WO1999059774A1

WO1999059774A1 - Machine-outil et procede d'usinage

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Publication number: WO1999059774A1
Application number: PCT/JP1998/002195
Authority: WO
Inventors: Kazuyuki Hiramoto
Original assignee: Makino Milling Machine Co., Ltd.
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-25
Also published as: CA2276724A1; IL131061A0; US6244928B1; JP3672325B2; DE69836381T2; EP1004396B1; DE69836381D1; EP1004396A1; EP1004396A4

Description

明細書工作機械装置および加工方法技術分野

本発明は、工作機械装置および加工方法に関し、特に、工具によつてワークに機械加工を施す場合に、常に加工液を加工部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加工液による加ェ屑の除去および冷却作用を最適に達成する工作機械装置および加ェ方法に関する。本発明は、砥石車、種々のフライス工具等の外周面に加工作用部を有した工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の径ゃ加工条件、並びに工具とワークとの位置関係の変化に応じて加工部に対して加工液を最適の供給状態で噴出することが可能な工作機械装置および加工方法に関する。従来の技術

工作機械の工具によつて特に金属ワークを加工する場合には、加ェ部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必要となる。

従来から用いられる工作機械における加工液の供給装置としては

、例えば、実開昭 6 1 一 1 2 4 3 6 6号が加工液の供給装置として砥石の接線方向に向いて配設された加工液ノズルを、当該接線方向に対して直交する方向に移動可能な支持方法で砥石フードに取着して、砥石径の変化にかかわらず、作業者が調整ハンドルを操作することによって砥石の接線方向に沿って加工液を供給するようにした言わば手操作型の加工液供給装置を開示している。然しながら、この従来技術による加工液供給装置では、砥石によるワークの研削加ェの過程で、加工点が移動した場合にも加工液が移動後の加工点に対して接線方向に加工液を噴射することが可能なまでには構成されていないと言う点で未だ満足のゆく加工液供給装置とは言いがたいものである。

また、特開平 1 一 1 4 6 6 6 2号は、加工輪郭に沿って研削砥石による研削加工を遂行する過程で、研削砥石を保持する主軸の周囲に割出旋回が可能に研削液噴射ノズルを設け、砥石の研削工程における移動制御プログラムに基づいて、同研削液噴射ノズルを研削点に向けて位置決め制御する方法を開示している。然しながら、この従来技術による研削液噴射方法では、研削砥石によるヮークの加工点が変位した場合に、研削液噴射ノズルを、主軸の周囲に旋回移動させて研削液の噴射方向の調節を行おうとしたものであり、故に、砥石の中心に対して径方向には移動可能に設けられてないために、径が異なる砥石を主軸に保持して研削加工を行う場合には、研削液噴射ノズルによる研削液の噴射方向を適正な方向に調節する方法については開示がない。

更に、特開平 6 — 3 1 5 8 2号はマシニングセンタ用注水装置を開示している。このマシニングセンタ用注水装置は、マシニングセンタの工具による加工点に対して注水ノズルを用いた注水が、水平方向および上下方向に変化自在に行われ、常に加工点に向かって注水ができるようにした構成を有している。この従来の注水装置は、工具を保持した主軸の周囲にギアリングの回動に従って注水ノズルが移動可能に設けられて加工点が水平方向に移動する場合にも移動角度に合わせて注水ノズルも移動し、加工点を狙って注水が行われるように構成され、また、加工点が高さ方向に変化する場合には、注水ノズルの根元部が回動してノズル先端が上下し、注水位置が加ェ点からずれないようにしている。

然しながら、この従来技術のマシニングセンタの注水装置は、主軸に装着された工具の中心に対して半径方向には移動可能に構成されていないために、工具径が変化した場合には、加工点に対して充分に正確に加工点に向けて注水方向を調節し得なくなると言う難点を有している。

更に、米国特許第 4， 6 1 9 , 0 7 8号は研削砥石用保護フードを備えた研削盤を開示している。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフ一ドが設けられ、そのフードに加工液供給ノズルが設けられ、フードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成されている。更に加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成されている。そして、研削砥石とワークとが係合する加工領域へ加工液が噴射されるように、かつフードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動される。

しかしながら、この従来技術は、平面研削盤等の研削専用の工作機械で、かつ研削砥石用保護フードを有することを必須の構成要件にしている。従って、マシニングセンタのように自動工具交換によつて主軸に工具を着脱自在に装着しょうとすると、フードがじゃまになって自動工具交換は行えないという問題点がある。またワークの回転送り軸を有さず、 X， Υ , Z軸の直動 3軸送りしか有さない研削盤のために、ワークの形状によってはワークとフードとの干渉がさけられなかったり、干渉をさけると加工液が加工領域に供給できなくなるという問題点を有している。更に、この従来技術には、研削砥石の径を測定する工具測定手段を具備しておらず、研削砥石の磨耗時やドレッシング、ツルーィング後の径変化時に工具径の測定結果を得て自動的に加工液供給ノズルのラジアル方向位置を調節する技術については開示されていない。発明の概要

