JPH0661642B2 - 数値制御自動旋盤 - Google Patents

数値制御自動旋盤

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JPH0661642B2
JPH0661642B2 JP26592685A JP26592685A JPH0661642B2 JP H0661642 B2 JPH0661642 B2 JP H0661642B2 JP 26592685 A JP26592685 A JP 26592685A JP 26592685 A JP26592685 A JP 26592685A JP H0661642 B2 JPH0661642 B2 JP H0661642B2
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turret
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は数値制御自動旋盤(以下NC旋盤という)に関
する。
[従来の技術] 従来、NC旋盤として、例えば特開昭56−69003
号公報に示すものが知られている。このNC旋盤は、主
軸中心線に平行に摺動可能なサドル上に、主軸中心線に
直交して摺動可能に横送り台を配設し、この横送り台上
に、主軸中心線の両側に位置するように2個のターレツ
トヘツドを配設している。
従って、一方のターレツトヘツドの工具で切削加工中に
他方のターレツトヘツドをインデツクスして次工程の工
具を選択することが可能であるので、工具インデツクス
に要する時間が短縮できる特徴を有する。
[発明が解決しようとする問題点] 前記従来のNC旋盤は、制御軸数が少なく、また工具イ
ンデツクス時間を短縮できる特徴を有するが、次工程の
工具を用いるには、横送り台を移動させてその工具を被
加工物に接近させなければならない。このように、1個
の工具で切削中に次の工具を被加工物に充分接近させる
ことができず、また2個以上の工具で同時に切削するこ
とができないので、アイドルタイムが生じ、生産性の面
で必ずしも満足できるものではなかつた。
この点、周知のスイス型自動旋盤は、主軸中心線に直交
する面に複数の工具を放射状に配置してあるので、1個
の工具で切削中に次の工具を被加工物に充分に接近させ
て待機させることができ、また2個以上の工具で同時に
切削することも可能である。
しかし、スイス型自動旋盤をそのままNC化しようとす
ると、1個の工具に対して、それぞれ1個の制御軸を要
することとなり、工具を制御するためのNC装置のハー
ドウエアの構成も複雑になると共に、そのソフトウエア
も工具毎にプログラムを行い、更に工具相互の干渉を防
止しなければならないなど複雑で膨大なものとなり、全
体として機械が高価になるという問題点を有する。
本発明の目的は、制御軸数が少なく、安価で、かつ高生
産性のNC旋盤を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 上記従来技術の問題点を解消するための本発明の構成を
実施例に対応する第1図乃至第5図によつて説明する。
本発明によるNC旋盤は、主軸21を回転自在に支承
し、この主軸21の中心線方向であるZ軸方向に摺動す
る主軸台20と、この主軸台20の前方に配置されたガ
イドブツシユ36と、このガイドブツシユ36の更に前
方にあつて前記Z軸に直交し主軸中心線に向って接離す
る方向であるX1軸方向に移動する第1刃物台40と、
この第1刃物台40の近傍にあつて前記Z軸に直交し、
かつ前記X1軸と異なる方向から主軸中心線に向って接
離する方向であるX2軸方向及び前記Z軸と前記X2の
双方に直交する方向に沿ったY軸方向に移動する第2刃
物台52と、前記第1刃物台40上に設けられ、前記ガ
イドブツシユ36を挟んで前記主軸台に対向して配置さ
れた孔加工用工具台70とからなる。
[作用] 第1刃物台40は主軸中心線に向って接離する方向であ
るX1軸方向に移動し、第2刃物台52は同様に主軸中
心線に向って接離する方向であるX2軸方向及びこれに
