WO2010064478A1

WO2010064478A1 - ５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法及び５軸加工門形工作機械

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Publication number: WO2010064478A1
Application number: PCT/JP2009/065183
Authority: WO
Inventors: 岡田　聡; 正純中西; 和樹植村; 祥真鍋; 裕司倉持
Original assignee: ヤマザキマザック株式会社
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-06-10
Also published as: EP2353757A1; CN102216008B; JPWO2010064478A1; US8950987B2; JP5204246B2; EP2353757A4; US20110243680A1; CN102216008A; EP2353757B1

Abstract

ラム３４内にスリップリングが収納されている。スリップリングは、電源に接続された給電子を含む固定部７２と、給電子に電気的に接続された可動部７３とを備えている。可動部７３が、主軸ユニット１００、及び主軸ヘッド１１８が有する電気装置に電力を供給する接触子７５を含。サドル３２のＹ軸方向の位置決め及びテーブルのＸ軸方向の位置決めを行った後、主軸ヘッド１１８のＢ軸周りの位置決めを行い、主軸ユニット１００をＣ軸周りに旋回させた状態でラム３４をＺ軸方向に移動させて、主軸ユニット１００に取り付けられた非回転切削工具１７０により、テーブル上のワークＷに対して穴ぐりを行う。

Description

５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法及び５軸加工門形工作機械

　本発明は、５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法及び５軸加工門形工作機械に関する。

　従来、大物ワークを旋削する場合、一般に、大型の旋盤を使用する。しかし、ワークのバランスがとれていない場合にはワークの回転数が制限されるため、送り速度等の切削条件を大きく落とす必要があった。この対策として、ワークに対してカウンタウエイトを追加することにより、アンバランスを解消することもできる。しかし、この対策は、ワークを回転する際、前記カウンタウエイトの追加により余分な回転エネルギーが消費される上、ワークの重量が制限される。

　以下には、大物ワークを旋削する場合の従来例について説明する。
　図１２に示すワークＷは、自重が１１６０ｋｇで、穴ぐりにより形成される孔Ｗａの加工径を直径７３０ｍｍとした大物ワークである。

　このようなワークＷの重心位置Ｏに一致しない中心Ｏ１を中心にしてワークＷを旋回させて孔Ｗａを加工すると、図１２に示すように、ワークＷの振りの最大径は２３３０ｍｍ（中心Ｏ１から半径１１６５ｍｍ）となる。このワークＷの例では、重心位置Ｏは旋回中心から２３７ｍｍの位置にあることから、ワークＷの回転はアンバランスになる。

　このような加工を行うためには、非常に大型の立旋盤が必要となる。このことは、このワークＷに対する旋削加工だけを別の前記大型の立旋盤で行うこととなり、全体の加工時間を大幅に増加させる原因となる。

　従って、このような旋削加工を避けるためには、図１３に示すように、真円加工が行われている。この真円加工は、テーブル上に固定したワークＷをエンドミルを回転させながら孔Ｗａに沿って移動させるものである。このように真円加工を行うことにより、ワークＷの他の部分の加工を同一の機械で加工するようにしている。しかしながら、前記真円加工は、旋削加工に比較して、加工精度は劣る。

　このように従来は、回転が困難な大物のワークに対しては、加工精度、加工面を犠牲にしたエンドミルによる真円加工、或いは横中ぐり盤での旋削、或いは、アンバランスを承知の上で大型立旋盤でワークを回転させて行うボーリング加工を行うことにより、工程を変えて段取りの手間をかけながら行っている。

　なお、特許文献１には横中グリ盤での穴ぐり加工が示されている。

特開昭５８－２８４０８号公報

　本発明の目的は、加工精度、加工面を犠牲にすることなく、段取り替えの必要がない、即ちワークをテーブルに固定したまま、大物ワークの加工を行うことができるワークの穴ぐり加工方法及び５軸加工門形工作機械を提供することにある。

