JP5853814B2 - 工作機械 - Google Patents

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Description

本発明は、工具ホルダに保持した工具を回転する主軸に選択的に着脱し、夫々の工具による加工を実行する工作機械に関する。
マシニングセンタは、主軸に装着される工具を自動交換しながら、夫々の工具による多種類の加工を実行する工作機械である。主軸は、上昇、下降可能な主軸ヘッドに支持してあり、主軸モータの駆動により中心軸回りに回転する。マシニングセンタによる加工は、主として、穴あけ加工、ねじ立て加工、フライス加工等の回転工具による加工である。これらの加工に使用する回転工具(ドリル、タップ、エンドミル等)は、主軸ヘッドから突出する主軸の下端部に工具ホルダを介して装着され、該主軸と共に上昇、下降しながら回転することで被加工物を加工する。
一部のマシニングセンタは、旋削工具を交換用の工具として備えている。旋削工具は、回転する被加工物に先端を押し付けることにより、該被加工物の表面を旋削加工する工具である。このような旋削工具は、回転工具と同様、工具ホルダを介して主軸に装着して使用され、この際には、主軸モータをロックして主軸の回転による旋削工具の回転を拘束している。
しかしながら、加工中の旋削工具には、被加工物への押し付けに伴って種々の方向の力が作用しており、主軸モータのロックだけでは十分な回り止め効果が得られないという問題がある。この問題に対応するため、この種の工作機械において、旋削工具を回り止めするための種々の構成が提案されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。
特許文献1に記載の工作機械においては、旋削工具を保持する工具ホルダに円板状のフランジを周設し、該フランジの外周の径方向に相対向する2箇所にキー溝を設ける一方、主軸を支持する主軸ヘッドにキーを突設し、旋削工具を主軸に装着したとき、前記キー溝が夫々のキーに係合して、工具ホルダの回転を拘束することで、旋削工具の回り止めを実現している。
特許文献2に記載の工作機械においては、旋削工具を保持する工具ホルダにピンを突設する一方、主軸ヘッドに、前記ピンと係合可能な位置決めブロックを設けてある。位置決めブロックは、油圧シリンダにより進出し、主軸に装着した工具ホルダのピンに係合することで旋削工具を回り止めしている。
特許文献3に記載の工作機械においては、主軸ヘッドの内部で、多数の噛合歯を形成したカップリングを、主軸の外周及び主軸ヘッドの内周に夫々取付け、両カップリングの噛合歯に噛合可能な結合カップリングを、両カップリングの対向位置に、油圧又は空圧による進出動作可能に設けてある。結合カップリングは、旋削工具の装着時に進出し、主軸及び主軸ヘッドのカップリングに噛合することで主軸の回転を拘束し、旋削工具の回り止めを実現している。
特開2005−329493号公報 実開平5−70842号公報 特開平11−10485号公報
以上のような従来の工作機械において、特許文献3に記載の工作機械は、主軸ヘッドの内部に、高精度の噛合歯を有するカップリング及び結合カップリングと、結合カップリングを油圧又は空圧で動作させるためのシリンダとを組み込んだ複雑な構成を有しており、製品コストの増大を招来するという問題がある。
特許文献1、2に記載の工作機械においては、主軸ヘッドの外部で回り止めを実現しており、簡素な構成にて回り止め効果が得られるが、特許文献2においては、ピン及び係合ブロックが、工具ホルダの周方向の1箇所で係合しているだけであり、十分な回り止め効果が得られない上、加工中に旋削工具にラジアル方向に加わる力に対する剛性を強化し、ラジアル力による旋削工具の移動を防止することが難しく、旋削工具による安定した加工を実現することは難しい。