依って、本発明の主たる目的は、工作機械の主軸に着脱自在に装着される工具の径変化、加工点の変動に対応して工具とワークとの係合域に対して加工屑除去と冷却の観点から最も適切な位置に加工液供給装置の加工液ノズルを位置決めして加工液を供給しつつ加工が行える工作機械装置および加工方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、工具に修整処理を施した場合に、修整前後の工具径の変化に追随して加工液ノズルを自動的に再位置決めして加工を開始することが可能な工作機械装置および加工方法を提供するしと ( ある o

すなわち、本発明の第一のァスぺク卜によると、工作機械の主軸に着脱自在に装着された工具と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてそのワークに所望形状の加工を施す工作機械装置であって、

前記主軸と前記テーブルとを X、 Y、 Z軸の 3軸方向へ相対移動させる直動移動手段と、

前記テーブルに少なくとも 1 つの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えるヮ —ク回転手段と、

工具とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射する加ェ液ノズルを備えると共に、加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段と、

前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する支持手段と、

前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ移動させて位置決めする第 1 の加工液ノズル移動手段と、前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具の周りの周回方向へ移動させることができ、かつ位置決めすることができる第 2 の加工液ノズル移動手段と、

を具備する構成を有した工作機械装置が提供される。

好ましくは、上記工作機械装置は、工作機械の構造体の一部に設けられ、上記主軸に装着された工具の工具径または工具の刃先位置を測定可能な工具測定手段を更に具備しても良い。

好ましくは、上記支持手段は、上記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ直進移動可能に支持する支持桿と、同支持桿に支持された上記加工液ノズルを上記支持桿と一体に工具の周回方向へ移動可能に支持する円筒形のブラケット部材とを有し、同円筒形のブラケット部材は、上記主軸の外周域に設けられた案内部材により移動可能に案内される構成を有する。

更に好ましくは、上記の第 1 の加工液ノズル移動手段は、モータ駆動に応じて上記加工液ノズルを上記支持桿を介して上記ラジアル方向に直線移動せしめる送りねじ手段を具備するように構成され、また、上記第 2 の加工液ノズル移動手段は、モータ駆動に応じて上記加工液ノズルを上記ブラケット部材を介して上記周回方向に摺動、移動させるウォーム歯車手段を具備して構成される。

なお、好ましくは、上記第 2 の加工液ノズル移動手段は、上記加ェ液供給手段の加工液ノズルを上記工具の周りに全周にわたって周回方向へ移動可能に構成される。

上記主軸に装着されて上記工具測定手段によって工具径を測定される工具は、研削砥石としても良い。このとき、工作機械装置は、その研削砥石の外周部をツル一ィングまたはトレツシングする工具修整手段を更にに具備しても良い。また、本発明の第二のァスぺク卜によると、工作機械の主軸に装着される工具とワークとが係合して加工が遂行される加工領域に加ェ液ノズルから加工液を供給する加工液供給装置であって、

前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ移動させて位置決めする第 1 の加工液ノズル移動手段と、

前記加工液手段の加工液ノズルを工具の周りの周回方向へ移動させることができ、かつ位置決めすることができる第 2 の加工液ノズル移動手段と、

を具備して構成される加工液供給装置が提供される。

好ましくは、上記支持手段は、上記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ直進移動可能に支持する支持桿と、同支持桿に支持された上記加工液供給手段の加工液ノズルを上記支持桿と一体に工具の周回方向へ移動可能に支持する円筒形のブラケット部材とを有し、上記円筒形のブラケット部材は、上記主軸の外周域に設けられた案内部材により移動可能に案内されてなる構成を有する。

また、上記の第 2 の加工液ノズル移動手段は、上記加工液供給手段の加工液ノズルを上記工具の周りに全周にわたって周回方向へ移動可能に構成することが好ましい。

更に、本発明の第三のァスぺク卜によると、工作機械の主軸に着脱自在に装着された工具と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてワークに所望形状の加工を施す加工方法であつて、

前記主軸と前記テーブルとを X、 Y、 Ζ軸の 3軸方向へ直動の相対移動を行わせること、

前記テーブルに少なくとも 1 つの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、必要に応じて前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えること、

加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段の加工液ノズルによって、工具とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射すること、

工具の寸法に対応した移動指令に基づいて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ移動させて位置決めすること、

ワークの加工プログラムによって定まる工具とワークとが係合する加工液領域の位置に対応して移動指令に基づいて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具の周りの周回方向へ移動させることまたは位置決めすること、

