JPH07299604A - 自動旋盤の棒材振れ止め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動や騒音を防止すると共に、加工精度の向上
を図る。 【構成】振れ止め治具３０、４０には、主軸の回転によ
って潤滑油を主軸の前方方向に送るように外径に外径油
溝３１、４１が、主軸の回転によって潤滑油を主軸の後
方方向に送るように内径に内径油溝３３、４２がそれぞ
れ形成され、この油溝によって送られる潤滑油によって
振れ止め治具３０、４０の内外径に油膜を形成し、振れ
止め治具３０、４０の油溝に潤滑油を供給するように、
主軸後端部に設けられた固定振れ止め治具４０に潤滑油
を供給し、振れ止め治具３０、４０の内外径に形成した
潤滑油の油膜によって振動を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主軸を貫通して棒材を
供給する自動旋盤の主軸内部における棒材の振れ止め方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、主軸を貫通して棒材を供給する自
動旋盤においては、主軸内部における棒材の振れを防止
するために、主軸内部に棒材の振れ止め治具を挿入する
ことが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、棒材と振れ
止め治具との隙間は、棒材に径のバラツキや傷があるた
めにあまり小さくすることができず、主軸内部と振れ止
め治具との隙間も加工する棒材の径が変わるたびに容易
に振れ止め治具を交換するためには、余り小さくするこ
とができない。しかも、前記従来技術は、主軸内部に回
転振れ止め治具を挿入するのみなので、振れ止め治具は
主軸内部に遊合しており、前記した棒材と振れ止め治具
との隙間によって生じる振れ止め治具の振れによる主軸
の振動や騒音を完全になくすことはできなかった。ま
た、この主軸の振動によって、加工されるワークの真円
度や端面平面度等の加工精度が悪くなるという問題があ
った。

【０００４】本発明の目的は、振動や騒音を防止すると
共に、加工精度の向上が図れる自動旋盤の棒材振れ止め
方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の手段は、主軸を貫通して棒材を供給
し、かつ主軸の内径部に振れ止め治具を挿入した自動旋
盤において、前記振れ止め治具の主軸の後端部の位置に
設けられた潤滑油供給部から供給された潤滑油を、前記
振れ止め治具の前記主軸の内径部又は前記振れ止め治具
と前記棒材との隙間に主軸の回転によって供給すること
を特徴とする。

【０００６】上記目的を達成するための本発明の第２の
手段は、主軸を貫通して棒材を供給し、かつ主軸の内径
部に振れ止め治具を挿入した自動旋盤において、前記振
れ止め治具には、潤滑油を主軸の回転によって主軸の前
方方向に送るように油溝が形成され、前記油溝に潤滑油
を供給する潤滑油供給手段が前記振れ止め治具の主軸の
後端部の位置に設けられたことを特徴とする。

【０００７】上記目的を達成するための本発明の第３の
手段は、前記第２の手段において、前記振れ止め治具
は、主軸の後端部から主軸の内径部に挿入された固定振
れ止め治具と、この固定振れ止め治具に続いて主軸の前
方方向に挿入された回転振れ止め治具とからなり、それ
ぞれ潤滑油を主軸の回転によって主軸の前方方向に送る
ように外径に外径油溝が、主軸の後方方向に送るように
内径に内径油溝が形成され、前記潤滑油供給手段は主軸
の後端部の位置に設けられた固定振れ止め治具に設けら
れたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】前記第１及び第２の手段によれば、主軸と振れ
止め治具又は振れ止め治具と棒材との隙間に潤滑油が存
在するので、振れ止め治具や棒材の振れによる振動が緩
和され、振れ止め治具のスベリの発生による自励振動も
なくなり、これらの振れによる主軸の振動や騒音が防止
される。また主軸の振動が防止されることにより、加工
精度が向上し、騒音が防止されることにより、工場内の
環境が改善される。また主軸の回転によって、振れ止め
治具の前端部まで潤滑油が供給されるので、切粉を含ん
だ切削油の流れ込みも防止される。

