WO2011001517A1 - 複合加工旋盤 - Google Patents

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comb
turning
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道成 福岡
幸一 北村
由紀夫 森田
北山　稔
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ヤマザキマザック株式会社
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    • Y10T82/00—Turning
    • Y10T82/25—Lathe
    • Y10T82/2508—Lathe with tool turret

Definitions

  • the present invention relates to a combined machining lathe having a tool spindle head that can be equipped with a mill tool and having a turning tool on the tool spindle head having a mill spindle.
  • An object of the present invention is to provide a multi-tasking lathe that can be equipped with more turning tools with a simple structure by providing a tool spindle head with a comb-shaped tool post.
  • a composite working lathe includes, as a basic means, a headstock having a spindle disposed on one end side of the bed and having a spindle that grips and rotates a workpiece, It moves in the Z-axis direction that is the axial direction, the X-axis orthogonal to the Z-axis in the plane including the Z-axis, and the Y-axis direction perpendicular to the plane formed by the Z-axis and the X-axis, A tool spindle stock that pivots about the B axis, which is a turning rotation around the axis, is provided.
  • the tool spindle stock includes a mill spindle on which a rotating tool is exchangeably provided, and a comb-shaped tool rest that is disposed at the rear of the mill spindle and holds a plurality of turning tools in a comb shape. Further, the plurality of turning tools held on the comb tool post are indexed to the machining position by moving the tool spindle in the Y-axis direction, and the comb tool post is disposed on both sides of the axis of the tool spindle. A first turning tool turret and a second turning tool turret can be provided. Further, the comb tool post holds an outer diameter turning tool and an inner diameter turning tool.
  • the multi-tasking lathe according to the present invention includes a comb-shaped turret for holding a mill spindle and a plurality of turning tools on a tool spindle that rotates around the B axis, thereby reducing the time required for changing a turning tool. Processing efficiency can be improved.
  • the turning tool of the comb-shaped tool rest can easily index another turning tool by moving the tool tool rest in the Y-axis direction, and can achieve long-time machining.
  • Explanatory drawing which shows the 1st machine structure of the composite processing lathe of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the 1st machine structure of the composite processing lathe of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the 2nd machine structure of the composite processing lathe of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the 2nd machine structure of the composite processing lathe of this invention.
  • Explanatory drawing which shows the effect
  • Explanatory drawing which shows the effect
  • Explanatory drawing which shows the rigidity improvement of a tool head stock.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are explanatory views showing a first machine configuration of the combined machining lathe of the present invention.
  • a combined machining lathe generally indicated by reference numerals 1 ⁇ / b> A and 1 ⁇ / b> B includes a first headstock 20 at one end of a bed 10.
  • the first spindle stock 20 is fixed on the bed 10 and has a first spindle head 22.
  • the first spindle head 22 is equipped with a first spindle chuck 24 is rotated by gripping the workpiece K 1.
  • the Z axis is set on the axis of the first spindle head 22.
  • a second spindle stock 30 is provided to face the first spindle stock 20.
  • the second headstock 30 moves on the W axis parallel to the Z axis.
  • a second spindle head 32 is provided on the second spindle stock 30, and a second spindle chuck 34 grips a workpiece.
  • a carriage base 40 is mounted on the bed 10 so as to be movable on the Z axis, and a carriage 50 is disposed on the carriage base 40.
  • a slide 52 is movably mounted on the front surface of the carriage 50. The slide 52 moves in the X axis direction orthogonal to the Z axis.
  • the slide 52 is equipped with a tool spindle base 60, and the tool spindle base 60 supports the tool spindle base 100.
  • the tool spindle stock 100 has a mill spindle 102 and rotationally drives the mill tool 110.
  • the tool head stock 100 can turn around a B axis that is a rotation axis perpendicular to a plane formed by the X axis and the Z axis.
  • the tool head stock 100 can linearly move in the Y-axis direction orthogonal to the plane formed by the X-axis and the Z-axis.
  • the carriage 50 slides on a rail provided on the bed.
  • the combined machining lathe generally indicated by reference numeral 1 ⁇ / b> A includes a first headstock 20 at one end of the bed 10.
