JPH03287301A - ２主軸対向旋盤における防振加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、旋盤でワークを加工する際にワークの振動
によって所望の加工が不可能ないし困難になるのを防止
する方法に関するもので、特にベツドの定位置に軸着さ
れた第１主軸と該第１主軸に同一軸線上で近接離隔自在
に対向する第２主軸とを有する２主軸対向旋盤における
上記方法に関するものである。

（従来の技術） 旋盤でワークを加工するときにワークが振動して所望の
加工ができなくなることがある。この現象は、通常ワー
クが細長いときに生し、ワークの振動のために刃物に所
望の切り込みを与えることができなくなったり、加工し
たワークの表面にワークの振動に起因するしま模様が表
れたりする。

従来はこのようなときにワークの振動を防止する手段と
して、ステデイレストと呼ばれる加工治具でワークを支
持する方法が採用されている。ステデイレストは、Ｖ形
の表面ないし複数のローラでワークの外周を支持するも
ので、ステデイレストでワーク加工位置の近くを支持し
てやれば、加エキにおけるワークの振動を有効に防止で
きる。

（発明が解決しようとする課題） ステデイレストを用いる加工方法は、ワークの振動を防
止する点では極めて有効で、非常に細長いワークを加工
する場合等には、ステデイレストを用いなければ加工す
ることができない場合も多い、しかしステデイレストは
、ワークの種類毎にそれぞれ専用のものを用意するか、
汎用のステデイレストならばワークの種類毎にその高さ
を調整して使用する必要があり、しかもステデイレスト
で支持している部分は、そのステデイレストを用いた状
態で加工することができないので、−個のワークに対し
て複数のステデイレストが必要になることもまれではな
く、ステデイレストの製作・調整や加工中の段取り替え
が煩雑になるという欠点がある。

２主軸対向旋盤では、ワークが振動するおそれがあると
きには、ワークの両端を第１および第２主軸で把持して
両生軸を同期回転させながら加工を行うことが可能で、
心押台でワークの先端を保持する場合よりもワーク先端
の把持剛性を高くでき、かつ両生軸の同期駆動によって
ワークのねじれ剛性も高くできるので、ワークの振動防
止の点では、車軸の旋盤より有利であり、ステデイレス
トなしで加工できるワークの範囲が若干広くなる。

この発明は、互いに近接距離可能な２本の主軸を有する
という２主軸対向旋盤のハード構造の特徴を更に利用し
て、より広い範囲のワークをステデイレストを用いるこ
となく加工する方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） この発明では、ベース１に固定された第１主軸台２ａと
主軸１１ａ、１１ｂの軸線方向に移動自在な第２主軸台
２ｂとを有する２主軸対向旋盤において、ワークの一端
を第１主軸１１ａで把持して加工を行う際に、第２主軸
１１ｂでワークの他端を把持し、その後加工しようとす
るワークの材質に応じて予め設定した軸応力をワーク内
に生成させるように第２主軸台２ｂを移動させ、その後
当該ワークを加工することを特徴とするものである。

第２主軸台２ｂの移動によってワークに生じさせる軸応
力は、加工精度に影響を及ぼすような変形をワークに生
じさせない限度において高めに設定するのが良いが、加
工によるワークの熱膨張も考慮する必要があり、チャッ
ク爪のすべりを生じない範囲の応力でなければならない
という制限も考慮しなければならない。

ワークに与える最適な軸応力の値は、理論的に求めるこ
とがある程度は可能であるとしても、旋盤自体の剛性や
刃物の剛性とも無関係ではないので、最終的には実際の
加工データを基にして決定されるべきものである。

ワークに上記軸応力を与えるための第２主軸台２ｂの移
動量は、ワーク毎に計算して加ニブログラムにインプッ
トしておくか、あるいはＣＮＣ旋盤であれば、ワークの
材質や形状を基にしてコンピュータに計算させて第２主
軸台２ｂの移動位置を制御しているサーボモータ１２ｂ
に移動指令を与えることによって行われる。

（作用） 楽器の弦の振動数は、弦の張力すなわち弦の軸応力が大
きくなる程高くなりかつ振幅が減少することからも容易
に理解されるように、軸方向応力を付与されることによ
ってワークの剛性が高まり、ワークの振動は抑止される
。

勿論上記手段によって抑止できる振動の範囲には限りが
あり、非常に振動し易いワークを加工する際には、前述
したステデイレストを用いざるを得ないが、上記手段に
よれば、ステデイレストを用いないで加工できるワーク
の範囲を拡大できる。

そして上記手段は、加工前にＮＣ制御で第２主軸台２ｂ
をわずかに移動させるだけで良いので、加工時の作業負
担を増大させることも加工能率を低下させることもなく
、簡単なプログラムを加ニブログラムに付加するだけで
容易に実施することができる。

