JPH0647603A

JPH0647603A - Ｎｃ自動旋盤による加工方法

Info

Publication number: JPH0647603A
Application number: JP13988793A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Mihara; 国是三原; Kenji Sugimoto; 健司杉本; Kunio Fukuyama; 邦男福山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】複数個のバイトを有する旋盤において、バイ
ト選択時の非切削時間を極力小さくし、且つＮＣ制御さ
れる軸を最小にする刃物台の構成を提供し、この刃物台
の構成における最適な加工方法を提供する。【構成】刃物送り台は、主軸中心線を挟んで内側に向
かって対向して設けられた複数個の工具又は工具の組を
保持する工具ホルダ２２，２３，２４を有する。刃物送
り台をＸ、Ｙ軸方向に移動させて複数個の工具から所定
の工具を選択し、工具又は工具の組毎に定められた所定
の工具進入始点位置に位置決めする工程と、工具を所定
の切削条件で移動してワークを切削加工する工程と、切
削加工工程の終了後、工具又は工具の組毎に定められた
所定の後退位置に移動し、この後退位置から次に選択さ
れた工具の工具進入始点位置に最短時間で到達するよう
に直接移動させる工具交換工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ自動旋盤による加
工方法に関するものであり、特に、主軸中心線を避けて
配置され、主軸中心線に直交し且つ相互に直交するＸ軸
方向とＹ軸方向に移動可能な刃物送り台と、該刃物送り
台に設けられ、主軸中心線を挟んで内側に向かって対向
して設けられた複数個の工具又はこれら工具の組を保持
する工具ホルダとを有するＮＣ自動旋盤による加工方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のＮＣ自動旋盤の発達は目覚ましい
ものであり、高能率のＮＣ自動旋盤が種々発表されてい
る。しかし、同一製品を連続して多数生産する場合に
は、未だカム式の自動旋盤には及ばない。その最大の原
因は、バイトの選択、交換に要する時間が長い点による
ものと思われる。即ち、カム式の自動旋盤では、１本の
バイトで切削している間に次のバイトがワークの近くま
で接近し、切削作業の完了したバイトが後退すると同時
に次のバイトが前進してワークを切削することが可能で
あり、或いは２本のバイト又はバイトとドリルによって
同時に加工することもしばしば行われ、バイト交換時に
おける非切削時間を極力少なくするようなカムの設計法
が確立されている。

【０００３】しかし、ＮＣ旋盤におけるバイトの選択、
交換は、１本のバイトによる切削作業の終了後、工具交
換のために刃物台が後退して工具原点まで戻り、工具原
点で次のバイトを選択して交換し、加工域に前進して次
のバイトによる切削作業を行うように構成されているの
が通常であり、どうしてもバイト交換時の非切削時間が
長くなってしまうことになる。勿論、それぞれのバイト
に独立したバイト送り機構を設け、それぞれをＮＣ制御
すれば、カム式の自動旋盤と同様にバイトの選択、交換
をすることも可能となるが、多数の制御軸を同時にＮＣ
制御することになり、ＮＣ装置も機械自体も高価なもの
となるとともに、各軸相互の干渉を防止するためには、
ソフトウェアによるにしてもハードウェアによるにして
もかなり複雑な干渉防止策を講じなければならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、複数個のバイトを有する旋盤において、バイト
交換時の非切削時間を極力小さくし、且つＮＣ制御され
る軸を最小にする刃物台の構成を提供し、この刃物台の
構成における最適な加工方法を提供しようとするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、主軸中心線を避けて配置され、主軸中心
線に直交し且つ相互に直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移
動可能な刃物送り台と、該刃物送り台に設けられ、主軸
中心線を囲んで内側に向かって対向して設けられた複数
個の工具又はこれら工具の組を保持する工具ホルダとを
有するようにＮＣ自動旋盤を構成し、このＮＣ自動旋盤
において、前記刃物送り台をＸ軸方向及びＹ軸方向に移
動させることによって、前記複数個の工具から所定の工
具を選択し、該工具又は該工具を含む工具の組毎にワー
クの加工始点に接近して設定された所定の工具進入始点
位置まで、前記選択された工具を移動して位置決めする
工程と、前記選択された工具を所定の切削条件に従って
移動させて、ワークを切削加工する工程と、該工具によ
る切削加工工程の終了後、工具又は工具の組毎にワーク
の加工終点に接近して設定された所定の後退位置まで後
退し、該後退位置から次に選択された工具が該工具の工
具進入始点位置まで最短時間で到達するように、刃物送
り台を直接移動させる工具交換工程とからなるようにＮ
Ｃ自動旋盤の加工方法を構成したものである。

