JPWO2002092266A1

JPWO2002092266A1 - 数値制御旋盤及びこの数値制御旋盤によるワークの加工方法

Info

Publication number: JPWO2002092266A1
Application number: JP2002589189A
Authority: JP
Inventors: 篠原　浩; 浩篠原; 高靖斎藤; 露崎　梅夫; 梅夫露崎; 高橋　徹; 徹高橋
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: CN1509217A; WO2002092266A1; EP1388384A1; TW590830B; EP1388384A4; KR20040012820A; EP1388384B1; US20050060859A1; JP4090888B2; KR100823215B1; US7249545B2; CN1299867C

Abstract

第一の主軸側のワークと第二の主軸側のワークとで多種多様の加工を同時に行うことが可能で、加工効率が高い数値制御工作機械を提供する。第一の刃物台３００が第二の主軸２１０とともに、主軸軸線Ｃ２方向及びこれと平面内で直交するＸ１方向に移動が自在で、第二の刃物台４００が、少なくとも第一の刃物台３００の移動方向と同じ二軸方向に移動でき、制御装置が、第一の刃物台３００がワークＷ１を加工するのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動と、第二の刃物台４００がワークＷ２の加工を行うのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動とを重畳させて、第一の刃物台３００又は第二の刃物台４００に移動指令を出力して、第一の刃物台３００の工具によるワークＷ１の加工と、第二の刃物台４００の工具によるワークＷ２の加工とを同時に行うようにしてある。

Description

技術分野
本発明は、対向する二つの主軸を有し、刃物台に装着した工具で、各前記主軸に保持させた二つのワークを同時に加工することができる数値制御旋盤及びこの数値制御旋盤によるワークの加工方法に関する。
背景技術
対向する二つの主軸台と刃物台とを有し、前記刃物台に装着した工具で、前記二つの主軸に装着した二つのワークを同時に加工できるようにした数値制御旋盤（以下、ＮＣ旋盤という）が、例えば日本国特許公表平１０−５０１７５８号公報等で知られている。
第１１図は、日本国特許公表平１０−５０１７５８号公報で開示されたＮＣ旋盤の概略構成を説明する平面図である。
ＮＣ旋盤５のベッド５１０には、第一の主軸台５２０及び第二の主軸台５３０が対向して配置されている。第一の主軸台５２０及び第二の主軸台５３０は、平行な主軸５２１，５３１を回転自在に支持している。これら主軸５２１，５３１は、主軸５２１，５３１の軸線を偏心させて配置されている。各主軸５２１，５３１の先端には、図示しないチャックが設けられていて、このチャックがワークＷ１，Ｗ２を把持する。
第一の主軸台５２０は、ベッド５１０に固定されている。ベッド５１０には、主軸５３１の軸線と同方向のＺ１軸線方向に延びるガイドレール５４０が設けられる。このガイドレール５４０にはキャリッジ５５０が載置され、このキャリッジ５５０は、図示しないサーボモータ等の駆動体の駆動により、ガイドレール５４０に案内されながらＺ１軸方向に進退移動する。
キャリッジ５５０の上には、Ｚ１軸と直交するＸ１軸方向にガイドレール５７０が設けられている。このガイドレール５７０には、キャリッジ５５５をＸ１軸方向に移動可能に設けられ、このキャリッジ５５５上に第一の刃物台５６０及び第二の主軸台５３０が設けられる。第二の主軸台５３０及び第一の刃物台５６０は、図示しないサーボモータ等の駆動体の駆動により、ガイドレール５４０，５７０に案内されながら、Ｘ１軸方向及びＺ１軸方向に移動自在である。
第一の刃物台５６０は、一側に割り出し回転自在なタレット面板５６１を備えている。このタレット面板５６１には、第一の主軸台５２０の主軸５２１に保持させたワークＷ１を加工するための工具Ｔ１が複数装着される。そして、キャリッジ５５０，５５５のＺ１軸方向とＸ１軸方向の移動の組み合わせにより、工具Ｔ１がワークＷ１に対して位置決めされ、ワークＷ１を加工する。
第二の主軸台５３０の主軸５３１に対向して、第二の刃物台５８０が設けられる。この第二の刃物台５８０の一側には、割り出し回転自在なタレット面板５８１が設けられている。このタレット面板５８１には、第二の主軸台５３０の主軸５３１に装着されたワークＷ２を加工するための工具Ｔ２が複数装着される。第二の刃物台５８０は、ガイドレール５７０と平行に設けられたガイドレール５８２に沿って、Ｘ１軸と同方向のＸ２軸方向に移動自在である。
このようなＮＣ旋盤５によれば、第一の刃物台５６０と第二の主軸台５３０が共通のキャリッジ５５０，５５５の上に設けられているので、ワークＷ１に対する工具Ｔ１のＺ１軸方向の送りが、ワークＷ２に対する工具Ｔ２の送りとなり、同一の孔明け加工等を二つのワークＷ１，Ｗ２について同時に行うことが可能である。
また、工具Ｔ１のＸ１軸方向の移動に同期させて工具Ｔ２をＸ２軸方向に移動させながら、工具Ｔ２によるワークＷ２の加工に必要なＸ２軸方向の移動を加えることで、ワークＷ１，Ｗ２について異なる加工を同時に行うことが可能である。
上記したようなＮＣ旋盤５は、複数のワークＷ１，Ｗ２について同時に同一又は異なる加工を行うことができるので、加工効率に優れるという利点を有するものの、以下のような不都合が存在する。
すなわち、工具Ｔ１及び工具Ｔ２のワークＷ１，Ｗ２に対するＺ１軸方向及びＺ２軸方向の相対移動は、キャリッジ５５０のＺ１軸方向の移動によって決定されるため、同時に加工することのできるワークＷ１，Ｗ２の加工形態が制限されるという問題がある。
また、いずれか一方の工具、例えば、工具Ｔ２によるワークＷ２の加工が、工具Ｔ１によるワークＷ１の加工よりも短時間で終了するような場合であっても、第二の刃物台５８０は工具Ｔ１によるワークＷ１の加工が終了するまで、第一の刃物台５６０の移動に追随して移動しながら待機していなければならない。これは、工具Ｔ２を切り換えて、次の工具でワークＷ２の加工を継続して行おうとしても、工具Ｔ２をワークＷ２から退避させることができず、次の工具の割り出しを行うことができないからである。そのため、待機などの無駄時間が多く、加工効率が悪いという問題がある。
