JP6604438B2 - 切削工具支持装置及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、切削工具支持装置及び工作機械に関する。

工作機械の１つである旋盤は、加工対象であるワークを回転軸（スピンドル）に保持し、ワークを回転させながらバイト等の切削工具により切削加工等を行う。このような旋盤を用いた加工法として、例えば、ワークの接線方向（回転軸と交差する方向）に切削工具を送りながらワークを切削する加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この加工方法を実施する際、複数の切削工具を送りながら加工する場合があり、複数の切削工具は１つのホルダに並んだ状態で保持されている。

特許第３９８４０５２号公報

しかしながら、複数の切削工具を１つのホルダで保持すると、切削工具のうち１つが摩耗または破損したときに、他の切削工具が使用可能であってもホルダごと交換する必要があり、使用可能な切削工具が無駄になる場合がある。また、複数の切削工具を１つのホルダで保持した場合、切削工具の並びを容易に変更できず、複数の切削工具の並びを組み合わせた多くのホルダを予め用意しておくことが必要であるため、これらホルダの作成又は保管が面倒であるといった課題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明は、複数の切削工具のそれぞれを着脱可能とすることにより、切削工具ごとに容易に交換することができ、また、複数の切削工具の組み合わせを容易にして利便性を向上させることができる切削工具支持装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る切削工具支持装置は、ワークを切削する直線切刃を有する複数の切削工具を支持し、ワークを保持して回転する主軸の軸線に平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するＸ方向と、のいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向にワークに対して相対的に移動する切削工具支持装置であって、切削工具を保持するホルダと、複数のホルダをＹ方向またはＹ方向に対して傾斜した方向に並べた状態で装着可能な１つのホルダ保持部と、を備え、切削工具は、ホルダをホルダ保持部に装着した際に、直線切刃の方向がＸ方向から見てＺ方向に対して傾いた状態となり、複数の切削工具は、直線切刃の方向が互いに異なる。

また、切削工具をそれぞれ保持する複数のホルダから選択されてホルダ保持部に装着されてもよい。また、ホルダ保持部は、ホルダの一部が当接してホルダを位置決めする段部を備えてもよい。また、段部は、Ｙ方向に沿って形成されてもよい。また、ホルダ保持部は、段部から離れて配置されるクサビ部材を備え、ホルダは、段部とクサビ部材とで挟まれることによりホルダ保持部に装着されてもよい。
また、本発明に係る切削工具支持装置は、ワークを切削する直線切刃を有する複数の切削工具を支持し、ワークを保持して回転する主軸の軸線に平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するＸ方向と、のいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向にワークに対して相対的に移動する切削工具支持装置であって、切削工具を保持するホルダと、複数のホルダをＹ方向またはＹ方向に対して傾斜した方向に並べた状態で装着可能な１つのホルダ保持部と、を備え、ホルダ保持部は、ホルダの一部が当接してホルダを位置決めする段部を備え、段部は、Ｙ方向に沿って形成され、ホルダ保持部は、段部から離れて配置されるクサビ部材を備え、ホルダは、段部とクサビ部材とで挟まれることによりホルダ保持部に装着される。また、切削工具は、ホルダをホルダ保持部に装着した際に、直線切刃の方向がＸ方向から見てＺ方向に対して傾いた状態となってもよい。
また、ホルダは、Ｙ方向の両端面が平面に形成され、複数のホルダは、Ｙ方向の端面どうしが接触した状態でホルダ保持部に装着されてもよい。

また、本発明に係る工作機械は、ワークを保持して回転する主軸と、ワークを切削する切削工具と、切削工具を支持する上記した切削工具支持装置と、を備える。

本発明の切削工具支持装置によれば、切削工具を保持する複数のホルダをそれぞれ１つのホルダ保持部に装着可能であるため、ホルダ保持部に対して切削工具ごとに容易に交換することができる。したがって、切削工具のうち１つが摩耗または破損した場合でも他の切削工具をそのまま残して、摩耗または破損した１つの切削工具を容易に交換することができる。さらに、使用可能な切削工具を残すことができるので、経済性に優れる。また、複数の切削工具をホルダ保持部において容易に組み合わせることができ、切削工具の配置を容易に変更することができる。

また、ホルダをホルダ保持部に装着した際に、直線切刃の方向がＸ方向から見てＺ方向に対して傾いた状態で切削工具を保持する切削工具支持装置では、ワークと切削工具とをＹ方向に相対的に移動させる際、切削工具の刃先がワークに対してスムーズに切り込むので、ワークの不要な振動を抑制させることができ、ワークの加工面の面粗度を高めることができる。また、複数の切削工具において直線切刃の方向が互いに異なる切削工具支持装置では、ワークに対する粗加工または仕上げ加工を行うことができる。また、複数のホルダから選択されてホルダ保持部に装着される切削工具支持装置では、予め用意しホルダ（切削工具）から選択することにより、複数の切削工具の組み合わせまたは並びを容易に行うことができる。

また、ホルダ保持部において、ホルダの一部が当接してホルダを位置決めする段部を備える切削工具支持装置では、段部によって各ホルダを高精度に位置決めすることができる。また、段部がＹ方向に沿って形成される切削工具支持装置では、複数のホルダをＹ方向に沿って並ぶように位置決めすることができる。また、ホルダ保持部にクサビ部材を備え、ホルダを段部とクサビ部材とで挟むことによりホルダ保持部に装着する切削工具支持装置では、クサビ部材によりホルダを容易にホルダ保持部に装着できる。また、ホルダのＹ方向の両端面が平面に形成され、複数のホルダにおいてＹ方向の端面どうしが接触した状態でホルダ保持部に装着される切削工具支持装置では、ホルダ保持部に装着した際、Ｙ方向の端面どうしが接触することによりホルダどうしをＹ方向に容易に位置決めすることができる。