直交する方向であるY軸方向に移動する。また孔加工用
工具台70の加工軸74〜76はZ軸方向に平行なB軸
方向に摺動する。従って、例えば第1刃物台40の工具
で切削中に第2刃物台52の工具を選択して被加工物に
充分接近させて待機することができ、又は第1刃物台4
0の工具と第2刃物台52の工具とで同時に切削するこ
ともできる。また第2刃物台52の工具で切削中に、第
1刃物台40に設けられた孔加工用工具台70の加工軸
74〜76の工具で同時に孔加工をすることもできる。
また第1刃物台40及び第2刃物台52を制御するには
X1軸、X2軸及びY軸の3軸のみを制御すればよいの
で、使用可能な工具数に比べて制御軸数の少ないNC旋
盤が得られる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図により説明する。第1図は
本発明になるNC旋盤の斜視図、第2図は主軸の中心線
に沿った縦断面図、第3図は第2図の3−3線断面図、
第4図は加工部分の一部断面正面図、第5図は孔加工用
工具台の平面図である。
箱型のベツド10の上部には、主軸台20に回転自在に
支承された主軸21の中心線方向に沿って延びる案内路
11が形成されており、この案内路11に前記主軸台2
0が摺動自在に配設されている。ここで、前記案内路1
1に沿った主軸台20の摺動方向をZ軸方向とよぶこと
にする。
前記主軸台20のZ軸駆動機構及び主軸21の回転駆動
機構は、周知の構造よりなるので、簡単に説明する。主
軸台20はZ軸送りモータ22によつて回転駆動される
Z軸送りネジ(図示せず)によつてZ軸方向に摺動させ
られる。
主軸21の主軸スピンドル23は、被加工物としての棒
材を挿入するために中空となつており、2組の軸受2
4、25を介して主軸ハウジング26に回転自在に支承
されている。また主軸スピンドル23の後端にはプーリ
27が固定されており、主軸モータ28からの駆動力が
図示しないベルトを介して前記プーリ27に伝えられ、
主軸スピンドル23が回転する。主軸21の前端部には
被加工物を把持するためのコレツトチヤツク29が設け
られており、このコレツトチヤツク29は開閉機構30
によつて開閉される。
またベツト10の上部で前記主軸台20の前方には、ガ
イドブツシユ支持台35が固定されており、このガイド
ブツシユ支持台35には、前記主軸21の中心線上に被
加工物を支持するガイドブツシユ36が取付けられてい
る。
ガイドブツシユ支持台35の更に前方のベツド10の前
側面には、前記Z軸に直交する方向に摺動し、かつ水平
方向に延びる案内路12が形成されており、この案内路
12には第1刃物台40が摺動自在に配設されている。
ここで、案内路12に沿った第1刃物台40の摺動方向
をX1軸方向とよぶことにする。前記第1刃物台40は
2個の工具41、42を保持しており、これらの工具4
1、42は前記ガイドブツシユ36の前面の両側に相対
向して配設されている。
前記第1刃物台40をX1軸方向に摺動するために、前
記案内路12と平行にX1軸送りネジ43が配設されて
おり、このX1軸送りネジ43には第1刃物台40に固
定されたナツト44が螺合している。また前記X1軸送
りネジ43にはX1軸送りモータ45が連結されてい
る。従って、X1軸送りモータ45によつてX1軸送り
ネジ43が回転駆動されると、第1刃物台40はナツト
44を介して案内路12に沿ってX1軸方向に摺動す
る。
前記ガイドブツシユ支持台35の上部には、主軸21の
中心線に直交する方向に摺動し、かつ水平方向に延びる
案内路37が形成されており、この案内路37には第2
刃物支持台50が摺動自在に配設されている。ここで、
案内路37に沿った第2刃物支持台50の摺動方向をY
軸方向とよぶことにする。
更に第2刃物支持台50の前面には、主軸21の中心線
に直交し、かつ垂直方向に延びる案内路51が形成され
ており、この案内路51には第2刃物台52が摺動自在
に配設されている。ここで、案内路51に沿った第2刃
物台52の摺動方向をX2軸とよぶことにする。第2刃
物台52は3個の工具53、54、55を保持してお