さらに、ＮＣ旋盤５は、第二の刃物台５８０がＸ２軸の一軸方向にしか移動できないため、Ｘ１軸とＸ２軸とを重畳させながら穴ぐり加工等の加工を行っているときに重畳誤差が生じると、当該重畳誤差がそのまま加工品質としてワークに現れてしまうという不都合がある。そのため、重畳誤差が大きいと加工不良を生じさせやすく、不良率が高くなるおそれがあるという問題がある。
本発明の目的は、第一の主軸側のワークと第二の主軸側のワークとで多種多様の加工を同時に行うことが可能で、待ち時間等の無駄時間を可能な限り削減することができ、加工効率が高く、かつ、穴ぐり加工のような加工を行う際に重畳誤差が生じても、当該重畳誤差による悪影響をほとんど無くすことのできるＮＣ旋盤及びこの数値制御旋盤によるワークの加工方法を提供するところにある。
発明の開示
本発明の目的は、請求の範囲第１項〜第９項に記載の数値制御旋盤によって達成することができる。
請求の範囲第１項に記載の発明は、対向して配置され、相対的に移動が可能な第一の主軸及び第二の主軸と、複数の工具が装着され、前記第一の主軸及び第二の主軸の各々に保持されたワークの加工を行う第一の刃物台及び第二の刃物台と、前記第一の主軸及び第二の主軸と前記第一の刃物台及び第二の刃物台の移動を制御する制御装置とを有する数値制御旋盤において、前記第一の刃物台が、前記第二の主軸と一体になって、前記第二の主軸の主軸軸線方向及びこの主軸軸線方向と平面内で直交する軸方向に移動が自在であるとともに、前記第二の刃物台が、少なくとも前記第一の刃物台の移動方向と同じ二軸方向に移動可能であり、前記制御装置が、前記第一の刃物台がワークを加工するのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動と、前記第二の刃物台が前記ワークの加工を行うのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動とを重畳させて、前記第一の刃物台又は前記第二の刃物台に移動指令を出力して、前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工と、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工とを同時に行うように構成してある。
この構成によれば、第一の刃物台を二軸方向に移動自在にするとともに、第二の刃物台を少なくとも前記第一の刃物台と同じ二軸方向に移動自在にすることで、前記第一の刃物台の工具によるワークの加工に影響されることなく、前記第二の刃物台の工具でワークの加工を行うことが可能になり、ワークの加工の自由度が向上する。
また、前記第一の刃物台の工具によるワークの加工中に、前記第二の刃物台を移動させて工具をワークから遠ざけ、次の工具の割り出しを行うことも可能である。
請求の範囲第２項に記載の発明は、前記第二の刃物台が、前記第一の主軸の主軸軸線方向及びこの主軸軸線方向と平面内で直交する軸方向の二軸方向に移動可能であるとともに、前記二軸方向に直交する軸方向に移動可能である構成としてある。
このように前記第二の刃物台を三軸方向に移動可能とすることにより、前記第二の刃物台によるワークの加工の自由度をさらに高めることができる。また、異なる方向から工具をワークに当接させることが可能になり、例えば、回転工具によるワークの外周面の穴あけ加工等が可能になる。
請求の範囲第３項に記載の発明は、前記工具を前記第一の刃物台及び第二の刃物台の移動方向に沿って直線状に配列して装着し、前記第一の刃物台及び第二の刃物台の一軸方向又は二軸方向の直線移動によって前記工具の割り出しを行うように構成してある。
この場合、請求の範囲第４項に記載するように、一つの工具によるワークの加工中に、この一つの工具に隣合う他の工具が前記ワーク又は前記第一の主軸若しくは第二の主軸に干渉しない最小の距離になるように、前記一つの工具によるワークの加工に必要な前記第一の刃物台又は第二の刃物台の移動量に基づいて、前記第一の刃物台又は第二の刃物台に装着する工具の間隔を決定するようにすればよい。
このように構成すれば、工具の割り出しを短時間で、かつ、小さなスペースで行うことができ、加工時間の短縮及び数値制御旋盤のさらなる小型化を図ることができる。
請求の範囲第５項に記載の発明は、前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間と、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間とを比較し、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具による前記ワークの加工に要する時間の方が長い場合には、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第二の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うように構成してある。
本発明の数値制御旋盤は、第二の刃物台の工具によるワークの加工時間が、第一の刃物台の工具によるワークの加工時間よりも短い場合であっても、第一の刃物台の工具によるワークの加工とは無関係に第二の刃物台の工具によるワークの加工を継続することができる。そのため、無駄時間を短縮して、加工効率を高めることが可能である。
請求の範囲第５項に記載する場合において、第二の刃物台によるワークの加工が完全に終了してしまっているような場合には、請求の範囲第６項に記載するように、前記第一の主軸に保持させたワークを、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具と、前記第二の刃物台に装着した工具とで同時に加工を行うようにしてもよい。
このようにすると、第二の刃物台の待機時間が無くなり、第二の刃物台を有効に活用することができるほか、加工時間をさらに短縮することができるという利点がある。
