JPH04365525A - 複合加工機械 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削ユニットと研削ユ
ニットとを装備した複合加工機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械部品の中で、寸法精度はもちろん、
面精度の厳しい精密加工及び、熱処理を施した鋼材や一
般に難削材といわれる特殊材の仕上げ加工に研削加工が
行われる。近年、高硬度材料の切削が可能な工具の開発
が進み、例えば、ＣＢＮ（Ｃｕｂｉｃ　　Ｂｏｒｏｎ　
　Ｎｉｔｒｉｄｅ：立方晶窒化ホウ素）工具は、ＣＢＮ
の粒子を超高圧下で合成し、合成した結晶粒を再び超高
圧下で焼結したもので、高硬度材の切削が可能である。 熱処理を行う前のワークを切削加工し、同一の機械上で
熱処理と研削加工を施すことは、例えば、特開昭６３ー
１０１０８８号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、ＣＢＮ工具で熱
処理後のワーク等高硬度材を切削し、さらに研削加工を
施してワークを完成させる場合、切削工程と研削工程と
はそれぞれ別個の加工機械で、且つ、多工程により行っ
ていた。したがって、ワークの段取り替えを必要とし、
トータルリードタイムが長くなっていた。さらに、加工
の第１工程と第２工程でワークのつかみ替えが必要な場
合に、１基の主軸台のみの加工機械にあっては、チャッ
キングのしなおしによるワークの心出しを必要とし、工
数の増加要因となっていた。そこで本発明は、同一機械
上で切削加工と研削加工を施すことができる複合加工機
械を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の複合加工機械は
、１台のベッドの上に切削工具又はミル工具、計測工具
を装着した旋削ミルユニットと、研削工具を装着した研
削ユニットとを備える。　　ワークはテーブル上に対向
して配設した２台の主軸台の主軸により保持される。　
　主軸台間の距離は制御でき、またそれぞれの主軸の回
転位置も割り出しができる。旋削ミルユニットは、タレ
ット式の刃物台を備える。研削ユニットは、外研ユニッ
トと内研ユニットを備え、旋回軸まわりに配設される。 直線方向の制御軸５つと、回転軸の制御軸３つの合計８
つの制御軸をもつ。

【０００５】

【作用】以上の構成により、ワークを対向する主軸間で
受渡して加工できるので、複雑な形状を有するワークも
短時間で効率良く加工される。さらに、旋削ミルユニッ
トによる切削加工と研削ユニットによる研削加工を同一
機械で実行するので、熱処理ワークを高精度に且つ、最
短のリードタイムで加工することができる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の複合加工機械１の平面図、
図２は正面図である。複合加工機械１は、ベッド１０と
、ベッド１０上に配設した第１の案内面１２上に案内さ
れて軸Ｚ１方向に摺動するテーブル２０を有する。テー
ブル２０上には、第１の主軸台３０がとりつけられ、第
１の主軸台３０に第１の主軸３５が装備される。第１の
主軸３５は回転軸Ｃ１まわりに回転自在であるとともに
、回転位置を制御される。テーブル２０上には、第２の
案内面が設けられ、第２の主軸台５０が軸Ｚ２に沿って
摺動自在に配設される。第２の主軸台５０に装備される
第２の主軸５５は、回転軸Ｃ２まわりに回転自在である
とともに回転位置を制御される。テーブル２０の移動軸
Ｚ１と第２の主軸台５０の移動軸Ｚ２は平行である。 ベッド１０上の軸Ｚ１に沿う第１の案内面１２に直交し
て、第３の案内面１４が配設され、第３の案内面１４上
に旋削ミルユニット６０が移動軸Ｘ１に沿って摺動自在
に装備される。旋削ミルユニット６０は、タレット式の
刃物台６５を備える。ベッド１０上には、さらに、第３
の案内面１４に平行して第４の案内面１６が配設され、
第４の案内面１６上に研削ユニット７０が移動軸Ｘ２に
沿って摺動自在に装備される。研削ユニット７０は軸Ｘ
２に沿って移動自在であるとともに、軸Ｘ２と軸Ｚ１が
形成する面に垂直な軸Ｂまわりに旋回自在に、かつ、旋
回位置を制御可能にとりつけられる。