り、これらの工具53、54、55は前記ガイドブツシ
ユ36の前面に上方から垂下するように相互に平行に配
設されている。
前記案内路37の上方には、案内路37と平行に配設さ
れたY軸送りネジ56がガイドブツシユ支持台35に回
転自在に支承されており、このY軸送りネジ56には第
2刃物台50に固定されたナツト57が螺合している。
また前記Y軸送りネジ56にはY軸送りモータ58が連
結されている。従って、Y軸送りモータ58によつてY
軸送りネジ56が回転駆動されると、ナツト57を介し
て第2刃物支持台50と共に第2刃物台52が案内路3
7に沿ってY軸方向に駆動される。
前記案内路51の後方には、案内路51と平行に配設さ
れたX2軸送りネジ59が第2刃物支持台50に回転自
在に支承されており、このX2軸送りネジ59には第2
刃物台52に固定されたナツト60が螺合している。ま
たX2軸送りネジ59にはプーリ61が固定されてお
り、このプーリ61とX2軸送りモータ62の出力軸に
固定されたプーリ63とにはベルト64が掛けられてい
る。従って、X2軸送りモータ62が駆動されると、プ
ーリ63、ベルト64、プーリ61を介してX2軸送り
ネジ59が回転駆動され、ナツト60を介して第2刃物
台52は案内路51に沿ってX2軸方向に駆動される。
前記ガイドブツシユ3のはるか前方には、前記第1刃物
台40上に孔加工用工具台70が主軸台20に対向して
配設されている。この孔加工用工具台70には孔加工用
工具71、72、73をそれぞれ保持した3本の加工軸
74、75、76が前記主軸21の中心線方向に摺動自
在に配設されている。ここで、孔加工用工具71、7
2、73の摺動方向をB軸方向とよぶことにする。
前記したように、孔加工用工具台70は第1刃物台40
に固定されているので、孔加工用工具71〜73の主軸
21の中心線上への割り出しは、第1刃物台40のX1
軸方向の摺動によつて行われる。従って、左右両側の加
工軸74、76がガイドブツシユ36の中心線上に割り
出された時は、工具41、42はガイドブツシユ36の
内径(被加工物外径)より外側に位置するように取付け
る必要がある。勿論、孔加工用工具台70を取付けない
場合は、かかる配慮は必要ない。
加工軸74、75、76はそれぞればね77によりガイ
ドブツシユ36から離れる方向に付勢されている。ベツ
ド10にはブラケツト80を介して加工軸74〜76と
平行に油圧シリンダ78が固定されており、この油圧シ
リンダ78の出力軸81には前記孔加工用工具71〜7
3の後端側に伸びた作動板79が固定され、この作動板
79の主軸21の中心線上に押圧子82が設けられてい
る。この押圧子82は、第1刃物台40のX1軸方向の
移動によつて主軸中心線上に配置された加工軸74〜7
6を主軸に向って押圧するようになつている。
次にかかる構成よりなるNC旋盤の作動について説明す
る。主軸21のコレツトチヤツク29に把持された被加
工物(棒材)はガイドブツシユ36に挿通され、主軸2
1と共に回転する。円孤、テーパ等の補間を要する加工
にない通常の切削加工の際には、X1軸送りモータ45
又はY軸送りモータ58の駆動によつて工具41、42
又は53、54、55を選択した後、Z軸送りモータ2
2と、X1軸送りモータ45又はX2軸送りモータ62
を数値制御装置の指令によつて駆動することによつて切
削加工が行われる。
円孤、テーパ等の補間を要する加工の際の作動について
次に説明する。
まず孔加工用工具71〜73を用いない場合について説
明する。
(1) Z軸とX1軸又はZ軸とX2軸との補間の1例 第7図に示すように、被加工物85にテーパを形成する
場合について説明する。
Z軸とX1軸との補間の場合は、まずX1軸送りモータ
45によつてX1軸送りネジ43を回転駆動させ、第1
刃物台40を案内路12に沿ってX1軸方向に摺動さ
せ、工具41又は42のいずれかを選択する。例えば工
具41を選択した場合、工具41が被加工物85の前面
に位置するように前進駆動させる。続いてZ軸送りモー
タ22が回転駆動されて主軸台20がZ軸の前進方向に