　上述した課題を解決するため、本発明の５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法の態様によれば、水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けられた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸と直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドとを備えた５軸加工門形工作機械の穴ぐり方法であって、前記サドルのＹ軸方向の位置決め及び前記テーブルのＸ軸方向の位置決めを行った後、前記主軸ユニットをＣ軸周りに旋回させた状態で前記ラムをＺ軸方向に移動させて、前記主軸ヘッドに取り付けられた非回転切削工具により、前記テーブル上のワークに対して前記主軸ヘッドの前記Ｂ軸周りの位置によって決定される加工径の穴ぐりを行うものである。

　この構成によれば、５軸加工門形工作機械において、主軸ユニットをＣ軸周りに旋回させて穴ぐりを行うため、ワークを固定したままで旋削することが可能である。よって、ワークのアンバランスを考慮して他の専用機械への段取り替えを行うことなく、高精度、高品質な大物ワークの大径穴ぐり加工方法が可能となる。又、主軸ヘッドのＢ軸周りの位置によって穴の加工径を変更できる。このため、加工径が一定のボーリングと異なり、プログラムの変更により多様な径の穴加工に対応することができる。

　前記ラムをＺ軸方向に沿って移動中に、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させて、前記ワークの加工径の変更を行うことが好ましい。
　この構成によれば、加工径が一定のボーリングと異なり、プログラムの変更により加工径を簡単に変更することができ、それにより、テーパ穴等の多彩な穴加工が可能となる。

　前記ラムをＺ軸方向に沿って移動中に、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させて、前記ワークの加工径を変更する際、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させた際の前記非回転切削工具の切削チップのＺ軸方向の移動量に応じて、前記ラムのＺ軸方向への移動量を補正することが好ましい。

　この構成によれば、主軸ヘッドのＺ軸方向の移動を好適に行うことができる。
　本発明の５軸加工門形工作機械の態様によれば、水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けされた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸に直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドを備えた５軸加工門形工作機械において、前記ラム内にスリップリングが収納され、該スリップリングは、電源に接続された給電子を含む固定部と、前記給電子に電気的に接続された可動部とを含み、該可動部が、前記主軸ユニット、及び前記主軸ヘッドが有する電気装置に電力を供給する接触子を含むとともに前記Ｃ軸周りで３６０度以上回動可能に設けられ、前記主軸ヘッドには非回転切削工具を備えていることを要旨とするものである。

　この構成によれば、前記５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法に直接使用できる５軸加工門形工作機械を提供できる。
　本発明の５軸加工門形工作機械の態様によれば、水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けされた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸に直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドを備えた５軸加工門形工作機械において、前記ラム内にスリップリングが収納され、該スリップリングは、電源に接続された給電子を含む固定部と、前記給電子に電気的に接続された可動部とを含み、該可動部が、前記主軸ユニット、及び前記主軸ヘッドが有する電気装置に電力を供給する接触子を含むとともに前記Ｃ軸周りで３６０度以上回動可能に設けられ、前記主軸ヘッドのヘッド端には、アタッチメントが着脱自在に取着され、該アタッチメントには、非回転切削工具が設けられていることを要旨とするものである。

　この構成によれば、前記５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法に直接使用できる５軸加工門形工作機械を提供できる。

本実施形態を具体化した一実施形態の多面５軸加工門形マシニングセンタを前方からみた概略斜視図。主軸ユニットの外観斜視図。主軸ユニットの断面図。ラムの要部断面図。スリップリングの説明図。スピンドルの要部拡大図。制御装置の電気ブロック図。マシニングセンタの作用を説明するための概略図。（ａ）は他の実施形態の主軸ユニットの正面図、（ｂ）は主軸ユニットの側面図、（ｃ）は主軸ユニットの底面図。（ａ）はアタッチメントの平面図、（ｂ）はアタッチメントの断面図、（ｃ）はアタッチメントの正面図、（ｄ）はアタッチメントの側面図。マシニングセンタの作用を説明するための概略図。ワークの平面図。従来の穴ぐりを説明するための概略図。

