JP7158994B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
本発明は、ワークにレーザ光を照射して金属積層や金属造形、焼入れ等の加工を行うレーザ加工ユニットを備えた複合加工機等の工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool such as a multitasking machine equipped with a laser processing unit that irradiates a workpiece with a laser beam to perform processing such as metal lamination, metal molding, and hardening.
工作機械によるワークの加工工程では近年、切削加工のみでなく、金属積層、金属造形や焼入れによる表面硬化処理を行う場合がある。例えば特許文献1には、ワークに対する加工を行う加工用工具と、ワークにレーザ焼入れによる表面硬化処理を施すレーザ加工ユニットと、振動加工用工具を装着した先端部を振動可能な振動加工ユニットとを備え、1つの装置で表面硬化処理前の加工と、表面硬化処理と、表面硬化処理後の仕上げ加工とを可能とした発明が開示されている。ここでのレーザ加工ユニットは、レーザ発振器を備えた正面視L字状のジョイントに、工具ホルダと同様のホルダ部(結合部)を形成し、このホルダ部を主軸にクランプさせることで、主軸頭に装着可能となっている。
In recent years, in the process of working a workpiece with a machine tool, not only cutting, but also metal lamination, metal modeling, and surface hardening by quenching may be performed. For example,
上記従来の工作機械では、レーザ加工ユニットを用いて焼入れ等を行う際、ワークに照射されたレーザ光が反射して反射光が発生し、この反射光がジョイントに当たることがある。よって、レーザ光の出力が大きかったり長時間の連続加工となったりするとジョイントが高温となり、その熱が主軸頭に伝わって内部の軸受等を損傷させるおそれが生じる。これを防止するためにレーザ光の出力を下げたり加工時間を短くしたりすると加工効率が低下してしまう。 In the above-described conventional machine tool, when hardening or the like is performed using the laser processing unit, the laser beam irradiated to the work is reflected to generate reflected light, and this reflected light may hit the joint. Therefore, when the output of the laser beam is large or when continuous processing is performed for a long period of time, the temperature of the joint becomes high, and the heat may be transmitted to the spindle head and damage the internal bearings and the like. If the output of the laser beam is lowered or the processing time is shortened in order to prevent this, the processing efficiency will decrease.
そこで、本発明は、レーザ光の出力を下げたり加工時間を短くしたりすることなく、反射光による主軸頭への悪影響を防止したレーザ加工が可能となる工作機械を提供することを目的としたものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a machine tool capable of performing laser machining while preventing adverse effects of reflected light on the spindle head without lowering the laser beam output or shortening the machining time. It is a thing.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、着脱可能に装着した工具によりワークに対する加工が可能であると共に、装着した前記工具へクーラントを供給可能な冷却流路を有する主軸頭と、前記冷却流路へクーラントを供給可能なクーラント供給手段と、前記ワークにレーザ光を照射可能なレーザ加工ユニットと、を含み、前記レーザ加工ユニットは、レーザ発振器と、前記レーザ発振器を支持するジョイントとを有し、前記ジョイントに、前記主軸頭に着脱可能な結合部が設けられて前記主軸頭に装着可能となる工作機械であって、前記レーザ加工ユニットにおける少なくとも前記ジョイントの内部に、クーラントが通過可能なジョイント冷却路が形成されており、前記ジョイント冷却路の上流側は、前記主軸頭への装着状態で前記結合部を介して前記冷却流路と連通する一方、前記ジョイント冷却路の下流側は、前記クーラント供給手段に繋がっていて、前記冷却流路へ供給されたクーラントは、前記ジョイント冷却路を通過した後に再び前記クーラント供給手段に戻ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
