WO2015037038A1

WO2015037038A1 - 工作機械及びその加工方法

Info

Publication number: WO2015037038A1
Application number: PCT/JP2013/005455
Authority: WO
Inventors: 惠史鈴山; 修長井
Original assignee: 富士機械製造株式会社
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-19
Also published as: JPWO2015037038A1; JP6130511B2

Abstract

　割出し装置を駆動させたタレット（６０）の割出し動作による回転工具（６７）の移動（ｙ１）と、その他に工作物回転装置による工作物の回転、Ｘ軸駆動装置による回転工具のＸ軸方向の移動および、Ｚ軸駆動装置による回転工具または工作物のＺ軸方向の移動から選択した少なくとも一つの回転や移動との組み合わせに基づいて、工作物の所定の加工範囲または加工位置に対して回転工具（６７）によるＹＺ平面（９５２）などの加工を行わせることにより、Ｙ軸駆動装置を備えない工作機械でありながら、Ｙ軸方向に加工範囲を広げた平面加工や、Ｙ軸方向に加工位置を移した穴あけ加工などが可能になる。

Description

工作機械及びその加工方法

　本発明は、Ｙ軸機能を持たない工作機械でありながら、回転工具をＹ軸方向に移動させた加工を可能にした工作機械及びその加工方法に関する。

　Ｙ軸加工が可能な工作機械は、Ｚ軸機能及びＸ軸機能を有し、これらに加えてＹ軸機能を有することになるため、どうしても機械全体が大型化して価格も高くなってしまう。そこで、従来からＹ軸機能を持たない工作機械でありながら、Ｙ軸機能と同様な加工を可能にしたものが種々提案されている。

　例えば、下記特許文献１の工作機械は、タレットに対してＹ軸用工具ユニットが設けられ、そのＹ軸ユニットにエンドミルなどの回転工具が取り付けられている。Ｙ軸用工具ユニットは、タレットの回転軸（Ｃ軸）と平行な回転軸によって回転可能に取り付けられ、回転工具は、そのＹ軸用工具ユニットの回転軸と直交する方向に取り付けられている。そこで加工時には、Ｙ軸用工具ユニットがタレットに同期して回転することにより、回転工具がＸ軸と平行な姿勢を保ちつつＹ軸方向に移動し、工作物に対する平面加工が可能になる。

　また、別の従来例である下記特許文献２の工作機械は、タレットの外周面上にＹ軸アタッチメントが回転可能に設けられ、そのＹ軸アタッチメントに回転工具が取り付けられている。Ｙ軸アタッチメントは、タレットの回転軸（Ｃ軸）と直交する回転軸を有し、回転工具の回転軸は、そのＹ軸アタッチメントの回転軸と平行である。Ｙ軸アタッチメントは、外部からの力を受けて回転し、所定の角度で位置決めできるように構成されている。そこで、Ｙ軸アタッチメントが回転及び位置決めされると、それによって回転工具がＹ軸方向に移動するため、移動の前後でＹ軸方向の異なる位置の加工が可能になる。

特開平０１－３１６１０１号公報実開平０５－０５１５１２号公報

　こうした従来の工作機械などは、Ｙ軸方向の加工を行うための特別な構造がタレットに付加されている。つまり、タレットに対して回転工具を支持させるためのＹ軸加工支持装置が備えられている。特許文献１の工作機械ではＹ軸用工具ユニットが対応し、特許文献２の工作機械ではＹ軸アタッチメントが対応する。こうしたＹ軸加工支持装置は、回転工具によるＹ軸方向の加工を可能にしつつ、工作機械全体の大型化を回避するといった効果を発揮している。しかしながら、Ｙ軸加工支持装置の追加は、その分構造を複雑にしてしまっている。また、Ｙ軸加工支持装置は、回転工具からの反力を支える必要があるため、精度の高い加工を行うには十分な剛性が必要となる。従って、工作機械による加工精度を確保するには、Ｙ軸加工支持装置自体の精度が要求されるため、その点で工作機械の製造コストが高くなってしまうなど、新たな問題が生じてしまう。

　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、簡易な構成でありながら、回転工具がＹ軸方向に移動した加工を可能にした工作機械及びその加工方法を提供することを目的とする。

　本発明の一態様における工作機械は、主軸台のチャックによって把持した工作物を回転させる工作物回転装置と、回転工具を取り付けたタレットを前記主軸台の回転軸と平行なＺ軸に直交するＸ軸の方向に沿って移動させるＸ軸駆動装置と、前記タレットまたは前記主軸台をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置と、前記タレットを回転させて前記回転工具を円周上の任意の位置に位置決めする割出し装置と、前記割出し装置によって位置決めされた任意の位置で前記回転工具に対して回転を与える工具回転装置と、前記工作物回転装置、前記Ｘ軸駆動装置、前記Ｚ軸駆動装置、前記割出し装置および前記工具回転装置を制御する制御装置とを有し、前記制御装置が、前記割出し装置による前記回転工具の位置決めのための移動と、前記工作物回転装置による前記工作物の回転、前記Ｘ軸駆動装置による前記回転工具のＸ軸方向の移動および、前記Ｚ軸駆動装置による前記回転工具または前記工作物のＺ軸方向の移動から選択した少なくとも一つの回転や移動との組み合わせに基づいて、前記工作物の所定の加工範囲または加工位置に対して前記回転工具による加工を行わせるものであることを特徴とする。

　また、本発明の他の態様における工作機械の加工方法は、主軸台のチャックによって把持した工作物を回転させる工作物回転装置と、回転工具を取り付けたタレットを前記主軸台の回転軸と平行なＺ軸に直交するＸ軸の方向に沿って移動させるＸ軸駆動装置と、前記タレットまたは前記主軸台をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置と、前記タレットを回転させて前記回転工具を円周上の任意の位置に位置決めする割出し装置と、前記割出し装置によって位置決めされた任意の位置で前記回転工具に対して回転を与える工具回転装置とを備えた工作機械の加工方法であり、前記割出し装置によるタレットの回転により前記回転工具を移動させ、前記工作物回転装置による前記工作物の回転、前記Ｘ軸駆動装置による前記回転工具のＸ軸方向の移動および、前記Ｚ軸駆動装置による前記回転工具または前記工作物のＺ軸方向の移動から選択した少なくとも一つの回転や移動を行い、前記工作物の所定の加工範囲または加工位置に対して前記回転工具による加工を行わせることを特徴とする。

　よって、上記態様の工作機械及びその加工方法によれば、従来例のようにタレットと回転工具との間にＹ軸方向の加工を可能にするためのＹ軸加工支持装置などを必要としない。すなわち、上記態様の工作機械及びその加工方法では、タレットの回転によって回転工具がＹ軸方向に移動し、そのＹ軸方向と、Ｚ軸駆動装置によるＺ軸方向の移動やＸ軸駆動装置によるＸ軸方向の移動などの組み合わせにより、Ｙ軸方向に加工範囲を広げた平面加工や、Ｙ軸方向に加工位置を移した穴あけ加工などが可能になる。そして、その実行に当たって特別な構造を必要とせず、工作機械の構成を簡易なものとすることができる。

第１実施形態の工作機械を示した斜視図である。タレット装置の内部構造を示した断面図である。工作機械の各構成を示すブロック図である。ＹＺ平面加工を示した概略の三面図であり、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は正面図、図（Ｃ）は側面図である。ＹＺ平面加工プログラムの加工フローを示した図である。Ｙ軸方向の穴あけ加工を示した概略の三面図であり、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は正面図、図（Ｃ）は側面図である。第２実施形態の工作機械を示した斜視図である。一連の穴あけ加工から図（Ａ）、図（Ｂ）、図（Ｃ）に示す一部分を抜き出して示した概略図である。穴あけ加工の加工ポイントを示した図である。

　１　工作機械
　２　主軸台
　３　タレット装置
　７０　制御部
　７１　演算装置
　７２　制御装置
　７５　不揮発性メモリ
　７５３　ＹＺ平面加工部

　次に、本発明に係る工作機械及びその加工方法の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、第１実施形態の工作機械を示した斜視図である。この工作機械１は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を保持したタレット６０を備えるタレット旋盤である。そして、工作機械１は、タレット６０を備えるタレット装置３の他に、不図示の工作物を把持する主軸台２、タレット装置３をＺ軸やＸ軸に沿って移動させるＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置などを備えている。

