JP5812196B2 - Turning machine - Google Patents
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Description
本発明は、スカイビング加工に用いられる旋削機械に関する。 The present invention relates to a turning machine used for skiving.
従来の加工法よりも比較的良好な表面粗さが得られるため、円筒形状工作物の大量生産にはスカイビング加工が適している。スカイビング加工とは、バイトを用いて工作物を削り加工する場合において、工作物の接線方向にバイトを送ることにより工作物を切削する加工方法をいう(例えば、特許文献1を参照。) Skiving is suitable for mass production of cylindrical workpieces because a relatively good surface roughness can be obtained compared to conventional machining methods. Skiving is a machining method in which a workpiece is cut by sending a cutting tool in the tangential direction of the workpiece when the workpiece is cut using a cutting tool (see, for example, Patent Document 1).
スカイビング加工では、バイトの工作物への接触長さがシングルポイント切削の場合に比べて長いので、背分力がシングルポイント切削より大きい。そのため、スカイビング加工では、加工時にびびり振動が発生しやすい。そして、びびり振動が生じると、工作物の被削物上に痕跡が残ってしまい、その結果仕上げ面が悪くなる。 In skiving, the contact length of the cutting tool with the workpiece is longer than that in the case of single point cutting, so the back force is larger than that of single point cutting. Therefore, chattering tends to generate chatter vibration during machining. And if chatter vibration arises, a trace will remain on the workpiece of a workpiece, and as a result, a finishing surface will worsen.
本発明の課題は、スカイビング加工においてびびり振動を抑制することにある。 An object of the present invention is to suppress chatter vibration in skiving processing.
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。 Hereinafter, a plurality of modes will be described as means for solving the problems. These aspects can be arbitrarily combined as necessary.
本発明の一見地に係る旋削機械は、スカイビング加工に用いられるものであって、切削工具と、振動発生部とを備えている。振動発生部は、切削方向と同じ方向への振動を切削工具に付与する。
この機械では、切削工具が送り方向に送られて工作物を切削しているときに、振動発生部が切削方向と同じ方向への振動を切削工具に付与する。これにより、切削力が小さくなる。そして、切削力が小さくなることで、工作物の時間的変動が減少し、その結果、びびり振動の発生が抑えられる。言い換えれば、切削工具が切削方向と同じ方向に振動しているということは、工作物と切削工具との相対関係がずれていること、すなわち主軸の回転数が変動しているのと同じ効果をもたらす。A turning machine according to an aspect of the present invention is used for skiving, and includes a cutting tool and a vibration generating unit. The vibration generating unit imparts vibration to the cutting tool in the same direction as the cutting direction.
In this machine, when the cutting tool is fed in the feeding direction to cut a workpiece, the vibration generating unit imparts vibration to the cutting tool in the same direction as the cutting direction. Thereby, cutting force becomes small. And since cutting force becomes small, the time fluctuation of a workpiece reduces, As a result, generation | occurrence | production of chatter vibration is suppressed. In other words, the fact that the cutting tool vibrates in the same direction as the cutting direction has the same effect as the relative relationship between the workpiece and the cutting tool is shifted, that is, the rotational speed of the spindle is fluctuating. Bring.
旋削機械は、タレットと、支持部材と、駆動装置とをさらに備えていてもよい。その場合、支持部材は、振動発生部を介して切削工具を支持する。駆動装置は、タレットに装着され、支持部材をタレットに対して切削方向に駆動するための装置である。
支持部材は、下面に切削工具が固定される本体と、本体の上面に設けられ、切削方向に延びるラックと、本体に設けられる被ガイド部とを有しており、さらに、駆動装置は、支持部材の被ガイド部をスライド可能に係合する案内部と、ラックと係合するとともに駆動装置の駆動力をラックに伝達するピニオンとを有していてもよい。The turning machine may further include a turret, a support member, and a drive device. In this case, the support member supports the cutting tool via the vibration generating unit. The drive device is a device that is mounted on the turret and drives the support member in the cutting direction with respect to the turret.
The support member has a main body on which the cutting tool is fixed on the lower surface, a rack provided on the upper surface of the main body and extending in the cutting direction, and a guided portion provided on the main body. You may have the guide part which slidably engages the to-be-guided part of a member, and the pinion which transmits the drive force of a drive device to a rack while engaging with a rack.