移動すると共に、前記X1軸送りモータ45が前記と逆
方向、即ち工具41が後退する方向に駆動される。この
時、Z軸送りモータ22とX1軸送りモータ45とを周
知の直線補間方式によつて制御する第1の2軸補間機能
を有する数値制御装置によつて制御され、主軸台20の
Z軸方向と、第1刃物台40のX1軸方向の相互に関連
する移動によつて被加工物85のテーパ加工が行われ
る。もし、工具42によつて加工を行う場合には、X1
軸送りモータ45の回転方向は前記と逆の動作を行わせ
ればよい。
Z軸とX2軸との補間の場合も同様に、まずY軸送りモ
ータ58の駆動によつて工具53、54、55のいずれ
かを選択し、X2軸送りモータ62によつてX2軸送り
ネジ59を回転駆動させ、第2刃物台52を案内路51
に沿ってX2軸方向に摺動させ、選択された工具、例え
ば工具54が被加工物85の前面に位置するように前進
駆動させる、続いてZ軸送りモータ22が回転駆動され
て主軸台20がZ軸の前進方向に移動すると共に、前記
X2軸送りモータ62が前記と逆方向、即ち工具54が
後退する方向に駆動される。この時も同様に、2つのモ
ータ22、62は第2の2軸補間機能によつて直線補間
され、これにより被加工物85にテーパ加工が行われ
る。
(2) Z軸とX1軸、X2軸の3軸同時補間の1例 第8図(a)は第1刃物台40に取付けられた工具41
で穴仕上げ加工、第2刃物台52に取付けられた工具5
4で外径加工を行う場合を示す。勿論、工具の選択は逆
でもよい。第8図(b)は工具41で外径荒加工、工具
54で外径仕上げ加工を行う場合を示す。勿論、この場
合も逆でもよい。
このように、第1刃物台40に取付けられた工具41と
第2刃物台52に取付けられた工具54とで同時に切削
加工を施す場合には、主軸台20をZ軸方向に駆動さ
せ、第1刃物台40をX1軸、第2刃物台52をX2軸
にそれぞれ駆動させることにより加工が行える。
この時、Z軸とX1軸及びZ軸とX2軸とはそれぞれ通
常の2次元補間動作を実行し、全体としてはZ軸を媒介
として、3軸による2組の補間動作が同時に進行し、こ
こではこれをZ軸を媒介とする3軸同時補間と称する。
勿論、このためには各軸の駆動を制御する数値制御装置
には、Z軸を媒介として2組の補間動作を同時に実行さ
せるための3軸同時補間機能を有していなければならな
い。
以上の説明は、テーパ加工について行ったが、他の補間
を要する加工、円孤状の加工についても同様に実行する
ことができる。
(3) X2軸とY軸との同時移動の1例 X2軸とY軸との同時移動は、第9図に示すように、第
2刃物台52に取付けられた工具53で加工を行う場合
に、工具53を被加工物85に迅速に近づける場合に行
う。即ち、Y軸送りモータ58によつて第2刃物支持台
50を案内路37に沿ってY軸方向に早送りさせると同
時に、X2軸送りモータ62によつて第2刃物台52を
案内路51に沿つてX2軸方向に早送りさせると、工具
53又は55は被加工物85に迅速に近づく。
また第1刃物台40の工具41又は42で加工中に、次
に使用する工具として第2刃物台52の工具53乃至5
5を選択して被加工物85に充分に接近させておき、工
具41又は42の加工終了後に直ちに選択された工具5
3乃至55で加工することが望ましい。
これらの時には、迅速に移動するために直線状に又は加
工中の工具との干渉を防止するために所定の経路を通っ
て移動することが要求される。このために、X2軸とY
軸とを制御駆動する数値制御装置は、X2軸とY軸との
間の2軸補間機能をも有している。
次に孔加工用工具71〜73を用いる場合について説明
する。本実施例では孔加工用工具台70は、第1刃物台
40に固定されているので、孔加工用工具71〜73と
第1刃物台40に取付けられた工具41、42との同時
加工はできないが、第2刃物台52に取付けられた工具
53〜55との同時加工は可能である。
(1) Z軸とB軸とを用いた加工 孔加工用工具71、72、73のいずれかによつて被加
工物に孔加工を行う場合には、第1刃物台40をX1軸
方向に移動して加工軸74、75又は76を選択し、油