【０００９】また第３の手段によれば、潤滑油供給手段
によって固定振れ止め治具に供給された潤滑油は、主
軸、回転振れ止め治具及び棒材の回転によって回転振れ
止め治具の後方部より前方部に送られ、回転振れ止め治
具の前端部より溢れて回転振れ止め治具の内径及び外径
に充満する。そして、更に溢れた潤滑油は、回転振れ止
め治具の前端部の内径油溝より後方部に流れ、これによ
り、主軸と回転振れ止め治具、及び回転振れ止め治具と
棒材間の隙間に潤滑油が存在し、前記した効果が得られ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２によ
り説明する。図１に示すように、棒材を貫通するために
中空に形成された主軸１は軸受２、３を介して軸受ホル
ダ４、５に回転自在に支承されており、軸受ホルダ４、
５は、主軸台６に固定されている。主軸１の後方部に
は、後部支持体７が固定されており、後部支持体７に
は、主軸１に固定されたプーリ８が回転可能に支持され
ている。プーリ８には図示しない主軸駆動用モータから
の駆動力がベルト９を介してプーリ８に伝えられ、後部
支持体７と共に主軸１が回転する。

【００１１】主軸１の前端側の内部には、チャックスリ
ーブ１５が主軸１と共に回転可能で、かつ主軸中心線方
向に摺動可能に嵌装されている。チャックスリーブ１５
の前端部の内部には、棒材１６を把持するコレットチャ
ック１７が嵌装されており、コレットチャック１７はチ
ャックスリーブ１５内に装着された圧縮コイルばね１８
で前方方向に付勢されている。また主軸１の最先端には
コレットチャック１７の前端部を受けるキャップナット
１９が螺着されている。主軸１内には、前記チャックス
リーブ１５の後方側に中空のチャック開閉管２０が主軸
１と共に回転可能で、かつ主軸中心線方向に摺動可能に
嵌装されている。チャック開閉管２０の後方には、チャ
ック開閉駆動管２１が連接されており、チャック開閉駆
動管２１には、該チャック開閉駆動管２１を主軸中心線
方向に往復動させる回転シリンダ２２の往復駆動部２３
が取付けられており、回転シリンダ２２は前記後部支持
体７に固定されている。従って、コレットチャック１７
は、回転シリンダ２２の往復駆動部２３の往動及び復動
によって、チャック開閉駆動管２１、チャック開閉管２
０及びチャックスリーブ１５を介して閉及び開にさせら
れる。以上は、周知の構造である。

【００１２】次に本実施例の特徴とする構造について説
明する。前記チャック開閉管２０及びチャック開閉駆動
管２１の内部には、複数個（実施例は７個）の回転振れ
止め治具３０と、１個の固定振れ止め治具４０とが配設
されている。これら振れ止め治具３０、４０は、図２に
示すように、外径に外径油溝３１、４１が形成され、ま
た前端部には隣接する回転振れ止め治具３０の外径油溝
３１が連通するように、外径油溜め部３２が形成されて
いる。ここで、外径油溝３１、４１は、主軸１の前方か
ら見て、主軸１の回転方向と逆方向、即ち左ねじとなっ
ている。振れ止め治具３０、４０の内径には、内径油溝
３３、４２が形成され、後端部には隣接する回転振れ止
め治具３０の内径油溝３３又は固定振れ止め治具４０の
内径油溝４２が連通するように、内径油溜め部３４が形
成されている。ここで、内径油溝３３、４２は、主軸１
の前方から見て、主軸１の回転方向と同方向、即ち右ね
じとなっている。

【００１３】前記固定振れ止め治具４０は、前記チャッ
ク開閉駆動管２１の後方に配設され、図示しないベース
に固定された潤滑油供給部取付部材５０に固定されてい
る。潤滑油供給部取付部材５０には、ホース端子６０が
取付けられ、ホース端子６０は図示しないパイプを介し
てオイルポンプに接続されている。固定振れ止め治具４
０の前方部は、チャック開閉駆動管２１の内部に挿入さ
れて前記回転振れ止め治具３０の後端部に当接してい
る。固定振れ止め治具４０の前記外径油溝４１は、チャ
ック開閉駆動管２１に挿入された部分に形成され、前記
ホース端子６０より外径油溝４１に連通するように複数
の油供給通路４３が形成されている。