を包含してなる加工方法が提供される。

同加工方法は、上記工作機械の構造体の一部に設けられた工具測定手段で上記主軸に装着された工具の工具径または工具の刃先位置を測定し、その測定データに対応した移動指令に基づいて、上記加ェ液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ移動させて位置決めするようにしても良い。図面の簡単な説明

本発明の上述の目的およびその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本発明の実施例に基づいて更に説明する。同添付図面において、図 1 は、本発明の一実施例による加工液供給装置を備えた工作機械の要部の構成を示す正面図、

図 2 は、図 1 の Π— Π線で示す矢印方向から見た工作機械におけるワーク取付装置、工具修整装置および自動工具測定装置の配置状態を示した側面図、

図 3 は、工作機械の主軸頭内で回転可能な主軸に転送、装着された工具と主軸の外周域に設けられた加工液供給装置の液供給ノズルおよびその支持手段を示した要部断面図、

図 4 は、図 3 の矢視線 IVで示す方向から見た主軸頭、主軸、加工液供給装置等の配置および構成を示した一部を断面した側面図。発明を実施するための最良の態様

図 1 および図 2 を参照すると、工作機械は、主軸頭 1 0 を有し、この主軸頭 1 0 の内部に高速回転が可能に主軸 1 2が備えられている。そして、この主軸頭 1 0 は、図示省略された機械コラムに搭載されて、同機械コラムと共に図示されていない基台に対して、また機械コラムに対して相対的に、図示のように直交する二軸（X軸方向、 Y軸方向）に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭 1 0 および同主軸頭 1 0 が保持した主軸 1 2 の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器（図示なし）を介して検出される構成になっている。

工作機械は更に例えば周知の工具マガジン等からなる工具格納装置 1 4 を備え、この工具格納装置 1 4 に格納された工具 Tおよび後述するワーク Wの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置M _R を周知の工具交換アーム等の工具交換手段（図示なし）を用いて主軸頭 1 0の主軸 1 2 に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図 1 の上段側に実線で示す場合には、工具格納装置 1 4から工具交換手段によって主軸 1 2 に工具 Tの一例として砥石車 Tが装着された様子を示し、また、下段に破線で示す場合は、主軸 1 2 にワーク測定装置 M _R が装着された様子を示している。他方、上記の主軸頭 1 0 と対向した位置には基台 1 6上において上述の二軸方向と直交した他の一軸方向（ Z軸方向）に移動可能にテーブル 1 8が搭載されている。このテーブル 1 8 の上方には口一タリへッド 2 0 がロータリへッドベース 2 2 を介して搭載されており、このロータリへッド 2 0 の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具 2 4 に被加工対象としてのワーク Wが取着されるようになっている。なお、ワーク把持具 2 4 は口一タリへッド 2 0 の内部に収納されたサ一ボモータからなる駆動モータ（図示なし）によつて割り出し回転自在に設けられている。

また、ロータリへッドベース 2 2 の内部にも駆動モータ（図示略 ) が内装されており、この駆動モータによって回動される工具修整装置（砥石ドレッサ） 2 6 がサポート 2 8 によって回動可能に支持されると共にその中心軸は基台 1 6上における X， Y， Z軸の三軸方向における既知の基準位置に設定され、かつ工具修整装置 2 6 の外径寸法値（すなわち、砥石ドレッサの外径寸法値）も既知データとして上記設定位置の基準位置データと共に後述する機械制御装置 4 0 (図 2参照）に予め記憶されている。

また、テーブル 1 8上において、上記の工具修整装置 2 6 とは X 軸方向に隔たった所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置 3 0が設けられている。すなわち、テーブル 1 8 において X , Y， Z軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置 3 0 が設けられ、その位置データ（X , Υ， Ζ軸方向の座標値）は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図 2 に示すように、同自動工具測定装置 3 0 はテーブル 1 8 の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋 3 2で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置 3 0 は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端 3 0 aを有し、主軸頭 1 0 および機械コラムの既述した X， Y軸の二軸方向の移動とテーブル 1 8 の Z軸方向の移動とによって主軸 1 2 に装着された工具 Tを同自動工具測定装置 3 0 の測定先端 3 0 aに当接させることにより、工具 Tの外径寸法が測定可能になつている。つまり、自動工具測定装置 3 0 における測定先端 3 0 a の基台 1 6 に対する X， Υ , Z軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置 4 0 に予め記憶されていることから、工具 Tと測定先端 3 0 a との接触時における機械側の位置検出器から入力される X， Υ , Z軸における位置データを機械制御装置 4 0 に入力することにより、工具 Tの外径寸法の実測値を演算により求めることが可能になっている。