（実施例） 第２図はこの発明の方法が実施される旋盤のハード構造
の一例を模式的に示した平面図である。

第２図の説明においては、主軸１１ａ、１１ｂと平行な
方向をＸ軸方向と言い、Ｚ軸と直交する方向をＸ軸方向
という。また第１主軸１１ａ側と第２主軸１１ｂ側との
部材を区別するために添字ａ、ｂを用いているが、特に
区別する必要がないときは、これらの添字ａ、ｂを省略
した符号を用いている。

第２図中、１はベース、２ａは第１主軸台、２ｂは第２
主軸台、３ａはタレット型の第１刃物台、３ｂは同第２
刃物台である。ベース１は、上面を４５度手前側に傾斜
させたスラント型で、このベースに固定した第１主軸台
２ａに対向して第２主軸台２ｂがＸスライド６を介して
Ｘ軸方向にのみ摺動自在に配置され、主軸台２ａ、２ｂ
の奥側に刃物台３ａ、３ｂが配置されている。そして第
１刃物台３ａはＸスライドとＸスライドを備えたＺＸス
ライド７を介してＺ軸及びＸ輪画方向に摺動自在で、第
２刃物台３ｂはＸスライド８を介してＸ軸方向にのみ摺
動自在に装着されている。

刃物台３ａ、３ｂは、ミリングカッタやドリル等の回転
工具を含む複数の工具を装着したタレフ）９ａ、９ｂを
それぞれ備え、各タレットは、インデックスモータ１０
ａ、１０ｂで割出し駆動されて工具の選択が行われ、各
インデックス位置において面歯車継手により刃物台３ａ
、３ｂに強固に固定される。タレットに装着した回転工
具は、ミリング用モータ３９ａ、３９ｂで回転駆動され
る。

各スライド６．７．８には、その送りモータ１２ａ、１
２ｂ、１３ａ、１３ｂ、送りネジ１４ａ、１４ｂ、１５
ａ、１５ｂ及び図示されないポールナンドからなる送り
装置が設けられている。送りモータ１２ａ、１２ｂ、１
３ａ、１３ｂは、エンコーダ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、
１７ｂを内蔵したサーボモータが用いられており、その
回転角を制御することにより、第２主軸台２ｂ及び第１
、第２刃物台３ａ、３ｂの移動位置決めが行われる。

第３図は、Ｘスライド６の位置決め用の送りモータ１２
ｂの制御ブロック図を示したもので、ＣＮＣ装置４６か
らの位置決め指令に基いてサーボモータ１２ｂが回転し
てＸスライド６を所定の位置に位置決めする。サーボモ
ータ１２ｂの回転量は、エンコーダ１６ｂによって検出
されてＣＮＣ装置４６にフィードバンクされ、これによ
って２スライド６が正確に位置決めされる。

主軸台２ａ１２ｂには、第４図に示すように、それぞれ
の主軸１１ａ、４１ｂにチャック１９、チャック開閉用
のチャックシリンダ２０、旋削モータ２１、主軸割出し
装２２３、該割出し装置と主軸を係脱するシフト歯車対
２４．２５及び主軸エンコーダ２７が装着されている。

旋削モータ２１は、■ベルト２８伝動により主軸１１を
駆動しており、主軸１１の回転角は、タイミングベルト
２９で主軸１１と連結された主軸エンコーダ２７で検出
されている。一方、シフト歯車対２４．２５により主軸
１１と係脱される割出し装２２３は、精密位置決めが可
能な割出しモータ２２によって駆動され、減速機３０を
介して主軸１１を低速回転させる。割出しモータ２２の
回転は、該モータに内蔵された割出しエンコーダ２６に
よって検出され、第２図と同様なサーボ制御によって主
軸１１０位相を制御している。

ワークに旋削加工を行う際には、シフト歯車対２４．２
５を切り離して割出し装置２３が主軸１１から切り離す
。またコンタ−リングのフライス加工等で主軸１１を低
速回転させるときには、シフト歯車対２４．２５を噛合
させて割出し装置２３を主軸１１に連結し、割出しモー
タ２２で主軸１１を回転させる。

第５図は旋削モータの制御ブロック図である。

第１及び第２旋削モータ２１ａ、２１ｂは、個別運転さ
れるときには、ＣＮＣ装置４６からの個別の速度指令を
受けたモータ制御部５２ａ、５２ｂが個々にその速度を
制御している。想像線で囲んで示す同期制御装置５３は
、遅速弁別回路５４、補正値設定器５５、補正指令回路
５６、切換器５７並びに第１及び第２速度指令補正回路
５８ａ、５８ｂからなる。遅速弁別回路５４は、ミリセ
カンド単位の微少時間における主軸エンコーダ２７ａ、
２７ｂの出力パルスをカウントし、その大小により第１
主軸１１ａと第２主軸１１ｂとに位相差や速度差が生じ
ているかどうかを監視している。