【００１４】また潤滑油供給部取付部材５０の下方に
は、チャック開閉駆動管２１の内周と固定振れ止め治具
４０の外周間の隙間を通って流れ出した潤滑油を外部に
落下させる油穴５１が設けられている。固定振れ止め治
具４０の内径には後方部を除き前記内径油溝４２が形成
され、後端部の近くには排出用の油溝４４が形成され、
その下方部には該油溝４４内の潤滑油を下方に落下させ
る油穴４５が形成されている。また油穴４５、５１より
落下した潤滑油を受けるために、潤滑油供給部取付部材
５０には潤滑油受け６１が固定され、潤滑油受け６１の
排出口６２から図示しないオイルタンクに還流されてい
る。なお、振れ止め治具３０、４０の外径主軸１の内径
又は振れ止め治具３０、４０の内径と棒材１６との隙間
は、０．２〜０．３ｍｍ程度とすることが望ましい。

【００１５】次に作用について説明する。棒材１６は、
固定振れ止め治具４０の後方側より回転振れ止め治具３
０内を通してコレットチャック１７に挿入され、棒材１
６の先端部はコレットチャック１７によってチャックさ
れる。このように棒材１６が主軸１に貫通して供給され
た状態で主軸１が回転して切削加工が行われる。この
時、図示しないオイルポンプよりホース端子６０に潤滑
油が供給される。主軸１は、図示しない主軸駆動用モー
タからの駆動力がベルト９を介してプーリ８に伝えられ
て回転し、コレットチャック１７でチャックされた棒材
１６が回転し、図示しない刃物で切削加工が施される。
また主軸１及び棒材１６が回転すると、回転振れ止め治
具３０もこの回転に連れられて共に回転する。

【００１６】前記したようにホース端子６０に潤滑油が
供給されると、その潤滑油は、固定振れ止め治具４０の
油供給通路４３、外径油溝４１を通って最後方の回転振
れ止め治具３０の後端の外径油溜め部３２に供給され
る。主軸１が回転すると、固定振れ止め治具４０は回転
しないので、固定振れ止め治具４０の外径油溝４１はポ
ンプの作用をして潤滑油を主軸前方に強制的に送り、最
後方の回転振れ止め治具３０の後端の外径油溜め部３２
に圧送される。この潤滑油は、固定振れ止め治具４０の
外径油溝４１のポンプ作用による圧力と主軸１及び回転
振れ止め治具３０の回転による遠心力との相互作用によ
って回転振れ止め治具３０の外径油溝３１に沿って主軸
前方方向に流れて最前方の回転振れ止め治具３０の前端
部まで流れる。そして、最前方の回転振れ止め治具３０
の前端部で潤滑油が溢れて最前方の回転振れ止め治具３
０の内径油溜め部３４内に流れ込む。

【００１７】この最前方の回転振れ止め治具３０の内径
油溜め部３４内に流れ込んだ潤滑油は、回転振れ止め治
具３０及び棒材１６の回転によって回転振れ止め治具３
０の内径油溝３３を主軸後方方向に流れて最後方の回転
振れ止め治具３０の内径油溜め部３４に送られる。この
内径油溜め部３４に送られた潤滑油は、固定振れ止め治
具４０の内径油溝４２のポンプ作用によって内径油溝４
２内に充満し、棒材１６の外径と固定振れ止め治具４０
の内径との隙間を通って固定振れ止め治具４０の油溝４
４に流れ、油穴４５を通って潤滑油受け６１に落下す
る。潤滑油受け６１に落下した潤滑油は、排出口６２を
通って図示しないオイルタンクに回収される。なお、固
定振れ止め治具４０の内径の後端部に設けられた油溝の
ない部分は、内径油溝４２のポンプ作用によって潤滑油
が過度に流出するのを防止して、振れ止め治具３０、４
０の内径に潤滑油を貯留させるために作用する。