本発明の工作機械によれば、上記した切削工具支持装置を用いるため、切削工具の交換が容易となり、ワークの加工効率を向上させることができる。

第１実施形態に係る切削工具支持装置を備えた工作機械の要部の一例を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。 ワークに対応する部分を拡大して示す斜視図である。 図１に示す切削工具支持装置を拡大した図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、Ｘ方向からワークを見たとき切削工具の動作の一例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、Ｘ方向からワークを見たとき切削工具の動作の他の例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図５に続いて、Ｘ方向からワークを見たとき切削工具の動作の他の例を示す図である。 第２実施形態に係る切削工具支持装置の一例を示す図である。 第３実施形態に係る切削工具支持装置の一例を示す図である。 第４実施形態に係る切削工具支持装置の一例を示す図である。 第５実施形態に係る切削工具支持装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する内容に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＹＺ平面とする。このＹＺ平面において主軸７（対向軸８）の回転軸方向をＺ方向と表記し、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。また、ＹＺ平面に垂直な方向はＸ方向と表記する。Ｘ軸は、Ｚ方向に直交し、かつ、ワークに対する切削量を規定する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向として説明する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨ及び工作機械１００について、図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨを搭載した工作機械１００の要部の一例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図１に示す工作機械１００は、旋盤である。図１において、工作機械１００の＋Ｙ側が正面であり、−Ｙ側が背面である。また、工作機械１００の±Ｚ側は側面であり、Ｚ方向は工作機械１００の左右方向である。

図１に示すように、工作機械１００は、ベース１を有している。ベース１には、主軸台２と心押し台４とが設けられる。主軸台２は、不図示の軸受け等により主軸７を回転可能な状態で支持している。なお、主軸台２は、ベース１に固定されるが、Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向等に移動可能に形成され、モータ等の駆動によって移動してもよい。主軸７の＋Ｚ側の端部には、チャック駆動部９が設けられている。チャック駆動部９は、複数の把握爪９ａを主軸７の径方向に移動させてワークＷを保持させる。ワークＷは、円筒面Ｗａを有する形状（例えば円柱形など）に形成されている。なお、把握爪９ａの形態は任意であり、ワークＷを保持可能な任意の構成が用いられる。

主軸７の端部は主軸台２から−Ｚ方向に突出しており、この端部にプーリ１１が取り付けられる。プーリ１１と、ベース１に設けられたモータ１２の回転軸との間にはベルト１３が掛け渡されている。これにより、主軸７は、モータ１２の駆動によりベルト１３を介して回転する。また、主軸７は、モータ１２及びベルト１３によって駆動されることに限定されず、モータ１２の駆動を歯車列等で主軸７に伝達してもよく、または、モータ１２によって直接主軸７を回転させてもよい。

心押し台４は、ベース１上に設置されたＺ方向ガイド３に沿って移動可能に形成される。心押し台４は、不図示の軸受け等により対向軸８を回転可能な状態で支持している。主軸７の回転軸方向と、対向軸８の回転軸方向とはＺ方向に一致した状態となっている。心押し台４の−Ｚ側の端部には、センタ１０が取り付けられている。なお、対向軸８は、心押し台４に固定され、デッドセンタとして使用されてもよい。

図１（ｂ）の一点鎖線で示すように、ワークＷが長尺である場合（Ｚ方向に長い場合）は、ワークＷの＋Ｚ側の端部を心押し台４のセンタ１０で保持する。これにより、長尺のワークＷは主軸７と対向軸８とに挟まれた状態で回転するため、切削加工時に安定してワークＷを回転させることができる。ワークＷが短尺の場合（Ｚ方向に短い場合）、ワークＷは、主軸７の把握爪９ａのみにより保持されて回転する。この場合には、心押し台４を用いなくてもよい。

続いて、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース１にはＺ方向に配置されたＺ方向ガイド５が設けられる。また、Ｚ方向ガイド５の−Ｘ位置には、Ｚ方向ガイド５と同様にＺ方向に配置されたＺ方向ガイド５Ａが設けられる。Ｚ方向ガイド５、５Ａのそれぞれには、Ｚ方向ガイド５、５Ａに沿ってＺ方向に移動可能なＺ軸スライド１７、１７Ａが設けられる。Ｚ軸スライド１７は、図１（ｂ）に示すように、Ｚ方向駆動系（移動装置）Ｍ１の駆動によりＺ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Ｚ方向駆動系Ｍ１は、例えば、電気モータ等が用いられる。また、Ｚ軸スライド１７Ａは、上記したＺ方向駆動系Ｍ１と同様の駆動系を有している。

Ｚ軸スライド１７、１７Ａに形成されたＸ方向ガイド１８、１８Ａに沿ってＸ軸スライド１５、１５Ａが移動可能に設けられる。Ｘ軸スライド１５は、Ｘ方向駆動系（移動装置）Ｍ２の駆動によりＸ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Ｘ方向駆動系Ｍ２は、例えば、電気モータ等が用いられる。また、Ｘ軸スライド１５Ａは、上記したＸ方向駆動系Ｍ２と同様の駆動系を有している。

