JP5887158B2 - 加工工具および工作機械 - Google Patents
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Description
これには、まず、工作機械の主軸にドリルを取り付け、このドリルでワークに下孔を加工する。続いて、主軸にタップを取り付け、このタップを下孔に位置決めしたのち、主軸を回転させながら軸方向へ送ると、主軸の回転に伴ってタップも回転されるから、ワークに雌ねじが加工される。
このようなことは、雌ねじ加工だけでなく、雄ねじ加工や、孔の内面をリーマなどで加工する内面仕上加工でも同様な課題が生じる。
ここで、切削剤とは、摩擦抑制と冷却のために使用する油の総称で、油性切削油や水溶性切削油のほかに、水を主成分とした切削液を含む意味である。
このとき、主軸装着部を、タップを中心として円運動させる力は小さくてもよいから、比較的大径の雌ねじを効率的に加工することができる。
従って、主軸装着部を、ダイスやリーマを中心として円運動させる力は小さくてもよいから、比較的大径の雄ねじや孔の内面仕上加工を効率的に行うことができる。
このような構成によれば、タップによる雌ねじ加工や、リーマによる孔内面仕上加工において、工作機械の主軸内を通して切削剤を供給すると、切削剤は、主軸装着部の中心に貫通形成された主軸側流路、アームの中間流路、および、タップまたはリーマの刃部側流路を通って、タップまたはリーマの刃部からワークに向かって噴出される。
従って、加工点を効果的に潤滑、冷却することができる。しかも、切削剤は、主軸の内部を通して供給することができるから、切削剤を供給するための部材(例えば、供給ノズルやチューブ等)が工具の外側に露出しないため、加工の支障になることが少ない。
このような構成によれば、タップによる雌ねじ加工や、リーマによる孔内面仕上加工において、主軸装着部の中心を軸として回転可能に設けられた切削剤注入部材の他端から切削剤を供給すると、切削剤は、切削剤注入部材の他端から主軸装着部に跨って形成された切削剤注入流路、アームの中間流路、および、タップまたはリーマの刃部側流路を通って、タップまたはリーマの刃部からワークに向かって噴出される。
従って、加工点を効果的に潤滑、冷却することができるほか、切削剤注入部材を主軸装着部の中心を軸として回転させれば、切削剤注入部材の他端を任意の向きに変えることができるから、切削剤の注入位置をワーク形状や加工方向などに応じて、加工に支障がない向きに変更することができる。
このような構成によれば、ダイスによる雄ねじ加工において、工作機械の主軸内を通して切削剤を供給すると、切削剤は、主軸装着部の中心に貫通形成された主軸側流路、アームの中間流路、および、アームのダイスが設けられた周囲に配置された1または複数の切削剤供給ノズルを通って、ダイスの刃部に向かって噴出される。
従って、加工点を効果的に潤滑、冷却することができる。しかも、切削剤は、ダイスが設けられた周囲に配置された1または複数の切削剤供給ノズルから噴出されるから、ダイスの刃部に切削剤を均一に供給することができる。
このような構成によれば、制御装置によって、回転駆動機構および直線駆動機構を駆動制御すると、主軸に装着された加工工具によって、ワークに対して、雌ねじ、雄ねじ、あるいは、孔の内面加工を実行することができる。そのため、より効率的な加工を実現できる。
図1は、本発明の工作機械の第1実施形態を示す斜視図である。
同工作機械は、工作機械本体10と、この工作機械本体10を加工プログラムに従って駆動制御する制御装置30と、工作機械本体10に取り付けられ被加工物としてのワークを加工する加工工具40Aとを備える。
工作機械本体10は、ベース11と、このベース11の上面に前後方向(X軸方向)へ移動可能に設けられたXテーブル12Aと、このXテーブル12Aの上面に垂直な軸(C軸)を中心に回転可能に設けられ上面にワークを載置する回転テーブル12Bと、ベース11の両側に立設された一対のコラム13A,13Bと、この両コラム13A,13Bの上部間に掛け渡されたクロスレール14と、このクロスレール14に沿って左右方向(Y軸方向)へ移動可能に設けられたサドル15と、このサドル15に上下方向(Z軸方向)へ昇降可能に設けられたラム16と、このラム16内に回転可能に収納された主軸17と、この主軸17を回転駆動させる回転駆動源(図示省略)を備える門型工作機械によって構成されている。主軸17の先端には、自動工具交換装置あるいは手動によって、雌ねじ加工用の加工工具40Aが取り付けられる。
