JP6859719B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

ワークを軸線上に支持するワーク支持部と、軸線に平行な第１方向及び軸線に垂直な第２方向に移動可能であり、第２方向において軸線の一方側に配置された工具支持部と、工具支持部に取り付けられたエンドミルと、を備える工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５３７５５００号公報

上述したような工作機械では、例えば軸線の両側に開口するスリットを一度の切削加工でワークに形成しようとすると、エンドミルにびびり振動（chatter vibration）が発生するおそれがある。軸線の一方側からの切削加工と軸線の他方側からの切削加工とに分けて、そのようなスリットをワークに形成すると、びびり振動の発生は抑えられても、加工効率が低下する。

本発明は、軸線上に支持されたワークに例えば軸線の両側に開口するスリットを効率良く形成することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明の工作機械は、ワークを軸線上に支持するワーク支持部と、軸線に平行な第１方向及び軸線に垂直な第２方向に移動可能であり、第２方向において軸線の一方側に配置された第１工具支持部と、第１工具支持部とは独立して第１方向に移動可能であり、第２方向において軸線の他方側に配置された第２工具支持部と、第１工具支持部に取り付けられ、先端部を除く軸部に切削刃が形成されたエンドミルと、第２工具支持部に取り付けられ、先端部を支持する支持工具と、第１工具支持部及び第２工具支持部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、ワークに形成された貫通孔に一方側からエンドミルが進入し、先端部が他方側に突出し且つ軸部が貫通孔に重なった状態で、支持工具が先端部を支持するように、第１工具支持部及び第２工具支持部の動作を制御し、エンドミルが回転しながらエンドミル及び支持工具が第１方向に移動するように、第１工具支持部及び第２工具支持部の動作を制御する。

この工作機械では、エンドミルのうち切削刃が形成されている軸部がワークの貫通孔に重なり、且つエンドミルのうち切削刃が形成されていない先端部が支持工具によって支持された状態で、貫通孔を起点として軸線に沿って切削加工が行われる。これにより、エンドミルにびびり振動が発生するのを抑えつつ、例えば軸線の両側に開口するスリットを一度の切削加工でワークに形成することができる。よって、この工作機械によれば、軸線上に支持されたワークに例えば軸線の両側に開口するスリットを効率良く形成することができる。

本発明の工作機械は、第１工具支持部又は第２工具支持部に取り付けられたドリルを更に備え、制御部は、ドリルがワークに貫通孔を形成するように、ドリルが取り付けられた第１工具支持部又は第２工具支持部の動作を制御してもよい。これにより、ワークを軸線上に支持した状態で、ワークに貫通孔を形成することができる。

本発明の工作機械では、制御部は、エンドミルが回転しながらエンドミル及び支持工具が第１方向に移動するように、第１工具支持部及び第２工具支持部の動作を制御している際に、ワークが軸線を中心線として回転するように、ワーク支持部の動作を制御してもよい。これにより、軸線の両側に開口するスリットをスパイラル状に形成することができる。

本発明によれば、軸線上に支持されたワークに例えば軸線の両側に開口するスリットを効率良く形成することができる工作機械を提供することが可能となる。

一実施形態の工作機械の構成図である。 図１の工作機械における要部の拡大図である。 図１の工作機械の動作を説明するための要部の拡大図である。 図１の工作機械の動作を説明するための要部の拡大図である。 図１の工作機械の動作を説明するための要部の拡大図である。 図１の工作機械の動作を説明するための要部の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、工作機械１は、ベッド２、第１ワーク支持部（ワーク支持部）３、第２ワーク支持部４、第１工具支持部５、第２工具支持部６、第３工具支持部７及び制御部１０を備えている。第１ワーク支持部３、第２ワーク支持部４、第１工具支持部５、第２工具支持部６及び第３工具支持部７は、ベッド２の支持面２ａ上に配置されている。工作機械１は、支持面２ａに平行な軸線Ｌ上において第１ワーク支持部３及び第２ワーク支持部４が互いに対向する対向２軸旋盤である。以下、軸線Ｌに平行な方向（第１方向）をＺ軸方向とし、支持面２ａに平行且つ軸線Ｌに垂直な方向（第２方向）をＸ軸方向として、各部の構成ついて説明する。

第１ワーク支持部３は、主軸３１及び主軸台３２を有している。主軸３１は、主軸台３２によって軸線Ｌ上に支持されている。主軸台３２は、支持面２ａに取り付けられており、単独でＺ軸方向に移動可能である。主軸３１は、公知のチャック機構によってワークＷをチャックすることで、ワークＷを軸線Ｌ上に支持する。主軸３１は、主軸台３２に設けられた駆動機構（図示省略）によって、軸線Ｌを中心線として回転させられる。

