JPS582762B2 - 複合加工用nc旋盤 - Google Patents

複合加工用nc旋盤

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JPS582762B2
JPS582762B2 JP51063216A JP6321676A JPS582762B2 JP S582762 B2 JPS582762 B2 JP S582762B2 JP 51063216 A JP51063216 A JP 51063216A JP 6321676 A JP6321676 A JP 6321676A JP S582762 B2 JPS582762 B2 JP S582762B2
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【発明の詳細な説明】 本発明は,主軸による被加工物の高速回転を始めとして
回転切削工具による加工時には被加工物を微速回転若し
くは固定させることによって多種類の切削加工を行ない
得るようにした複合加工用NC旋盤に関するものである
フライス盤のように固定状態の被加工物をフライス等の
回転切削工具で切削加工する場合や,旋盤のように回転
状態の被加工物をバイト等の旋削工具で切削加工する場
合,特に重切削が一般化されるに致った今日では,回転
切削工具或いは旋削工具と被加工物との間に作用する切
削抵抗に打ち勝ちかつ所望の精度を維持するために被加
工物を保持する主軸台,回転切削工具或いは旋削工具を
保持する刃物台更にこれを支持するベッド等は何れも前
記切削抵抗に耐えられる程度の高い剛性ないし強度を持
たせている。
このことから,固定状態の被加工物を回転切削工具によ
って切削加工する際の被加工物の固定手段として旋盤の
主軸を利用することが可能であるとの知見に基づき、こ
の主軸を固定するための機構を主軸台内に組み込むと共
に更にこの主軸を高度に利用せんとする観点から回転切
削工具により被加工物を切削加工する際に、唯単に被加
工物を固定するに留まらず被加工物を高速回転する従来
からの機構に加えて回転切削工具の加工位置の移動及び
この回転切削工具の移動に対応させて前記被加工物を微
速回転する機構を付加することが試みられるに至った。
このような旋盤によると,一台でバイトによる旋削加工
と回転切削工具による切削加工とを含めた相当多種類の
加工が可能となり各種工作機械のNC化が進んでいる現
在.NC旋盤としての特性をより有効に利用することが
できるため、上述の考えに基づく複合加工用NC旋盤の
実用化が進められて来たが,旋削工具による切削加工と
回転切削工具による切削加工とを一台の機械で達成する
には,旋削工具と回転切削工具とを含む多数の工具が被
加工物に対して干渉しないような配置にすると同時に、
これらの種々の工具のうち一つを選択する工具交換の機
構を簡潔なものとすることが,かかる工作機械の実用化
に際して主たる改良点となっている。
NC旋盤において通常用いられている工具の交換方法に
は,その一つとして自動工具交換装置を具えたものと,
他にタレットヘッドにできるだけ多くの工具を装着する
方法とがあるが,前記自動工具交換装置付きのNC旋盤
は汎用性が広い反面その機構上機械全体が大型化し,し
かも非常に高価であるため特に大量生産をする以外に使
用するには加工コストが大巾に上昇する虞れがあり,こ
のため一般にはタレットNC旋盤が多く用いられている
この従来のタレットNC旋盤では.タレットヘッドに装
着する工具の数は六本ないし八本程度としたものが多く
、これ以上の工具を一つのタレットヘッドに装着して汎
用性を広げようとすると,.加工時における被加工物と
その加工に関与していない別の工具とが干渉を起こし実
用的ではない。
旋削工具と回転切削工具とを有する複合加工用NC旋盤
における工具交換の方法として、これまで考えられてい
るものは,第1図及び第2図に示すようにタレット本体
01に二つのタレットヘッド02,03を設けて旋削工
具と回転切削工具との間での被加工物に対する干渉を避
けるため両者を分離し,二つのタレットヘッド02,0
3の一方に旋削加工用の旋削工具を装着する一方,他方
.に二次加工用の回転切削工具を装着しておく方法であ
る。
これによると、まずタレット本体01を旋回させてタレ
ットヘッド02,03の選択を行ない,次に工具を選択
して主軸04に装着された被加工物に対して所定の工具
を割り出し,その加.工を行なう。