  • the first spindle stock 20 is fixed on the bed 10 and has a first spindle head 22.
  • the first spindle head 22 is equipped with a first spindle chuck 24 is rotated by gripping the workpiece K 1.
  • the Z axis is set on the axis of the first spindle head 22.
  • the other end side of the bed 10 is provided with a tailstock 70 facing the first spindle stock 20, and the tailstock 70 moves along a W axis parallel to the axis of the first spindle stock 20.
  • Tailstock 70 has a tail stock spindle 72, performing tail-workpiece K 1 having been gripped by the first headstock 20.
  • Other machine configurations are the same as the machine configurations of FIGS. 1A and 1B, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • An ATC (not shown) is attached to the combined machining lathe, and the mill tool 110 and other tools are exchangeably supplied to the tool head stock 100.
  • FIG. 3 is a perspective view of the tool head stock 100 of the present invention.
  • the tool head stock 100 moves linearly with respect to the X, Y, and Z axes and pivots around the B axis.
  • the tool spindle stock 100 has a mill spindle 102 on one side of the housing, and a mill tool 110 and the like are mounted in a replaceable manner.
  • a comb-shaped tool rest 150 is provided at the rear of the mill spindle 102 of the housing of the tool spindle table 100.
  • the comb tool post 150 is provided with a first turning tool tool post 160 and a second turning tool tool post 170.
  • the first turning tool tool post 160 holds a plurality of turning tools 161, 162, and 163 arranged in the Y-axis direction.
  • the second turning tool tool post 170 holds a plurality of turning tools 171, 172, 173 arranged in the Y-axis direction.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which an outer diameter machining is performed on the workpiece K 1 grasped by the first spindle chuck 24 of the first spindle head 22 with the turning tool 163 mounted on the comb tool post 150.
  • the tool spindle stock 100 by 90 degrees pivotal movement around a B-axis to face the turning tool 163 on the workpiece K 1, performs outside diameter machining. It is possible to select the turning tools 162 and 161 by moving the tool head stock 100 in the Y-axis direction.
  • FIG. 5 shows a state in which data of each blade edge position of the turning tools 161, 162, 163, 171, 172, and 173 mounted on the comb tool post 150 is measured by the automatic blade edge position measuring device 200 and taken into the NC control device. .
  • the automatic blade edge position measuring apparatus 200 is stored inside the machine at the time of processing.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing the operation of the tool head stock 100 of the present invention.
  • A of FIG. 6 shows a state in which processing has been completed to the workpiece K 1 by milling tool 110 that is provided on the tool spindle stock 100.
  • B (c) of FIG. 6 moves, the tool spindle stock 100 is pivoted 90 degrees around a B axis to face the workpiece K 1 comb tool rest 150, the tool spindle stock 100 in the Y-axis direction The operation for determining the necessary turning tool will be described.
  • FIG. 6 (d) shows a state for performing turning the workpiece K 1 by the selected turning tool comb tool post 150.
  • FIG. 6E shows a state in which the tool spindle stock 100 is turned about the B axis and the workpiece gripped by the second spindle head 32 of the second spindle stock 30 is subjected to machining.
  • Figure 7 shows a state equipped with a boring bar T 1 in comb tool post 150.
  • the boring bar T 1 By providing the boring bar T 1, it can be subjected to boring inner diameter portion N 1 to the workpiece K 1.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing another example of internal turning by a boring bar.
  • Boring bar T 2 to equip the comb tool post 150 has a bar extending parallel to the axis of the tool spindle stock 100 is subjected to a turning of the inner diameter portion N 1 to the workpiece K 1.
  • a first headstock 20 is provided at one end of the bed 10.
  • the first spindle stock 20 is fixed on the bed 10 and has a first spindle head 22.
  • the first spindle head 22 is equipped with a first spindle chuck 24 is rotated by gripping the workpiece K 1.
  • the Z axis is set on the axis of the first spindle head 22.
  • FIG. 9 shows a state in which the workpiece K 1 gripped on the first spindle stock 20 side is turned using the comb-shaped tool rest 150.
  • the tool spindle stock 100 is turned around the B axis so that the axis is oriented in the horizontal direction, and the workpiece K 1 is machined using the first turning tool tool post 160 of the comb tool post 150.