　Ｚ軸とは、把持した工作物を回転させる主軸台２の回転軸（主軸）と平行な軸であり、Ｘ軸とは、Ｚ軸に対して直交し、タレット６０の工具をＺ軸に対して進退させる移動軸である。図１に示す工作機械１の場合、Ｚ軸は、水平であって工作機本体の長手方向であり、Ｘ軸は、垂直であって工作機械本体の上下方向である。一方で、Ｚ軸及びＸ軸に直交する軸がＹ軸である。工作機械１の場合、Ｙ軸は、水平方向であってＺ軸に直交する工作機本体の幅方向である。しかし、この工作機械１は、工具をＺ軸及びＸ軸方向に直線移動させるためのＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置は設けられてはいるものの、工具をＹ軸方向に直線移動させるためのＹ軸駆動装置は設けられていない。そうした工作機械１について、以下にその構成を具体的に説明する。

（主軸台）
　工作機械１は、基台となるベッド５を備え、そのベッド５に対して主軸台２が固定されている。一方、タレット装置３は、Ｚ軸駆動装置とＸ軸駆動装置を介して各軸の方向に移動可能に設けられている。ベッド５は、工作物に対する加工によって発生する切り屑を回収するため、上方に開口した箱型の切り屑回収部５０１が一体に形成されている。主軸台２は、工作物を把持するためのチャック１１を備えており、把持した工作物が切り屑回収部５０１の上に位置するように配置されている。そして、主軸台２には、主軸を中心に工作物を回転させる工作物回転装置が構成されている。

　工作物回転装置は、主軸台２の本体内部に、不図示の主軸が軸受によって回転自在に支持され、その主軸とチャック１１とが一体に形成されている。主軸は、チャック１１の反対側に、主軸台２の本体外部に位置する主軸側プーリ１２と一体になって形成され、外部からの回転が伝えられるよう構成されている。すなわち、主軸には主軸用サーボモータ１５が設けられ、その出力軸に固定されたモータ側プーリ１３と主軸側プーリ１２との間にタイミングベルト１４が掛け渡されている。これにより、主軸用サーボモータ１５の回転出力が、両プーリ１２，１３とタイミングベルト１４からなる回転伝達機構を介して主軸に伝えられるようになっている。

　主軸用サーボモータ１５は、エンコーダが組み込まれたものであり、後述する制御装置によって、指令信号とフィードバック信号との比較によるフィードバック制御が行われる。そのため、この工作物回転装置は、数値制御によって主軸の回転角度を特定し、工作物を回転させて位置決めを行う割出しが可能である。こうした割出し可能な主軸台２は、いわゆるＣ軸機能付き主軸台である。そこで、以下において、主軸用サーボモータ１５をＣ軸用サーボモータ１５と言い換えることとする。Ｃ軸とは主軸回りの回転をいう。なお、この工作機械１では、主軸台２がベッド５に固定されているが、Ｚ軸駆動装置によって主軸台２をＺ軸方向に移動させる構成としてもよい。

（Ｚ軸駆動装置）
　次に、工作機械１は、タレット装置に取り付けた工具を移動させるためのＺ軸駆動装置及びＸ軸駆動装置が設けられている。特に、工作機械１は、タレット装置３がＺ軸駆動装置に搭載され、更にそのＺ軸駆動装置がＸ軸駆動装置に搭載された構成をしている。Ｚ軸駆動装置は、ベース２１を有し、そのベース２１が昇降可能なＸ軸スライド３３に固定されている。ベース２１にはガイド２０１が形成されており、Ｚ軸スライド２２がそのガイド２０１部分を貫通するようにしてベース２１に組み付けられている。そして、Ｚ軸スライド２２は、ベース２１内を摺動してＺ軸に平行な水平方向に移動自在な構成がとられている。

　Ｚ軸スライド２２は、Ｚ軸方向の片側端部がベース２１から突き出しており、片持ち梁のようにタレット装置３が片側端部に固定されている。そのため、Ｚ軸スライド２２には曲げモーメントが作用する。曲げモーメントに対する強度を高めるため、Ｚ軸スライド２２は、断面係数が大きくなるように縦長の矩形断面の形状で形成されている。更に、そのＺ軸スライド２２を支えるベース２１は、図面手前側に大きく開口した箱形をしている。ガイド２０１は、そうしたベース２１と一体に形成され、Ｚ軸方向に長い所定距離の筒状部を形成している。Ｚ軸スライド２２は、そうしたベース２１やガイド２０１に保持されている。

　Ｚ軸駆動装置には、Ｚ軸スライド２２をＺ軸方向に移動させるため、モータの回転出力を直進運動に変換するボールネジ駆動方式が採用されている。ベース２１の端部には、上方に突き出すようにして支持板２３が固定され、その上端部にＺ軸用サーボモータ２５が固定されている。一方、ベース２１には、タレット装置３とは反対側の端部に軸受２６が設けられ、その軸受２６に支持されたボールネジがＺ軸スライド２２内に挿入されている。Ｚ軸スライド２２は、内部にボールナットが一体に形成され、そのボールナットとボールネジとが螺設している。こうしたボールネジは、ベース２１から突き出した部分にネジ側プーリが固定され、そのネジ側プーリとＺ軸用サーボモータ２５の回転軸に固定されたモータ側プーリとの間にタイミングベルト２７が掛け渡されている。

　従って、Ｚ軸用サーボモータ２５の駆動によりボールネジが回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Ｚ軸スライド２２がＺ軸と平行な方向に移動することとなる。工作機械１では、主軸台２に把持された工作物に対して、タレット装置３の工具を正確に移動させる必要があるため、Ｚ軸スライド２２に対する位置制御が行われる。そこで、Ｚ軸駆動装置には検出手段が設けられ、Ｚ軸用サーボモータ２３はエンコーダを備えている。

（Ｘ軸駆動装置）
　次に、こうしたＺ軸駆動装置はＸ軸駆動装置に搭載されている。工作機械１の背部には、ベッド５に固定されたコラム３１が起立している。そのコラム３１には、前面に垂直方向に延びた２本のガイド３２が平行に設けられ、そのガイド３２に対してＸ軸スライド３３が摺動自在に取り付けられている。よって、Ｘ軸スライド３３は、ガイド３２に沿った昇降が可能であり、このＸ軸駆動装置にもモータの回転出力をＸ軸スライド３３の昇降運動に変換させるため、ボールネジ駆動方式が採用されている。

　２本のガイド３２の間には、上下２か所に設けられた軸受３５，３６によってボールネジ３４が回転自在に支持されている。鉛直方向に配置されたボールネジ３４は、Ｘ軸スライド３３を貫通し、そのＸ軸スライド３３内に固定されているボールナットと螺設している。ボールネジ３４は、軸受３５を上方に突き抜け、その突き抜けた端部にネジ側プーリ３７が固定されている。一方で、コラム３１にはＸ軸用サーボモータ３８が取り付けられ、その回転軸にもモータ側プーリ３９が固定されている。そして、両プーリ３７，３９の間にタイミングベルト４０が掛け渡されている。

　従って、Ｘ軸用サーボモータ３８の駆動によりボールネジ３４が回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換される。こうしてＸ軸スライド３３の昇降が可能になる。工作機械１では、Ｘ軸スライド３３が移動する方向、すなわち鉛直方向がＸ軸方向である。そして、Ｘ軸方向においてもタレット装置３に取り付けた工具を正確に移動させる必要があるため、Ｘ軸スライド３３に対して位置制御が行われる。よって、Ｘ軸駆動装置には検出手段が設けられ、Ｘ軸用サーボモータ３８はエンコーダを備えている。