第1図及び第2図に示す機械はタレットヘッド02,0
3を二つ設けているので,タレット本体01の内部構造
が複雑になるばかりでなく必然的に刃物台全体が大きく
なり,タレット本体を移動自在に支持するベッドを傾斜
させて切り屑の排出及び作業者が接近して操作し得ると
いう作業性において優位性を有するスラント形のNC旋
盤に第1図及び第2図に示す構造の二つのタレットヘツ
ド02.03を有する構造を組込むことは困難であり,
図示するように水平形にさせざるを得ない。
旋削工具による被加工物の切削状況及び回転切削工具に
よる被加工物の切削状況を検討したところ,一つのタレ
ットヘッドに旋削工具と回転切削工具とを相前後して取
り付けても,旋削工具の主軸の軸心方向への送りに際し
ては,回転切削工具がタレットヘッドに対してその径方
向に位置しているので,旋削工具による切削加工時に回
転切削工具が被加工物に対して干渉したりすることがな
く,同様に回転切削工具による切削加工時にはドリルで
被加工物にその径方向の孔を穿設する場合のように回転
切削工具を主軸に対して直交ないし傾斜させて切削する
場合にはこの加工に全く関与していない旋削工具が主軸
の外方に待避した状態となり、更にフライスによる端面
切削のように回転切削工具を主軸と平行に向けて切削す
る場合には,その加工に対して関与していない旋削工具
が主軸前方に待避した状態となり,何れも被加工物に対
して切削に関与していない工具が干渉しないようにする
ことが可能であると判明した。
かかる構造を用いれば前記スラント形の旋盤に旋削工具
と回転切削工具とを有する構造のものを組込んだ旋盤が
簡潔でより軽量の構造ゆえに可能となり,単に多種類の
加工が可能となるだけでなく操作性及び切り屑処理にも
優れた工作機械が得られる。
本発明は,一つのタレットヘッドに旋削工具と回転切削
工具とを装着し,一台の機械で多種類の加工が可能とな
って汎用性に優れしかも比較的安いコストで製作し得る
タレットヘッドを具えた複合加工用NC旋盤を提供する
ことを目的とし,併せてこの複合加工用NC旋盤を切り
屑や作業者の接近性等において優れたスラント形の機械
構成にしようとずるものである。
かかる目的を達成するための本発明の構成は.被加工物
が装着されかつこれを高速回転、微速回転若しくは固定
する主軸の軸心に対して直角な旋回軸を中心に旋回する
タレット本体を上記主軸の軸心方向及び該主軸の軸心と
上記旋回軸とに直角な方向にそれぞれ往復動自在に支持
し.当該タレット本体に前記旋回軸に対して直角な軸を
中心に回転するタレットヘッドを少なくとも一つ取り付
けると共に当該タレットヘッドの回転中心が前記主軸の
軸心を含みかつ前記旋回軸に対して垂直な平面内で前記
旋回軸を中心に旋回するようにし,上記一つのタレット
ヘッドにその径方向に回転軸を有する複数個の回転切削
工具と該回転切削工具に対して当該タレットヘッドの軸
方向の前方に複数個の旋削工具とを放射状に取り付け,
前記主軸の固定若しくは微速回転下で上記回転切削工具
により前記被加工物を切削加工する際には前記主軸の外
方若しくは前方に上記旋削工具を待避させる一方,前記
主軸の高速回転下で前記旋削工具により前記被加工物を
切削加工する際には前記被加工物の前方に前記回転切削
工具を待避させるようにしたことを特徴とするものであ
り,以下本発明をスラント形の機械構成として複合加工
用NC旋盤に応用した一実施例について図面に基づき詳
細に説明する。
本実施例におけるスラント形の複合加工用NC旋盤の外
観を表わす第3図に示すように、ベース1上に固設され
た主軸台2には被加工物を装着しかつこれを矢印C方向
に高速回転、微速回転若しくは固定する主軸3がその軸
心が水平となるように取り付けられている。
又,ベース1と一体のベッド4には,該ベッド4に設け
た案内面に沿って主軸3の軸心と平行な矢印Z方向に往
復動自在のZ軸摺動台5が設置されており,このZ軸摺
動台5には,該Z軸摺動台5に設けた案内面に沿って主
軸3の軸心と直角な矢印X方向に往復動自在のX軸摺動
台6が設置されている。
本実施例においてはスラント形の機械構成を採用してい
るため,上記X方向は水平面に対して一定角度傾斜させ
ている。
X軸摺動台6上には,前記主軸3の軸心に直角であって
前記Z方向及びX方向に直角な旋回軸1を中心に旋回す
るタレット本体8が支持されており,その旋回軸7には
第4図及び第6図に示すようにウオームホイル9がスプ