  • the tool head stock 100 can be further swung around the B axis, and machining can be performed using the second turning tool tool post 170 of the comb tool post 150. With this configuration, all the tools of the first turning tool tool post 160 and the second turning tool tool post 170 of the comb tool post 150 can be utilized.
  • the combined machining lathe 1 of the present invention can reduce the cycle time of turning tools and improve machining efficiency by providing the above configuration.
  • FIG. 10 shows a state in which the workpiece K 1 gripped on the second headstock 30 side is turned with the turning tool provided in the comb-shaped tool rest 150.
  • the tool spindle stock 100 By pivoting the tool spindle stock 100 around a B-axis, it performs the processing of the workpiece K 1 in a turning tool of the second turning tool turrets 170 toward the comb tool rest 150 to the second headstock 30 side.
  • the first The turning tool tool post 160 can also be used.
  • FIG. 11 shows a state where the curved surface R 1 is processed on the workpiece K 1 using the tool head stock 100 of the present invention.
  • the curved surface R 1 can be machined into the workpiece K 1 by turning the tool spindle 100 around the B axis and simultaneously moving the tool spindle 100 in the Z-axis and X-axis directions.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of an example in which the rigidity of the tool spindle 100 at the time of turning can be improved by selecting the posture of the tool spindle 100 around the B axis.
  • the first turning tool tool post 160 can receive a force F 1 obtained by combining the X-axis direction equity force and the Z-axis direction feed direction component force in a direction perpendicular to the axis of the tool head stock 100. . Therefore, the rigidity of the tool head stock 100 during machining can be improved.

Abstract