請求の範囲第７項に記載の発明は、前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間と、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間とを比較し、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具による前記ワークの加工に要する時間の方が長い場合には、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第一の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うように構成してある。
この場合も、請求の範囲第５項の発明の場合と同様に、無駄時間を短縮して、加工効率を高めることができる。
請求の範囲第８項に記載の発明は、前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミング又は前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミングよりも遅らせて、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工又は前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工を開始させるように構成してある。
このように構成すれば、ワークの加工を行う際の第一の刃物台又は第二の刃物台の移動量を最小にすることができ、数値制御旋盤のさらなる小型化を図ることが可能になる。
請求の範囲第９項に記載の発明は、前記第二の刃物台が、前記第一の主軸を回転自在に支持する主軸台の上に設けられている構成としてある。
このようにすると、一方の主軸台の上方の空間を利用して第二の刃物台を設けることができ、数値制御旋盤の省スペース化を図ることができる。
本発明の目的は、請求の範囲第１０項〜第１５項に記載のワークの加工方法によっても達成することができる。
請求の範囲第１０項に記載の発明は、請求の範囲第１項〜９のいずれかに記載の数値制御旋盤を用いたワークの加工方法であって、前記第二の刃物台が前記第二の主軸に保持されたワークの加工を行うのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動と、前記第一の刃物台が前記第一の主軸に保持されたワークを加工するのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動とを重畳させて前記第二の刃物台を移動させ、前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工と、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工とを同時に行う加工方法である。
この方法によれば、二つの主軸に保持させたワークに対して、二つの刃物台に装着した工具で多種多様の加工を行うことが可能である。
請求の範囲第１１項に記載の発明は、前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間が、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間よりも長い場合には、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第二の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにした加工方法である。この場合、請求の範囲第１２項に記載するように、前記第一の主軸に保持させたワークを、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具と、前記第二の刃物台に装着した工具とで同時に加工を行うようにしてもよい。
請求の範囲第１３項に記載の発明は、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間が、前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間よりも長い場合には、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第一の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにした加工方法である。
上記した請求の範囲第１１項から１３に記載した方法によれば、加工時間の無駄を大幅に短縮することが可能である。
請求の範囲第１４項に記載の発明は、前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミング又は前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミングよりも遅らせて、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工又は前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工を開始させる加工方法である。
この方法によれば、ワークの加工を行う際の第一又は第二の刃物台の移動量を最小にすることができ、数値制御旋盤のさらなる小型化を図ることが可能である。
請求の範囲第１５項に記載の発明は、前記第二の刃物台に装着した工具に、前記ワークの穴内周面又は外周面を加工する工具が含まれ、前記ワークの加工を行う際の前記第一の刃物台に対する前記第二の刃物台の重畳移動方向に対して直交する方向に、前記工具の刃先を差し向けた方法である。
この方法によれば、重畳誤差が生じた場合にも、この重畳誤差がワークの加工品質に与える影響を最小にすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、第１図〜第３図を参照しながら、本発明のＮＣ旋盤の概略構成を説明する。
第１図は本発明のＮＣ旋盤の実施形態にかかり、その概略構成を説明する平面図、第２図は、第１図の第二主軸台及び第一刃物台をＩ−Ｉ方向から見た正面図、第３図は、第１図の第一主軸台及び第二刃物台をＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図である。
なお、以下の説明では、主軸軸線と同方向をＺ軸、このＺ軸と直交しワークにバイト等の切削工具が切り込む方向をＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸の双方に直交する方向をＹ軸と定義するものとする。