ライン嵌合し,X軸摺動台6内に設置された軸受10を
受け金11とによりこのウオームホイル9はX軸摺動台
6に対して旋回自在に支持されている。
又,X軸摺動台6内には旋回軸TをX軸摺動台6に対し
て任意の旋回位置で固定するクランプシリンダ12が取
り付けられ,その下方にはシリンダ力バー13が固設さ
れている。
更に,X軸摺動台6とタレット本体8との間には,タレ
ット本体8の旋回量を割り出すカービックカップリング
14が設けられている。
前記ウオームホイル9はX軸摺動台6のX方向上端側に
設置した減速ギヤボックス15の一端のウオーム16に
噛み合っており,この減速ギヤボックス15の他端には
タレット本体8に旋回力を与えるタレット本体駆動用電
動機17が接続している。
なお,上記タレット本体駆動用電動機17とカービック
カップリング14及びクランプシリンダ12は互いに共
働してタレット本体8を所望の旋回位置に固定するよう
になっており、本実施例においてはタレット本体8の旋
回角を180度にしてあり,そのうちの90度の範囲を
5度ずつの旋回量で割り出しを行なえるようにカービッ
クカップリング14の歯数は72枚に設定してある。
又,減速ギヤボックス15内の減速ギャ18には,ハー
モニツクドライブを採用している。
タレット本体8の一端には、その旋回軸7に対して直角
なタレットヘッド回転軸19を中心に回転するタレット
ヘッド20が,上記タレットヘッド回転軸19の軸心が
前記主軸3の軸心を含みかつ前記旋回軸7に対して垂直
な仮想平面内で旋回軸7を中心に旋回するように取り付
けられており,つまり当該タレットヘッド回転軸19の
軸心は旋回軸7の旋回により主軸3の軸心と交わったり
平行となったりする。
このタレットヘッド回転軸19とタレットヘッド20と
はロックナット21により一体化されており,タレット
ヘッド回転軸19の回転力は該タレットヘッド回転軸1
9とタレットヘッド20との間に設けたキー22を介し
てタレットヘッド20に伝達される。
第4図及び第5図に示すように,タレット本体8内には
タレットヘッド回転軸19をタレット本体8に対して任
意の回転位置で固定するクランプシリンダ23が取り付
けられ,又,タレット本体8とタレットヘッド20との
間にはタレットヘッド20の回転量を割り出すカービッ
クカップリング24が設けられており、更にタレット本
体8にはタレットヘッド回転軸19の回転位置を検出す
るリミットスイッチ箱25が設置されている。
タレット本体8の他端に位置するタレットヘッド回転軸
19に固設された伝達ギャ26は,タレット本体8の他
端に設けられたウオーム減速機27の一端の駆動ギャ2
8に噛み合っており,このウオーム減速機27の他端に
はタレットヘッド20に回転力を与えるタレットヘッド
駆動用電動機29が接続している。
これらタレットヘッド駆動用電動機29.リミットスイ
ッチ箱25,カービックカップリング24及びクランプ
シリンダ23は互いに共働してタレットヘッド20を所
望の回転位置に回転するようになっている。
なお,本実施例ではスラント形の機械構造とするために
タレットヘッド20を一つだけ設けたが,タレット本体
8の他端側にもう一つタレットヘッドを設けて汎用性を
より広げてもよいが,この場合は刃物台が大きくならざ
るを得ないので水平形の機械構造にしなければならず,
本発明の特徴をあまり生かすことができなくなる虞れが
ある。
タレットヘッド20には,タレットヘッド回転軸19の
径方向に回転軸を有する回転切削工具30の工具用主軸
31が放射状に複数本(本実施例では六本)配設されて
いる。
第10図に示すように,この工具用主軸31は軸受42
によりタレットヘッド20に対して回転自在に支持され
ており,その末端にはベベルギャ32が取り付けられ,
一方その先端側には市販の工具ソケット33が使用でき
るように等径の工具ソケット取り付け穴34が穿設され
ている。
この工具ソケット取り付け穴34には回転切削工具30
を取り付けた工具ソケット33が挿入され.工具用主軸
31にねじ込まれたセットボルト35により当該工具用
主軸31と回転切削工具30とは一体化されると共に,
工具ソケット33にねじ込まれた調整ナット43により
工具用主軸31からの回転切削工具30の突出量が調整
されている。
一方,タレットヘッド20の工具用主軸31に取り付け
たべベルギャ32と噛み合うベベルギャ36を有する回
転伝達軸37は、前記主軸3の軸心を含みかつ前記旋回