【０００７】研削ユニット７０は、ワークの外径部を研
削する外研ユニット７４と、ワークの内径部を研削する
内研ユニット７６を備える。研削ユニット７０は、軸Ｘ
２と軸Ｚ１が形成する面に垂直な第５の案内面７１を有
し、第５の案内面上に内研ユニット７６が移動軸Ｙに沿
って摺動自在に装備される。研削ユニットに装備する外
研ユニットや内研ユニット等の研削ヘッドを、タレット
式のヘッドにとりつけるように構成することもできる。 旋削ミルユニットの刃物台と研削ユニットの研削ヘッド
は背中合わせに配設される。本発明の複合加工機械１は
、同一平面上に配設される４個の移動軸Ｚ１、Ｚ２、Ｘ
１、Ｘ２と、この平面に垂直な移動軸Ｙ，および３個の
回転軸Ｃ１、Ｃ２、Ｂ、の合計８個の制御軸を備える。

【０００８】図３は、複合加工機械１のより詳細を示す
平面図である。図４は正面図、図５は図３のＨ矢視図、
図６は図３のＫ矢視図である。ベッド１０上にとりつけ
た第１の案内面１２に対して、テーブル２０にとりつけ
たリニアガイド１３０が摺動自在に係合する。ベッド１
０にとりつけた第１のサーボモータ１１０は、ボールネ
ジ１２０を回転制御し、ボールネジ１２０はテーブル２
０に螺合する。したがって、サーボモータ１１０の回転
速度と回転量に応じて、テーブル２０は軸Ｚ１上で移動
速度と移動位置が制御される。テーブル２０の一端部に
固着した第１の主軸台３０は、第１の主軸３５を回転自
在に支持する。第１の主軸台３０に内蔵された第２のサ
ーボモータは、第１の主軸３５の軸Ｃ１まわりの回転速
度と回転位置を制御する。テーブル２０上にとりつけた
第２の案内面２１上に対して、第２の主軸台５０にとり
つけたリニアガイド２３０が摺動自在に係合する。テー
ブル２０の他端部にとりつけた第３のサーボモータ２１
０は、ボールネジ２２０を回転制御する。第２の主軸台
５０にとりつけたボールナットは、ボールネジ２２０に
螺合し、第３のサーボモータ２１０の回転速度と回転量
に応じて、第２の主軸台５０は軸Ｚ２上で移動速度と移
動位置が制御される。第２の主軸台５０は、第２の主軸
５５を回転自在に支持する。第２の主軸台５０に内蔵さ
れた第４のサーボモータは、第２の主軸５５の軸Ｃ２ま
わりの回転速度と回転位置を制御する。複合加工機械１
上には、刃物台にとりつける切削工具の刃先位置を計測
する刃先位置計測装置１７０と、ワークの寸法を計測す
るワーク計測装置１８０が装備される。

【０００９】図５において、ベッド１０にとりつけた第
５のサーボモータ６１０はボールネジ６２０を回転制御
する。旋削ミルユニット６０にとりつけたリニアガイド
６２５は、ベッド１０上に固着された第３の案内面１４
に係合するとともに、旋削ミルユニットのボールナット
６３０はボールネジ６２０に螺合する。したがって、サ
ーボモータ６１０の回転速度と回転量に応じて、旋削ミ
ルユニット６０は軸Ｘ１上で移動速度と移動位置が制御
される。旋削ミルユニット６０は、タレット式の刃物台
６５を備える。刃物台６５は、その周囲に例えば１２本
の工具６５０を交換自在に装着される。工具６５０は、
旋削加工用の工具やミル加工用の回転工具が使用できる
。刃物台６５に装備する各種の旋削工具や回転工具６５
０を使用して、ワークに対して種々の加工を施すことが
できる。