本発明によれば、ジョイントにジョイント冷却路を設けたことにより、レーザ光の出力が大きかったり長時間の連続加工となったりしてもジョイントが高温とならないため、ジョイントの熱が主軸頭に伝わって軸受等を損傷させるおそれが生じなくなる。よって、レーザ光の出力を下げたり加工時間を短くしたりすることなく、反射光による主軸頭への悪影響を防止したレーザ加工が可能となる。 According to the present invention, since the joint cooling path is provided in the joint, the temperature of the joint does not become high even if the output of the laser beam is large or continuous processing is performed for a long time. There is no risk of damage to bearings, etc. Therefore, it is possible to perform laser machining that prevents the reflected light from adversely affecting the spindle head without lowering the output of the laser beam or shortening the machining time.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の工作機械の一例である複合加工機1の正面図である。
この複合加工機1は、ベッド2と、その上に固定される機枠3と、主軸頭4と、その回転送り機構5と、ワークWを保持するワーク主軸6と、心押台7と、工具としての1以上の切削用工具8と、これを収納する切削用工具収納部9と、レーザ加工ユニット10と、これを収納するレーザ加工ユニット収納部11と、焼入れ後の仕上げ加工用である振動切削ユニット12と、これを収納する振動切削ユニット収納部13と、各種情報を表示可能な表示部14を有する操作盤15と、これらを制御する制御手段16と、を備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of a
This
主軸頭4は、機枠3に対して、回転送り機構5の送り機構17により、X軸方向(図1の上下方向),Y軸方向(図1の紙面に垂直な方向),Z軸方向(図1の左右方向)にそれぞれ移動可能に設置されている。また、回転送り機構5の回転軸18を有する回転機構により、Y軸周りの回転方向であるB軸方向で回転(傾動)可能に設置されている。
さらに、主軸頭4は、図2に示すように、サーボモータ20の駆動によって回転する主軸21を軸心に備えている。主軸21の中心には、軸方向で上下移動可能にドローバー22が設けられ、主軸21の下端には、ドローバー22の上下移動によって工具ホルダをクランプ/アンクランプ動作させる工具クランプ機構23が設けられている。
そして、ドローバー22の軸心及び主軸頭4のハウジングには、外部の図示しないクーラント供給手段から供給されるクーラントを、工具ホルダに設けた冷却路へ供給可能な冷却流路24が設けられている。
The
Further, the
A
ワーク主軸6は、機枠3の左側(Z軸負側)の下部に配置されており、右部において、ワークWをクランプするワーククランプ機構30(ワークチャック)を有する。ワークWのZ軸負側の端部は、ワーククランプ機構30に掴まれる。ワークWは、どのようなものであっても良いが、円柱状あるいは円筒状のものが好ましく、円柱状あるいは円筒状のワークWは、その軸方向をZ軸方向とした状態で保持されることが好ましい。
また、ワーク主軸6は、クランプしたワークを、Z軸周りの回転軸であるC軸で回転させるワーク回転機構31を有する。Z軸負側から正方向へみて時計回りに進む側がC軸の正側とされる。
The
The
心押台7は、機枠3の右側(Z軸正側)の下部に配置されており、ワーク主軸6と向かい合っている。
心押台7は、センタ32と、Z軸方向に伸縮する伸縮機構33と、を備えており、ワークWに接近してワークWの心押しを行う。
The
The
レーザ加工ユニット10は、図3にも示すように、レーザ光を発射可能なレーザ発振器40と、これに電力や信号等を供給する配線をまとめた配線部41と、レーザ発振器40の左側に設けられた前面視L字状のジョイント42と、を有する。
配線部41は、レーザ加工ユニット収納部11を経て電源や制御手段16、クーラント供給手段とつながっている。
ジョイント42は、レーザ発振器40に対して左方に突出しており、その左方突出部分の上部に設けた結合部43が上述の工具ホルダと同じ形状に形成されることで、主軸頭4の工具クランプ機構23にクランプ/アンクランプされるように形成されている。すなわち、レーザ加工ユニット10は、ジョイント42が結合部43を介して工具クランプ機構23にクランプされることで、主軸頭4に装着される。
The
The
The joint 42 protrudes leftward with respect to the
そして、レーザ加工ユニット10には、結合部43からジョイント42を通ってレーザ発振器40のハウジングに至り、配線部41内の図示しない配管を介してクーラント供給手段に繋がるジョイント冷却路44が設けられている。
よって、レーザ加工ユニット10が主軸頭4に装着された際は、ジョイント冷却路44が主軸頭4の冷却流路24と連通して、クーラント供給手段から供給されるクーラントが、冷却流路24とジョイント冷却路44とを順番に通過して再びクーラント供給手段に戻る循環経路が形成されることになる。
The
Therefore, when the
振動切削ユニット12は、振動部50と、これに電力や信号等を供給する配線をまとめた配線部51と、振動部50の左側に設けられたジョイント52と、を有する。振動切削ユニット12は、焼入れ後の仕上げ加工用であるが、焼入れ前の加工の一部又は全部に用いられても良い。