（タレット装置）
　次に、図２は、タレット装置３の内部構造を示した断面図である。これは、特開２００７－２０３４４９号公報に開示された技術を利用したものであるが、具体的には次の通りである。タレット装置３の構造は、中心部に円筒形状の外軸５１が回転自在に軸支され、更にその外軸５１を貫通したロッド形状の中軸５２が回転自在に軸支されている。そして、外軸５１に対して加工用サーボモータ５３が組み付けられている。加工用サーボモータ５３は、ステータ５３１とロータ５３２とから構成され、ロータ５３２が外軸５１の外周面に固定され、ステータ５３１がボディ５０側に固定されたビルトインモータである。

　加工用サーボモータ５３は、タレット６０を回転させることに加え、タレット６０に取り付けた回転工具（エンドミル６７など）を回転させるための駆動源である。つまり、タレット６０の旋回割出しを行う割出し装置の駆動源と、タレット６０に取り付けられた回転工具を回転させる工具回転装置の駆動源を、一の加工用サーボモータ５３が担っている。割出し装置の回転主軸は外軸５１であり、駆動回転装置の回転主軸は中軸５２ある。そうした外軸５１と中軸５２にはそれぞれ回転伝達機構が設けられ、クラッチ機構によって回転を断続させる構成になっている。

　クラッチ機構は、外軸５１の後端部（図中右端）がキー溝の形成されたスプライン軸となっており、その外軸５１後端部には、内周面側にボス部を形成した第１ギヤ５５１が嵌合している。よって、第１ギヤ５５１は、外軸５１と一体に回転するとともに、その外軸５１に対して軸方向（図の左右方向）への移動が可能である。図２では、第１ギヤ５５１とアイドルギヤ５５２とが噛み合っているが、第１ギヤ５５１が軸方向に移動することにより、その噛合状態が解除される。また、第１ギヤ５５１は端面部分に凹凸部が形成され、中軸５２に固定されたクラッチ５６にも対応する凹凸部が形成されている。そのため、第１ギヤ５５１とクラッチ５６との凹凸部が軸方向に結合することで、加工用サーボモータ５３の回転が外軸５１から中軸５２へと伝達されることとなる。

　第１ギヤ５５１にはシフター５８が設けられている。シフター５８は、第１ギヤ５５１に対して、その回転を妨げることなく軸方向へ力を伝達するものであり、そのシフター５８には不図示のエアシリンダが連結されている。そのため、第１ギヤ５５１は、エアシリンダの伸縮作動によって軸方向への移動が可能な構成になっている。そして、第１ギヤ５５１が軸方向に移動することにより、図示するような第１ギヤ５５１とアイドルギヤ５５２とが噛み合った状態と、図示しないが第１ギヤ５５１とクラッチ５６とが結合した状態との切り換えが行われる。

　第１ギヤ５５１は、割出し装置を構成する回転伝達機構を構成している。その第１ギヤ５５１には、アイドルギヤ５５２と第２ギヤ５５３とが順番に噛み合っている。第２ギヤ５５３は、ギヤシャフト５７の一端部に固定され、他端部には第３ギヤ５５４が固定されている。ギヤシャフト５７は、外軸５１や中軸５２と平行に配置され、軸受によって回転自在に設けられている。そして、第３ギヤ５５４が、外軸５１や中軸５２の回りを回転する大径のリングギヤ５５５に噛み合っている。ボディ５０にはタレット６０が軸受を介して回転自在に設けられ、リングギヤ５５５は、そうしたタレット６０に固定されて一体になっている。そのため、加工用サーボモータ５３の出力は、こうした回転伝達機構を介して伝達され、タレット６０を回転させさせることになる。すなわち、加工用サーボモータ５３の駆動により外軸５１が回転し、その回転が第１ギヤ５５１からアイドルギヤ５５２、第２ギヤ５５３、第３ギヤ５５４を介してリングギヤ５５５及びタレット６０へと伝えられる。タレット６０の回転による旋回割出しは、Ａ軸回りについて行われるが、そのＡ軸とは、タレット６０の回転軸であり、工作機械１ではＸ軸と平行である。従って、タレット６０に取り付けられた回転工具などは、Ｙ軸及びＺ軸に平行なＹＺ平面上を旋回した位置決めが行われるよう構成されている。

　次に、タレット６０にはエンドミル６７などの回転工具が装着される。他の回転工具としてドリルなども取り付けられているが図面上では省略している。そうした回転工具に対して回転を与えるのが工具回転装置であり、そこには中軸５２からの回転を伝達する回転伝達機構が構成されている。中軸５２は、図示する位置の第１ギヤ５５１が図面右側に移動することによりクラッチ５６と結合し、加工用サーボモータ５３の出力によって回転可能になっている。このとき、第１ギヤ５５１は、アイドルギヤ５５２との噛み合いは解除されている。従って、加工用サーボモータ５３の回転は、タレット６０との間で遮断される一方、タレット６０に装着された回転工具にのみ伝達されることとなる。

　工具回転装置を構成する回転伝達機構は、中軸５２の端部に第１ベベルギヤ５５６が固定され、その第１ベベルギヤ５５６が第２ベベルギヤ５５７と噛み合っている。タレット６０の内部には、中軸５２と直交する方向に回転伝達軸６１が回転自在に設けられ、その一端に第２ベベルギヤ５５７が固定されている。回転伝達軸６１の他端部にはカップリング６２が形成され、工具ユニット６５の入力軸６３が連結できるようになっている。すなわち、工具ユニット６５の入力軸６３先端の凸部がカップリング６２の凹部にはまり込み、回転伝達軸６１から入力軸６３へと回転が伝えられる。

　工具ユニット６５は、装着ブロック６５１内に入力軸６３が回転自在に設けられ、入力軸６３の先端が突き出している。また、入力軸６３には第３ベベルギヤ５５８が固定され、工具ホルダ６６に固定された第４ベベルギヤ５５９と噛み合っている。装着ブロック６５１には工具本体部６５２が一体に形成され、その内部に工具ホルダ６６が回転自在に設けられている。そして、その工具ホルダ６６にエンドミル６７などの回転工具が装着されている。従って、加工用サーボモータ５３の回転出力は、クラッチ５６を介して中軸５２に伝達され、更にその回転が第１～第４ベベルギヤ５５６，５５７，５５８，５５９を介して、回転伝達軸６１、入力軸６３および工具ホルダ６６へと伝達され、エンドミル６７が回転することとなる。

　ところで、タレット６０には、工具ユニット６５などを装着可能にした装着部６０１が複数形成されている。工具ユニットは、回転工具だけではなく切削工具を備えたものもあるが、回転工具を備えた工具ユニットを装着する個所には、前述したように回転伝達軸６１が設けられ、第１及び第２ベベルギヤ５５６，５５７を介して中軸５２の回転を出力可能な構成になっている。そのため、加工時にはエンドミル６７だけでなく、その他の回転工具も回転が伝えられることになる。そして、本実施形態の工作機械１は、タレット６０の回転軸（外軸５１）がＺ軸と直交し、そのタレット６０に取り付けられたエンドミル６７などの回転工具も、その回転軸がＺ軸と直交する方向を向いている。

（制御回路）
　続いて、制御部の構成について説明する。図１に示すように、工作機械１の背部には制御ボックス７が設置され、そこに制御部が構成されている。図３は、工作機械１の各構成を示すブロック図であり、主要な部分について示したものである。工作機械１は、大きく分けて、前述したＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置などの工作機駆動部１０と、その工作機駆動部１０の各装置に対して駆動制御を行う制御部７０とを備えている。制御部７０は、工作物に対する工具などの工具経路や加工に必要な作業工程などを工作機駆動部１０に対して実行させるためのものである。そして、その制御部７０は、演算装置７１や制御装置７２、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４、不揮発性メモリ７５といった記憶装置などによって構成されている。

　演算装置７１は、さまざまなデータ処理を行うものであり、制御装置７２とともに処理装置を構成している。制御装置７２は、工作物に対する工具の加工経路などの指令を数値情報によって行う数値制御部７２１と、予め定められた加工工程に従って加工指令を行うシーケンス制御部７２２とを有している。記憶装置であるＲＯＭ７３にはシステムプログラムが格納されている。システムプログラムはバス７８を介して演算装置７１によって読み出され、そのシステムプログラムに従って制御部７０全体の制御が行われる。そしてＲＡＭ７４は、計算データや表示データが一時的に記憶されるものである。