旋削機械は、タレットと、駆動装置とをさらに備えていてもよい。その場合、駆動装置は、タレットを切削方向に駆動するための装置である。
振動発生部は、切削工具に対して切削方向への超音波振動を伝達する超音波信号発生部材であってもよい。The turning machine may further include a turret and a driving device. In that case, the drive device is a device for driving the turret in the cutting direction.
The vibration generating unit may be an ultrasonic signal generating member that transmits ultrasonic vibration in the cutting direction to the cutting tool.
本発明に係る旋削機械では、スカイビング加工においてびびり振動が抑制される。 In the turning machine according to the present invention, chatter vibration is suppressed in skiving.
(1)工作機械
図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態に係る工作機械1を説明する。
工作機械1は、長尺なワークの加工に適した旋盤である。工作機械1は、工作機械本体3と、工作機械本体3にワークWを搬入出するワーク搬入出装置5と、工作機械本体3の背面に設置された制御盤7と、正面に設置された操作盤9とを備える。ワーク搬入出装置5は、工作機械本体3の前部に上下に並べて設けられた搬入側ワーク載置台装置5A及び搬出側ワーク載置台装置5Bからなる。(1) Machine tool The
The
工作機械本体3は、ベッド11と、主軸台13と、心押し台15と、上下一対のタレット17A,17Bを有している。主軸台13は、ベッド11の左右方向である長手方向一側部に配置されている。心押し台15は、主軸台13に左右方向に対向して配置されている。タレット17A,17Bは、主軸台13及び心押し台15の上方と下方とにそれぞれ配置されている。
The machine tool
主軸台13には、左右方向に延びる水平な主軸21が回転自在に支持されている。そして、主軸21の心押し台15に対向する側の端部に、ワークWの一端を把持することのできる主軸チャック23が設けられている。主軸モータ25の回転がベルト伝動機構27を介して主軸21に伝達されることで、主軸21が回転する。
A
心押し台15は、主軸21に向かって突出し先端が円錐状に尖った心押し軸29を有する。心押し台15は、ベッド11に設けた左右案内31により左右に移動自在に支持され、進退機構(図示せず)により主軸21に対して進退可能とされている。
The
タレット17A,17Bは共に、それぞれのタレット支持体33に対し主軸軸心O1と平行な旋回軸心O2回りに旋回可能な部材である。タレット17A,17Bの周面には、ワークWに対して切削加工を施すバイトや回転工具等の工具が複数取付け可能である。
タレット17A,17Bを旋回させるタレット旋回機構(図示せず)は、タレット支持体33に内蔵されている。Both the
A turret turning mechanism (not shown) for turning the
タレット17A,17B及びタレット支持体33は、タレット移動機構35により、主軸軸心O1の方向(Z軸方向)及び主軸軸心O1と直交する方向(X軸方向)への直線移動が可能である。タレット移動機構35は、ベッド11に設けた左右案内37に沿って左右送り台39をZ軸方向に移動自在に支持し、左右送り台39に設けた上下案内41に沿ってタレット支持体33をX軸方向に移動自在に支持している。タレット支持体33に対して、上記のようにタレット17A,17Bが旋回可能に支持されている。
The
(2)Y軸送り台(第1実施形態)
図3〜図11を用いて、Y軸送り台を説明する。
Y軸送り台51は、スカイビング加工に用いられる装置である。スカイビング加工とは、バイトを用いて工作物を削り加工する場合において、工作物の接線方向にバイトを送ることにより工作物を切削する加工方法をいう。以下、Y軸送り台51は、タレット17Aに装着されているとして説明する。
なお、Y軸送り台51は、ワークWの切削に用いられる。そして、切り込み設定はX軸の駆動によって行われる。(2) Y-axis feed base (first embodiment)
The Y-axis feed base will be described with reference to FIGS.