【００１０】図６において、ベッド１０にとりつけた第
６のサーボモータ７１０は、ボールネジ７１２を回転制
御する。研削ユニット７０にとりつけたリニアガイド７
１４は、ベッド１０上に固着された第４の案内面１６に
係合するとともに、研削ユニット７０のボールナット７
１６はボールネジ７１２に螺合する。したがって、サー
ボモータ７１０の回転速度と回転量に応じて、研削ユニ
ット７０は軸Ｘ２上で移動速度と移動位置が制御される
。研削ユニット７０は、軸Ｘ２に沿って制御されるとと
もに、軸Ｂまわりに割り出しが可能である。そして、研
削ユニット７０の対角位置に外研ユニット７４と内研ユ
ニット７６を装備する。外研ユニット７４は、外径研削
砥石７５０を備える。外径研削砥石７５０の先端は、軸
Ｂを中心にして、半径Ｒ１で旋回する。内研ユニット７
６は、内径研削砥石７７０を備える。内径研削砥石７７
０の先端は、軸Ｂを中心にして、半径Ｒ２で旋回する。

【００１１】図７は、研削ユニットの平面図、図８は図
７のＭ矢視図である。研削ユニット７０は、モータ７４
０を支持し、モータ７４０は外研ユニット７４の外研砥
石７５０を回転させる。研削ユニット７０の外周部に固
着された第５の案内面７１は、内研ユニット７６を摺動
自在に支持する。研削ユニット７０にとりつけた第７の
サーボモータ７６０は、タイミングベルト７６２を介し
てボールネジ７６４を回転制御する。内研ユニット７６
にとりつけたボールナット７６６は、ボールネジ７６４
に螺合する。したがって、サーボモータ７６０の回転速
度と回転量に応じて、内研ユニット７６は軸Ｙ上で移動
速度と移動位置が制御される。内研ユニット７６にとり
つけたモータ７７５は、内研砥石７７０を駆動する。図
９は、研削ユニット７０の軸Ｂまわりの旋回機構を示す
説明図であって、中心線から半載した断面図である。研
削ユニット７０のベース７００は、リニアガイド７１４
を介してベッド上に配設した案内面１６上に摺動自在に
支持される。ベース７００は、クロスローラ軸受７２４
を介して旋回台７２０を回転自在に支持する。旋回台７
２０の中心部に設けた軸７２２は、ベース７００にとり
つけたブッシュ７０２の穴に挿入され、ブッシュ７０２
と軸７２２との間に切削油等のカップリングが形成され
る。ベース７００には、図示しない第８のサーボモータ
が装備され、この第８のサーボモータによりウォームギ
ヤ７３０が回転制御される。ウォームギヤ７３０は、旋
回台７２０と一体に形成されたウォームホイール７２６
と噛み合い、旋回台７２０を割出す。旋回台７２０は、
ブレーキプレート７２８を備え、ブレーキプレート７２
８を油圧シリンダで把持して旋回台を割出し位置にクラ
ンプする。旋回台７２０は、外研ユニットのモータ７４
０及び内研ユニット７６を支持し、モータ７４０は外研
砥石を取り付けるスピンドル７４２を駆動する。

【００１２】本複合加工機械１は以上のように、対向し
て配設され、互いに独立して軸線方向の移動を制御され
る２基の主軸台を備えるので、第１の主軸台と第２の主
軸台は共同して長尺のシャフトを取扱うことができる。 また、第１の主軸台で第１工程を加工したワークを第２
の主軸台へ受渡して第２工程を加工することができるの
で、複雑な形状のワークを短時間で、かつ高精度に生産
することができる。さらに、焼入れワークを切削する旋
削ミルユニットと研削ユニットを装備しているので、ス
ピンドル等の表面硬度が高く、かつ高精度の加工を必要
とする部品の生産に適する。なお、内研ユニット７６の
砥石の取付方向を１８０度変更するユニットを用意する
ことにより、研削加工範囲を一層に増大させることがで
きる。

