JP6198158B1 - Centered tool holder and machining method - Google Patents
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Abstract
【課題】工作物のセンタリングを行った後に、直ちに次の加工工程を行うことを可能にしたマシニングセンタを得ることを解決課題とする。【解決手段】ホルダ部1cに円錐面1eを有するセンタ1dを設けたセンタ付工具ホルダ1とする。また、次の工程で使用する工具3を取り付けたセンタ付工具ホルダ1を主軸に把捉させ、次加工中心穴5aにセンタ付工具ホルダ1を挿入し、円錐面1eと次加工中心穴5aの一部だけが接触したときに、主軸がZ軸方向へ移動するにつれて、円錐面1eが次加工中心穴5aを押すようにし、円錐面1eが次加工中心穴5aの全周に接触し、センタリングが完了して主軸の移動が止まったことを、主軸サーボの電流値をチェックして確認し、主軸サーボを停止させて工作物5をクランプする。【選択図】図1An object of the present invention is to obtain a machining center that can perform a next machining step immediately after centering a workpiece. A center-equipped tool holder 1 in which a center 1d having a conical surface 1e is provided on a holder portion 1c. Further, the center-equipped tool holder 1 to which the tool 3 used in the next step is attached is grasped by the main shaft, the center-equipped tool holder 1 is inserted into the next machining center hole 5a, and one of the conical surface 1e and the next machining center hole 5a is inserted. When only the part contacts, the conical surface 1e pushes the next machining center hole 5a as the main shaft moves in the Z-axis direction, the conical surface 1e contacts the entire circumference of the next machining center hole 5a, and the centering is performed. It is confirmed by checking the current value of the spindle servo that the movement of the spindle has stopped after completion, and the spindle servo is stopped to clamp the workpiece 5. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、次の工程で行う加工の中心となる位置にその中心を有する円形の穴(以下「次加工中心穴」という)を設けた工作物を、クランプ機構によって把捉し、マシニングセンタの主軸に切削工具や研削工具などの工具を取り付けて加工する場合に、工作物をセンタリングしてこれをクランプし、直ちに次の加工工程を行うことを可能にするものである。 In the present invention, a workpiece provided with a circular hole (hereinafter referred to as a “next machining center hole”) having a center at a position to be a center of machining performed in the next process is grasped by a clamp mechanism and used as a spindle of a machining center. When a tool such as a cutting tool or a grinding tool is attached and processed, the workpiece can be centered and clamped to immediately perform the next processing step.
従来、工作物を傾きが生じることなく把捉するために、端部に円錐形のセンタ孔を設けた工作物を、円錐台形状の先端を有するセンタピンに合わせ、作動部材が工作物を把持する移動について、これを工作物を引き込む方向への移動に変換し、センタ孔とセンタピンとを嵌合させて、工作物のセンタリングを行うチャック装置の発明があった(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to grasp the workpiece without tilting, the workpiece provided with a conical center hole at the end is aligned with a center pin having a truncated cone-shaped tip, and the moving member grips the workpiece. There is an invention of a chuck device that converts this into movement in the direction in which the workpiece is drawn, and fits the center hole and the center pin to center the workpiece (see, for example, Patent Document 1).
前記発明には、フライスやエンドミルなどの工具を主軸に取り付けて、工作物を加工することができない問題があった。また、肉厚の薄い工作物をセンタリングして、これを把捉することができない問題と、作動部材が工作物の外周を把持する移動に伴って工作物を引き込む構成であるため、その外形が円形でない工作物をセンタリングすることができない問題があった。 The above-described invention has a problem that a workpiece cannot be machined by attaching a tool such as a milling cutter or an end mill to the spindle. In addition, it is difficult to center a thin workpiece and grasp the workpiece, and the working member is configured to pull in the workpiece as it grips the outer periphery of the workpiece. There was a problem that could not center the non-work piece.