なお、既述したワーク測定装置 M _R が主軸 1 2 に装着された場合にも、主軸 1 2の中心位置は既知データとして機械制御装置 4 0 に予め記憶されており、主軸 1 2 およびテーブル 1 8が既述の三軸方向（ Χ， Υ， Ζ軸方向）に相対的に接近送り動作されることによつて、ワーク把持具 2 4 に取着したヮ一ク Wの外形部位にワーク測定装置 Μ _Ε の測定先端が接触したとき、送り動作量の測定値と主軸 1 2 の位置に関する既知データとから機械制御装置 4 0 においてヮーク Wの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置 3 0 は、ワーク Wと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。

さて、本実施例に係る工作機械においては、主軸 1 2 を有した主軸頭 1 0 の外周域に加工液供給装置 4 2が常設されており、この加ェ液供給装置 4 2 は、液供給ノズル 4 4 を先端部に有し、また図 1 および図 2 には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有している。上記の液供給ノズル 4 4 は、最先端に加工液を噴出する液噴出口 4 4 aを備え、工具 Tによってワーク Wの加工作用が行われる際に、この液噴出口 4 4 aから加工液を工具 Tとワーク Wとが係合して加工を進涉させる加工領域に加ェ液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を工具 Tとワーク Wとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進涉させるように設けられている。

ここで、図 3 および図 4 を参照して、加工液供給装置 4 2 によつて工具 Tがワーク Wを加工する加工領域に最適な冷却作用と加工屑排除作用とを付与することを可能にする構成および作用について説明する。

加工液供給装置 4 2 は、先端に液噴出口 4 4 aを有した液供給ノズル 4 4 を備え、配管路 4 6および図示されていない適宜の流路制御弁等を介して加工液供給源に流体的に接続されている。また、液供給ノズル 4 4 は、支持桿 4 8 により支持されており、この支持桿

4 8 は、ブラケット 5 0 に取着されたハウジング 5 2 の内部に設けられたラジアル方向の移動手段 5 4 に結合されている。

このラジアル方向の移動手段 5 4 は、サ一ボモータからなる駆動モータ M aによってベルト ' プーリ機構 5 6 を介して介して回転駆動される送りねじ軸 5 8 を有し、この送りねじ軸 5 8 はハウジング

5 2 の内部で回転自在ではあるが、軸方向の移動が不可能に軸受等を用いて支持されており、この送りねじ軸 5 8 に支持桿 4 8 のナツト部 4 8 aが係合し、送りねじ軸 5 8 が駆動モータ M aの駆動に応じて回動すると、支持桿 4 8 に送り動作が付与され、この支持桿 4 8 の送り動作を介して加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 を矢印 Rで示す直線方向に移動させる構成を成している。ここで、上記の矢印方向 Rは、主軸頭 1 0の主軸 1 2 における軸心に対して液供給ノズル 4 4 を略ラジアル方向に移動させ、主軸 1 2 に装着される工具 T、特に、砥石車や側フライス、溝フライス等の工具外周に加工作用部を有する工具 Τにおける同加工作用部に対して液噴出口 4 4 aを接近または離反させる方向（ラジアル方向）に移動させるように配設されているものである。

他方、上記ブラケット 5 0 は、円筒部材として形成され、主軸頭 1 0 の先端部分の外周域に配設されて 1 対のリング状の摺動子 6 2 、 6 2 にねじ固定等で結合され、該摺動子 6 2、 6 2 を介して主軸頭 1 0 の先端に設けられた案内環 6 4 の外周に対して同主軸頭 1 0 および主軸 1 2 の中心軸周りの矢印 Cで示す周回方向に摺動可能に設けられている。そして、このブラケット 5 0 が主軸頭 1 0 の周りに摺動すると、上記ハウジング 5 2 に保持された支持桿 4 8 によつて支持された加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 も一体となつて周回方向（矢印 C方向）に移動する構成を有している。

また、上記案内環 6 4 の外周の中央部には外歯リングギヤ 6 6がねじ止め等によって強固に固定されてり、この外歯リングギヤ 6 6 にはウォームギヤ 6 8が嚙合し、このウォームギヤ 6 8 は、その軸部の一端を軸受 7 0 に依って支承され、他端をサ一ボモータから成る駆動モータ ] VI bの出力軸に結合し、同駆動モータ M bの駆動に応じて外歯リングギヤ 6 6 に嚙合したまま回動するようになっている。このウォームギヤ 6 8が回動すると、外歯リングギヤ 6 6 は固定状態に保持さているために、ウォームギヤ 6 8 および駆動モータ M bに回動力が作用する。ここで、ウォームギヤ 6 8 の軸を支承する軸受 Ί 0 はブラケット板 7 2 を介して既述した円筒状ブラケット 5 0 に結合されており、従って加工液供給装置 4 2がウォームギヤ 6 8 や駆動モータ M b と一緒に外歯リングギヤ 6 6 に沿って主軸 1 2 の中心軸を中心とした周回方向 Cに回動する構成となっている。すなわち、駆動モータ M b、ウォームギヤ 6 8 および外歯リングギヤ 6 6 が加工液供給装置 4 2 の周回方向の移動手段 7 4 を形成しており、この周回方向の移動手段 7 4 の駆動に従って、案内環 6 4 の案内によって円滑に主軸 1 2 の周りに回動する構成を有している。この回動は、主軸 1 2 の周りの全周にわたって可能である。