【００１８】このように、振れ止め治具３０、４０の外
径油溝３１、４１及び内径油溝３３４２に潤滑油が流れ
ることによって、当然振れ止め治具３０、４０の内外径
にも潤滑油が溢れ出し、棒材１６と振れ止め治具３０、
４０の内外径の隙間には潤滑油の油膜が存在するので、
回転振れ止め治具３０や棒材１６の振れによる振動が緩
和され、振動や騒音が防止される。また棒材１６の振動
が防止されることにより、加工精度が向上する。また回
転振れ止め治具３０の前端部に潤滑油が溢れることによ
って、切粉等を含んだ切削油の流れ込みが防止される。
また、このようにして潤滑油は切削油と混合することが
生じるので、潤滑油として切粉等を充分除いた切削油を
使用することが望ましい。

【００１９】次に切削実験を行った結果について説明す
る。なお、切削は次のような条件で行った。材料は外径
３０ｍｍ×長さ２．５ｍの研削仕上げ黄銅材、主軸回転
数は３２００ｒｅｖ／ｍｉｎ、切込み深さは０．５ｍ
ｍ、加工製品の長さは２８ｍｍ、送りは０．００５ｍｍ
／ｒｅｖで自動棒材送り装置を使用した。この結果、図
３及び図４に示すような結果が得られた。図３及び図４
で横軸は加工個数、縦軸は加工精度であって、図３は端
面平面度、図４は真円度で、実線は本実施例（主軸内部
の振れ止め治具に潤滑油を供給した場合）、点線は従来
例（主軸内部に振れ止め治具を設けない場合）を示す。
図３及び図４の結果をまとめると表１のようになる。表
１より明らかなように、端面平面度については、本実施
例は従来例に比べ、平均値で０．７μｍ、標準偏差で
０．３μｍ向上した。また真円度については、本実施例
は従来例に比べ、平均値及び標準偏差で共に０．８μｍ
向上した。

【００２０】ここで、図４の加工個数４０個と５２個の
位置に従来例においては顕著なピークが認められるが、
加工することによって棒材の長さが短くなり、いずれか
の振動の共振点に近付いたものと思われる。このような
場合でも、本実施例によれば格別の精度の悪化は生じて
いない。

【表１】

【００２１】なお、上記実施例は、回転振れ止め治具３
０を容易に交換するために複数個で構成したが、全体を
１個で構成してもよい。また振れ止め治具３０、４０に
外径油溝３１、４１及び内径油溝３３、４１を形成した
が、次のような実施態様でもよい。

【００２２】第１の態様は、回転振れ止め治具３０のみ
に外径油溝３１及び内径油溝３３を形成し、固定振れ止
め治具４０の油供給通路４３を最後方の回転振れ止め治
具３０の外径油溜め部３２に連通するように形成する。
この場合には、固定振れ止め治具３０は最小限の長さと
して油溝がなくても潤滑油による油膜が形成されるよう
にすることが望ましい。

【００２３】第２の態様は、固定振れ止め治具４０のみ
とし、これを主軸１の中空部の全長又は少なくともほぼ
中央部まで伸ばし、この固定振れ止め治具４０に外径油
溝４１及び内径油溝４２を形成する。主軸１の途中まで
とした場合には、外径油溝４１の先端部において内径油
溝４２に潤滑油が確実に流れ込むように先端部に油溝の
ない部分を設け、内外径の油溝４１、４２を連通する油
穴を設ける。

【００２４】第３の態様は、第２の態様と同様に、固定
振れ止め治具４０のみとし、これを主軸１の中空部の全
長又は少なくともほぼ中央まで伸ばし、固定振れ止め治
具４０の外径と主軸１の内径との間に充分な隙間を形成
し、１乃至３個所の支持部又は軸受部を設けて剛性の不
足を補うようにする。油溝は内径油溝４２のみを形成し
て先端部には油溝のない部分を設け、支持部又は軸受部
にも潤滑油が供給されるように油穴で連通することが望
ましい。この内径油溝４２は主軸１の回転によって潤滑
油が後方部より前方部に流れるように油溝の方向を形成
する。この場合は、潤滑油はコレットチャック１７側か
ら溢れ出るようになる。