特許文献1に記載の工作機械においては、キー及びキー溝の係合が工具ホルダの周方向の2箇所で生じており、十分な回り止め効果が得られるが、キー溝を備えるフランジが工具ホルダの全周に張り出しており、工具交換時に工具ホルダを把持するグリップに干渉する虞れがある。また工具ホルダに保持された旋削工具は、キーとキー溝との間の係合隙間の範囲内での微小な回動が生じ、該旋削工具による加工の精度が低下する虞れがある。特許文献1においては、旋削工具の装着時に主軸モータを一方向に回転駆動し、キーとキー溝とを押し付け状態に保つようにしているが、加工中に旋削工具に加わる回転力の方向は不可避に変動するため、微小な回動を抑えることは難しい。またキー及びキー溝は、径方向に相対向する2箇所で係合しており、キー溝の深さ方向の力に対する拘束機能を有しない。従って、加工中の旋削工具は、種々の方向に加わるラジアル力によりキー溝の深さ方向に移動し、前述した微小な回動との相乗作用により、加工精度が低下するという問題がある。
また特許文献1に記載の工作機械においては、回転工具を主軸に装着して加工が実行されている際には、主軸ヘッドに突設されたキーは露出しており、加工により生じた切削屑が付着する虞れがある。キーに切削屑が付着した状態で旋削工具への工具交換が行われると、キーがキー溝に納まらずに旋削工具の取付けに失敗するという問題がある。また、キーがキー溝に嵌合する際に付着した切削屑が嵌合面を損傷してしまうという問題がある。
また特許文献1に記載の工作機械においては、工具ホルダ側の2つのキー溝の精度を踏まえると、主軸ヘッド側に分割して配置された2つのキー夫々に、高い寸法精度及び位置精度が要求されることになり、製品コストの増大を招来するという問題がある。
本発明の目的は、回転可能な主軸に工具ホルダを介して装着される旋削工具の回転及び移動を、簡素な構成により確実に防止することができ、高い加工精度での旋削加工が可能となる工作機械を提供することである。
本発明に係る工作機械は、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する工作機械において、前記旋削工具を保持する工具ホルダに複数の係合穴が開設されたフランジを設けてあり、前記主軸ヘッドに、前記複数の係合穴に係合する複数の係合突起を配してある基台を設けてあり、前記工具ホルダを把持し、前記主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、前記一方側へ離脱する把持手段を備え、前記基台は、前記一方側と反対側に設けてあることを特徴とする。
本発明にあっては、工作機械により、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する。旋削工具を保持する工具ホルダには、係合穴が開設されたフランジが設けてある。主軸ヘッドには、工具ホルダ側の係合穴に係合する複数の係合突起が配してある基台を設けてある。複数の係合突起は1つの基台によって位置が決められているので、簡素な構成により位置精度が得られ、旋削工具の回転及び移動を防止することができる。
また工具を把持する把持手段が主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、該一方側へ離反する。基台は前記一方側と反対側に設けてあるので、基台が把持手段と干渉しないように配置することができ、工具交換を確実に行うことができる。
本発明に係る工作機械は、前記複数の係合突起は夫々、弾性体により先端方向へ付勢されているピンであることを特徴とする。
本発明にあっては、複数の係合突起は夫々、弾性体により先端方向へ付勢されているピンであり、フランジの係合穴が付勢に抗して係合突起を押し上げることで、該係合突起と隙間なく密に係合して、旋削工具の回転及び移動を確実に防止する。
本発明に係る工作機械は、前記基台は、前記複数のピン夫々を支持する複数の柱状の支持体間を連結体により連結してなることを特徴とする。
本発明にあっては、連結体により複数のピン夫々を支持する複数の柱状の支持体間を連結してあるので、簡潔な構成により基台が形成されており、製造性が良い。
本発明に係る工作機械は、前記基台は、2つのピン夫々を支持する2つの柱状の支持体間を板状の連結体により連結してなり、前記支持体の軸方向に交差する前記基台の断面がU字状をなすことを特徴とする。
本発明にあっては、板状の連結体により、2つのピン夫々を支持する2つの柱状の支持体間を連結してあり、該支持体の軸方向に交差する基台の断面がU字状をなすので、U字状の内部に主軸端に配置されるべき部品、例えば前記2つのピンを洗浄するノズルヘッドを配置することができる。