　以下、本発明を５軸加工門形工作機械としてのマシニングセンタ２０に具体化した一実施形態を図１～７を参照して説明する。
　図１に示すようにマシニングセンタ２０は、ベース２２上に配置されたテーブル２４を備えている。テーブル２４は、ワークＷを搭載して、図７に示すＸ軸駆動モータＭｘにより駆動されて該テーブル２４の水平長手方向であるＸ軸に沿って移動可能である。

　コラムベース２６上には、門形のコラム２８が立設されている。コラム２８には、クロスレール３０が設けられている。クロスレール３０はコラム２８により案内されて、図７に示すＷ軸駆動モータＭｗにより駆動されて鉛直方向に延びるＺ軸方向と同方向のＷ軸方向に昇降可能である。クロスレール３０上には、サドル３２が配置されている。サドル３２は、図７に示すＹ軸駆動モータＭｙにより駆動される図示しないボールねじ等により水平方向に延びるＹ軸に沿って移動可能である。サドル３２には、ラム３４がＺ軸駆動モータＭｚにて駆動される図示しないボールねじ等により昇降自在に取り付けられている。ラム３４の下端部には、主軸ユニット１００が設けられている。

　門形のコラム２８の一方の側には、ＡＴＣ（自動工具交換）ユニット５０が配置されている。ベース２２の近傍には制御装置３６等の装置及びオペーレータが操作する主操作盤３８が配置されている。

　図２に示すように主軸ユニット１００は、ラム３４の下端への取付用フランジ１０２と、取付用フランジ１０２と一体のハウジング１０４を備えている。主軸ユニット１００は、図４に示すように取付用フランジ１０２がベアリング４８を介してＣ軸の周りに回転自在に支持されている。ラム３４内には、図４に示すようにケース４０に固定されたステータ４２と、取付用フランジ１０２に固定されたロータ４４とからなるＣ軸駆動モータ１１０が設けられている。主軸ユニット１００は、Ｃ軸駆動モータ１１０により、ラム３４の軸線であるＣ軸の周りに旋回駆動される。ロータ４４とケース４０との間には、油圧ブレーキ４６が設けられている。油圧ブレーキ４６により回転するロータ４４の停止及び停止保持が可能である。

　図４に示すように、取付用フランジ１０２の上部中央には、回転管６０が一体に固定されている。回転管６０は、図４に示すようにステータ４２内に挿通されており、取付用フランジ１０２と一体に主軸ユニット１００のＣ軸周りに回転可能となっている。回転管６０内には、電線又はバスバーからなる複数の電源線６２が挿入されている。回転管６０内に挿通された各電源線６２は、Ｂ軸駆動モータ１５６、及び主軸モータ１３０等の主軸ユニット１００に設けられる各種電気装置に対して電力を供給する。

　回転管６０内に挿通された電源線６２は、図５に示すように、ラム３４内に収納されたスリップリング７０の可動部７３に接続されている。なお、図５では、説明の便宜上、一部の電源線のみ図示されている。

　図５に示すようにスリップリング７０は、ラム３４に固定された固定部７２と、固定部７２に対し、Ｃ軸の周りで回転する可動部７３とから構成されている。固定部７２は絶縁性を有し、有蓋円筒状に形成されている。固定部７２には、複数の給電子７６（ブラシ）が縦方向に並んで併設されている。

　前記複数の給電子７６には、図示しない電源に接続された電力供給用の給電子と、制御装置３６から主軸ヘッド１００に設けられた主軸モータ１３０、Ｂ軸駆動モータ１５６等の各種電気装置に指令信号等の制御信号を入力するための制御信号用の給電子を含む。

　可動部７３は、円筒状の絶縁筒部７４と、該絶縁筒部７４から径方向に突出する複数の導電性の接触子７５を有する。複数の接触子７５は、前記電力供給用の給電子７６に電気的に接触する接触子と、前記制御信号用の給電子７６に接触する接触子を含む。絶縁筒部７４は、固定部７２に対して、Ｃ軸の周りで回動自在に支持されている。