圧シリンダ78を作動させると、作動板79に設けられ
た押圧子82によつて加工軸、例えば75が前進させら
れ、孔加工用工具72は被加工物の前面に接近する。続
いて主軸台20がZ軸方向に前進させられ、孔加工が行
われる。
(2) Z軸とB軸、X1軸とを用いた加工 Z軸とB軸、X1軸とを用いた加工は、前記Z軸とB軸
とを用いた加工で説明したように、孔加工用工具、例え
ば72によつて孔加工を行い、その後孔加工用工具71
又は73で例えば仕上孔加工を行う場合等に用いる。即
ち、孔加工用工具72で孔加工を行い、その後主軸台2
0を後退させる。次に油圧シリンダ78をオフにして加
工軸75を後退させ、次にX1軸送りモータ45を作動
させて第1刃物台40をX1軸方向に移動させ、孔加工
用工具71又は73を主軸21の中心線上に位置させ
る。続いて油圧シリンダ78を作動させ、孔加工用工具
71又は73を被加工物の前面に接近させる。次に主軸
台20をZ軸方向に前進させると、孔加工用工具71又
は73によつて仕上孔加工が行われる。
この場合、第6図(a)に示すように、加工軸74、7
5、76の後端にあつて押圧子82と当接する当接片8
3を相互に連結して作動板79による駆動が全ての加工
軸74、75、76に作用するようにすると、前記した
孔加工用工具72で孔加工後、油圧シリンダ78をオフ
にしないで、第1刃物台40のみを後退させることによ
り次の工具71又は73を選択できるので、アイドルタ
イムが短縮される。また第6図(b)に示すように、作
動板79を2つの加工軸74、75に作用させるように
しても加工軸74、75の間では全く同様である。
第10図は本発明の他の実施例を示す。前記実施例にお
いては、第2図に示すように、ベツド10の案内路12
の案内面は前方に傾斜して形成されているが、本実施例
においては、垂直に形成されている。ベツド10の案内
路12の案内面を前方に傾斜して形成すると、第1刃物
台40及びこの第1刃物台40に固定された部材の荷重
を案内路12の上下面で受けることになり、支持力の点
で好ましい。またベツド10の案内路12の案内面を垂
直に形成すると、案内路12の加工が容易であると共
に、切削によって生じた切粉の除去の点で好ましい。
第11図は本発明の更に他の実施例を示す。前記実施例
においては、第4図に示すように、X1軸及びY軸とが
それぞえ別個のX1軸送りモータ45及びY軸送りモー
タ58とで駆動されたが、本実施例においては、1個の
送りモータ86で駆動するように構成してある。即ち、
X1軸送りネジ43に送りモータ86及びプーリ87を
固定し、またY軸送りネジ56にクラツチ88及びブレ
ーキ89を介してプーリ90を結合させ、プーリ87、
90にベルト91を掛けてなる。
ここで、第1刃物台40をX1軸方向に、第2刃物台5
2をY軸方向に駆動させる場合は、ブレーキ89をオフ
にしてクラツチ88をオンにし、プーリ90がY軸送り
ネジ56と共に回転するようにする。この状態で送りモ
ータ86を駆動させると、第1刃物台40がX1軸方向
に移動すると共に、プーリ87、ベルト91、プーリ9
0、クラツチ88を介してY軸送りネジ56が回転し、
第2刃物台52はY軸方向に移動させられる。そして、
第2刃物台52の選択される工具53、54、55の刃
先が被加工物の中心位置に位置すると、クラツチ88を
オフにすると共にブレーキ89をオンにする。これによ
りY軸送りネジ56は固定状態となるので、送りモータ
86が回転しても第2刃物台52はY軸方向に移動しな
い。従って、この状態で送りモータ86を回転させる
と、第1刃物台40のみがX1軸方向に移動する。
そして、同時に第2刃物台52をX2軸方向に移動させ
れば、第1刃物台40の工具41又は42と第2刃物台
52の工具53乃至55のいずれかとによる同時加工を
行うことができる。
また工具41と工具42との刃先間隔を、工具53又は
工具55による切削中に被加工物85と干渉しない程度
に接近しておけば、常時クラッチ88をオンにし、ブレ
ーキ89をオフにした状態で使用しても、選択された工