第２ワーク支持部４は、主軸４１及び主軸台４２を有している。主軸４１は、主軸台４２によって軸線Ｌ上に支持されている。主軸台４２は、支持面２ａに取り付けられており、単独でＺ軸方向に移動可能である。主軸４１は、公知のチャック機構によってワークＷをチャックすることで、ワークＷを軸線Ｌ上に支持する。主軸４１は、主軸台４２に設けられた駆動機構（図示省略）によって、軸線Ｌを中心線として回転させられる。

第１工具支持部５は、Ｘ軸方向において軸線Ｌの一方側（図１では上側）に配置されている。第１工具支持部５は、タレット５１及びタレット台５２を有している。タレット５１は、タレット台５２によって支持されている。タレット台５２は、支持面２ａに取り付けられており、単独でＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能である。タレット５１には、複数種の工具が取り付けられる。タレット５１は、タレット台５２に設けられた駆動機構（図示省略）によって駆動させられることで、取り付けられた複数種の工具の中から１つの工具を選択し（割り出し）、選択した１つの工具を動作させる。

第２工具支持部６は、Ｘ軸方向において軸線Ｌの他方側（図１では下側）に配置されている。第２工具支持部６は、タレット６１及びタレット台６２を有している。タレット６１は、タレット台６２によって支持されている。タレット台６２は、支持面２ａに取り付けられており、単独でＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能である。タレット６１には、複数種の工具が取り付けられる。タレット６１は、タレット台６２に設けられた駆動機構（図示省略）によって駆動させられることで、取り付けられた複数種の工具の中から１つの工具を選択し（割り出し）、選択した１つの工具を動作させる。

第３工具支持部７は、Ｘ軸方向において軸線Ｌの一方側（図１では上側）に配置されている。第３工具支持部７は、タレット７１及びタレット台７２を有している。タレット７１は、タレット台７２によって支持されている。タレット台７２は、支持面２ａに取り付けられており、単独でＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能である。タレット７１には、複数種の工具が取り付けられる。タレット７１は、タレット台７２に設けられた駆動機構（図示省略）によって駆動させられることで、取り付けられた複数種の工具の中から１つの工具を選択し（割り出し）、選択した１つの工具を動作させる。

制御部１０は、第１ワーク支持部３、第２ワーク支持部４、第１工具支持部５、第２工具支持部６及び第３工具支持部７等の各部の動作を制御する。制御部１０は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部１０は、プロセッサが、メモリ等に読み込まれた所定のソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる制御装置間での通信を制御することによって、後述する機能を実現する。

図２に示されるように、第１工具支持部５のタレット５１には、複数種の工具の１つとして、エンドミル８が取り付けられている。エンドミル８は、先端部８１、軸部８２及び被保持部８３を有している。被保持部８３は、タレット５１によって保持される部分である。軸部８２は、被保持部８３からタレット５１とは反対側に延在する部分であり、先端部８１は、その先端部分である。先端部８１には、切削刃が形成されておらず、軸部８２には、切削刃８２ａが形成されている。つまり、エンドミル８は、先端部８１を除く軸部８２に切削刃８２ａが形成された工具である。本実施形態では、先端部８１は、円柱状の形状を呈している。

第２工具支持部６のタレット６１には、複数種の工具の１つとして、支持工具９が取り付けられている。支持工具９は、支持部９１及び被保持部９２を有している。被保持部９２は、タレット６１によって保持される部分である。支持部９１は、被保持部９２からタレット６１とは反対側に突出する部分である。支持部９１には、タレット６１とは反対側に開口する凹部９１ａが設けられている。支持工具９は、凹部９１ａ内にエンドミル８の先端部８１が配置されることで、エンドミル８の先端部８１を支持する。本実施形態では、凹部９１ａは、エンドミル８の先端部８１と嵌まり合う円柱状の形状を呈しており、ガイドブッシュとして機能する。

図１に示されるように、第１工具支持部５のタレット５１には、複数種の工具の１つとして、ドリル１１が取り付けられている。なお、ドリル１１は、第２工具支持部６のタレット６１に取り付けられていてもよい。

以上のように構成された工作機械１の動作の一例について、図３〜図６を参照して説明する。

まず、段付き軸等の長尺状のワークＷが、第１ワーク支持部３の主軸３１によって、軸線Ｌ上に支持される（図３参照）。続いて、制御部１０は、ドリル１１がワークＷに貫通孔Ｈ（Ｘ軸方向にワークＷを貫通する貫通孔）を形成するように、第１工具支持部５の動作を制御する（図３参照）。なお、ドリル１１が第２工具支持部６のタレット６１に取り付けられている場合には、制御部１０は、第２工具支持部６の動作を制御する。

続いて、制御部１０は、Ｘ軸方向において貫通孔Ｈの一方側にエンドミル８が位置すると共に、Ｘ軸方向において貫通孔Ｈの他方側に支持工具９が位置するように、第１工具支持部５及び第２工具支持部６を制御する（図４参照）。続いて、制御部１０は、貫通孔Ｈに一方側からエンドミル８が進入し、先端部８１が他方側に突出し且つ軸部８２が貫通孔Ｈに重なった状態で、支持工具９がエンドミル８の先端部８１を支持するように、第１工具支持部５を制御する（図５参照）。