本発明に係る工作機械は、前記基台は、前記主軸ヘッドに連結される配管を挿通する貫通孔を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、主軸ヘッドに連結される配管を挿通する貫通孔が基台に設けてあるので、主軸ヘッドにおける部品の洗浄機能を阻害しない。
本発明によれば、工作機械により、主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する。旋削工具を保持する工具ホルダには、係合穴が開設されたフランジが設けてある。主軸ヘッドには、工具ホルダ側の係合穴に係合する複数の係合突起が配してある基台を設けてある。複数の係合突起は1つの基台によって位置が決められているので、簡素な構成により位置精度が得られ、旋削工具の回転及び移動を防止することができる。
工作機械の側面図である。 工具を装着した状態の主軸ヘッドの背面側斜視図である。 工具を取り外した状態の主軸ヘッドの前方側斜視図である。 工具ホルダの背面側斜視図である。 係合突起部の背面側斜視図である。 係合突起部の底面図である。 ピンの支持構造を説明する説明図である。 主軸ヘッドの下端部の底面図である。 ノズルヘッドの正面図である。 ノズルヘッドからのクーラントの噴射方向を示す説明図である。
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図1は工作機械100の側面図であり、図2は工具4を装着した状態の主軸ヘッド3の背面側斜視図であり、図3は工具4を取り外した状態の主軸ヘッド3の前方側斜視図である。
工作機械100は、基台10の上面にY方向移動装置(図示略)を配置し、Y方向移動装置によりY方向移動可能にY方向移動台11を支持する。Y方向移動台の上面にX方向移動装置(図示略)を配置し、X方向移動装置によりX方向移動可能にコラム12を支持する。コラム12は柱状をなし、前面にZ方向移動装置(図示略)を配置し、Z方向移動装置の前側に主軸ヘッド3をZ方向移動可能に支持する。Z方向移動装置は、例えばZ軸モータ13の出力軸に連結され、上下方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、コラム12の前面に上下方向に延びるガイドレールと、該ガイドレールに嵌合するブロックとを備える。主軸ヘッド3は前記ナット及び前記ブロックに固定する。主軸ヘッド3はZ軸モータ13の駆動による前記送りねじ軸の回転に応じて上昇、下降する。
工作機械100はワーク支持装置15によりワーク(被加工物)を支持し、主軸ヘッド3に装着された工具4によりワークを加工する。ワーク支持装置15はワークをクランプさせるワーク台16を有する。ワーク支持装置15はワークを2軸回りに回転可能としてある。一般に、主軸ヘッド3を移動させる軸であるX、Y、Zの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、X、Y、Z軸に対応してA、B、C軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置15はA軸回りに揺動する揺動体(図示略)上にワーク台16を設けており、該揺動体の揺動によりワークがA軸回りに回転可能である。また前記揺動体に固定してあるC軸駆動部15aの出力軸にワーク台16が連結されており、ワーク台16にクランプしたワークをC軸回りに高速回転可能としてある。
主軸ヘッド3は内部に主軸34を支持している。主軸34は主軸ヘッド3の上部に固定した主軸モータ31に連結してあり、該主軸モータ31の駆動により上下方向の中心軸周りに回転する。主軸34の下端部は主軸ヘッド3の下方に突出しており、後述するように装着される工具4を保持する。工具4は主軸ヘッド3と共に上昇及び下降する。
工具4は工具マガジン2に複数収納されている。工具4はドリル、タップ、エンドミル等の回転工具だけでなく、旋削工具を含む。工具マガジン2は支持梁21、レール22、チェーン23、複数の把持アーム24、マガジン駆動部25等を備える。支持梁21は上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム12の左右に片持ちに固定してある。支持梁21はコラム12の左右に固定した部分から主軸ヘッド3の両側部分まで下方傾斜して延設してある。支持梁21の上側端面は前方下方から後方上方へ、水平面から略30°傾斜している。