具41、42又は53、54、55によつて他の工具の
位置が規制され、同時加工や他の工具での切削中に次の
工具を被加工物に接近しておくことはできないが、通常
の加工には支障なく使用することができる。
従って、Y軸に専用の送りモータを使用する場合に比べ
て、生産性の点で若干の低下は生じるが、数値制御の必
要な駆動軸を実質的に1軸減少させることができるの
で、低価格化には大きな効果を有する。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、主軸
を回転自在に支承し、この主軸の中心線方向であるZ軸
方向に摺動する主軸台と、この主軸台の前方に配置され
たガイドブツシユと、このガイドブツシユの更に前方に
あつて前記Z軸に直交し主軸中心線に向って接離する方
向であるX1軸方向に移動する第1刃物台と、この第1
刃物台の近傍にあつて前記Z軸に直交し、かつ前記X1
軸と異なる方向から主軸中心線に向って接離する方向で
あるX2軸方向及び前記Z軸と前記X2軸の双方に直交
する方向に沿ったY軸方向に移動する第2刃物台と、前
記第1刃物台上に設けられ、前記ガイドブツシユを挟ん
で前記主軸台に対向して配置された孔加工用工具台とか
らなるので、使用する工具に比べて制御軸数が少なく、
安価であり、かつ独立した2つの刃物台と主軸に対向し
て設けられた孔加工用工具台とを相互に関連して使用す
るので、2個の工具による同時加工や孔加工又は1個の
工具による加工中に次に工具を被加工物に接近させて待
機することもでき、アイドルタイムを極めて短縮させる
ことが可能な高生産性の数値制御自動旋盤が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になるNC旋盤の一実施例を示す斜視
図、第2図は主軸の中心線に沿った縦断面図、第3図は
第2図の3−3線断面図、第4図は加工部分の一部断面
正面図、第5図は孔加工用工具台の平面図、第6図
(a)(b)はそれぞれ加工軸を押圧する押圧子と当接
片の他の実施例を示す平面図、第7図はZ軸とX1軸及
びZ軸とX2軸との補間の1例を示す説明図、第8図
(a)(b)はZ軸とX1軸及びZ軸とX2軸の3軸同
時補間の1例を示す説明図、第9図はX2軸とY軸との
同時移動の1例を示す説明図、第10図は第1刃物台を
X1軸方向に摺動させる案内路の他の実施例を示す縦断
面図、第11図は第1刃物台のX1軸方向及び第2刃物
台のY軸方向の駆動機構の他の実施例を示す一部断面正
面図である。 20:主軸台、21:主軸、 36:ガイドブツシユ、40:第1刃物台、 52:第2刃物台、70:孔加工用工具台、 74〜76:加工軸、78:油圧シリンダ、 79:作動板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸を回転自在に支承し、この主軸の中心
    線方向であるZ軸方向に摺動する主軸台と、この主軸台
    の前方に配置されたガイドブツシユと、このガイドブツ
    シユの更に前方にあつて前記Z軸に直交し主軸中心線に
    向って接離する方向であるX1軸方向に移動する第1刃
    物台と、この第1刃物台の近傍にあつて前記Z軸に直交
    し、かつ前記X1軸と異なる方向から主軸中心線に向っ
    て接離する方向であるX2軸方向及び前記Z軸と前記X
    2軸の双方に直交する方向に沿ったY軸方向に移動する
    第2刃物台と、前記第1刃物台上に設けられ、前記ガイ
    ドブツシユを挟んで前記主軸台に対向して配置された孔
    加工用工具台とからなる数値制御自動旋盤。
  2. 【請求項2】孔加工用工具台には、Z軸方向と平行なB
    軸方向に摺動する複数個の加工軸が平行に設けられてい
    る特許請求の範囲第1項記載の数値制御自動旋盤。
  3. 【請求項3】複数個の加工軸は、B軸方向の摺動が選択
    的にかつ同時摺動可能に構成されている特許請求の範囲
    第2項記載の数値制御自動旋盤。
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