　同じく記憶装置である不揮発性メモリ７５には、メイン加工プログラムを記憶したメイン加工部７５１や各種パラメータを記憶したパラメータ部７５２等を有している。更に、この不揮発性メモリ７５には、ＹＺ平面加工プログラムを記憶したＹＺ平面加工部７５３が備えられている。ＹＺ平面加工プログラムは、Ｙ軸駆動装置を備えていない工作機械１において、エンドミル６７などの回転工具の動作、移動、速度などを指定し、Ｙ軸及びＺ軸に平行なＹＺ平面上に平面加工を実行させるためのプログラムである。その詳細については後述する。

　そして、表示・入力装置７６は、液晶表示装置などで構成される表示手段と、キーボードなどで構成される手動入力手段との両機能を持つものであり、オペレータによって、工作物の寸法や工具の選択、或いはプログラムなど各種情報の入力が行われるものである。前記ＹＺ平面加工プログラムは、こうした表示・入力装置７６による直接入力によって作成され、或いはプログラミング装置で作成されたものが入力され、不揮発性メモリ７５のＹＺ平面加工部７５３に格納される。なお、プログラミング装置で作成されたプログラムは、記憶媒体などを介して行われるため、図示しないが、制御部７０にはそのためのインターフェースが設けられている。

　一方、工作機駆動部１０は、前述したように、Ｃ軸用サーボモータ１５、Ｚ軸用サーボモータ２５、Ｘ軸用サーボモータ３８および加工用サーボモータ５３を有している。各サーボモータ１５，２５，３８，５３は、各々のサーボアンプ８１，８２，８３，８４を介して制御装置７２に接続されている。サーボアンプ８１，８２，８３，８４は、制御装置７２からの指令を受けて、各サーボモータ１５，２５，３８，５３を駆動するものであるが、その駆動制御は前述したようにフィードバック制御である。そこで、各サーボモータ１５，２５，３８，５３にはエンコーダ８５，８６，８７，８８が内蔵され、各々が対応するサーボアンプ８１，８２，８３，８４に接続されている。

（加工方法）
　続いて工作機械１によるＹＺ平面加工の加工方法について説明する。先ず、加工に際してオペレータによる情報入力が行われる。情報入力には表示・入力装置７６が使用され、オペレータがタッチキーを操作することにより必要な情報入力が行われる。入力される情報としては、工作物の寸法や当該工作物に対する加工範囲、或いはタレット装置３に装着された工具の選択など、加工に当たって必要となる各種情報である。そして、こうした情報は不揮発性メモリ７５のパラメータ部７５２に記憶されることとなる。また、不揮発性メモリ７５には各種プログラムが格納され、こうした入力情報に基づいてプログラムが特定される。その不揮発性メモリ７５には、ＹＺ平面加工部７５３にＹＺ平面加工プログラムが格納されている。そこで、入力された加工情報がＹＺ平面加工を示すものである場合には、当該加工に対応したＹＺ平面加工プログラムが読み出され、工作機駆動部１０に対する各制御が実行される。

　ＲＡＭ７４は、一連の加工制御に当たってワーキングメモリとして使用される。制御部７０において必要な信号は、バス７８を経由してそのＲＡＭ７４に転送され、そこから制御装置７２によって読み取られる。加工中は、表示・入力装置７６にＺ軸やＸ軸の現在位置や移動距離、或いはタレット６０の旋回割出し角度など、ＲＡＭ７４に格納されたデータが表示信号に変換され、その表示信号に基づいて各軸の現在位置や移動距離等が表示される。制御装置７２では、エンコーダ８６から送信される検出信号を受信し、シーケンスプログラムで処理した後、数値制御に基づく指令信号により、工作機駆動部１０に対するフィードバック制御が行われる。

　例えば、Ｚ軸方向に工具を移動させるには、制御装置７２からＺ軸用サーボモータ２５に対してＺ軸の移動指令が出力される。Ｚ軸移動指令はサーボアンプ８２に送られ、そのサーボアンプ８２によってＺ軸移動指令に基づくＺ軸用サーボモータ２５の駆動が行われる。これにより工具のＺ軸方向における位置決めが行われるが、その際、エンコーダ８６の検出信号がサーボアンプ８２から制御装置７２へと送信される。検出信号を受信した制御装置７２によって、数値制御に基づく指令信号によるフィードバック制御が行われる。これにより、工具の正確な位置決めが行われる。そして、Ｘ軸方向の位置決めも、同じようにＸ軸用サーボモータ３８のフィードバック制御によって実行される。

　一方、タレット６０の旋回割出しは、図２に示すように、第１ギヤ５５１がクラッチ５６とは分離しており、その状態で加工用サーボモータ５３が駆動する。加工用サーボモータ５３はロータ５３２が回転し、それにより外軸５１及び第１ギヤ５５１が回転し、その回転が第１ギヤ５５１からアイドルギヤ５５２、第２ギヤ５５３、第３ギヤ５５４及びリングギヤ５５５へと伝えられる。このとき、エンコーダ８８からの検出信号がサーボアンプ８４を介して制御装置７２へと送信されるため、加工用サーボモータ５３は、数値制御に基づく指令信号によってフィードバック制御が行われる。これによりタレット６０がＡ軸回りに所定角度回転し、対象となる工具を旋回させて所定位置に位置決めする割出しが行われる。

　そして次に、クラッチ機構が切り換えられ、加工用サーボモータ５３の出力が回転工具であるエンドミル６７に伝えられる。それには、不図示のエアシリンダが伸縮作動し、シフター５８を介して第１ギヤ５５１が軸方向に移動する。第１ギヤ５５１は、クラッチ５６と結合する一方で、アイドルギヤ５５２との噛み合いが解除される。よって、加工用サーボモータ５３の出力は、外軸５１と一体となって回転する中軸５２へと伝達される。中軸５２の回転は、第１及び第２ベベルギヤ５５６，５５７を介して直交する回転伝達軸６１へと伝えられる。そして、回転伝達軸６１の回転は、工具ユニット６５の入力軸６３へと伝達され、更に第３及び第４ベベルギヤ５５８，５５９を介して直交する工具ホルダ６６及びエンドミル６７に伝えられる。

　工作機械１では、このようにして回転の与えられたエンドミル６７が、Ｚ軸駆動装置などの駆動により所定のルートをたどって移動し、工作物に対する加工が行われる。そこで、ＹＺ平面加工プログラムの実行により行われる加工であって、特に図４に示すフランジ付ロッド９５に対するＹＺ平面加工について説明する。図４は、ＹＺ平面加工を示した概略の三面図であり、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は正面図、図（Ｃ）は側面図である。

　先ず、工作機械１は、主軸台２のチャック１１にセットされた工作物に対する割出しが行われる。ただし、フランジ付ロッド（以下、単にロッドとする）９５の場合は方向性がないため、特にＣ軸割出しは行われない。一方、工具側では、タレット６０の旋回割出しにより対象となった回転工具の選択と位置決めが行われる。ＹＺ平面加工の場合にはエンドミル６７が選択され、タレット６０の旋回割出しによって、そのエンドミル６７が開始位置に配置される。

　ＹＺ平面加工の加工方法は、タレット６０による複数の旋回割出しが繰り返され、その都度Ｚ軸方向に移動した切削加工が行われる。開始位置とは、そうした複数回行われる切削加工における第１回目の位置を指す。本実施形態の場合、Ｙ軸方向は、図４（Ｂ）の実線で示す位置が開始位置である。すなわち、エンドミル６７の回転軸がＺ軸（ロッド９５の回転中心）に直交する位置であり、加工範囲をＹ軸方向に見た場合の中央位置である。そして、Ｚ軸方向は、ロッド９５から所定離れた退避位置である。