レール22は長円形の環状部材であり、コラム12及び主軸ヘッド3を囲むように支持梁21に固定して設けてある。チェーン23はレール22に嵌合してレール22上を転動するローラを有する複数の移動台を無端状に連結して構成してある。各移動台には把持アーム24が取り付けてあり、把持アーム24は工具4を保持する工具ホルダ40を把持する。マガジン駆動部25の駆動によりチェーン23がレール22に沿って循環する。工具を交換する場合、マガジン駆動部25の駆動によりチェーン23を循環し、所望の工具4を把持する把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置(レール22における前方下端部)に搬送される。
工具4は公知の工具ホルダ40に保持されている。把持アーム24は二股に分岐した先端把持部24aを工具ホルダ40外周の保持溝44(図4参照)に押し込むことで、工具ホルダ40を介して工具4を把持する。
図1において主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にある把持アーム24は、把持していた工具4を主軸34に装着した後、主軸34から前方へ離反して待機している姿勢となっている。把持アーム24は上側端部にアーム枢軸が挿入されるアーム軸孔(図示略)を有する。アーム枢軸の軸線方向は把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にあるときにX軸方向に平行となり、アーム枢軸回りに把持アーム24が回転することにより、先端把持部24aが主軸34に接近し、離反する。主軸ヘッド3の前側の側面にはカム32が前方に張り出すように上下方向に延設されている。把持アーム24はカム32に当接するカムフォロワ(図示略)を有する。
主軸ヘッド3は、加工時には、図1に示す原点位置から下降し、工具交換時には、図1に示す原点位置から上昇する。主軸ヘッド3の前方下方の交換位置にある把持アーム24は、主軸ヘッド3の上昇、下降に追随して揺動する。主軸ヘッド3が上昇した場合、把持アーム24の先端把持部24aが主軸34に接近し、前方から工具ホルダ40を把持する。主軸ヘッド3は、工具ホルダ40の把持完了後に更に上昇する。把持アーム24が把持した工具ホルダ40は、相対的に下方に移動して工具4と共に主軸34から外れる。チェーン23は、この状態で回転し、次に使用する工具4を保持した把持アーム24が主軸ヘッド3の前方下方の交換位置に割り出される。
工具4は、主軸ヘッド3が下降し、主軸34の下端部に工具ホルダ40が嵌め込まれることで、該主軸34に装着される。主軸34に装着した工具4は主軸ヘッド3が原点位置に下降することで、図1に示す状態となり、加工に備えて待機する。
以上の動作により、主軸34と工具マガジン2との間で工具4を交換することができる。主軸34に装着した工具4は主軸ヘッド3と共に原点位置から下降し、ワーク台16上にクランプされたワークを加工する。
工具4が回転工具である場合、主軸34に装着した工具4は主軸モータ31の駆動により主軸34と共に回転する。ワークはA軸及びC軸回りに回転して位置決めしてある。主軸34と共に回転する工具4は主軸ヘッド3と共に上下、左右、及び前後に移動し、ワークを加工する。
工具4が旋削加工用の旋削工具である場合、主軸34は非回転状態にロックする。ワーク台16がC軸駆動部15aによって回転駆動されることにより、ワークが回転する。工具4は主軸ヘッド3と共に下降し、回転するワークに先端を押し付けることにより、ワークの表面を旋削加工する。
図2には主軸34に旋削加工用の工具4が装着された状態が示してある。該工具4の工具ホルダ40は後方に向けて張り出す回り止めフランジ41を備えている。主軸34を支持する主軸ヘッド3の下面には、主軸34の突出部の後位置に下方に向けて突出する係合突起部5が設けられており、係合突起部5の下端部には、ピン51,51の先端部が突起している。回り止めフランジ41とピン51,51の先端部とは、主軸34に工具4が装着されることで図示の如く係合し、該工具4の中心軸回りの回転、及びラジアル方向に加わる力による工具の移動を防止して、高い加工精度での旋削加工を安定して実施できるように作用する。