振動部50は、先端部53(下端部)に取り付けられる振動切削用工具54を備えている。振動切削用工具54は、超精密加工用のもの(単結晶ダイヤモンドツール)であり、強力な楕円振動(円振動を含む)やそれによる切削負荷に耐えるものである。尚、振動切削用工具54として、他の種類のものが用いられても良い。
振動部50は、図示しない2つの圧電素子を備えており、これら圧電素子の駆動により、振動切削用工具54に楕円振動を付与し、振動切削用工具54の刃先を楕円振動させることが可能である。
ジョイント52は、レーザ加工ユニット10のジョイント42と同様に結合部43を有し、結合部43が工具クランプ機構23にクランプされることで主軸頭4に装着される。
The
The vibrating
The vibrating
The
制御手段16は、プロセッサ60とメモリ61を有しており、メモリ61は、加工プログラム62を記憶している。プロセッサ60は、メモリ61を参照して加工プログラム62を実行し、ワークWの加工の制御を行う。
The control means 16 has a
以上の如く構成された複合加工機1においてワークWの加工を行う場合、制御手段16は、まず、ワーク主軸6のワーククランプ機構30にワークWを装着させ、心押台7をZ軸負方向へ延ばしてセンタ32をワークWに当てると共に、主軸頭4を回転送り機構5により切削用工具収納部9へ移動させ、工具クランプ機構23を介して主軸21に切削用工具8を装着させる。
そして、制御手段16は、切削用工具8付きの主軸頭4をワークWの隣接位置まで移動させ、操作盤15を通じて予め入力されメモリ61に記憶されている荒加工手順に従い、主軸頭4を通じて切削用工具8をワークWに適用させ、ワークWを切削する。
When machining the work W in the
Then, the control means 16 moves the
次いで、制御手段16は、切削用工具収納部9に切削用工具8を収納させた後、主軸頭4をレーザ加工ユニット収納部11へ移動させ、工具クランプ機構23を介して主軸21にレーザ加工ユニット10を装着させる。
そして、制御手段16は、図4に示すように、レーザ加工ユニット10付きの主軸頭4をワークWの隣接位置まで移動させ、操作盤15を通じて予め入力されメモリ61に記憶されている焼入れ手順に従い、レーザ発振器40に発生させたレーザ光LをワークWに当て、ワークWをC軸方向で回転させながらワークWに対する焼入れを行う。
これと同時に制御手段16は、クーラント供給手段を作動させて、クーラントを、主軸頭4の冷却流路24からレーザ加工ユニット10のジョイント冷却路44に供給してクーラントを循環させる。これによりジョイント42が冷却されるため、ワークWに照射されたレーザ光Lが反射して反射光L’が発生し、この反射光L’がジョイント42に当たっても、ジョイント42の温度上昇が抑えられる。
Next, after storing the
Then, as shown in FIG. 4, the control means 16 moves the
At the same time, the control means 16 operates the coolant supply means to supply the coolant from the
焼入れが終了すると、制御手段16は、レーザ加工ユニット10を収納させた後、主軸頭4を振動切削ユニット収納部13へ移動させ、工具クランプ機構23を介して主軸21に振動切削ユニット12を装着させる。
そして、制御手段16は、振動切削ユニット12付きの主軸頭4をワークWの隣接位置まで移動させ、操作盤15を通じて予め入力されメモリ61に記憶されている焼入れ後の仕上げ加工手順に従い、主軸頭4を通じて振動切削用工具54をワークWに適用させ、ワークWの焼入れ後の仕上げ加工を行う。すなわち、振動切削用工具54は、振動切削ユニット12の振動部50により、先端部53を介して楕円振動された状態でワークWに適用され、これによりワークWが振動切削される。
When hardening is completed, the control means 16 stores the
Then, the control means 16 moves the
このように、上記形態の複合加工機1によれば、ジョイント42の内部に、主軸頭4への装着状態で冷却流路24と連通し、クーラント供給手段から供給されるクーラントが結合部43を介して通過可能なジョイント冷却路44が形成されているので、レーザ光の出力が大きかったり長時間の連続加工となったりしてもジョイント42が高温とならないため、ジョイント42の熱が主軸頭4に伝わって軸受等を損傷させるおそれが生じなくなる。よって、レーザ光の出力を下げたり加工時間を短くしたりすることなく、反射光による主軸頭4への悪影響を防止したレーザ加工が可能となる。
As described above, according to the
なお、ジョイント冷却路は、ジョイントの形状によってはジョイント内で複数路に分岐させたり、ジョイント内で蛇行させたり等、任意に形態を選択できる。
また、上記形態ではジョイントからレーザ発振器のハウジングまでジョイント冷却路を形成しているが、ジョイント内にのみジョイント冷却路を設けて配線部と別の配管でクーラント供給手段と接続しても差し支えない。さらに、レーザ加工中のクーラントは回収せずに加工領域側へ噴出させてもよい。振動切削ユニットのジョイントにジョイント冷却路を設けることもできる。
Depending on the shape of the joint, the joint cooling path may be branched into a plurality of paths within the joint, may be meandering within the joint, or may be arbitrarily selected.