【００１３】図１０は、本複合加工機械の制御装置の全
体を示すブロック図である。全体を符号９０で示す制御
装置は、主制御部９００と、バス９１０を介して連結さ
れる種々の制御要素を備える。制御要素としては、キー
ボード９１２、画像表示装置９１４、ワーク計測装置１
８０の制御装置９１６及び計測データの処理部９１８、
プログラマブルコントローラのインターフェース９２０
、プログラムメモリー９２２、データメモリー９２４、
パラメーターメモリー９２６、外部記憶装置９３０及び
外部記憶装置に対する入出力処理部９２８を備える。サ
ーボモータの制御部としては、テーブルのサーボモータ
１１０のテーブル位置（Ｚ１）制御部９５０、第１の主
軸のサーボモータ３１のＣ１軸の制御部９５２、第２の
主軸台のサーボモータ２１０の位置（Ｚ２）制御部９５
４、第２の主軸のサーボモータ５１のＣ２軸の制御部９
５６を備える。また、第１の主軸のサーボモータ３１と
刃物台に連結する主軸、ミル軸制御部９６０、サーボモ
ータ６１０の旋削ユニット位置（Ｘ１）制御部９６２、
サーボモータ７６０の内研ユニット位置（Ｙ）制御部９
７０、第２の主軸のサーボモータ５１と研削ユニットに
連結する主軸、砥石軸制御部９６４、サーボモータ７１
０の研削ユニット位置（Ｘ２）制御部９６６、研削ユニ
ット旋回位置（Ｂ）制御部９７２を備える。この複合加
工機械は以上のように、合計８個の制御軸を有し、複雑
な加工を実行する。

【００１４】図１１は研削ユニット７０の平面図と側面
図を示す。研削ユニット７０に装備される内研ユニット
７６は、研削ユニット７０に設けられる案内面７１に係
合するガイド部７７４を有し、軸Ｙに沿って移動する。 内研ユニットのモータ７７５は、スピンドル７７６にと
りつけた内研砥石７７０を駆動して内研を実行するが、
標準の内研ユニット７６は、内研砥石７７０の向きが、
外研ユニット７４の外研砥石７５０に対して対称に配設
されている。この標準の内研ユニット７６に加えて、図
１２に示す第１の交換内研ユニットは７６Ａは、砥石７
７０Ａをとりつけたスピンドル７７６Ａが標準の内研ユ
ニット７６のスピンドル７７６とは１８０度反対側に装
備されている。この第１の交換内研ユニット７６Ａをガ
イド部７７４Ａを介して案内面７１に摺動自在にとりつ
けることにより、第２の主軸にチャッキングされるワー
クの内研を実行することができる。図１３は第２の交換
内研ユニット７６Ｂを示す。この内研ユニット７６Ｂは
、砥石７７０Ｂを駆動するスピンドル７７６Ｂが標準ユ
ニット７６のスピンドル７７６に対して９０度旋回した
方向に配設してある。この交換内研ユニット７６Ｂを使
用することにより、例えばワーク表面に設けるカム溝等
の研削加工が可能となる。そして、本複合加工機械は、
対向して配設した第１の主軸３５と第２の主軸５５を備
えるので、２基の主軸の間でワークを受け渡すことで、
ワーク全体の旋削加工及び研削加工を段取り無しで短時
間で達成できる。

【００１５】図１４はワーク８０の例を示し、このワー
ク８０は、小径部８１０と大径部８２０を有する段付の
円筒部材であって、小径部８１０の外周面８１２と、大
径部８２０の外周面８２２と、内周面８３０に研削加工
を施すものとする。単独の主軸を備えた研削機械にあっ
ては、大径部８２０をチャッキングして小径部８１０の
外周面８１２と内周面８３０を加工した後に、小径部８
１０をチャッキングしなおして、大径部８２０の外周面
８２２の外研を実行する必要がある。　　この機械にあ
っては、主軸間でワークを自動的に受渡して上述した工
程を完了することができる。

【００１６】図１５はワーク８０の大径部８２０を第１
の主軸３５にチャッキングした状態を示す。第１の主軸
３５は軸Ｃ１まわりにワーク８０を回転させるとともに
、テーブルが軸Ｚ１方向にトラバースされる。研削ユニ
ット７０は軸Ｘ２方向に送られるので、軸Ｃ１、Ｚ１、
Ｘ２を同時に制御することで、ワーク８０の小径部８１
０の外周面８１２を外研ユニットの砥石７５０により加
工することができる。次に、研削ユニットを軸Ｂまわり
に１８０度旋回させて内研ユニット７６をワーク８０側
に対向させ、内周面８３０を加工する。加工の第１工程
が完了すると、ワーク８０を第２の主軸５５側へ受け渡
す。第２の主軸５５は、テーブル上を軸Ｚ２方向に移動
してワーク８０の小径部８１０を把持する。その後第１
の主軸３５のチャッキングを開放し、第２の主軸５５は
所定の位置まで後退する。