The Y-
The Y-
Y軸送り台51は、切削工具53と、駆動装置55とを備えている。切削工具53は、バイトホルダ53aと、バイトホルダ53aに固定されたチップ53bとからなる。駆動装置55は、タレット17Aに装着され、切削工具53をタレット17Aに対してY軸方向に駆動するための装置である。
The Y-
駆動装置55は、モータ70と、駆動構造71とを有している。モータ70は、タレット17Aを支持するタレット支持体33に装着される。モータ70は、タレット支持体33においてタレット17Aと反対側に配置されている。駆動構造71は、タレット支持体33に装着され、切削工具53を駆動するための構造である。駆動構造71は、ウォームギア72と、第1シャフト73と、第2シャフト74と、ベベルギアセット75と、第3シャフト76と、ラックピニオン機構77とを有している。
The
モータ70は、Y軸方向に伸びるモータ軸70aを有している。ウォームギア72は、第1シャフト73の第1端に固定され、モータ軸70aに連結している。ウォームギア72によって、減速が行われる。第1シャフト73は、スライド送り用駆動軸であり、タレット支持体33内をZ軸方向に伸びている。第1シャフト73の第2端は、タレット17Aの中心部近傍まで延びている。第2シャフト74は、第1シャフト73の第2端近傍に配置され、X軸方向に伸びている。第2シャフト74は、タレット17Aによって回転自在に支持されている。第2シャフト74は、ベベルギアセット75によって、第1シャフト73に連結されている。ベベルギアセット75は、第1ベベルギア81と第2ベベルギア82とから構成されている。第3シャフト76は、第2シャフト74に対して同心に固定されており、Y軸方向に延びている。第3シャフト76は、タレット支持体33に回転自在に支持されている。第3シャフト76の一端には、ラックピニオン機構77(後述)が設けられている。
The
駆動構造71は、切削工具53を支持してラックピニオン機構77からの力を受ける支持部材69と、支持部材69をY軸方向に案内する案内構造85とを、さらに含んでいる。
The
支持部材69は、図4に示すように、本体69aと、ラック69bと、被ガイド部69cとを有している。本体69aはY軸方向に長く延びるブロック状部材である。本体69aの下面に、切削工具53が固定されている。ラック69bは、本体69aの上面に設けられ、Y軸方向に延びている。被ガイド部69cは、後述する案内構造85に係合するアリ溝形状を有している。支持部材69は、案内構造85によって、X軸方向及びZ軸方向には移動不能に支持されている。
より具体的には、切削工具53は、本体69aに設けられた超音波振動発生部材91の下面に固定されている。
超音波振動発生部材91は、切削工具53に対してY軸方向に超音波振動を伝達する部材である。超音波振動発生部材91は、支持部材69の本体69aの下部に取り付けられている。超音波振動発生部材91は、圧電素子であり、Y軸方向に延びるブロック状の部材である。
なお、切削工具53と支持部材69によって、送り部材52が構成されている。As shown in FIG. 4, the
More specifically, the cutting
The ultrasonic
The cutting
案内構造85は、タレット17Aの一部との間で支持部材69を挟み付ける固定部材86と、固定部材86を支持部材69に対し付勢する弾性部材(図示せず)と、を含んでいる。より具体的には、案内構造85はアリ溝ガイドであり、タレット17Aの溝と固定部材86とで構成されたアリ溝内を被ガイド部69cがスライド可能に係合している。弾性部材(図示せず)は、例えば皿バネであり、固定部材86に対して予圧を与えている。それにより、支持部材69のスライド時の部材間の隙間がなくなっている。
The
ラックピニオン機構77は、第3シャフト76の一端に固定されたピニオン83と、前述のラック69bとから構成されている。ピニオン83すなわち第3シャフト76が回転すると、ラック69bすなわち支持部材69及び切削工具53がY軸方向に移動する。
The rack and
この実施形態では、駆動軸である第1シャフト73をタレット支持体33内でZ軸方向に延びるように設置したので、モータ70をタレット17Aと反対側(タレット後方)に設置できている。したがって、駆動構造71の他の部分及び送り部材52をタレット17Aの1つのステーションに配置することができる。その結果、図3、図7及び図8に示すように、隣接するステーションにツール88を取り付けることができる。
In this embodiment, since the
なお、第1実施形態の変形例として、図6及び図7のA部分(すなわち、タレット17Aの中央開口部分)に、低速・高トルクのサーボモータを配置して、ピニオン軸を直接駆動するようにしてもよい。
この機械では、切削工具53がY軸送り台51によって送り方向に送られて工作物を切削しているときに、超音波振動発生部材91がY軸方向に振動する超音波振動を切削工具53に付与する。これにより、切削力が小さくなる。そして、切削力が小さくなることで、ワークWの時間的変動が減少し、その結果、びびり振動の発生が抑えられる。言い換えれば、切削工具53がY軸方向と同じ方向に振動しているということは、ワークWと切削工具53との相対関係がずれていること、すなわち主軸の回転数が変動しているのと同じ効果をもたらす。As a modification of the first embodiment, a low-speed, high-torque servomotor is arranged in the portion A of FIGS. 6 and 7 (that is, the central opening portion of the