また図2に示すように、主軸ヘッド3は下端部に主軸34を支持する軸受を保持する軸受押え33を有する。軸受押え33には後方にエア管81及びクーラント管82が連結されている。軸受押え33の内部にはエアを通流するエア流路と、クーラント液を通流するクーラント流路とが形成されている。エアは主軸34内部に切削屑が入り込むことを防止する。クーラント(洗浄液)はピン51,51、後述するキー36等の洗浄に用いられる。
図3には主軸34に工具4が装着されていない状態が示してある。主軸34は下端部に下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴35が形成してある。工具ホルダ40は上部に形成したテーパ装着部42(図4参照)をテーパ穴35に嵌合させて主軸34に装着される。主軸34の下端部の周縁に径方向の対向する位置に2つのキー36,36が突設されており、工具ホルダ40側のキー溝(図示略)に嵌合する。軸受押え33の下端面にはノズルヘッド6が突設されている。ノズルヘッド6は係合突起51,51等を洗浄するクーラントを噴射する。
以下、回り止めフランジ41、係合突起部5、及びノズルヘッド6の構成について説明する。図4は工具ホルダ40の背面側斜視図であり、図5は係合突起部5の背面側斜視図であり、図6は係合突起部5の底面図であり、図7はピン51の支持構造を説明する説明図である。図8は主軸ヘッド3の下端部の底面図である。
回り止めフランジ41は円環状の基板41a、基板41aの外周の約半周部分で径方向外側に拡幅するように突設されて台形状をなす係合板41bにより形成されている。基板41aは工具ホルダ40の下面に複数本の固定ボルト45で固定してある。係合板41bは、工具ホルダ40と同軸をなす周上であって係合板41bの2つの頂部に夫々形成された係合穴43,43を有している。図示の係合穴43,43は一側を切り欠いた長穴をなし、係合板41bの外周に開口しているが、この開口は必須ではなく、係合板41b内で閉じた長穴又は円形の穴であってもよい。
係合穴43,43は工具4及び工具ホルダ40の中心を通る夫々の中心線が、主軸34への装着時に後向きとなる側に略90°の開き角度を有する位置に設けてある。尚、係合穴43,43の開き角度は90°に限らず、回り止めフランジ41の形成範囲内で適宜に設定することができる。即ち、開き角度は0°よりも大きく、180°未満であればよいが、85°以上、100°未満とするのが望ましい。
係合突起部5は基台50、ピン51,51等により一体的に構成されている。基台50は支持台50a,50a、連結部50bを備える。支持台50a,50aは柱状をなし、上端面が主軸ヘッド3の下端面に当接する。連結部50bは板状をなし、支持台50a,50aの側面を連結する。支持台50a,50aの上端部には上下方向の通し穴が設けてある。該通し穴に螺子を挿通し、主軸ヘッド3の下端面に設けてある螺子穴37a,37a(図8参照)に螺合させることにより、係合突起部5が主軸ヘッド3に固定される。また支持台50a,50aの上端面にはピン穴が形成されており、該ピン穴に位置決めピンを挿入し、主軸ヘッド3の下端面に設けてあるピン穴37b,37b(図8参照)に嵌合させることにより、係合突起部5が位置決めされる。
係合突起部5は主軸ヘッド3の下端面に取り付けられた状態で貫通孔50cを有する(図2参照)。貫通孔50cには主軸ヘッド3に連結されるエア管81及びクーラント管82等の配管が挿通される。また図6に示すように、係合突起部5は平面視(及び主軸と直交する断面)がU字状をなし、開いた側が前方を向き、U字状の内部であって、ピン51,51間(支持台50a,50a間)にノズルヘッド6が位置するように主軸ヘッド3に配置されている。
ピン51,51は支持台50a,50aから突出しており、先端部が支持台50a,50aの下端面の下方に突起する。ピン51,51の突設位置は、回り止めフランジ41の係合穴43,43との係合を可能とするために、工具ホルダ40が装着される主軸34と同軸をなす円周上で、該主軸34の中心を通り、後側に略90°の開き角度を有して開く線上に夫々設定してある。