ＮＣ旋盤１のベッド１０には、第一の主軸台１００及び第二の主軸台２００が、主軸軸線Ｃ１，Ｃ２を偏心させた状態で、対向して配置されている。第一の主軸台１００は第一の主軸１１０を回転自在に支持し、第二の主軸台２００は第二の主軸２１０を回転自在に支持している。第一の主軸１１０及び第二の主軸２１０の先端には、図示しないチャックがそれぞれ設けられていて、このチャックでワークＷ１，Ｗ２を把持できるようになっている。
この実施形態において、第一の主軸台１００は、ＮＣ旋盤１のベッド１０に固定されている。ベッド１０には、主軸軸線Ｃ１と同方向のＺ１軸方向及びこのＺ１軸と水平面内で直交するＸ１軸方向に移動自在な移動台２０が設けられている。そして、この移動台２０の上に、第二の主軸台２００及び第一の刃物台３００が設けられている。
また、第一の主軸台１００の上方には、主軸軸線Ｃ１と同方向のＺ２軸方向及びこのＺ２軸と水平面内で直交するＹ２軸方向、Ｚ２軸及びＹ２軸と直交するＸ２軸と移動自在な第二の刃物台４００が設けられている。
第一の刃物台３００は、第一の主軸１１０に把持されたワークＷ１を切削するバイト３１１が装着されるバイト装着部３１０と、ワークＷ１の穴あけ加工等を行う回転工具３２１〜３２４が装着される回転工具装着部３２０と、ワークＷ１を切削するバイト３３１が装着されるバイト装着部３３０とを備えている。
バイト装着部３１０，３３０には、主軸軸線Ｃ１と直交するＸ１軸方向の両側から刃先がワークＷ１に当接するように、バイト３１１，３３１が対向して装着される。
回転工具装着部３２０には、主軸軸線Ｃ１と同方向に軸線を有するように、回転工具３２１〜３２４が装着される。この回転工具３２１〜３２４は、第一の刃物台３００とともに移動して、Ｚ１軸方向から刃先がワークＷ１の端面に当接するようになっている。
第一の刃物台３００に装着される上記の工具は、一つの工具（例えばバイト３１１）によるワークＷ１の加工中に、隣合う他の工具（例えば、回転工具３２１）がワークＷ１や第一の主軸１１０に干渉しないように、ワークＷ１の加工に必要な第一の刃物台３００の移動距離を考慮して、予め間隔を決定して第一の刃物台３００に装着される。
また、この実施形態の第一の刃物台３００は、Ｙ１軸方向には移動しないため、各工具３１１，３２１，３２２，３２３，３２４，３３１は、第２図に示すように、その刃先の高さが第一の主軸１１０の主軸軸線Ｃ１と同じ高さになるように、第一の刃物台３００に装着される。
第一の刃物台３００は、移動台２０のＸ１軸方向の直線移動によって、バイト３１１，３３１，回転工具３２１〜３２４の中のいずれか一つの工具をワークＷ１の加工位置に割り出す。そして、第一の刃物台３００のＸ１軸方向の移動及びＺ１軸方向の移動の組み合わせによって、ワークＷ１の加工が行われる。
第二の刃物台４００には、主として第二の主軸２１０に把持されたワークＷ２を加工する工具が装着される。具体的には、ワークＷ２の外周面に穴あけ加工等を行う回転工具４１１，４１２が装着される回転工具装着部４１０と、ワークＷ２を切削するバイト４２１〜４２３が装着されるバイト装着部４２０と、ワークＷ２の端面に穴あけ加工等を行う回転工具４３１〜４３３が装着される回転工具装着部４３０とを備えている。
回転工具装着部４１０には、主軸軸線Ｃ２と直交する方向に回転軸線を有する回転工具４１１，４１２が装着される。この回転工具４１１，４１２は、モータによって回転が可能で、Ｘ２軸方向から停止状態のワークＷ２の外周面に刃先を当接させて加工を行うものである。
バイト装着部４２０には、主軸軸線Ｃ２と直交するＸ２軸方向から刃先がワークＷ２の外周面に当接するように、バイト４２１，４２２，４２３が装着される。
回転工具装着部４３０には、主軸軸線Ｃ２と同方向に軸線を有する回転工具４３１，４３２，４３３が装着される。この回転工具４３１，４３２，４３３は、回転しているワークＷ２に刃先を当接させて加工を行うものである。
回転工具４３１，４３２，４３３は、その刃先の高さが、バイト装着部４２０に装着されるバイト４２１，４２２，４２３の刃先よりもＸ２軸方向に低い位置になるように、回転工具装着部４３０に装着されている。これは、回転工具４３１，４３２，４３３のいずれか一つで第二の主軸２１０に保持されたワークＷ２を加工するときに、バイト４２１，４２２，４２３と第一の主軸１１０に保持されたワークＷ１及び第一の刃物台３００の工具３１１，３２１，３２２，３２３，３２４，３３１との干渉を避けるためである。
また、第二の刃物台４００に装着される上記の工具は、一つの工具（例えば回転工具４３１）によるワークＷ２の加工中に、隣合う他の工具（例えば回転工具４３２）がワークＷ２や第二の主軸２１０に干渉しないように、ワークＷ２の加工に必要な第二の刃物台４００の移動距離を考慮して、予め間隔を決定して第二の刃物台４００に装着される。
第二の刃物台４００は、Ｙ２軸方向及び／又はＸ２軸方向への直線移動によって、回転工具４１１，４１２、バイト４２１，４２２，４２３，回転工具４３１，４３２，４３３の中のいずれか一つの工具をワークＷ２の加工位置に割り出す。そして、Ｙ２軸方向の移動，Ｚ２軸方向の移動及びＸ２軸方向の移動の組み合わせによって、ワークＷ２の加工を行う。
第二の刃物台４００に装着された工具は、第一の刃物台３００のＸ１軸方向及び／又はＺ１軸方向の移動に、ワークＷ２を加工するためのＹ２軸方向の移動及び／又はＺ２軸方向の移動を重畳した移動で、ワークＷ２に対して工具の位置決めを行い、加工をする。以下、この重畳の制御を行う制御装置について説明する。
［制御装置の説明］
第４図に、このＮＣ旋盤１における制御装置の制御ブロック図を示す。
制御装置９０は、中央処理部（ＣＰＵ）９１と、このＣＰＵ９１からの指令によって第一の刃物台３００のＺ１軸方向及びＸ１軸方向の移動を制御する第一の制御系９２と、ＣＰＵ９１からの指令によって第二の刃物台４００のＺ２軸方向、Ｘ２軸方向及びＹ２軸方向の移動を制御する第二の制御系９３とを有する。
第一の制御系９２は、第一の刃物台３００を移動させるための第一の演算処理回路９２ａと、この第一の演算処理回路９２ａからの出力信号に基づいてＸ１軸方向及びＺ１軸方向の速度信号を出力する速度処理回路９２ｂ，９２ｃと、この速度処理回路９２ｂ，９２ｃからの出力信号に基づいて、第一の刃物台３００をＸ１軸方向及びＺ１軸方向に所定の速度で移動させるようにサーボモータＭＸ１，ＭＺ１を駆動させるサーボ処理回路９２ｄ、９２ｅとを有している。