　複合加工旋盤のミル主軸に旋削工具を備えて加工効率の向上を図る。　複合加工旋盤１は、ベッド１０上に配置される第１主軸台２０を有し、主軸ヘッド２２のチャック２４は加工物Ｋ１を把持して回転する。キャレッジ５０に装備された工具主軸台１００はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に直線移動するとともにＢ軸まわりに旋回動する。工具主軸台１００はミル工具１１０を駆動するとともに、ハウジングの反対側に旋削工具を櫛状にとりつけた櫛形刃物台１５０を備え、短時間の工具割り出しで旋削加工を実行する。

Description

複合加工旋盤
　本発明はミル工具を装備することができる工具主軸ヘッドを有する複合加工旋盤において、ミル主軸を有する工具主軸ヘッドに旋削工具を備えた複合加工旋盤に関する。
　ミル工具を装備して主軸に把握された加工物に対して複合加工を施す複合加工旋盤が知られている。
　この種の複合加工旋盤にあっては、ＡＴＣ（自動工具交換装置）を備えて、加工に適した工具を工具主軸ヘッドに供給して複合加工を行う。
　工具交換は、工具主軸ヘッドをＡＴＣ位置まで移動させ、ＡＴＣを実行する。加工位置とＡＴＣ位置が離れている場合などにあっては、ＡＴＣに要する時間が長くなり、加工効率が低下するなどの問題が発生する。
　下記の特許文献は、そこでミル工具を装備する工具主軸ヘッドに旋削用工具を装着したり、タレット刃物台を装着したものを開示している。
特開２００４－１１４２３８号公報 特表平０７－５０００５６号公報
　本発明の目的は、工具主軸ヘッドに櫛形刃物台を備えることによって、簡素な構造でより多くの旋削工具を装備することができる複合加工旋盤を提供するものである。
　上記目的を達成するために、本発明の複合加工旋盤は、基本的手段として、ベッドとベッドの一端側に配設されて加工物を把持して回転する主軸を有する主軸台と、主軸台の軸線方向であるＺ軸方向と、Ｚ軸を含む平面内でＺ軸に直交するＸ軸及びＺ軸とＸ軸が形成する平面に対して垂直なＹ軸方向に移動するとともに、Ｙ軸を中心軸とする旋回転であるＢ軸まわりに旋回動する工具主軸台を備える。そして、工具主軸台は、回転工具が交換自在に装備されるミル主軸とミル主軸の後部に配設されて複数の旋削工具を櫛状に保持する櫛形刃物台を備えるものである。
　また、櫛形刃物台に保持された複数の旋削工具は、工具主軸台をＹ軸方向に移動することで加工位置に割り出され、櫛形刃物台は工具主軸台の軸線の両側に配設される第１の旋削工具刃物台と、第２の旋削工具刃物台を備えることができる。さらに、櫛形刃物台は、外径旋削工具と内径旋削工具を保持する。
　本発明の複合加工旋盤は、以上のように、Ｂ軸まわりに旋回する工具主軸台にミル主軸と複数の旋削工具を保持する櫛形刃物台を備えることにより、旋削工具の交換時間を短縮して加工効率を向上することができる。
　また、櫛形刃物台の旋削工具は、工具刃物台をＹ軸方向に移動することで、容易に別の旋削工具を割り出すことができ、長時間の加工を達成することができる。
本発明の複合加工旋盤の第１の機械構成を示す説明図。 本発明の複合加工旋盤の第１の機械構成を示す説明図。 本発明の複合加工旋盤の第２の機械構成を示す説明図。 本発明の複合加工旋盤の第２の機械構成を示す説明図。 工具主軸台の斜視図。 櫛形刃物台の説明図。 自動刃先位置計測装置の説明図。 工具主軸台の説明図。 櫛形刃物台の作用を示す説明図。 櫛形刃物台の作用を示す説明図。 櫛形刃物台の作用を示す説明図。 第２主軸台に対する櫛形刃物台の作用を示す説明図。 曲面加工の説明図。 工具主軸台の剛性向上を示す説明図。
　図１Ａ、図１Ｂは、本発明の複合加工旋盤の第１の機械構成を示す説明図である。
　全体を符号１Ａ、１Ｂで示す複合加工旋盤は、ベッド１０の一方の端部に第１主軸台２０を備える。第１主軸台２０はベッド１０上に固定されており、第１主軸ヘッド２２を有する。
　第１主軸ヘッド２２には第１主軸チャック２４が装備され、加工物Ｋ１を把持して回転駆動される。第１主軸ヘッド２２の軸線上にＺ軸が設定される。
　ベッド１０の他方の端部側には第１主軸台２０に対向して第２主軸台３０が装備される。第２主軸台３０は、Ｚ軸と平行なＷ軸上を移動する。
　第２主軸台３０上には第２主軸ヘッド３２が設けられ、第２主軸チャック３４が加工物を把持する。