図7に示す如く、ピン51は中空の丸棒であり、支持台50aに設けた上下方向の支持孔54a内に支持され、軸長方向に摺動自在である。ピン51の中空部内には、ストッパボルト52が上方から挿通されている。ストッパボルト52は下端の螺子部によりピン51の下部に結合され、ストッパボルト52の頭部は、支持孔54aの中間部内周に設けた段部54bの上面に当接している。段部54bの下面はピン51の上端部に対向しており、これらの間には、押しばね53が介装されている。尚、押しばね53の下端がピン51の中空内部の下端面に当接している構成としてもよい。
以上の構成により、ピン51は押しばね53による下方の付勢を、ストッパボルト52の頭部が段部54bに当接する位置で止め、支持台50aの下方に適長突出した状態で支持される。支持台50aの下方へ突起したピン51の先端部51aは先端に向けてテーパ状に縮径する。このように支持されたピン51は図7中に白抜矢符により示す如く、先端部51aに加わる上向きの力の作用により、押しばね53の付勢に抗して上方に移動することができる。ピン51は図中に2点鎖線により示すように、下方から係合する回り止めフランジ41の係合穴43に先端部51aのいずれかの位置で当たり、上方に適長押し上げられた状態で密に係合する。
図2に示すように、回り止めフランジ41の2つの係合穴43,43は、夫々のピン51,51に係合し、係合突起部5が取り付けられた主軸ヘッド3に対する回転を拘束される。従って、回り止めフランジ41を備える工具ホルダ40、及び該工具ホルダ40に保持された旋削加工用の工具4は、加工中に加わる周方向の作用力によっては回転しない。
次にノズルヘッド6について説明する。図9はノズルヘッド6の正面図である。図10はノズルヘッド6からのクーラントの噴射方向を説明する説明図である。図10にはクーラントの噴射方向を白抜き矢印で示す。ノズルヘッド6は円柱状の基部60に円錐台状の第1噴射部61、第2噴射部62、第3噴射部63を基部60に同軸に積層した構成としてある。軸心にはクーラントを下端部まで通流する主流路60aが形成されている。主流路60aの上端開口は軸受押え33内に形成されているク−ラント流路の開口に接続されており、クーラント管82に連なる。
第1噴射部61には斜め下向きの2つのノズル61a,61aが開口しており、主流路60aからノズル61a,61aに連通する流路61bが内部に形成されている。流路61bは軸線方向が第1噴射部61の側面に直交するように形成されている。ノズル61a,61aは、第1噴射部61の周側面上の径方向にほぼ対向する左右の位置に開設している。図10を参照し、左側のノズル61aが左側のピン51の先端部51aの方向S1にクーラントを噴射し、右側のノズル61aが右側のピン51の先端部51aの方向S2にクーラントを噴射することにより、ピン51,51の先端部51a,51aを洗浄する。左側のノズル61aと左側のピン51の先端部51aとの間の距離と、右側のノズル61aと右側のピン51の先端部51aとの間の距離とは、ほぼ等しくしてあり、ピン51,51の先端部51a,51aに注がれるクーラントの流速がほぼ同じになるようにしてある。これにより、ピン51,51の先端部51a,51aに対する洗浄効果は同等となる。
第2噴射部62には斜め上向きの3つのノズル62a,62a,62aが開口しており、主流路60aからノズル62a,62a,62aに連通する流路62bが内部に形成されている。流路62bは軸線方向が第2噴射部62の側面に直交するように形成されている。3つのノズル62a,62a,62aのうち中央のノズル62aは前方を向いている。左右のノズル62a,62aは夫々前方側の左右に向いている。図10を参照し、第2噴射部62に設けられているノズル62a,62a,62aは、前方のキー36及びその周辺(主軸34の端面)の方向T1,T2,T3にクーラントを噴射し、前方のキー36及びその周辺を洗浄する。
第3噴射部63には斜め上向きの2つのノズル63a,63aが開口しており、主流路60aからノズル63a,63aに連通する流路63bが内部に形成されている。流路63bは軸線方向が第3噴射部63の側面に直交するように形成されている。2つのノズル63a,63aは、前方側の左右に向いている。図10を参照し、第3噴射部63に設けられているノズル63a,63aは、後方のキー36周辺(主軸34の端面)の方向R1,R2にクーラントを噴射し、後方のキー36周辺を洗浄する。