従って、回転テーブル12Bに載置されるワークは、回転およびX軸方向へ移動可能な構造に、また、主軸17に取り付けられる加工工具40Aについては、回転、Y軸方向およびZ軸方向への移動が可能な構造に構成されている。
制御装置30は、工作機械本体10を、手動、あるいは、予め設定されたプログラムに従って駆動を制御するもので、具体的には、Xテーブル12AのX軸直線駆動機構、回転テーブル12Bの回転駆動機構、サドル15のY軸直線駆動機構22、ラム16のZ軸直線駆動機構23、主軸17の回転駆動源を予め設定された加工プログラムに従って駆動制御する。
図2および図3は雌ねじ加工用の加工工具40Aを示す斜視図および断面図である。
加工工具40Aは、アーム41と、このアーム41の一端に設けられ工作機械の主軸17に装着される主軸装着部51と、アーム41の他端に設けられたタップ61と、主軸装着部51およびアーム41を経由して、タップ61の刃部に切削剤を供給する切削剤供給路71とを含んで構成されている。
ここで、切削剤とは、摩擦抑制と冷却のために使用する油の総称で、油性切削油や水溶性切削油のほかに、水を主成分とした切削液を含む意味である。
主軸装着部51は、工作機械の工具取付部、つまり、主軸17に差し込みできるように、テーパー状に形成されたテーパシャンク部52と、このテーパシャンク部52の上端に設けられたプルスタット53とを有している。
主軸側流路72の上端開口は、主軸17内に進退可能に設けられ主軸装着部51のプルスタット53を把持して主軸17内のテーパー孔部に引き込むドローバー18内の通路19に連通されている。つまり、ドローバー18内の通路19を通って切削剤が供給されるようになっている。
刃部側流路73は、タップ61の中心に形成された主流路74と、タップ61の上部側壁から主流路74に向かって水平に貫通形成された導入流路75、主流路74の下部から刃部に向かって放射状に形成された複数本の分岐流路76とを含んで構成されている。
中間流路77は、アーム41内の内部長手方向に沿って形成され一端が刃部側流路73の導入流路75に連通された主流路78と、この主流路78と主軸側流路72とを接続する接続流路79とを含んで構成されている。
まず、回転テーブル12Bの上にワークWを載置する。また、加工工具40Aの主軸装着部51を工作機械の主軸17に装着したのち(図4参照)、タップ61をワークWに予め加工した下孔Hに位置決めする(図5参照)。これには、Xテーブル12AをX軸方向へ移動させるとともに、サドル15をY軸方向へ移動させて、タップ61の先端をワークWの下孔Hに位置決めする。
このとき、工作機械の主軸17内を通して切削剤を供給すると、つまり、ドローバー18の通路19を通して切削剤を供給すると、切削剤は、主軸装着部51の中心に貫通形成された主軸側流路72、アーム41の中間流路77、および、タップ61の刃部側流路73を通って、タップ61の刃部からワークWに向かって噴出される。従って、加工点を効果的に潤滑、冷却することができる。
こののち、主軸17を前記とは逆動作させて、タップ61を雌ねじS1から引き抜く(図7参照)。
また、アーム41の他端には、タップ61をアーム41に対して交換可能に取り付ける刃部取付部42が設けられているから、この刃部取付部42によって、径の異なるタップ61に交換すれば、1つの加工工具40Aによって、異なる径の雌ねじS1を加工することができる。
また、制御装置30によって、回転駆動機構および直線駆動機構を駆動制御すると、主軸17に装着された加工工具40Aによって、ワークWに対して、雌ねじ加工を実行することができる。そのため、より効率的な加工を実現できる。
第1実施形態において、切削剤供給路71は、主軸装着部51の中心に貫通形成された主軸側流路72と、タップ61の中心から刃部に向かって開口する刃部側流路73と、アーム41に形成され一端が主軸側流路72に連通され他端が刃部側流路73に連通された中間流路77とから構成されていたが、これに限られない。
例えば、図8に示すように、主軸装着部51の中心に貫通形成された主軸側流路72を主軸装着部51の外周に開口し、この開口からチューブ81を介してタップ61の刃部側流路73に連通させるようにしてもよい。あるいは、図8の二点鎖線で示すように、主軸側流路72をアーム41の裏面側まで貫通させ、その裏面側の開口からチューブ81を介してタップ61の刃部側流路73に連通させるようにしてもよい。
