JPH07328879A - 焼入れ機能付きマシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台のマシニングセンタで必要に応じて切削
（研削）と焼入れとを行なう。 【構成】 マシニングセンタにＹＡＧレ−ザ−を発振す
るレ−ザ−発振器１１を並設し、工具マガジン７に収納
されて、レ−ザ−を照射するレ−ザ−照射ユニットを具
備するレ−ザ−焼入れ工具１０と、レ−ザ−発振器１１
とを光ファイバケ−ブル１２ａ、１２ｂで接続する。主
軸３に切削に必要な工具８を装着し、加工物６の切削加
工を行なう。その後、レ−ザ−焼入れ工具１０を装着
し、Ｎ／Ｃ装置９に入力された焼入れプログラムに基づ
いて、レ−ザ焼入れ工具１０を移動させて加工物６の焼
入れを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１台で切削（及び研
削）と焼入れとができるようにしたマシニングセンタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、部品の製作は製作部品図を基に加
工プログラムを作成し、マシニングセンタ等で加工を行
なう。その後、焼入れが必要な場合は、高周波焼入れ、
油焼入れなどの焼入れを専用機で行なっていた。

【０００３】従って、部品の焼入れと切削（又は研削）
とは、同一の工場内でも別の機械で、或いは別の工場
で、それぞれ行なわれなければならなかった。その結
果、部品の製作のリ−ドタイムが長くなる、生産ライン
を停止させないためには在庫を必要とするなどの不都合
があり、ひいては資金、収納場所の確保を必要とした。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、１台のマシニングセンタにより必要に応
じて切削（又は研削）と焼入れとを、自動運転により行
なえるようにすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の特徴は、マシ
ニングセンタにＹＡＧレ−ザ−を発振するレ−ザ−発振
器を並設し、工具マガジンに収納されてレ−ザ−を照射
するレ−ザ−焼入れ工具と、レ−ザ−発振器とを光ファ
イバケ−ブルで接続したことにある。

【０００６】

【実施例】図１に示す、自動工具交換機能を具えた公知
のマシニングセンタについて説明すると、１はサドルで
Ｘ軸方向へ移動自在であり、先端部にはＺ軸方向へ移動
自在なスピンドルヘッド２が取付けられている。３は主
軸である。４はＹ軸方向へ移動自在なテ−ブルで、その
上の着脱自在なパレット５には加工物６が載置される。
実施例では、加工物６の交換は自動パレット交換装置に
より、パレット５とともに行なう。

【０００７】７は工具マガジンであって、多数の切削
用、研削用の工具８が着脱自在に取付けられていて、Ｎ
／Ｃ装置９に入力されているＣＬデ−タ（工具経路デ−
タ）と動作指令デ−タに基づき、必要な工具８を主軸３
に自動交換する。

【０００８】１０は工具マガジン７に取付けられたレ−
ザ−焼入れ工具である。１１はＹＡＧレ−ザ−を発振す
るレ−ザ−発振器で、レ−ザ−照射シャッタを内蔵して
いる。このレ−ザ−発振器１１とレ−ザ−焼入れ工具１
０とは、可撓性の光ファイバケ−ブル１２ａ、１２ｂで
接続されている。１３は中継ボックスである。なお光フ
ァイバケ−ブル１２ｂは、移動の際に他の部材との干渉
を避けるため、図外ケ−ブルダクトなどで支持されてい
る。

【０００９】ここで、この発明に使用するレ−ザ−は、
ＹＡＧレ−ザ−（イットリウム、アルミニュウム、ガ−
ネットレ−ザ−）である。ＹＡＧレ−ザ−は、ＣＯ₂ レ
−ザ−のビ−ムに比べて波長が短い（１．０６μｍ、Ｃ
Ｏ₂ レ−ザ−は１０．６μｍ）特徴があり、可撓性の光
ファィバケ−ブルを用いても、レ−ザ−ビ−ムは小さな
減衰で伝達される。

【００１０】図２はレ−ザ−焼入れ工具１０を示す。１
４は主軸３への取付部、１５は支持部、１６はレ−ザ−
照射ユニットである。

【００１１】次に図３のフロ−チャ−トに基づいて、上
記マシニングセンタを用いた切削（又は研削）加工、及
びこれに続く焼入れ加工を説明する。まず部品加工図面
を元に、自動プログラミングシステムなどで切削加工プ
ログラムを作成する。さらに、切削加工プログラムを元
に、レ−ザ−焼入れプログラムを作成する。