以上のとおり、本実施形態によれば、主軸ヘッド3に回転自在に支持されている主軸34の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダ40を介して選択的に着脱し、主軸34に装着された回転工具又は旋削工具によりワークを加工する。旋削工具を保持する工具ホルダ40には、係合穴43,43が開設された回り止めフランジ41が設けてある。主軸ヘッド3には、工具ホルダ40の係合穴43,43に係合するピン51,51が設けてあり、工具ホルダ40側の係合穴43,43と、主軸ヘッド34側のピン51,51が係合することによって、旋削工具の回転及び移動を防止する。
係合穴43,43は、前述したように、工具ホルダ40及び工具4の中心を通る夫々の中心線が、略90°の開き角度を有する位置に設けてある。従って、旋削加工中の工具4に種々の方向のラジアル力が加わったとしても、これらのラジアル力は、少なくとも一方の係合穴43とピン51との当接部により支えられ、該工具4の径方向の移動を確実に防止することができる。同様の移動防止効果は、回り止めフランジ41の形成範囲内で適宜に設けられた複数の係合穴43によっても得られるが、実施の形態に示すように、90°の開き角度を有する位置に2つの係合穴43,43を設けることにより良好な移動防止効果が得られるので、好適である。
このように旋削加工用の工具4は、加工中に加わるいかなる力によっても移動することがなく、該工具4は、被加工物を、安定して高精度に加工することができる。
また本実施形態によれば、第1噴射部61に設けられたノズル61a,61aは、主軸ヘッド側のピン51,51の先端部51a,51aに対してクーラントを噴射し、先端部51a,51aに付着した切削屑などの異物を除去するので、工具4を確実に装着して高い加工精度での旋削加工が可能となる。
また本実施形態によれば、主軸34の下端部に、工具ホルダ40のキー溝に嵌合するキー36,36が形成されている。ノズルヘッド6に設けてあるノズル62a,62a,62a、及びノズル63a,63aにより、主軸34の下端部に形成されているキー36,36に対してクーラントを噴射して洗浄するので、工具ホルダ40を確実に主軸34に装着することができる。尚、キー36,36はキー溝であってもよく、この場合、工具ホルダ40にはキーが設けられることになる。
また本実施形態によれば、主軸ヘッド3に設けてあるノズルヘッド6に、ノズル61a,61aと、ノズル62a,62a,62aと、ノズル63a,63aとが形成してある。これにより簡潔な構成によって、係合突起部5のピン51,51の先端部51a,51aをノズル61a,61aからのクーラントにより洗浄し、主軸34の下端部に形成されているキー36,36をノズル62a,62a,62a及びノズル63a,63aからのクーラントにより洗浄することができる。
また本実施形態によれば、回り止めフランジ41に設けてある2つの係合穴43,43夫々に係合する2つのピン51,51が主軸ヘッド3に設けてある。ノズルヘッド6に形成してある2つのノズル61a,61a夫々と、ノズル61a,61aが夫々クーラントを噴射するピン51,51の先端部51a,51aとの間の距離が、ほぼ等しくなるように前記ノズルヘッド6が配してある。これにより、ノズル61a,61aから噴射するクーラントの流速を等しくすることができ、主軸ヘッド3に設けてある2つのピン51,51の先端部51a,51aを均等に洗浄することができる。
また本実施形態によれば、工具ホルダ40が主軸34に装着されている状態で、回り止めフランジ41は台形状の係合板41bが後方に張り出すように配置される。従って、前方から接近し、前方へ離反する把持アーム24の先端把持部24aは、回り止めフランジ41に干渉することなく工具ホルダ40を確実に把持することができる。また、係合突起部5及びノズルヘッド6は、主軸34の下端部よりも後方側に配置されているので、同様に、把持アーム24の先端把持部24aが係合突起部5及びノズルヘッド6に干渉することなく工具ホルダ40を確実に把持することができる。よって、主軸34と工具マガジン2との間での工具4の交換を確実に行わせることができる。
また本実施形態によれば、主軸ヘッド3には、工具ホルダ40側の係合穴43,43に係合する複数のピン51,51が配してある基台50を設けてある。複数のピン51,51は1つの基台50によって位置が決められているので、簡素な構成により位置精度が得られ、旋削工具の回転及び移動を防止することができる。