【０００６】

【作用】本発明は、ＮＣ自動旋盤の刃物送り台が以上の
ように構成されているので、工具の交換のためのスペー
スを必要とせず、従って、従来技術のように、切削作業
の終了後、刃物台が後退して一旦工具原点まで戻り、次
のバイトに交換してから再度加工域に前進して次のバイ
トによる切削作業を開始する必要はなく、切削作業の終
了後、ワークにごく接近した所定の後退位置（場合によ
っては切削作業の終了位置）までバイトが後退すると、
工具の選択工程を経ることなく、直ちに次に選択された
工具の工具進入始点位置（この位置もワークにごく接近
した位置である）に最短時間で到達するように、早送り
で次に選択された工具を直接移動させる工具交換工程と
するものである。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。図
１及び図２は本発明の加工方法に適したＮＣ旋盤の１実
施例であって、図１は正面断面図、図２は左側面図を示
す。図において、主軸１はベース２上を前後方向（図１
では左右方向）に摺動可能に支持されており、図示しな
いＮＣ装置によって制御されるサーボモータ３の回転が
ボールネジ４に伝達され、ナット５によって直線運動に
変換されて主軸１が前後方向に摺動する。主軸１は中空
となっており、棒材６が貫通して前方に突出し、チャッ
ク７で把持されて主軸１と共に回転する。

【０００８】主軸１の前方には、主軸中心線上にガイド
ブッシュ８を有するコラム９が設けてあり、このコラム
９に、主軸中心線に直交し、かつ互いに直交するＸＹ両
軸方向に摺動可能な案内面が設けられ、この案内面によ
って支持、案内される刃物送り台１０は、左右方向（Ｘ
軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に摺動可能となって
いる。即ち、コラム９に固定された１対のガイドレール
１１によってボール１２を介して案内されたスライドプ
レート１３は、１組のボールスライドを形成して左右方
向に摺動可能であり、スライドプレート１３に固定され
た左右スライド１４と刃物送り台１０との間にも、同様
にガイドレール１５、スライドプレート１６（図２）及
び図示しないボールとによって構成されたボールスライ
ドによって上下方向に摺動可能となっている。

【０００９】これら直交する２個の案内面は、それぞれ
図示しないＮＣ装置によって制御されるパルスモータ１
７、１８の回転がボールネジ１９、２０に伝達されて刃
物送り台１０を上下方向、左右方向に摺動させる。

【００１０】刃物送り台１０には、それぞれ２個のバイ
ト２１を取付可能にした３個のバイトホルダ２２、２
３、２４が、主軸中心線に向かって放射状に取り付けて
ある。即ち、バイトホルダ２２、２４は水平方向に相互
に対向して、バイトホルダ２３は垂直方向にバイトを取
り付けるようになっており、パルスモータ１７、１８に
よってそれぞれバイトの選択及び切込深さが制御され
る。

【００１１】図３は、図２のワークとバイトとの相対関
係をより詳細に示した図であって、それぞれのバイトホ
ルダ２２、２３、２４に取り付けられたそれぞれの組の
バイト（例えばバイトホルダ２２に取り付けられたバイ
ト２１ａ、２１ｂなど）は刃先位置が同一になるように
揃えられていて、所定のピッチＰで取り付けられてい
る。

【００１２】図３は、垂直方向に取り付けられた左側の
バイト２１ｃが工具進入始点位置にある状態を示してい
る。工具進入始点位置は、バイトが主軸中心線に向かっ
て進入する送り方向に沿い、ワーク最大径ｄ（即ちワー
クに対する加工始点）よりわずかな距離ａだけ離れた位
置に設定されており、本実施例では、主軸中心線を原点
とする上下及び左右の直交座標の座標軸上にそれぞれの
組のバイトに対応して設けられている。