Also, in the above embodiment, the joint cooling path is formed from the joint to the housing of the laser oscillator, but the joint cooling path may be provided only in the joint and connected to the coolant supply means through piping separate from the wiring portion. Furthermore, the coolant during laser processing may be jetted toward the processing area without being collected. Joint cooling passages can also be provided in the joints of the vibratory cutting unit.
その他、複合加工機は上記形態に限らず、例えばレーザ加工ユニットと振動切削ユニットとの配置を変更したり、振動切削ユニットを省略したりしてもよい。
また、焼入れ前の加工は切削に限らず、ボンディングやウェルディング等であってもよい。レーザ加工ユニットも焼入れに限らず、金属積層加工や金属造形加工に使用する場合もジョイント冷却路による冷却効果は得られる。
さらに、ワークがワーク主軸により回転する複合加工機に限らず、テーブル上にワークがクランプされる工作機械であっても本発明は適用可能である。
In addition, the multitasking machine is not limited to the above configuration, and for example, the arrangement of the laser processing unit and the vibration cutting unit may be changed, or the vibration cutting unit may be omitted.
Further, the processing before quenching is not limited to cutting, and may be bonding, welding, or the like. The cooling effect of the joint cooling path can be obtained not only when the laser processing unit is used for quenching, but also when it is used for metal lamination processing or metal shaping processing.
Furthermore, the present invention is applicable not only to multitasking machines in which a work is rotated by a work spindle, but also to machine tools in which a work is clamped on a table.
1・・複合加工機、2・・ベッド、3・・機枠、4・・主軸頭、8・・切削用工具、10・・レーザ加工ユニット、12・・振動切削ユニット、16・・制御手段、21・・主軸、22・・ドローバー、23・・工具クランプ機構、24・・冷却流路、40・・レーザ発振器、42・・ジョイント、43・・結合部、44・・ジョイント冷却路、50・・振動部、W・・ワーク、L・・レーザ光、L’・・反射光。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記冷却流路へクーラントを供給可能なクーラント供給手段と、
前記ワークにレーザ光を照射可能なレーザ加工ユニットと、を含み、
前記レーザ加工ユニットは、レーザ発振器と、前記レーザ発振器を支持するジョイントとを有し、前記ジョイントに、前記主軸頭に着脱可能な結合部が設けられて前記主軸頭に装着可能となる工作機械であって、
前記レーザ加工ユニットにおける少なくとも前記ジョイントの内部に、クーラントが通過可能なジョイント冷却路が形成されており、
前記ジョイント冷却路の上流側は、前記主軸頭への装着状態で前記結合部を介して前記冷却流路と連通する一方、前記ジョイント冷却路の下流側は、前記クーラント供給手段に繋がっていて、
前記冷却流路へ供給されたクーラントは、前記ジョイント冷却路を通過した後に再び前記クーラント供給手段に戻ることを特徴とする工作機械。 a spindle head capable of machining a workpiece with a detachably mounted tool and having a cooling channel capable of supplying coolant to the mounted tool;
a coolant supply means capable of supplying coolant to the cooling channel;
a laser processing unit capable of irradiating the workpiece with a laser beam,
The laser processing unit is a machine tool that includes a laser oscillator and a joint that supports the laser oscillator, and the joint is provided with a coupling portion that can be attached to and detached from the spindle head so that it can be attached to the spindle head. There is
A joint cooling passage through which coolant can pass is formed at least inside the joint in the laser processing unit,
The upstream side of the joint cooling path communicates with the cooling path through the connecting portion in a state of being attached to the spindle head, while the downstream side of the joint cooling path is connected to the coolant supply means,
A machine tool according to claim 1, wherein the coolant supplied to the cooling passage returns to the coolant supply means after passing through the joint cooling passage .
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001087986A (en) | 1999-09-27 | 2001-04-03 | Nt Tool Corp | Cooling device for tool holder |
JP2005334951A (en) | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Yamazaki Mazak Corp | Laser hardening tool |
US20060006157A1 (en) | 2004-07-09 | 2006-01-12 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool |
JP2007180385A (en) | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Yamazaki Mazak Corp | Laser hardening device |
JP2018079540A (en) | 2016-11-16 | 2018-05-24 | 国立大学法人名古屋大学 | Processing equipment and processing method |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001087986A (en) | 1999-09-27 | 2001-04-03 | Nt Tool Corp | Cooling device for tool holder |
JP2005334951A (en) | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Yamazaki Mazak Corp | Laser hardening tool |
US20060006157A1 (en) | 2004-07-09 | 2006-01-12 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool |
JP2007180385A (en) | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Yamazaki Mazak Corp | Laser hardening device |
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