Ｘ軸スライド１５、１５Ａに形成されたＹ方向ガイド１６、１６Ａに沿って刃物台駆動部２１、２１Ａが移動可能に設けられる。刃物台駆動部２１は、Ｙ方向駆動系（移動装置）Ｍ３の駆動によりＹ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Ｙ方向駆動系Ｍ３は、例えば、電気モータ等が用いられる。また、刃物台駆動部２１Ａは、上記したＹ方向駆動系Ｍ３と同様の駆動系を有している。上記したＺ方向駆動系Ｍ１、Ｘ方向駆動系Ｍ２及びＹ方向駆動系Ｍ３は、制御部ＣＯＮＴによって制御される。

刃物台駆動部２１には、第１タレット２３が取り付けられている。第１タレット２３は、不図示の回転駆動装置によりＺ方向を軸として回転可能となっている。同様に、刃物台駆動部２１Ａには、第２タレット２３Ａが取り付けられている。第２タレット２３Ａは、不図示の回転駆動装置によりＺ方向を軸として回転可能となっている。第１タレット２３は、ワークＷの上方（＋Ｘ側）に配置され、第２タレット２３Ａは、ワークＷの下方（−Ｘ側）に配置される。これら第１及び第２タレット２３、２３ＡでワークＷを挟むように配置される。

第１及び第２タレット２３、２３Ａの周面には、切削工具Ｔを保持するための複数の保持部が設けられている。これら保持部の全部または一部には切削工具Ｔが保持される。従って、第１及び第２タレット２３、２３Ａを回転させることにより、所望の切削工具Ｔが選択される。第１及び第２タレット２３、２３Ａの保持部に保持される切削工具Ｔは交換可能である。切削工具Ｔとしては、ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリル又はエンドミル等の回転工具であってもよい。

第１及び第２タレット２３、２３Ａの保持部には、切削工具支持装置ＴＨ、ＴＨ１がそれぞれ取り付けられる。切削工具支持装置ＴＨとＴＨ１とは、同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。また、第２タレット２３Ａには、切削工具支持装置ＴＨ１が設けられなくてもよい。切削工具支持装置ＴＨ、ＴＨ１は、ホルダ保持部として１つのホルダプレート２４と、複数のホルダ２５とを備えている。ホルダプレート２４は、複数のホルダ２５を装着する（図２参照）。複数のホルダ２５は、それぞれ切削工具Ｔを保持する。

図１に示す工作機械１００では、ワークＷに対して±Ｘ側に、ワークＷを挟むように切削工具Ｔが配置されているが、いずれか一方であってもよい。また、切削工具Ｔは、ワークＷに対してＸ方向（上下方向）に配置されているが、これに代えて、ワークＷに対する切削工具Ｔの配置をＸ方向としてもよい。また、切削工具ＴによるワークＷへの切削は、制御部ＣＯＮＴによって行われ、いずれか一方によりワークＷを切削させてもよく、また両者を交互に使用する場合、又は両者を同時に使用する場合など、いずれであってもよい。

また、図１では切削工具ＴのＹ方向の移動をＸ軸スライド１５、１５Ａに形成されたＹ方向ガイド１６、１６Ａによって刃物台駆動部２１、２１Ａ及び第１及び第２タレット２３、２３ＡをＹ方向に移動させることで行っているが、これに限定されない。例えば、第１及び第２タレット２３、２３Ａの保持部にＹ方向ガイドを形成し、このＹ方向ガイドに沿ってホルダプレート２４、２４ＡをＹ方向に移動させてもよい。

図２は、ワークＷに対応する部分として、主軸７及び第１タレット２３を含む要部を拡大して示す斜視図である。図２に示すように、第１タレット２３の−Ｘ側の面には、ホルダプレート２４が取り付けられている。ホルダプレート２４の−Ｘ側には、複数のホルダ２５が装着されている。各ホルダ２５は、それぞれ１つの切削工具Ｔを保持する。本実施形態では、４つのホルダ２５がホルダプレート２４に装着されている。したがって、ホルダプレート２４には、４つのホルダ２５を介して、４つの第１切削工具Ｔ１、第２切削工具Ｔ２、第３切削工具Ｔ３、及び第４切削工具Ｔ４が保持される。

図３（Ａ）は、切削工具支持装置ＴＨにおいて、ホルダ２５を装着したホルダプレート２４を−Ｘ側から見たときの一例を示している。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ホルダプレート２４は、載置部２４ａと、段部２４ｂと、クサビ配置部２４ｃと、を有する。

載置部２４ａは、平面状であり、例えば、ＹＺ平面に平行に配置される。載置部２４ａは、ホルダ２５が載置される。載置部２４ａは、ホルダ２５の底面形状に合わせて凹凸が形成されてもよい。段部２４ｂは、載置部２４ａの−Ｚ側に配置され、Ｙ方向に沿って形成される。段部２４ｂは、ホルダ２５の一部、例えばホルダ２５の−Ｚ側の面が当接してホルダ２５を位置決めする。段部２４ｂは、ホルダ２５の−Ｚ側の面に対応する形状に形成される。例えば、ホルダ２５の−Ｚ側の面が＋Ｘ方向に張り出している場合は、段部２４ｂはホルダ２５に合わせて凹ませてもよい。この場合、ホルダ２５の張り出し部分が段部２４ｂに入り込むので、後述するクサビ部材２６が緩んだ場合でもホルダ２５が−Ｘ方向に容易に抜けるのを抑制できる。