In this machine, when the
(3)第2実施形態
第1実施形態では、Y軸送り機構として、タレットに装着された小型のY軸送り台が用いられていた。しかし、以下に述べる第2実施形態では、Y軸送り機構は、タレット及びタレット支持体をY軸に移動させるY軸送り台97である。(3) Second Embodiment In the first embodiment, a small Y-axis feed base mounted on the turret is used as the Y-axis feed mechanism. However, in the second embodiment described below, the Y-axis feed mechanism is a Y-
図12を用いて、工作機械1全体の構成を説明する。
工作機械1は、長尺なワークの加工に適した旋盤である。工作機械1は、工作機械本体3と、工作機械本体3にワークWを搬入出するワーク搬入出装置5と、工作機械本体3の背面に設置された制御盤7と、正面に設置された操作盤9とを備える。ワーク搬入出装置5は、工作機械本体3の前部に上下に並べて設けられた搬入側ワーク載置台装置5A及び搬出側ワーク載置台装置5Bからなる。The overall configuration of the
The
工作機械本体3は、ベッド11と、主軸台13と、心押し台15と、上下一対のタレット17A,17Bを有している。主軸台13は、ベッド11の左右方向である長手方向一側部に配置されている。心押し台15は、主軸台13に左右方向に対向して配置されている。タレット17A,17Bは、主軸台13及び心押し台15の上方と下方とにそれぞれ配置されている。
The machine tool
主軸台13には、左右方向に延びる水平な主軸21が回転自在に支持されている。そして、主軸21の心押し台15に対向する側の端部に、ワークWの一端を把持することのできる主軸チャック23が設けられている。主軸モータ25の回転がベルト伝動機構27を介して主軸21に伝達されることで、主軸21が回転する。
A
心押し台15は、主軸21に向かって突出し先端が円すい状に尖った心押し軸(図2を参照)を有する。心押し台15は、ベッド11に設けた左右案内31により左右に移動自在に支持され、進退機構(図示せず)により主軸21に対して進退可能とされている。
The
タレット17A,17Bは共に、それぞれのタレット支持体33に対し主軸軸心O1と平行な旋回軸心O2回りに旋回可能な部材である。タレット17A,17Bの周面には、ワークWに対して切削加工を施すバイトや回転工具等の工具が複数取付け可能である。
タレット17A,17Bを旋回させるタレット旋回機構(図示せず)は、タレット支持体33に内蔵されている。Both the
A turret turning mechanism (not shown) for turning the
タレット17A,17B及びタレット支持体33は、タレット移動機構35により、主軸軸心O1の方向(Z軸方向)及び主軸軸心O1と直交する方向(X軸方向)への直線移動が可能である。タレット移動機構35は、ベッド11に設けた左右案内37に沿って左右送り台39をZ軸方向に移動自在に支持し、左右送り台39に設けた上下案内41に沿ってタレット支持体33をX軸方向に移動自在に支持している。タレット支持体33に対して、上記のようにタレット17A,17Bが旋回可能に支持されている。
タレット移動機構35は、前述のY軸送り台97をさらに有している。Y軸送り台97は、タレット支持体33に設けられ、タレット17A,17B及びタレット旋回機構(図示せず)をY軸方向に移動させることができる。The
The
本実施形態では、図13に示すように、切削工具53は、超音波振動発生部材91の下面に、前記実施形態と同様に固定されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the cutting
超音波振動発生部材91は、切削工具53に対してY軸方向に超音波振動を伝達する部材である。超音波振動発生部材91は、支持部材69の下部に取り付けられている。超音波振動発生部材91は、圧電素子であり、Y軸方向に延びるブロック状の部材である。
The ultrasonic
この機械では、切削工具53がY軸送り台97によって送り方向に送られて工作物を切削しているときに、超音波振動発生部材91がY軸方向に振動する超音波振動を切削工具53に付与する。これにより、切削力が小さくなる。そして、切削力が小さくなることで、ワークWの時間的変動が減少し、その結果、びびり振動の発生が抑えられる。言い換えれば、切削工具53がY軸方向と同じ方向に振動しているということは、ワークWと切削工具53との相対関係がずれていること、すなわち主軸の回転数が変動しているのと同じ効果をもたらす。
In this machine, when the
(4)他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。(4) Other Embodiments Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In particular, a plurality of embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.