　電源線６２は、絶縁筒部７４内に挿入され、電力供給用の接触子７５に対して電気的に接続されている。電力供給用の各接触子７５は、電力供給用の給電子７６（ブラシ）により押圧されることにより、給電子７６に電気的に接続されている。なお、図示はしないが、信号線も同様に、絶縁筒部７４内に挿入され、前記制御信号用の接触子７５に対して電気的に接続されている。制御信号用の各接触子７５も、制御信号用の給電子７６（ブラシ）により押圧されることにより、給電子７６に電気的に接続されている。なお、図４、図５では、説明の便宜上、信号線は省略され、電力供給用の電源線６２のみ図示されている。

　スリップリング７０により、電源線６３及び信号線を介してＢ軸駆動モータ１５６、Ｃ軸駆動モータ１１０、及び主軸ユニット１００に設けられた各種電気装置に対して電力及び制御信号が付与される。スリップリング７０により、主軸ユニット１００は、３６０度以上の回転が可能になっている。

　図３に示すように主軸ユニット１００のハウジング１０４の下端には、一対のフォーク部１０６が形成され、フォーク部１０６間において主軸ヘッド１１８が、Ｃ軸に直交するＢ軸周りで回転自在に支持されている。

　主軸ヘッド１１８は、主軸ヘッドケース１２０と、主軸ヘッドケース１２０に対してベアリング１２２を介して回動自在に支持されたスピンドル１２４（すなわち、主軸）とを備えている。主軸ヘッドケース１２０内には、主軸ヘッドケース１２０に固定されたステータ１２６と、スピンドル１２４に固定されたロータ１２８とからなる主軸モータ１３０が設けられている。主軸モータ１３０により、スピンドル１２４はスピンドル１２４の軸線の周りで回転駆動可能である。

　図６に示すように、スピンドル１２４の先端には、主軸テーパ部１３２が形成されている。主軸テーパ部１３２に連通する孔１３４には、公知の工具クランプ装置１３６が、スピンドル軸線Ｓに沿って移動自在に設けられている。図６では、説明の便宜上、スピンドル軸線Ｓの右側には、工具クランプ装置１３６の工具Ｋを取付けしたときの位置が示され、スピンドル軸線Ｓの左側には、工具クランプ装置１３６の工具Ｋを取付けする際及び取外す際の位置が示されている。

　スピンドル軸線Ｓの右側に示されている工具クランプ装置１３６は、主軸テーパ部１３２に嵌合された工具Ｋのシャンクの基端に設けられたプルスタッドＫａを引張り固定している。又、スピンドル軸線Ｓの左側に示されている工具クランプ装置１３６は、工具Ｋのシャンクに設けられたプルスタッドＫａを着脱可能である。

　スピンドル１２４の下部に対応する主軸ヘッドケース１２０には、カップリング装置１４０が設けられている。カップリング装置１４０は、主軸ヘッドケース１２０に固定された固定側カップリング１４２と、スピンドル１２４に固定された回転側カップリング１４４と、油圧により固定側カップリング１４２に向かって移動され、固定側カップリング１４２と回転側カップリング１４４とを連結する可動カップリング１４６とにより構成されている。

　固定側カップリング１４２は、大径のリング状に形成されている。回転側カップリング１４４は、固定側カップリング１４２よりも小径に形成され、固定側カップリング１４２と同心状に配置されている。

　スピンドル軸線Ｓから右側には、可動カップリング１４６により、固定側カップリング１４２と回転側カップリング１４４とを連結した状態が示されている。この連結状態で、スピンドル１２４は回動不能となる。

　可動カップリング１４６は、油圧が作用しなくなった際、図示しないスプリングの付勢力により固定側カップリング１４２から切り離される。そして、スピンドル１２４の回転が可能となる。この状態は、図６において、スピンドル軸線Ｓから左側に示されている。

　図３に示すように、主軸ヘッドケース１２０の両側部には、一対の軸部１４８，１５０が、互いに同軸となるように突設されている。軸部１４８，１５０は、ハウジング１０４に対して、軸受１５２，１５４を介して旋回自在、すなわち、Ｂ軸周りで回動自在に支持されている。