【００１３】選択されたバイトは、一旦この工具進入始
点位置に達し、次いで切削点まで進入し、切込方向の送
りが与えられて切削作業が行われる。例えば、バイト２
１ｃが選択されると、図３に示すように工具進入始点位
置に最高速の早送りで送られ、次いでパルスモータ１８
によって切削点の近傍まで所定の早送りで接近し、切削
送りとなって所定の加工寸法まで送られ、主軸１が前進
して切削作業が行われる。切削作業が終了するとバイト
２１ｃは工具進入始点位置（バイト２１ｃの後退位置）
まで戻り、加工プログラムに従って次のバイト（例えば
バイト２１ｅ）が選択され、そのバイトの工具進入始点
位置まで早送りで送られる。

【００１４】この場合、図３にバイト２１ｅの移動経路
のいくつかが示されているように、本発明のように構成
されたＮＣ旋盤では、経路Ｂと経路Ｃとの間に含まれる
どの経路を通って移動しても、バイト相互間又はワーク
とバイトとの間で干渉が生じることは全くなく、最短の
時間で到達するように設定することができる。更にバイ
トの取付ピッチｐがワーク半径ｄ／２よりも大きけれ
ば、切削作業の終了したバイト２１ｃが一旦工具進入始
点位置まで後退することなく、切削作業の終了と同時に
次に選択されたバイト２１ｅが工具進入始点位置へ直接
移動しても支障なく、切削作業の終了から次のバイトへ
の交換までの時間が更に短縮される。従って、切削終了
後のバイトの後退位置は工具進入始点位置に限定される
ものではなく、工具進入始点位置とは別の切削作業の終
了した位置又はこれからわずかに後退してワークにごく
接近した任意の位置を所定の後退位置として、後述する
工具進入始点位置の指定と同様にして指定すれば良い。
図３において距離（ａ＋ｂ）は切削に関与していないバ
イトとワークとの最小スキマであって、切粉の流れ等を
勘案して決定される。

【００１５】本実施例では、隣接するバイトホルダ間に
おけるバイト選択のための最大移動距離は、図３におい
ては、バイト２１ｅを選択する場合であり、この場合の
移動距離は、

【数１】であり、一般化して水平方向にｎ₁本のバイト、上下方
向にｎ₂本のバイトが取り付けられている場合には、

【数２】であり、最も離れているバイト２１ａから２１ｆ（又は
２１ｂから２１ｅ）へ移動する場合でも、

【数３】又は

【数４】であって、これは図３からも明らかなように、工具交換
工程のための移動距離は、従来のＮＣ旋盤のバイト交換
のための移動距離に比較すれば非常に短い距離であり、
更に通常は次に選択されるバイトとして隣接するバイト
を使用すれば、ｐ又は１．４ｂ（＝数５）だけのストロ
ークでバイトの交換が完了するものであって、バイト交
換のための非切削時間は大幅に短縮することができる。

【数５】

【００１６】勿論、選択された次のバイトの移動経路
は、図３にＡで示す直線経路である必要はなく、経路Ｂ
と経路Ｃとの間の移動経路であれば干渉することがない
ので、選択されたバイトが最短時間でその工具の工具進
入始点位置に到達する任意の経路を移動することが可能
である。

【００１７】工具進入始点位置は、前述した如く、工具
の進入経路に沿い、主軸中心線から（ｄ／２＋ａ）だけ
離れた点であり、それぞれの工具（又は工具の組）に対
して定まった点であって、工具が選択されることによっ
てＮＣ装置によって自動的に、或いはプログラム上で定
点として処理すれば良いので、干渉防止のためにＮＣ装
置又はプログラムが複雑になることもない。

【００１８】尚、本実施例では、１個のバイトホルダに
２本ずつバイトを取り付けているが、バイト位置の微調
整のためにバイト１本毎にバイトホルダを設けても良
く、或いは、１個のバイトホルダに更に多数のバイトを
設けても、全く同様に成立する。

【００１９】図４、図５は、本発明の他の実施例であっ
て、バイト２１が４５°ピッチで５本取り付けられるバ
イトホルダ２２を有している。この場合にも、４５°に
傾斜して取り付けられたバイト２１ｂ、２１ｄの切込送
りが、上下方向、左右方向共に数６倍の送り速さで送ら
れることを除き、ほぼ同様に作動するものであり、工具
毎に工具進入始点位置及び後退位置を設定し、４５°に
傾斜して取り付けられたバイト２１ｂ、２１ｄを選択し
たときには、両軸共数６倍の速さで送られるようにプロ
グラムすることによって容易に達成することが出来るの
で、詳細にわたる説明は省略する。