クサビ配置部２４ｃは、載置部２４ａの＋Ｚ側にＹ方向に沿って溝状に設けられる。クサビ配置部２４ｃは、後述するクサビ部材２６を配置するためのスペースである。クサビ配置部２４ｃは、斜面２４ｄを有している。ホルダプレート２４は、クサビ部材２６を備える。クサビ部材２６は、段部２４ｂから離れてクサビ配置部２４ｃに配置される。クサビ部材２６は、ホルダ２５の＋Ｚ側の面と、ホルダプレート２４の斜面２４ｄとに接触するように配置される。これにより、ホルダ２５は、段部２４ｂとクサビ部材２６とで挟まれた状態となる。

クサビ部材２６は、例えばボルト等の締結部材２４ｅによってクサビ配置部２４ｃに保持される。図３（Ｂ）に示すように、締結部材２４ｅは、クサビ部材２６に設けられた貫通孔２６ａに挿入され、先端が、ホルダプレート２４のネジ穴２４ｆにネジ結合している。締結部材２４ｅを締めることにより、クサビ部材２６が＋Ｘ方向に移動する。これにより、ホルダ２５は、クサビ部材２６と段部２４ｂとの間に挟まれてホルダプレート２４に装着される。また、この状態から締結部材２４ｅを緩めてクサビ部材２６を−Ｘ方向に移動させることにより、ホルダ２５をホルダプレート２４から取り外し可能となる。

４つのホルダ２５は、Ｙ方向に並んで配置される。本実施形態では、４つのホルダ２５がＹ方向に平行な直線に沿って配置されている。各ホルダ２５は、外形及び寸法がそれぞれ同一に形成されて規格化されているが、これに限定されず、ホルダ２５ごとに外形及び寸法が異なってもよい。各ホルダ２５は、Ｙ方向の両側の端面２５ｓが平面に形成される。隣り合うホルダ２５は、端面２５ｓ同士が接触した状態でホルダプレート２４に装着される。このため、隣り合うホルダ２５は、端面２５ｓ同士による面接触となるため、高い剛性が確保され、互いにＹ方向に位置決めされる。なお、複数のホルダ２５は、端面２５ｓ同士が離れた状態で配置されてもよい。

また、＋Ｙ側に配置されるホルダ２５は、ホルダプレート２４の＋Ｙ側に形成された壁部２４ｇに接触した状態で装着される。これにより、４つのホルダ２５は、ホルダプレート２４に対してＹ方向に位置決めされた状態で保持される。なお、本実施形態ではホルダプレート２４に４つのホルダ２５を装着しているが、これに限定されず、２つ、３つ、または５つ以上のホルダ２５を装着してもよい。また、ホルダ２５とホルダ２５との間にスペーサを挟んでＹ方向に並べてもよい。この場合、スペーサも段部２４ｂとクサビ部材２６との間に挟んで保持してもよい。

各切削工具Ｔ１〜Ｔ４は、例えば、予めホルダに保持されて複数用意された一群から選択されてホルダプレート２４に装着される。この場合、各ホルダ２５は、ホルダプレート２４に装着可能な形状に規格化されているので、任意に選択可能である。ただし、ホルダ２５の形状を規格化することに限定されず、段部２４ｂとクサビ部材２６とで挟むことが可能であればホルダ２５の形状は任意である。

本実施形態では、４つのホルダ２５のうち、最も＋Ｙ側に配置されるホルダ２５は、第１切削工具Ｔ１を保持する。＋Ｙ側から２番目のホルダ２５は、第２切削工具Ｔ２を保持する。＋Ｙ側から３番目のホルダ２５は、第３切削工具Ｔ３を保持する。＋Ｙ側から４番目のホルダ２５は、第４切削工具Ｔ４を保持する。

第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４は、例えば、楔形の挿入部材が嵌め込まれることによってホルダ２５に押圧されて固定されている。なお、挿入部材は、例えばボルト等によってホルダ２５に締結されてもよい。この場合、ボルトを緩めて挿入部材の押圧力を弱めることで、第１切削工具Ｔ１をホルダ２５から取り外すことができるようになっており、ホルダ２５に対して第１切削工具Ｔ１を交換できるようになっている。

第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４は、それぞれ直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を有する。図３（Ａ）に示すように、複数のホルダ２５のそれぞれは、ホルダプレート２４に装着された際に、直線切刃Ｈ１〜Ｈ４の方向がＸ方向から見てＺ方向に対して傾いた状となるように切削工具Ｔ１〜Ｔ４を保持する。本実施形態では、直線切刃Ｈ１の方向と直線切刃Ｈ３の方向とがほぼ平行となっている。また、直線切刃Ｈ２の方向と直線切刃Ｈ４の方向とがほぼ平行となっている。また、直線切刃Ｈ１及びＨ３の方向と、直線切刃Ｈ２及びＨ４の方向とは、互いに異なっている。このように、４つのホルダ２５により、少なくとも１つの直線切刃の方向が他と異なるように切削工具Ｔ１〜Ｔ４を保持している。

続いて、以上のように構成された切削工具支持装置ＴＨ及び工作機械１００の動作について説明する。図４は、Ｘ方向からワークＷを見たときの第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４の動きの一例を示す図である。以下の切削加工では第１切削工具Ｔ１及び第２切削工具Ｔ２を用いる場合を例として説明する。先ず、加工対象であるワークＷを主軸７に保持した後、ワークＷを回転させる。ワークＷの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。

次に、第１タレット２３を回転させてワークＷに切削工具支持装置ＴＨを対応させる。なお、ホルダプレート２４には、予め第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４を保持する４つのホルダ２５がホルダプレート２４に装着されている。この状態では、第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４の直線切刃Ｈ１〜Ｈ４は、それぞれＹＺ平面に平行に配置される。次に、２つの直線切刃Ｈ１及びＨ２のＸ方向の位置がワークＷの円筒面Ｗａに対応するように、Ｘ方向駆動系Ｍ２によって調整される。直線切刃Ｈ１及びＨ２のＸ方向の位置は、ワークＷの円筒面Ｗａに対する切削量を規定する。