【００２５】また前記した本実施例及び第１、第２の態
様において、振れ止め治具３０、４０の内径油溝３３、
４２は主軸１の回転によって潤滑油が後方部より前方部
に流れるように、また外径油溝３１、４１は主軸１の回
転によって潤滑油が前方部より後方部に流れるように油
溝の方向を形成し、潤滑油が内径油溝３３、４２の先端
より遠心力の作用によって外径油溝３１、４１に流れる
ようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明の請求項１乃至３によれば、潤滑
油供給手段によって振れ止め治具に供給された潤滑油
は、主軸、振れ止め治具及び棒材の回転によって振れ止
め治具の後方部より前方部に送られ、振れ止め治具の前
端部より溢れて振れ止め治具の内径及び外径に充満す
る。このようにして、主軸と振れ止め治具又は振れ止め
治具と棒材との隙間に潤滑油が存在するので、振れ止め
治具や棒材の振れによる振動が緩和され、振れ止め治具
のスベリの発生による自励振動もなくなり、これらの振
れによる主軸の振動や騒音が防止される。また主軸の振
動が防止されることにより、加工精度が向上し、騒音が
防止されることにより、工場内の環境が改善される。ま
た主軸の回転によって、振れ止め治具の前端部まで潤滑
油が供給されるので、切粉を含んだ切削油の流れ込みも
防止される。

【００２７】また請求項４によれば、振れ止め治具は、
棒材の外径に対応して交換可能なので、棒材の外径寸法
に関係なく常に良好に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動旋盤の棒材振れ止め装置の一実施
例を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】切削実験結果であって、端面平面度を示す図で
ある。

【図４】切削実験結果であって、真円度を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 主軸 １６ 棒材 ３０ 回転振れ止め治具 ３１ 外径油溝 ３３ 内径油溝 ４０ 固定振れ止め治具 ４１ 外径油溝 ４２ 内径油溝 ５０ 潤滑油供給部取付部材 ６０ ホース端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸を貫通して棒材を供給し、かつ主軸
   の内径部に振れ止め治具を挿入した自動旋盤において、
   前記振れ止め治具の主軸の後端部の位置に設けられた潤
   滑油供給部から供給された潤滑油を、前記振れ止め治具
   の前記主軸の内径部又は前記振れ止め治具と前記棒材と
   の隙間に主軸の回転によって供給することを特徴とする
   自動旋盤の棒材振れ止め方法。
2. 【請求項２】 主軸を貫通して棒材を供給し、かつ主軸
   の内径部に振れ止め治具を挿入した自動旋盤において、
   前記振れ止め治具には、潤滑油を主軸の回転によって主
   軸の前方方向に送るように油溝が形成され、前記油溝に
   潤滑油を供給する潤滑油供給手段が前記振れ止め治具の
   主軸の後端部の位置に設けられたことを特徴とする自動
   旋盤の棒材振れ止め装置。
3. 【請求項３】 前記振れ止め治具は、主軸の後端部から
   主軸の内径部に挿入された固定振れ止め治具と、この固
   定振れ止め治具に続いて主軸の前方方向に挿入された回
   転振れ止め治具とからなり、それぞれ潤滑油を主軸の回
   転によって主軸の前方方向に送るように外径に外径油溝
   が、主軸の後方方向に送るように内径に内径油溝が形成
   され、前記潤滑油供給手段は主軸の後端部の位置に設け
   られた固定振れ止め治具に設けられたことを特徴とする
   請求項２記載の自動旋盤の棒材振れ止め装置。
4. 【請求項４】 前記振れ止め治具の外径は、主軸の内径
   部に緩やかに嵌合する寸法であり、内径は、棒材の外径
   より僅かに大径であって、棒材の外径に対応して交換可
   能であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の
   自動旋盤の棒材振れ止め装置。