図9に示す構造では、主軸装着部51の基部に、切削剤注入部材82の一端が主軸装着部51の中心を軸として回転可能に設けられている。切削剤供給路71は、切削剤注入部材82の他端から主軸装着部51に跨って形成された切削剤注入流路72Aと、タップ61の中心から刃部に向かって開口する刃部側流路73と、アーム41に設けられ一端が切削剤注入流路72Aに連通され他端がタップ61の刃部側流路73に連通する中間流路77とを含んで構成されている。
このような構成によれば、タップ61による雌ねじ加工において、主軸装着部51の中心を軸として回転可能に設けられた切削剤注入部材82の他端から切削剤を供給すると、切削剤は、切削剤注入流路72A、中間流路77および刃部側流路73を通って、タップ61の刃部からワークWに向かって噴出される。従って、加工点を効果的に潤滑、冷却することができるほか、切削剤注入部材82を主軸装着部51の中心を軸として回転させれば、切削剤注入部材82の他端を任意の向きに変えることができるから、切削剤の注入位置をワーク形状や加工方向などに応じて、加工に支障がない向きに変更することができる。
このような構成によっても、上記と同様な効果が期待できる。
図11は、第2実施形態で用いる加工工具40Bを示す斜視図である。なお、第2実施形態の説明にあたって、第1実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態の加工工具40Bは、ワークWの軸部に雄ねじを加工するための加工工具で、第1実施形態の加工工具40Aのタップ61に代えて、雄ねじを加工するためのダイス91が取り付けられている点、および、刃部取付部42の角孔43および円孔44に代えて、ダイス91を収納するための座ぐり穴付円孔45および止めねじ46が設けられている点が異なる。
ダイス91は、内周面の一定角度間隔位置に複数の切込溝が軸方向に沿って形成され、この切込溝を挟む部分に雄ねじ加工用ダイス刃部92が形成されている。雄ねじ加工用ダイス刃部92は、加工する雄ねじと同じ形状の雌ねじ加工用刃が螺旋状に形成されている。ここでは、雄ねじ加工用ダイス刃部92の外径寸法は、約30mm以上のものが利用されているが、これに限られない。
なお、切削剤供給ノズル101は、切削剤の噴出方向を水平方向の任意の角度に、また、上下方向の任意の角度に変えられるようになっている。
従って、主軸17を回転させるモータの能力が小さい場合でも、主軸装着部51を、ダイス91を中心として円運動させる力は小さくてもよいから、比較的大径の雄ねじを効率的に加工することができる。
図12は、図11において、複数(4個)の切削剤供給ノズル101がアーム41のダイス91が設けられた周囲に沿って配置されている。これらの切削剤供給ノズル101は、アーム41に設けられた中間流路77に接続されているから、全ての切削剤供給ノズル101から切削剤がダイス91の刃部に向かって噴出される。
図13は、第3実施形態で用いる加工工具40Cを示す斜視図である。なお、第3実施形態の説明にあたって、第1実施形態と同一構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第3実施形態の加工工具40Cは、ワークWの下孔H内面の仕上加工するための加工工具で、第1実施形態の加工工具40Aのタップ61に代えて、内面仕上を行うためのリーマ111が取り付けられている点が異なる。
リーマ111は、シャンク部112と、このシャンク部112の上端に形成されアーム41の角孔43および円孔44に係合される角軸および丸軸(図示省略)と、シャンク部112の下端に一体的に形成された仕上加工部113とから構成されている。仕上加工部113は、加工する下孔より僅かに大きい径で、一定角度間隔位置に複数の切込溝が軸方向に沿って形成され、この切込溝の片側に刃を有する。ここでは、仕上加工部113の外径寸法は、約30mm以上のものが利用されているが、これに限られない。
従って、主軸17を回転させるモータの能力が小さい場合でも、主軸装着部51を、リーマ111を中心として円運動させる力は小さくてもよいから、比較的大径の孔の内面仕上加工を効率的に行うことができる。
なお、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
各実施形態では、アーム41に対して主軸装着部51が固定されていたが、アーム41に対して主軸装着部51が回転可能に連結された構造であってもよい。例えば、図14に示すように、主軸装着部51の底面に支持軸120を一体的に形成し、この支持軸120にアーム41の一端を回転可能に取り付けるようにしてもよい。