同様に、第二の制御系９３も、第一の演算処理回路９３ａと、この第一の演算処理回路９３ａからの出力信号に基づいてＹ２軸方向、Ｚ２軸方向及びＸ２軸方向の速度信号を出力する速度処理回路９３ｂ，９３ｃ，９３ｆと、この速度処理回路９３ｂ，９３ｃ，９３ｆからの出力信号に基づいて、第二の刃物台４００をＹ２軸方向、Ｚ２軸方向及びＸ２軸方向に所定の速度で移動させるようにサーボモータＭＹ２，ＭＺ２，ＭＸ２を駆動させるサーボ処理回路９３ｄ，９３ｅ，９３ｇを有している。
第二の制御系９３には、速度処理回路９３ｂ，９３ｃとサーボ処理回路９３ｄ，９３ｅとの間に、重畳回路９５，９６が設けられている。
重畳回路９５は、ワークＷ２を加工するために必要な第二の刃物台４００のＹ２軸方向の移動に、第一の刃物台３００のＸ１軸方向の移動を重畳し、その結果を第二の刃物台４００のＹ２軸方向の移動として、サーボ処理回路９３ｄに出力する。
重畳回路９６は、ワークＷ２を加工するために必要な第二の刃物台４００のＺ２軸方向の移動に、第一の刃物台３００のＺ１軸方向の移動を重畳し、その結果を第二の刃物台４００のＺ２軸方向の移動として、サーボ処理回路９３ｅに出力する。
なお、重畳回路９５，９６で重畳される「移動」には、送り速度や送り量が含まれる。
第５図は、第４図の制御装置９０による重畳の手順を説明するためのフローチャートである。
ＣＰＵ９１は、ワークＷ１及びワークＷ２を加工するためのＮＣ加工プログラムに基づいて、重畳の必要性があるかどうかを判断する（ステップＳ１）。重畳する必要がない場合、すなわち、ワークＷ１の加工とワークＷ２の加工とを独立したＮＣ加工プログラムで別々に行う場合には、それぞれのＮＣ加工プログラムにしたがって、第一の刃物台３００の工具３１１，３２１〜３２４，３３１によるワークＷ１の加工と、第二の刃物台４００の工具４１１，４１２，４２１〜４２３，４３１〜４３３によるワークＷ２の加工とを行う（ステップＳ８）。
重畳する必要がある場合、すなわち、ワークＷ１の加工とワークＷ２の加工を同時に行う場合には、重畳させる軸がＺ１−Ｚ２軸であるかＸ１−Ｙ２軸であるかを判断する（ステップＳ２，ステップＳ５）。
重畳させる軸がＺ１−Ｚ２軸である場合には、Ｘ１軸，Ｘ２軸及びＹ２軸の位置決めを行った後に（ステップＳ３）、Ｚ１軸とＺ２軸の重畳を行う（ステップＳ４）。
重畳させる軸がＸ１−Ｙ２軸である場合には、Ｚ１軸，Ｚ２軸及びＸ２軸の位置決めを行った後に（ステップＳ６）、Ｘ１軸とＹ２軸の重畳を行う（ステップＳ７）。
これら重畳のための準備が完了すれば、ＮＣ加工プログラムにしたがって、第一の刃物台３００の工具３１１，３２１〜３２４，３３１によるワークＷ１の加工と第二の刃物台４００の工具４１１，４１２，４２１〜４２３，４３１〜４３３によるワークＷ２の加工とを同時に行う（ステップＳ８）。
加工が終了すれば（ステップＳ９）、重畳を解除する（ステップＳ１０）。
次に、第６図〜第１０図を参照しながら、上記構成のＮＣ旋盤によるワークの加工方法の実施形態を説明する。
［加工方法の第一の実施形態］
第６図は、上記構成のＮＣ旋盤１によるワークの加工方法の第一の実施形態を示す図である。
本発明の加工方法は、ＮＣ旋盤１の機械構成が、第一の刃物台３００と第二の主軸２１０が一体となって移動するにもかかわらず、第二の刃物台４００がＹ２軸方向及びＸ２軸方向の移動に加えてＺ２軸方向にも移動可能なことと、前記の機械構成によりＮＣ旋盤１の動作制御を行う制御装置に予め入力される加工プログラムを作成する際の自由度が増したことにより実現されるものである。
この実施形態の加工方法で使用される加工プログラムを作成する際には、第二の刃物台４００に装着した回転工具４３１によるワークＷ２の加工に要する時間と、第一の刃物台３００に装着したバイト３１１によるワークＷ１の加工に要する時間を求めてこれらを比較し、例えば、回転工具４３１によるワークＷ２の加工に要する時間の方が、バイト３１１によるワークＷ１の加工に要する時間よりも短いと判断した場合には、バイト３１１によるワークＷ１の加工が行われている間に、第二の刃物台４００に装着した回転工具４３１〜４３３を順次切り換えてワークＷ２の加工を行うように、加工プログラムを作成することが好ましい。
第６図に示すこの実施形態の加工方法は、前記加工プログラムが入力された制御装置からの指令に基づいて、第６図（ａ）〜（ｄ）に示すような加工を行う。
第６図（ａ）に示すように、移動台２０のＸ１軸方向及びＺ１軸方向の移動によって、第一の刃物台３００とともにバイト３１１をワークＷ１の端部外周縁の加工位置に割り出す。
同時に、Ｘ１軸方向の移動に重畳動作させた第２の刃物台４００のＹ２軸方向の移動、Ｚ１軸方向の移動に重畳動作させた第二の刃物台４００のＺ２軸方向の移動の他に、第二の刃物台４００のＸ２軸方向の移動によって、回転工具４３１をワークＷ２の端面中心の加工位置に割り出す。
次いで、第６図（ｂ）に示すように、移動台２０とともに第１の刃物台３００を−Ｘ１軸方向に送って、ワークＷ１の端面の加工を行う。同時に、第１の刃物台３００の−Ｘ１軸方向の送り速度と同じ送り速度で、第２の刃物台４００を−Ｙ２軸方向に送りながら、＋Ｚ２軸方向に所定の送り速度で送って、ワークＷ２の軸線上に穴あけ加工を施す。
第６図（ｃ）に示すように、ワークＷ１の端面加工を終えたバイト３１１がワークＷ１の外周面加工を行うべく＋Ｘ１軸方向に移動する間に、第２の刃物台４００が、第６図（ｂ）に示す状態から−Ｚ２軸方向に移動し、次いで−Ｙ２軸方向に移動することによって、回転工具４３２をワークＷ２の加工位置に割り出す。そして、バイト３１１によるワークＷ１の外周面加工と同時に、回転工具４３２によるワークＷ２の穴あけ加工を行う。この際、ワークＷ２を加工するのに必要なＺ２軸方向の送り速度を第１の刃物台３００のＺ１軸方向の送り速度に重畳し、さらに、Ｙ２軸方向の移動をＸ１軸方向の移動に重畳させて、回転工具４３２でワークＷ２の穴あけ加工を行う。
さらに、回転工具４３２によるワークＷ２の穴あけ加工の終了後に、第２の刃物台４００が、第６図（ｃ）に示す状態から−Ｚ２軸方向に移動し、次いで−Ｙ２軸方向に移動することによって、回転工具４３３をワークＷ２の加工位置に割り出す。そして、回転工具４３１，４３２であけた穴内に回転工具４３３を挿し込んで、バイト３１１によるワークＷ１の外周面加工と同時に穴ぐり加工を行う。
