11bが円板体11aに固定される。
連結軸11bは当初から円板体11aと一体で形成することも可能であるが、図示例のように連結軸11bは望ましくは円板体11aと別体で形成される。チャック2の爪2a(図11参照)は、高精度の加工を行う場合ワークごとにその径に合わせて用意されるので、連結軸11bの径もワーク及び爪ごとに同じ径のものを用意し、ワーク及び爪が変更される都度連結軸11bも基部11に対して付け替えるのが望ましい。これにより、芯高を速やかに、より精度良く測定することができる。
枢軸11cは円板体11aの中心に円板体11aと当初から一体的に形成される。連結軸11bはその軸心が枢軸11cの軸心と同一直線上に乗るように円板体11aに連結される。もちろん、枢軸11cを円板体11aと別体で形成した後円板体11aに連結するようにしてもよい。
また、基部11の円板体11aの周面からは、板状の片持梁18が枢軸11cに平行に枢軸11cよりも長く突出している。
基部11は、その連結軸11bが主軸のチャック2に把持されることにより、主軸の先端に固定され、主軸の上記Z軸に基部11の連結軸11b及び枢軸11cの軸心が合致する。
回動体12は、上記基部11の円板体11aよりも小径の円筒形に形成され、上記基部11の枢軸11cに軸受であるボールベアリング19を介して回転自在に保持される。これにより、上記基部11がチャック2に把持されると、回動体12の軸心も枢軸11cの軸心及びZ軸に合致することになる。
ロック手段は、ノブ20aが付いたネジ棒20として形成される。このネジ棒20が上記基部11の片持梁18に螺合し、ネジ棒20の上記片持梁18上に突出した箇所に固定されたノブ20aをいずれかの向きに回すことにより、ネジ棒20が上記回動体12の周面に対して螺進退する。ネジ棒20を前進させてその先端を上記回動体12の周面に押し付けると回動体12が基部11に対して固定され、ネジ棒20を後退させてその先端を上記回動体12の周面から引き離すと回動体12が基部11から解放され、枢軸11cを中心に回動自在になる。
ゲージ体13は、上記基部11の円板体11aよりも小径の円板部を有する。この円板部の背面に上記回動体12の前端が嵌合する嵌合凹部13bが形成される。この円板部の嵌合凹部13b内に回動体12の前端が挿入され、円板部にその周面から半径方向内側に向かって螺合する止めネジ21の先端が回動体12の周面に当ることによりゲージ体13が回動体12に固定される。ゲージ体13は回動体12と当初から一体的に形成することも可能である。
ゲージ体13には、その円板部の前面中央を横切り円板部の周りから食み出るように突条22が一体的に形成され、この突条22の上面にゲージ面13aが形成される。ゲージ面13aは、突条22を設けることなく円板部に段差を形成しこの段差上に形成する等、他の方法によって形成することも可能である。ゲージ面13aは、回動体12の軸心及びZ軸を含みZ軸に垂直な方向に延びる平滑面として形成される。また、ゲージ面13aは望ましくはZ軸を対称軸として左右対称形に形成される。このゲージ体13は回動体12と一体でZ軸の回りを回動可能であり、この回動運動によりゲージ面13aはZ軸を支点にシーソー状に揺動可能となる。ゲージ面13aにはZ軸を対称軸とした二対の対称位置が設けられ、一対の対称位置はゲージ面13aの両端の角部23a,23bとされ、他の対の対称位置は突条22の縁を切り欠きゲージ面13aを一部切除することにより、ゲージ面13aの両端よりもややZ軸寄りの箇所に形成される角部24a,24bとされる。
第一の変位センサであるダイヤルゲージ14は、刃物台4におけるX軸に平行に移動する所望の箇所に着脱自在に固定される。刃物台4がX軸に平行に移動する際にこのダイヤルゲージ14の触子14aがゲージ面13aを走査して、ゲージ面13aのX軸に対する偏りを検出する。
具体的には、ロック手段であるネジ棒20によりゲージ体13及び回動体12を基部11に固定したうえで、刃物台4をX軸に平行に移動させ、ダイヤルゲージ14の触子14aでゲージ面13aを走査する一方、作業者が主軸を少しずつ回しながらダイヤルゲージ14の図示しない指針の振れを少なくする。そして、指針が動かなくなったところで主軸を静止させる。これにより、図6に示すように、ゲージ面13aがX軸に合致する。
この第一の変位センサであるダイヤルゲージ14はこのX軸に対する偏りの検出に供された後、必要に応じて刃物台4から除去される。