ここで、上述したラジアル方向の移動手段 5 4 における駆動モータ M aおよび周回方向の移動手段 7 4 における駆動モータ M bは何れも N C装置 7 6 に接続されており、この N C装置 7 6 を介して入力される指令に応じて両駆動モータ M a、 M bが作動する構成を有している。そして、 N C装置 7 6 は、既述した機械制御装置 4 0 に接続され、かつ、加工液供給装置 4 2 における液供給ノズル 4 4の周回方向における液噴出口 4 4 aの位置を指定する入力データ øを作業者がキーボード等の適宜の入力手段を介して入力し得る構成になっている。機械制御装置 4 0 からは、工具 Tの工具径を自動工具測定装置 3 0 よって測定したときに、同工具径の測定データに従つて液供給ノズル 4 4 の液噴出口 4 4 aを主軸 1 2 の軸心に対してラジアル方向におけるいかなる位置に設定すべきかを指令する指令信号が入力されている。依って、 N C装置 7 6 を介して入力される指令に応じて加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 は、主軸 1 2 の軸心を中心にしてラジアル方向および周回方向の二つの方向において指令に基づく適宜の位置へ移動することが可能であり、従って、工具 Tによってワーク Wを加工する際に、液供給ノズル 4 4 の液噴出口 4 4 aを適宜の位置に設定することが可能になっているのである。なお、円筒形ブラケット 5 0、移動手段 5 4， 7 4等はカバー 1 1 で覆われている。上述した加工液供給装置 4 2 によって工作機械の主軸 1 2 に装着された工具 Tとしての砥石車によりロータリへッド 2 0のワーク把持具 2 4 に把持されたワーク Wに研削加工を施す例における加工液の供給方法について以下に記載する。

まず、ロータリへッド 2 0のワーク把持具 2 4 に把持されたヮ一ク Wの外周面を主軸 1 2 に装着した砥石車 Tによって研削するとき、加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 から砥石車 Tとワーク W とが係合して研削作用を行う加工領域に研削時の加工屑を排除しかつ冷却効果を付与するためには、液噴出口 4 4 aから噴出される加ェ液における可及的に全量に近い液量の加工液が同加工領域に適正な方向から供給されるように設定する必要がある。

従って、砥石車 Tによる研削加工の開始に先立って加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 における液噴出口 4 4 aを、最適な加工液噴出位置に設定する必要がある。

このとき、まず、工具格納装置 1 4 からワーク測定装置 M _R を引き抜き、これを空状態にある主軸頭 1 0 の主軸 1 2 に装着する（図 1 の破線で示した下段の主軸 1 2 にワーク測定装置 Μ _κ が装着されている）。

次いで主軸頭 1 0 の X , Y軸の二軸方向の移動およびテーブル 1 8 の Z軸方向の移動によって口一タリへッド 2 0 のワーク把持具 2 4 に把持したワーク Wに接近、当接させ、ワーク Wとの当接時における機械の位置検出器からの位置検出データを機械制御装置 4 0 に入力することにより、主軸頭 1 0、主軸 1 2 の軸心の移動量、口一タリへッド 2 0 の軸心の移動量等を機械制御装置 4 0 において検出、演算し、更に予め既知データとして記憶されている主軸 1 2の軸心の基準位置デ一タ、口一タリヘッド 2 0 の軸心の基準位置データ等を取り入れて演算することにより、ワーク Wの外形の測定データを求める。これにより、ワーク Wにおける測定された種々の部位の外径寸法データや被加工部の長さ寸法等のデータを求め得ると共にワーク Wの外周と主軸 1 2 の軸心との間の相対的な位置関係を X， Υ， Ζ軸方向のデータとして取得する。