【数６】

【００２０】また、本実施例では、全てのバイトを１個
のバイトホルダ上に取り付けるように構成されている
が、これは、バイトホルダを外して機械外でツールプリ
セットするに便ならしめるためのものであり、バイト毎
に独立したバイトホルダとしても、本発明の実施には何
の支障もない。

【００２１】第１の実施例の１変形として、垂直方向の
バイト２１ｃ、２１ｄのためのバイトホルダ２３を取り
除き、対向するバイト２１ａ、２１ｂと２１ｅ、２１ｆ
のみとすることも可能である。この場合には、垂直方向
の刃物送り台１０の移動は、バイト２１ａと２１ｂ又は
２１ｅと２１ｆの選択のみに使用されることとなり、必
ずしもＮＣ制御する必要はなくなり、例えばソレノイ
ド、油圧シリンダ等の駆動源とストッパ等による位置決
め手段にすることが出来る。

【００２２】このように構成することによって、本出願
人が出願することによって公知となった１対のターレッ
ト刃物台が主軸中心線を挟んで対向する形式の刃物台
（特開昭５６−１３４１０８号公報参照）の簡素型を構
成することが出来る。この場合には、バイト交換のため
の最大移動距離は、

【数７】となる。

【００２３】また、第１の実施例の他の変形として、バ
イトホルダ２２（又はバイトホルダ２４）を取り除き、
バイト２１ｃ，２１ｄとバイト２１ｅ，２１ｆ（又はバ
イト２１ａ，２１ｂ）のみとすることも可能である。こ
の場合にも、バイトの数が減少するのみで、第１の実施
例と同じく同様な加工方法が採用され、同様の効果を有
する。

【００２４】以上の説明では、本発明を適用するに適し
た刃物台を有するＮＣ旋盤として、主軸摺動形のＮＣ旋
盤で説明したが、主軸固定形のＮＣ旋盤で刃物台が主軸
中心線に平行に摺動するものであっても、全く同様に適
用されることは明らかである。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上に述べたように、本発明
のように構成されたＮＣ自動旋盤においては、任意の最
短経路を通って移動してもバイト相互間又はワークとバ
イトとの間で干渉が生じることはなく、最短の時間で到
達するように直接移動することができるので、バイト交
換のためのストロークが従来のＮＣ旋盤に比べて大幅に
短縮され、バイト交換のための非切削時間が短縮される
にもかかわらず、刃物台制御のための駆動制御軸は２軸
のみであって安価なものとなり、その効果は多大なもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の加工方法に適したＮＣ旋盤の１
実施例を示す正面断面図。

【図２】図２は図１の実施例の側面図。

【図３】図３は図２のワークとバイトとの相対関係を詳
細に示した図。

【図４】図４は本発明の他の実施例を示す左側面図。

【図５】図５は図４の詳細を示す拡大図。

【符号の説明】

１主軸２ベース７主軸チャック８ガイドブッシュ９コラム１０刃物送り台１７パルスモータ１８パルスモータ２１バイト２２バイトホルダ２３バイトホルダ２４バイトホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸中心線を避けて配置され、主軸中心
線に直交し且つ相互に直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移
動可能な刃物送り台と、該刃物送り台に設けられ、主軸
中心線を囲んで内側に向かって対向して設けられた複数
個の工具又はこれら工具の組を保持する工具ホルダとを
有するＮＣ自動旋盤において、前記刃物送り台をＸ軸方
向及びＹ軸方向に移動させることによって、前記複数個
の工具から所定の工具を選択し、該工具又は該工具を含
む工具の組毎にワークの加工始点に接近して設定された
所定の工具進入始点位置まで、前記選択された工具を移
動して位置決めする工程と、前記選択された工具を所定
の切削条件に従って移動させて、ワークを切削加工する
工程と、該工具による切削加工工程の終了後、工具又は
工具の組毎にワークの加工終点に接近して設定された所
定の後退位置まで後退し、該後退位置から次に選択され
た工具が該工具の工具進入始点位置まで最短時間で到達
するように、刃物送り台を直接移動させる工具交換工程
とを有することを特徴とするＮＣ自動旋盤による加工方
法。