【００１７】図１６はこの状態を示し、ワークの大径部
８２０の外周面８２２を外研砥石７５０で加工する。こ
の加工の場合には、制御軸はテーブルの送り軸Ｚ１と、
第２の主軸５５の回転軸Ｃ２と、研削ユニット７０の送
り軸Ｘ２となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の複合加工機械は以上のように、
ベッド上にそれぞれ独立して制御される旋削ミルユニッ
トと、研削ユニットとを平行に配設してあるので、熱処
理済みワークを高精度にかつ効率よく加工することがで
きる。ワークを保持する主軸は、同一テーブル上に対向
して配設され、両主軸間の距離を制御できるので、チャ
ックワーク、センターワークとも容易に達成される。ま
た、ワークを両主軸の間で受け渡すことで、第１工程と
第２工程の加工を同一機械上で達成でき、リードタイム
も短縮され、複雑な形状のワークを効率よく加工するこ
とができる。研削ユニットは、旋回できるので、テーパ
ー部の研削加工が可能であって、さらに内研ユニットは
鉛直方向にも制御され、広範囲な研削加工を達成するこ
とができる。この内研ユニットに、砥石の取付方向が互
いに１８０度異なる２種類のユニットを用意しておくこ
とにより、更に多種類のワークに対応することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合加工機械の平面図。

【図２】正面図。

【図３】制御軸を示す平面図。

【図４】正面図。

【図５】図３のＨ矢視図。

【図６】図３のＫ矢視図。

【図７】研削ユニットの平面図。

【図８】図７のＭ矢視図。

【図９】研削ユニットの旋回機構を示す説明図。

【図１０】制御装置のブロック図。

【図１１】研削ユニットの詳細を示す説明図。

【図１２】内研ユニットの第１の交換ユニットを示す説
明図。

【図１３】内研ユニットの第２の交換ユニットを示す説
明図。

【図１４】ワークの断面図。

【図１５】研削加工の第１工程を示す説明図。

【図１６】研削加工の第２工程を示す説明図。

【符号の説明】

１　　複合加工機械 １０　　ベッド １２　　第１の案内面 １４　　第３の案内面 １６　　第４の案内面 ２０　　テーブル ３０　　第１の主軸台 ３５　　第１の主軸 ５０　　第２の主軸台 ５５　　第２の主軸 ６０　　旋削ミルユニット ６５　　タレット式刃物台 ７０　　研削ユニット ７１　　第５の案内面 ７４　　外研ユニット ７６　　内研ユニット ９０　　制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベッドと、ベッド上に配設される第１
   の直線案内面に摺動自在に支持されて制御されるテーブ
   ルと、テーブル上にとりつけられる第１の主軸台と、第
   １の主軸台に装備されて第１の回転軸まわりに制御され
   る第１の主軸と、テーブル上に第１の直線案内面に平行
   に配設される第２の直線案内面に摺動自在に支持されて
   制御される第２の主軸台と、第２の主軸台に装備されて
   第１の回転軸と同心の第２の回転軸まわりに制御される
   第２の主軸と、ベッド上に第１の直線案内面に直交して
   配設される第３の直線案内面に摺動自在に支持されて制
   御される旋削ミルユニットと、ベッド上に第３の直線案
   内面に平行に配設される第４の直線案内面に摺動自在に
   支持されて制御される研削ユニットとを備えてなる複合
   加工機械。
2. 【請求項２】　　旋削ミルユニットは、タレット式の刃
   物台を有し、刃物台に複数の工具を交換自在に装着して
   なる請求項１記載の複合加工機械。
3. 【請求項３】　　研削ユニットは、第４の直線案内面上
   で摺動制御されるベースと、ベースに対して垂直な第３
   の回転軸まわりに制御される旋回台と、旋回台にとりつ
   けられる外研ユニット及び内研ユニットとを備えてなる
   請求項１記載の複合加工機械。
4. 【請求項４】　　旋回台は、第３の回転軸に平行に配設
   される第５の直線案内面を有し、該直線案内面に対して
   内研ユニット又は外研ユニットが摺動自在に支持されて
   制御される請求項３記載の複合加工機械。