第二の変位センサであるダイヤルゲージ15は、上記基部11の片持梁18の先端に連結されたアーム25に保持される。図2及び図5に示すように、アーム25はZ軸の真上からゲージ面13aに沿って突条22の一端へと伸びている。図5に示すように、アーム25の先端寄りの箇所にはZ軸に直交する方向に沿って割溝が形成され、ダイヤルゲージ15の軸部を通す挿通孔25a,25bが割り溝内に上記角部23a,23bに対応して二箇所にわたって形成される。ダイヤルゲージ15はその軸部が一方の挿通孔25a又は25bに通され、締付ネジ26で締め付けられることによりアーム25に固定される。そして、その触子15aがゲージ面13aの角部23a又は24aに接触する。
また、図2から明らかなように、アーム25は片持梁18にアーム25を固定するための固定ネジ27を外して左右いずれか一方に付け替え可能である。図2中、アーム25を右側に突出するように取り付けた場合は、ダイヤルゲージ15はゲージ面13aのZ軸と反対側である右側にセット可能である。そして、その触子15aがゲージ面13aの角部23b又は24bに接触する。
上述したようにロック手段であるネジ棒20が回動体12を固定した状態の時に、第一の変位センサであるダイヤルゲージ14の出力に基づいてゲージ面13aがX軸に合致するように主軸が回された後に止められるが、その後、ロック手段が解放状態にある時にZ軸を中心にしたゲージ面13aの一方の対称位置に、外径バイト、内径バイト等の刃先が当てられ、あるいはドリル、リーマ、小径砥石等の円周面が当てられてゲージ面13aが傾斜してX軸と直角方向に変位すると、他方の対称位置も同量だけ変位し、この変位が第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bにより読み取り可能となる。刃物が外径バイト又は内径バイトである場合は、このダイヤルゲージ15から芯高Hを読み取ることができる。回動体12を解放する前に予めダイヤルゲージ15の指針15bをゼロにセットしておくと、直ちに芯高Hを読み取ることができる。また、刃物がドリル、リーマ、小径砥石である場合は、芯高Hを割り出す量として読み取ることができる。すなわち、ダイヤルゲージ15の読み取り値からドリル等の刃物の半径を引くことにより直ちに芯高Hを求めることができる。
次に、上記芯高測定装置の作用について刃物の種類ごとに説明する。
<外径バイトの場合>
(1)図6に示すように、芯高測定装置の基部11の連結軸11bを主軸のチャック2で把持する。これにより、主軸のZ軸に基部11の連結軸11b及び枢軸11cの軸心が合致する。連結軸11bは、望ましくは芯高測定対称である外径バイトで加工すべきワークの径と同じ径にしたものをワークから切り出して使用する。
第二の変位センサであるダイヤルゲージ15は予めアーム25に固定しておいてもよい。また、必要に応じて、図5に示す締付ネジ26を緩めてこのダイヤルゲージ15を他の挿通孔25a又は25bに付け替える。また、必要に応じて、固定ネジ27を外し、アーム25を左右逆向きに付け替える。
(2)ノブ20aを持ってネジ棒20を締め付け方向に回し、回動体12を基部11に対して固定する。
(3)図6に示すように、第一の変位センサであるダイヤルゲージ14を刃物台4にセットし、刃物台4をX軸に平行に移動させる。
(4)通常の場合、図6中、二点鎖線で示すように、ゲージ面13aは当初X軸に対して多少偏っている。刃物台4がX軸に平行に移動すると、第一のセンサであるダイヤルゲージ14の触子14aがゲージ面13aを走査して、ゲージ面13aのX軸に対する偏りを検出する。一方、作業者は主軸を少しずつ回しながらダイヤルゲージ14の図示しない指針の振れを少なくする。指針が振れなくなるまで主軸の回転と刃物台4の移動とを繰り返す。そして、指針が動かなくなったところで主軸を静止させる。なお、主軸はその後芯高Hの測定が終了するまで動かさず静止させる。
このように、第一の変位センサの出力であるダイヤルゲージ14の目盛りを見ながら主軸を回転させるので、図6及び図7に示すように、ゲージ面13aをX軸に正確に合致させることができる。
続いて、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bを目盛りの零に合わせる。また、必要に応じて第一の変位センサであるダイヤルゲージ14を刃物台4から除去する。これにより、芯高測定の準備が整ったことになる。
(5)芯高Hの測定に際し、図6に示すように、測定対象の外径バイト28を刃物台4に固定する。また、ロック手段のノブ20aを回してゲージ体13及び回動体12を基部11から解放し、ゲージ体13及び回動体12がZ軸の回りで回転しうるようにする。
(6)刃物台4をX軸に平行に移動させて、図8A及び図8Bに示すように、外径バイト28の刃先28aにゲージ体13のゲージ面13aにおける所定の角部23bを押し付ける。ただし、この角部23bは、図8Bに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aが接触する角部23aとZ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図8B中、符号R0はZ軸から両角部までの距離を示す。