　ハウジング１０４内には、Ｂ軸駆動モータ１５６が収納されている。Ｂ軸駆動モータ１５６の出力軸にはギア１５８が設けられている。ギア１５８はその近傍に配置されたローラーギアカム１６０に係合されている。ローラーギアカム１６０には、軸部１５０に設けられたカムフォロワ１６２が係合されている。主軸ヘッド１１８はＢ軸駆動モータ１５６の回転駆動により、軸部１５０を介してＢ軸周りに旋回する。

　なお、図示はしないが、主軸モータ１３０、及び主軸ヘッドケース１２０内に収納されている電気装置に電力を供給する電源線６２は軸部１４８を介して主軸ヘッドケース１２０内に導入されている。

　ハウジング１０４において、軸部１４８付近には、ブレーキピストン１６４が配置されている。ブレーキピストン１６４は、油圧により移動して、軸部１４８に設けられたブレーキディスク１６６に対して当接可能である。このように、ブレーキピストン１６４を作動することにより、主軸ヘッド１１８の旋回位置は固定されて保持される。ブレーキピストン１６４は、油圧の作用が解除されることにより、ブレーキディスク１６６に対する拘束を解除し、主軸ヘッド１１８の旋回を許容する。

　図７に示すように、制御装置３６は、ＣＰＵからなる主制御部２１０を有している。主制御部２１０には、バス線２０５を介して加工プログラムメモリ２２０、システムプログラムメモリ２３０、バッファメモリ２４０、加工制御部２５０、キーボード等を有する主操作盤３８、液晶表示装置等からなる表示部２６０等が接続されている。

　主制御部２１０には、バス線２０５を介して、Ｗ軸制御部２７０、Ｘ軸制御部２８０、Ｙ軸制御部２９０、Ｚ軸制御部３００、Ｂ軸制御部３１０、Ｃ軸制御部３２０、及び主軸制御部３３０が接続されている。Ｗ軸制御部２７０、Ｘ軸制御部２８０、Ｙ軸制御部２９０、Ｚ軸制御部３００、Ｂ軸制御部３１０、及びＣ軸制御部３２０は、主制御部２１０から出力された各軸の移動指令を駆動回路２７２，２８２，２９２，３０２，３１２，３２２に出力する。各駆動回路は、この移動指令を受けて、各軸のモータＭｗ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ、１５６，１１０を駆動する。

　主制御部２１０には、バス線２０５を介して、カップリング装置１４０、ブレーキピストン１６４等を駆動するための油圧回路を制御する油圧制御部３４０が接続されている。油圧制御部３４０により、カップリング装置１４０、ブレーキピストン１６４等を駆動制御する。

　主軸制御部３３０は、主制御部２１０から出力された回転指令を受けて、駆動回路３３２を介し主軸ヘッド１１８の主軸モータ１３０を回転させる。
　さて、上記のように構成されたマシニングセンタ２０によるワークＷに対する穴ぐり方法について説明する。

　なお、説明の便宜上、主軸ヘッド１１８には、図８に示すように、シャンクの先端に切削チップ１７２を有する非回転切削工具１７０が、ＡＴＣユニット５０（図１参照）により、工具Ｋに替えて付けられている。なお、この非回転切削工具１７０は、図６に示す工具Ｋと同様にシャンクの基端にプルスタッドＫａを有している。そして、非回転切削工具１７０は、プルスタッドＫａが工具クランプ装置１３６にてクランプされることにより、スピンドル１２４に取付けられている。このように非回転切削工具１７０が取付けられた状態で、可動カップリング１４６により固定側カップリング１４２と回転側カップリング１４４とが連結されて、スピンドル１２４は回動不能となる。

　以下に説明する穴ぐりの順序は、加工プログラムメモリ２２０に格納された加工プログラムに従って主制御部２１０の制御により行われる。なお、図８に示されているワークＷは、テーブル２４上に固定されている。このワークＷは、例えば、図１２に示すワークＷのように中心Ｏ１を有する。