以上の問題を解決するために、円錐台形状のセンタを有するセンタリング治具を工具ホルダに取り付け、これをマシニングセンタの主軸に把捉させ、工作物の次加工中心穴に挿入する実験を行った。その結果、次加工中心穴の中心と主軸の軸心(以下「穴・主軸両心」という)がずれていた場合には、主軸の軸方向への移動と共に円錐面が工作物を押し、穴・主軸両心が一致した状態で主軸の軸方向への移動が止まることを確認した。 In order to solve the above problem, an experiment was conducted in which a centering jig having a frustoconical center was attached to a tool holder, and this was grasped by a spindle of a machining center and inserted into a next machining center hole of a workpiece. As a result, when the center of the next machining center hole and the axis of the main shaft (hereinafter referred to as “bore and main shaft”) are deviated, the conical surface pushes the workpiece along with the movement of the main shaft in the axial direction. -It was confirmed that the movement of the spindle in the axial direction stopped when both spindle centers coincided.
センタリング治具の円錐面と次加工中心穴との接触が、点でなく円周になった状態が、穴・主軸両心が一致した状態であり、このとき、主軸を軸方向に移動させるサーボモータ(以下「主軸サーボ」という)の電流値が急に上昇することを確認した。この実験の結果、主軸サーボの電流値の上昇をチェックすることにより、穴・主軸両心の一致を知ることが可能になった。 When the contact between the conical surface of the centering jig and the center hole of the next machining is not a point but a circle, the center of the hole and the spindle are aligned. At this time, the servo moves the spindle in the axial direction. It was confirmed that the current value of the motor (hereinafter referred to as “spindle servo”) suddenly increased. As a result of this experiment, it became possible to know the coincidence of the center of the hole and the spindle by checking the increase in the current value of the spindle servo.
しかし、センタリング治具を工具ホルダに取り付ける構成には、工具マガジンに収納する工具の種類又は数について、センタリング治具を取り付けた工具ホルダの分だけ減らす必要が生じる問題があった。また、工作物のセンタリングを行う工程の後に、センタリング治具を取り付けた工具ホルダを工具マガジンに収納し、次の工程で使用する工具を取り付けた工具ホルダを主軸に把捉させる工程が必要となり、作業工程の単純化及び作業時間の短縮化の面でさらなる工夫を行う必要があった。 However, the configuration in which the centering jig is attached to the tool holder has a problem that the type or number of tools stored in the tool magazine needs to be reduced by the amount of the tool holder to which the centering jig is attached. Also, after the process of centering the workpiece, it is necessary to store the tool holder with the centering jig attached in the tool magazine and to grasp the tool holder with the tool to be used in the next process on the main spindle. It was necessary to further devise in terms of simplifying the process and shortening the work time.
工具マガジンに収納する工具の種類や数を減らすことなく、工作物のセンタリングを行うことが可能なマシニングセンタを得ることにある。さらに、工作物のセンタリングを行った後に、センタリングを完了したときの主軸の位置を中心として、その回りの所定の位置に対して、工具を取り換えることなく、直ちに次の加工工程を行うことを可能にすることにより、作業工程の単純化及び作業時間の短縮化を図ったマシニングセンタを得ることにある。 An object of the present invention is to provide a machining center capable of centering a workpiece without reducing the types and number of tools stored in the tool magazine. Furthermore, after the centering of the workpiece , the next machining process can be performed immediately without changing the tool at a predetermined position around the center of the spindle when the centering is completed. Therefore, it is to obtain a machining center that simplifies the work process and shortens the work time.
ホルダ部に円錐面を有するセンタを固定して取り付けたセンタ付工具ホルダとする。また、次の工程で使用する工具を取り付けたセンタ付工具ホルダを主軸に把捉させ、次加工中心穴にセンタ付工具ホルダを挿入し、円錐面が工作物に接触したときに、主軸をその軸方向に移動させる力により、円錐面が工作物との接触部を押し、工作物を移動させるようにする。そして、穴・主軸両心が一致したことを、主軸サーボの電流値の上昇をチェックすることによって確認し、主軸サーボを停止させて工作物をクランプするセンタリング方法を行った後に、直ちに次の加工工程を行う加工方法とする。 A center-equipped tool holder in which a center having a conical surface is fixedly attached to the holder portion. In addition, the centered tool holder to which the tool used in the next process is attached is grasped by the spindle, the centered tool holder is inserted into the center hole of the next machining, and when the conical surface comes into contact with the workpiece, the spindle is moved to that axis. The conical surface pushes the contact portion with the workpiece by the force to move in the direction so that the workpiece is moved. After confirming that both the hole and spindle centers match , check the increase in the spindle servo current value, stop the spindle servo and perform the centering method to clamp the workpiece, then immediately start the next machining It is set as the processing method which performs a process .