そして、取得された X， Υ , Ζ軸方向のデータは機械制御装置 4 0 に送入されて暫時的に記憶される。

次に、工具交換手段によって主軸 1 2 から上述に使用したワーク測定装置 M _R を離脱させ、工具格納装置 1 4 に返還し、次にワーク Wの加工（この場合、研削加工）に用いる砥石車 Tを工具格納装置 1 4から取り出して工具交換手段によって主軸 1 2 に装着する（図 1 の上段の実線で示した主軸 1 2 に砥石車 Tが装着されている）。次いで、工作機械の送り作用により、主軸頭 1 0 およびテーブル 1 8 を， Υ , Z軸の三軸方向における相対移動を遂行させて主軸 1 2 に装着された砥石車 Tをテーブル 1 8上の所定位置に設けられた自動工具測定装置 3 0へ接近させ、同自動工具測定装置 3 0 の測定子 3 0 aに砥石車 Tの加工作用部を接触させる。そして、この接触時における主軸頭 1 0 、故に主軸 1 2 の軸心位置の移動量データおよびテーブル 1 8 の移動量データとを機械の位置検出器から機械制御装置 4 0 に入力すると、自動工具測定装置 3 0 の基準位置データおよび主軸 1 2の基準位置データは機械制御装置 4 0 に予め記憶されているので、入力された上記移動量データと予め記憶された基準位置データとから砥石車 Tの工具径を演算により実測値として求めることが可能となるのである。そして、このようにして求めた砥石車 Tの工具径のデータ D aが機械制御装置 4 0 に暫時的に記憶される。

次に、必要に応じて砥石車 Tに予めツルーィングゃドレツシング等の修整処理が施される。この場合には、テーブル 1 8上の修整装置 2 6 に対して主軸 1 2 に装着された砥石車 Tを X， Υ , Ζ軸の三軸方向における相対送り移動によって接近させ、修整装置 2 6 の修整具に砥石車 Τの加工作用部を当接させ、主軸 1 2 の回転と修整具の回転とによって砥石車 Τに対する修整処理が施される。この場合に、修整装置 2 6のテーブル 1 8上における設置位置（軸心の位置 ) は基準位置データとして機械制御装置 4 0 に予め記憶され、また主軸 1 2 の基準位置データも予め既知データとして記憶されているから、上述した砥石車 Τの実測の工具径データ D aを取り入れることにより、簡単な演算によって修整装置 2 6 の修整具に対して砥石車 Tの加工作用部を接触させるための移動量を求めることができ、求めた移動量に従って主軸頭 1 0 、主軸 1 2 をテーブル 1 8 の修整装置 2 6 に対して接近、接触動作させ、かつ接触後に送りを与えて修整処理を遂行させることができるのである。

そして、砥石車 Tに対する修整処理が終了した際の修整装置 2 6 の軸心の位置データと主軸 1 2 の位置データとを機械の位置検出器から例えば、図 1 の Y軸方向の変位量として検出することにより、砥石車 Tに施された修整処理量が得られ、得られた修整処理量 D t を先の工具径データ D aから引算することにより、修整後の砥石車 Tの工具径 D bを求めることができる（D b = D a — D t ) 。かくして、求めた砥石車 Tの工具径データ D bは、再び機械制御装置 4 0 に暫時的に記憶される。

なお、修整装置 2 6 による砥石車 Tの加工作用部の修整においては、先に求めた工具径 D aによって主軸 1 2 の回転速度および修整装置 2 6 の修整具の回転速度を適正値に選択し、過度の高速回転によって修整処理時に砥石車 Tの破損、ひいては工作機械の主軸 1 2 を始めとする種々の部位に破損を来すことがないように予め防護策を講ずることができるのである。かくして主軸 1 2 に装着された砥石車 Tに対する修整処理が完了すると、いよいよヮーク Wに対する研削加工工程に入る。

この場合に、本発明によれば、先ず、上述のようにして求めた砥石車 Tの最終工具径 D bに応じて機械制御装置 4 0 から N C装置 7 6へ該工具径データ D bが送出され、？^ (：装置 7 6 は、この工具径データ D b に応じて加工液供給装置 4 2 のラジアル方向の移動手段 5 4 における駆動モータ M aを駆動するための指令を送出し、これを駆動することによって、液供給ノズル 4 4 を主軸 1 2 の軸心に対して矢印 R (図 4参照）で示す直線方向に移動させ、その結果として、砥石車 Tの外周の加工作用部に接近、移動させる。すなわち、液供給ノズル 4 4 を砥石車 Tの外周面に近い位置に先ず、設定するものである。かくして、工具径の大小に対応した位置に加工液供給装置 4 2 の液供給ノズル 4 4 を設定する工程は終了する。

然しながら、この状態では、砥石車 Tによってワーク Wに研削加ェを施す際に砥石車 Tとワーク Wとが係合して加工作用を進涉させる真の加工領域に加工液を効果的に供給することはできない。