　次に、Ｘ軸用サーボモータ３８が駆動してボールネジが回転し、その回転運動がボールナットを介してＸ軸スライド３３の直線運動に変換される。すなわち、Ｘ軸スライド３３がガイド３２を摺動し、Ｘ軸方向に沿って下降する。Ｘ軸スライド３３にはタレット装置３が搭載されており、エンドミル６７の先端が工作物の加工平面高さと揃うように位置決めが行われる。Ｘ軸方向に関しては、この位置を開始位置とする。そして、加工用サーボモータ５３の駆動により、エンドミル６７に回転を発生させた加工開始準備が行われる。なお、この開始準備状態までの過程は、タレットによる旋回割出しと、Ｘ軸方向の高さ調整とのどちらが先に行われるものであってもよい。

　そして次に、Ｚ軸用サーボモータ２５が駆動してボールネジが回転し、その回転運動がボールナットを介してＺ軸スライド２２の直線運動に変換される。すなわち、Ｚ軸スライド２２がガイド２６を摺動することで、エンドミル６７はＺ軸と平行な直線移動を行う。そうしたエンドミル６７は、ロッド９５のフランジ部９５１をＺ軸方向に横切るようにして移動し、エンドミル６７の直径に対応する幅の切削溝がフランジ部９５１に形成される。その後、エンドミル６７は、Ｘ軸用サーボモータ３８とＺ軸用サーボモータ２５の逆回転により、上昇とロッド９５から遠ざかる後退とが行われる。

　後退した退避位置では、タレット６０による旋回割出しが行われ、エンドミル６７がＹ軸方向に所定距離だけ移動することになる。本実施形態では、図４（Ａ）に示すようにタレット６０が８°回転し、それにより、図４（Ｂ）に示すようにエンドミル６７がＹ軸方向にｙ１だけ移動することになる。ＹＺ平面加工では、こうしたエンドミ６７に対するＹ軸方向の移動と、Ｘ軸方向の下降やＺ軸方向の前進が繰り返され、ロッド９５のフランジ部９５１に切削加工が行われる。

　ＹＺ平面加工の場合には、ＹＺ平面の数値情報に応じてエンドミル６７の各軸方向の移動がワーク座標系に基づいて制御される。つまり、Ｘ軸方向は、エンドミル６７の先端が加工平面の高さに揃えられる下降と上昇が制御される。Ｚ軸方向は、少なくともエンドミル６７の回転軸がフランジ部９５１を通過する位置まで移動する前進と、エンドミル６７がロッド９５から離れる方向に移動する後退とが制御される。そして、Ｙ軸方向は、タレット６０の時計方向と反時計方向の回転により、エンドミル６７の位置がｙ１ずつずれるように複数回にわたって移動するよう制御される。

　Ｙ軸方向の移動量ｙ１は、エンドミル６７の直径よりも小さく設定されている。Ｙ軸方向に見て切削範囲を重複させ、削り残しを無くすためである。また、Ｚ軸方向には、少なくともエンドミル６７の回転軸がフランジ部を通過する位置まで移動させる。これも、エンドミル６７の最も幅のある部分がフランジ部９５１を通過することにより、削り残しが無いようにするためである。こうして、エンドミル６７は、複数回にわたってＹ軸方向に移動が繰り返され、その都度、Ｚ軸及びＸ軸の所定方向に移動した加工と後退とが行われる。そして、エンドミル６７がフランジ部９５１をＺ軸方向に通過する度にＹ軸方向に切削範囲が広がっていき、図４に示すように、フランジ部９５１に水平なＹＺ平面９５２が形成される。

　ここで、図５は、ロッド９５に対するＹＺ平面加工を実行するＹＺ平面加工プログラムの加工フローを示した図である。そこで次に、この加工フローに従ってＹＺ平面加工の加工方法を説明する。ＹＺ平面加工は、先ず前述したようにエンドミル６７が開始位置にセットされる（Ｓ１００１）。このとき、エンドミル６７は、Ｙ軸方向に見た加工範囲の中央に位置し、その回転軸はロッド９５の回転中心であるＺ軸上にある。そして次に、加工が初回であるか否かの確認が行われる（Ｓ１００２）。初回である場合には、次のステップＳ１００３を飛ばし、エンドミル６７をロッド９５に向けてＺ軸方向に移動させた加工が行われる（Ｓ１００４）。そして加工後は、Ｘ軸に沿って上昇し、Ｚ軸に沿ってエンドミル６７を後退させる（Ｓ１００５）。

　次に、加工完了回数に達しているか否かの確認が行われる（Ｓ１００６）。このＹＺ平面加工では、エンドミル６７のＹ軸方向の移動が、タレット６０を時計方向に回転させた加工前半と、反時計方向に回転させた加工後半に分けられている。そして、ＹＺ平面９５２の数値やエンドミル６７の移動量ｙ１から、開始位置を基準にした各方向への移動回数が予め決められている。例えば、本実施形態では、時計方向と反時計方向にそれぞれ２回移動することでＹＺ平面９５２が形成される。そこで、ステップＳ１００６の確認により、加工完了回数の２回に達していなければ（Ｓ１００６：ＮＯ）、ステップＳ１００３に戻り、タレット６０が時計方向に８°回転する。

　こうしたエンドミル６７のＹ軸方向移動と加工及び後退（Ｓ１００３～Ｓ１００５）が繰り返され、図４（Ｂ）において右側に切削範囲が広がっていく。そして、エンドミル６７をＹ軸方向に２回移動させて加工完了回数に達したならば（Ｓ１００６：ＹＥＳ）、エンドミル６７は後退し、更に開始位置に戻される（Ｓ１００７）。こうして加工前半が終了し、加工後半に進むことになる。

　加工後半のタレット６０は、開始位置から反時計方向に８°回転する（Ｓ１００８）。そして、加工前半の場合と同じように、加工（Ｓ１００９）と後退（Ｓ１０１０）とが実行され、加工完了回数に達していなければ（Ｓ１０１１：ＮＯ）、ステップＳ１００８に戻り、タレット６０が反時計方向に８°回転する。従って、加工後半でも、エンドミル６７のＹ軸方向移動と加工及び後退（Ｓ１００８～Ｓ１０１０）が繰り返され、図４（Ｂ）において左側に切削範囲が広がっていく。そして、エンドミル６７をＹ軸方向に２回移動させて加工完了回数に達したならば（Ｓ１０１１：ＹＥＳ）、エンドミル６７は後退して全加工が終了する。

　工作機械１は、タレット６０を回転させてエンドミル６７をＹ軸方向に段階的に移動させることにより、その都度Ｙ軸方向に切削範囲を広げることで、ＹＺ平面９５２の加工を可能にしている。ところで、前記ＹＺ平面加工プログラムでは、予めＹ軸方向の移動回数を設定していたが、各数値の演算処理により非加工部の確認を行うようにしてもよい。例えば、図５に示した加工フローのステップＳ１００６およびステップＳ１０１１に代えて、その都度フランジ部９５１に非加工部分が残っているか否かの確認を、演算処理によって行う。

　以上、本実施形態によれば、エンドミル６７は、タレット６０の回転によりＹ軸方向に移動し、Ｘ軸駆動装置やＺ軸駆動装置によってＸ軸及びＺ軸方向に移動する。こうした各軸方向の移動を基に制御装置７２が各駆動装置を制御することにより、エンドミル６７によって工作物にＹＺ平面加工を行うことが可能となる。すなわち、工作機械１は、Ｙ軸駆動装置を備えていないため、切削加工中にエンドミル６７をＹ軸方向へ移動させることはできないが、エンドミル６７の径に合わせた角度でタレット６０を多段階に分けて回転させることにより、工作物に対してＹ軸方向に切削範囲を広げたＹＺ平面加工が可能となる。そして、この工作機械１は、従来例のようにＹ軸加工支持装置を備えていない分、簡易なものとすることができ、また、Ｙ軸駆動装置を備えていないため全体をコンパクトにすることができ、価格も抑えることができる。

（他の加工方法）
　ところで、工作機械１では、例えば、先に行ったＹＺ平面加工の後に、Ｙ軸加工の一つとして穴あけ加工を行うことが可能である。ここで、図６は、Ｙ軸方向の穴あけ加工を示した概略の三面図であり、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は正面図、図（Ｃ）は側面図である。この穴あけ加工では、先ず図４に示した場合と同じように、工作物に対してＹＺ平面加工を行い、その次に、加工したＹＺ平面上にＹ軸方向の２か所に穴あけ加工が行われる。