主軸に工具を取り付けて工作物を加工すること、肉厚の薄い工作物をセンタリングしてこれを把捉すること、その外形が円形でない工作物をセンタリングすること、のいずれもが可能になった。また、工具マガジンに収納する工具の種類や数について、センタリング治具を取り付けた工具ホルダの分だけ減らす必要がなくなった。さらに、センタリングを行った後に、センタリングを完了したときの主軸の位置を中心として、その回りの所定の位置に対して、直ちに次の加工工程を開始することが可能になり、作業工程の単純化及び作業時間の短縮化を図ることができた。 It has become possible to machine a workpiece by attaching a tool to the spindle, center a thin workpiece and grasp it, or center a workpiece whose outer shape is not circular. In addition, the type and number of tools stored in the tool magazine need not be reduced by the number of tool holders with a centering jig attached. Furthermore, after performing centering, it becomes possible to start the next machining process immediately at a predetermined position around the position of the spindle when the centering is completed , simplifying the work process In addition, the working time could be shortened.
工具のシャンクをホルダ部に挿入し、工具の刃部を突き出すことが可能なナットを使用して、工具を取り付ける構成の工具ホルダとする。また、マシニングセンタの主軸にそのテーパー部を挿入して、主軸が工具ホルダを把捉する構成とする。さらに、交換アームによってそのフランジ部を保持して、主軸と工具マガジンとの間の工具ホルダの交換を行う構成とする。 A tool holder having a configuration in which a tool is attached by using a nut capable of inserting the tool shank into the holder portion and protruding the blade portion of the tool. Further, the tapered portion is inserted into the main spindle of the machining center so that the main spindle grasps the tool holder. Further, the flange portion is held by an exchange arm, and the tool holder is exchanged between the spindle and the tool magazine.
そして、ホルダ部に円錐面を有するセンタを固定して取り付け、これをセンタ付工具ホルダとする。センタ付工具ホルダの中心軸と円錐面との間の角度(以下「円錐角度」という)については、円錐面が工作物に接触したときに、主軸をその軸方向に移動させる力により、円錐面が工作物との接触部を押し、主軸の軸方向への移動につれて、穴・主軸両心が一致する方向に工作物を押すことが可能であれば、特にこだわるものではないが、実験の結果によると円錐角度を10〜30度とすることが好ましかった。 Then, a center having a conical surface is fixedly attached to the holder portion, and this is used as a center-equipped tool holder. Regarding the angle between the central axis of the centered tool holder and the conical surface (hereinafter referred to as “conical angle”), when the conical surface comes into contact with the workpiece , the conical surface is moved by the force that moves the main shaft in the axial direction. There pressing contact portions of the workpiece, as the movement in the axial direction of the main shaft, but if possible, but are not dwell particularly pressing it with industrial crops in a direction bore-spindle both heart match, the result of the experiment According to the above, it was preferable to set the cone angle to 10 to 30 degrees.
さらに、予め次加工中心穴を設けた工作物に対して、次の加工工程を行う前に行うセンタリング方法であって、次の工程で使用する工具を取り付けたセンタ付工具ホルダを主軸に把捉させる工程と、センタ付工具ホルダを次加工中心穴に挿入する工程と、穴・主軸両心が一致して主軸の移動が止まり、主軸サーボの電流値が上昇したときに、主軸サーボの電流値の上昇をチェックする工程と、主軸サーボの電流値の上昇を確認して、主軸サーボを停止させ工作物をクランプする工程、とからなるセンタリング方法を行った後に、センタリングを完了したときの主軸の位置を中心として、その回りの所定の位置に対して、工具を取り換えることなく、直ちに次の加工工程を行う加工方法とする。 Furthermore, it is a centering method performed before the next machining step is performed on a workpiece provided with a next machining center hole in advance, and a centered tool holder to which a tool used in the next step is attached is grasped by the spindle. The process of inserting the centered tool holder into the center hole of the next machining , and the spindle servo movement when the hole and spindle centers coincide, and the spindle servo current value rises. a step of checking an increase in, check the increase in the current value of the spindle servo, main shaft when the step of clamping the Engineering crops stops the spindle servo, after the centering method comprising the city, completing the centering A machining method in which the next machining process is performed immediately on a predetermined position around the position without changing the tool .