補正値設定器５５には、単位時間間隔毎に与える速度補
正値が設定されている。この補正値は、ＣＮＣ装置４６
のプログラムで与えるようにすることもできる。補正指
令回路５６は、遅速弁別回路５４の出力を受けて、補正
値設定器５５に設定された補正値を減算又は加算指令と
して速度指令補正回路５８ａ、５８ｂに与える。勿論、
位相や速度が進んだ側には減算指令として、遅れた側に
は加算指令として補正値が与えられる。速度指令補正回
路５８ａ、５８ｂは、ＣＮＣ装置４６から与えられた速
度指令にこの補正値を加減してモータ制御部５２ａ、５
２ｂに速度指令を与える。この一連の制御サイクルを短
い時間間隔で連続して行うことにより、第１主軸１１ａ
と第２主軸１１ｂを同期させている。

第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂを同期駆動するときに
は、切換器５７で第１主軸側の速度指令が第１及び第２
モータ制御部５２ａ、５２ｂの両者に与えられるように
すると共に、補正信号が速度指令補正回路５８ａ、５８
ｂに与えられるように切換器５７を切り換える。

本発明の防振加工は、ＣＮＣ装２４６の加ニブログラム
で指令される。以下、この発明の防振加工方法の一実施
例を第１図のフローチャートに基いて説明する。

一工程の加ニブログラム、例えばあるワークの中央部の
旋削粗削りならその旋削加工において、防振加工が指令
されると、第１図の制御ルーチンは、第２チヤツク１９
ｂがワークを既に把持しているかどうか調べ（防振加工
はワークが第１主軸で把持されているときに指令される
ので、このことは、ワークが第１主軸と第２主軸との両
方で把持されているかどうかを調べることと同意義であ
る。）、若し第２チヤツク１９ｂがワークを把持してい
なければ、ＮＣ画面にアラームメツセージを表示させ、
機械を停止させる。

次に予めＣＮＣ装置４６に記憶されているワークの材質
、長さ、径等のデータを読み込み、材質やワーク毎に登
録された許容応力にワークの最小断面積を乗じてワーク
に与える軸力を算出し、この軸力をワークの両端から与
えたときのワークの歪量を算出する。そしてＺ軸送りモ
ータ１２ｂにこの歪量に対応する移動指令を与え、Ｚス
ライド６をこの歪量だけ移動させる。この状態で、ワー
クには、引張又は圧縮方向の軸力が加わり、ワークの剛
性が高くなる。

その後、プログラムで指定された一工程の加工を行い、
該−工程の加工が終了したら、防振加ＩＣの実行のため
に特別に行った動作をもとに戻し、次の加工に進む。若
しプログラムにより指令された加工が防振加工でなけれ
ば、分岐ステップ６１及び６２で制御が分岐して防振加
工のための準備手続き及び復元手続きを通らないので、
加ニステップ６３で通常どおりの加工が行われるだけで
ある。

（発明の効果） 以上説明したこの発明の加工方法によれば、加ニブログ
ラムにおいて防振加工を指定するだけで加工中のワーク
の振動を抑制した状態で加工を行うことが可能となり、
ステデイレストを用いないで行うことのできる加工の範
囲を相当に拡大することができ、ステデイレストの製作
に要する費用やステデイレストの設直に要する作業時間
や人手を大幅に低減することができる。更に上記の方法
は、旋盤のハードウェア自体には何等の改変も必要とせ
ず、加ニブログラムで防振加工を指定することのみによ
って実施できるので、従来装置にも簡単に採用できると
いう特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す図で、第１図は制御手順
を示すフローチャート、第２図は２主軸対向旋盤の模式
的な平面図、第３図は第２主軸台の位置決め装置を示す
ブロック図、第４図は主軸駆動装置を示す模式的な平面
図、第５図は旋削モータの同期制御装置を示すブロック
図である。 図中、 １：ベース　　　　　　　２ａ　、　２ｂ　：主軸台６
：Ｚスライド　　　　　１１ａ、１１ｂ：主軸１２ｂ＝
送りモータ １９ａ、１９ｂ：チャック １６ｂ＝エンコーダ ２１ａ、２１ｂ：旋削モータ ２７ａ、２７ｂ：主軸エンコーダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一軸線上で対向する第１主軸（１１ａ）と第２主軸（
   １１ｂ）とを有し、第１主軸（１１ａ）はベース（１）
   に固定され、第２主軸（１１ｂ）は主軸方向に進退自在
   に装着されており、第２主軸（１１ｂ）を主軸方向に位
   置決め駆動するサーボモータ（１２ｂ）が設けられてい
   る２主軸対向旋盤において、ワークの一端を第１主軸（
   １１ａ）で把持して加工を行う際に、第２主軸（１１ｂ
   ）でワークの他端を把持し、その後加工しようとするワ
   ークの材質に応じて予め決定された軸応力をワーク内に
   生成させるように上記サーボモータ（１２ｂ）に移動指
   令を与えて第２主軸（１１ｂ）を移動させ、その後当該
   ワークを加工することを特徴とする、２主軸対向旋盤に
   おける防振加工方法。