　主軸台２のチャック１１に把持された工作物は円柱形状のロッド９７であり、その端部がエンドミル６７の切削加工によって切り欠かれ、その切欠き部９７０にＹＺ平面９７１が形成される。なお、切欠き部９７０にはＺ軸方向に壁面９７２ができる。壁面９７２を平面にするためには、タレット６０の旋回割出し、すなわちエンドミル６７のＹ軸方向の移動距離が細かく設定される他、タレット６０の回転方向も時計方向と反時計方向とが繰り返されるなど複雑になる。なお、ここではＹＺ平面加工についての詳しい説明は省略する。

　ＹＺ平面９７１の加工後は、タレット６０が大きく回転した旋回割出しが行われ、使用する回転工具がエンドミル６７からドリル６８に交換される。ドリル６８は、その回転軸が工作物（ロッド９７）の回転中心であるＺ軸と直交する開始位置に位置決めされる。そして、そのドリル６８によってＹＺ平面９７１の２か所に穴あけ加工が行われる。２か所の穴は、Ｚ軸に重なる中心位置からＹ軸の両方向にｙ２だけ離れた位置に形成される。そのため、タレット６０の回転は、Ｙ軸方向の移動距離がｙ２となるように、時計方向と反時計方向とに交互に所定角度θとなる。そして、ドリル６８は、Ｚ軸駆動装置によりＺ軸方向へ所定距離移動し、ＹＺ平面９７１上の所定位置に位置決される。そこで、ドリル６８がＸ軸方向に下降し、ＹＺ平面９７１に穴あけ加工が行われる。

　よって、ドリル６８は、タレット６０が回転することによりＹ軸方向に移動し、Ｚ軸駆動装置によってＺ軸方向へ移動するため、各方向の移動を基に制御装置７２が各駆動装置を制御することで、Ｙ軸方向に複数の穴を加工することができる。すなわち、工作機械１は、タレット６０を任意の角度で回転させることでＹ軸方向に移動させることができ、その位置でドリル６８を駆動させることにより、ＹＺ平面加工だけではなく、Ｙ軸方向の異なる位置に穴あけ加工を行うことが可能である。

<第２実施形態>
　前記第１実施形態の工作機械１は、タレットのＡ軸（回転軸）がＺ軸に直交するタレット旋盤であった。次に説明する第２実施形態の工作機械は、タレットの回転軸がＺ軸と平行なタレット旋盤である。従って、タレットに取り付けられた回転工具などは、Ｘ軸及びＹ軸に平行なＸＹ平面上を旋回した位置決めが行われるよう構成されている。本実施形態の工作機械は、Ａ軸の方向が異なるものの第１実施形態の工作機械１と共通する構成が多いため、共通する部分については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。図７は、そうした第２実施形態の工作機械１００を示した斜視図である。

（主軸台）
　工作機械１００は、基台となるベッド１０５を備え、そのベッド１０５に対して主軸台１０２が固定され、タレット装置１０３がＺ軸駆動装置とＸ軸駆動装置を介して各方向に移動可能になっている。こうしたベッド１０５には、工作物の加工によって発生する切り屑を回収するため、上方に開口した箱型の切り屑回収部５０５が一体に形成されている。主軸台１０２は、工作物を把持するためのチャック１１１を備えており、その工作物が切り屑回収部５０５の上に位置するように配置されている。そして、主軸台１０２には、水平方向のＺ軸を中心に工作物を回転させる工作物回転装置が構成されている。

　その工作物回転装置は、主軸台１０２の本体内部に不図示の主軸が軸受によって回転自在に組み込まれている。主軸には、一端側にチャック１１１が一体に形成され、他端側には主軸側プーリ１１３が形成されている。そして、外部からの回転によって主軸に回転が与えられるよう構成されている。つまり、不図示の主軸用サーボモータがベッド１０５に固定され、出力軸に固定されたモータ側プーリと主軸側プーリ１１３との間にタイミングベルト１１４が掛け渡されている。

　主軸用サーボモータは、エンコーダが組み込まれたものであり、第１実施形態と同様に、制御装置７２によってフィードバック制御が行われる。そのため、工作物回転装置は、数値制御によって主軸の回転角度を特定する割り出しが可能であり、そうした工作物回転装置を備えた主軸台１０２は、いわゆるＣ軸機能付き主軸台である。そこで、本実施形態でも主軸用サーボモータをＣ軸用サーボモータとする。

（Ｚ軸駆動装置）
　次に、工作機械１００は、タレット装置１０３を移動させるためのＺ軸駆動装置及びＸ軸駆動装置が設けられている。ベッド１０５は、手前の切り屑回収部５０５に向けて案内面５０６が傾斜したスラント型である。Ｚ軸駆動装置及びＸ軸駆動装置は、そうしたベッド１０５の案内面５０６上に設けられている。ベッド１０５の案内面５０６には先ずＺ軸駆動装置のＺ軸ベース１２１が固定されている。Ｚ軸ベース１２１には案内レール２１１が形成されており、その案内レール２１１を介してＺ軸スライド１２２が摺動自在に組み付けられている。Ｚ軸ベース１２１の案内レール２１１はＺ軸と平行であり、案内レール２１１を摺動するＺ軸スライド１２２はＺ軸方向への移動が可能になっている。

　Ｚ軸駆動装置は、本実施形態においても、モータの回転出力をＺ軸スライド１２２の直進運動に変換するボールネジ駆動方式が採用されている。そこで、Ｚ軸ベース１２１の主軸側端部にはＺ軸用サーボモータ１２３が固定され、その出力軸にカップリングを介してボールネジ１２５が連結されている。ボールネジ１２５は、２本の案内レール２１１の間に配置され、軸受を介して回転自在に支持されている。Ｚ軸スライド１２２にはボールナットが一体に形成されており、ボールネジ１２５は、そのボールナットを貫通して螺設されている。

　従って、Ｚ軸用サーボモータ１２３の出力によりボールネジ１２５が回転すれば、その回転を受けた非回転のボールナットを介して、Ｚ軸スライド１２２に直線運動が与えられることになる。Ｚ軸スライド１２２の位置は、タレット装置１０３の工具に対するＺ軸方向の位置を決定する。そのため、Ｚ軸用サーボモータ１２３がエンコーダを備える他、Ｚ軸ベース１２１にはＺ軸スライド１２２の位置を検出するリニアスケールが設けられている。

（Ｘ軸駆動装置）
　次に、こうしたＺ軸駆動装置にはＸ軸駆動装置が搭載されている。Ｚ軸スライド１２２にはＸ軸ベース１３１が固定され、そのＸ軸ベース１３１には案内レール３１１が形成されている。そして、Ｘ軸スライド１３２が、その案内レール３１１を介して摺動自在に取り付けられている。案内レール３１１はＸ軸と平行であるため、案内レール３１１を摺動するＸ軸スライド１３２はＸ軸方向への移動が可能になっている。

　Ｘ軸駆動装置においても、モータの回転出力をＸ軸スライド１３２の直進運動に変換するボールネジ駆動方式が採用されている。Ｘ軸ベース１３１の上方側端部にはＸ軸用サーボモータ１３３が固定され、その出力軸にカップリングを介してボールネジが連結されている。ボールネジは、軸受を介して回転自在に支持され、Ｘ軸スライド１３２と一体のボールナットを貫通して螺設されている。従って、Ｘ軸用サーボモータの出力によりボールネジが回転すれば、その回転を受けた非回転のボールナットを介して、Ｘ軸スライド１３２に直線運動が与えられることになる。

　Ｘ軸スライド１３２の位置は、搭載されたタレット装置１０３の工具に対するＺ軸方向の位置を決定する。そのため、Ｘ軸用サーボモータ１３３がエンコーダを備える他、Ｘ軸ベース１３１にはＸ軸スライド１３２の位置を検出するリニアスケールが設けられている。ところで、こうしたＸ軸スライド１３２に搭載されたタレット装置１０３は、第１実施形態と同じ構成をなすものである。そして、工作機械１００は、その他にも主要な構成として制御回路などを備えている。タレット装置１０３や制御回路の構成については、図２に示すタレット装置３や図３に示した制御部７０と同様であるため説明は省略する。