軸7に対して垂直な仮想平面内でタレットヘッド回転軸
19に平行となるようにタレット本体8に対して回転自
在に設置されている。
従って,この回転伝達軸37の数は二本であり,前記仮
想平面内にその回転中心が位置する工具用主軸31のベ
ベルギャ32のみが上記回転伝達軸37のベベルギャ3
6に噛み合う状態となっている。
この回転伝達軸37には,第4図及び第7図に示すよう
に回転切削工具30にクラッチ38を介して回転力る伝
達する工具駆動用電動機39が接続しており,この工具
駆動用電動機39はタレット本体8に固設されている。
前記回転切削工具30に対するタレットヘッド回転軸1
9の軸心方向のタレットヘッド20の前方には,切り込
み量の調整方向がタレットヘッド回転軸19に対して直
角な方向となるようタレットヘッド回転軸19の径方向
に放射状に旋削工具40が複数個(本実施例では六個)
配設されている。
本実施例においては第8図に示すように,回転切削工具
30と旋削工具40との位相角を30度となるようにし
て被加工物と切削工具30,40との干渉を起こりにく
くしているが,第9図に示すように回転切削工具30と
旋削工具40との位相角を無くしてもよい。
この場合、本実施例ではタレットヘッド回転軸19の割
り出し位置が12個必要であるのに対し,6個の割り出
し位置で済む。
なお.被加工物と切削工具30,40との干渉を起こり
にくくするためには,タレットヘッド回転軸19の軸心
方向の回転切削工具30と旋削工具40との距離を遠く
すると共にタレットヘッド回転軸19から回転切削工具
30先端までの距離をタレットヘッド回転軸19から旋
削工具40までの距離よりできるだけ大きく採ることが
望ましい。
主軸3に取り付けた被加工物に対して、ベッド4上のZ
軸摺動台5が被加工物の長手方向の移動を行ない,Z軸
摺動台5上のX軸摺動台6が被加工物の径方向の移動を
行なうことは従来のNC旋盤とほぼ同一である。
タレット本体8の旋回は,タレット本体駆動用電動機1
7の駆動を減速ギャ18により減速し,減速ギヤボック
ス15の一端のウオーム16に伝達すると共にウオーム
ホイル9で更に減速し,タレット本体8の旋回軸7を旋
回させてその旋回量の割り出しを行ない,割り出し完了
後はクランプシリンダ12の作動によりタレット本体8
を所定の位置に固定する。
又、タレットヘッド駆動用電動機29の回転力はウオー
ム減速機27により減速され,駆動ギャ28.伝達ギャ
26を経てタレットヘッド回転軸19に伝達され,キー
22を介してタレットヘッド20を回転させて切削工具
30.40の割り出しを行ない,割り出し完了後はクラ
ンプシリンダ23の作動によりタレットヘッド20を固
定する。
更に,回転切削工具30の駆動は,工具駆動用電動機3
9の回転力をクラッチ3g,回転伝達軸37,ベベルギ
ャ36,32を経て伝達することにより行なう。
なお、この時一方のクラッチ38を開放にして二つの工
具用主軸31の一方だけを選択駆動する様になっている
第11図に示す配置例は,被加工物41を高速回転させ
ると共にタレットヘッド回転軸19が主軸3と平行にな
るようタレット本体8を旋回させ、旋削に関与しない回
転切削工具30を被加工物41の前方に待避させて外径
加工或いは内径加工を行うようにしたものである。
第12図に示す配置例は,被加工物41を固定すると共
にタレットヘッド回転軸19が主軸3と平行になるよう
にタレット本体8を旋回させ,更にドリル等の回転切削
工具30を回転させる一方,切削に関与しない旋削工具
40を主軸3の外方に待機させて外周面の二次加工を行
なうようにしたものである。
又,第13図に示す配置例は,被加工物41を固定する
と共にタレットヘッド回転軸19が主軸3と直角になる
ようにタレット本体8を旋回させ,更に正面フライス等
の回転切削工具30を回転させる一方,切削に関与しな
い旋削工具40を主軸3の前方に待避させて端面のフラ
イス加工を行なうようにしたものである。
第14図に示す配置例は、タレットヘッド回転軸19を
主軸3に対して斜めに交差する方向に旋回させた以外は
第13図に示したものと同じである。
この配置例は主軸3に対して交差する方向の斜め穴を加
工する際に採られるものであり,切削に関与しない旋削
工具40は被加工物41の前方に待避している。
なお,この加工では回転切削工具30を同時に主軸3方
向と(矢印Z方向)これに直角な方向(矢印X方向)に
送る必要があるが,駆動機構のNC化により容易に行な