また本実施形態によれば、複数のピン51,51は夫々、押しばね53により先端方向へ付勢されており、回り止めフランジ41の係合穴43,43が、押しばね53による付勢に抗してピン51,51を押し上げることで、ピン51,51と隙間なく密に係合して、旋削工具の回転及び移動を確実に防止する。
また本実施形態によれば、連結部50bにより複数のピン51,51夫々を支持する複数の柱状の支持台50a,50a間を連結してあるので、簡潔な構成により基台50が形成されており、製造性が良い。
また本実施形態によれば、板状の連結部50bにより、2つのピン51,51夫々を支持する2つの柱状の支持台50a,50a間を連結してあり、支持台50a,50aの軸方向に交差する基台50の断面がU字状をなすので、U字状の内部に主軸34下端部に配置されるべき部品、例えばピン51,51を洗浄するノズルヘッド6を配置することができる。
また本実施形態によれば、主軸ヘッド3に連結されるエア管81及びクーラント管82等の配管を挿通する貫通孔50cが基台50に設けてあるので、主軸ヘッド3における部品、例えば前記2つのピン51,51、主軸34の下端部に形成されているキー36,36等の洗浄機能を阻害しない。
以上に説明した実施の形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
1)工具マガジン2は、実施の形態に示す構成及び配置に限らず、公知の適宜の構成及び配置とすることができる。
2)回り止めフランジ41は、実施の形態に示す円環状の基板41aと台形状の係合板41bによる構成に限らず、工具ホルダ40の外周に、半円周よりも小さい角度範囲内で径方向外側に張り出すという条件を満たす適宜の形状とすることができる。
3)ピン51,51を該ピンの先端方向に付勢する付勢手段は、押しばね53に限らず、空圧シリンダ等の他の付勢手段であってもよい。
4)ノズルヘッド6は円柱状の基部60に円錐台状の噴射部を同軸に積層した構成に限らず、ピン51,51及びキー36,36に対してクーラントを噴射するノズルが形成されていれば、形状・構成が任意の形状、例えば角柱や角錐台状等に変形することができる。
100 工作機械
24 把持アーム(把持手段)
3 主軸ヘッド
34 主軸
36 キー
4 工具
40 工具ホルダ
41 回り止めフランジ(フランジ)
43,43 係合穴
50 基台
50a,50a 支持台(支持体)
50b 連結部(連結体)
50c 貫通孔
51,51 ピン(係合突起)
53 押しばね(弾性体)

Claims (5)

  1. 主軸ヘッドに回転自在に支持されている主軸の端部に、回転工具と旋削工具とを各別の工具ホルダを介して選択的に着脱し、前記主軸に装着された回転工具又は旋削工具により被加工物を加工する工作機械において、
    前記旋削工具を保持する工具ホルダに複数の係合穴が開設されたフランジを設けてあり、
    前記主軸ヘッドに、前記複数の係合穴に係合する複数の係合突起を配してある基台を設けてあり、
    前記工具ホルダを把持し、前記主軸に交差する方向の一方側から前記端部へ接近し、前記一方側へ離脱する把持手段を備え、
    前記基台は、前記一方側と反対側に設けてあることを特徴とする工作機械。
  2. 前記複数の係合突起は夫々、弾性体により先端方向へ付勢されているピンであることを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
  3. 前記基台は、前記複数のピン夫々を支持する複数の柱状の支持体間を連結体により連結してなることを特徴とする請求項2に記載の工作機械。
  4. 前記基台は、2つのピン夫々を支持する2つの柱状の支持体間を板状の連結体により連結してなり、前記支持体の軸方向に交差する前記基台の断面がU字状をなすことを特徴とする請求項2に記載の工作機械。
  5. 前記基台は、前記主軸ヘッドに連結される配管を挿通する貫通孔を備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の工作機械。
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