ここで、次加工中心穴は、センタの円錐面の最小部直径より大きく、かつ、最大部直径より小さな直径を有するものとする。穴・主軸両心が互いにずれている場合には、主軸の軸方向への移動につれて円錐面が工作物を押し、穴・主軸両心は一致する。いずれの場合も、穴・主軸両心が一致した状態で主軸の移動は止まる。このとき、主軸サーボの電流値が上昇するので、この電流値をチェックして、主軸サーボを停止させて工作物をクランプする。 Here, it is assumed that the next machining center hole has a diameter larger than the minimum diameter of the conical surface of the center and smaller than the maximum diameter. When the hole and the spindle are displaced from each other, the conical surface pushes the workpiece as the spindle moves in the axial direction, and the holes and the spindle become coincident. In either case, the movement of the spindle stops when the hole and spindle centers coincide. At this time, since the current value of the spindle servo increases, this current value is checked, the spindle servo is stopped, and the workpiece is clamped.
センタ付工具ホルダ1の実施例1を図1、2に示し説明する。工具ホルダはテーパー部1a、フランジ部1b及びホルダ部1cを有するものとした。そして、工具3のシャンクをホルダ部1cの中に挿入し、工具3の刃部を突き出すことが可能なナット2を使用して、工具3をホルダ部1cに固定する構成の工具ホルダとした。
さらに、ホルダ部1cの外周に円錐面1eを有するセンタ1dを固定して取り付け、これをセンタ付工具ホルダ1とした。センタ1dの円錐面1eの最小部直径Bは工作物5の次加工中心穴5aの直径Dより小さくし、円錐面1eの最大部直径Cは次加工中心穴5aの直径Dより大きくした。また、円錐角度Aについては15度とした。
Furthermore, a center 1d having a
実施例2は、マシニングセンタの主軸に取り付けた切削工具3によって、次加工中心穴5aを中心として、その周りの所定の位置に複数の穴を明ける前に行うセンタリング方法である。マシニングセンタの工具マガジンは多数の工具ホルダを収納しており、交換アームによってフランジ部1bを保持し、主軸と工具マガジンとの間で工具ホルダの交換を行う構成とした。
The second embodiment is a centering method that is performed before a plurality of holes are drilled at predetermined positions around the center hole 5a of the next machining center by the
工具マガジンには、センタ付工具ホルダ1とセンタのない工具ホルダの両方を収納している。実施例2では、予め次の工程で使用する工具3をセンタ付工具ホルダ1に取り付け、主軸のスピンドルにテーパー部1aを挿入し、テーパー部1aの先端に取り付けたプルスタッド(図示せず)を引っ張ることにより、テーパー部1aがスピンドルの穴に密着するようにして、センタ付工具ホルダ1を主軸に把捉させる。
The tool magazine stores both the
次に、工作物5の次加工中心穴5aにセンタ付工具ホルダ1を挿入する。数値制御することによりX軸とY軸方向に主軸を移動させ、工作物5の次加工中心穴5aの中心に主軸の軸心を近づける。次加工中心穴5aの直径Dはセンタ1dの円錐面1eの最小部直径Bより大きい。このため、穴・主軸両心は(D−B)/2より小さい範囲内でずれていても構わない。
Next, the
続いて、主軸サーボを駆動し主軸をZ軸方向に移動させて、次加工中心穴5aにセンタ付工具ホルダ1を挿入する。穴・主軸両心がずれている場合は、円錐面1eと次加工中心穴5aの一部だけが接触し、主軸がZ軸方向へ移動するにつれて、主軸サーボが主軸をZ軸方向に移動させる力により、円錐面1eが次加工中心穴5aとの接触部を押し、工作物5は穴・主軸両心が一致する方向に移動する。そして、いずれの場合も、センタリング治具の円錐面1eと次加工中心穴5aとの接触が、点でなく円周になったときに主軸の移動は止まる。
Subsequently, the spindle servo is driven to move the spindle in the Z-axis direction, and the
センタリング治具1dの円錐面1eと次加工中心穴5aとの接触が、点でなく円周になったときは、穴・主軸両心が一致した状態である。このとき主軸のZ軸方向への移動は止まり、主軸サーボの電流値が上昇する。そこで、主軸サーボの電流値をチェックしその上昇を確認して、主軸サーボを停止して工作物5をクランプする。このようにすれば、工作物5のセンタリングが完了した状態で、工作物5をクランプすることができる。
When the contact between the