　さて、図７に示すＸ軸駆動モータＭｘが駆動されてテーブル２４が移動されると、ワークＷの加工径の中心Ｏ１（切削中心）が、所定位置に位置決めされる（工程Ａ）。この所定位置は、後に、ラム３４が移動して、ラム３４の軸線であるＣ軸上に中心Ｏ１と一致させることのできる位置である。

　そして、Ｙ軸駆動モータＭｙが駆動されて、サドル３２がクロスレール３０上においてＹ軸方向に移動されて、旋回中心である中心Ｏ１にＣ軸が一致するようにＹ軸位置決めされる（工程Ｂ）。

　又、Ｂ軸駆動モータ１５６が駆動されて、主軸ヘッド１１８がＢ軸周りに所定角度だけ回動されて、その位置決めが行われる（工程Ｃ）。この所定角度は、加工プログラムにより設定された値によっ決定される。

　この主軸ヘッド１１８が回動された後、Ｃ軸駆動モータ１１０が駆動されて、主軸ユニット１００がＣ軸周りに旋回する（工程Ｄ）。この状態で、Ｚ軸駆動モータＭｚが駆動されて、ラム３４がＺ軸方向にワークＷに向けて移動する（工程Ｅ）。

　この結果、主軸ユニット１００に取り付けされた非回転切削工具１７０により、テーブル２４上のワークＷに対して穴ぐりを行うことができる。この結果、ワークＷをテーブル２４に固定したままで旋削することができ、大物ワークを加工することができる。

　なお、上記説明中、Ａ～Ｃの順序としたが、Ａ～Ｃの順序に限定されるものではなく、またＡＢＣのいずれか２つ、或いは全部を同時に行っても良い。ワークと工具の干渉を考慮して適宜その順序が決定される。

　上記の説明では、ラム３４をＺ軸方向にワークＷに向けて移動させる工程Ｅにおいて、主軸ヘッド１１８は、Ｂ軸周りに所定角度だけ回動されてその位置決めされている状態で行われる。すなわち、旋回角度を保持した状態でワークＷの穴ぐり加工を行うようにしている。しかし、加工プログラムにより、ラム３４をＺ軸方向に沿ったワークＷに向けて移動させる工程Ｅ中において、主軸ヘッド１１８のＢ軸周りの旋回角度を変えてもよい。

　例えば、図８に示す例では、ワークＷの穴は、ワークＷ上面から下方へ向かうほど縮径するテーパ面Ｔａを有し、下部側では一定の加工径を有している。この例では、テーパ面Ｔａの切削では、ラム３４がＺ軸方向にワークＷへ向けて移動する途中で、加工径を徐々に小さくするように主軸ヘッド１１８のＢ軸周りの旋回角度を変える。穴の下部側では、主軸ヘッド１１８を一定の旋回角度に保持した状態で旋削を行う。

　このようにすると、本実施形態では、加工径が決まったボーリングと異なり、プログラムで自在に加工径を変更することにより、テーパ穴等の多彩な穴加工が可能となる。
　なお、ワークＷの加工径がワークの下部の方が上部よりも拡径している場合においても、切削チップ１７２により有効に切削できる条件のもとで穴ぐりを行うことは可能である。

　又、上記のようにラム３４をＺ軸方向に沿って移動中に、主軸ヘッド１１８をＢ軸周りに回転（旋回）させてワークＷの加工径を変更する際、主軸ヘッド１１８をＢ軸周りに回転させたときの非回転切削工具１７０の切削チップ１７２のＺ軸方向の移動量に応じて、ラム３４のＺ軸方向への移動量を補正する必要が生じる。