次に、ワークＷの回転が安定した段階で、第１切削工具Ｔ１の位置合わせを行う。第１切削工具Ｔ１の直線切刃Ｈ１が移動するＹＺ座標位置は、例えば、Ｚ軸スライド１７のＺ方向への移動、及び刃物台駆動部２１のＹ方向への移動によって設定される。次に、第１切削工具Ｔ１の直線切刃Ｈ１を、ワークＷの円筒面Ｗａの接線方向であるＹ方向に移動させる。第１切削工具Ｔ１の直線切刃Ｈ１は、ワークＷの円筒面Ｗａ上のＺ方向の母線（軸線）Ｄに対して−Ｙ側から＋Ｙ側に移動した場合、直線切刃Ｈ１の＋Ｙ側の端部Ｈ１ａが先にワークＷに当接することになる。

次に、図４（ａ）に示すように、直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を、＋Ｙ方向（移動方向Ｐ）に移動させることにより第１切削工具Ｔ１による切削加工を行う。この移動方向は、ワークＷの円筒面Ｗａに対する接平面に沿った軌道となる。先ず、直線切刃Ｈ１の＋Ｙ側の端部Ｈ１ａが円筒面Ｗａに当たり、この端部Ｈ１ａにおいて円筒面Ｗａの切削を行う。その後、直線切刃Ｈ１は、円筒面Ｗａに沿って＋Ｙ方向に移動することにより、ワークＷへの切削部分が端部Ｈ１ａから端部Ｈ１ｂに向けて徐々に−Ｚ方向にずれた状態となる。このように、直線切刃Ｈ１が＋Ｙ方向に移動する間に、ワークＷの円筒面Ｗａでは切削部分はＺ方向に進んでいく。

図４（ｂ）に示すように、直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ｂが母線Ｄから離れた段階で、第１切削工具Ｔ１による円筒面Ｗａの切削加工が終了する。この切削加工では、直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ａから端部Ｈ１ｂまで全体を用いることで円筒面ＷａのうちＺ方向についての領域Ｌ１（図４（ｂ）参照）を切削しているが、直線切刃Ｈ１の一部を用いて円筒面Ｗａを切削してもよい。

直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ｂが母線Ｄから離れた後、続いて直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を＋Ｙ方向に移動させることにより、第２切削工具Ｔ２による切削加工を行う。第１切削工具Ｔ１の直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ｂと、第２切削工具Ｔ２の直線切刃Ｈ２の端部Ｈ２ａとの間には、距離ＹＬだけＹ方向に間隔が空いている。したがって、直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ｂが母線Ｄから離れた後、直線切刃Ｈ１及び直線切刃Ｈ２のいずれもがワークＷから離れた状態となる。これにより、直線切刃Ｈ１による切削の際にワークＷに撓み等の変形が発生していた場合であっても、当該撓みが解放されることになる。なお、撓みをより一層解放するため、第２切削工具Ｔ２で切削する際、＋Ｙ方向への移動を一旦停止し、所定時間経過後に＋Ｙ方向への移動を行ってもよい。

第２切削工具Ｔ２による切削は、直線切刃Ｈ２の＋Ｙ側の端部Ｈ２ａが円筒面Ｗａに当たることで開始され、直線切刃Ｈ２が円筒面Ｗａに沿って＋Ｙ方向に移動し、端部Ｈ２ｂが母線Ｄから離れた段階で終了する。ここでは、直線切刃Ｈ２の長さのＺ成分と移動方向とが直線切刃Ｈ１の長さのＺ成分と移動方向とにそれぞれ等しい。そのため、第２切削工具Ｔ２による切削加工では、図４（ｃ）に示すように、直線切刃Ｈ２の端部Ｈ２ａから端部Ｈ２ｂまで全体を用いることで、円筒面Ｗａのうち直線切刃Ｈ１で切削した領域と同一の領域Ｌ１を切削している。第２切削工具Ｔ２による切削が終了することにより、切削加工が完了する。

上記の切削加工において、母線Ｄに対する直線切刃Ｈ２の刃先角度が直線切刃Ｈ１の刃先角度に比べて小さいため、直線切刃Ｈ２は直線切刃Ｈ１よりもワークＷの母線に近づいた状態で当接される。このため、Ｚ方向について同一の長さの領域Ｌ１を切削する場合、単位時間あたりの送り量が同じときには、第２切削工具Ｔ２の方が、第１切削工具Ｔ１よりも短時間で加工でき、かつ面精度がよい（面粗度が小さい）。一方、第１切削工具Ｔ１による切削では、第２切削工具Ｔ２による切削と同等の時間で加工するには送り量を増加させる必要があるので、面精度を悪化させる（面粗度が大きくなる）ことになる。したがって、上記のように、第１切削工具Ｔ１を用いて主加工（粗加工）を行い、第２切削工具Ｔ２を用いて仕上げ加工を行うことにより、切削加工を高精度かつ効率的に行うことができる。

なお、上記では直線切刃Ｈ１及び直線切刃Ｈ２をＹ方向（移動方向Ｐ）に移動させてワークＷを切削する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、直線切刃Ｈ１及び直線切刃Ｈ２を、＋Ｙ方向と−Ｚ方向とを合成した方向（移動方向）Ｐ１及びＰ２に移動させることにより切削加工を行ってもよい。