センタリングを行って工作物5をクランプした後は、センタ付工具ホルダ1を取り替えることなく、そのまま工具3による穴明け加工を行う。センタリングを完了したときの主軸の中心位置は、次加工中心穴5aの中心位置でもあるので、数値制御を行うことにより、次加工中心穴5aを中心として、その周りの所定の位置に穴を明けることは容易である。
After the centering is performed and the
本実施例では、主軸に切削工具3を取り付けたが、研削工具など他の工具を取り付けて加工することもできる。本発明によれば、肉厚の薄い工作物でも、外形が円形でない工作物でもセンタリングすることが可能であり、工具マガジンに収納する工具の種類や数を減らす必要がなくなった。さらに、センタリングを行った後に直ちに次の加工工程を開始することが可能になり、作業工程の単純化及び作業時間の短縮化を図ることができた。
In this embodiment, the
本発明は工具ホルダを製造販売する産業だけでなく、工作機械を製造販売する産業や機械加工品を製造販売する産業においても利用される。 The present invention is used not only in the industry for manufacturing and selling tool holders, but also in the industry for manufacturing and selling machine tools and the industry for manufacturing and selling machined products.
1 :センタ付工具ホルダ 1a:テーパー部 1b:フランジ部
1c:ホルダ部 1d:センタ 1e:円錐面
2 :ナット 3 :工具 5 :工作物
5a:次加工中心穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Tool holder with a center 1a:
5a: Next machining center hole
Claims (2)
次の加工工程で使用する工具を取り付けた、請求項1記載のセンタ付工具ホルダをマシニングセンタの主軸に把捉させる工程と、前記次加工中心穴に前記センタ付工具ホルダを挿入する工程と、前記次加工中心穴の中心と前記主軸の軸心とが一致して前記主軸の移動が止まり、前記主軸を軸方向に移動させるサーボモータ(以下「主軸サーボ」という)の電流値が上昇したときに、前記主軸サーボの電流値の上昇をチェックする工程と、前記電流値の上昇を確認して、前記主軸サーボを停止させ前記工作物をクランプする工程、とからなるセンタリング方法を行った後に、
センタリングを完了したときの主軸の位置を中心として、その回りの所定の位置に対して、前記工具を取り換えることなく、直ちに次の加工工程を行う加工方法。 Centering that is performed before the next machining step is performed on a workpiece that has been previously provided with the next machining center hole, with a circular hole having the center at the position to be the center of machining performed in the next process as the next machining center hole. A method,
Fitted with a tool to be used in the next machining step, the steps of inserting a step of grasping the center with tool holder according to claim 1, wherein the machining center of the main shaft, said tool holder with a center to the next machining center hole, the following When the center of the machining center hole and the axis of the spindle coincide with each other, the movement of the spindle stops, and the current value of a servo motor that moves the spindle in the axial direction (hereinafter referred to as “spindle servo”) increases. a step of checking the increase in the current value of the spindle servo, check the increase of the current value, the step of clamping the front Symbol workpiece to stop the spindle servo, after the centering method comprising city,
A machining method in which the next machining step is performed immediately without replacing the tool at a predetermined position around the position of the spindle when centering is completed.
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