(a)前記実施形態ではY軸スカイビング加工を実現するために切削工具はY軸方向に直線移動させられていた。他の実施形態として、Z軸方向に延びる軸芯を中心に切削工具を回動させることでY軸スカイビング加工を実現してもよい。
(b)工作機械の種類及び具体的な構造は、前記実施形態に限定されない。(A) In the above embodiment, the cutting tool is linearly moved in the Y-axis direction in order to realize the Y-axis skiving. As another embodiment, the Y-axis skiving process may be realized by rotating a cutting tool around an axis extending in the Z-axis direction.
(B) The type and specific structure of the machine tool are not limited to the above embodiment.
本発明は、スカイビング加工に用いられる旋削機械に広く適用できる。 The present invention can be widely applied to a turning machine used for skiving.
1 工作機械
3 工作機械本体
5 ワーク搬入出装置
5A 搬入側ワーク載置台装置
5B 搬出側ワーク載置台装置
7 制御盤
9 操作盤
11 ベッド
13 主軸台
15 心押し台
17A タレット
17B タレット
21 主軸
23 主軸チャック
25 主軸モータ
27 ベルト伝動機構
29 心押し軸
31 左右案内
33 タレット支持体
35 タレット移動機構
37 左右案内
39 左右送り台
41 上下案内
51 Y軸送り台
53 切削工具
53a バイトホルダ
53b チップ
55 駆動装置
57 モータ
59 駆動構造
69 支持部材
69a 本体
69b ラック
69c 被ガイド部
70 モータ
70a モータ軸
71 駆動構造
72 ウォームギア
73 第1シャフト
74 第2シャフト
75 ベベルギアセット
76 第3シャフト
77 ラックピニオン機構
81 第1ベベルギア
82 第2ベベルギア
85 案内構造
86 固定部材
91 超音波振動発生部材
93 平行バネ
97 Y軸送り台DESCRIPTION OF
Claims (2)
切削工具と、
切削方向と同じ方向への振動を前記切削工具に付与する振動発生部と、
タレットと、
前記振動発生部を介して前記切削工具を支持する支持部材と、
前記タレットに装着され、前記支持部材を前記タレットに対して前記切削方向に駆動するための駆動装置と、
を備えた旋削機械。 A turning machine used for skiving,
Cutting tools,
A vibration generating unit that imparts vibration to the cutting tool in the same direction as the cutting direction;
A turret,
A support member for supporting the cutting tool via the vibration generating unit;
A drive device mounted on the turret for driving the support member in the cutting direction with respect to the turret;
Turning machine equipped with.
下面に前記切削工具が固定される本体と、
前記本体の上面に設けられ、前記切削方向に延びるラックと、
前記本体に設けられる被ガイド部と、を有し、
前記駆動装置は、
前記支持部材の被ガイド部をスライド可能に係合する案内部と、
前記ラックと係合するとともに、前記駆動装置の駆動力を前記ラックに伝達するピニオンと、
を有する、請求項1に記載の旋削機械。 The support member is
A main body to which the cutting tool is fixed to the lower surface;
A rack provided on an upper surface of the main body and extending in the cutting direction;
Anda guided portion provided in the main body,
The driving device includes:
A guide portion that slidably engages the guided portion of the support member;
A pinion that engages with the rack and transmits a driving force of the driving device to the rack;
The turning machine according to claim 1 , comprising:
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