図５は、Ｘ方向からワークＷを見たとき第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４の動きの他の例を示す図である。図６は、図５に続いて、第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４の動きを示す図である。以下、図５及び図６を適宜参照しながら説明する。先ず、第１切削工具Ｔ１の位置合わせを行う。次に、図５（ａ）に示すように、直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を、移動方向Ｐ１（＋Ｙ方向と−Ｚ方向とを合成した方向）に移動させることにより、第１切削工具Ｔ１による切削加工を行う。この移動方向Ｐ１は、ワークＷの円筒面Ｗａに対する接平面に沿った軌道となる。

第１切削工具Ｔ１による切削は、直線切刃Ｈ１の＋Ｙ側の端部Ｈ１ａが円筒面Ｗａに当たることで開始され、直線切刃Ｈ１が円筒面Ｗａに沿って移動方向Ｐ１に移動し、端部Ｈ１ｂが母線Ｄから離れた段階で終了する。この切削加工では、図５（ｂ）に示すように、円筒面ＷａのうちＺ方向についての領域Ｌ２を切削している。領域Ｌ２のＺ方向の長さは、直線切刃Ｈ１を母線Ｄに投影したときのＺ方向の長さと、直線切刃Ｈ１の移動距離のうちＺ方向についての成分とを足した長さである。

直線切刃Ｈ１の端部Ｈ１ｂが母線Ｄから離れた後、直線切刃Ｈ２の端部Ｈ２ａが母線Ｄに到達する前に移動方向Ｐへの移動を停止させる。その後、直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を＋Ｚ方向に移動させ、直線切刃Ｈ２の位置合わせを行う。この位置合わせでは、上記の直線切刃Ｈ１が切削直前に配置された位置に、直線切刃Ｈ２を配置させる。

次に、図６（ａ）に示すように、上記の移動方向Ｐ１とは異なる移動方向Ｐ２に直線切刃Ｈ１〜Ｈ４を移動させることにより、第２切削工具Ｔ２による切削加工を行う。移動方向Ｐ２は、円筒面Ｗａのうち直線切刃Ｈ１で切削した領域と同一の領域Ｌ２を切削するように設定される。第２切削工具Ｔ２による切削は、直線切刃Ｈ２の＋Ｙ側の端部Ｈ２ａが円筒面Ｗａに当たることで開始され、直線切刃Ｈ２が円筒面Ｗａに沿って移動方向Ｐ２に移動し、図６（ｂ）に示すように端部Ｈ２ｂが母線Ｄから離れた段階で終了する。第２切削工具Ｔ２による切削が終了することにより、切削加工が完了する。

図５及び図６に示す第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４の動作においても、図４に示す第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４の動作と同様に、直線切刃Ｈ２が直線切刃Ｈ１よりもワークＷの母線に近づいた状態で当接される。したがって、上記のように、第１切削工具Ｔ１を用いて主加工（粗加工）を行い、第２切削工具Ｔ２を用いて仕上げ加工を行うことにより、切削加工を高精度かつ効率的に行うことができる。

なお、図４〜図６に示す例は、第１切削工具Ｔ１と第２切削工具Ｔ２とを用いた切削加工を示しているが、これに限定されない。例えば、第２切削工具Ｔ２による切削が終了した後、第３切削工具Ｔ３及び第４切削工具Ｔ４の一方または双方による切削を行ってもよい。また、複数の切削工具を用いることに限定されず、第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４のいずれか１つを用いて切削してもよい。

また、第１切削工具Ｔ１と第２切削工具Ｔ２とを用いることに代えて、例えば、ワークＷに応じて、第１切削工具Ｔ１と第３切削工具Ｔ３、第１切削工具Ｔ１と第４切削工具Ｔ４、第２切削工具Ｔ２と第３切削工具Ｔ３、または第２切削工具Ｔ２と第４切削工具Ｔ４、第３切削工具Ｔ３と第４切削工具Ｔ４、を用いてもよい。例えば、第１切削工具Ｔ１及び第３切削工具Ｔ３を用いる場合、第１切削工具Ｔ１を移動方向Ｐ等に移動させてワークＷを切削した後、一旦＋Ｘ方向に移動させてから第２切削工具Ｔ２を移動方向Ｐに移動して母線Ｄ上を通過させ、続いて、第３切削工具Ｔ３を切削開始位置に位置決めして移動方向Ｐ等に移動させることにより、第３切削工具Ｔ３により切削を行う。

このように、本実施形態によれば、所望の切削工具Ｔを持つホルダ２５をホルダプレート２４に装着できる。したがって、複数の切削工具Ｔの１つを交換する場合は、そのホルダ２５をホルダプレート２４から取り外して新たなホルダ２５を装着するといった簡単な手順で切削工具Ｔを個別に交換することができる。また、ホルダプレート２４には切削工具Ｔを任意に組み合わせることができるので、ワークＷに対応した組み合わせを容易に実現でき、利便性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
上記した第１実施形態では、平行な直線切刃Ｈ１、Ｈ３を持つ第１及び第３切削工具Ｔ１、Ｔ３と、平行な直線切刃Ｈ２、Ｈ４を持つ第２及び第４切削工具Ｔ２、Ｔ４を交互にＹ方向に並べて１つのホルダプレート２４に装着した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第２実施形態では、直線切刃の向きが第１実施形態とは異なり、他の構成については第１実施形態と同様である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。また、第２実施形態の切削工具支持装置ＴＨ２を含めて、後述する切削工具支持装置ＴＨ３〜５においても、工作機械１００の第１又は第２タレット２３、２３Ａの保持部に取り付けられる点は第１実施形態と同様である。