　具体的には、下記のようにＺ軸方向の移動量に関する補正量を算出する。
　図８に示す寸法関係から、式（１）、式（２）が成立する。ここでＢ軸をＣ軸に沿った位置（すなわち、Ｂ軸０度）から角度θだけ回転したとき旋削径（すなわち、加工径）はＤとなる。又、Ｂ軸旋回によりＺ軸方向に発生する移動量ΔＺを補正量として補正する必要が生じる。又、図８の位置から、下方へθだけＢ軸を旋回した場合は、移動量ΔＺ分だけ長くなるため、これを補正量とした補正が同じく必要となる。なお、図８中、「原点」は、ラム３４において、適宜の位置に指定された箇所である。

　加工仕上がり寸法Ｄは、

となる。

　Ｚ軸方向の刃先位置補正量ΔＺは、

　主制御部２１０は、Ｚ軸方向の移動指令に前記補正量を含めて、すなわち、移動指令に補正量を加算或いは減算してＺ軸制御部３００に該移動指令を出力する。

　なお、式（１）より、主制御部２１０がＢ軸制御部３１０に出力する移動指令（すなわち、角度指令値）となるθを求める式は下式（３）となる。

　このθに基づいて、主制御部２１０は、Ｂ軸制御部３１０に角度指令値を出力する。

　このように、ラム３４をＺ軸方向に沿って移動中に、主軸ヘッド１１８をＢ軸周りに回転させて、ワークＷの加工径を変更する際、主軸ヘッド１１８をＢ軸周りに回転させた際の非回転切削工具１７０の切削チップ１７２のＺ軸方向の移動量に応じて、ラム３４のＺ軸方向への移動量を補正する。このことにより、主軸ヘッド１１８のＺ軸方向の移動を好適に行うことができる。

　次に他の実施形態を、図８～１１を参照して説明する。なお、前記実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付して、詳細な説明を省略し、異なる構成について説明する。

　図８に示すように前記実施形態では、非回転切削工具１７０を、図６に示すスピンドル１２４に直接的に取付けしたが、主軸ヘッド１１８の端面にアタッチメント３５０を着脱可能に取付けて、そのアタッチメント３５０に非回転切削工具１７０を取付けるようにしてもよい。

　図９（ａ）～（ｃ）に示すように主軸ヘッド１１８の端面１１６（すなわち、ヘッド端）において、スピンドル１２４の周囲の４隅には４個のクランプ装置１８０が設けられている。

　一方、アタッチメント３５０は、図９（ａ）～（ｃ）、図１０（ａ）～（ｄ）に示すように、主軸ヘッド１１８の端面形状に略一致するように取付端面３５２が直方体状の取付部３５４と、取付端面３５２とは反対側端面に設けられ、かつ非回転切削工具１７０が嵌合される四角筒状の工具取付部３５６とを備える。

　図１１に示すように、アタッチメント３５０が主軸ヘッド１１８に取付けされた際、図６に示すスピンドル１２４の軸心と非回転切削工具１７０の軸心とが平行に配置されるように、非回転切削工具１７０が工具取付部３５６に対して固定される。工具取付部３５６は、図１１に示すようにアタッチメント３５０が主軸ヘッド１１８に取付けされた際、図６に示すスピンドル１２４の軸心と非回転切削工具１７０の切削チップ１７２の刃先を前記実施形態よりも大きくオフセットさせるように設けられている。図１０（ａ）に示すように、取付部３５４の取付端面の４隅には、合計４個のクランプ受け３５８が設けられている。

　なお、クランプ装置１８０及びクランプ受け３５８の数は限定するものではないが、単数よりも複数の方が好ましい。
　そして、図１１に示すように、アタッチメント３５０は、取付端面３５２（図１０（ａ）参照）を主軸ヘッド１１８の端面１１６（図９（ａ）～（ｃ）参照）に当接させて、図１０（ａ）に示すクランプ受け３５８が主軸ヘッド１１８のクランプ装置１８０によりクランプされることにより、主軸ヘッド１１８に取付けられる。クランプ装置１８０によるクランプが解除されることにより、アタッチメント３５０は、主軸ヘッド１１８から取り外し可能となる。