そこで、本発明によれば、加工液供給装置 4 2 を加工領域に接近するための工程を遂行される。

すなわち、 N C装置 7 6 は、ワーク Wに対して砥石車 Tが加工作用を実行する点位置（加工点と言う）と研削加工の進行方向（研削進行方向と言う）とを予め加工プログラムから求め、この加工点および研削進行方向のデータ øが作業者によって入力されると、このデータ 0に基づいて加工液供給装置 4 2 における周回方向の移動手段 7 4が有する駆動モータ M bに指令を送出して該駆動モータ M b を作動させる。この結果、ウォームギヤ 6 8が回動し、外歯リングギヤ 6 6 との嚙合によってブラケット 5 0 を介して液供給ノズル 4 4 を主軸頭 1 0 (従って、主軸 1 2 ) の周囲に移動、変位させて同液供給ノズル 4 4の液噴出口 4 4 aを砥石車 Tにおける加工領域に接近した最適の加工液供給位置へ設定する。

かくして加工液供給装置 4 2 の設定が終了すると、既述のごとく求めて機械制御装置 4 0 に暫時的に記憶されているワーク Wと主軸 1 2の軸心との相対的な位置関係、砥石車 Tの工具径 D b等のデー夕から砥石車 Tの動作方向と動作量とを機械制御装置 4 0 の演算部で演算することによって砥石車 Tをワーク Wに対する加工位置に移動させる。次いで、砥石車 Tの加工位置への移動が終了すると、加ェ液供給装置 4 2 に対して機械制御装置 4 0 から供給開始指令が送られ、液供給ノズル 4 4 の液噴出口 4 4 aから加工液の噴出、供給を開始させる。そして、加工液の供給下でワーク Wに対する研削加ェの工程が開始される。ここで、ワークに加工すべき所望形状に応じて、加工液供給装置 4 2の液供給ノズル 4 4 に工具 Tのラジアル方向および周回方向への移動制御を行わせるようにしてもよい。

ここで、砥石車 Tの場合には、切削工具による切削加工に比較して加工作用部、つまり、砥石加工面の摩耗がはげしく速い。故に、例えば、一定量の研削量または研削作業時間等が経過した時点で砥石車 T自体に摩耗が発生したものと判断する。そして、このような一定量の研削量または研削作業時間等が経過した時点で、なお、主軸 1 2 に装着した砥石車 Tによってワーク Wの研削加工を続行する場合には、一旦、砥石車 Tの工具径 D bについて、再度、自動工具測定装置 3 0 を用いて工具径の再測定を行い、また、修整を要する場合には、修整装置 2 6 による修整処理後に工具径の測定を遂行することにより、新たな工具径に対して加工液供給装置 4 2 のラジアル方向および主軸頭 1 0 の周りの周回方向における設定を行い、研削加工工程を再開する。この場合にも、砥石車 Tの新たな工具径に対して加工液供給装置 4 2 を移動手段 5 4、 7 4 を駆使して簡単に再度の設定を遂行可能であり、故に、加工液の供給、噴出方向を加ェ領域に対して最適な状態に設定することが可能となる。

なお、上記した砥石車 Tの摩耗量の判断に対しては、一定量の研削量または研削作業時間の経過から判断することに換えて、主軸 1 2 の駆動モータに係る駆動電流の変動から砥石車 Tに掛かる研削負荷を検出し、このような負荷の変動が一定の閾値を越えたとき、砥石車 Tの摩耗が進行していることを判断して、上述したような工具径の再測定や修整後の測定等を行うようにしても良い。

また、上述した実施例では、工具 Tを研削用砥石車の例に基づいて説明したが、工具 Tが側フライスや溝フライス等の外周面に切刃を有した切削工具の場合にも、上述と同様に主軸 1 2 にこれらの側フライス等の工具 Tを装着した後に、ワーク Wと主軸 1 2 との相対的な位置関係を測定し、また工具 Tの工具径を測定してから加工液供給装置 4 2 による加工液の供給位置を最適の加工液供給位置に設定してから、工具 Tをワーク Wに係合させて加工液の最適供給下で切削加工を遂行させることができることは言うまでもない。

上述した本発明による工作機械装置および加工方法によれば、ェ作機械の加工工具 Tによってワーク Wの機械加工を遂行する過程で、予め加工液供給装置の液供給ノズルから工具による加工領域に対して最も適正な位置、つまり、加工屑の排除、冷却効果を工具とヮークとの両者に付与するという 2 つの観点から最も適正な位置から加工液を供給、噴出することが可能となるのである。

しかも本発明によれば、工具交換手段を用いた工具 Tの交換を行うことにより、使用工具の工具径が変化した場合や、使用中の工具の工具径が摩耗によって径変化を来した場合にも、工具径を測定することによって、加工液供給装置の液供給ノズルの設定、位置決めを適正に調整移動させることにより、常時、最適な位置から工具の加工領域に加工液の供給を行うことが可能となるのである。