うことができる。
更に,第15図及び第16図に示す加工例は.本発明に
よって容易に行なうことができるようになったものの一
つであり,本発明によるNC旋盤としての機能を最大限
に発揮したものと言える。
第15図は第13図に示す配置例において,主軸3すな
わち被加工物41に微速回転を与える一方,回転切削工
具30を主軸3の径方向(矢印X方向)にNCにより無
段階変速移動させて複雑な形状或いは直線状のカムやカ
ム溝を加工する方法を示したものである。
又、第16図は第12図に示す配置例において、主軸3
すなわち被加工物41に微速回転を与える一方,回転切
削工具30を主軸3の軸心方向(矢印Z方向)にNCに
より無段階変速移動させて外周カム溝や円筒カム溝を加
工する方法を示したものである。
このように本発明によると、一つのタレットヘッドに旋
削工具と回転切削工具とを装着したためその製造に係る
コストダウンを計ることが可能となり,又,装着工具数
が多いにもかかわらずタレットヘッドやタレット本体が
コンパクトにまとまるので被加工物と工具との干渉を最
小限におさえることができると共に切り屑の排出や作業
者の接近性に有利なスラント形のNC旋盤を得ることが
できる。
更に,二つのタレットヘッドを備えたNC旋盤のように
姿勢制御の必要がないので段取り時間の短縮ができる等
の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は二つのタレットヘッドを備えた従来の複合加工
用NC旋盤の外観の概略を示す正面図であり,第2図は
その座標系を説明する斜視図である。 一方、第3図は本発明によるスラント形の複合加工用N
C旋盤の一実施例の外観の概略を示し、aは正面図.b
はその右側面図である。 第4図は上述の一実施例におけるタレット本体の概略構
造を示す断面図であり、第5図はそのタレットヘッドの
割り出し駆動機構の概略図、第6図はタレット本体の旋
回駆動機構の概略図,第7図は回転切削工具の駆動機構
の概略図である。 又,第8図はタレットヘッドに工具を装着した状態を示
すものでaは正面図.bはその右側面図であり,第9図
はタレットヘッドへの工具の他の装着方法を示す正面図
である。 更に,第10図はタレットヘッドに取り付ける回転切削
工具の工具用主軸の構造を示す断面図であり,第11図
〜第16図は本発明によるスラント形のNC旋盤の一実
施例を使用して各種切削加工を行なう際の被加工物と工
具との相対位置を示す説明図である。 図面中,3は主軸,5はZ軸摺動台,6はX軸摺動台、
7は旋回軸,8はタレット本体,12,23はクランプ
シリンダ,14.24はカービックカップリング.17
はタレット本体5駆動用電動機.19はタレットヘッド
回転軸、20はタレツトヘッド、25はリミットスイッ
チ箱,29はタレットヘッド駆動用電動機、30は回転
切削工具,31は工具用主軸,39は工具駆動用電動機
,40は旋削工具,41は被加工物である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被加工物が装着されかつこれを高速回転.微速回転
    若しくは固定する主軸の軸心に対して直角な旋回軸を中
    心に旋回するタレット本体を上記主軸の軸心方向及び該
    主軸の軸心と上記旋回軸とに直角な方向にそれぞれ往復
    動自在に支持し、当該タレット本体に前記旋回軸に対し
    て直角な軸を中心に回転するタレットヘッドを少なくと
    も一つ取り付けると共に当該タレットヘッドの回転中心
    が前記主軸の軸心を含みかつ前記旋回軸に対して垂直な
    平面内で前記旋回軸を中心に旋回するようにし,上記一
    つのタレットヘッドにその径方向に回転軸を有する複数
    個の回転切削工具と該回転切削工具に対して当該タレッ
    トヘッドの軸方向の前方に複数個の旋削工具とを放射状
    に取り付け、前記主軸の固定若しくは微速回転下で上記
    回転切削工具により前記被加工物を切削加工する際には
    前記主軸の外方若しくは前方に上記旋削工具を待避させ
    る一方,前記主軸の高速回転下で前記旋削工具により前
    記被加工物を切削加工する際には前記被加工物の前方に
    前記回転切削工具を待避させるようにしたことを特徴と
    する複合加工用NC旋盤。
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