(7)外径バイト28の刃先28aにゲージ面13aの一方の角部23bが押し付けられると、ゲージ体13及び回動体12が枢軸11cの軸心及びZ軸の回りを回転し、図8Bのごとくゲージ面13aの一方の角部23bが押し下げられる。これにより、ゲージ面13aが傾斜して上記角部23bがX軸と直角方向すなわちY軸と略平行に変位するので、他方の対称的な角部23aも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aを押し上げる。この触子15aの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bにより読み取って芯高Hとする。
(8)芯高Hに近い厚さの敷板等(図示せず)を用意し、外径バイト28の高さを調整し、再度上記(7)の操作を行い、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bが目盛りの零を示すまで同様な操作を繰り返す。
(9)かくて、上記(8)の操作により外径バイト28の刃先28aの位置が調整され、芯高Hが零になった状態で外径バイト28が刃物台4にセットされたことになる。
その後、主軸のチャック2の爪を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。
(10)主軸のチャック2でワーク3(図11参照)を把持してワーク3を高速回転させ、刃物台4をX軸に平行に移動させつつ外径バイト28でワーク3を切削する。芯高Hが零になった外径バイト28の刃先28aはX軸上を移動し、ワーク3を正確に切削する。
<内径バイトの場合>
(1)上記外径バイト28の場合における(1)〜(4)の操作と同様な操作を行って、芯高測定の準備を整える。また、必要に応じて、締付ネジ26を緩めて第二の変位センサであるダイヤルゲージ15を他の挿通孔25a又は25bに付け替える。また、固定ネジ27を外してアーム25を左右間で付け替える。
(2)芯高Hの測定に際し、測定対象の内径バイト29を刃物台4に固定する。また、ロック手段のノブ20aを回してゲージ体13及び回動体12を基部11から解放し、ゲージ体13及び回動体12がZ軸の回りで回転しうるようにする。
(3)刃物台4をX軸に平行に移動させて、図9A及び図9Bに示すように、内径バイト29の刃先29aにゲージ体13のゲージ面13aにおける所定の角部24bを押し付ける。ただし、この角部24bは、図9Bに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aが接触する角部24aとZ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図9B中、符号RiはZ軸から両角部24a,24bまでの距離を示す。
(4)内径バイト29の刃先29aがゲージ面13aの一方の角部24bに当たってゲージ面13aを押圧すると、ゲージ体13及び回動体12が枢軸11cの軸心及びZ軸の回りを回転し、図9Bのごとくゲージ面13aの一方の角部24bが押し下げられる。これにより、ゲージ面13aが傾斜して上記角部24bがX軸と直角方向すなわちY軸に略平行な方向に変位し、他方の対称的な角部24aも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aを押し上げる。この触子15aの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bにより読み取ってこの内径バイト29の芯高Hとする。
(5)芯高Hに近い厚さの敷板等(図示せず)を用意し、内径バイト29のY軸に平行な方向での高さを調整し、再度上記(4)の操作を行い、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bが目盛りの零を示すまで同様な操作を繰り返す。
(6)上記(5)の操作により内径バイト29の刃先29aの位置が調整されたことになり、内径バイト29は芯高Hが零になった状態で刃物台4にセットされたことになる。
主軸のチャック2を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。
(7)主軸のチャック2でワーク3(図11参照)を把持してワーク3を高速回転させ、刃物台4をX軸に平行に移動させつつ内径バイト29でワーク3の内径部を切削する。芯高Hが零になった内径バイト29の刃先29aはX軸上を移動し、ワーク3を正確に切削する。