この場合も、ワークＷ２を加工するのに必要なＺ２軸方向の送り速度を第１の刃物台３００のＺ１軸方向の送り速度に重畳し、さらに、Ｙ２軸方向の移動をＸ１軸方向の移動に重畳させて、回転工具４３３でワークＷ２の穴あけ加工を行う。
第６図（ｄ）に示すように、バイト３１１がワークＷ１の端面から予め定められた寸法のところまで達すると、第一の刃物台３００が＋Ｘ１軸方向に移動してバイト３１１をワークＷ１から遠ざけ、バイト３１１によるワークＷ１の加工が終了する。また、回転工具４３３による穴ぐり加工が終了すれば、第２の刃物台４００が移動して、ワークＷ２から回転工具４３３を遠ざける。
以上で、ワークＷ１，Ｗ２の加工を終了する。
なお、特に図示及び詳しい説明はしないが、第一の刃物台３００に装着した工具（例えばバイト３１１）によるワークＷ１の加工に要する時間が、第二の刃物台４００に装着した回転工具４３１によるワークＷ２の加工に要する時間よりも短い場合においては、上記と同様にして、第一の刃物台３００に装着した工具を順次切り換えながらワークＷ１の加工を行うことができる。
［加工方法の第二の実施形態］
第７図は、本発明の加工方法の第二の実施形態を示す図である。
第一の刃物台３００のバイト３１１によるワークＷ１の加工を開始した後、第一の刃物台３００が＋Ｚ１軸方向に距離ａ分だけ移動したときに、第二の主軸２１０に保持されたワークＷ２の端面の加工位置に回転工具４３１の刃先がくるように、第二の刃物台４００が予め位置決めされている。そして、先の実施形態と同様に、回転工具４３１によってワークＷ２の加工を行うための第二の刃物台４００の＋Ｚ２軸方向の移動を、バイト３１１によってワークＷ１の加工を行うための第一の刃物台３００の＋Ｚ１軸方向の移動に重畳して、第二の刃物台４００を＋Ｚ２軸方向又は−Ｚ２軸方向に移動させながら、回転工具４３１でワークＷ２の加工を行う。
この実施形態によれば、距離ａ分だけ第二の刃物台４００の＋Ｚ２軸方向の移動量を節約することができ、その分ＮＣ旋盤１を小型化することができるという利点がある。
すなわち、第７図に示す状態では、回転工具４３１でワークＷ２の加工を行うのに第二の刃物台４００が移動しなければならない＋Ｚ２軸方向の距離は、ａ＋ｂ−ｃ（ｂは回転工具４３１によるワークＷ２の加工長さ、ｃはバイト３１１によるワークＷ１の加工長さ）であるが、ａ＝０とすることで、第二の刃物台４００の＋Ｚ２軸方向のストロークをその分だけ短縮することができるわけである。
［加工方法の第三の実施形態］
第８図及び第９図は、第二の刃物台４００の回転工具４３３の代わりに、ワークＷ２に対して中ぐり加工を行うための中ぐりバイト４３３′を取り付けて加工を行う場合における、最も好ましい加工方法を説明するための図である。
第８図は、第二の刃物台４００の回転工具装着部４３０に中ぐりバイト４３３′を装着した場合において、中ぐりバイト４３３′を第１図のＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図である。第８図に示すような中ぐりバイト４３３′を用いて、第一の刃物台３００のＸ１軸と第二の刃物台４００のＹ２軸との間で重畳を行いながら加工を行う場合は、第８図に示すように中ぐりバイト４３３′の刃先４３３ａ′を差し向けるのが最も好ましい。
第８図のような中ぐりバイト４３３′を装着した場合の作用を、第９図（ａ）（ｂ）を参照しながら説明する。
第９図（ａ）は、中ぐりバイト４３３′を用いて加工を行う際に、第一の刃物台３００のＸ１軸と第二の刃物台４００のＹ２軸との間で行う重畳移動方向に対して、中ぐりバイト４３３′の刃先４３３ａ′を直交する方向（Ｘ２軸方向）に差し向けて固定した場合の作用を示す第８図の部分拡大図、第９図（ｂ）は、第９図（ａ）との比較のための図で、中ぐりバイト４３３′を用いて加工を行う際に、第一の刃物台３００のＸ１軸と第二の刃物台４００のＹ２軸との間で行う重畳移動方向に対して、中ぐりバイト４３３′の刃先４３３ａ′を同方向（Ｙ２軸方向）に差し向けて固定した場合の作用を示す第８図の部分拡大図である。
中ぐりバイト４３３′は、回転工具４３１，４３２（第３図参照）によってワークＷ２に形成された穴の穴ぐり加工を行なうものである。穴内周面Ｗ２ａの切削を行う際には、刃先４３３ａ′が当接点Ａで穴内周面Ｗ２ａに当接し、この当接点Ａと中ぐりバイト４３３′の中心軸とを通過する軸（第９図（ａ）の例ではＸ２軸）と同方向に切り込まれる。
この実施形態では、重畳を行う軸を、Ｘ２軸と直交するＹ２軸及びＺ２軸に選択している。このようにして重畳軸を選択することで、第９図（ａ）に示すように、Ｙ２軸方向に重畳誤差が生じて、刃先４３３ａ′が穴内周面Ｗ２ａに当接する当接点Ａが点Ａ′の位置に移動しても、この重畳誤差が穴内周面Ｗ２ａに対する刃先４３３ａ′の切り込み量に与える影響はごく僅かである。
すなわち、第９図（ｂ）に示すように、中ぐりバイト４３３′の刃先４３３ａ′を重畳移動方向と同方向であるＹ２軸に差し向けた場合、重畳誤差が生じて当接点ＡがＡ″の位置に移動すると、Ａ→Ａ″の移動距離にほぼ等しい寸法分だけ刃先４３３ａ′の切り込み量が変化してしまい、加工品に少なからぬ悪影響を与えることになる。これに対して、第９図（ａ）に示すように、中ぐりバイト４３３′の重畳移動の方向と直交する方向であるＸ２軸方向に刃先４３３ａ′を差し向けると、切り込み量の変化を重畳誤差に比してきわめて小さくすることができるわけである。
［加工方法の第四の実施形態］
第１０図は、本発明の加工方法の第四の実施形態を示す図である。
本発明のＮＣ旋盤１は、第二の刃物台４００がＸ２軸、Ｙ２軸及びＺ２軸の三軸方向に移動が可能であるので、第一の主軸１１０に保持させたワークＷ１を、第二の刃物台４００に装着した工具で加工することが可能である。
第二の刃物台４００の工具によるワークＷ２の全ての加工を終了するまで時間が、第一の刃物台３００の工具によるワークＷ１の全ての加工を終了する時間よりもかなり短いような場合には、例えば、第１０図に示すように、第一の刃物台３００の回転工具３２１によるワークＷ１の加工（端面穴あけ加工）と、第二の刃物台４００のバイト４２１によるワークＷ１の加工（外周面の溝形成加工）とを同時に行うことが可能である。