　図１Ａに示す機械構成にあっては、ベッド１０上には、キャレッジベース４０がＺ軸上を移動自在に装備され、キャレッジベース４０上にはキャレッジ５０が配置される。
　キャレッジ５０前面にはスライド５２が移動自在に装備される。
　スライド５２は、Ｚ軸に直交するＸ軸方向に移動する。
　スライド５２には工具主軸ベース６０が装備され、工具主軸ベース６０は工具主軸台１００を支持する。工具主軸台１００はミル主軸１０２を有し、ミル工具１１０を回転駆動する。工具主軸台１００はＸ軸とＺ軸が形成する平面に垂直な回転軸であるＢ軸まわりに旋回することができる。
　また、この工具主軸台１００はＸ軸とＺ軸が形成する平面に直交するＹ軸方向に直線移動することができる。
　図１Ｂに示す機械構成にあっては、キャレッジ５０はベッド上に設けられたレールの上を摺動する。
　図２Ａ、２Ｂは、本発明の複合加工旋盤の第２の機械構成を示す説明図である。
　全体を符号１Ａで示す複合加工旋盤は、ベッド１０の一方の端部に第１主軸台２０を備える。第１主軸台２０はベッド１０上に固定されており、第１主軸ヘッド２２を有する。
　第１主軸ヘッド２２には第１主軸チャック２４が装備され、加工物Ｋ１を把持して回転駆動される。第１主軸ヘッド２２の軸線上にＺ軸が設定される。
　ベッド１０の他方の端部側には第１主軸台２０に対向して芯押台７０が装備され、芯押台７０は第１主軸台２０の軸線と平行なＷ軸に沿って移動する。芯押台７０はテールストックスピンドル７２を有し、第１主軸台２０に把持された加工物Ｋ１の芯押しを行う。
　他の機械構成は図１Ａ、図１Ｂの機械構成と同様であるので、同様な符号を付して説明を省略する。
　この複合加工旋盤には図示しないＡＴＣが付設され、工具主軸台１００に対してミル工具１１０やその他の工具を交換自在に供給する。
　図３は、本発明の工具主軸台１００の斜視図である。工具主軸台１００は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対して直線移動するとともに、Ｂ軸まわりに旋回動する。
　工具主軸台１００は、ハウジングの一方側にミル主軸１０２を有し、ミル工具１１０等が交換自在に装着される。
　工具主軸台１００のハウジングのミル主軸１０２の後部には櫛形刃物台１５０が装備される。櫛形刃物台１５０には第１の旋削工具刃物台１６０と第２の旋削工具刃物台１７０が設けられる。第１の旋削工具刃物台１６０はＹ軸方向に並べられた複数本の旋削工具１６１、１６２、１６３を保持する。第２の旋削工具刃物台１７０はＹ軸方向に並べられた複数本の旋削工具１７１、１７２、１７３を保持する。
　図４は、櫛形刃物台１５０に装備された旋削工具１６３で第１主軸ヘッド２２の第１主軸チャック２４に把握された加工物Ｋ１に外径加工を施す状態を示す説明図である。工具主軸台１００をＢ軸まわりに９０度旋回動して旋削工具１６３を加工物Ｋ１に対向させ、外径加工を行う。工具主軸台１００をＹ軸方向に移動して旋削工具１６２、１６１を選択することができる。
　図５は、櫛形刃物台１５０に装備された旋削工具１６１、１６２、１６３、１７１、１７２、１７３の各刃先位置のデータを自動刃先位置計測装置２００により計測してＮＣ制御装置に取り入れる状態を示す。
　自動刃先位置計測装置２００は、加工時には機内側に格納される。
　図６は本発明の工具主軸台１００の作用を示す説明図である。
　図６の（ａ）は、工具主軸台１００に装備されたミル工具１１０による加工物Ｋ１への加工が終了した状態を示す。
　図６の（ｂ）（ｃ）は、工具主軸台１００をＢ軸まわりに９０度旋回させて櫛形刃物台１５０を加工物Ｋ１に対して対向させ、工具主軸台１００をＹ軸方向に移動して必要な旋削工具を割り出す操作を示す。
　図６の（ｄ）は、櫛形刃物台１５０の選択された旋削工具により加工物Ｋ１に旋削加工を施す状態を示す。
　図６の（ｅ）は、工具主軸台１００をＢ軸まわりに旋回させて、第２主軸台３０の第２主軸ヘッド３２に把持させた加工物に施削加工を施す状態を示す。
　図７は、櫛形刃物台１５０にボーリングバーＴ１を装備した状態を示す。
　ボーリングバーＴ１を備えることにより、加工物Ｋ１に内径部Ｎ１のボーリング加工を施すことができる。
　図８は、ボーリングバーによる内径旋削の他の例を示す説明図である。
　櫛形刃物台１５０に装備するボーリングバーＴ２は、工具主軸台１００の軸線を平行に延びるバーを有し、加工物Ｋ１に内径部Ｎ１の旋削加工を施す。