(8)なお、内径バイト29が勝手違いである場合は、図9Cに示すように、主軸を回す等してこの芯高測定装置を逆様にしてゲージ面13aを下向きにし、その角部24a又は24bに内径バイト29の刃先29aを当てればよい。これにより、上記と同様にして第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bが目盛りの零を示すまで敷板等を挿入する等の操作を繰り返すことで芯高Hを零にすることができる。
また、図9Dに示すように、芯高測定装置のゲージ面13aは上向きのままにし、ゲージ面13aに平面ブロック30を当て、ゲージ面13aの延長面上に在るこの平面ブロック30の平面に内径バイト29の刃先29aを当てるようにしても、芯高Hを求めてこの芯高Hを零にすることができる。この場合、平面ブロックをマグネットとしてゲージ面13aに吸着させることにより、より簡易に芯高Hを求めることができる。
<ドリルの場合>
(1)上記外径バイト28の場合における(1)〜(4)の操作と同様な操作を行って、芯高測定の準備を整える。また、必要に応じて、締付ネジ26を緩めて第二の変位センサであるダイヤルゲージ15を他の挿通孔25a又は25bに付け替える。また、固定ネジ27を外してアーム25を左右間で付け替える。
(2)芯高Hの測定に際し、測定対象のドリル31を刃物台4に固定する。また、ロック手段のノブ20aを回してゲージ体13及び回動体12を基部11から解放し、ゲージ体13及び回動体12がZ軸の回りで回転しうるようにする。
(3)刃物台4をX軸に平行に移動させて、図10A及び図10Bに示すように、ドリル31の刃の形成された円周面31aにゲージ体13のゲージ面13aにおける所定の角部23bを押し付ける。ただし、この角部23bは、図10Bに示すように、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aが接触する角部23aとZ軸を対称軸とする対称的な位置にある。図10B中、符号R0はZ軸から両角部23a,23bまでの距離を示す。
(4)ドリル31の円周面31aがゲージ面13aの一方の角部23bに当たって押圧すると、ゲージ体13及び回動体12が枢軸11cの軸心及びZ軸の回りを回転し、図10Bのごとくゲージ面13aの一方の角部23bが押し下げられる。これによりゲージ面13aが傾斜して上記角部23bがX軸と直角方向すなわちY軸に略平行に変位すると、他方の対称的な角部23aも同量だけ変位し、第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の触子15aを押し上げる。この触子15aの変位を第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bにより読み取ってこのドリル31の芯高Hを割り出す量とする。この芯高Hを割り出す量の値からドリル31の半径(d/2)を減じるとこのドリル31の芯高Hが求められる。この芯高Hはドリル31のY方向の芯ズレ量に相当する。
(5)この芯高Hを零にするための操作を行う。具体的には、ドリル31の刃物台4による掴み精度、ドリル31を掴むツールホルダ5の精度、ツールホルダ5を固定するツールベースの芯高、ターレット4aの割出精度等を確認し調整する。このような調整と上記芯高Hの測定を第二の変位センサであるダイヤルゲージ15の指針15bがドリル31の半径を示すまで繰り返し行う。ダイヤルゲージ15の指針15bがドリル31の半径を示すことで、ドリル31の尖端である刃先31bがZ軸に合致する。
(6)芯高Hが零になると、主軸のチャック2を開いてこの芯高測定装置を主軸から除去する。
(7)主軸のチャック2でワーク3(図11参照)を把持してワーク3を高速回転させ、刃物台4をZ軸方向に移動させつつドリル31でワーク3の端面から穿孔する。芯高Hが零になり、ドリル31の軸心はZ軸に合致しているのでワーク3は正確に切削される。
なお、リーマ、小径砥石の場合もそれらの円周面に刃を有する刃物であるから、ドリルの場合と同様にして芯高Hを求め、同様に零にすることができる。
以上、本発明の望ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態ではこの芯高測定装置を使用する工作機械をスラントθが設けられたターレット型旋盤として説明したが、スラントの無いターレット型旋盤や、くし歯型旋盤についても使用可能であり、さらには旋盤以外の工作機械についても使用可能である。また、内面研削盤、回転工具等のごとくドリル、リーマ、砥石等の刃物が回転する場合は、この芯高測定装置により刃物の回転振れ精度の測定も可能である。また、変位センサはダイヤルゲージに限らず他のセンサで代替することも可能である。