このようにすることで、第二の刃物台４００を有効に活用しながら、ワークＷ１の加工を第一の刃物台３００の工具と第二の刃物台４００の工具とで同時に行うことができるようになる。
本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、第一の刃物台３００及び第二の刃物台４００に装着する工具の本数及び種類は上記に限られるものでなく、さらに多数、多種類の工具を装着するようにすることが可能である。
また、第一の刃物台３００及び第二の刃物台４００に装着したドリル等の回転工具に対するワークＷ１，Ｗ２の相対回転は、第一の主軸１１０又は第二の主軸２１０を回転させることによって行うものとして説明したが、第一の刃物台３００及び第二の刃物台４００に、工具を回転させるための回転駆動機構を設けて、第一の刃物台３００及び第二の刃物台４００に装着したドリル等の回転工具を回転させることができるようにすることも可能である。このように構成すれば、第一の刃物台３００及び第二の刃物台４００にエンドミル等の他の回転工具を装着して、キー溝切削等の加工を行うことが可能になり、ＮＣ旋盤による加工の汎用性をさらに向上させることができる。
さらに、上記の実施形態では、第二の制御系９３の速度処理回路９３ｂ，９３ｃとサーボ処理回路９３ｄ，９３ｅとの間に、重畳回路９５，９６を設け、この重畳回路９５，９６で重畳のための演算を行うようにさせているが、この重畳のための演算をＣＰＵ９１が行うように構成してもよい。
本発明によれば、一方の主軸側のワークと他方の主軸側のワークとで、複数の工具による複数の異なる加工を同時に施すことが可能になる。
また、一方の主軸側のワークと他方の主軸側のワークとの加工時間を求め、早く加工が終了するワークに対しては次々と工具を交換しながら加工を継続することが可能で、待ち時間等の無断時間を防止することができ、数値制御旋盤の稼働率の向上やワークの加工時間の短縮等、加工効率を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、穴ぐり加工等を行う際に、工具の切り込み方向と直交する方向に重畳軸を選択することで、重畳誤差が加工品質の与える悪影響を最小に抑制することができる。
このように、二つの主軸に保持させたワークに対して、これまで以上に多種多様の加工を同時に行うことが可能で、かつ、加工効率も優れているので、数値制御旋盤の価格及び数値制御旋盤によるワークの加工コストを大幅に低化させることができる。
産業上の利用可能性
本発明は、対向する二つの主軸と、各主軸に保持されたワークを加工する二つの刃物台を有する数値制御旋盤であれば、櫛歯形及びタレット形のいずれにも適用が可能である。また、刃物台に装着する工具も、各種バイト等の切削工具やドリル等の回転工具に限らず、タップ，リーマ，フライス等のあらゆる工具を含めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のＮＣ旋盤の構成を説明する概略平面図である。
第２図は、第一の刃物台を第１図のＩ−Ｉ方向から見た概略正面図である。
第３図は、第二の刃物台を第１図のＩＩ−ＩＩ方向から見た概略正面図である。
第４図は、本発明のＮＣ旋盤に設けられる制御装置の一実施形態にかかり、その構成を説明するためのブロック図である。
第５図は、第４図の制御装置による重畳の手順を説明するためのフローチャートである。
第６図は、本発明のＮＣ旋盤によるワークの加工方法の第一の実施形態を説明するための図である。
第７図は、本発明のＮＣ旋盤によるワークの加工方法の第二の実施形態を説明するための図である。
第８図は、本発明のＮＣ旋盤によるワークの加工方法の第三の実施形態にかかり、第二の刃物台の回転工具装着部に中ぐりバイトを装着した場合において、前記中ぐリバイトを第１図のＩＩ−ＩＩ方向から見た正面図である。
第９図（ａ）は、第８図に示すように中ぐりバイトを装着した場合の作用を説明する第８図の部分拡大図で、第９図（ｂ）は第９図（ａ）との比較のための第８図の部分拡大図である。
第１０図は、本発明のＮＣ旋盤によるワークの加工方法の第四の実施形態を説明するための図である。
第１１図は、本発明の従来例にかかるＮＣ旋盤の概略構成を説明する平面図である。

Claims

対向して配置され、相対的に移動が可能な第一の主軸及び第二の主軸と、複数の工具が装着され、前記第一の主軸及び第二の主軸の各々に保持されたワークの加工を行う第一の刃物台及び第二の刃物台と、前記第一の主軸及び第二の主軸と前記第一の刃物台及び第二の刃物台の移動を制御する制御装置とを有する数値制御旋盤において、
前記第一の刃物台が、前記第二の主軸と一体になって、前記第二の主軸の主軸軸線方向及びこの主軸軸線方向と平面内で直交する軸方向に移動が自在であるとともに、前記第二の刃物台が、少なくとも前記第一の刃物台の移動方向と同じ二軸方向に移動可能であり、
前記制御装置が、前記第一の刃物台がワークを加工するのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動と、前記第二の刃物台が前記ワークの加工を行うのに必要な一軸方向又は二軸方向の移動とを重畳させて、前記第一の刃物台又は前記第二の刃物台に移動指令を出力して、
前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工と、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工とを同時に行うこと、
を特徴とする数値制御旋盤。
前記第二の刃物台が、前記第一の主軸の主軸軸線方向及びこの主軸軸線方向と平面内で直交する軸方向の二軸方向に移動可能であるとともに、前記二軸方向に直交する軸方向に移動可能であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の数値制御旋盤。
前記工具を前記第一の刃物台及び第二の刃物台の移動方向に沿って直線状に配列して装着し、前記第一の刃物台及び第二の刃物台の一軸方向又は二軸方向の直線移動によって前記工具の割り出しを行うことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の数値制御旋盤。