図７は、第２実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨ２の一例を示す図である。図７に示すように、切削工具支持装置ＴＨ２は、平行な直線切刃Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４を持つ第１〜第３切削工具Ｔ１〜Ｔ３を保持する３つのホルダ２５と、直線切刃Ｈ１と異なる方向の直線切刃Ｈ２を持つ第２切削工具Ｔ２を保持する１つのホルダ２５と、を１つのホルダプレート２４に装着している。第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４は、−Ｙ側から順に並んだ状態で配置される。

この切削工具支持装置ＴＨ２において、第１切削工具Ｔ１と第２切削工具Ｔ２とを用いた切削加工では、上記した第１実施形態と同様である。なお、第３切削工具Ｔ３及び第４切削工具Ｔ４は、第１切削工具Ｔ１と同様のため、第１切削工具Ｔ１が摩耗または破損した場合のバックアップとして利用されてもよい。

〔第３実施形態〕
上記した第１及び第２実施形態では、複数のホルダ２５がＹ方向に沿って並んだ構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第３実施形態では、複数のホルダ２５（第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４）が並ぶ方向が第１実施形態とは異なり、他の構成については第１実施形態と同様である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図８は、第３実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨ３の一例を示す図である。図８に示すように、切削工具支持装置ＴＨ３は、ホルダ保持として１つのホルダプレート１２４を備える。ホルダプレート１２４は、１つのホルダ２５に対応する載置部２４ａ、段部２４ｂ、クサビ配置部２４ｃ及び斜面２４ｄが、＋Ｙ側から順次＋Ｚ方向にずれた位置に配置されている。したがって、段部２４ｂ及び斜面２４ｄは、Ｙ方向に階段状に形成される。Ｚ方向への各ずれ量はほぼ同一であるが、異なってもよい。

このホルダプレート１２４に複数のホルダ２５を装着すると、複数のホルダ２５（第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４）は、Ｙ方向に対して傾斜した方向に並んで配置される。なお、Ｙ方向に対する傾斜角度は任意である。この切削工具支持装置ＴＨ３を上記した図４〜図６の切削加工を行う場合は、直線切刃Ｈ１を用いた後、直線切刃Ｈ２のＺ方向の位置を直線切刃Ｈ１に合わせる必要がある。

また、切削工具支持装置ＴＨ３では、ホルダプレート１２４をＹ方向に移動させることにより、ワークＷに対して直線切刃Ｈ１〜Ｈ４が一部重複しながら異なる部分を切削する。これによりワークＷに対して広い範囲で切削加工を行うことができる。なお、切削工具支持装置ＴＨ３に保持する第１〜第４切削工具Ｔ１〜Ｔ４の直線切刃Ｈ１〜Ｈ４の方向は任意に設定可能である。

〔第４実施形態〕
上記した第１〜第３実施形態では、１つのホルダ２５に１つの切削工具Ｔを保持する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第４実施形態では、１つのホルダ２５に複数の切削工具を保持する点が第１〜第３実施形態とは異なり、他の構成については第１実施形態等と同様である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図９は、第４実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨ４の一例を示す図である。図９に示すように、切削工具支持装置ＴＨ４は、１つのホルダプレート２４に２つのホルダ１２５を装着する。ホルダ１２５は、複数の切削工具Ｔが保持される。＋Ｙ側に装着されたホルダ１２５は、第１切削工具Ｔ１及び第２切削工具Ｔ２を保持する。また、−Ｙ側に装着されたホルダ１２５は、第３切削工具Ｔ３及び第４切削工具Ｔ４を保持する。各ホルダ１２５は、２つのクサビ部材２６によって段部２４ｂとの間に挟まれて装着される。第１及び第２切削工具Ｔ１、Ｔ２の直線切刃Ｈ１、Ｈ２の方向は異なっているが、平行でもよい。同様に、第３及び第４切削工具Ｔ３、Ｔ４の直線切刃Ｈ３、Ｈ４の方向は異なっているが、平行でもよい。

ホルダ１２５のＸＺ断面は、上記したホルダ２５と同様である。したがって、第１及び第２実施形態に示すホルダプレート２４に装着することが可能である。なお、ホルダ１２５に２つの切削工具を保持することに限定されず、１つのホルダ１２５に３つ以上の切削工具を保持してもよい。このように、１つのホルダ１２５に複数の切削工具を保持することにより、複数の切削工具を同時に短時間で交換することができる。

〔第５実施形態〕
上記した第４実施形態では、２つのホルダ１２５を装着する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。第５実施形態では、ホルダ２５とホルダ１２５とを装着する点が第４実施形態とは異なり、他の構成については第１及び第４実施形態と同様である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

図１０は、第５実施形態に係る切削工具支持装置ＴＨ５の一例を示す図である。図１０に示すように、切削工具支持装置ＴＨ５は、１つのホルダプレート２４に２つのホルダ２５と１つのホルダ１２５を装着する。＋Ｙ側にホルダ１２５が装着され、−Ｙ側に２つのホルダ２５が並んで装着されるが、これらホルダ２５、１２５を並べる順番は任意である。ホルダ１２５は、第１切削工具Ｔ１及び第２切削工具Ｔ２を保持する。ホルダ２５は、＋Ｙ側から順に第３切削工具Ｔ３及び第４切削工具Ｔ４をそれぞれ保持する。