各実施形態では、主軸17を、タップ61、ダイス91、リーマ111を中心として、その中心から主軸装着部51までの距離を半径とする円運動させつつC軸制御して、タップ61、ダイス91、リーマ111を回転させるようにしたが、図14に示す構造にすれば、Xテーブル12AのX軸方向への移動、および、サドル15のY軸方向への移動により、主軸17を、タップ61、ダイス91、リーマ111を中心として、その中心から主軸装着部51までの距離を半径とする円運動させるだけで、タップ61、ダイス91、リーマ111を回転させることができるから、制御が単純化できる。
なお、図14に示す構造において、支持軸120にノッチを設け、このノッチをロックするようにすれば、C軸制御を行う場合と、C軸制御を行わない場合とを兼用できる。
例えば、アームの他端に、タップ61やリーマ111の頭部を着脱可能に係合させる係合部と、ダイス91を収納保持する係合部とを並設するようにすれば、1つの加工工具によって、雌ねじ加工、雄ねじ加工、リーマ加工(仕上加工)を行うことができる。
例えば、ワークを載置するテーブルについては回転しない構造とし、このテーブルと加工工具40A,40B,40Cを取り付けた主軸17とをX軸方向、Y軸方向、および、Z軸方向へ移動させる相対移動機構を備えた工作機械であってもよい。
12B…回転テーブル、
17…主軸、
22…Y軸直線駆動機構、
23…Z軸直線駆動機構、
30…制御装置、
40A…雌ねじ加工工具、
40B…雄ねじ加工工具、
40C…内面仕上加工工具、
41…アーム、
51…主軸装着部、
61…タップ、
71…切削剤供給路、
72…主軸側流路、
72A…切削剤注入流路、
73…刃部側流路、
77…中間流路、
82…切削剤注入部材、
91…ダイス、
101…切削剤供給ノズル、
111…リーマ。
Claims (5)
- ねじを加工する加工工具または孔の内面仕上加工を行う加工工具であって、
工作機械の主軸と交差方向に延びるアームと、
このアームの一端に設けられ前記主軸に装着される主軸装着部と、
前記アームの他端に設けられたタップ若しくはダイスまたはリーマと、
前記アームまたは前記主軸装着部の少なくとも一部を経由して、前記タップ若しくはダイスまたはリーマの刃部に切削剤を供給する切削剤供給路とを備える、ことを特徴とする加工工具。 - 請求項1に記載の加工工具において、
前記アームの他端にはタップまたはリーマが設けられ、
前記切削剤供給路は、前記主軸装着部の中心に貫通形成された主軸側流路と、前記タップまたはリーマの中心から刃部に向かって開口する刃部側流路と、前記アームに形成され一端が前記主軸側流路に連通され他端が前記刃部側流路に連通された中間流路とを含んで構成されている、ことを特徴とする加工工具。 - 請求項1に記載の加工工具において、
前記アームの他端にはタップまたはリーマが設けられ、
前記主軸装着部の基部には、該主軸装着部の中心を軸として切削剤注入部材の一端が回転可能に設けられ、
前記切削剤供給路は、前記切削剤注入部材の他端から前記主軸装着部に跨って形成された切削剤注入流路と、前記タップまたはリーマの中心から刃部に向かって開口する刃部側流路と、前記アームに設けられ一端が前記切削剤注入流路に連通され他端が前記タップまたはリーマの刃部側流路に連通する中間流路とを含んで構成されている、ことを特徴とする加工工具。 - 請求項1に記載の加工工具において、
前記アームの他端にはダイスが設けられ、
前記切削剤供給路は、前記主軸装着部の中心に貫通形成された主軸側流路と、前記アームの前記ダイスが設けられた周囲に配置された1または複数の切削剤供給ノズルと、前記アームに設けられ一端が前記主軸側流路に連通され他端が前記切削剤供給ノズルに連通する中間流路とを含んで構成されている、ことを特徴とする加工工具。 - ワークを載置するテーブル、主軸、この主軸を回転駆動させる回転駆動機構、並びに、前記テーブルおよび前記主軸を前記主軸の軸線と平行な軸方向および前記軸線に対して直交する軸方向へ相対移動させる直線駆動機構を備えた工作機械本体と、
前記回転駆動機構および直線駆動機構を加工プログラムに従って駆動制御する制御装置と、
前記主軸に装着される加工工具とを備え、
前記加工工具は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の加工工具が用いられている、
ことを特徴とする工作機械。
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