　上記のようにして構成された本実施形態においても、前記実施形態と同様の方法でワークＷに対して穴ぐり加工を行うことができる。
　なお、本実施形態のように、アタッチメントヘッドの場合は、本実施形態で説明した式（１）、式（２）、式（３）において、スピンドル１２４（主軸）の中心から切削チップ１７２の刃先までの距離ｒ１が、本実施形態のものよりも大きく設定されるため、穴ぐり加工の際に切込角の変化を小さくできる。

　なお、前記各実施形態において、カップリング装置１４０、ブレーキピストン１６４を駆動するための油圧回路に代えて空圧回路を用いてもよい。
　又、前記各実施形態では、クロスレール３０はＷ軸方向に移動可能であったが、Ｗ軸方向に移動不能とし、サドル３２に対してラム３４のみをＺ軸方向に移動可能にしてもよい。

　２４…テーブル、２８…コラム、３０…クロスレール、３２…サドル、
　３４…ラム、７０…スリップリング、７２…固定部、７５…接触子、
　７６…給電子、１００…主軸ユニット、１１８…主軸ヘッド、
　１２０…主軸ヘッドケース、１７０…非回転切削工具、
　１７２…切削チップ、３５０…アタッチメント。

Claims

　水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けられた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸と直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドとを備えた５軸加工門形工作機械の穴ぐり方法であって、
　前記サドルのＹ軸方向の位置決め及び前記テーブルのＸ軸方向の位置決めを行った後、前記主軸ユニットをＣ軸周りに旋回させた状態で前記ラムをＺ軸方向に移動させて、前記主軸ヘッドに取り付けられた非回転切削工具により、前記テーブル上のワークに対して前記主軸ヘッドの前記Ｂ軸周りの位置によって決定される加工径の穴ぐりを行うことを特徴とする５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法。
　前記ラムをＺ軸方向に移動中に、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させて、前記ワークの加工径を変更することを特徴とする請求項１に記載の５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法。
　前記ラムをＺ軸方向に沿って移動中に、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させて、前記ワークの加工径を変更する際、前記主軸ヘッドを前記Ｂ軸周りに回転させた際の前記非回転切削工具の切削チップのＺ軸方向の移動量に応じて、前記ラムのＺ軸方向への移動量を補正することを特徴とする請求項２に記載の５軸加工門形工作機械によるワークの穴ぐり加工方法。
　水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けされた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸に直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドを備えた５軸加工門形工作機械において、
　前記ラム内にスリップリングが収納され、
　該スリップリングは、電源に接続された給電子を含む固定部と、前記給電子に電気的に接続された可動部とを含み、
　該可動部が、前記主軸ユニット、及び前記主軸ヘッドが有する電気装置に電力を供給する接触子を含むとともに前記Ｃ軸周りで３６０度以上回動可能に設けられ、
　前記主軸ヘッドには非回転切削工具を備えていることを特徴とする５軸加工門形工作機械。
　水平方向に延びるＸ軸に沿って相対的に移動するテーブル及び門形のコラムと、該コラムに沿って鉛直方向に延びるＺ軸上に固定又はＺ軸に沿って昇降するクロスレールと、該クロスレール上を水平方向に延びるＹ軸に沿って移動するサドルと、該サドルに支持されて、前記Ｚ軸に沿って昇降するラムと、該ラムの下端に対して該ラムの軸線であるＣ軸周りに旋回自在に取り付けされた主軸ユニットと、該主軸ユニットに対して前記Ｃ軸に直交するＢ軸周りに旋回自在に取付けられた主軸ヘッドを備えた５軸加工門形工作機械において、
　前記ラム内にスリップリングが収納され、
　該スリップリングは、電源に接続された給電子を含む固定部と、前記給電子に電気的に接続された可動部とを含み、
　該可動部が、前記主軸ユニット、及び前記主軸ヘッドが有する電気装置に電力を供給する接触子を含むとともに前記Ｃ軸周りで３６０度以上回動可能に設けられ、
　前記主軸ヘッドのヘッド端には、アタッチメントが着脱自在に取着され、該アタッチメントには、非回転切削工具が設けられていることを特徴とする５軸加工門形工作機械。