このように、工作機械の工具の加工領域に常に加工液の供給を最適な冷却と加工屑排除機能位置に設定できることにより、ワーク W に対して工具 Tにより遂行される加工作用においても加工精度、面粗度等の観点から著しい改善を望むことが可能となる。しかも、加ェ工具に対して常に適正な冷却効果を付与し、かつ加工屑を排除することから、工具自体の摩耗も減少して加工コス卜を低減させることが可能となる。

また、本発明によれば、加工液供給装置における液供給ノズルの設定、位置決めは主軸の軸心に対してラジアル方向と周回方向との

2方向において夫々、サーボモータを駆動源とした駆動モータを用いる移動手段によって自動的に達成する構成を有するから、マシニングセンタ等の自動工作機械に適用することによって、自動的な加ェ液供給の最適化にも寄与することが可能となる。

また、ワークは回転テーブルに取付けられており、複雑形状のヮ —クでも、回転位置を変えて最適位置から加工液を供給することができる。そして、加工液ノズルを工具のまわりの全周にわたって回転移動させることが可能に構成することによって、加工液供給の死角が皆無になる。

Claims

請求の範囲

1 . 工作機械の主軸に着脱自在に装着された工具と前記工作機械のテーブル側に取付けられたヮ一クとを相対移動させてヮークに所望形状の加工を施す工作機械装置であって、

前記主軸と前記テーブルとを X， Υ , Z軸の 3軸方向へ相対移動させる直動移動手段と、

前記テ一ブルに少なくとも 1 つの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、前記回転テーブルに取付けたワークに回転送りを与えるヮ一ク回転手段と、

前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具の周りの周回方向へ移動させることができ、かつ位置決めすることができる第 2 の加工液ノズル移動手段と、

を具備することを特徴とした工作機械装置。

2 . 前記工作機械の構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着された工具の工具径または工具の刃先位置が測定可能な工具測定手段を更に具備した請求項 1 に記載の工作機械装置。

3 . 前記支持手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズル 4 4 を工具のラジアル方向へ直進移動可能に支持する支持桿 4 8 と、前記支持桿 4 8 に支持された前記加工液供給手段の加工液ノズル 4 4 を前記支持桿 4 8 と一体に工具の周回方向へ移動可能に支持する円筒形のブラケット部材 5 0 とを有し、前記円筒形のブラケット部材 5 0 は、前記主軸の外周域に設けられた案内部材 6 4 により移動可能に案内されて成る請求項 1 に記載の工作機械装置。

4 . 前記第 2 の加工液ノズル移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルを前記工具の周りに全周にわたって周回方向へ移動可能に構成した請求項 1 に記載の工作機械装置。

5 . 前記工具は研削砥石である請求項 2 に記載の工作機械装置。

6 . 前記研削砥石の外周部をツル一イングまたはドレツシングする工具修整手段を更に具備した請求項 5 に記載の工作機械装置。

7 . 工作機械の主軸に装着される工具とワークとが係合し加工が遂行される加工領域に加工液ノズルから加工液を供給する加工液供給装置であって、

を具備することを特徴とした加工液供給装置。

8 . 前記支持手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズル 4 4 を工具のラジアル方向へ直進移動可能に支持する支持桿 4 8 と、前記支持桿 4 8 に支持された前記加工液供給手段の加工液ノズル 4 4 を前記支持桿 4 8 と一体に工具の周回方向へ移動可能に支持する円筒形のブラケット部材 5 0 とを有し、前記円筒形のブラケット部材 5 0 は、前記主軸の外周域に設けられた案内部材 6 4 により移動可能に案内されて成る請求項 7 に記載の加工液供給装置。

9 . 前記第 2の加工液ノズル移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルを前記工具の周りに全周にわたって周回方向へ移動可能に構成した請求項 7 に記載の加工液供給装置。

1 0. 工作機械の主軸に着脱自在に装着された工具と前記工作機械のテーブル側に取付けられたワークとを相対移動させてワークに所望形状の加工を施す加工方法であって、

前記主軸と前記テーブルとを X， Υ , Z軸の 3軸方向へ直動の相対移動を行わせること、

ワークの加工プログラムによって定まる工具とワークとが係合する加工領域の位置に対応した移動指令に基づいて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具の周りの周回方向へ移動させることまたは位置決めすること、

を特徴とした加工方法。

1 1. 前記工作機械の構造体の一部に設けられた工具測定手段で前記主軸に装着された工具の工具径または工具の刃先位置を測定し、その測定データに対応した移動指令に基づいて、前記加工液供給手段の加工液ノズルを工具のラジアル方向へ移動させて位置決めすることとした請求項 1 0 に記載の加工方法。