続いて、制御部１０は、エンドミル８及び支持工具９が同期して回転しながらエンドミル８及び支持工具９がＺ軸方向に移動するように、第１工具支持部５及び第２工具支持部６の動作を制御する（図６参照）。これにより、軸線Ｌ上に支持されたワークＷに、軸線Ｌの両側に開口するスリットＳが形成される。なお、エンドミル８及び支持工具９が同期して回転しながらエンドミル８及び支持工具９がＺ軸方向に移動する際に、ワークＷが軸線Ｌを中心線として回転するように、制御部１０が第１ワーク支持部３の動作を制御すれば、軸線Ｌの両側に開口するスリットＳがスパイラル状に形成される。

以上説明したように、工作機械１では、エンドミル８のうち切削刃８２ａが形成されている軸部８２がワークＷの貫通孔Ｈに重なり、且つエンドミル８のうち切削刃が形成されていない先端部８１が支持工具９によって支持された状態で、貫通孔Ｈを起点として軸線Ｌに沿って切削加工が行われる。これにより、エンドミル８にびびり振動が発生するのを抑えつつ、例えば軸線Ｌの両側に開口するスリットＳを一度の切削加工でワークＷに形成することができる。よって、工作機械１によれば、軸線Ｌ上に支持されたワークＷに例えば軸線Ｌの両側に開口するスリットＳを効率良く形成することができる。互いに独立して移動可能な第１工具支持部５及び第２工具支持部６を備える（つまり、フレキシブルな加工を行うことができる）工作機械１において、そのようなスリットＳを効率良く形成することができることは、極めて有益である。

また、工作機械１では、ドリル１１がワークＷに貫通孔Ｈを形成するように、制御部１０が、ドリル１１が取り付けられた第１工具支持部５又は第２工具支持部６の動作を制御する。これにより、ワークＷを軸線Ｌ上に支持した状態で、ワークＷに貫通孔Ｈを形成することができる。

また、工作機械１では、エンドミル８及び支持工具９が同期して回転しながらエンドミル８及び支持工具９がＺ軸方向に移動する際に、ワークＷが軸線Ｌを中心線として回転するように、制御部１０が第１ワーク支持部３の動作を制御する。これにより、軸線Ｌの両側に開口するスリットＳをスパイラル状に形成することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、エンドミル８及び支持工具９が同期して回転しながらエンドミル８及び支持工具９がＺ軸方向に移動したが、その際、エンドミル８のみが回転して、支持工具９は回転しなくてもよい。その場合にも、例えば、エンドミル８の先端部８１が支持工具９の凹部９１ａの内面に対して摺動するように構成されていれば、エンドミル８にびびり振動が発生するのを抑えることができる。また、貫通孔Ｈは、別の工作機械で予めワークＷに形成されてもよい。

１…工作機械、３…第１ワーク支持部（ワーク支持部）、５…第１工具支持部、６…第２工具支持部、８…エンドミル、９…支持工具、１０…制御部、１１…ドリル、８１…先端部、８２…軸部、８２ａ…切削刃、Ｌ…軸線、Ｗ…ワーク、Ｈ…貫通孔、Ｓ…スリット。

Claims (3)

1. ワークを軸線上に支持するワーク支持部と、
   前記軸線に平行な第１方向及び前記軸線に垂直な第２方向に移動可能であり、前記第２方向において前記軸線の一方側に配置された第１工具支持部と、
   前記第１工具支持部とは独立して前記第１方向に移動可能であり、前記第２方向において前記軸線の他方側に配置された第２工具支持部と、
   前記第１工具支持部に取り付けられ、先端部を除く軸部に切削刃が形成されたエンドミルと、
   前記第２工具支持部に取り付けられ、前記先端部を支持する支持工具と、
   前記第１工具支持部及び前記第２工具支持部の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ワークに形成された貫通孔に前記一方側から前記エンドミルが進入し、前記先端部が前記他方側に突出し且つ前記軸部が前記貫通孔に重なった状態で、前記支持工具が前記先端部を支持するように、前記第１工具支持部及び前記第２工具支持部の動作を制御し、
   前記エンドミルが回転しながら前記エンドミル及び前記支持工具が前記第１方向に移動するように、前記第１工具支持部及び前記第２工具支持部の動作を制御する、工作機械。
2. 前記第１工具支持部又は前記第２工具支持部に取り付けられたドリルを更に備え、
   前記制御部は、前記ドリルが前記ワークに前記貫通孔を形成するように、前記ドリルが取り付けられた前記第１工具支持部又は前記第２工具支持部の動作を制御する、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記制御部は、前記エンドミルが回転しながら前記エンドミル及び前記支持工具が前記第１方向に移動するように、前記第１工具支持部及び前記第２工具支持部の動作を制御している際に、前記ワークが前記軸線を中心線として回転するように、前記ワーク支持部の動作を制御する、請求項１又は２に記載の工作機械。

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