（加工方法）
　続いて工作機械１００によって実行される、穴あけ加工の加工方法について説明する。この穴あけ加工は、Ｙ軸加工の一つとしてＸＹ平面の同一円周上に複数の穴あけを行うものである。図８は、複数の穴あけ加工を行う一連の加工から、図（Ａ）、図（Ｂ）、図（Ｃ）に示す一部の工程を抜き出して示した概略図である。図面では、工作物とタレットとの位置関係を示している。そして、図８では、本来傾きをもった工作機械１００のＸ軸を水平にした状態で示している。また、工作物とタレットとの位置関係は、図７に示す工作機械１００の右側（主軸台１０２側）から見たものである。

　工作物は、放射状に６つの突起部１５１～１５６をもった歯車形状のブロック１５０であり、穴あけ加工は、突起部１５１～１５６の各々にドリル６９による穴あけが行われる。それには先ず、タレット装置１０３に装着されたドリル６９に対して、Ａ軸回転の旋回割出しによる位置決めと、Ｘ軸駆動装置によるＸ軸方向の位置決めとが行われる。そして、Ｚ軸駆動装置によってドリル６９がブロック１５０に向けて前進し、図８（Ａ）に示すように、工作物の第１突起部１５１に穴あけが行われる。その後は、ドリル６９がＺ軸方向の後退と前進を繰り返して、残る第２～第６突起部１５２～１５６に対して穴あけ加工が行われる。

　ところで、複数の穴あけ加工を行うためには、各穴あけ毎に、ドリル６９の位置と突起部１５１～１５６の位置とをＺ軸方向に重ねるための位置決めが必要である。従来の工作機械では、ドリル６９は、実際に穴あけを行うためにＺ軸方向に移動するだけで、位置決めは主に主軸台１０２によるＣ軸回転の割出しによって行われていた。つまり、ドリル６９が位置する加工位置に突起部１５１～１５６を順番に移動させていた。しかし、主軸用サーボモータの回転は、小径のモータ側プーリから大径の主軸側プーリ１１３を介して主軸へと伝えられる。こうした径の異なるプーリ間の回転伝達は、回転トルクが大きくなるものの、その分だけ回転数が落ちてしまう。そのため、主軸のＣ軸割出しによって位置決めを行っていた従来の加工方法では、位置決めに要する時間が長くなってしまい、その結果、加工時間も長くなり生産性を低下させていた。

　そこで、本実施形態では、工作機械１００のＹ軸加工を利用して、位置決めに要する時間を短縮した穴あけ加工方法を提供する。工作機械１００は、第１実施形態で示したと同様に図３に示す制御部７０を備え、不揮発性メモリ７５には、ＸＹ平面穴あけ加工プログラムを記憶したＸＺ平面穴あけ加工部７５４が備えられている。ＸＹ平面穴あけ加工プログラムは、Ｙ軸駆動装置を備えてはいない工作機械１００において、Ｘ軸及びＹ軸に平行なＸＹ平面上の複数の位置で穴あけ加工を実行させるためのプログラムである。

　ＸＹ平面穴あけ加工は、先ず図８（Ａ）に示す第１ポイントｐ１の位置で第１突起部１５１に穴あけが行われる。すなわち、第１ポイントｐ１に、第１突起部１５１とドリル６９とが重ねられる。こうした第１突起部１５１の加工位置である第１ポイントｐ１は、Ｃ軸とＡ軸とを結んだ直線上に位置する。Ｃ軸とＡ軸とを結んだ位置を、Ｃ軸回転とＡ軸回転における基準線１６０とする。

　そして、続く第２突起部１５２の加工位置は、図８（Ｂ）に示す第２ポイントｐ２である。この第２ポイントｐ２は、主軸が時計方向に角度θ11（=３２．７°）だけＣ軸回転することにより、第２突起部１５２が移動した位置である。一方、ドリル６９の移動は、タレット６０が時計方向に角度θ21（=１５°）だけＡ軸回転するとともに、Ｘ軸方向には距離ｘ１だけ主軸側に近づいている。よって、従来であれば、主軸が６０°のＣ軸回転を行うところ、この第２工程ではＣ軸回転が約半分の回転角度になっている。

　次に、第３突起部１５３の加工位置は、図８（Ｃ）に示す第３ポイントｐ３である。この第３ポイントｐ３は、主軸が時計方向に角度θ12（=２４．９°）だけＣ軸回転することにより、第３突起部１５３が移動した位置である。一方、ドリル６９の移動は、タレット６０が時計方向に角度θ22（=１５°）だけＡ軸回転するとともに、Ｘ軸方向には距離ｘ２だけ更に主軸側に近づいている。この第３工程では、Ｃ軸の回転角が第２工程に比べて更に小さくなっている。よって、第２工程と第３工程の２工程分で、主軸の回転時間を短縮することが可能になる。

　その後、第４～第６突起までの各穴あけ加工が行われる。ところで、第３ポイントｐ３は、タレット６０をそれ以上に主軸側へと近づけることができない位置である。そのため、続く第４～第６工程での加工位置は第３ポイントｐ３から変動することはない。よって、タレット６０の回転や移動は無く、主軸による割出しのみとなる。すなわち、主軸による６０°のＣ軸割出しにより、第４～第６突起部１５４～１５６が、順番に第３ポイントｐ３に位置決めされ、そこで穴あけ加工が行われる。

　以上、本実施形態によれば、ドリル６９は、タレット６０の回転によってＹ軸方向に移動し、Ｘ軸駆動装置によってＸ軸方向へ移動する。こうした各軸方向の移動を基に制御装置７２が各駆動装置を制御することにより、ドリル６９に対して、ＸＹ平面上の複数の位置に穴あけ加工を行うことが可能となる。特に、本実施形態の加工方法によれば、穴あけ加工に際して加工位置を第１～第３ポイントｐ１，ｐ２，ｐ３へと変化させたことにより、主軸のＣ軸割出しにかかる時間を短縮させることができ、工作物に対して行う複数の穴あけ加工の総時間を短縮することが可能になる。そして、工作機械１００は、従来例のようにＹ軸加工支持装置を備えていない分、簡易なものとすることができ、また、Ｙ軸駆動装置を備えていないため全体をコンパクトにすることができ、価格も抑えることができる。

　ところで、本実施形態では、Ｃ軸割出しに要する時間を短くするという観点からＸＹ平面上に複数の加工位置を決定してドリル６９を移動させている。その一例が、図９に示すように、円周上の３か所に設定した第１～第３ポイントｐ１，ｐ２，ｐ３を加工位置としたものである。しかし、加工位置はそれ以外のパターンであってもよい。例えば、第１ポイントｐ１～第３ポイントｐ３の間に６等分した加工位置を設定するようにしてもよい。つまり、第１突起部１５１～第６突起部１５６の加工位置を全て異なる位置にする。これにより、各加工位置に対するＣ軸割出しに必要な回転角が６０°以下になり、時間の短縮になる。

　その他にも例えば、図９に示すように、第１ポイントｐ１から時計方向に進んだ位置を第４ポイントｐ４とする。第４ポイントｐ４は、基準線１６０を挟んで第３ポイントｐ３と線対称の位置である。すなわち、タレット６０がチャック１１１などに干渉することなくドリル６９をＸＹ平面上で移動させることが可能な範囲のＹ軸方向の上限である。そこで、第４ポイントｐ４を穴あけ加工の開始ポイントとし、第３ポイントｐ３を最終ポイントとして、その間を６等分した加工位置を設定し、ドリル６９をＸＹ平面上で移動させるようにしてもよい。この場合も、各工程のＣ軸割出しに必要な回転角が６０°以下になり、時間の短縮になる。