【００１２】焼入れの条件としては、加工物６である部
品に照射されるＹＡＧレ−ザ−ビ−ムのスポット径をｄ
とすると、０．２〜０．３ｄの範囲で焼入れが可能であ
る。通常スポット径ｄは２ｍｍ程度とするので、０．４
〜０．６ｍｍの幅で焼入れが可能となる。又焼入れ深さ
は０．２〜０．３ｍｍの範囲、焼入れ硬度はＨｒ６００
〜１０００程度が可能である。

【００１３】そこで加工する部品の要求条件を元に、Ｙ
ＡＧレ−ザ−の照射時間、照射面積、目的の焼入れ温度
になるよう、焼入プログラムを作成する。なお、焼入れ
後の冷却速度は、毎秒２００Ｋ以上の温度降下があれば
よく、空中放冷でも十分この冷却速度を得られる。

【００１４】マシニングセンタの電源が入り機械の運転
準備を整えたのち、自動運転を開始し、機械動作プログ
ラム（この中には、切削プログラム、焼入れプログラム
が含まれる）をＮ／Ｃ装置９が読み込む。そして加工物
６を取付けたパレット５が自動パレット交換装置側へ加
工物６を搬入し、主軸３に必要な工具８が装着されて切
削加工が行なわれる。

【００１５】切削加工が終わると、切削に使用した工具
８は、工具マガジン７に返却され、その後工具マガジン
７に組み込まれたモ−タにより、レ−ザ−焼入れ工具１
０の割り出しが実行され、主軸３側の工具交換位置Ｐ
（図１参照）へ位置決めされる。

【００１６】一方機械本体側は、サドル１のＸ軸移動、
スピンドルヘッド２のＺ軸移動により、主軸３を工具交
換位置Ｐに位置決めさせ、レ−ザ−焼入れ工具１０を主
軸３に装着する。

【００１７】主軸３の後部に組み込まれた確認スイッチ
により、レ−ザ−焼入れ工具１０が主軸３へ装着されて
いることが確認されると、Ｎ／Ｃ装置９により、焼入れ
開始信号がレ−ザ−発振器１１へ送られてレ−ザ−照射
シャッタが開かれ、加工物６の表面にレ−ザ−の照射が
開始される。レ−ザ−は、マシニングセンタのＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸移動によって必要部分に照射されて、加工物６
の焼入れを行なう。この焼入れ開始信号は、マシニング
センタのＭ信号を利用する。

【００１８】焼入れ後放冷されて焼入れが完了すると、
焼入れ完了信号がＮ／Ｃ装置９よりレ−ザ−発振装置１
１へ送られ、レ−ザ−照射シャッタが閉じられる。

【００１９】

【発明の効果】１台のマシニングセンタで焼入れと切削
（又は研削）加工とが、自動運転で可能となるため、加
工物の製作時間が短縮できるうえ、部品の在庫を少なく
できる。又、レ−ザ−による焼入れと切削加工とを、加
工物を移動させないで行なえるため、加工物の取付け、
取り外しの手間が省ける。

【００２０】さらに金型加工等、エンドミルを利用して
加工を行なう場合には、焼入れと切削加工とに同じＣＬ
デ−タを利用できて便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】マシニングセンタの側面図である。

【図２】レ−ザ−焼入れ工具の側面図である。

【図３】自動工具交換による焼入れと切削加工とのフロ
−チャ−トである。

【符号の説明】

３ 主軸 ６ 加工物 ７ 工具マガジン ８ 工具 ９ Ｎ／Ｃ装置 １０ レ−ザ−焼入れ工具 １１ レ−ザ−発振器 １２ａ、１２ｂ光ファイバケ−ブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタにＹＡＧレ−ザ−を発
   振するレ−ザ−発振器を並設し、工具マガジンに収納さ
   れて、レ−ザ−を照射するレ−ザ−照射ユニットを具備
   するレ−ザ−焼入れ工具と、レ−ザ−発振器とを光ファ
   イバケ−ブルで接続してなる焼入れ機能付きマシニング
   センタ。
2. 【請求項２】 レ−ザ−焼入れ工具は、Ｎ／Ｃ装置に入
   力された焼入れプログラムによりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
   へ移動させられる請求項１の焼入れ機能付きマシニング
   センタ。