ホルダ２５、１２５のように、Ｙ方向の長さが異なるホルダを適宜組み合わせてホルダプレート２４に装着することができる。したがって、予め切削工具を保持して用意されたホルダ２５、１２５のいずれかを選択することにより、切削の態様に応じて適切な切削工具を容易にホルダプレート２４に装着することができ、利便性を向上させることができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。上記した実施形態では、ホルダ保持部としてホルダプレート２４、１２４を用いているが、ホルダプレート２４、１２４を用いなくてもよい。例えば、第１タレット２３又は／及び第２タレット２３Ａの一部に上記したホルダプレート２４、１２４と同様の構成を適用し、複数のホルダ２５、１２５を第１、第２タレット２３、２３Ａに直接装着してもよい。この場合、第１、第２タレット２３、２３Ａの一部（複数のホルダ２５、１２５を装着する部分）が１つのホルダ保持部となる。また、上記した実施形態では、少なくとも１つの直線切刃の方向が異なっているが、すべて異なってもよいし、また、すべて同一の方向であってもよい。

また、上記した第３実施形態では、ホルダ２５が、＋Ｙ側から順次＋Ｚ方向にずれた位置に配置されるがこれに限定されない。例えば、複数のホルダ２５が＋Ｙ側から順次＋Ｚ方向及び−Ｚ方向に交互にずれた状態（千鳥状またはジグザグ）に配置されてもよい。この場合、第１切削工具Ｔ１と第３切削工具Ｔ３とはＹ方向に沿って並んでおり、第２切削工具Ｔ２と第４切削工具Ｔ４とはＹ方向に沿って並んだ状態となっている。

また、上記した各実施形態では、切削加工の際、ワークＷ（主軸７等）に対して第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４を移動させているが、これに代えて、第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４に対してワークＷを移動させて切削加工を行ってもよいし、第１切削工具Ｔ１〜第４切削工具Ｔ４とワークＷとの双方を移動させて切削加工を行ってもよい。
また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１６−１４４２７９、及び本明細書で引用した全ての文献、の内容を援用して本文の記載の一部とする。

Ｈ１〜Ｈ４・・・直線切刃
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２・・・移動方向
Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）・・・切削工具
Ｔ１・・・第１切削工具
Ｔ２・・・第２切削工具
Ｔ３・・・第３切削工具
Ｔ４・・・第４切削工具
ＴＨ、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、ＴＨ４、ＴＨ５・・・切削工具支持装置
Ｗ・・・ワーク
７・・・主軸
２４，１２４・・・ホルダプレート（ホルダ保持部）
２４ａ・・・載置部
２４ｂ・・・段部
２５，１２５・・・ホルダ
２５ｓ・・・端面
２６・・・クサビ部材
１００・・・工作機械

Claims (9)

1. ワークを切削する直線切刃を有する複数の切削工具を支持し、前記ワークを保持して回転する主軸の軸線に平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するＸ方向と、のいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向に前記ワークに対して相対的に移動する切削工具支持装置であって、
   前記切削工具を保持するホルダと、
   複数の前記ホルダを前記Ｙ方向または前記Ｙ方向に対して傾斜した方向に並べた状態で装着可能な１つのホルダ保持部と、を備え、
   前記切削工具は、前記ホルダを前記ホルダ保持部に装着した際に、前記直線切刃の方向が前記Ｘ方向から見て前記Ｚ方向に対して傾いた状態となり、
   複数の前記切削工具は、前記直線切刃の方向が互いに異なる、切削工具支持装置。
2. 前記切削工具をそれぞれ保持する複数の前記ホルダから選択されて前記ホルダ保持部に装着される、請求項１に記載の切削工具支持装置。
3. 前記ホルダ保持部は、前記ホルダの一部が当接して前記ホルダを位置決めする段部を備える、請求項１または請求項２に記載の切削工具支持装置。
4. 前記段部は、前記Ｙ方向に沿って形成される、請求項３に記載の切削工具支持装置。
5. 前記ホルダ保持部は、前記段部から離れて配置されるクサビ部材を備え、
   前記ホルダは、前記段部と前記クサビ部材とで挟まれることにより前記ホルダ保持部に装着される、請求項４に記載の切削工具支持装置。
6. ワークを切削する直線切刃を有する複数の切削工具を支持し、前記ワークを保持して回転する主軸の軸線に平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するＸ方向と、のいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向に前記ワークに対して相対的に移動する切削工具支持装置であって、
   前記切削工具を保持するホルダと、
   複数の前記ホルダを前記Ｙ方向または前記Ｙ方向に対して傾斜した方向に並べた状態で装着可能な１つのホルダ保持部と、を備え、
   前記ホルダ保持部は、前記ホルダの一部が当接して前記ホルダを位置決めする段部を備え、
   前記段部は、前記Ｙ方向に沿って形成され、
   前記ホルダ保持部は、前記段部から離れて配置されるクサビ部材を備え、
   前記ホルダは、前記段部と前記クサビ部材とで挟まれることにより前記ホルダ保持部に装着される、切削工具支持装置。
7. 前記切削工具は、前記ホルダを前記ホルダ保持部に装着した際に、前記直線切刃の方向が前記Ｘ方向から見て前記Ｚ方向に対して傾いた状態となる、請求項６に記載の切削工具支持装置。
8. 前記ホルダは、前記Ｙ方向の両端面が平面に形成され、
   複数の前記ホルダは、前記Ｙ方向の端面どうしが接触した状態で前記ホルダ保持部に装着される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具支持装置。
9. ワークを保持して回転する主軸と、
   前記ワークを切削する切削工具と、
   前記切削工具を支持する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の切削工具支持装置と、を備える、工作機械。

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