　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、第１実施形態では矩形のＹＺ平面を形成する場合について説明したが、平面の形状はそれ以外の形であってもよい。
　また、第２実施形態で示したＸＹ平面への複数の穴あけは、工作物に対する円周上穴あけだけではなく、直線上に並んだものや、不規則な位置にあけるものであってもよい。
　また、前記実施形態では、タレット装置３，１０３について、割出し装置と工具回転装置が一体の構造のものを図２を示して説明したが、別構造のものであってもよい。
　また、前記実施形態では、主軸台２，１０２が固定のものを示したが、その主軸台がＺ軸方向に移動するためのＺ軸駆動装置を備えるものであってもよい。

Claims

　主軸台のチャックによって把持した工作物を回転させる工作物回転装置と、
　回転工具を取り付けたタレットを前記主軸台の回転軸と平行なＺ軸に直交するＸ軸の方向に沿って移動させるＸ軸駆動装置と、
　前記タレットまたは前記主軸台をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置と、
　前記タレットを回転させて前記回転工具を円周上の任意の位置に位置決めする割出し装置と、
　前記割出し装置によって位置決めされた任意の位置で前記回転工具に対して回転を与える工具回転装置と、
　前記工作物回転装置、前記Ｘ軸駆動装置、前記Ｚ軸駆動装置、前記割出し装置および前記工具回転装置を制御する制御装置とを有し、
　前記制御装置は、
　前記割出し装置による前記回転工具の位置決めのための移動と、
　前記工作物回転装置による前記工作物の回転、前記Ｘ軸駆動装置による前記回転工具のＸ軸方向の移動および、前記Ｚ軸駆動装置による前記回転工具または前記工作物のＺ軸方向の移動から選択した少なくとも一つの回転や移動と
　の組み合わせに基づいて、
　前記工作物の所定の加工範囲または加工位置に対して前記回転工具による加工を行わせるものであることを特徴とする工作機械。
　前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と直交したものであり、
　前記制御装置は、
　前記割出し装置のタレットを所定角度ずつ複数工程に分けて回転させることにより、前記回転工具を所定距離ずつＸ軸およびＺ軸に直交するＹ軸の方向に移動させ、
　前記各工程毎に、前記Ｚ軸駆動装置を駆動させ前記タレットをＺ軸方向に移動させることにより、前記工作物に対してＹ軸およびＺ軸に平行なＹＺ平面を加工させるものであることを特徴とする、前記請求項１に記載の工作機械。
　前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と直交したものであり、
　前記制御装置は、
　前記割出し装置のタレットを所定角度回転させることにより、前記回転工具をＸ軸およびＺ軸に直交するＹ軸の方向に所定距離移動させ、
　前記Ｚ軸駆動装置を駆動させて前記タレットのＺ軸方向に移動させることにより、Ｙ軸およびＺ軸に平行なＹＺ平面の所定の加工位置に前記回転工具を移動させ、前記工作物に対して穴あけ加工を行わせるものであることを特徴とする、前記請求項１に記載の工作機械。
　前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と平行なものであり、
　Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とした場合に、
　前記制御装置は、
　前記割出し装置のタレットを回転させることによる前記回転工具のＹ軸方向およびＸ軸方向の移動と、前記工作物回転装置の回転に伴う被加工部のＹ軸方向およびＸ軸方向の移動と、前記Ｘ軸駆動装置の駆動による前記タレットのＸ軸方向の移動との組み合わせに基づいて、Ｘ軸およびＹ軸に平行なＸＹ平面上に、前記回転工具の位置と前記工作物の被加工部の位置とを一致させ、
　前記工作物の被加工部に対して前記回転工具による穴あけ加工を行わせるものであることを特徴とする、前記請求項１に記載の工作機械。
　前記制御装置は、
　前記工作物の被加工部が同一円周上に複数存在する場合に、
　前記回転工具の位置と前記工作物の被加工部の位置とを一致させる加工位置を複数ある前記加工部の一部または全部において異ならせ、
　全ての穴あけ加工を終えるまでの過程において前記工作物回転装置の駆動時間が最も短くなるように決定された前記加工位置に従い、前記工作物に対して前記回転工具による穴あけ加工を行わせるものであることを特徴とする、前記請求項４に記載の工作機械。
　前記割出し装置および前記工具回転装置は一つの加工用モータの出力により各々の回転が発生するものであり、前記加工用モータは円筒形状の外軸を備え、その外軸と同軸に配置された中軸との間に回転の伝達と遮断とを切り換えるクラッチ機構が設けられ、前記外軸の回転により前記割出し装置に回転が伝達され、前記中軸の回転により前記工具回転装置に回転が伝達されるものであって、
　前記クラッチ機構が切れた状態では、前記加工用モータの出力が、回転を伝達する割出し用回転伝達機構を介して前記割出し装置のタレットを回転させ、
　前記クラッチ機構が連結された状態では、前記加工用モータの出力が、回転を伝達する工具用回転伝達機構を介して前記工具回転装置の回転工具を回転さえるものであることを特徴とする、前記請求項１乃至請求項５の何れかに記載の工作機械。
　主軸台のチャックによって把持した工作物を回転させる工作物回転装置と、
　回転工具を取り付けたタレットを前記主軸台の回転軸と平行なＺ軸に直交するＸ軸の方向に沿って移動させるＸ軸駆動装置と、
　前記タレットまたは前記主軸台をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置と、
　前記タレットを回転させて前記回転工具を円周上の任意の位置に位置決めする割出し装置と、
　前記割出し装置によって位置決めされた任意の位置で前記回転工具に対して回転を与える工具回転装置とを備えた工作機械の加工方法であり、
　前記割出し装置によるタレットの回転により前記回転工具を移動させ、
　前記工作物回転装置による前記工作物の回転、前記Ｘ軸駆動装置による前記回転工具のＸ軸方向の移動および、前記Ｚ軸駆動装置による前記回転工具または前記工作物のＺ軸方向の移動から選択した少なくとも一つの回転や移動を行い、
　前記工作物の所定の加工範囲または加工位置に対して前記回転工具による加工を行わせることを特徴とする工作機械の加工方法。
　前記工作機械は、前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と直交したものであり、
　Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とした場合に、
　前記割出し装置のタレットを所定角度ずつ複数工程に分けて回転させることにより、前記回転工具を所定距離ずつＹ軸方向に移動し、前記各工程毎に、前記Ｚ軸駆動装置を駆動させ前記タレットをＺ軸方向に移動することにより、前記工作物に対してＹ軸およびＺ軸に平行なＹＺ平面を加工することを特徴とする、前記請求項７に記載する工作機械の加工方法。
　前記工作機械は、前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と直交したものであり、
　Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とした場合に、
　前記割出し装置のタレットを所定角度回転させることにより、前記回転工具をＹ軸方向に所定距離移動し、前記Ｚ軸駆動装置を駆動させて前記タレットのＺ軸方向に移動させることにより、Ｙ軸およびＺ軸に平行なＹＺ平面の所定の加工位置に前記回転工具を移動し、前記工作物に対して穴あけ加工を行うことを特徴とする前記請求項７に記載する工作機械の加工方法。
　前記工作機械は、前記タレットおよび前記回転工具の回転軸が共にＺ軸と平行なものであり、
　Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とした場合に、
　前記割出し装置のタレットを回転させることによる前記回転工具のＹ軸方向およびＸ軸方向の移動と、前記工作物回転装置の回転に伴う被加工部のＹ軸方向およびＸ軸方向の移動と、前記Ｘ軸駆動装置の駆動による前記タレットのＸ軸方向の移動との組み合わせに基づいて、Ｘ軸およびＹ軸に平行なＸＹ平面上に、前記回転工具の位置と前記工作物の被加工部の位置とを一致させ、
　前記工作物の被加工部に対して前記回転工具による穴あけ加工を行うことを特徴とする、前記請求項７に記載する工作機械の加工方法。
　前記工作物の被加工部が同一円周上に複数存在する場合に、
　前記回転工具の位置と前記工作物の被加工部の位置とを一致させる加工位置を複数ある前記加工部の一部または全部において異ならせ、
　全ての穴あけ加工を終えるまでの過程において前記工作物回転装置の駆動時間が最も短くなるように決定された前記加工位置に従い、前記工作物に対して前記回転工具による穴あけ加工を行うことを特徴とする、前記請求項７に記載する作機械の加工方法。