ベッド１０の一方の端部に第１主軸台２０を備える。第１主軸台２０はベッド１０上に固定されており、第１主軸ヘッド２２を有する。
　第１主軸ヘッド２２には第１主軸チャック２４が装備され、加工物Ｋ１を把持して回転駆動される。第１主軸ヘッド２２の軸線上にＺ軸が設定される。
　図９は第１主軸台２０側に把持された加工物Ｋ１に対して櫛形刃物台１５０を利用して旋削加工を行う状態を示す。
　工具主軸台１００を軸線が水平方向を向くようにＢ軸まわりに旋回させ、櫛形刃物台１５０の第１の旋削工具刃物台１６０を利用して加工物Ｋ１を加工する。
　工具主軸台１００をＢ軸まわりに更に旋回させて櫛形刃物台１５０の第２の旋削工具刃物台１７０を利用して加工を行うこともできる。
　この構成により、櫛形刃物台１５０の第１の旋削工具刃物台１６０と第２の旋削工具刃物台１７０の工具の全てを活用することが可能となる。
　従って、最適な工具の選択が容易となり、また磨耗した工具にかえて、隣接する工具を活用することができ、長時間の加工が可能となる。
　本発明の複合加工旋盤１は、以上の構成を備えることにより、旋削工具の交換のサイクルタイムを削減することができ、加工効率を向上することができる。
　図１０は、第２主軸台３０側に把持された加工物Ｋ１に対して、櫛形刃物台１５０に装備された旋削工具で旋削加工を行う状態を示す。
　工具主軸台１００をＢ軸まわりに旋回させて、櫛形刃物台１５０を第２主軸台３０側に向けて第２の旋削工具刃物台１７０の旋削工具で加工物Ｋ１の加工を行う。
　櫛形刃物台１５０の第２の旋削工具刃物台１７０の旋削工具を使用して加工物Ｋ１に旋削加工を施すことに加えて、工具主軸台１００をＢ軸まわりに更に旋回させて、第１の旋削工具刃物台１６０を利用することもできる。
　図１１は、本発明の工具主軸台１００を利用して加工物Ｋ１に曲面Ｒ１の加工を施す状態を示す。工具主軸台１００をＢ軸まわりに旋回させると同時に、工具主軸台１００をＺ軸とＸ軸方向に移動させることにより、加工物Ｋ１に曲面Ｒ１を加工することができる。
　図１２は、工具主軸台１００のＢ軸まわりの姿勢を選択することで、旋削加工時の工具主軸台１００の剛性を向上させることができる例の説明図である。
　第１の旋削工具刃物台１６０が受けるＸ軸方向の持分力とＺ軸方向の送り方向分力を合成した力Ｆ１に対して工具主軸台１００の軸線に対して垂直方向に受けることができる。そこで、加工時の工具主軸台１００の剛性を向上することができる。
　１、１Ａ　複合加工旋盤
　１０　ベッド
　２０　第１主軸台
　２２　第１主軸ヘッド
　２４　第１主軸チャック
　３０　第２主軸台
　３２　第２主軸ヘッド
　３４　第２主軸チャック
　４０　キャレッジベース
　５０　キャレッジ
　５２　スライド
　６０　工具主軸ベース
　１００　工具主軸台
　１０２　ミル主軸
　１１０　ミル工具
　１５０　櫛形刃物台
　１６０　第１の旋削工具刃物台
　１７０　第２の旋削工具刃物台
　２００　自動刃先位置計測装置
　Ｋ１　加工物

Claims (6)

  1. 　ベッドとベッドの一端側に配設されて加工物を把持して回転する主軸を有する主軸台と、主軸台の軸線方向であるＺ軸方向と、Ｚ軸を含む平面内でＺ軸に直交するＸ軸及びＺ軸とＸ軸が形成する平面に対して垂直なＹ軸方向に移動するとともに、Ｙ軸を中心軸とする旋回軸であるＢ軸まわりに旋回動する工具主軸台を備えた複合加工旋盤であって、
    　工具主軸台は、回転工具が交換自在に装備されるミル主軸とミル主軸の後部に配設されて複数の旋削工具を櫛状に保持する櫛形刃物台を備える複合加工旋盤。
  2. 　櫛形刃物台に保持された複数の旋削工具は、工具主軸台をＹ軸方向に移動することで加工位置に割り出される請求項１記載の複合加工旋盤。
  3. 　櫛形刃物台は工具主軸台の軸線の両側に配設される第１の旋削工具刃物台と、第２の旋削工具刃物台を備える請求項１記載の複合加工旋盤。
  4. 　櫛形刃物台は、外径旋削工具と内径旋削工具を保持する請求項１記載の複合加工旋盤。
  5. 　複合加工旋盤は、ベッドの一端側に配設される第１の主軸台と、ベッドの他端側に配設されて第１の主軸台に対向する第２主軸台を備える請求項１記載の複合加工旋盤。
  6. 　工具主軸台の櫛形刃物台は第１主軸台と第２主軸台の加工物に対して旋削加工を施す請求項５記載の複合加工旋盤。
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