本発明に係る芯高測定装置の一態様を示す斜視図である。 図1に示す芯高測定装置の正面図である。 図1に示す芯高測定装置の左側面図である。 図1に示す芯高測定装置をZ軸を含む面で切って示す垂直断面図である。 図1中、ダイヤルゲージを除いて示す平面図である。 主軸台及び刃物台をZ軸方向に見た図である。 図6中、要部の拡大図である。 外径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図8A中、Z軸方向に見た正面図である。 内径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図9A中、Z軸方向に見た正面図である。 勝手違いの内径バイトの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 勝手違いの内径バイトの芯高を他の方法で測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 ドリルの芯高を測定中の芯高測定装置を示す斜視図である。 図10A中、Z軸方向に見た正面図である。 従来のターレット型旋盤の主軸台及び刃物台を示す斜視図である。 (A)はワークを外径バイトと共に端面側から見た正面図、(B)はワークを側面から見た側面図である。 (A)はワークをドリルと共に端面側から見た正面図、(B)はワークを側面から見た側面図である。
符号の説明
2…チャック
4…刃物台
11…基部
11b…連結軸
12…回動体
13…ゲージ体
13a…ゲージ面
14,15…ダイヤルゲージ
15a…ダイヤルゲージの触子
20…ネジ棒
23a,23b,24a,24b…角部
28…外径バイト
28a…外径バイトの刃先
29…内径バイト
29a…内径バイトの刃先
31…ドリル
31a…円周面
31b…ドリルの刃先
H…芯高

Claims (6)

  1. 工作機械の刃物台が主軸の軸心であるZ軸と直交するX軸に平行に移動する場合における刃物の刃先が移動する軌跡と、上記Z軸との間の距離を芯高として求める芯高測定装置において、上記主軸のチャックに把持される基部と、この基部が上記チャックに把持された際に上記Z軸に軸心が合致し得るようにこの基部に支持される回動体と、この回動体に固定されるか又は一体化される、上記Z軸を含みZ軸に直交する方向に延びるゲージ面を有したゲージ体と、上記回動体を上記基部に対して固定又は解放するロック手段と、上記刃物台が上記X軸に平行に移動する際に上記ゲージ面を走査して、上記ゲージ面の上記X軸に対する偏りを検出する上記刃物台に取り付けられた第一の変位センサと、上記ロック手段が固定状態にある時にこの第一の変位センサの出力に基づいて上記ゲージ面が上記X軸に合致するように上記主軸が回された後に、上記ロック手段が解放状態にある時に上記Z軸を中心にした上記ゲージ面の一方の対称位置に上記刃物が当てられることにより生じる上記ゲージ面の他方の対称位置の変位を芯高として又は芯高を割り出す量として検出する上記基部に取り付けられた第二の変位センサとを具備することを特徴とする芯高測定装置。
  2. 請求項1に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサがダイヤルゲージであり、Z軸を中心にしたゲージ面の一方の対称位置に刃物が当てられ、他方の対称位置に上記ダイヤルゲージの触子が当てられることにより、上記ダイヤルゲージによりゲージ面の変位が検出されるようにしたことを特徴とする芯高測定装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の芯高測定装置において、第二の変位センサが、ゲージ面のZ軸に直交する方向に沿って位置変更可能に基部に取り付けられたことを特徴とする芯高測定装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物が外径バイト又は内径バイトであり、第二の変位センサにより求められたゲージ面の変位が芯高とされることを特徴とする芯高測定装置。
  5. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の芯高測定装置において、刃物がその円周面に刃を有し、この円周面がゲージ面に当てられることにより第二の変位センサにより求められたゲージ面の変位からこの刃物の半径が減じられた量が芯高とされることを特徴とする芯高測定装置。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の芯高測定装置において、基部における主軸のチャックに把持される部分が、基部に対して着脱自在に形成され、かつ、芯高測定対象である刃物で切削しようとするワークの径に等しく形成されていることを特徴とする芯高測定装置。
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