一つの工具によるワークの加工中に、この一つの工具に隣合う他の工具が前記ワーク又は前記第一の主軸若しくは第二の主軸に干渉しない最小の距離になるように、前記一つの工具によるワークの加工に必要な前記第一の刃物台又は第二の刃物台の移動量に基づいて、前記第一の刃物台又は第二の刃物台に装着する工具の間隔を決定したことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の数値制御旋盤。
前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間と、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間とを比較し、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具による前記ワークの加工に要する時間の方が長い場合には、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第二の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにすることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の数値制御旋盤。
前記第一の主軸に保持させたワークを、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具と、前記第二の刃物台に装着した工具とで同時に加工を行うことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の数値制御旋盤。
前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間と、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間とを比較し、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具による前記ワークの加工に要する時間の方が長い場合には、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第一の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにすることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の数値制御旋盤。
前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミング又は前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミングよりも遅らせて、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工又は前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工を開始させるようにすることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の数値制御旋盤。
前記第二の刃物台が、前記第一の主軸を回転自在に支持する主軸台の上に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の数値制御旋盤。
請求の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の数値制御旋盤を用いたワークの加工方法であって、
前記第二の主軸に保持されたワークの加工を行うのに必要な前記第二の刃物台の一軸方向又は二軸方向の移動と、前記第一の主軸に保持されたワークを加工するのに必要な前記第一の刃物台の一軸方向又は二軸方向の移動とを重畳させて前記第二の刃物台を移動させ、
前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工と、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工とを同時に行うこと、
を特徴とするワークの加工方法。
前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間が、前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間よりも長い場合には、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第二の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のワークの加工方法。
前記第一の主軸に保持させたワークを、前記第一の刃物台に装着した前記一つの工具と、前記第二の刃物台に装着した工具とで同時に加工を行うことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のワークの加工方法。
前記第二の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間が、前記第一の刃物台に装着した一つの工具によるワークの加工に要する時間よりも長い場合には、前記第二の刃物台に装着した前記一つの工具によるワークの加工が行われている間に前記第一の刃物台に装着した前記工具を切り換えて前記ワークの加工を行うようにしたことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のワークの加工方法。
前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミング又は前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工開始タイミングよりも遅らせて、前記第二の刃物台に装着した工具によるワークの加工又は前記第一の刃物台に装着した工具によるワークの加工を開始させることを特徴とする請求の範囲第１０項〜第１３項のいずれかに記載のワークの加工方法。
前記第二の刃物台に装着した工具に、前記ワークの穴内周面又は外周面を加工する工具が含まれ、前記ワークの加工を行う際の第一の刃物台に対する前記第二の刃物台の重畳移動方向に対して直交する方向に、前記工具の刃先を差し向けたことを特徴とする請求の範囲第１０項〜第１４項のいずれかに記載のワークの加工方法。